Single ended en ultra-lineair met balanstransfo

De ultra lineairschakeling is eigelijk niet gemaakt voor een single ended versterker, maar voor een push pull versterker waarbij de even harmonischen onderdrukt worden. De ultra lineairschakeling kan de even harmonischen niet goed onderdrukken

Transformatoren balanseindtrap en single ended

De transformatoren die in single ended versterkers (en in smoorspoelen) gebruikt worden hebben een opstapeling van E platen aan één kant en I platen aan de andere kant om zo een luchtspleet te creëren. Dit is om te vermijden dat de kern in saturatie zou gaan.

In dit geval moet er een transfo voor een vermogen van 10 à 20W gebruikt worden voor een versterker die 4W levert. De transfo is zwaar genoeg uitgevoerd met veel ijzer zodat het risico op magnetische verzadiging beperkt is. De buis moet op een zo hoog mogelijke spanning gebruikt worden (300V voor een EL84) zodat de anodestroom lager ingesteld kan worden (30mA).

Ultra lineairschakeling met een normale uitgangstransfo?

Lijneindtrappen zijn in de praktijk minder bruikbaar in een ultra linearschakeling omdat de schermroosterspanning lager ingesteld wordt dan de anodespanning: hier bereikt men een meer lineair verloop door bijvoorbeeld een lokale terugkoppeling toe te passen, een voorbeeld staat hier: EL509.

Zelfs indien men een oplossing voor de lagere g2-spanning zou vinden, is een aangepaste outputtransfo vaak niet te krijgen voor de lagere impedantie van de lijneindtrappen (en er moet ook afgetapt worden aan 20% in plaats van 43%).

In een boek uit 1990 heb ik een principeschakeling gevonden van een soort ultra-lineairschakeling speciaal voor lijneindtrappen (de cathodeweerstand ontbreekt). Deze buizen hebben een lagere uitgangsimpedantie en hebben een lagere stroom nodig op het schermrooster, waardoor men hogere weerstandswaarden kan kiezen.

De g2 spanning moet ingesteld worden op 50 à 160V (dit hangt af van de voedingsspanning en de instelling van de buis). De verhouding van de twee weerstanden is 20%, wat optimaal is voor beam tetrodes. De anodespanning wordt bijvoorbeeld ingesteld op 280V. Voor een PL504 wordt de anodestroom ingesteld op 60mA zodat we juist onder de maximale dissipatie zitten. We halen een vermogen van ongeveer 5W, nauwelijks beter dan een single ended versterker met EL84 (en zonder de miserie die gepaard gaat met het gebruiken van lijneindtrappen). Het is noodzakelijk een aangepaste SE-transformator te gebruiken die geschikt is voor een anodestroom van 60mA. We ruilen in feite het probleem van de ultra-lineair transfo door het probleem van de single ended transfo.

Ultra lineair in push pull met normale balansstransfo

De schakeling wordt niet besproken: voor de PCL805 is dat een voortrap, een fase-omkeertrap (de cathodyneschakeling is voldoende) en de eindtrappen (kijk voor een voorbeeldschakeling naar de pagina over de PCL805 in een balanseindtrap). Je kan hier de polarisatie van de eindtrappen instellen met een gemeenschappelijke cathodeweerstand en condensator (de gemakkelijkste oplossing) of een negatieve roostervoorspanning voorzien die een hoger rendement toelaat.

Bij een anodespanning van 280V stellen we de anodestroom in op 25mA (we zitten dan mooi onder de maximale dissipatie van de PCL805). Met de spanningsdeler bekomen we een schermroosterspanning van 160V. Een deel van de onderste weerstandsdeler is ontkoppeld om een 25% ultra lineair te bekomen. De spanningsdeler wordt zowel gebruikt voor de gelijkspanningsinstelling van g2 als voor de UL-werking.

Door de ultralineairschakeling zakt de versterking (een ultralineairschakeling is eigenlijk een lokale tegenkoppeling). Een globale tegenkoppeling is doorgaans niet meer mogelijk omdat de totale versterking te laag geworden is. De pentodes moeten zo sterk uitgestuurd worden, dat de cathodyneschakeling heel dicht bij zijn limieten werkt.

De spanningsdeler heeft wel een positieve uitwerking op de uitgangstransfo: de weerstanden dempen de transfo zodat er geen schade kan ontstaan als de versterker op vol vermogen speelt zonder aangesloten luidsprekers. De weerstanden dempen de uitslingeringen van de transfo.

Een andere buis die we kunnen gebruiken is de PL504, dit is ook een buis die de beste eigenschappen heeft bij een relatief lage g2 spanning. We kunnen de anodestroom verhogen tot 50mA. De drie weerstanden in de spanningsdeler worden 10k, 4.7k en 22k.
* De weerstand van 22kΩ (33kΩ op de afbeelding) kan verlaagd worden tot 0Ω (met weglating van de elko) als het gecompenseerd wordt door de stuurroostervoorspanning minder negatief te maken.

Triode en pentode parallel geschakeld

Zoals de ultra lineaire schakeling die een beter resultaat levert dan een pentode of triode schakeling, levert deze schakeling ook een beter resultaat, maar dat valt niet op als je de schakeling bekijkt. De negatieve voorspanning is zodanig ingesteld dat de triode-geschakelde buizen in classe A werken, terwijl de pentode-geschakelde buizen in classe AB werken. Dit is mogelijk omdat de schermoorsterspanning lager is voor de pentodes dan voor de triodes.

Op een laag volume zijn het vooral de triodes die vermogen leveren: men heeft dus de goed eigenschappen van de triodes, eigenschappen die nog verbeterd worden door de werking in classe A. Bij een hoger vermogen zijn het de pentodes die de overhand hebben omdat ze geen lokale tegenkoppeling hebben (anode naar schermrooster). De versterker kan zo een hoog vermogen leveren, en toch klinken als een triode-versterker.

Men kan hier alle types buizen gebruiken die geen al te goede eigenschappen hebben in pentode modus zoals de 6V6, 6L6 en EL34. Het vermogen ligt wat hoger dan een montage met enkel een dubbele pentode, maar de vermogenswinst die door de extra triodes geleverd wordt is beperkt. Het is in theorie mogelijk andere buizen te gebruiken voor het triode en pentode deel.

Deze schakelingen worden hier als voorbeeld gegeven om aan te tonen dat er heelwar mogelijkheden zijn met buizenversterker. Deze schakeling moet u echter niet bouwen als u niet over een voldoende voorraad PCL805, PL504 of PL509/PL519 beschikt.

Naast de triode schakeling, de pentodeschakeling en de ultralineairschakeling in al zijn gedaantes bestaat er nog een schakeling waarbij het stuursignaal aan het schermooster aangeboden wordt. Dit is de enhanced triode schakeling. Deze schakeling wordt regelmatig gebruikt voor beam tetrodes (EL509) in single ended configuratie.