De bedoeling van een cathodeweerstand is een negatieve weerstand te ontwikkelen op het stuurrooster. Een voordeel daarbij is dat het systeem zelf-regulerend is: stijgt de cathodestroom, dan stijgt ook de spanning over de weerstand waardoor de buis teruggeregeld wordt. Maar er moet een fout zijn zodat die teruggeregeld kan worden: de correctie stabiliseert de stroom niet exact op de gewenste waarde.

Dit is de basisschakeling van een single ended versterker met cathodestroomstabilisatie. De regelaar moet ontkoppeld worden door een elko, anders werkt de versterker niet. Veronderstel dat we geen elko gebruiken, dan blijft de cathodestroom constant en stijgt en daalt de spanning op de cathode zoals de spanning op het rooster. Er is geen spanningsverschil dat versterkt kan worden en de anodestroom blijft constant.

Dit is trouwens hoe de regelaar defekt kan gaan: op het rooster staat een wisselspanning van 25Vrms bij maximale uitsturing. Als we dit optellen bij de roosterpolarisatiespanning (bijvoorbeeld -20V), dan bekomt men op de cathode en spanning dir gaat van -15V tot +55V. En het is juist deze hoge waarde die ervoor zorgt dat de spanningsregelaar defekt gaat (maximum 35V, ongeacht de stroom). Er bestaat ook een LM317-HV, maar de maximale spanning bedraagt 57V: de marge is dus zeer beperkt.

Daarom dat je de elko ook best overbrugt met een 1µF polypropyleen condensator: als de elko uitdroogt (of zo maar defekt gaat) dan kunnen er spanningen ontstaan die de regelaar stuk trekken. En een defekte regelaar gaat meestal in kortsluiting, dus geen roostervoorspanning meer en roodgloeiende anodes!

De LM317 (-HV) die als stabilisator gebruikt wordt is een perfecte stroombron, dus met een dynamische impedantie die oneindig is. In dit voorbeeld zal de regelaar de stroom stabiliseren op 50mA, dat de cathodespanning 5V of 35V bedraagt.

Bij een cathodespanning van 25V bedraagt de warmteontwikkeling in de regelaar 1.25W en is een kleine koelplaat aangewezen.

De constante stroombron kan natuurlijk ook gebruikt worden bij een push pull versterker. Hier is er in theorie zelfs geen ontkoppelcondensator nodig, want het is een symmetrische schakeling: als de stroom in één buis stijgt, dan daalt de stroom met eenzelfde waarde in de andere buis (long tail, mullard of schmidt schakeling: drie namen voor eenzelfde schakeling).

Bij een spanning van 32V en een stroom van 100mA bedraagt de dissipatie in de regelaar 3.2W en is een voldoende grote koelplaat nodig.

Bij een stereoversterker kan je uiteraard niet één regelaar gebruiken voor de ganse versterker. Dit heeft niets te maken met de maximale warmte ontwikkeling, maar met het feit dat links en rechts een verschillend signaal moeten versterken.

De constante stroombron kan ook gebruikt worden bij een long tail fasedraaier, Het probleem is hier dat de roostervoorspanning slechts 1 à 2V bedraagt met een triode met een hoge versterking (ECC83) en dat is te weinig om de stroombron te laten werken. De enige oplossing is een kleine negatieve spanning te voorzien. Je kan daarvoor bijvoorbeeld de gloeispanning gelijkrichten en filteren. Een tweede probleem is dat de voorversterkerbuizen doorgaans een te lage stroom trekken om de stabilisatie te laten werken (minimum 2.5mA).

Om te kunnen werken met een hogere cathodespanning ten opzichte van de massa kan men het IC vervangen door transistoren.

De onderste transistor kan bijvoorbeeld een BC148C zijn (hoe hoger de stroomversterking van de transistor, hoe beter). De spanning over de transistor is maximaal enkele volts (de zener van 3 à 5V beschermt de transistor).

De bovenste transistor bepaalt de maximale spanning, je kan hier bijvoorbeeld een BUX87 gebruiken, dit is een transistor die tot 450V kan werken (wat dit parameter betreft zit je zeker safe). De maximale stroom bedraagt 500mA en dat zal wel voldoende zijn voor de meeste eindtrappen. De transistor bevestig je op de metalen frame om voldoende koeling te hebben, gebruik hiervoor isolatiemateriaal anders leg je de cathode(s) van de eindtrappen aan massa.

De werking is eenvoudig: er begint een stroom te lopen door de weerstand van 10kΩ waardoor de bovenste transistor in geleiding komt. Dezelfde stroom loopt door de meetweerstand Rs. Van zodra de spanning over de weerstand hoger wordt dan 0.65V (hangt af van de gebruikte transistor), dan gaat de onderste transistor de basisstroom van de bovenste transistor beperken. Rs moet je kiezen zodat Rs = 0.65 / I. De regeling is niet zo nauwkeurig als die van een LM317.

De condensator van 1µF vangt hier ook de transients op en de condensator van 220µF verlaagt de dynamische weerstand van de stroomstabilisator. De CCS kan je dus niet gebruiken in een long tail fasedraaier of een self inverting push pull.

Nu dat we het toch over self inverting push pull (SIPP) schakelingen hebben: er staan verschillende voorbeelden van dergelijke schakelingen op de pagina. Het is echter niet zo dat alle schakeleingen uitgerust zijn met een constante stroombron, enkel de laatste schakeling. Van de laatste schakeling op de pagina bestaan er twee nagenoeg identieke versies, rechts staat de tweede versie.

De cathodeweerstanden dienen om de stroom door de twee eindtrappen te egaliseren. Daardoor verliezen we echter gedeeltelijk de perfecte dynamische werking van de versterker en de niet-gestuurde eindtrap levert een zwakker vermogen dan de gestuurde eindtrap. Plaats twee elko's van 1000µF van iedere cathode naar de loper van de trimmer, daarmee verlagen we de dynamische weerstand. Natuurlijk niet naar de massa, want dan verlies je de SIPP-werking!

Men kan ook de constante stroombron in de anodekring plaatsen. De constante stroombron forceert hier ook een symmetrische werking.