Vroeger hadden de versterkers bijna altijd een polarisatie door middel van cathodeweerstanden: het was eenvoudiger en het resultaat was goed. De eindtrap was zelfstabiliserend, zodat je lampen kon vervangen zonder dat de eindtrap opnieuw afgeregeld moest worden.

Enkel public address versterkers gebruikten een polarisatie door een negatieve spanning. Daardoor kon men een hoger vermogen behalen met dezelfde buizen.

Voordelen van de polarisatie door een negatieve spanning

Een voordeel van een vaste negatieve stuurroosterspanning van de eindtrappen is dus een hoger vermogen. Het hoger vermogen wordt behaald door het vastzetten van de roosterpolarisatie, maar ook door de afwezigheid van de cathodeweerstand. Veronderstel een versterker met een hoogspanning van 300V, de cathodespanning bedraagt 25V en het vermogen 25W. Door over te gaan naar een negatieve roosterspanning haal je een vermogen van 30W.

Je kan de versterker natuurlijk nog steeds in classe A laten werken, maar de dissipatie in de eindtrappen zal hoger zijn (door de afwezigheid van de spanningsval over de cathode). De eindtrappen moeten met een lagere ruststroom werken dan met cathodepolarisatie (minstens 1.25× lager, dit hangt van de vroegere cathodespanning).

Aanpassingen

Voordat je de versterker aanpast, meet de waarde van de cathodeweerstanden, meet de cathodespanningen en de hoogspanning met de versterker in werking. De negatieve spanning moet minstens zo groot zijn als de cathodespanning (en je moet een reserve voorzien). Als de cathodespanning 25V bedraagt, dan moet de negatieve spanning tot -40V kunnen gaan.

Na alle metingen uitgevoerd te hebben, verwijder de cathodeweerstanden en de bijhorende elko's en vervang die door een meetweerstand van 1Ω (één weerstand per buis).

Bouw een schakeling om een negatieve roostervoorspanning te genereren. Deze schakeling kan klein zijn omdat er geen vermogen nodig is. Je kan daarvoor de gloeispanning verdubbelen, gelijkrichten en stabiliseren of de hoogspanning gebruiken. Vooral als de eindtrappen een zeer negatieve roosterspanning nodig hebben is de methode om de hoogspanning te gebruiken aangewezen.

Verbind de roosterlekweerstanden van de eindtrappen met de negatieve spanning via een trimmer. Regel de trimmer naar de laagst mogelijke spanning (loper aan de negatieve spanning)

Schakel de versterker in (zonder hoogspanning) en controleer dat de negatieve spanning lager is dan de gemeten cathodespanning. Schakel de versterker uit, verbind opnieuw de hoogspanning, schakel de versterker opnieuw in en regel de negatieve spanning van idere trap zodat de ruststroom ongeveer de helft is van de ruststroom vòòr de aanpassing.

Een versterker die we gaan aanpassen

Je kan hier de versterker afregelen op het gehoor of met een oscilloscoop. Gebruik je een oscilloscoop, dan moet je een dummy load gebruiken. Je geeft de versterker een sinus signaal van 400Hz. Je test de versterker op hoog en laag vermogen en je regelt de polarisatie zodanig dat je geen overnamevervorming hebt (crossover) op alle signaalamplitudes. Bij buizenversterkers treedt de overnamevervorming eerder op op hoog vermogen en niet op laag vermogen. Regel de ene buis en dan de andere, ga dan over op het andere kanaal.

Nu dat de versterker met een negatieve voorspanning werkt is de ruststroom (cathodestroom) lager dan de stroom op hoog vermogen. Zet nu de volumeknop op nul. Het is ideaal als de ruststroom lager is dan de helft van de ruststroom toen de versterker nog in cathodepolarisatie werkte. Het vermogen dat in de eindtrappen gedissipeerd wordt is dan lager en de buizen zullen langer meegaan.

Als de ruststroom merkbaar lager is, dan is de uitgangsimpedantie van de versterker ook hoger. Doe eens een paar testen met een hogere belastingsimpedantie (gebruik de 4Ω uitgang in plaats van de 8Ω uitgang). Het kan zijn dat je de ruststroom nog wat zal moeten bijstellen.

EL84 classe A
EL84 classe AB

Je merkt dat in beide gevallen de stroom op maximale uitsturing identiek is. Ook het vermogen is daardoor bijna identiek. Het is belangrijk om te melden dat bij beide schakelingen de maximale dissipatie ruimschots overschreden wordt (anodedissipatie = 13.8W in plaats van 12W en totale dissipatie = 17.1W). Dit vormt minder een probleem voor een werking in classe AB, want dan kan de stroom (en de dissipatie in de buis) sterker dalen tussen de vermogenspieken. Bij een werking in classe A blijft de anodestroom relatief hoog en de dissipatie blijft heel dicht in de buurt van de maximale dissipatie. De buizen hebben de tijd niet om even af te koelen tussen twee muziekpieken.

Een prototype versterker met ECL805 die in verschillende fasen gebouwd werd en constant verbeterd werd: een betere outputtransformator en de overgang van polarisatie door cathodeweerstanden naar een negatieve polarisatie. Je merkt recht het printje om de negatieve spanning te genereren. De cathode-elko's op de hoofdprint zijn niet verwijderd.

Met een cathodepolarisatie (cathodeweerstand van 470Ω en cathodestroom van 30mA) bedroeg de dissipatie in de buis 9.1W (hier ook meer dan de toegelaten waarde, maar deze buizen kunnen een lichte overbelasting goed verdragen). Het audiovermogen was 13.4W.

Met de overgang naar een polarisatie door een negatieve spanning had ik 15W output met een stroom in rust van 8mA en een dissipatie in rust van 2.6W. De eindtrappen werden dus minder zwaar belast, maar het audio vermogen steeg wel. Verslag van de transformatie: van cathodepolarisatie naar negatieve spanning.