Negatieve voorspanning C - et D -

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 één instelling per buis). De stroom moet ingesteld worden volgens de waarden van de fabrikant (...voor zover die nog te vinden zijn!). 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 één werkingsclasse in een andere. Een werking in classe B (waarbij de anodestroom nagenoeg nul is in rust) 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.

Een versterker met een vaste negatieve voorspanning in classe A levert een hoger vermogen dan een identieke versterker die cathodeweerstanden gebruikt (geen verlies over de cathodeweerstanden en geen verschuiving van het werkpunt). Aangestuurd in classe AB levert de versterker een driemaal hoger vermogen, maar de stuurspanning op het rooster moet veel sterker zijn (de versterking van de eindtrap voor wisselspanningen is lager in classe AB).

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).

Verschil cathodeweerstand / negatieve voorspanning

Bij gebruik van cathodeweerstanden heeft men een autobias: bij zwakke passages werkt de versterker in classe A om over te gaan in classe AB bij sterke passages. Zo is de geluidskwaliteit optimaal bij stille passages. Door de verschuiving van het werkpunt wordt het maximaal vermogen echter niet meer gehaald. Regelt men de versterker af bij een hoog vermogen, dan wordt de ruststroom te hoog bij stilte en wordt de maximale dissipatie van de eindtrappen overschreden.

Bij een negatieve voorspanning moet men best de eindtrappen individueel kunnen instellen. De stroom stijgt als de versterker op maximaal vermogen speelt (instelling in classe A), van 20 à 30% tot 500% bij bepaalde beam tetrodes zoals de EL504/PL504.

Overname vervorming (croosover distortion)

Bij de overgang van de positieve naar de negatieve helft (en omgekeerd) is er overnamevervorming. Er is een korte tijd waar de uitsturing te zwak is. Een dergelijke instelling wordt vaak gebruikt bij versterkers waar men zoveel mogelijk vermogen uit wilt halen. De overnamevervorming (crossover) is vooral hoorbaar bij zwakke passages, waar de verving meer aanwezig is. Bij een buis is de overgang meer geleidelijk in vergelijking met een transistor, waardoor de vervorming eigenlijk niet erg storend is: onze oren detecteren minder goed de lichte vervormingen op de flanken, zolang dat ze maar mooi vloeiend zijn.

Bij een buizenversterker kan het echter gebeuren dat de uitgangstransormator gaat oscilleren ("ringing", gedempte hoogfrekwente uitslingering) omdat die niet meer onder controle gehouden wordt. Een boucherot filter (10kΩ - 10nF) over de primaire wikkelingen kan dit voorkomen.

Links de crossoververvorming bij een transistorversterker.

De transistor schakelt abrupt aan en uit en het effekt is sterk hoorbaar. Bij een buizenversterker is de afschakeling meer geleidelijk (rode curve hierboven).