Buizenversterkers
De eindtrap
PCL86

Een versterker in push pull configuratie met een PCL86. Dankzij de triode in de PCL86 kan een volledige stereoversterker gebouwd worden met slechts 4 buizen.
-

-

Dit is een kwalitatieve versterker met twee PCL86. Voor een eindversterker van tweemaal 15W heb je in totaal 4 zulke buizen nodig. De hoogspanning wordt geleverd door een transfo van 175V (gelijkgericht 200 250V). De pentode van de PCL86 heeft dezelfde maximale dissipatie als die van de EL84, maar de buis is geoptimaliseerd voor een lagere voedingsspanning en hogere anodestroom.

Deze schakeling gebruikt een zogenaamde parafase fasedraaier. Vertrouwt u de boel niet, dan kan u een andere fasedraaier (cathodyne) gebruiken met een anode- en cathodeweerstand van 47kΩ en een roosterpolarisatieweerstand van 1.5kΩ.

Om oscilleerneigingen te voorkomen moet de voorversterkertriode samen gebruikt worden met de onderste pentode in de schakeling (in fase uitgang) en de tegenfase uitgang met de bovenste pentode. Doet u dat niet, dan kan de versterker ongecontroleerd gaan oscilleren.

De schakeling dateert van de jaren 1980-1990, toen men de buizenversterkers ging herontdekken. Men wou toen "hifi" eigenschappen bij lampenversterkers. De koppelcondensatoren van 470nF hebben een veel te hoge waarde, je kan die gerust vervangen door condensatoren van 47nF. De versterker zal beter werken omdat er geen vermogen verloren gaat in het versterken van frekwenties die toch niet doorgegeven kunnen worden door de uitgangstransfo.

De koppelkcondensator kan trouwen volledig achterwege blijven (de anodeweerstand van de voortrap moet misschien verhoogd worden naar 12kΩ om een spanning van ongeveer 90V te hebben op de anode van de voortrap). Zie cathodyne fasedraaier voor meer info.

De eindtrappen gebruiken een gemeenschappelijke cathodeweerstand in plaats van een weerstand voor iedere cathode. Als de versterker op hoog vermogen speelt dan verschuift het werkpunt automatisch.

De outputtransformator heeft een ohmse weerstand van (bijvoorbeeld) 350Ω. We kunnen geen klassieke belastingslijn tekenen zoals voor een voortrap, want als de buis maximaal uitgestuurd zou worden, dan zou de anodestroom 640mA moeten bedragen. De belastingslijn is daarom bijna vertikaal.

De buis wordt dan ook ingesteld op een geschikte stroom zonder rekening te houden dat de anodespanning op de halve voedingsspanning komt:

  • in classe-A bedrijf zou dat bijvoorbeeld 35mA zijn bij een voedingsspanning van 225V (roosterspanning: -5V) zodat de anodedissipatie niet overschreden wordt.

  • in classe AB zou dit bijvoorbeeld 20mA zijn met eenzelfde voedingsspanning (roosterspanning: -7V).

De PCL86 heeft een inwendige weerstand van 45kΩ. Om het vermogen zo goed mogelijk over te brengen, moet de belasting ook 45kΩ bedragen, terwijl onze luidspreker slechts 8Ω heeft. Dit kan men oplossen met een transfoverhouding van 75:1 (in de praktijk zal men een wat lagere transfoverhouding van bijvoorbeeld 20:1 gebruiken). Je kan een transformator geschikt voor een paar EL84 gebruiken, beide buizen hebben ongeveer dezelfde eigenschappen.

Zou je een voedingstransformator gebruiken als eindtrap transformator, moet de verhouding zijn 110+110V primair naar 12V secundair, 10VA 20VA. Deze configuratie met een gewone voedingstransfo als uitgangstransformator is getest met een paar PCL805 en werkt uitstekend (schermroosters op 210V, anodespanning 250V en ruststroom 25mA).

De PCL86 kan ongeveer 3.5W leveren in een single ended configuratie, 7W in een push pull in classe A en tot 15W in classe AB (met een aangepaste audiotransformator).

Omdat ik over veel PCL805 buizen beschikte (en mijn PCL86 buizen onvoldoende gepaard waren om een stereo push pull versterker te bouwen) heb ik de bovenste versterker gebouwd met PCL805 buizen (opgelet, de buizen zijn niet pen-compatibel!).

De triode heeft eigenschappen tussen de ECC81 en ECC83 (spanningsversterking van µ = 60 en steilheid S = 5.5mA/V) en de pentode moet werken met een hogere roostervoorspanning van -18V. De cathodeweerstand moet een waarde van 390Ω hebben. De gloeispanning bedraagt 18V in plaats van 13.3V.

De PCL805 is eigenlijk het kleine broer van de PL504 en werd gebruikt als rastereindtrap in zwart-wit televisies.

Gloeispanning

De gloeispanning van een PCL86 bedraagt 13.3V, maar de buis zullen evengoed functionneren met 12.6V. Een meer correcte spanning kan bekomen worden door de gloeispanning van 6.3V te verdubbelen, je kiest elko's met een lagere waarde zodat de filtering minder is (begin met tweemaal 330F). Je zal wat moeten experimenteren met de waarde van de elko's. Kies exemplaren er voor schakelende voedingen die de hoge stroom kunnen verdragen.

De PCL805 heeft 18V nodig volgens de specificaties, en hier is een spanningsverdubbelaar met elko's van hoge waarde nodig op de 6.3V. Dankzij de grotere cathode is er reeds voldoende emissie vanaf 14V.

Oscillaties onderdrukken

En nog een laatste tip: wordt de versterker in classe AB gestuurd, dan kunnen er gedempte oscillaties ontstaan bij de overgang van de ene pentode naar de andere. Of er oscillaties ontstaan hangt af van verschillende factoren: de gebruikte luidsprekers (filters van tweeter en woofer), maar vooral de gebruikte outputtransformator en zijn plaatsing ten opzichte van de buizen.

Deze parasitaire oscillaties kunnen onderdrukt worden door een kleine condensator van 10 47pF te plaatsen tussen de anode van de pentode en de anode van de stuurtrap (in dezelfde buis). Beide pentodes moeten de condensator krijgen. De invloed op de geluidskwaliteit is niet merkbaar, enkel de frekwenties boven 20kHz worden onderdrukt. In deze specifieke schakeling leek een boucherot filter beter te werken (4.7kΩ + 4.7nF in serie over de primaire van de outputtransfo).

Experimenteren met een simplex versterker

De simplex schakeling wordt hier in detail besproken. De simplexversterker is een push pull stereo versterker met slechts de helft van de buizen die normaal gebruikt worden in een balans stereo-versterker. Dit komt goed uit, ik heb onvoldoende PCL86 buizen die nog goed genoeg zijn om een stereo balansversterker te bouwen.

De buizen worden hier op een voedingsspanning van 280V gebruikt (terwijl ze eerder gebouwd zijn voor een lagere voedingsspanning), maar daardoor kan de anodestroom per buis gereduceerd worden tot 19mA. Het beschikbaar vermogen bedraagt 2 × 2W, dit is nogal weinig. De vervorming stijgt alarmerend snel bij een hoger vermogen.

De gevoeligheid bedraagt 100mV om het maximaal vermogen te halen. Is de gevoeligheid te groot, dan kan de anodeweerstand van iedere triode verbonden worden met de anode van de bijhorende pentode (in plaats van met de hoogspanning verbonden te zijn). De gevoeligheid wordt dan verminderd door de sterke tegenkoppeling. De audiokwaliteit is nu zeer goed.

De anodestroom van 19mA per buis is belangrijk, want de tweede transfo (die het verschilsignaal moet opwekken) werd ontworpen voor een radio met een EL84 buis in single ended schakeling, waarbij de anodestroom 38mA bedroeg.

Luistertest

Wat vooral opvalt is dat het vermogen duidelijk lager is dan met een klassieke balans stereo versterker. De twee PCL86 worden niet optimaal gebruikt (te lage anodestroom) en de simplexschakeling verplicht een classe-A instelling. Een auto-bias of een classe AB instelling hebben een hoger rendement maar mogen hier niet toegepast worden.

Het geluid in mono is uitstekend, en ook het geluid van een stereo bron is goed, met een goede kanaalscheiding en een goed gedefinieerd stereobeeld. Van zodra dat het nominaal vermogen overscheden wordt, wordt het stereobeeld troebel. Terwijl een normale balansversterker nog redelijk aanvaardbaar klinkt bij oversturing, is het geluid bij oversturing hier onaangenaam. Het principe van de simplexversterker is dus goed, en ik had waarschijnlijk een betere versterker kunnen bouwen met meer aangepaste onderdelen.

De condensator van 680pF is later bijgeplaatst als "finishing touch". Daardoor wordt het stereobeeld nog beter. De kleine condensator werkt als een "high blend" om de hoogste frekwenties van het verschilsignaal te onderdrukken (ideaal als je naar FM stereo luistert). De versterker kan in ieder geval gebruikt worden om een koptelefoon van 32Ω aan te sturen: er is daarvoor niet veel vermogen nodig.

In plaats van een extra triode te gebruiken om de fase-omkering te realiseren, heb ik een audio op amp gebruikt, een LM833, die met -17V gevoed wordt (12.6V gelijkgericht). De -17V wordt ook gebruikt voor de negatieve polarisatie van de eindtrappen. De cathodestroom moet ingesteld worden op 25mA (25mV over de meetweerstand).

Uiteindelijk heb ik een klassieke stereo balansversterker gebouwd met 4 PCL805. De versterker levert moeiteloos tweemaal 10W.

Links to relevant pages - Liens vers d'autres pages au contenu similaire - Links naar gelijkaardige pagina's

-