Bouw van een beam tetrode Klassieke pentode Invloed van de schermroosterspanning op de steilheid (versterking) Testversterker uitgerust met PCL805 (triode-tetrode) Met twee buizen maak je ofwel een stereo SE versterker of een mono PP versterker Beam tetrode met cavitrap (PL500)

Beam tetrodes

De eerste beam tetrodes waren buizen voor algemeen gebruik (6V6 en 6L6), maar door hun goede eigenschappen werden ze ook in audiotoepassingen gebruikt. Door het hoog rendement gingen de batterijen van draagbare toestellen langer mee. Dan heeft men ook buizen met kodes "KT" ontworpen specifiek voor audiotoepassingen (kinkless tetrode: tetrodes zonder knik) zoals de KT66, KT77 en KT88.

Maar eigenlijk is ook de PCL805 (een combi-buis triode-pentode) een beam tetrode (meer foto's van de PCL805 zijn hier te vinden). Om een voldoende vermogen uit een relatief kleine buis te halen moet men een beam tetrode gebruiken die een hoger rendement heeft. De mensen willen een hoger vermogen en de fabrikanten wensen een goedkope buis in een kleine kolf. Dit kan met een beam tetrode!

De beam tetrodes voor audiotoepassingen worden hier in detail behandeld.

Deze buizen heten beam tetrodes en werden specifiek gebruikt daar waar er hoge stromen nodig zijn, bijvoorbeeld de electromagnetische afbuiging bij televisie. Dergelijke buizen zijn in staat een stroom van meer dan 1A te leveren. Zelfs Philips is beam tetrodes gaan gebruiken. Door een speciale constructie kunnen de nadelen van een tetrode vermeden worden (cavitrap).

Een kenmerk van de meeste beam tetrodes is dat de spoed van het schermrooster dezelfde is als die van het stuurrooster. De draden van beide roosters zitten in het verlengde van elkaar; dit heeft twee interessante gevolgen: de buis kan ook gestuurd worden via zijn schermrooster en de schermroosterstroom is veel lager dan bij een pentode. Dit is altijd het geval voor beam tetrodes die een hoge stroom moeten kunnen leveren (hoge perveance).

De anode heeft meestal een gesloten struktuur, maar kan ook open geconstrueerd worden zoals in de PL802, een video-versterkerbuis. Door de kleinere anodes kan de buis ook goed werken op de hogere videofrekwenties (tot 5MHz).

Beam tetrodes kunnen ook gestuurd worden op het schermrooster: dit wordt bijvoorbeeld gedaan in AM modulatoren waarbij de draaggolf op het eerste rooster aangelegd wordt en het audiosignaal op het schermrooster. Maar ook voor audiotoepassingen kan het audiosignaal aangelegd worden op het schermrooster. Dit wordt enkel gedaan als men eintrappen voor de lijnafbuiging zou gebruiken (PL504, PL509,...)

Beam tetrodes die in de afbuiging van televisie gebruikt werden hebben een lagere g2-stroom nodig, wat de buizen efficienter maakt. Dit is nodig omdat deze buizen een hoog vermogen moeten leveren. De lage stroom door g2 wordt bereikt door minder strakke schermroosterwikkelingen, maar dit betekent ook dat het stuurrooster minder strak gewonden moet worden. Door de lossere stuurroosterwikkelingen moeten dergelijke buizen echter aangestuurd worden met een signaal van hoge amplitude.

Men kan de g2 spanning van de meeste beam tetrodes instellen binnen zeer wijde grenzen, bijvoorbeeld van 50 tot 200V voor een PL504. Voor de PL508 is dat 100 tot 230V en voor de PCL805 is dat 100 à 200V. Hoe hoger de g2 spanning, hoe meer negatief het stuurrooster moet zijn om eenzelfde anodestroom te hebben (zie grafiek rechts).

Een meer negatieve spanning op het stuurrooster betekent echter dat de invloed van het rooster minder is (de electronen worden verder afgestoten van het stuurrooster en worden minder beinvloed door de spanningsveranderingen). Bij deze buis hebben we een steilheid van 2mA/V bij -1V stuurroosterspanning, van 1.25mA/V bij -2V en van 1.75mA/V bij een roosterspanning van -3.5V (de hogere steilheid in dit laatste geval wordt veroorzaakt door de hogere schermroosterspanning)

Men zou dus altijd een zo laag mogelijke g2 spanning kunnen kiezen zodat de versterking van de buis maximaal is (met de lagere spanning is de verloren g2-stroom ook lager, wat nog een extra voordeel is). Een lagere g2-spanning heeft echter als gevolg dat de buis niet meer volledig opengestuurd kan worden, de maximale anodestroom is lager geworden.

De eigenschap is in mindere of meerdere mate geldig voor alle tetrodes en pentodes.

Verschil tussen pentodes en beam tetrodes

Ik heb zowel versterkers gebouwd met pentodes en beam tetrodes, en dit zijn mijn conclusies. De testen gebeuren met natuurlijke versterkers, dat wil zeggen versterkers zonder tegenkoppeling om de eigenschappen van de buizen zo goed mogelijk te kunnen beoordelen (achteraf wordt wel een lichte tegenkoppeling bijgeplaatst om de vervorming onder de 1% te krijgen).

• Echte pentodes zoals de EL84 en EL86 moeten een relatief hoge ruststroom hebben (15mA voor een vermogen van 10W in push pull), anders is de vervorming sterk aanwezig. Een beam tetrode kan met een ruststroom van 8mA werken voor een vermogen van 15 à 20W (EL508 en EL504).

• De tetrodes geven een lagere vervorming, zelfs buizen die oorspronkelijk niet ontworpen zijn geweest voor audio toepassingen zoals de EL504 en EL508. Dit is vooral het geval bij push pull versterkers. Maar als we in de buurt van het maximaal vermogen komen stijgt de vervorming sneller.

• De spanning op het schermrooster bepaalt in grote mate de werking van de tetrode en de meeste buizen werken best met een verlaagde g2 spanning ten opzichte van de anode.

• De inwendige weerstand van een tetrode is lager dan die van een pentode en men kan een transfo met een impedantie van 3.3kΩ gebruiken in plaats van 4kΩ of 6.6kΩ (of men kan de transfo van 4kΩ blijven gebruiken en profiteren van de betere demping). Een lagere transfo impedantie is belangrijk als men het maximum uit de versterker wilt halen (bij een impedantie van 4kΩ en een hoogspanning van 300V heeft men clipping als men een vermogen van meer dan 18W wilt halen).