Buizenversterkers
Weerstanden, condensatoren en diodes
 
Servers » TechTalk » Historisch perspectief » Audio » Buizenversterkers » Tips en trucs » Weerstanden, diodes en condensatoren

Drie onderdelen die je in alle versterkers zal tegenkomen: de (stop)weerstanden om ongecontroleerde oscillaties tegen te gaan, de vermogensdiodes, de roosterlekweerstanden en de cathodeweerstanden
-

-

Stopweerstanden

Bij veel schakelingen worden er stopweerstanden gebruikt om oscillaties tegen te gaan (Barkhauzen). De ongecontroleerde oscillaties komen vooral voor bij eindtrappen en bij bepaalde buizen is het effekt meer aanwezig. Meestal zijn de oscillaties niet hoorbaar (ultrasoon), maar ze verbruiken stroom en kunnen het werkpunt van de buis verstoren.

De bedoeling van die stopweerstanden is de aansturing meer hoogohmig te maken. Daardoor gaat de eigencapaciteit van het betreffend rooster sterker spelen, en zo de bandbreedte van de trap beperken tot de oscillaties onderdrukt worden. Bepaalde buizen hebben dergelijke stopweerstanden meer nodig dan andere buizen.

Ik gebruik liever een kleine condensator van een gekende waarde (een 10-tal pF is voldoende) tussen de anode van de betreffende trap en de anode van de vorige trap (voor trappen die oscillatiegevoelig zijn, in de praktijk zijn dat enkel de pentodes en de cascode schakelingen).

Daardoor kan de bandbreedte van de versterker beter bepaald worden. De buizen komen tegenwoordig van verschillende fabrikanten, en de eigen roostercapaciteit kan verschillend zijn van fabrikant tot fabrikant. Het is beter de buis zo laagohmig mogelijk aan te sturen en de oscillatieneigingen te onderdrukken via een externe condensator waarvan de waarde niet veranderd moet worden.

Voor het schermrooster is een stopweerstand van 100Ω (g2) en 1kΩ (g1) soms nuttig (bijvoorbeeld bij EL84), zo dicht mogelijk bij de buisaansluitingen monteren. De schakeling boven toont de stopweerstanden van een EL34 eindtrap.

Zelfs al gebruik je stopweerstanden, het kan nuttig zijn een extra condensator te gebruiken om de bandbreedte te beperken. Een dergelijke condensator staat in het rood aangegeven in de tweede schakeling (deel van een series regulated push pull schakeling).


Vermogensdiodes

In oude ontwerpen kan je zien dat de gelijkrichting door buizen gebeurt. Kan je de gelijkrichterbuis vervangen door een paar moderne siliciumdiodes?
Rechts zie je de curve van een EZ81, en gelijkrichterbuis die vaak toegepast wordt bij kleinere vermogens. De buis bestaat uit twee diodes die samen 150mA kunnen leveren.

Wat je in de grafiek merkt is de helling van de curve: bij een stroom van 100mA is er een spanningsval van 15V. De inwendige weerstand van de diode is dus 150Ω. Indien je een oud ontwerp gebruikt, zal je de diodebuis dus moeten vervangen door siliciumdiodes en een weerstand van die waarde, anders loop je het risico dat de buizen op een te hoog vermogen werken. De rode curve is die van een siliciumdiode 1N4007.


Originele versie

Aangepaste versie

Indien je in een bestaand ontwerp de diodebuis vervangt door "solid state" diodes, dan moet je de weerstand in serie met de diodes plaatsen. Je kan terloops ook een extra bufferelko bijplaatsen tussen de diodes en de weerstand. Waarde van de bufferelko 100F (originele elko's niet verwijderen), de weerstand van 150Ω moet een vermogen van 3W of meer hebben.

Siliciumdiodes schakelen zeer snel. Bij het schakelen ontstaan er oscillaties die in de luidspreker hoorbaar zijn als een soort geratel. De oscillaties worden onderdrukt door twee kleine condensatoren van 10nF naar massa.

De siliciumdiodes werken direct, ze moeten niet eerst opwarmen. Daardoor kan de voedinsspanning stijgen tot een waarde die veel te hoog is (onbelaste voeding), zeker voor de voortrappen. De versterker heeft doorgaans n enkele hoogspanning, en de lagere spanning voor de voortrappen wordt bereikt door middele van weerstanden.

De beste oplossing is een tijdsrelais te voorzien die de hoogspanning pas na 25 seconden zal ingschakelen. Over de relaiscontacten wordt er wel een weerstand van 100kΩ 3W geplaatst zodat de elko's langzaam kunnen opladen (formeren). De spanning stijgt langzaam, totdat de buizen beginnen te geleiden. Uiteindelijk schakelt de relais en wordt de volledige spanning doorgelaten naar de versterker.

In ieder geval moet er een flashover diode voorzien worden op bepaalde plaatsen, voornamelijk aan de fase-omkeertrap.

Er wordt in bepaalde fora beweerd dat men diodebuizen moet gebruiken om de echte "ronde buizenklank" te bekomen. Dit is niet waar: past men de nodige voorzorgmaatregelen toe, dan klinkt een versterker met siliciumdiodes even goed als een versterker met diodebuizen.



Roostervoorspanning door middel van een weerstand van hoge waarde
(enkel voor voortrappen)

Rooster voorspanning

Het rooster moet een kleine negatieve spanning hebben ten opzichte van de cathode. Er zijn twee systemen die gebruikt kunnen worden bij voortrappen: een lekweerstand van hoge waarde of een cathodeweerstand.

Polarisatie door middel van een roosterlekweerstand

Er ontstaat een lichte negatieve spanning op het rooster ten gevolge van de electronen die op het rooster terechtkomen. De instelling is automatisch: als het rooster meer negatief wordt, dan worden de electronen meer afgestoten en komen ze minder tercht op het rooster. De weerstand moet een waarde hebben van 1MΩ of meer, dit hangt af van de buis.

Deze methode kan niet direct toegepast worden bij eindtrappen. Door de wisselspanning (doorgaans meer dan 10V) kan het werkpunt van de buis verlopen. Eindpentodes hebben meestal een zeer negatieve voorspanning nodig (tot -50V voor bepaalde buizen) en een dergelijke spanning kan niet bereikt worden met een lekweerstand. Het wisselend signaal (audio) zal het werkpunt van de eindtrap nog verder in de war sturen.

Indien het stuurrooster besmet geraakt door kleine stukjes cathodemateriaal dan begint het rooster electronen uit te zenden, waardoor het rooster eerder positief wordt in plaats van negatief. Dit kan gebeuren bij vermogensbuizen die dicht bij de maximale waarden gebruikt wordt.


Polarisatie door middel van een cathodeweerstand
Over de cathodeweerstand ontstaat er een spanningsverschil ten gevolge van de cathodestroom. De cathode wordt dan positief ten opzichte van het rooster dat aan massapotentiaal gehouden wordt.

Men gebruikt soms niet-ontkoppelde weerstanden om de versterking van een trap in te stellen (enkel voortrappen). Daardoor stijgt echter de inwendige weerstand (impedantie) van de buis, dit is de reden waarom dit enkel gedaan wordt met voortrappen.

Links een voorbeeld van een single ended eindtrap uitgerust met bijvoorbeeld een PCL86 voor een vermogen van enkele watts. Polarisatieschakelingen voor eindtrappen worden hier besproken.


Een fase-omkeertrap van het type "long tail" gebruikt de gemeenschappelijke cathodeweerstand om de twee uitgangsspanningen te genereren (zie de pagina over de verschillende fase omkeertrappen)

De schakeling rechts gebruikt een fase-omkeertrap van het type cathodyne, gevolgd door een versterkertrap met gemeenschappelijke cathode (niet ontkoppeld!), R11 = 1.5kΩ. De tweede trap vormt eigenlijk een long tail fasedraaier, maar wordt hier aangestuurd door twee spanningen.

Met deze schakeling bekom je twee signalen in tegenfase met een hoge amplitude en een zeer lage vervorming. De gezamelijke schakeling wordt een williamsonschakeling genoemd en kan eindtrappen aansturen die een zeer hoge sweep nodig hebben (versterkers met lijneindtrappen).

Zie ook de pagina over de rooster voorspanning bij eindtrappen.

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

-