Buizenversterkers
Distributed loading en Ultra lineair
UL

Op dezer pagina leggen we uit hoe het mogelijk is dat een ultra lineair schakeling een lagere vervorming geeft dan een triodeschakeling en een pentodeschakeling.
-

-


Vervorming:
Normale pentode - Beam tetrode

Vermogen


Er zijn verschillende schakelingen waarbij je de keuze hebt om de versterker in pentode-modus (A), triode-modus (B) of in ultra linear modus (C) te laten werken. Een compleet voorbeeld is te vinden op de pagina van de versterker met EL34. Om in ultra linear modus te kunnen werken heeft de transfo twee extra primaire aansluitingen nodig.

Je zal zowel de benaming distributed loading als ultra linear tegenkomen, maar eigenlijk betekenen ze niet hetzelfde.

  • Bij een distributed loading bedoelt men een schakeling waarbij het schermrooster ook bijdraagt tot het audiovermogen (er loopt immers een zekere stroom door het schermrooster),

  • terwijl men met ultra linear een schakeling bedoelt waarbij de vervorming minder is dan in triode of pentode modus.
Het is eenzelfde schakeling, maar twee verschillende effekten (naargelang de gebruikte buizen, de werkingsclasse A of AB en het aftappunt).

Triodes hebben in het algemeen betere audio eigenschappen als ze in een push pull versterker gebruikt worden. Triodes produceren vooral even harmonischen, en die worden onderdrukt door de symmetrische versterker. Pentodes produceren meer oneven harmonischen, en die kunnen niet onderdrukt worden. Er bestaan echter niet zo veel vermogenstriodes meer (heb je al gedacht een push pull te bouwen met een paar PD500?). Een pentode gedraagt zich echter als triode als het schermrooster met de anode verbonden is.

Het beschikbaar vermogen valt terug op 1/4 als men overgaat van een pentode naar een triodeschakeling. Dit is ook een reden waarom er zo weinig vermogenstriodes zijn.

Indien men een tussenvorm gebruikt, dan heeft men niet het gemiddelde tussen de triode en de pentode, maar een symbiose tussen de twee schakelingen, met (meestal) betere eigenschappen. De vervorming wordt beduidend minder bij een bepaalde verhouding. Dit komt door de tegenkoppeling die inwerkt via het schermrooster. Het is geweten dat een sturing via het stuurrooster en het schermrooster een andere vervorming veroorzaakt, en bij een bepaalde verhouding werken de twee soorten vervorming elkaar tegen. Dit is ook de reden van de sturing op het schermrooster.

Rechts hebben we de bekende Ua/Ia curves van triodes en pentodes.

  • De curve A van de pentode heeft een logaritmisch verloop: de stroom stijgt eerst snel met de anodespanning, om dan af te vlakken. De invloed van de anodespanning is beperkt, het schermrooster heeft een grote invloed.

  • De curve B van de triode is exponentieel: de stroom stijgt eerst traag, en dan sneller en sneller (er is hier ook een plateau, maar die ontstaan door de maximale cathode-emissie en bij zo'n stroom en spanning is de dissipatie veel te hoog).

  • De curve C heeft een meer lineair verloop.
De grafiek rechts is tetekend voor een typische penthode EL34 en een beam tetrode KT66, beide op 300V, transfo-impedantie van 6kΩ. De algemene vorm (maar met andere vermogens) is geldig voor alle klassieke pentodes (ook EL84). Het vermogen en de vervorming hangen af van de schakeling: polarisatie door cathodeweerstanden of negatieve roosterspanning, instelling van het werkpunt (normaal of low loading of classe A of AB).

In een pentodeschakeling heeft men een hoog vermogen (24W) en een hoge vervorming van 10%. Bij een triodeschakeling haalt men maar 7W met een vervorming van 3%. Hadden we de pentode op laag vermogen laten werken (7W), dan zou men eenzelfde vervorming van 3% bereikt hebben. Dit is een goede reden om de triodeschakeling voor altijd te verbannen! (maar puristen zeggen dat een triode-eindtrap een mooier "ronder" geluid heeft, terwijl een pentodeversterker eerder als een transistorversterker klinkt).

Maar wat vreemd is, is dat de vervorming nog lager wordt in ultra-linearschakeling. Het vermogen is gemiddeld, maar de vervorming is minder dan bij een triodeschakeling. Op welke plaats men het signaal voor het schermrooster aftapt hangt af van de gebruikte buizen. Voor een EL34 of EL84 is dat doorgaans 43% (te tellen vanaf de positieve middenaftakking). Bij een dergelijke aftakking bekomt men een vermogen van 11W, maar met een vervorming van slechts 1% (zonder tegenkoppeling). Bij bepaalde outputtransformatoren is de aftakking op 20% waarbij men een wat hoger vermogen van 15W heeft met een vervorming die nog zeer laag is (minder dan 2%).

Beam tetrodes zoals de KT66 en PL500-reeks geven een ander verloop met de sweet spot rond 15%, waarbij het vermogen ook wat hoger ligt. Gebruikt men dergelijke buizen, dan moet men een uitgangstransfo gebruiken met aftakkingen op 20% (aangezien transfos met aftakkingen op 15% waarschijnlijk niet bestaan).

Het grafiek is getekend gebaseerd op een welbepaald ingangssignaal en voedingsspanning. Verhoogt men het signaal, dan heeft men meer vermogen, maar ook (veel) meer vervorming. Indien de voedingsspanning verhoogt wordt (binnen de grenzen van de buis) dan heeft men doorgaans een lagere vervorming. De curve hangt ook sterk af van de aansturing (classe A of AB). De algemene vorm van de curve is identiek, maar de waarden hangen af van talrijke parameters: er bestaan dus geen algemene curve voor een bepaalde buis.

Doorgaans wordt de extra aftakking niet vervangen door een weerstandsdeler (uitgangstransfo zonder UL aftakkingen). Het schermrooster heeft een zekere stroom nodig, waardoor men de weerstandswaarden relatief laag moet kiezen (1 Ó 4kΩ). Deze weerstanden slurpen daardoor een deel van het geleverd vermogen op.

De versterking wordt minder als de pentode in triodeschakeling werkt (3 Ó 4 keer minder). Men heeft een sweep nodig die viermaal zo hoog is om een bepaald vermogen te halen. Maar omdat het maximaal vermogen sneller bereikt wordt, is het niet nodig schakelingen te gebruiken die een extra grote sweep hebben. Eenzelfde uitsturing kan gebruikt worden voor een eindtrap in triode of pentodeschakeling, waardoor het vervangen van de configuratie zich kan beperken tot het omzetten van een schakelaar.

Rechts: het vermogen dat een push pull versterker uitgerust met een paar EL84 buizen hangt af van de instelling van de buis, maar ook van de gebruikte aansluiting, pentode, UL of triode.

De eerste waarden betreffen een klassieke pentode aansluiting. men haalt een vermogen van 17W met een vervorming van 4%. De schakeling gebruikt cathodeweerstanden voor de polaristaie (dit was in de tijd de standaard). Uitleg over vermogen en vervorming staat hier. De warmte-ontwikkeling bedraagt 10.8W per buis, 13.8W op maximaal vermogen. Het maximaal vermogen is duidelijk een muziekvermogen, want de maxim¨ale dissipatie van de buis bedraagt 12W.

De tabel toont ons ook aan dat men een signaal van 2 × 10V effectief nodig heeft om het maximaal vermogen te halen.

We hebben dan een UL-instelling met aftappunt op 20%. We kijken naar de eerste kolom. Het vermogen is wat lager (14.4W) maar de vervorming bedraagt nu slechts 0.85%. De warmte-ontwikkeling aan de anode bedraagt 8.4W in rust om naar 16.5W te gaan bij maximaal (musicaal) vermogen). De instelling van de buis lijkt op een instelling in classe AB.

Het maximaal vermogen wordt bereikt met een ingangsspanning van 2 × 9.2V.

Met een UL-instelling op 43% heeft men de laagste vervorming met een vermogen van 10.1W en een stuursignaal van 2 × 8V.

Uiteindelijk hebben we een triode-instelling, met g2 verbonden met de anode. Men heeft een vermogen van 5.2W bij een vervorming van 2.5%. Een ingangssignaal van 2 × 10V is nodig.

Ik snap niet waarom mensen een pentode in triodeschakeling willen gebruiken: men haalt een lager vermogen (driemaal minder dan een pentodeschakeling) en een nogal hoge vervorming. Als men een pentodeschakeling zou gebruiken, dan is de vervorming bij 5.2W lager dan de vervorming bij een triode op hetzelfde vermogen. En met een pentode heeft men dan nog een vermogensreserve.

Wat men ook opmerkt is dat ongeacht de aansluiting men eenzelfde wisselspanning nodig heeft om de eindtrappen volledig uit te sturen.

PublicitÚs - Reklame

-