Buizenversterkers
Sturing op g2 (schermrooster)
Enhanced triode
Servers » TechTalk » Historisch perspectief » Audio » Buizenversterkers » Eindtrap » Speciale schakelingen » Sturing op g2 (enhanced triode)

De eindtrap wordt soms op zijn schermrooster gestuurd in plaats van op zijn stuurrooster. We leggen eerst het principe uit en op twee pagina's geven we praktische voorbeelden.
-

-

Gelijkspanningsversterkers

De sturing op g2 (schermrooster) werd voor het eerste keer gebruikt bij gelijkspanningsversterkers.

Bij een klassieke sturing op g1 is de uitgangsspanning (op de anode) ongeveer 100V hoger dan de ingangsspanning (op het rooster). Iedere trap van de versterker verhoogt de nodige spanning met ongeveer 100V. In de praktijk zal men geen gelijkspanningsversterker bouwen met meer dan 3 trappen (met een voedingsspanning van 400V). Dit is voldoende om een signaal van 1mV te versterken om een relais aan te sturen.

Maar het schermrooster (g2) zit op een hoger potentieel, in theorie kan de spanning op het schermrooster ongeveer identiek zijn als de anodespanning. De anode van een trap kan dus direct gekoppeld worden met het schermrooster van de volgende trap. Omdat een sturing op g2 een zeker vermogen nodig heeft, wordt de spanningsversterking beperkt tot ongeveer 20× per trap.

In de praktijk is de schermroosterspanning 10 Ó 20% lager dan de anodespanning. Door de lagere schermroosterspanning loopt er minder stroom door het schermrooster waardoor de stuurtrap minder vermogen moet ontwikkelen. Bij een viertrapsversterker heeft men volgende spanningen:

  • Eerste trap: ingang op g1, uitgang (anode) op 60V (1mV)
  • Tweede trap: ingang op g2 (60V), uitgang op 90V (20mV)
  • Derde trap: ingang op g2 (90V), uitgang op 120V (400mV)
  • Vierde trap: ingang op 120V, uitgang op 180V (8V)
Men heeft voldoende met een voedingsspanning van 300V voor 4 trappen in plaats van 400V voor 3 trappen.

Dergelijke DC versterkers zijn zeer moeilijk te stabiliseren, zelfs met een tegenkoppeling. Een kleine variatie in de voedingsspanning veroorzaakt een grote afwijking op de uitgang. De versterker moet permanent ingeschakeld blijven. Men is snel overgestapt op AC versterkers, waarbij het te versterken signaal gemoduleerd wordt (op een draaggolf gezet wordt), de wisselspanning wordt dan versterkt door een normale versterker en het signaal wordt dan gedetecteerd. Omdat de modulatie en de demodulatie in eenzelfde toestel plaatsvinden kan men een synchrone demodulator gebruiken die een hoge mate van lineariteit heeft.

De sturing op g2 werd afgevoerd met de komst van de complementaire transistoren die geen koppelcondensatoren nodig hadden.

Enhanced triode

De montage met sturing op g2 wordt vaak enhanced triode genoemd, naar analogie met de triode/pentode/ultralineairschakeling. De enhanced triodeschakeling heeft de voordelen van de ultralineairschakeling, namelijk een vervorming die lager is dan in pentode en triodewerking.

Bij een sturing op g2 heft men meer vermogen nodig dan bij een sturing op g1 (stroomsturing vs. spanningssturing). De schakeling moet volledig aangepast worden, het volstaat hier niet een schakelaar om te zetten om van de ene werking naar de andere te gaan. De amplitude van het ingangssignaal moet ook groter zijn: tot 5× groter als men een tegenkoppeling gebruikt.

De buizen die het meest geschikt zijn voor een g2-sturing zijn de buizen met een hoge verhouding anodestroom/schermroosterstroom. In deze categorie vallen de lijneindtrapbuizen die een speciale roosterconstructie hebben waarbij het g2-rooster in de schaduw van het g1-rooster ligt. Bij een lineaire instelling verdrijft de negatieve spanning op g1 de electronen weg van het g2-rooster. Deze buizen zijn geen echte pentodes maar beam tetrodes. Lijneindtrappen zijn ontworpen om te werken met een spanning op g2 die de helft van de voedingsspanning bedraagt, wat hier perfekt uitkomt om een maximale spanningszwaai te bekomen.

Een PL504 kan in een single ended en push pull versterker gebruikt worden, maar een PL519 die krachtiger is kan niet zomaar in een SE schakeling gebruikt worden, de vervorming is moeilijk in bedwang te houden. Dankzij de sturing op g2 kan de vervorming onderdrukt worden en heeft men de voordelen van een lijneindtrap.

De enhanced triodeschakeling geeft een vermogen die ongeveer 10% lager is in vergelijking met een sturing op g1. Naar analogie met de triode/pentode schakeling is de enhanced triodeschakeling vergelijkbaar met een ultralineair schakeling.

Links prototype van een g2-sturing met PL504 (200V voedingsspanning, 75mA anodestroom). De vervorming was zo laag dat de meeste vervorming afkomstig was van de voortrap! De vervorming van de eindtrap was lager dan 1% zonder extra maatregelen. Met de terugkoppeling (22nF, 470kΩ) was de vervorming niet meer meetbaat. Het vermogen was echter beperkt tot 4W vanwege de transformator die niet optimaal was (men moet een spaciale transformator voor SE versterkers kopen, deze transformatoren hebben een luchtspleet om saturatie tegen te gaan).

De schakeling werd uiteindelijk omgebouwd tot een balansversterker met nog betere eigenschappen. We leggen dit allemaal uit met een paar praktische schakelingen:

Enhanced triode single ended
Een principeschema en twee uitgewerkte voorbeelden waarbij we uitleg geven over de statische instelling om de laagst mogelijke vervorming te bekomen.

Enhanced triode push pull
Dit is de laatste schakeling die ik ontworpen heb in 2000 voor mijn verhuis. De schakeling kan aangepast worden voor een paar PL504 of een paar PL519.

Dubbele SRPP schakeling met schermroosstersturing
De SRPP schakeling is een tussenvorm tussen de single ended eindtrap en de push pull met balanstransformator. Ook een dergelijke eindtrap kan op g2 gestuurd worden.

Waarom een triodeschakeling?

Echte puristen zweren enkel bij de WE 300B, een triode die door Western Electric ontworpen werd, door de duitsers voor de tweede wereldoorlog gebruikt en nu massaal door de chinesen op de markt gebracht. Het is een triode met een direct verhitte cathode (de enige manier om toen voldoende emissie te bekomen). Als je de caracteristieken bekijkt, dan heeft de buis een mooi lineair verloop.

Maar helaas, zo'n buis heeft ook wat nadelen. Dergelijke buizen gaan niet lang mee (zelfs de moderne uitvoering ervan) en zijn bijzonder duur. Na een jaar normaal gebruik zijn de parameters zodanig verlopen dat de buis eigenlijk onbruikbaar geworden is. In een single ended configuratie werkt de buis namelijk altijd op maximaal vermogen, ongeacht de belasting. Een lijneindtrapbuis is gemaakt om continu drie jaar te werken in een kleurentelevisie, waarbij het niet ongewoon was dat de anode roodgloeiend werd door de dissipatie.

Men wilt dus de eigenschappen van de triode (aangenaam geluid, zeker in single ended configuratie) combineren met de voordelen van de pentode (hoger vermogen en lange levensduur). De oplossing, als men voor een single ended ontwerp gaat, is een pentode geschakeld in enhanced triode modus, waarbij het signaal aangeboden wordt op het schermrooster in plaats van op het stuurrooster.

PublicitÚs - Reklame

-