Buizenversterkers
Tips en trucs voor zelfbouwers
 

De locale tegenkoppeling wordt toegepast op de eindtrappen (die verantwoordelijk zijn voor de sterkste vervorming), de globale tegenkoppeling stuurt een deel van het uitgangssignaal naar de ingang terug.
-

-

De bedoeling van de tegenkoppeling is de vervorming te beperken door een deel van het signaal in tegenfase naar de ingang terug te sturen. Het foutsignaal wordt daardoor afgetrokken van het effektief signaal.

De tegenkoppeling wordt meestal uitgedrukt in dB (decibel) en geeft aan hoeveel tegenkoppeling toegepast wordt. Om de mate van tegenkoppeling te berekenen bepaalt men de verzwakking van het signaal bij toepassing van de tegenkoppeling:

  • Bij een tegenkoppeling van 10dB wordt een signaal verzwakt. Heb je een output van 3V effektief zonder tegenkoppeling, dan wordt het signaal 1V met tegenkoppeling
  • Bij een tegenkoppeling van 20dB wordt een signaal 10× verzwakt. Een outputsignaal van 10V heeft een amplitude van 1V met ingeschakelde tegenkoppeling.

Het valt direct op dat om een voldoende outputsignaal te bekomen met ingeschakelde tegenkoppeling, de versterking van het geheel voldoende moet zijn. In sommige gevallen moet er een voortrap gebruikt worden of twee stuurtrappen (tussen de fase omkeertrap en de eindtrappen).

De tegenkoppeling moet gebruikt worden om de eigenschappen van een goede versterker nog te verbeteren, niet om de fouten van een slecht ontwerp te onderdrukken. Het geluid zal daardoor weinig musicaal worden! In het algemeen wordt de tegenkoppeling beperkt tot 15dB (signaalverzwakking van 5.6×), met een hogere tegenkoppeling worden de goede eigenschappen van een buizenversterker onderdrukt.

Lokale tegenkoppeling

De lokale tegenkoppeling is weinig bekend, en toch heeft die talrijke voordelen. Ze wordt toegepast op de plaats waar de vervorming het hoogst is, dus de eindtrap. De locale tegenkoppeling is enkel mogelijk als iedere eindbuis zijn eigen stuurtrap heeft.
  • Dit is altijd het geval bij een single ended eindtrap (geen push pull).
  • Het is ook mogelijk bij een Williamson schakeling, de schakeling leent zich het best om een lokale tegenkoppeling toe te passen.
  • Een long tail schakeling kan ook uitgerust worden met een lokate tegenkoppeling. Het verschil in versterking van beide triodes moet gecompenseerd worden, dit doet men best door de vervorming op het secundair van de outputtransformator te meten.
  • De schakelingen met parafase en cathodyne fasedraaier kunnen niet omgebouwd worden voor lokale tegenkoppeling.

Een mogelijkheid is een weerstand van 1MΩ te plaatsen tussen de anode van de eindtrap en de anode van de stuurtrap, eventueel overbrugd door een kleine condensator van 10pF om de bandbreedte van de trap te beperken. De normale anodeweerstand van de stuurtrap blijft 100kΩ. De tegenkoppeling werkt enkel op de eindbuis.

Een andere mogelijkheid is een weerstand van 330kΩ te plaatsen tussen anode van de eindtrap en cathode van de stuurtrap (cathodeweerstand stuurtrap van 2.2kΩ en ECC82) Naargelang de gebruikte buis (drivertrap) kan het nodig zijn een blokcondensator van 1F te plaatsen in serie met de weerstand om de gelijkspanning tegen te houden. De condensator is nodig voor een ECC83 stuurtrap, niet voor een ECC82.

Met de weerstand van 330kΩ heb je een tegenkoppeling van ongeveer 3dB, wat zeer weinig is voor een lokale tegenkoppeling. Je kan de waarde van de weerstand verlagen tot 18kΩ, dan heb je een tegenkoppeling van 20dB (maximum voor een lokale tegenkoppeling). In dit geval is de koppelcondensator noodzakelijk.

De lokale tegenkoppeling heeft als voordeel dat de uitgangsimpedantie van de vermogensbuis verminderd wordt. Daardoor kan de basweergave veel strakker gemaakt worden, de dempingsfactor wordt beter. De lokale tegenkoppeling kan een impedantie mismatch tussen de eindtrappen en de beschikbare outputtransformator opvangen.

De lokate tegenkoppeling heeft ook als voordeel dat de versterker meer stabiel zal werken. De tegenkoppeling kan de vervorming door de output transformator niet opvangen, maar dit is zowel positief als negatief: de outputtransformator veroorzaakt ook een frekwentieafhankelijke fasefout, die zeer moeilijk gecompenseerd kan worden en voor onstabiliteit kan zorgen.

Men kan hier een tegenkoppelingsfactor kiezen die zo hoog mogelijk is omdat de versterker niet onstabiel wordt. De maximale tegenkoppelingsfactor wordt beperkt door de maximale uitsturing die de stuurtrap kan leveren. Men mag geen te hoge tegenkoppeling toepassen, want dan ontstaat er vervorming aan de stuurtrap, die geen signaal van voldoende amplitude kan leveren.

De lokale tegenkoppeling kan samen met de globale tegenkoppeling toegepast worden. Omdat de lokale tegenkoppeling de vervorming reeds grotendeels onderdrukt, man met een beperkte globale tegenkoppeling gebruiken.

Globale tegenkoppeling

In veel ontwerpen wordt de tegenkoppeling gestuurd van het secundaire van de balanstransfo tot naar de ingangstrap (zie derde figuur, de ontkoppeling is in het blauw aangegeven). Om de verminderde versterking te compenseren is er hier een extra versterkertrap nodig.

De extra trap kan zowel een voorversterkertrap zijn zoals in het voorbeeld, of een extra drivertrap (twee triodes) tussen fasedraaier en eindtrap. Deze tweede methode is aangeraden om talrijke redenen:

  • de fasedraaier wordt niet belast door de eindtrappen
  • de fasedraaier moet slechts een signaal van beperkte amplitude leveren
  • er kan ook een lokate tegenkoppeling toegepast worden
Bij de tweede methode zijn er echter twee extra triodes nodig in plaats van n.

Ik ben geen groot voorstander van een dergelijk systeem met enkel een globale tegenkoppeling. De verschillende trappen veroorzaken allemaal een faseverschuiving (door de koppel- en ontkoppelcondensatoren en door de balanstransfo zelf). Bij ontwerpen met meer dan 3 opeenvolgende trappen moet men fasecompensatienetwerken voorzien om de boel stabiel te houden.

En van de fasecompenserende elementen is in het rood aangegeven en dient om de fasefout veroorzaakt door de outputtransformator te onderdrukken. De kleine condensator in parallel emt de tegenkoppeling dient om de veranderlijke impedantie van de luidspreker te compenseren.

Luidsprekers hebben een eigen impedantie (complexe weerstand), waardoor de terugkoppeling zich anders gaat gedragen naargelang de luidspreker, want iedere luidspreker veroorzaakt een andere faserverschuiving. Bij transistorversterkers gebruikt men al lang een RC netwerp op de uitgang (een waarde van 10Ω en 0.47µF). Een dergelijke netwerk kan ook gebruikt worden bij buisversterkers. Het RC netwerk wordt op het secundair van de outputtransistor aangesloten.

De globale tegenkoppeling moet eerst getest worden met een dummyweerstand. Als de versterker sterk begint te oscilleren, dan moet de tegenkoppeling omgekeerd aangesloten worden op de outputtransformator (de tegenkoppeling werkt als meekoppeling).

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

-