Originele Bi-ampli

Een buizenversterker heeft een relatief hoge vervormingsfactor. In de praktijk hoort men vooral de intermodulatievervorming die daardoor ontstaat: het geluid is rommelig geworden. Een mogelijke oplossing is de lage tonen te splitsen en die door een aparte versterker te sturen. De lage tonen hebben een hoge amplitude en zijn verantwoordelijk voor de intermodulatievervorming.

Een tweede voordeel is dat men een tweewegsysteem kan gebruiken zonder filters aan de uitgang van de versterker. Deze filters nemen een deel van het beschikbaar vermogen op en verminderen de demping van de luidsprekers.

Deze bi-ampli schakeling werd bij bepaalde radiotoestellen van de duurdere klasse gebruikt, zoals de B6X63A en BX740A. Het waren toen mono toestellen.

De eerste schakeling toont de originele Bi-ampli ontwerp: een normale radio (mono) met extra middenfrekwent pentode voor de FM band (EF85). De triode van de EABC80 werd niet gebruikt en werd vervangen door een dubbele triode ECC83. De volumeregeling zit voor de eerste triode, de lage tonenregeling tussen beide triodes en de hoge tonen regeling na de tweede triode. Deze regeling heeft enkel invloed op de midden/hoog versterker (de bovenste). De onderste pentode versterkt enkel de lage tonen.

Na versterking wordt het signaal naar de specifieke luidspreker gestuurd, een woorder of een mid/hoge tonen luidsprekers, doorgaans uitgerust met een dubbele conus. De lage tonen transfo is uitgerust met een extra wikkeling om de 100Hz brom tegen te gaan (meer informatie daarover lager op de pagina).

Men kan een externe luidspreker aansluiten die de som van beide versterkers ontvangt. De luidsprekeruitgang is daardoor niet gereferenceerd aan de massa.

Tegenwoordig gebruikt men nog steeds dezelfde bi-ampli schakeling in bepaalde esoterische versterkers die een aparte uitgang hebben voor de lage en midden/hoge tonen. Hier moet men aangepaste luidsprekers gebruiken. Bij bi-wiring gebruikt men enkel aparte kabels en luidsprekers met twee ingangen per box.

Tweede versie van de Bi-ampli

De radiotoestellen hebben eveneens twee luidsprekers zoals in de originele bi-ampli schakeling, de woofer krijgt het ongefilterd signaal van de versterker, het signaal voor de tweeder wordt door een seriecondensator gefilterd.

Een goed ontworpen OTL schakeling had een zeer lage vervorming in vergelijking met een meer courante single ended versterker, zodat men de label Bi-ampli bleef gebruiken. Dezelfde schakeling werd ook gebruikt in de nieuwere televisietoestellen zodat men een hoger volume kon halen zonder de vervorming teveel te doen stijgen.

Derde versie Bi-ampli

Philips lanceert een nieuwe gamma radio-ontvangers met de luidsprekers aan beide kanten, dit is de bekende "Plano" reeks. Door de luidsprekers aan weerszijden van het toestel te plaatsen kon men de hoogte van de redio beperken, vandaar de naam "Plano".

Het is mogelijk stereo fonoplaten weer te geven, de twee versterkers zijn opnieuw single ended versterkers geworden met een EL84 per kanaal. Bij radioweergave worden de lage tonen weergegeven door de linker luidspreker en de midden en hoge tonen door de rechtse luidspreker. De originele bi-amp komt hier terug, maar het effekt is niet zo geslaagd als de luidsprekers aan de zijkanten staan.

Men ziet algauw in dat zo'n systeem niet geschikt is en de splitsing hoge tonen/lage tonen wordt opgeheven bij mono weergave. Beide versterkers krijgen dan eenzelfde signaal te verwerken. De bi-ampli logo verdwijnt.

Er worden stereo-decoders gemaakt die mits een kleine aanpassing ingebouwd kunnen worden in bestaande ontwerpen. De stereo decoder is uitgerust met transistoren en het verbruik is zo laag dat een aftapping van de goeispanning volstaat om de decoder te voeden.

De volgende reeks heeft de stereo decoder standaard ingebouwd en de toestellen dragen een FM stereo logo. De volledig Bi-ampli evolutie heeft meer dan 10 jaren geduurd, van halverwege de jaren 1950 tot halverwege de jaren 1960. Pas eind jaren 1960 is men overgegaan op transistoren voor de luxe uitvoeringen van de radio-ontvangers.

De schakeling rechts is die van een "Plano" radio-ontvanger van een latere generatie, maar zonder de mogelijkheid om een stereo decoder in te bouwen. Voor het radio-gedeelte kan je hier meer informatie terugvinden.

De schakeling gebruikt de standaard buizen van de radio's uit die tijd: voor de AM een ECH81 als voortrap, mengtrap en oscillator, een EF89 als middenfrekwent versterker en een EBF89 waarvan de diode voor de detectie dient. Voor de FM band gebruikt men de volgende buizen: ECC85 als voortrap en zelfoscillerende mengtrap, de heptode deel van de ECH81 als eerste middenfrekwent versterkertrap, gevolgd door de EF89 en EBF89 als tweede en derde middenfrekwent versterker, de detectie gebeurt met een EAA91.

Voor het audiogedeelte gebruikt men een ECC83 waarbij iedere triode één kanaal versterkt, gevolgd door een dubbele eindtrap uitgerust met een enkele EL84. Het betreft een single ended schakeling (SE) die in tweevoud uitgevoerd werd. De terugkoppeling is niet lineair en verzwakt minder de lage tonen, waardoor men aan de typische "buizenklank" van die tijd geraakt.

Let op de bijzondere uitgangstransormatoren met middenaftakking. Dit is gedaan om de 100Hz brom te onderdrukken, maar ook om de magnetisatie van de kern tegen te gaan ten gevolge van de permanente anodestroom van de eindpentode. De 100Hz brom is sterk aanwezig, want een filter uitgerust met twee elko's van 50µF is te zwak voor dergelijke versterkers. Deze typische schakeling wordt meer ind etail uitgelegd op de pagina over de single ended versterkers. Dezelfde schakeling wordt in de meeste Philips radios uit die tijd toegepast.

En nu?

De filter zit na de voorversterkertrap en beide luidsprekers in de box worden direct aangestuurd vanaf de respectievelijke versterker. Er is geen verlies in de filter en de demping van de luidsprekers is optimaal.

Bij een stereoversterker heeft men 4 eindtrappen nodig, dus in feite 8 eindbuizen als men een balansversterker wilt bouwen. Voor de lage tonen kan men de typische EL84 gebruiken, voor de midden en hoge tonen volstaat een zwakkere versterkerbuis zoals de EL90, EL91, EL85,...

De standaard filter (hoge en lage tonen) kan echter de faseverschuiving niet ongedaan maken en men moet al een complex ontwerp gebruiken om de faseverschuiving tegen te gaan. Zo'n filter is echter gemakkelijker te ontwerpen voor laag-verlogen signalen dan voor luidsprekersignalen. Maar het blijft een feit dat dergelijke bi-ampli schakelingen weinig toegepast worden bij buizenversterkers.

Moderne bi-amp systemen

Voor bepaalde toepassingen waar een hoog vermogen en een lage vervorming nodig is (on stage) worden monitorluidsprekers gebruikt met ingebouwde versterkers, waarbij iedere speaker zijn eigen versterker heeft. Het zijn tweewegs, driewegs en zelfs vierwegs versterkers.

Voor consumertoepassingen is doorgaans een scheiding bass en mid/hoog voldoende (de sterkste amplitude en de hoogste risico op intermodulatievervorming zit in de lage tonen).

Gebruikt men driewegs luidsprekers, dan wordt een normale crossover filter gebruikt voor de mid en hoge tonen.

Een voorbeeld van bi-amp versterker staat hier uitgelegd.