Pentode deel PFL200 Tétrode deel PFL200

Voor een fase omkeertrap is een pentode niet nodig, dat zie je trouwens aan de schakeling, waar het schermrooster met de anode verbonden is. De PFL200 pentode versterkt het signaal niet. Het is een echte pentode, je ziet de steunen voor de drie roosters in het beeld rechts.

De PFL200 pentode is geen pentode, maar een beam tetrode. Dit wordt vaker gedaan als men een hogere sweep met een goede lineariteit nodig heeft. Op de tweede foto zie je een deel van de platen van het keerrooster om de electronenstroom te sturen (vaak zijn het nickel plaatjes).

Dit is de basisschakeling van de tetrode: een laagohmige spanningsversterker.

Welke eigenschappen?

Het is een buis met 10 electroden, en dus een afwijkende buisvoet (decal in plaats van noval). Indien je een versterker met dergelijke buizen wenst te bouwen omdat je veel buizen hebt moet je eerst de bijhorende buisvoetjes kopen.

De PFL200 is uitsluitend ontworpen om in televisies gebruikt te worden, dus met een seriekring van gloeidraden en een gloeistroom van 300mA. De gloeispanning bedraagt 17V voor deze buis. De warmte-ontwikkeling in de gloeidraden is 5W, de lamp wordt lekker heet, zelfs zonder aangesloten hoogspanning.

Voorversterker (F): Va, Vg2: 150V, Vg1: -2.3V, Ia: 10mA, Ig2: 3mA, S: 8.5mA/V, Pa: 1.5W

Het is een voorversterker die met een relatief hoge stroom kan werken. In de basisschakeling voor de pentode zit men zeer dicht bij deze maximaale stroom (de anodebelasting bedraagt 1W). Voor een audio voorversterker is een dergelijke hoge stroom niet nodig.

Eindtrap (L): Va, Vg2: 170V, Vg1: -2.6V, Ia: 30mA, Ig2: 6.5mA, S: 21mA/V, Pa: 5W

Volgens de schakeling wordt de buis dicht bij zijn limieten gebruikt, met een anodestroom van 33mA en een anodedissipatie van 3.5W. Het schermrooster heeft niet dezelfde spoed als die van het stuurrooster en vangt dus veel electronen op. De schermroosterstroom is dus hoog. De steilheid van de buis is enorm en dat zorgt ervoor dat de buis moeilijk te temmen is (risico op oscillaties).

De zeer hoge steilheid van de straalbundel tetrode is te verklaren door de autopsie van een PFL200 te doen.

De stuurroosters van de pentode en tetrode hebben een nauwe spoed, de negatieve roosterspanning moet dus laag zijn, anders kunnen er geen electronen door het rooster. Een lage negatieve roosterspanning is normaal voor een voorversterkerpentode, maar niet voor een eindtrap. Een roostervoorspanning van -3.5V voor de tetrode betekent een hoge versterking, en dus ook een grotere neiging op parasitaire oscillaties.

De tetrode heeft een kleinere anodeoppervlakte dan die van de ECL82/PCL82 die een anodedissipatie heeft van 7.8W. Het vermogen dat men uit de buis kan halen is dus lager dan 3.4W (single ended) of 10W (push pull).

De PFL200 heeft electrodes die dicht tegen elkaar geplaatst zijn en de maximale voedingsspanning bedraagt 250V voor de twee systemen. Indien je met die buis een single ended of een push pull versterker wilt bouwen moet de voedingsspanning niet hoger dan 150V zijn om interne overslag tussen de electrodes te vermijden als de versterker op hoog vermogen werkt. Een transformator gedraagt zich niet als een ohmse belasting!

De PFL200 in een SRPP versterker

De schermroosterstroom bedraagt 27% van de anodestroom, en dit is best veel voor een tetrode. Om het werkpunt van de eindtrappen vast te zetten heb ik besloten één van de pentodes te gebruiken als voeding van de onderste tetrode.

Ik had oorspronkelijk de spanning ontkoppeld via een elko van 2.2µF (condensator Cx), maar de versterker was niet stabiel. Ik had dan gedacht een tegenkoppeling te voorzien van de uitgang naar de cathode van de voorversterkerpentode (elko van 10µF verwijderd), maar ik weet dat een tegenkoppeling toevoegen aan een niet-stabiele versterker het probleem waarschijnlijk niet zal oplossen.

Ik heb dan de condensator Cx verwijderd, en de versterker werd dan wel stabiel. Er is nu een lokale tegenkoppeling van de uitgang naar het schermrooster van de onderste tetrode. Beide tetrodes werken als triodes met een lagere versterking.

Het gemeten vermogen bedraagt 2W met een belastingsweerstand van 2k. De eigenschappen van de versterker zijn niet uitzonderlijk. Zoals bij alle SRPP versterkers is de vervorming laag, totdat de versterker overstuurd wordt en dan gaat die onaangenaam klinken (niet zo erg als een transistorversterker, maar toch...). Zo'n versterker zou je kunnen gebruiken voor twee kleine computerspeakers. De outputtransformator moet een wikkelverhouding hebben van 25:1 (spanningsverhouding).

De buizen uit de "P" reeks zijn ontworpen om direct uit het net gevoed te worden wat betreft de gloeispanning en kunnen een relatief grote spanning tussen gloeidraag en cathode weerstaan. Toch is het aan te raden twee voedingen te voorzien voor de gloeidraden, één op massaniveau en één op een gelijkspanning van 150V. Gebruik een transfo met 2 wikkelingen van 24V (minimum 0.6A per wikkeling) en zet een weerstand van 24Ω 5W in serie met iedere gloeidraad om de spanning te verlagen.

De PFL200 in een klassieke push pull schakeling

De spanning van het voorversterkergedeelte (aangegeven +B) kan 200V bedragen, maar de berekening van de weerstanden is gedaan voor 150V, dus met +B verbonden met +A.

Er valt niet veel te vertellen over de versterker, behalve dat het stuurrooster van de cathodyne gevoed wordt via een spanningsdeler om een zo correct mogelijke spanning te bekomen. Als je maar 150V voedingsspanning hebt heb je niet veel speling. De spanning op de anode van de voorversterkerpentode zit juist onder de 100V en de spanning op het rooster van de cathodyne moet juist onder de 50V liggen. Een directe koppeling is dus niet mogelijk.

De meeste ontwerpen gebruiken een weerstand parallel aan de koppelcondensator en een weerstand naar massa om de juiste spanning te bekomen, maar dat heb ik niet willen doen om te vermijden dat een verschuiving van het werkpunt van de eerste pentode invloed zou hebben op de cathodyne.

De primaire impedantie van de transfo moet 4.7kΩ (anode-anode) bedragen. Zo'n lage weerstand voor een versterker die niet echt krachtig is wordt veroorzaakt door de relatief lage hoogspanning en de ruststroom van 30mA.

De versterker werkt in classe A (polarisatie door cathodeweerstanden) en het vermogen bedraagt 7W. Het is best een hoog vermogen voor dergelijke buizen, maar ze worden ook dicht bij hun limieten gebruikt. In een triodeschakeling zakt het vermogen tot 2W en de geluidskwaliteit is niet beter. Een ultra lineaire schakeling zou waarschijnlijk zeer goed zijn geweest (om de schermroosterstroom niet te verliezen) maar ik heb geen transfo met UL aansluitingen.

De versterker is moeilijk stabiel te houden en de geluidkwaliteit in push pull schakeling is maar zo-zo. De versterking van de eindtrappen is te hoog (begin met de condensator van 22µF aan de pentode weg te halen). Ik heb geen tegenkoppeling geprobeerd, dat heeft geen zin. Ik heb overal stopweerstanden bijgeplaatst, soms werkt het, maar niet met een andere buis, enz. Geloof mij: moeite voor niets.

Deze tetrodes zijn specifiek ontworpen geweest als videoversterker met een zeer hoge steilheid. Terwijl oudere pentodes en beam tetrodes die als video-versterker gebruikt werden ook als audioversterker gebruikt konden worden, is dit niet mogelijk met deze buis in een push pull versterker.