Buizenversterkers
Sturing op g2 (schermrooster)
Supertriode

Lijneindtrapbuizen kunnen een hoog vermogen leveren, maar geven meer vervorming. Door een sturing op het schermrooster kan men de vervorming verminderen.
-

-

De schakeling is heel beperkt weergegeven.
De waarde van de componenten (voortrap en stuurtrap) staat aangegeven bij de versterker met EL509. Daar kan je ook het voedingsgedeelte en de beveiliging terug vinden.

Het signaal op de ingang is op CD niveau (500mV effektief).

Je merkt dan een buizenversterker heel eenvoudig kan zijn, en door het verplaatsen van een paar componenten kan er een versterker gebouwd worden die totaal anders klinkt. Dit is de laatste schakeling die ik in 2000 gebouwd hebt, voor mijn verhuis.

Tegenkoppeling

De voorbeeldschakeling heeft geen globale tegenkoppeling, dit is ook niet nodig omdat we de vervorming onder de 1% kunnen houden zonder tegenkoppeling. Daardoor wordt de versterker ook stabieler.

Omdat er geen globale tegenkoppeling toegepast wordt, zijn er ook geen fasecorrectienetwerken nodig. Men heeft genoeg aan twee spanningsversterkende trappen (de voortrap en de eindtrap).

De geluidskwaliteit hangt nu in grote mate af van de uitgangstransformator, juist omdat er geen tegenkoppeling toegepast wordt om de transformator te lineariseren. Het is aangeraden een hifi ringkerntransformator te gebruiken (R = 2.4kΩ, 50W).

Omdat de eindtrappen in classe AB werken (zeer dicht bij de cut off) kunnen er oscillaties ontstaan bij de overname. Een eindbuis wordt namelijk bijna volledig afgesneden (wordt hoogohmig) waardoor er ringing kan ontstaan. Dit kan men best onderdrukken door bijvoorbeeld een boucherot filter te plaatsen tussen de anode van de eindtrap en de pluspool (R = 1kΩ C = 4.7nF) of door een kleine condensator van 100pF (waarde proefondervindelijk te bepalen) aan te sluiten tussen anode en g2.


Werking van de tegenkoppeling

Aansturing op g2 (push pull eindtrap)

Het is mogelijk een push pull te bouwen met PL504 en sturing op g2. Door de push pull opstelling kan men een wat lagere ruststroom kiezen, de g2 stroom wordt dus ook wat lager, waardoor men een ECC82 als stuurtrap kan gebruiken (als cathodevolger geschakeld). De stroom door de stuurtriode wordt ingesteld op 10mA (5 voor de cathodeweerstand en 5 door g2). De cathodeweerstand bedraagt 27kΩ en de cathodespanning is ongeveer 130V. De anodedissipatie van de buis bedraagt 1.7W, we zitten onder de maximum dissipatie van 2.75W.

Voor een PL519 hebben we een hogere schermroosterstroom nodig. JJ Electronic (en bekende leverancier van audio-buizen) levert echter een ECC99 die ook een noval voet heeft (ondanks de kodering ECC99 die aangeeft dat men een B7G voet heeft). Dit is een vermogenstriode die een gemiddelde stroom van 18mA kan leveren en hier beter op zijn plaats is. De cathodeweerstand bedraagt hier 15kΩ. De anodedissipatie is ongeveer 2.9W (maximale dissipatie volgens de specs: 3.5W).

We kunnen stellen dat we de ECC82 kunnen gebruiken om een paar PL504 aan te sturen, terwijl we de ECC99 gebruiken om een paar PL519 aan te sturen.

De roosterspanning van de stuurtrap (en dus de g2 spanning van de eindbuis) moet instelbaar zijn tussen ongeveer 100V en 160V. Correct ingesteld is met een dergelijke schakeling een vervorming van minder dan 1% te halen.

De g2 ingang geeft een zeer lineaire versterking, daarom dat we de eindtrappen aansturen via g2. Een sturing via g1 geeft meer vervorming. En nu komt de aap uit de mouw. We gaan namelijk een lokale tegenkoppeling toepassen van de anode van de eintrap naar g1 van dezelfde eindtrap.

Een signaal dat op g1 aangelegd wordt veroorzaakt een sterkere vervorming dan een signaal aangelegd op g2. Dus als we de tegenkoppeling (een tegenfase signaal) op g1 aanleggen is er een punt waarbij de (sterkere) vervorming van g1 de lagere vervorming op g2 precies tegenwerkt. Dit is natuurlijk theorie, maar in de praktijk zal men een hogere vermindering van de vervorming bekomen dan wat mogelijk is met een gewone tegenkoppeling.

De ultralineairschakeling is trouwens gebaseerd op een gelijkaardig effekt.

Afregelprocedure

De lokale tegenkoppeling (groen op schema) is niet aangesloten. Men stelt g2 grof in op 150V. Met g1 (negatieve voorspanning) stelt men de versterker in op een relatief lage anodestroom van 30mA voor de PL504 en 50mA voor de PL519 (hoogspanning van 300V). Dankzij de gunstige eigenschappen van de g2-sturing kan men de buis dichter bij zijn cut-off gebruiken (dus een meer negatieve g1 spanning).

Men stelt nu de g2 spanning in om de vervorming te minimaliseren (trimmer van 100kΩ). We leggen een sinussignaal aan de ingang, dummy load op de uitgang. We meten eerst op de cathode van de stuurbuizen, we moeten een onvervormd signaal (wisselspanning) hebben van 120V top tot top (de eindbuizen hebben een sterke sturing nodig). We halen het testsignaal weg en controleren de cathodestroom van de eindbuizen. De exacte waarde hangt af van de uitgangstransfo en de voedingsspanning en er is een wisselwerking tussen g1 en g2. Bij een bepaalde combinatie zal je een minimale vervorming bekomen, zowel bij lage signaalamplitudes (overnamevervorming in classe AB) als bij sterke signalen (oversturing). Over het ganse bereik moet men streven een vervorming van minder dan 1% te halen.

Heeft men teveel vervorming bij lage signaalsterktes, dan moet de anodestroom wat verhoogd worden, heeft men teveel vervorming bij sterke amplitudes, dan moet de anodestroom gereduceerd worden.

Men kan nu de vervorming nog verder omlaag brengen door een lokale tegenkoppeling bij te voegen (dit is het groene deel). De waarde van beide weerstanden moet proefondervindelijk bepaald worden, een goede beginwaarde is een weerstandswaarde 100× hoger dan de weerstand van 1kΩ naar de condensator (negatieve voorspanning).

Grafische uitleg:

  • A: de vervorming die ontstaat als men een signaal op g2 aanlegt.
    Dit is de vervorming die men heeft zonder tegenkoppeling

  • B: de vervorming die ontstaat als men een signaal op g1 zou aanleggen.
    Dit is een virtuele vervorming, aangezien men geen signaal op g1 aanlegt.

  • C: de tegenkoppeling (negatief signaal) wordt op g1 aangelegd, waardoor men een zwakkere orange vervorming bekomt.
    Zwakker dan B omdat de tegenkoppeling ook zwakker is, en omgekeerd omdat het een tegenkoppeling betreft (negatief signaal).

  • D: het resultaat: de vervorming van het signaal wordt onderdrukt door de tegenkoppeling, die een hogere, maar omgekeerde vervorming veroorzaakt.
    De tegenkoppeling mag dus veel zwakker zijn, en er is een punt waarbij beide vervormingen elkaar nagenoeg opheffen.

Men moet bewust zijn van het feit dat de lokale tegenkoppeling zeer beperkt kan zijn (3 6dB), waardoor het effekt op het klankbeeld minimaal is. De correcte waarde van de lokale tegenkoppeling wordt bepaald door de vervorming te meten (beide weerstanden van een kanaal samen vervangen). In tegenstelling met een normale tegenkoppeling verhoogt de vervorming opnieuw bij een te hoge tegenkoppeling (zoals bij een ultralineairschakeling ook het geval is). Er komt immers een punt waarbij de vervorming op g1 de lage vervorming op g2 overtreft.

Deze tegenkoppeling op g1 kan niet toegepast worden bij een normale schakeling van de eindbuis, want dan wordt g1 reeds gebruikt als signaalingang. Een dergelijke tegenkoppeling zou de ingangsimpedantie van de eindtrap te ver naar beneden halen, waardoor de stuurtrap de eindtrap onmogelijk volledig zou kunnen uitsturen. Aangezien we hier het signaal toevoeren aan g2 speelt de lage ingangsimpedantie van g1 geen rol.

De sturing op g2 en de lokale tegenkoppeling op g1 kunnen de intermodulatievervorming onder de 1% brengen (iets wat zeer moeilijk is met buizenversterkers die altijd een nogal rommelig geluid geven).

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

-