Buizenversterkers
Een eenvoudige, goed klinkende versterker met EL84
SRPP

Een goed klinkende versterker in symmetrische serie push pull configuratie met twee EL84 en n ECC81 per kanaal.
-

-

De EL84 wordt doorgaans gebruikt in een klassieke balansversterker (parallel push pull), maar het is ook mogelijk een serie push pull te bouwen zodat de dure balansversterker komt te vervallen.

De bedoeling van deze pagina's is je te helpen bij het bouwen van een eerste verterker met componenten die je nog in je ladekast hebt, of componenten die je goedkoop kan vinden op het internet. Daarbij zullen we een goedkope sonorisatietransfo gebruiken (100V transfo) in plaats van een dure balanstransfo.

De buizen PCL86 en PCL805 die ik bij mijn andere ontwerpen gebruikt heb zij redelijk zeldzaam geworden, maar de EL84 wordt nog volop gemaakt (ik zou beter zeggen: nagemaakt) in China, Rusland en enkele voormalige oostbloklanden.

De buizen in de "E" reeks werken met een gloeispanning van 6.3V, maar dit betekent niet dat je ook een 6.3V transfo moet gebruiken. Je kan een 24V 2A transfo gebruiken met de 4 pentodes in serie. De ECC81's worden aangesloten op de 12.6 ingang, ook in serie.

De PCL86 en PCL805 hebben allebei een maximale anodedissipatie van 9W, terwijl de EL84 12W mag dissiperen. Men kan de versterker in theorie een hoger vermogen laten leveren, maar de cathodestroom is beperkt tot 65mA. De EL84 heeft dus eenzelfde probleem als de PCL86: een suboptimale werking op 300V.

Met een PCL86 is de maximale spanning van 150V per buis niet zo erg, want we zitten al redelijk dicht bij de limieten van de buis. De EL84 moet echter een veel hoger vermogen kunnen leveren.

De oplossing is een hogere voedingsspanning te gebruiken. Men kan een transfo gebruiken die een lagere voedingsspanning levert (125 150V) en de spanning verdubbelen en gelijkrichten (zie voorbeeldschakeling hierboven), of een transfo met een hogere spanning gebruiken (250 300V) en een gewone gelijkrichter gebruiken.

Gebruik je een spanningsverdubbelaar, dan kan je normale elko's gebruiken (tweemaal 470F/300V per kanaal), deze worden gebruikt in schakelende voedingen. Gebruik je en normale gelijkrichter, dan is n elko van 220F/500V per kanaal nodig.

De maximale voedingsspanning bedraagt +250V en -250V, de minimale voedingsspanning is +170V en -170V (of 350V). De testen gebeurden met een voeding van -175V en -175V (zie schakeling hieronder).

De dubbele triode is een ECC81, maar je kan evengoed een ECC83 gebruiken, deze laatste buis heeft een wat hogere versterking. Ik heb de ECC81 gebruikt want het was de enige buis die ik in stock had. De buis werd oorspronkelijk gebruikt in VHF tuners van televisies, maar de buis heeft uitstekende audio-eigenschappen. De buis werd gebruikt met een anodestroom van 8.5mA en een andodespanning van 170V, de versterking is dan = 65. Door de relatief hoge stroom die de buis kan leveren is die geschikt om zwaardere eindbuizen aan te sturen.

De triode heeft een spanningsversterking van 50×, de pentode 18×.

De schakeling werd aangepast voor een dubbele voeding van 175V. Indien je een hogere voedingspanning gebruikt moeten de cathodeweerstanden wat verhoogd worden: 100Ω wordt 120Ω en 120Ω wordt 150Ω (tweemaal 200V voeding en stroom van 45mA). Heb je een voedingsspanning van tweemaal 250V, dan worden de weerstanden 150Ω en 180Ω (40mA). De roostervoorspanning is ongeveer -5V bij 175V om op te lopen tot -7V bij 250V.

De schermroosterweerstand van de onderste buis moet verhoogd worden naar 12 of 15kΩ als men een hogere voedingsspanning gebruikt. Men moet ongeveer -5V op de cathode van de bovense buis bekomen en dit stel je best in met de g2-weerstand.

Bij het in werking stellen controlleer de maximale cathodestroom (meten over de weerstand) en dan de instelling van de middenspanning.

De schakeling is getekend voor een dubbele voeding, gebruik je een enkelvoudige voeding, dan kan je de schakeling van de PCL86 aanpassen.

De eerste triode van de ECC81 wordt geschakeld tussen massa en de positieve voedingsspanning om netbrom te vermijden.

De tweede triode krijgt een positieve en negatieve voedingsspanning. Om brom te vermijden is een extra filtering voorzien op de negatieve hoogspanning.

De schakeling is verder gebaseerd op de elementen die reeds aangehaald werden in de vorige ontwerpen.

Mocht de hoogspanning higer komen dan tweemaal 250V (bij het opstarten) dan kan er een bleederweerstand gemonteerd worden over de voedingscondensator van 47F van de negatieve voeding naar massa (rode stip zie schakeling).


De EL84 is een echte pentode, dat zie je aan de zes roostersteunen. De twee andere buizen, de ECL86/PCL86 en PCL805 zijn beam tetrodes en hebben maar twee roosters. Dit merkt men ook aan de schermroosterstroom die veel hoger ligt. Men verliest 15% van de cathodestroom via de g2-roosterweerstand. Maar het signaal is veel meer lineair, en als de maximale uitsturing bereikt wordt, wordt de sinus symmetrisch boven en onder afgeplat. Mooi zo!

Gele spanning gemeten over het stuurrooster van de onderste pentode (15V top-top) en blauw op de anode (230V top-top met belasting). Het is duidelijk dat er geen harde begrenzing is zoals met transistoren.

Het vermogen dat gehaald kan worden hangt af van de stroom door de buizen en de voedingsspanning. Een EL84 kan maximaal 65mA continu leveren. Dit is een waarde die niet overschreden mag worden om de vernietiging van de cathode tegen te gaan. We stellen de cathodestroom in op een veilige 50mA.

Met een stroom van 50mA en een bruikbare spanning van 150V hebben we een inwendige weerstand van 3kΩ. Omdat de twee buizen parallel werken wordt de belastingsweerdnad 1.5kΩ. Het maximaal vermogen dat gehaald kan worden is 6.5W. De dissipatie in de buis is beperkt tot 7.5W, een zeer veilige waarde.

We doen de berekening opnieuw met de PCL86/ECL86 die een maximale cathodestroom van 43mA heeft. Men komt aan een maximaal vermogen uit van 5.5W, wat overeenkomt met de praktische testen. Bij een dergelijk vermogen hebben we echter een vervorming van 10%. De warmteontwikkeling is de buis bedraagt 6.5W.

De PCL805 kan met een stroom van 75mA werken. Men kan een vermogen van 10W halen, maar dan zit men boven de maximale anodedissipatie van de buis. Met een spanning van 250V haalt men een vermogen van 10W met een onaanvaardbare vervorming. Een compromis (gebaseerd op de beschikbare hoogspanningstransfo die 300V gelijkspanning levert) is een stroom van 45mA. De versterker levert dan 6W (d = 10%) of 4W met d < 0.1%.

De berekeningen zijn niet nauwkeurig, maar komen goed overeen met de metingen. Ik heb 40V voorzien voor de kromme caracteristiek van de buizen en 10V voor de cathodeweerstanden.

Het vermogen dat met een paar EL84 gehaald kan worden ligt niet hoger dan die van een paar PCL805. De cathodestroom van 50mA is in feite een anodestroom van 42.5mA, dus 15% lager. Door het lager rendement van de buis is het vermogen eveneens lager. De stroom door de uitgangstransfo bedraagt bijna 10mA, en dit is voldoende om de transfo juist in verzadiging te sturen bij het maximaal vermogen (bij dit vermogen worden de buizen zo sterk uitgestuurd dat er oversturing is).

Ik heb de drie schakelingen gebouwd, en dit zijn de resultaten:

  • PCL86
    Uitstekende geluidskwaliteit maar beperkte vermogensreserve. Het resultaat zou waarschijnlijk beter zijn indien ik nieuwe buizen tot mijn beschikking zou hebben (ECL86). De versterking is zeer hoog en een tegenkoppeling is aangewezen om de gevoeligheid tot een normale waarde te brengen. De schakeling is stabiel zonder extra middelen.

  • PCL805
    Zeer goede geluidskwaliteit, weinig verlies via g2, een lichte tegenkoppeling zorgt voor een zeer aangename, ruime klank. Een beetje ruw, maar daar hou ik van. Wegens de oude, niet gepaarde buizen duurt het enkele minuten om een perfect geluid te halen. Maar in het algemeen, dit is de schakeling die de meeste voldoening geeft. Deze buizen zijn in hun nojes met de lagere voedingsspanning.

  • EL84
    Test met recente buizen. Zeer goede geluidskwaliteit, weinig vermogensreserve, algemeen vergelijkbaar met de PCL86. De buis presteert beter met een hogere voedingsspanning. De luistertest thuis was met een spanning van +170 en -170V (mijn keuzen aan transformatoren is ook beperkt).
De PL84 is niet vergelijkbaar met de EL84. Dit is een buis die oorspronkelijk ontworpen werd voor een lagere voedingspanning en die hier eigenlijk beter op zijn plaats is. De buis werd gebruikt als bovenste buis in een SRPP schakeling in televisies.

En nu wil je waarschijnlijk weten welke schakeling ik uiteindelijk bewaard heb. Het is de schakeling met de vier PCL805. Ik heb een voldoende stock aan oude buizen zodat de versterker nog jaren meegaat. Oude buizen die oorspronkelijk te zwak leken komen weer tot leven in deze versterker. Als de oude buizen een paar uur onbelast onder spanning staan klinkt de versterker ongelofelijk goed (deze "refresh" moet je maar een keer doen met alle buizen). 45mA is een ideale stroom voor een buis die 75mA continu kan leveren.

Publicits - Reklame

-