Buizenversterkers
De klassike push pull versterker
Push pull

Tussen al sie speciale schakelingen vergeet men de meest gebruikte schakeling, de symmetrische push pull balansversterker.
-

-


EF91
Eerste schakeling: de EF91 werd in grote aantallen geproduceerd en was dus goedkoop. Men kon een versterker met een vermogen van 4W bouwen met een paar EF91 als eindtrap.


EL84
De tweede schakeling is de klassieke Mullardschakeling met EL84 in kitvorm (zelf te bouwen). Een dubbelzijdige gelijkrichtbuis, een voorversterkerpentode, een dubbele triode in long tail en twee EL84.


EL34
De derde schakeling gebruikt een paar EL34 als eindtrappen.


Moderne versterker
Een moderne versterker met ringkerntransformatoren, maar een te zwakke cathodyne als fase-omkeertrap.

Hybride versterker
De versterker gebruikt zowel transistoren als beam tetrodes. Eenvoudige schakeling en zeer lage vervorming.
 

De klassieke push pull schakeling is een symmetrische schakeling, waardoor bepaalde vervormingen onderdrukt kunnen worden. Deze vervormingen zijn het meest aanwezig bij de eindtrap, waar er een grotere spanningszwaai aanwezig is. De klassieke push pull heeft een balanstransformator nodig. De uiteindelijke geluidskwaliteit wordt in grote mate bepaald door die transfo.

Oorspronkelijk werd de push pull schakeling enkel gebruikt voor sonorisatie, want men kon een relatief hoog rendement bekomen door de eindtrappen in classe AB of zelfs B te laten werken. Voor huishoudelijk gebruik was een single ended schakeling voldoende geacht, en dan gebruikte men een EL41 of EL84. Ondanks de zware bombardementen tijdens de tweede wereldoorlog hadden de mensen toen een beter gehoor dan tegenwoordig.

Een klassieke push pull versterker bestaat uit een voorversterkertrap 1, bijvoorbeeld de helft van een ECC83 (triode), gevolgd door een fase-omkeertrap 2 (de andere triode). Beide eintrappen 3 (bijvoorbeeld twee EL84) worden aangestuurd door de fase-omkeertrap. Met deze combinatie kan men een goed klinkende versterker bouwen met relatief weinig onderdelen.

Indien men meer dan 10 à 15W nodig heeft, dan heeft men zwaardere eindtrappen nodig, zoals een paar EL34. Deze buizen moeten ook sterker aangestuurd worden, daarvoor is de enkelvoudige fase-omkeertrap echter te zwak. Men gebruikt dan een long tail schakeling met twee triodes, of een Williamsonschakeling met drie triodes (plus de voorversterkertriode).

De long tail fase-omkeertrap wordt vaak Mullardschakeling genoemd, want de fabrikant gebruikte deze constructie in nagenoeg alle versterkers in bouwkit. Een lijst van de mogelijke fase-omkeertrappen staat hier.

Vanaf deze schakelingen, die in de jaren 1950 ontworpen werden kan men nu nog steeds hoogwaardige versterkers bouwen. Het vermogen werd toen aangegeven met een vervorming van 1% of meer.

Voor- en nadelen

Tegenwoordig vindt men vooral klassieke push pull schakelingen terug in de commerciele ontwerpen omdat ze de beste prestaties leveren, als men aangepaste componenten gebruikt. De versterker heeft een relatief hoog rendement en klinkt goed.

Maar de versterker heeft een aangepaste balanstransformator nodig. Een goedkope transfo, of een transfo van onbekende origine kan de prestaties van de versterker sterk naar beneden halen. Voor een optimale werking moet men gepaarde eindtrappen gebruiken, of een aparte instelling van de ruststroom voorzien voor de eindtrappen.

Indien je een buizenversterker zelf wilt bouwen, dan is een balansversterker misschien niet de meest aangewezen weg, omdat de prijs van een goede balansversterker hoog is. Ik zou je aanraden om eerder te beginnen met een serie push pull schakeling. Dit is ook een symmetrische versterker, maar die heeft geen dure balanstransfo nodig. De serie push pull gebruikt in de plaats een 100V lijntransfo die veel gebruikt wordt en zeer goedkoop is (sonorisatie van gebouwen, sportvelden, en dergelijke). De schakeling is meer stabiel dan een traditionele push pull versterker en heeft geen gepaarde eindtrappen nodig.

Twee skoopbeelden

Het eerste beeld toont drie signalen:
  • Het ingangssignaal met een amplitude van 3V top-top (1V rms), dit is de maximale spanning voordat er oversturing optreedt. De frekwentie is 100Hz.

  • Het uitgangsignaal van 30V top-top (10V rms). De aangesloten dummy load heeft een weerstand van 7.5Ω: de versterker levert hier een vermogen van 13.5W.

  • Het signaal op één van de cathodeweerstanden van 1Ω (schakeling met negatieve roosterspanning).
De skoopbeelden komen van de hybride versterker rechts, maar zijn van toepassing op alle balansversterkers die in classe AB werken.

De maximale spanning over de cathodeweerstand bedraagt 64mV, wat overeenkomt met een cathodestroom van 64mA per buis. De hoogspanning bedraagt 325V, maar de totale buisdissipatie van 16W wordt niet overschreden omdat de buis slechts 50% van de tijd in geleiding is, en als de buis in geleiding is, dan daalt de anodespanning. Een goed ontworpen versterker die in classe AB werkt heeft een rendement van 70%, dat wilt zeggen dat bij een vermogen van 10W er tweemaal 1.5W in de twee buizen gedissipeerd wordt.

Het tweede skoopbeeld toont opnieuw het ingangssignaal, nu met een amplitude van 1.8V top-top, maar hier worden de stromen over de twee cathodeweerstanden getoont. Het is duidelijk dat één buis in geleiding gaat als de andere afgeknepen wordt.

Wat hier goed te zien is, is dat één buis een hogere cathodestroom (en dus ook anodestroom) levert. Dit komt omdat één buis meer versleten is. Dit is de reden waarom men de raad geeft gepaarde buizen te gebruiken in balanseindtrappen.

Dit probleem kan niet gecompenseerd worden door de negatieve polarisatie aan te passen: beide buizen kunnen immers probleemloos een stroom van 6mA leveren (ruststroom). Een buis heeft echter een lagere emissie, waardoor de maximale stroom lager ligt.

Een verschil van 10% is in de praktijk niet hoorbaar. De vervorming stijgt echter voordat het nominaal vermogen bereikt is. Een dergelijke fout kan enkel opgemerkt worden met een skoop. Als men de fout effectief hoort bij normaal gebruik, dan is de emissie met meer dan 30% teruggevallen.

Een versterker met cathodepolarisatie vangt het verschil in emissie gedeeltelijk op, als er twee onafhankelijke cathodeweerstanden gebruikt worden (samen met twee elko's van voldoende capaciteit). Bij een cathodepolarisatie werkt de versterker echter in classe A, met een lager outputvermogen.

Publicités - Reklame

-