Schakeling om de negatieve spanning te leveren

• Deel 0: eerste ontwerp jaren 2000
• Deel I: de basisschakeling, een push pull met ECL805
• Deel II: een betere outputtransformator
• Deel III: aanpassing naar een negatieve roosterpolarisatie.

Eisen van de schakeling

De ECL805 heeft echter een extra triode aan boord en is dus ideaal om een kleine versterker te bouwen. In de basisschakeling leverde de buis al een vermogen van meer dan 10W zodat de eisen zeker vervuld werden.

Schakeling om de negatieve roosterspanning te leveren

Aanpassing naar negatieve rooster voorspanning

Door de polarisatie door middel van cathodeweerstanden te vervangen door een polarisatie door een negatieve roostervoorspanning kon het vermogen gebracht worden van 11.4W naar 15.6W (d < 0.1%, R = 10Ω). Het vermogen steeg zelfs naar 17.1W bij een belasting van 8Ω.

De roostervoorspanning werd daarbij ingesteld op -18.3V. De exacte waarde speelt geen rol, het is de cathodestroom die belangrijk is. Er werd hier gekozen voor een ruststroom van 7mA. De cathodestroom stijgt tot 35mA gemiddeld op nominaal vermogen (125mA piek).

Hoewel het vermogen met 35% gestegen is, is de anodedissipatie gezakt: de stroom op vol vermogen komt nu ongeveer overeen met de ruststroom in een versterker met cathodeweerstand polarisatie.

Maar de overgang naar een vaste voorspanning heeft ook enkele nadelen:

Lagere versterking

Bij een meer negatieve roosterspanning is de vermogensversterking (steilheid in mA/V) duidelijk lager. Dit wordt gedeeltelijk gecompenseerd door de tegenkoppeling, maar de tegenkoppeling is al niet sterk, omdat de totale versterking (triode + tetrode) niet hoog is. Als gevolg is het moeilijkk om onder de 0.1% vervorming te blijven. De versterker kan een hoger vermogen leveren dan de 15W, maar dan stijgt de vervorming boven de grenswaarde.

Minder demping

De lagere demping wordt veroorzaakt door de mindere mate van tegenkoppeling, maar ook door de lagere anodestroom en het feit dat één van de tetrodes uit geleiding is. Hoe meer men de versterker in classe A laat werken, hoe beter de demping. Met een ruststroom van minder dan 6mA is de klank niet meer goed.

Veranderlijke belasting

Door de veranderlijke stroom van een versterker in classe AB heeft men ook een veranderlijke hoogspanning: van 338V in rust naar 315V op nominale belasting (15.6W), en dit met een voedingstransfo die overgedimmensioneerd is (120VA voor een vermogen van tweemaal 15W). De veranderlijke hoogspanning naargelang het vermogen dat geleverd moet worden heeft daarom gevolgen voor de gehele versterker.

De polarisatie door middel van een cathodeweerstand is dus nog niet zo slecht. Maar met een instelbare negatieve roostervoorspanning kan men de voordelen van beide schakelingen hebben, gewoon door de ruststroom wat te verhogen.

In vergelijking met de vorige testschakeling is er hier één klein printje bijgekomen om de negatieve stuurroosterspanning te leveren. De elko's voor de cathodepolarisatie zijn niet meer nodig, maar zijn niet verwijderd geweest, hoewel ik niet meer zal terug gaan naar een dergelijke polarisatie. Indien nodig konden de onderdelen voor de negatieve polarisatie op de versterkerprint geplaatst worden (bij een nieuw ontwerp).

De uitstekende transfo AUDIO E.S.CO type 1301004 is vervangen door een Piemme EI68004 die even goed is voor een dergelijk vermogen (de Audio Es.co werd in een 40W versterker gebruikt, niets gaat hier verloren...).

Rechts een oscilloscoopbeeld van de versterker bij een vermogen van 15W.

• cyan: ingangssignaal aan de versterker
• geel: uitgangssignaal naar de belasting
• magenta: signaal op het stuurrooster van één van de tetrodes.

Signaal met uitgeschakelde tegenkoppeling. Het inganssignaal bedraagt 500mV (rms), op de uitgang hebben we een signaal van 10.87V, voor een vermogen van 11.8W. Je merkt dat zelfs zonder tegenkoppeling het signaal zeer weinig vervormd is terwijl we zeer dicht bij het nominaal vermogen zitten.

De ECL805 heeft een relatief lage totale versterking, waardoor de gevoeligheid niet hoog is, zelfs met een uitgeschakelde tegenkoppeling.

Dezelfde instelling, maar nu met ingeschakelde tegenkoppeling. De uitgangsspanning bedraagt nu 3.78V. De tegenkoppeling bedraagt dus 9dB, wat een lage waarde is. Men kan hier geen hogere tegenkoppeling gebruiken, want de gevoeligheid van de versterker is al laag.

Om het nominaal vermogen te halen moet de volumeknop volledig open gedraaid worden, maar dan is de geluidsterkte zeker voldoende voor een slaapkamer.

De versterker produceert een zeer aangenamen klank, absoluut niet vermoeiend, met een bandbreedte die loopt van 25Hz tot 22kHz (±3dB). In deze laatste uitvoering is de demping wat minder, maar de anodedissipatie in rust bedraagt slechts 2.6W met een anodestroom van 8mA, wat betekent dat de buizen zeer lang zullen meegaan. Een versterker werkt immers niet constant op hoog vermogen (zelfs een "belachelijk laag vermogen" als tweemaal 10W is heel veel herrie).

De audio eigenschappen van de versterker neigen naar die van een versterker met EL84 als de ruststroom ingesteld is op 7mA (minder goede dempling). Je kan de ruststroom verhogen tot 24mA (om de maximale dissipatie niet te overschrijden), dan heb je een krachtige klank met een goede demping (strakke bassen).

De ruststroom opvoeren is meer belangrijk met een versterker met een relatief laag vermogen in vergelijking met een versterker met EL508 of EL504 die een hogere vermogensreserve heeft: bij deze buizen is een ruststroom van 8mA voldoende. Bij de ECL805 die een relatief lage anodedissipatie van 9W heeft kan men de cathodestroom optrekken tot 24mA om de voordelen van beide schakelingen te hebben:

• Een voldoende luidsprekerdemping (kenmerkend voor de cathodepolarisatie)
• Een werkpunt dat niet teveel verschuift op hoog vermogen (een nadeel van de cathodepolarisatie).