Buizenversterkers
Voorbeeld van een bijgeplaatste tegenkoppeling tegenkoppeling
 

Ik geef hier een voorbeeld van een bijgeplaatste tegenkoppeling bij een goedkope AM radio. De informatie die hier gegeven wordt kan nuttig zijn bij het bouwen van een eigen versterker.
-

-

Amerikaanse AM radio

We beginnen met een eenvoudige versterker uit een AM radio met buizen 6SQ7 (triode met dubbele diode voor de detectie en AVR) en 6V6GT, de standaard buis die in veel radiotoestellen te vinden was. De versterker heeft geen tegenkopelling, dat is ook niet echt nodig met de beperkte kwaliteit van de AM ontvangst.

Tegenwoordig werken er zelfs geen zenders meer op de middengolf (misschie Radio Maria nog), maar je kan een bluetooth ontvanger plaatsen zodat de radio nog gebruikt kan worden. Maar hier hebben we de problemen van de typische goedkope AM radio: een veel te zwakke outputtransformator, met een bandbreedte die loopt van 150Hz tot 7kHz. Meer moet dat niet zijn voor de radio ontvangst op de middengolf: de bandbreedte loopt maar tot 4.5kHz en om de klank niet te dof te laten klinken worden de lage frekwenties ook weggefilterd. Maar een bluetooth ontvanger heeft een hogere bandbreedte, die we wel willen benutten.

Lineaire tegenkoppeling

Door de te kleine transfo is de bandbreedte ook zeer "bol", met weinig lage en hoge tonen. Om dergelijke problemen op te lossen, denkt men direct aan tegenkoppeling: men gaat een deel van het uitgangssignaal vergelijken met het ingangssignaal en zo het signaal corrigeren. Dit is de volgende afbeelding (voortrap).

Omdat de cathode van de triode nu nier meer aan de massa ligt, kan men de diodes niet meer gebruiken, maar zo erg is dat niet: de middengolf wordt toch niet meer gebruikt. En wilt men toch de middengolf blijven gebruiken, dan volstaat het de twee aansluitingen naar de diodes los te koppelen en twee germanium diodes te plaatsen (MF trap opnieuw afregelen).

Het probleem is nu dat de versterker een fout gaat proberen op te lossen die niet op te lossen is: de transfo is gewoon te zwak om de laagste frekwenties weer te geven. Om de kosten te drukken zit er weinig ijzer in de transfo en om de kernverzadiging door de permanente anodestroom tegen te gaan heeft de transfo een luchtspleet, waardoor de weergave van de onderste frekwenties niet mogelijk is.

Bij de laagste frekwenties gedraagt de transfo zich als een (relatief laagohmige) weerstand: de buis wordt overstuurd en er ontstaan talrijke harmonischen. De zwakke transfo laat de grondfrekwentie niet door, maar wel de harmonischen, waardoor men de grondfrekwentie wel degelijk "hoort", maar dankzij de intermodulatievervorming, niet door de kwaliteit van de versterker.

Bij de oversturing ontstaat er snel clipping, die veel erger klinkt dan een versterker zonder tegenkoppeling en "natuurlijke" afval van de laagste en hoogste frekwenties.

Er schuilt wel degelijk waarheid in het gezegde dat een slechte versterker met tegenkoppeling slechter klinkt dan een slechte versterker zonder tegenkoppeling.

Frekwentie-afhankelijke tegenkoppeling

De oplossing is een frekwentie-afhankelijke tegenkoppeling toe te passen. Door de condensator van relatief lage waarde te gebruiken in de tegenkoppeling wordt de versterking van de laagste frekwenties beperkt (met de aangegeven componenten vanaf 150Hz en lager).

Tweede orde filter

Men kan zelfs een filter van de tweede orde toepassen om een scherpere afsnijding van de lage frekwenties te realiseren, maar echt nuttig is dat niet voor een oude AM radio. De schakeling wordt eerder als voorbeeld getoond van wat men kan doen.

De filter begint te werken bij 150Hz en bij 50Hz wordt er bijna niets meer versterkt. De klank is daardoor onnatuurlijk geworden, maar de verstaanbaarheid is beter. De netbrom die eventueel aanwezig zou door de te zwakke elko's (vaak slechts 32µF in dergelijke radio's) zijn is ook onderdrukt.

Tegenkoppeling hoog en laag

De versterker vervormd ook bij hogere frekwenties, en het zou interessant zijn ook de hoge frekwenties wat te reduceren door de tegenkoppeling. Normaal gebruikt men daarvoor een kleine condensator die van het secundair tot aan de cathode van de voortrap loopt.

Door de eerder beperkte eigenschappen van de uitgangstransformator ontstaan er fasefouten in het audiogebied (met een goede transformator liggen de fasefouten buiten het audiogebied en kan de filter wel toegepast worden).

De fasefouten beginnen op te treden vanaf de resonantiefrekwentie van de transfo, en die ligt bij dergelijke transfo's rond de 7kHz. Bij een normale versterker in een radio spelen die beperkingen geen rol, want op de middengolf wordt de bandbreedte toch beperkt tot 4.5kHz.

Wat we gaan doen is de feedback betrekken van het primair, en niet meer van het secundair. De tegenkoppeling werkt echter normaal, met een weg voor de hoge tonen en een weg voor de lage en midtonen.

Bij een zwakke outputtransformator heeft het ook weinig zin om een ontkoppelelko van de eindtrap een te hoge waarde te geven. Maar de waarde die hier aangegeven wordt is wel zeer laag, een betere richtwaarde zou 100µF zijn. Door de lagere condensatorwaarde is er ook een vermindering van de versterking voor de laagste frekwenties (lokale tegenkoppeling). Het heeft geen zin deze lage frekwenties te versterken, ze worden door de transfo niet doorgelaten naar de luidspreker.

Tegenkoppeling met peaking

Als de klank te dof is (een typische klank van oude radiotoestellen) is de hoge tonen wat op te krikken door een zogenaamde "peaking". Dit kan de geluidskwaliteit in bepaalde gevallen verbeteren. Men zal de frekwentie zodanig kiezen dat de gain verhoogd wordt bij de frekwenties waarbij de amplitude van het audio signaal weer begint af te zwakken.

De dubbele filter en peaking is meestal niet nodig bij europese toestellen. Je moet ook weten dat de tegenkoppeling de versterking vermindert, maar de bluetooth ontvanger geeft doorgaans een signaal dat sterk genoeg is.

Publicités - Reklame

-