1- Compensatie van de voedingspanning

De gestabiliseerde voeding met compensatie is in staat een versterker te redden die een te zwakke hoogspanningstransfo heeft (50VA voor 4 EL508). Op hoog vermogen zakt de spanning, en de schakeling kan dit opvangen zodat de eindtrappen een hogere stroom leveren bij een verlaagde spanning.

De spanningscompensatie zorgt voor stevige en strakke bassen want het vermogen blijft gehandhaafd, zelfs al zakt de voedingspanning in elkaar.

Gebruikt men een gestabiliseerde (en compenserende) schermroosterspanning, dan kan men een wat lagere schermroosterspanning gebruiken, omdat men niet meer beperkt is door het vermogen dat de eindbuis kan leveren bij een lagere spanning. Normaal stelt men een spanning in zodat de eindtrap zijn nominaal vermogen kan leveren met een verlaagde voedingsspanning (en dus verlaagde schermroosterspanning). Hier stijgt de schermroosterspanning lichtjes als de voedingsspanning zakt, zodat het nominaal vermogen altijd gehaald wordt. Door een wat lagere schermroosterspanning te gebruiken stijgt het rendement van de eindtrap (minder stroomverlies via het schermrooster), maar de buis wordt ook meer gevoelig (minder negatieve stuurroosterspanning).

De compensatie moet niet overdreven worden om laagfrekwente oscillaties van de hoogspanning te vermijden. Er is hier immers een positieve tegenkoppeling: als de hoogspanning zakt omdat er extra vermogen gevraagd wordt, dan stijgt de schermroosterspanning van de eindtrappen, waardoor de anodestroom nog meer stijgt.

2- De volledige hoogspanning stabiliseren?

• Je verliest nogal wat vermogen.
  De hoogspanning moet hoger zijn, zodat er voldoende spanning overblijft om in de slechts mogelijke omstandigheden toch een stabilisatie te hebben. In het geval van een ontoereikende transformator zal dit het probleem niet oplossen, in tegendeel. Om een effectieve anodespanning van 300V te bewaren moet de hoogspanning 400V bedragen. Condensatoren voor 400V en meer zijn veel duurder dan elko's voor 350V.

• Invloed van de anodespanning
  De anodespanning heeft minder invloed in een pentode of een tetrode want het schermrooster vormt een electrostatisch scherm tussen cathode en anode. De anodestroom stijgt natuurlijk met de anodespanning, maar veel minder dan indien de buis een ohmse weerstand zou zijn (de pentode en tetrode werken eigenlijk als een gestuurde stroombron). Op de anode zit er doorgaans een wisselspanning van meer dan 300V gesuperponeerd op de hoogspanning (als de versterker een signaal levert). De kleine verandering van de ongestabiliseerde hoogspanning zal weinig invloed hebben op de werking van de versterker.

3- Compensatie bij polarisatie met cathodeweerstand?

De polarisatie door een cathodeweerstand heeft een aantal voordelen: het is een eenvoudige schakeling die zich automatisch instelt en niet afgeregeld moet worden. Maar aan de andere kant moet de versterker noodgedwongen in classe A werken, met een lager rendement als gevolg.

Op de tweede schakeling zie je de spanningen in rust (gren) en onder belasting (paars). Het is de nominale belasting: 11.6W bij een vervorming van 0.1%.

Als de versterker belast wordt zie je dat de cathodespanning stijgt van 14.0V naar 18.3V. Met een cathodeweerstand van 470Ω betekent dit dat de stroom van 30mA naar 39mA gaat. In rust is de dissipatie in de buis 9.4W, maar de dissipatie onder belasting stijgt niet: op het ogenblik dat de tetrode een hogere stroom levert is de anodespanning veel lager dan 321V (de buis is sterk ingeleiding en trekt de anodespanning naar beneden). Het vermogen dat niet in de buis ontwikkeld wordt, wordt naar de belasting gestuurd.

Door de hogere cathodespanning wordt de stuurrooster meer negatief gepolariseerd, wat een overnamevervorming (crossover) in de hand werkt bij een hoger vermogen. De versterker kan een hoger vermogen leveren, maar dan is er meer vervorming, en die is goed hoorbaar (intermodulatievervorming). De vervorming is des te meer hoorbaar omdat de versterker een relatief laag vermogen heeft, en dus vaker dicht bij zijn nominaal vermogen begruikt wordt.

Dit is een fenomeen die optreedt bij alle versterkers met een polarisatie door cathodeweerstand. De enige oplossing is over te gaan naar een polarisatie door middel van een negatieve roosterspanning (dit is de meest eenvoudige oplossing van het probleem). Je hebt dan de mogelijkheid om over te gaan naar een werking in classe AB met een hoger rendement (heel interessant bij buizen die een lage anodedissipatie hebben).

De ruststroom stel je dan in zodat de crossover vervorming niet optreedt bij het nominaal vermogen (in dit geval zal je de ruststroom niet veel lager dan 30mA kunnen instellen). De cathodestroom op vol vermogen zal dan wel veel meer zijn dan 39mA zoals bij de schakeling met cathodeweerstand polarisatie.

Een gevolg van het vervangen van de polarisatie met cathodeweerstand door een negatieve spanning is dat de versterker meer in classe AB gaat werken. Een nadeel is echter de veranderlijke stroom, waardoor dat de voedingsspanning die vroeger van 327 naar 321V ging (Δ 6V) nu schommelt van 338 naar 315V (Δ 23V) [onbelast naar nominale belasting], zelfs met een transfo die overgedimmensioneerd is (120VA voor een maximaal vermogen van 2 × 20W piek). Zelfs zonder compenserende maatregelen kan de versterker nu een vermogen leveren van 17.1W (d = 0.1%) in plaats van 11.6W, en dit met een lagere gemiddelde anodedissipatie. De stuurroosterspanning bedraagt -18.3V.

4- Alternatieve oplossing in plaats van een gestabiliseerde schermroosterspanning

Als de voedingsspanning zakt als de versterker op vol vermogen werkt, dan zal de schermroosterspanning niet zo snel zakken. Je kan vermogenspieken tot 100ms krijgen met een elko van 470µF. Het is niet meer mogelijk het maximaal continu sinusvermogen te meten, want dan heeft de elko wel de tijd om te ontladen.

In het voorbeeld rechts dient de elko van 1000µF voor de schermroosterspanning. De maximale spanning is de helft van de hoogspanning (bijvoorbeeld 250V), zodat de condensator niet te groot uitvalt. De diode is noodzakelijk.

De elko voor de anodespanning heeft een lagere waarde, maar dat is niet zo'n groot bezwaar, want de anodespanning heeft slechts een beperkte invloed op het vermogen bij beam tetrodes (maar je kiens natuurlijk best de hoogste waarde mogelijk).

5- Voorwaartse regeling

Een versterker die in classe AB werkt heeft een anodestroom die verandert naargelang de muziek. De veranderlijke anodestroom kan op zijn beurt de voedingsspanning doen veranderen (hoogspanning), zeker als de voeding aan de zwakke kant is. Dit is des te meer het geval als met twee transfo's gebruikt: één voor de gloeispanning en één voor de hoogspanning. In het geval van een gecombineerde transfo is het gloeivermogen altijd constant zodat de verschillen in verbruik lager zijn.

Men kan een hoogspanningsvoeding met een lager vermogen gebruiken want het maximaal vermogen is niet altijd nodig. Een stabilisatie van het werkpunt die rekening houdt met de hoogspanning is interessant, want daarmee kan men ook de veranderingen in de netspanning compenseren.

Om te vermijden dat een verschuiving van het werkpunt hoorbaar zou zijn werken de meeste ontwerpers met een hoge ruststroom (werking in calle A of in classe AB zeer dicht bij de classe A). De gemiddelde stroom is daardoor redelijk constant, ongeacht het vermogen dat geleverd moet worden.

Ik kan echter mijn versterkers laten werken met een anodestroom in rust van 8mA per buis, terwijl de gemiddelde anodestroom op vol vermogen 75mA bedraagt.

De bedoeling van systeem 1 en systeem 2 is de versterker ongevoelig te maken voor de veranderingen van de hoogspanning, wat ook de reden ervan is.

Het is een voorwaartse regeling (feed forward) die een waarde A meet om een waarde B aan te passen zodat de waarde C (het werkpunt) gestabiliseerd wordt.

Het is niet mogelijk direct waarde C te meten, want die verandert teveel met het audiosignaal, maar men kan de waarde C aanpassen door de scherm- of stuurroosterspanning te veranderen.

Servo regeling	Systeem 1	Systeem 2
Gemeten waarde (A)	Anodespanning	Schermroosterspanning
Gewijzigde waarde (B)	Schermroosterspanning	Stuurroosterspanning
Te stabiliseren waarde (C)	Het werkpunt (anodestroom en gedissipeerd vermogen in de buis)