Buizenversterkers
de tegenkoppeling van O. H. Schade
Tegenkoppeling

De tegenkoppeling van O.H. Schade: waar gebruiken (en waar zeker niet), ook enkele andere voorbeelden van tegenkoppeling.
-

-

Deze tegenkoppeling werd door een zekere O.H. Schade voorgesteld in 1938 (meer over die persoon weet ik niet). Het is een lokale tegenkoppeling tussen voortrap en eindtrap om de eindtrap te lineariseren. Deze tegenkoppeling werd gebruikt voordat men overging op de ultra lineair schakeling, die ook een vorm van lokale tegenkoppeling is.

Een deel van het signaal op de eindtrap wordt terug gebracht naar de uitgang van de voortrap, en dus in feite naar het stuurrooster van de eindtrap. Het is alsof de weerstand van 1M naar de weerstand van 1.5k zou lopen, maar zonder dat het rooster positief zou worden door de stroom door de weerstand.

Soms plaatst men over de weerstand een condensator van lage waarde (< 100pF), daardoor wordt de bandbreedte van de versterker beperkt aan de hoge frekwenties. Het werd vaak gedaan in AM radio's om de radiostoringen te onderdrukken; de bandbreedte was toch beperkt tot 4.5kHz. Het is een goed systeem omdat daardoor ook parasitaire hoogfrekwente oscillaties onderdrukt kunnen worden. Soms is er geen weerstand, enkel een condensator.

De tegenkoppeling van O.H. Schade wordt meestal toegepast bij single ended versterkers omdat het een zeer eenvoudig systeem is dat goed werkt. Bij een SE versterker probeert men vaak een zo eenvoudig mogelijke schakeling te gebruiken (minder onderdelen = goedkoper, zeker in de jaren 1950). Een globale tegenkoppeling kon onstabiel zijn en een ultra lineaire schakeling was een overkill in dit geval.

Voorbeeldschakeling tegenkoppeling

Dit is al direct een meer complexe versterker, maar je ziet goed de schade-tegenkoppeling in het rood.

De versterker lijkt op een williamson, maar is geen williamson: de drivertrap is geen long tail fasesplitter. De twee fasen worden enkel opgewekt in de triode en de waarde van anode- en cathodeweerstand moeten perfect gelijk zijn.

Er is een tweede lokale tegenkoppeling in het groen: van de anode van de eindtrap naar de cathode van de drivertrap. De groene tegenkoppeling is een tegenkoppeling die veel gebruikt zal worden in zwaardere versterkers omdat de drivertrap ook opgenomen wordt in de tegenkoppeling.

Bij een lampenversterker ontstaat de sterkste vervorming in de eindtrap, maar ook in de drivertrap, zeker als de versterker een hoog vermogen moet leveren. Deze tweede tegenkoppeling zorgt ervoor dat de versterking van de driver en eindtrap niet te hoog wordt, zodat de globale tegenkoppeling niet onstabiel wordt.

Ja de versterker heeft ook nog een globale tegenkoppeling (in het blauw). Door de lokale tegenkoppeling kan de globale tegenkoppeling beperkt worden.

Het is een interessante versterker, een daarom een korte uitleg ervan.

De voortrap wordt gevormd door een 7199, een buis die ontworpen is om gebruikt te worden als voortrap en fasedraaier. Deze buis werd ook gebruikt in de Dynaco ST-70, de meest verkochte lampenversterker in de wereld. Een buis met gelijkaardige eigenschappen is de 6U8A (maar met andere penaansluiting). In Europa gebruiken we de ECF80 of ECF82, deze buizen zijn niet ontworpen voor audiotoepassingen, maar voldoen uitstekend..

De 6CB6A is een beam tetrode voor radiotoepassingen (tot 20MHz). De buis is vergelijkbaar met onze EF80, maar met een keerrooster onder de vorm van twee platen (stralenbundel tetrode). Twee buizen worden hier als drivertrap gebruikt.

De 7027A is een verbeterde versie van de bekende 6L6 (die niet specifiek als audiobuis ontworpen werd). De constructie is vergelijkbaar met die van de 6L6, maar met een licht verschillende penaansluiting. De buis heeft ook een wat hogere anodedissipatie van 35W in plaats van 30W. Bij de huidige productie is er geen verschil meer tussen beide buizen.

De schermroosterspanning van de 7022A is gestabiliseerd: daardoor kan men een hoog vermogen halen zonder dat de ruststroom op een te hgoge waarde ingesteld moet worden. De 6GF7 is een dubbele asymmetrische triode die gebruikt werd als rastereindtrap in televisies (maar ook als kleine audio versterker gebruikt kon worden).

Waar de OH Schadeschakeling niet gebruikt mag worden

IK zie vaak schakelingen langskomen van mensen die zelf een versterker willen ontwerpen. Ze combineren stukken van verschillende versterkers en zijn dan heel verwonderd dat hun Frankenstein niet correct werkt.

De principeschakeling staat rechts: het is een standaardschakeling met voortrap en cathodyne (ECC83) en eindtrap (EL34) voor een vermogen van 20W. Wat kan er eigenlijk mis gaan?

De ontwerper heeft zich gebaseerd op een eenvoudige single ended versterker (voortrap + eindtrap) en heeft daar een fase omkeertrap bijgeplaatst om een tweede pentode te sturen. Omdat de schakeling oorspronkelijk een schade-tegenkoppeling had, heeft de ontwerper de tegenkoppeling meegenomen in zijn push pull versterker.

Toen de schakeling getest werd, was de klank onaangenaam, met een neiging tot oscilleren. Hij heeft testen gedaan door de tegenkoppeling weg te nemen en de klank was veel beter. Maar het meest vreemde was dat als de bovenste tegenkoppeling terug geplaatst werd de versterker op lager niveau werkte (wat normaal is met een tegenkoppeling) maar als de onderste tegenkoppeling geplaatst werd de versterker veel luider ging klinken (een soort meekoppeling).

De reden is eenvoudig: we volgen even het signaal van de onderste tegenkoppeling. Op de anode hebben we een positiefgaande signaal (zoals op de ingang, maar versterkt). Het signaal komt verzwakt toe op het stuurrooster van de pentode, dit is de normale tegenkoppeling. Maar het signaal komt ook toe op de cathode van de cathodyne en wordt daar versterkt (een buis heeft meerdere ingangen). De triode versterkt het signaal zonder fase-omkering, het signaal komt dus op de anode terecht, met dezelfde fase en versterkt dus het normale signaal. De amplitude op de anode is veel sterker dan wat normaal het geval zou moeten zijn: we hebben een meekoppeling gecreëerd.

De schakeling heeft nog een probleem: door de stroom door de rode weerstand krijgt de triode een te lage polarisatie (de spanning op de cathode van de fasedraaier is te hoog). En nog een derde probleem (maar die niet meer relevant is): de cathodyneschakeling heeft een verschillende uitgangsimpedantie, waardoor de invloed van de twee tegenkoppelingen verschillend is.

In het kort: deze Frankenstein schakeling deugt niet. Hier kan je enkel een globale tegenkoppeling toepassen of

  • eventueel een ultra lineair schakeling gebruiken met een aangepaste transfo (de EL34 werkt veel beter in UL modus).
  • of de elko's van de eindtrap verwijderen, het nadeel is hier dat de uitgangsimpedantie van de versterker stijgt (lagere versterking en minder goede demping).
In beide gevallen heeft men een lokale tegenkoppeling rond de eindtrap. Door de tegenkoppeling moeten de eindtrappen echter sterker uitgestuurd worden, waardoor het nu de voortrap en cathodyne is die voor de meeste vervorming zorgt. Daarom dat goede schakelingen hier een globale tegenkoppeling gebruiken die de vervormingen van alle trappen onderdrukken.

Een lokale tegenkoppeling is mogelijk als je dat wenst, dat is de paarse lijn. Deze tegenkoppeling werkt zonder problemen. Het positiefgaande signaal op de anode wordt teruggebracht op het rooster van de cathodyne. De kleine condensator zorgt ervoor dat de gelijkspanningscomponent niet op het rooster terechtkomt. Door de koppeling van de spoelen in de transfo is het signaal dat afgetapt wordt voor de tegenkoppeling een goed beeld van het signaal op de uitgang.

Publicités - Reklame

-