De push pull versterker leverde moeiteloos 12W. Hoeveel zou de single ended versie leveren?

We baseren ons op de schakeling voor de single ended audio versterker met PCF80, maar met aangepaste weerstanden.

De triode heeft een hogere spanningsversterking dan die van de PCF80, waardoor de cathodeweerstand van 5.6k naar 1.5k ging. Om een voldoende amplitude op de uitgang te hebben werd de tegenkoppeling ook verminderd met een extra serieweerstand van 3.3k. In deze schakeling heeft de triode een versterking van 29.5×.

De eindtrap krijgt nu de volle spanning, ik heb berekend dat de beste voedingsspanning 250V zou moeten bedragen.

De tetrode heeft een lagere versterking en dus een hogere roostervoorspanning. De cathodeweerstand gaat van 150Ω naar 390Ω. Wat de cathodeweerstanden betreft zien we een omgekeerde situatie als met de PCF80.

De versterker lijkt stabiel te zijn zonder condensatorgeknungel. Eventueel een kleine condensator van 100pF van de anode van de voortrap naar massa als het echt moet. Met een blokgolf op 1kHz zie ik namelijk gedempte oscillaties.

De maximale amplitude op de uitgang bedraagt 2.65V effectief, wat overeenkomt met een vermogen van 2.16W in 10Ω. Het vermogen ligt nog lager met een belastingsweerstand van een andere waarde.

De wikkelingen van het schermrooster liggen in het verlengde van die van het stuurrooster. Normaal zit het schermrooster dus in de schaduw van het stuurrooster en vangt weinig electronen op.

Als we een sterk signaal aanbieden, dan wordt het stuurrooster minder negatief tijdens de signaalpieken. Op dat ogenblik zit het schermrooster niet meer in de slagschaduw van het stuurrooster en vangt heelwat meer electronen op. De spanning op het schermrooster zakt dus naar een waarde van 132V, wat een gunstige waarde is voor een PCL805.

Omgekeerd, als we een zeer zwakke signaal aanbieden worden er weinig electronen door het schermrooster opgevangen en stijgt de spanning. Daardoor loopt ook de anodestroom sterk op, van 26mA tot 36mA. Dit is ongewenst, want deze extra dissipatie is niet nodig als de buis een laag audiovermogen moet leveren.

Ik heb de dissipatie van de pentode beperkt tot minder dan 8W (7.5W om precies te zijn) door de hoogspanning op 250V in te stellen. De 8W anodedissipatie is de veilige waarde in de databoeken.

Test op 300V

De enige oplossing is de schermroosterspanning te stabiliseren, door een aparte voeding te gebruiken (transfo met middenaftakking) of door een spanningsstabilisator (zenerdiode) te gebruiken.

Ultra lineair schakeling

We gebruiken een hoogspanning van 250V. De anodestroom zal hoger liggen omdat de schermroosterspanning hoger is.

Wat is direct merk is dat de uitgangsimpedantie van de tetrode lager wordt, waardoor ik een belastingsweerstand van 5Ω kan gebruiken. De ingangspanning bedraagt 1.25V en de uitgangsspanning 3.39V, wat goed is voor een vermogen van 2.3W in 5Ω. De cathodespanning bedraagt nu 20.5V, wat overeenkomt met een stroom van 52.6mA. Deze waarde ligt onder het maximum van 75mA, maar de dissipatie bedraagt nu 10.35W, boven de aangeraden waarde van 8W, maar juist onde de maximale waarde van 10.5W.

Bij een laag signaal daalt de cathodespanning wat, van 20.5V naar 19.2V, wat een goed teken is. De anodedissipatie is gedaald naar 9.8W. Het audiovermogen stijgt met iets van 150mW, dat ga je echt niet horen.

In deze situatie is een ultra lineaire schakeling een goede optie omdat de schermroosterstroom niet verloren gaat, maar ook omdat daardoor de schermroosterspanning gestabiliseerd wordt.

Stabilisatie van de schermroosterspanning

Je kan natuurlijk ook een stomme zenerdiode van 150V gebruiken, je hebt een exemplaar nodig die 5W kan dissiperen zoals de 1N5383B. Deze zenerdiode heeft ook een maximale stroom van 30mA.

Omdat de PCL805 tot 5mA op zijn schermrooster kan trekken stellen we de totale stroom in op 10mA (15mA bij een stereo versterker). Met een hoogspanning van 250V hebben we een weerstand van 10kΩ 3W nodig (6.8kΩ 5W bij stereo). We hebben een ontkoppelcondensator naar massa nodig van 100nF.

Daarmee kunnen we het probleem oplossen van de oplopende schermroosterspanning (en anodestroom) als de buis geen signalen moet versterken: de spanning blijft mooi rond 150V zitten. De buis kan nu gebruikt worden op iedere spanning tussen 250 en 300V, we halen een vermogen van 3W zonder dat de stroom gevaarlijk oploopt als er geen audiosignaal versterkt moet worden.

Naast de OA2 die bijgeplaatst is geweest zijn ook de cathode- en anodeweerstanden van de triode gewijzigd.

De waarden bij de schakeling tonen aan dat de stroom zelfs wat lager wordt als er geen vermogen geleverd moet worden, wat ook normaal is: de ruststroom door het schermrooster is veel lager als er geen modulatie is. De spanning over de zener stijgt lichtjes omdat er minder stroom door het schermrooster loopt.

De tweede paarse spanning is de wisselspanning bij 300V. Het laatste skoopbeeld is bij deze spanning. 5.52V komt overeen met een vermogen van 3Wrms.

Deze aangepaste schakeling kan tot 300V gebruikt worden als de onderdelen voldoende vermogen kunnen dissiperen. In de beam tetrode wordt er 9W gedissipeerd (anode: 8.3W en schermrooster: 430mW): we zitten nipt binnen de grenzen, zelfs op 300V. Het maximaal vermogen bij 300V bedraagt 3.1W (d < 0.1%)

Maar het verhaal is nog niet gedaan, we gaan ook de PCL86 testen in dezelfde configuratie, maar met de waarde van de componenten aangepast aan de buis.