|
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 (crossover of overnamevervorming) en in classe AB heb je een hoger rendement.
Autobias treedt op bij alle versterkers met cathodeweerstanden. Autobias heeft zowel positieve als negatieve effekten.
- Positief: de versterker werkt in classe A bij lage vermogens, waardoor er weinig overnamevervorming is (crossover vervorming), om over te gaan naar classe AB bij hogere vermogens (de mogelijke overnamevervorming is dan niet meer hoorbaar).
- Negatief: bij een slecht berekende versterker is de regeling te sterk en is de dissipatie in de buis maximaal bij een laag outputvermogen, waardoor de buis ingesteld moet worden op zijn vermogen in rust om de maximale dissipatie van de buis niet te overschrijden. Als de versterker een hoog audiovermogen moet leveren, verschuift het werkpunt te veel, waardoor de eindtrappen een lager effektief vermogen kunnen leveren in vergelijking met de ruststroom.
In een slecht ontworpen versterker kan de auto bias zijn doel gemakkelijk voorbijschieten en het vermogen te sterk reduceren bij sterke muziekpassages. Er zijn drie elementen die bijdragen tot de auto bias:
- de koppelcondensatoren (A): zelfs als de versterker niet tot in classe AB2 gestuurd wordt (waarbij het rooster positief wordt ten opzichte van de cathode) kan de condensator een meer negatieve spanning op het rooster doen ontstaan.
- de ontkoppelcondensator (B) op de cathode: als een sterker signaal geleverd moet worden, dan loopt er meer stroom door de buis en wordt de spanningsval over de weerstand groter.
- de voeding voor de schermroosters wordt soms geleverd via een extra weerstand om de hoogspanning wat te verlagen. De schermroosterstroom gaat in dit geval van 5 naar 12mA (rust en max. vermogen). Maar ook de voeding kan te zwak uitgevoerd zijn (of met een te hoge inwendige weerstand) waardoor de voedingspanning zakt bij hoog vermogen en dan heb je ook een gelijkaardig fenomeen.
Deze drie elementen zorgen ervoor dat de auto bias werking te sterk is: het maximaal vermogen in de eindtrap wordt gedissipeerd in rust! Nochtans kan dit heuvel vermeden worden door enkele ingrepen
- De koppelcondensator kan men niet vermijden, in het ergste geval kan men een extra drivertrap plaatsen (zie werking in classe AB2) als de sweep echt groot moet zijn omdat de eindtrap een lage versterking heeft.
Een andere oplossing is de waarde van de condensator te verlagen, zodat de versterker sneller recupereert. Een tijdsconstante (RC-tijd) van 100 à 250ms is optimaal.
- Men kan een gemengde polarisatie gebruiken: zowel een cathodepolarisatie (voor het gemak en de veiligheid) als een negatieve roostervoorspanning. De weerstand kan een lagere waarde hebben, bijvoorbeeld 100Ω in plaats van 220Ω waardoor de spanningsval over de weerstand kleiner is.
- Men kan de schermroosters voeden vanaf een gestabiliseerde spanning (in een buizenversterker is dit de enige spanning die gestabiliseerd zou moeten worden).
Als de spanning op condensator C ook gebruikt wordt om de voortrappen te voeden (wat vaak het geval is in slecht ontworpen schakelingen), dan is het bingo! Er ontstaan extra vervormingen omdat de voeding van de voortrappen niet meer stabiel is.
Rechts heb je drie skoopbeelden gemeten met een langzame tijdsbasis (we zien enkel de omhullende). De meting is een sterk signaal gedurende 1 seconde, gevolgd door een zwak signaal gedurende 1 seconde. Het sterk signaal is zodanig dat de versterker juist overstuurd wordt.
In A heb je een perfect signaal: hoewel de versterker overstuurd werd recupereert hij ogenblikkelijk dankzij een sturing door een extra triode (sturing geschikt voor een classe AB2). Door deze speciale aansturing blijft het werkpunt van de eindtrap stabiel.
In B heb je een vervorming door een vaste polarisatie met negatieve voorspanning, maar de weerstand heeft een veel te hoge waarde (en de tegenkoppeling is te sterk). De koppelcondensator wordt opgeladen tijdens de vermogenspiek en de versterker gaat in classe C werken. Als het signaal naar een lager niveau gezakt is, blijft de versterker afgeknepen (blocking). Het duurt ongeveer 300ms vooraleer de polarisatie weer correct wordt.
In C heb je de typische curve van een versterker met een veel te sterke auto bias. Hier was een gelijkrichtdiode defekt, waardoor de spanning in elkaar zakte op hoog vermogen. De voedingstransfo had ook een te hoge inwendige weerstand. Bij een sterk signaal zakt de voedingsspanning en de stroom in elkaar. Hier ook hebben we een blocking, maar die is niet zo sterk (de versterker kon niet zo sterk uitgestuurd worden) en de versterker recupereert meer geleidelijk..
Deze negatieve effekten van een auto bias worden nog versterkt door de tegenkoppeling, zeker als die te sterk uitgevoerd is: de vermindering van het vermogen wordt gecompenseerd door een sterkere sturing van de eindtrappen, waardoor de verschuiving van het werkpunt nog groter wordt: zie vermindering van de "blocking margin".
|