Buizenversterkers
Self inverting push pull
SIPP

Zoals bij de self inverting push pull schakeling probeert men bij de simplexschakeling het aantal componenten te beperken.
-

-

We zijn in de jaren 1950. De eerste stereo-toepassingen komen van de grond, en met name de eerste platenspelers. De radio-uitzendingen zijn nog altijd mono (en op de AM band). Engeland heeft moeite om uit het slop te geraken en een dure stereoversterker is eigenlijk een overkill. De gewone mensen kunnen zo'n dure versterker niet kopen.

Maar het is mogelijk een stereoversterker te bouwen (enkel voor de platenspeler), zelfs in push pull uitvoering, met de helft van de buizen die normaal nodig zouden zijn. Naast de benaming Simplex treft men ook de naam Stereoplex aan. In Amerika werd het systeem gelanceerd door CBS, de firma die ook aan de basis lag van het rastersekwentieel kleursysteem.

In die tijd hebben de platenspelers een kristal-element die een signaal van 500mV leveren, zodat er geen voortrap nodig is. Het is echter nodig dat n aansluiting omgewisseld wordt (een kristal met een L, een R en een massa kan niet gebruikt worden, men moet een kristal gebruiken met 4 uitgangen). Ook de betreffende luidsprekeruitgang moet omgewisseld worden.

Bij het afspelen van een mono-plaat leveren de beide kristallen een signaal dat even sterk is (maar omgekeerd in fase, aangezien n fase van de aftaster omgekeerd geschakeld is). De twee kanalen worden dus in tegenfase aangestuurd en leveren een push pull signaal. Op de uitgang heeft men een mono signaal.

Ook bij een normaal stereo signaal zit de grootste signaalamplitude in het mono signaal, en dan werkt de versterker in push pull configuratie (balansversterker met de meest gunstige eigenschappen).

Bij een monosignaal loopt er door de tweede transformator enkel een vaste gelijkspanning. Immers, als de stroom door n buis stijgt, daalt de stroom door de andere buis. De eindtrappen moeten daarom noodgedwongen in classe-A werken.

Als we nu enkel n kanaal aansturen (bijvoorbeeld L), dan varieert de stroom door n eindbuis (L eindtrap) maar blijft constant door de andere buis. Het audiosignaal door T1 is 1/2L (immers de tweede buis versterkt het signaal niet). Er loopt nu echter een variabele stroom door de tweede transformator. Deze wordt zodanig gekoppeld dat het signaal bij n kanaal bijgeteld wordt (1/2L + 1/2L = 1L), en bij de andere kanaal afgetrokken wordt (1/2L - 1/2L = 0).

Hoewel de tweede transformator enkel het verschilsignaal naar het secundair overzet (verschil L-R) kan de transfo niet veel kleiner zijn omdat die een gelijkspanning op zijn primair moet verwerken. De transformator moet een luchtspleet hebben zoals een single ended outputtransformator en moet voldoende metaal hebben om niet gesatureerd te geraken.

Eerste schakeling

De schakeling rechts is een complete simplex stereo push pull schakeling uitgerust met twee ECL82 (6BM8 amerikaanse markt). In push pull schakeling levert een dergelijke schakeling 10W in classe A (en 12W en classe AB, maar deze instelling is taboo in een simplexschakeling). Het valt duidelijk op hoe eenvoudig de schakeling is: twee audiobuizen en een gelijkrichterbuis, en toch stereo n een balansversterker!

De versterker heeft een dubbele tegenkoppeling, het triodedeel heeft immmers een hoge versterking ( = 70).

De ECL82 was toen n van de eerste gecombineerde buizen (met een voortrap onder de vorm van een triode en een eindpentode). Het was de opvolger van de ECL80 die eigenlijk te zwak was voor een dergelijke toepassing (en met een gemeenschappelijke cathode kon men niet veel aanvangen... De buis kon ook gebruikt worden als rastereindtrap in televisies (vandaar ook dat de buis met een relatief hoge cathodespanning van 18V werkt). De buis zal vanaf de jaren 1960 vervangen worden door een ECL86, een buis die speciaal voor audio-toepassingen ontwikkeld werd, terwijl de ontwerpers de PCL85 tot hun beschikking hadden voor rastereindtrappen.

Tweede schakeling

Er bestaat een amerikaanse versie van de versterker die specifieke amerikaanse buizen gebruikt. De schakeling wordt besproken in het nummer van september 1959 van Electonic world ("lage kost stereo versterker").

Deze versie (op 117V) gebruikt zelfs geen voedingstransfo maar is direct op het net aangesloten. Men gebruikt een siliciumdiode voor de gelijkrichting. De buizen zijn 50FY8 die een gloeispanning van 50V hebben. De transfo achteraan de versterker is eigenlijk een smoorspoel. De buizen zijn voorzien om met een anodespanning van 150V te werken.

Bij deze schakeling is de tegenkoppeling vervallen en vervangen door een toonregeling. Men kan immers niet beide hebben: het is ofwel een tegenkoppeling, ofwel een toonregeling.

Voordelen en nadelen

Wat is het voordeel van deze schakeling ten opzichte van een stereo versterker met single ended eindtrap? Voor de monosignalen werkt de versterker in push pull en heeft dus een lagere vervorming voor een bepaald vermogen. Een versterker uitgerust met twee ECL82 in simplexconfiguratie kan tweemaal 5W leveren in mono. Dezelfde versterker in normale configuratie (stereo single ended) kan tweemaal 3W leveren (met dezelfde vervorming). De ECL82 is een beam tetrode die beter geschikt is voor push pull bedrijf.

Deze schakeling heeft natuurlijk een aantal nadelen:

  • Noodzaak om een speciale stereo-cartridge te gebruiken waarbij alle draden naar buiten uitgevoerd worden zodat de fase van n kanaal omgekeerd kan worden
  • Kan niet gebruikt worden voor stereo-tuners (maar die zijn in die periode nog extreem zeldzaam), of men moet een fase-omkeertrap voorzien (zie voorbeeld lager)
  • De kanaalscheiding is niet goed, men bereikt ongeveer 25dB.
  • De goede bromonderdrukking van de push pull schakeling gaat verloren: de filterelko's moeten een voldoende hoge waarde hebben (de brom hoort men anders als een verschilsignaal in de luidsprekers).
  • Een auto-bias schakeling is niet mogelijk (waarbij de eindtrappen zich automatisch instellen in classe A bij zwakke signalen en classe AB bij sterke signalen (daardoor stijgt het rendement van de versterker en kan die wat sterker uitgestuurd worden).
In vergelijking met een single ended versterker: de twee SE-transformatoren moeten vervangen worden door n push pull transformator. De push pull transformator moet niet groter zijn, omdat er geen constant magnetisch veld opgebouwd wordt. De verschiltransformator kan ook relatief klein zijn omdat het verschilcomponent eerder beperkt is.

In de praktijk voldeed de schakeling heel goed omdat de lage tonen normaal naar beide kanalen uitgestuurd worden: voor deze signalen heeft met de voordelen van een echte push pull schakeling. Echter: de jaren 1950 waren de beginjaren van de stereo, en men experimenteerde er op los ("ping pong stereo"), waardoor de voordelen van de schakeling niet benut werden. Wordt er slechts n kanaal uitgestuurd, dan klinkt de versterker als een matige single ended versterker.


Hoe presteert een simplexschakeling eigenlijk?
Ik heb zelf een simplexschakeling met een paar PCL86 gebouwd.

Men heeft zelfs een radio-platenspeler combinatie uitgebracht met een dergelijke schakeling. Men gebruikt een extra triode met een versterking van -1X om de omgekeerde fase te genereren. Deze combinatie heeft nog geen FM stereo decoder aan boord: er waren toen nog geen stereo-uitzendingen. De buizen van de versterker waren:

  • ECC85 (FM voortrap: versterker, en zelfoscillerende mengtrap),
  • ECH81 (AM voortrap: mengtrap en oscillator, eerste FM middenfrekwent trap),
  • EF89 (middenfrekwent),
  • EABC80 (AM en FM detectie, de triode wordt echter gebruikt als fase-omkeertrap),
  • 2 X ECC83 (voorversterkertrap met toonregeling),
  • 2 X EL84 (eintrap).
De toegepaste kleurkodering is te vinden op de radiopagina.

Als er een mono signaal aangeboden wordt (zoals het radiosignaal), dan gedraagt de versterker zich zoals een normale balansversterker. Deze schakeling heeft dus de voordelen van een balansschakeling (betere geluidskwaliteit in mono).

De versterker kan zijn maximaal vermogen met een lage vervorming leveren enkel als de gelijkloop van de volumepotmeter en de toonregeling zeer goed is. De balansregeling is eigenlijk een trimmer (om de versterking van de omkeertrap te compenseren).

Het is een vrij klassieke buizenradio waarbij de triode van de EABC80 echter als fase-omkeertrap gebruikt wordt. De voedingselko heeft een waarde van 100F in plaats van 50F (voor een klassieke balansversterker volstaat 50F omdat de brom onderdrukt wordt door de symmetrische schakeling). Er is een complete toonregeling voorzien, waardoor ieder kanaal een extra triode nodig heeft.

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

-