Buizenversterkers
De eindtrap
SRPP

In deze inleiding bespreken we kort de verschillende benamingen die aan deze schakeling gegeven zijn.
-

-

De SRPP schakeling werd ontworpen om versterkertrappen te kunnen bouwen zonder output transformator. Omdat de impedantie van een buizenversterker toch nog altijd hoog is, moesten er speciale 800Ω luidsprekers gebruikt worden, maar dit was geen onoverkomelijk probleem.

Deze versterkers hebben betere eigenschappen dan een single ended versterker, maar halen niet het rendement van een echte balansversterker. Ze zijn dan ook geschikt voor huiskamergebruik.

Indien ik zoveel pagina's aan deze versterker besteed is het misschien voor sentimentele redenen: het is de eerste versterker die ik gebouwd heb (en die goed bleek te werken) ter vervanging van een defekte transistor audioversterker in m'n televisie.

De SRPP schakeling heeft verschillende namen:

  • shunt regulated push pull,
  • series regulated push pull,
  • single rail push pull,
  • series balanced amplifier,
  • et en français push pull à auto-déphasage.

Die fransen kunnen ook niets normaal doen, hadden ze het systeem maar Système Révolutionnaire à Pulsion Positive genoemd, dan hadden ze de dezelfde afkorting kunnen gebruiken. Maar neen, ze moeten weer apart doen.

Shunt/Series Regulated Push Pull

De "S" in SRPP wilt evenveel Serie als Shunt zeggen. Gezien vannuit de voeding zijn de twee buizen in serie geschakeld, maar staan ze in parallel gezien vanuit de belasting. De cyan kring (over de voeding) toont de serieschakeling, terwijl de rode kring de parallelschakeling toont, waarbij ofwel de bovenste buis de spanning over de belasting naar boven trekt, ofwel de onderste buis de spanning over de belasting naar beneden trekt.

De SRPP - series regulated push pull benaming is de meest gebruikte voor deze versterkers. In een aantal ontwerpen zal men echter ook de bovenste buis aansturen, dit noem ik het origineel MBLE ontwerp, maar er zijn varianten op dit ontwerp, zoals de Futterman schakeling.

Single Ended Push Pull

Deze schakeling heeft ook andere namen, zoals Single Ended Push Pull of SEPP (zoals de datasheet van de EL86 toont). Sinclair en Peterson gebruiken ook deze naam voor hun schakeling. De single ended push pull is de schakeling zonder fase-omkeertrap, met enkel een sturing op de onderste buis, zoals die het meest toegepast wordt in commerciële schakelingen.

Bij deze schakeling wordt de transfo van een single ended eindtrap vervangen door een tweede vermogensbuis die als cathodevolger werkt om de uitgangsimpedantie te verlagen. De benaming single ended geeft aan dat de sturing via één enkele buis gebeurt, in tegenstelling met een push pull versterker. Fabrikanten gebruiken doorgaans verschillende buizen voor de onderste (PCL86) en bovenste buis (PL84): enkel de onderste buis heeft een triode nodig.

Output Transformatorless

De benaming OTL = output transformatorless werd eerst gebruikt door Philips in zijn versterkers die enkel aangesloten konden worden op speciale hoogohmige luidsprekers. Voor radiotoestellen gebruikte Philips de benaming Bi Ampli (die oorspronkelijk iets anders betekende, namelijk een radio met twee versterkers laag en midden/hoog om de intermodulatievervorming te beperken).

Tegenwoordig wordt deze benaming gebruikt voor alle types buizenversterkers die geen output transformator gebruiken. Om tot aan de lage impedantie te geraken worden een aantal buizen parallel geschakeld. Het rendement is laag, met een typische hifi versterker die 1kW verbruikt.

Algemene eigenschappen

Volgens de datasheet rechts is het duidelijk dat de versterker niet gemaakt is geweest om een lage vervorming te hebben, maar om de outputtransformator te kunnen vermijden. Maar een goed ontworpen schakeling haalt toch mooie resultaten, minder dan 1% vervorming zonder tegenkoppeling tot 3.5W. Dit is in ieder geval beter dan een single ended versterker.

In een goed uitgerekende schakeling kan de (wissel)stroom het dubbele bedragen van de voedingsstroom. In de praktijk zal de stroom niet zo hoog worden, want de extremen van de curve worden niet gebruikt. Bij een complete SRPP (met sturing van de bovenste eindbuis) kan men de buizen in classe AB sturen (met negatieve roosterspanning in plaats van cathodeweerstanden) met een hoger rendement als gevolg.

De even harmonischen die in de onderste buis ontstaan worden wat onderdrukt door gelijkaardige vervormingen (maar met omgekeerde fase) in de bovenste buis.

Er bestaan verschillende schakelingen die bijna identiek zijn:
  • Klassieke SEPP (Single Ended Push PUll)
    Dit is de basisversie van de schakeling, zoals ook te zien op de bovenste schakelingen. De werking is verplicht in classe A, want de onderste buis moet steeds in geleiding blijven.

  • SEPP met vast intelpunt
    Er zijn weinig verschillen met de vorige schakeling, behalve dat het werkunt van de bovenste buis (en dus ook van de onderste buis) beter vastgezet wordt. Gehoormatig biedt deze schakeling geen voordelen ten opzichte van de vorige.

  • Originele SRPP (series push pull)
    Deze schakeling gebruikt een extra fase omkeertrap om de bovenste buis te sturen. De bovenste buis heeft geen vast instelpunt en de stroom wordt bepaald door de cathodeweerstanden. De drie schakelingen hebben een verplichte werking in classe A met een maximale stroom door de belasting van tweemaal de ruststroom.

  • SRPP met vast instelpunt
    De extra triode (faseomkeertrap) stuurt de bovenste buis, de bovenste buis heeft ook een avst instelpunt en de onderste buis heeft een negatieve roostervorospanning. Een werking in classe AB is mogelijk want beide buizen hebben een eigen sturing. Het is de instelling van de onderste buis die de ruststroom door de eindtrappen bepaalt. De twee cathodeweerstanden kunnen verdwijnen, de onderste weerstand is een meetweerstand van 1Ω om de ruststroom te bepalen.
Ik heb veel verschillende schakelingen getest, en ik heb er maar twee behouden. Voor mij blijft de originele SRPP versie de beste schakeling, die het mooiste geluid produceert. Velen zijn het motto vergeten "het is de eerste watt die telt": de meeste huiskamerversterkers hoeven maar een paar watt te leveren, de overigen dienen voor de headroom (vermogensreserve). Men merkt niet dat men te doen heeft met een buizenversterker omdat de geluidskwaliteit zeer hoog is (laat de versterker eerst een paar minuten op temperatuur komen, anders valt die natuurlijk direct door de mand).

Deze schakeling zou terug gebruikt moeten worden. 800Ω luidsprekers bestaan niet meer, maar een eenvoudige 100V lijntransfo past de impedantie van de versterker aan de moderne luidspreker. Transformatoren voor 100V lijnen zijn gemakkelijk te vinden en spotgoedkoop (ze worden volop gebruikt in sonorisatie). Desnoods kan een SRPP schakeling ook werken met een transformator voor single ended versterkers en zelfs met een voedingstranformator 220V naar 12V (voor testen).

Balanstransformatoren zijn bijzonder duur (vaak tienmaal zo duur als een 100V transfo met een identiek vermogen). Goedkopere balanstransfo's (nog altijd driemaal duurder dan een 100V transfo) zijn meestal gerooid uit afbraakmateriaal en de eigenschappen zijn onbepaald. Voor een stereo-versterker is de optie van de afbraaktransformator uitgesloten, koop je transfo's dus niet op ebay!

Classe A of classe AB?

Een SEPP of SRPP schakeling zijn normaal ontworpen om te werken in classe A: geen afregelpunten, weinig componenten, maar een laag rendement. De stroom in de belasting is altijd lager dan tweemaal de ruststroom. Voor een ruststroom van 65mA (anodedissipatie in beide buizen = 10W) hebben we een piekstroom in de belasting van 130mA, effektief 92mA.

Door echter over te gaan van een polarisatie door cathodeweerstanden naar een polarisatie met een negatieve spanning kan men echter het rendement verhogen. De verliezen over de polarisatieweerstanden komen te vervallen (de spanning over de cathodeweerstanden is een verloren spanning die niet meer gebruikt kan worden voor de sweep).

Men kan ook de versterker laten werken in classe A tot classe AB: de stroom wordt ingesteld in de onderste buis. Een dergelijke aanpassing is echter enkel mogelijk bij een complete SRPP schakeling (met sturing van beide eindtrappen), het is niet mogelijk met een basis SEPP schakeling.

Publicités - Reklame

-