Buizenversterkers
Tips en trucs voor zelfbouwers
Globale tegenkoppeling

De globale tegenkoppeling stuurt een deel van het uitgangssignaal naar de ingang terug (feedback) om zo de vervorming te verminderen.
-

-

Bij een tegenkoppeling wordt het ingangssignaal (geel) vergeleken met een deel van het uitgangssignaal (paars) afgenomen op het secundair van de transfo. Het uitganggsignaal van de comparator is het cyan signaal (op de afbeelding hierboven en op de skoopbeelden).

Omdat we een deel van het signaal terugvoeren wordt de versterking lager, maar in de meeste gevallen heeft men een voldoende reserve om een tegenkoppeling aan een schakeling toe te voegen. Dit is zeker het geval bij een kleine versterker uitgerust met PCL86 buizen: de triode versterkt tot 100× en de pentode 30×. De amplitude op de uitgang (output transformator) is 15× te groot bij een ingangsignaal van 500mVeff. We kunnen dus het overschot aan versterking gebruiken om de vervorming te verminderen door middel van tegenkoppeling.

Het ingangssignaal wordt aangeboden op het rooster, het uitgangssignaal komt op de cathode. Op de anode krijgt men een beeld van het ingangssignaal (cyan), zolang de amplitude van het signaal niet te hoog is. Het cyan signaal kan lichtjes vervormd zijn, want de buis corrigeert de verschillen tussen ingang en uitgang.

Het is trouwens gemakkelijker de vervorming van de versterker te bepalen aan de hand van het verschilsignaal, die een veel grotere fout vertoont dan het outputsignaal. Vervormingen lager dan 0.1% op de uitgang kunnen moeilijk nauwkeurig bepaald worden. Men bepaalt eerst hoeveel de tegenkoppeling de amplitude van het outputsignaal verminderd (bijvoorbeeld 10× = 20dB). Men berekent dan de vervorming van het verschilsignaal (bijvoorbeeld 1%). De vervorming op de output is dan ongeveer 1% / 10 = 0.1%. Een fout op het verschilsignaal valt veel sterker op dan een fout op de output.

Rechts zien we drie oscilloscoopbeelden, waarbij de versterker sterker en sterker belast wordt. Zolang de versterker niet overstuurd wordt, dan toont het beeld een sinussignaal. Van zodra de versterker overstuurd wordt, dan volgt het uitgangssignaal van de versterker het ingangssignaal niet meer. Er is een verschil tussen ingang en uitgang. Zo is het gemakkelijk te achterhalen wanneer de versterker "buiten adem" geraakt: het volstaat het verschilsignaal te meten, zo kan er een nauwkeurige vermogensmeting plaatsvinden.

Bij het tweede beeld zijn de eerste vervormingen zichtbaar. Deze zijn nauwelijks hoorbaar (de versterker werkt op hoog vermogen en de luidspreker vervormt het meest). Het correctiesignaal vertoont reeds een piek, in een poging de uitgangssignaal naar een hoger niveau te trekken. Bij het derde beeld is de vervorming duidelijk hoorbaar.

In tegenstelling met een transistorversterker waarbij er een scherpe clipping optreedt, is er hier geen duidelijk punt waarbij de versterker overstuurd is. Het is daarom moeilijker om het nominaal vermogen van een buizenversterker te bepalen.

Bij het vierde beeld wordt een blokgolfsignaal aangeboden aan de versterker, de amplitude is voldoende laag om geen oversturing te veroorzaken. De schakeling heeft moeite om bloksignalen te versterken. Het correctiesignaal heeft daarom oplopende horizontalen.

De tegenkoppeling zorgt ervoor dat de uitgangsimpedantie van de versterker lager wordt: de uitgang volgt beter de ingang en ongewenste oscillaties van de spreekspoel in de luidspreker worden beter onderdrukt. De versterker heeft een betere dempingsfactor. Daardoor bekomt men beter gedefinieerde, "strakke" bassen. Dit is natuurlijk enkel het geval zolang dat de versterker niet overstuurd wordt.

Ik ben groot voorstander van een 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.


EÚn van de fasecompenserende elementen is in het rood aangegeven en dient om de versterking te beperken voor hoge frekwenties. Doorgaans blijft de fasehoek redelijk constant in het midden van de frekwentieband, maar het zijn de uitersten (en vooral de hoge frekwenties) die de versterker onstabiel kunnen maken. Door de hoogste frekwenties (boven de 25kHz) niet te versterker, elimineren we een storend element. Dit is een eenvoudig systeem die gemakkelijk te implementeren valt.

Een tweede mogelijkheid is de kleine condensator in parallel op de weerstand die de tegenkoppeling brengt (magenta, ook aanwezig op des chakeling bovenaan de pagina). Vaak wordt de ene of de andere correctie toegepast, maar niet vaak beide.

Deze condensator dient niet om de versterking van de hoogste frekwenties te onderdrukken, maar om direct de fasefouten te compenseren. Dit is daarom de keuze die door puristen gemaakt wordt (hoewel de puristen niets meer horen boven de 15kHz).

De fasefouten worden mestal veroorzaakt door de outputtransformatoe, en de waarde van de condensator moet daarom aangepast worden aan de gebruikte transfo (waarde van 47 tot 220pF). Maar het type luidspreker heeft ook een invloed op de fasefout, en een versterker die heel stabiel is met een dummyload kan instabiel zijn met een echte luidspreker.

Luidsprekers vertonen een complexe impedantie en transistorversterkers die en sterke tegenkoppeling nodig hebben, hebben een filternetwerk over de uitgang (een waarde van 10Ω en 0.47µF). Een dergelijke netwerk kan ook gebruikt worden bij buizenversterkers.

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).

De globale tegenkoppeling kan nog meer gevolgen hebben op de werking van de versterker: invloed van de globale tegenkoppeling op een versterker.

PublicitÚs - Reklame

-