Buizenversterkers
Polarisatiespanning op g1
Polarisatie

Het stuurrooster (g1) moet een negatieve spanning hebben ten opzichte van de cathode om de electronenstroom te kunnen sturen. Er zijn verschillende manieren om aan dit doel te geraken: het rooster meer negatief maken ten opzichte van de cathode (dat aan massapotentiaal zit), of de cathode meer positief ten opzichte van het rooster.
-

-


Roostervoorspanning door middel van een ontkoppelde cathodeweerstand
(stuurtrappen en eindtrappen in single ended configuratie)


De blauwe condensator kan verwijderd worden indien de trap in zuivere classe A werkt.

Het stuurrooster moet een negatieve spanning hebben ten opzichte van de cathode om de electronenstroom te kunnen sturen. Hoe meer het rooster negatief is, hoe sterker de electronen tegen gehouden worden en hoe lager de anodestroom. Bij voortrappen gebruikt men ofwel een roosterweerstand van hoge waarde, ofwel een cathodeweerstand.

Bij vermogenstrappen gebruikt men ofwel een cathodeweerstand, ofwel een negatieve voorspanning die aan het rooster aangelegd wordt.

Cathodeweerstand

De cathodeweerstand is een eenvoudige manier om de nodige voorspanning te bekomen. Deze methode wordt dan ook het vaakst toegepast in versterkers met een wat lager vermogen, waar de complexiteit van een extra negatieve voedingsspanning niet nodig is.

Het systeem is zelfregulerend: als de stroom door de buis stijgt, dan stijgt ook de spanningsval, waardoor de roosterspanning negatiever wordt (ten opzichte van de cathode) zodat de buis minder gaat geleiden.

Single ended eindtrap

Deze methode wordt toegepast bij single ended versterkers, dit zijn relatief eenvoudige versterkers (slechts een 10-tal componenten), de cathodeweerstand is de beste manier om de juiste voorspanning te bekomen.

De weerstand wordt door een elko ontkoppeld zodat de audiofrekwenties doorgelaten worden. Zonder de elko zou de buis bijna niet versterken. Een waarde van 50F is voldoende voor een kleine single ended versterker.

Hoewel de rol van de ontkoppelcondensator belangrijk is, heeft het geen zin een zeer hoge waarde te gebruiken (dit is een fout die veel beginners doen). Door een elko van zeer hoge waarde te gebruiken zal de versterker onhoorbare lage frekwenties versterken, frekwenties die niet door de outputtransformator doorgelaten kunnen worden en niet door de luidspreker weergegeven kunnen worden.

Door een elko van te hoge waarde te gebruiken stijgt de intermodulatievervorming en is er risico op motorboating (laagfrekwente oscillaties van de versterker). En het is ook niet nodig van een extra polyester condensator van 0.22F te plaatsen over de elko. Kies gewoon een elko van goede kwaliteit!

Bij push pull versterkers zijn er meer mogelijkheden om de eindtrappen te polariseren.

Een weerstand en n elko per pentode

Dit is de meest simpele oplossing. De cathodeweerstand wordt door een elko ontkoppeld. Het voordeel van deze schakeling is dat er geen gepaarde eindbuizen gebruikt moeten worden, maar de algemenen eigenschappen van deze schakeling zijn wat minder in vergelijking met de andere mogelijkheden (zellfs met gepaarde buizen).

Als een sterk signaal versterk moet worden, dan wordt het werkpunt automatisch verplaatst (auto bias). De buizen leveren meer vermogen, waardoor de cathode meer positief wordt en het werkpunt zich wat verplaatst. De eindtrap verschuift van een classe A naar een classe AB en dit is een goede zaak want in classe A (laag vermogen) heb je minder vervorming en in classe AB heb je een hoger rendement.

Autobias treedt op bij alle versterkers met cathodeweerstanden.

Een cathodeweerstand en een elko

Je zal dit systeem vaak aantreffen, maar hier heb je gepaarde buizen nodig omdat er geen individuele cathodeweerstanden zijn.

Het is moeilijk om het effektief vermogen te meten van versterkers met een cathode-elko. Men gebruikt doorgaans een sinussignaal om de vervorming te meten. Door het sterke signaal verschuift het werkpunt van de versterker, waardoor je geen overeenkomst hebt met de normale werking van de versterker, die gebruikt wordt om spraak en muziek weer te geven. Hier is de oorsprong van het "muziekvermogen" te vinden. Een versterker kan bijvoorbeeld een muziekvermogen hebben van 100W, maar een continuvermogen van 30W.

Een cathodeweerstand zonder elko

De elko kan in sommige gevallen vermeden worden. Voortrappen (bijvoorbeeld de befaamde williamsonschakeling) heeft geen cathode-condensator. Daardoor wordt de asymmetrie sterk vermindert.

Waarom kan de leko verwijderd worden? Als de stroom in een kant hoger wordt, dan wordt die lager in de andere kant (principe van de push pull). De stroom blijft dus constant, zodat de elko geen nut heeft.

Deze schakeling geeft het beste resultaat, maar kan enkel gebruikt worden bij eindtrappen die niet in classe AB gestuurd worden. Er zijn gepaarde buizen nodig.


Negatieve voorspanning C - et D -

2 Negatieve voorspanning

Vermogensbuizen hebben een voorspanning nodig van meer dan 10V (en de spanning stijgt met het vermogen dat de buizen moeten leveren). Daardoor is er een rendementsverlies want de voedingsspanning kan niet meer volledig benut worden. Bij versterkers die een wat hoger vermogen leveren geeft men er de voorkeur aan om te werken met een vaste negatieve voorspanning. Daarvoor gebruikt men een extra wikkeling op de voedingstransfo.

De schakeling is niet zelf-corrigerend: als de stroom door de eindbuis stijgt, dan veroorzaakt dit geen verhoging van de voorspanning. Versterkers moeten daarom een instelling van de voorspanning hebben, waarmee men de anodestroom kan instellen (liefst n instelling per buis). De stroom moet ingesteld worden volgens de waarden van de fabrikant (...voor zover die nog te vinden is!). Is de anodestroom te laag, dan werkt de versterker teveel in classe AB met een verhoogde vervorming, is de anodestroom te hoog, dan worden de maximale waarden van de buis overschreden.

De instelling moet gebeuren bij het vervangen van de eindbuizen, dan 10 uur later, en verder om de 100 werkuren. Er is een cathodeweerstand van lage waarde voorzien om de stroom te kunnen meten. De waarde van de weerstand is zo laag (1Ω) dat die geen invloed heeft op de werking van de versterker.

Met een negatieve voorspanning is het gemakkelijk om over te gaan van n werkingsclasse in een andere. Een werking in classe AB is bijvoorbeeld voldoende voor public address toepassingen.

Men moet voorzorgsmaatregelen voor het geval de negatieve voorspanning niet aanwezig zou zijn, bijvoorbeeld een relais die door de negatieve spanning gestuurd wordt en de hoogspanning inschakelt. Natuurlijk moeten er snelle zekeringen voorzien worden van de juiste waarde, bijvoorbeeld 100mA als de maximale anodestroom 2 × 45mA bedraagt.

De versterkers met een vaste negatieve voorspanning leveren meestal een wat hoger vermogen dan een identieke versterker die cathodeweerstanden gebruikt. Het gebruikt van gepaarde buizen is aangeraden.

Bij de eerste radio-ontvangers (voor de tweede wereldoorlog) gebruikte men een extra batterij om de nodige voorspanning voor de triodes te leveren. De batterij bestond uit 1.5V cellen met aftappingen zodat men de juiste spanning voor iedere buis kon selecteren. Er was geen verbruik, zodat de batterij zeer lang kon meegaan. De voorspanningsbatterij werd geleverd door batterij "C", de gloeispanning door batterij "A" en de hoogspanning door batterij "B", vandaar de aanduiding "B+" op bepaalde amerikaanse schema's (zelfs op moderne schakelingen).

Verandering van de vervorming, gemeten over een volledige versterker met gepaarde EL84 buizen in penthodeschakeling, aangepaste ringkern outputtransformator, voortrap onder de vorm van een williamsonschakeling die in staat is veel zwaardere buizen aan te sturen, tegenkoppeling uitgeschakeld, ohmse weerstand als dummy load, voedingsspanning ongeveer 280V, anodestroom 40mA, testfrekwentie 400Hz ingevoerd op de weerstand van de tegenkoppeling. Enkel de schakeling van de roostervoorspanning werd gewijzigd in de verschillende schakelingen.
  • 1 een cathodeweerstand en elko per buis
    De eerste methode presteert zeer goed bij lage vermogens. De stijging in de vervorming zou veroorzaakt kunnen zijn door de overgang naar classe AB, die niet identiek is voor beide buizen. De buizen zijn immers statisch gepaard, niet dynamisch. Deze schakeling wordt doorgaans gebruikt voor laagvermogen versterkers (tot EL84)

  • 2 gemeenschappelijke cathodeweerstand en elko
    Deze methode presteert gemiddeld en het resultaat hangt af van hoe goed de buizen gepaard zijn.

  • 3 gemeenschappelijke cathodeweerstand, geen elko
    Dankzij de ingebouwde tegenkoppeling presteert deze schakeling het best, behalve op hoog vermogen wanneer het werkpunt naar classe AB verschuift en de ingebouwde tegenkoppeling niet meer werkt.

  • 4 vaste negatieve voorspanning (30mA, stijgend naar 40mA bij volle belasting)
    De vaste negatieve voorspanning werd ingesteld voor een stroom van 30mA, zodat de maximale dissipatie niet overschreden wordt bij maximale belasting. Bij deze schakeling stijgt de stroom meer bij een verhoogde belasting. De schakeling staat altijd in classe AB, vandaar de wat hogere vervorming op laag vermogen.
De curves zijn sterk vergelijkbaar en de vervorming zou normaal nog verder moeten dalen met ingeschakelde tegenkoppeling, tot ongeveer een vermogen van 15W, waarbij de tegenkoppeling de vervorming niet meer kan onderdrukken (als er onvoldoende vermogen geleverd kan worden, dan kan een tegenkoppeling het probleem niet oplossen).

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

-