Transistoren voortrap: BF422 Triodes drivertrap: ECC81

3- Dubbele long tail met transistoren en triodes

De ECC81 is beter geschikt dan een ECC82: de buis heeft een hogere versterking en heeft zeer goede eigenschappen bij een anodestroom van 1.5mA tot 2.2mA. De testen zijn allemaal uitgevoerd met deze buis die hier uitstekend presteert.

De triodes worden hier gevoed via een gemeenschappelijke weerstand op de -8V leiding zodat variaties van de negatieve spanning opgevangen worden en geen invloed hebben op de anodespanning.

De anodeweerstand is verlaagd tot 62kΩ zodat ook vermogensbuizen met een hoge interne capaciteit aangestuurd kunnen worden. Een extra capaciteit tot 180pF heeft geen invloed op het sigaal aan de uitgang. De maximale sweep bedraagt tweemaal 32V effectief.

Eigenlijk is deze schakeling een goede compromis: in vergelijking met een klassieke Williamson schakeling bespaart men één buis (1.9W gloeistroom per buis) per kanaal. De dubbele triode verzacht het harde karakter van de transistoren, met een zeer geleidelijke clipping (maar dan moet de versterker al enorm overstuurd worden, want we zitten aan een sweep van 150V top-top). De algemene vervorming is echter hoger dan met een transistorschakeling, buizen zijn op zich al minder lineair, zeker als ze een signaal met een hoge amplitude moeten leveren.

In tegenstelling met buizen is er heelwat meer keuze wat betreft de transistoren die men kan gebruiken. Als men transistoren uitzoekt moet men types kiezen die een hoge versterking hebben bij een relatief lage stroom (700µA bij deze schakeling en 1.5mA voor de cascodeschakeling op een volgende pagina). De transistoren moeten ook geschikt zijn voor een hogere spanning, en dat maakt het selecteren moeilijker.

De schakeling is inherent stabiel, maar het is aangeraden twee condensatoren (van 220pF tot 1nF) bij te plaatsen in de collectorleiding van de transistoren om de gain te beperken bij hoge frekwenties. Zo kan men hoogfrekwent oscilleren tegengaan als men een complete versterker met tegenkoppeling bouwt. Deze kleine condensatoren zijn bijgeplaatst in andere schema's. Deze kleine condensatoren zorgen ervoor dat de faseverschuiving die door de transfo veroorzaakt wordt geen aanleiding geeft tot hoogfrekwente oscillaties, want de bandbreedte wordt beperkt.

Deze schakeling is aangeraden als je toch een paar triodes wilt gebruiken (je hebt dan één buis nodig per kanaal). Je hebt de voordelen van de transistoren (goed gedefinieerde klank) en de aangename klank van een buizenversterker. Per kanaal heb je twee transistoren, twee triodes (in één behuizing) en een paar eindbuizen zoals de EL34 of EL509 nodig.

De uitgansgsimpedantie zit tussen die van een dubbele long tail met transistoren en een cascode met transistoren.

De schakeling bovenaan de pagina is de schakeling waarmee ik mijn testen begonnen ben. De tweede schakeling links is gebouwd als voorversterker-stuurtrap van een echte versterker (uitgerust met een paar EL509). De schakeling bevat kleine aanpassingen.

Een enkele long tail schakeling is niet voldoende om een aanvaardbare gelijkloop te bekomen op de twee uitgangen: een tweede verschilversterker is absoluut nodig om een wisselspanningsverschil van minder dan 2% te halen. Het verschil is gemeten in de extreme omstandigheid waarbij één transistor aangestuurd wordt en de tweede via een condensator aan de massa gelegd wordt.

Met een paar BC546B haalt men een versterking van 1180× (ingang = 100mVtt, uitgang = 118Vtt), maar met een vervorming die toch redelijk hoog is. Deze vervorming heb je niet als je transistoren kiest met een lagere versterking. Om de vervorming te verminderen kan je een lokale tegenkoppeling toepassen (de gain is toch te hoog), dit wordt verder uitgelegd.

Met een paar BSS38 haal je een versterking van tweemaal 485× met een zeer lage vervorming. De versterking is ideaal om een paar EL509 aan te sturen als je een globale tegenkoppeling van 15dB voorziet.

De versterking is hoger met een paar BF422, namelijk 730×. De stroomversterking van deze transistor ligt tussen die van de BC546B en BSS38.

De alomtegenwoordige 2N2222A geeft een gain van 700×, ook zonder vervorming. De maximale sweep is van 110V met een ingangssignaal van 157mV en een hoogspanning van 265V. De collector en roosterspanning bedragen dan 15.6V, de cathodespanning 17.2V en de anodespanning 125V. De gemeten stroomversterking van de transistor is 85.

In tegenstelling met de transistor long tail is het niet nodig aparte cathodeweerstanden te voorzien bij de triode long tail. De stabilisatie van de anodespanning gebeurt door de anode-roosterweerstanden. Normaal is het verschil in spanning 1V (maximaal 10V bij niet-identieke transistoren, maar dat moet men vermijden).

Bij de volgende schakeling is de koppeling tussen de cathodes nog belangrijker, want de transistorschakeling is geen zuivere long tail meer. Om een goede gelijkloop te bekomen moeten de triodes een hoge gain hebben. Een ECC82 voldoet hier niet.

Om de vervorming zo laag mogelijk te krijgen zonder lokale tegenkoppeling werd de negatieve spanning gevormd door een kleine spanningsregelaar die -8V levert (regelbaar tussen -6 en -10V). Een hoog vermogen is niet nodig, de negatieve voeding moet maximaal 1.5mA per kanaal kunnen leveren. Deze instelling moet gebeuren vooraleer de lokale tegenkoppeling ingeschakeld wordt, zodat je met een proper signaal werkt. Als de lokale tegenkoppeling ingeschakeld wordt, dan is de vervorming veel lager en kan de beste instelling niet meer bepaald worden.

De optimale negatieve voorspanning hangt van de hoogspanning. Wordt de versterker gewijzigd waardoor men een andere hoogspanning bekomt, dan moet de negatieve spanning anagepast worden (deze negatieve spanning is niet dezelfde spanning als de negatieve voorspanning van de stuurroosters van de eindtrappen).

En uiteindelijk werd er een lokale tegenkoppeling toegepast om de gain binnen de perken te houden. Daardoor werkt ook de globale tegenkoppeling beter. De tegenkoppeling werkt vanaf de anode naar de emitter. Een vreemde manier van doen, maar het werkt, zowel met hoge als lage waarden van tegenkoppeling.

De weerstand van 1k is een vaste waarde en kan niet gewijzigd worden zonder de negatieve voedingsspanning bij te werken. De weerstand van 220k is hier onze tegenkopelweerstand. Omdat we met een long tail schakeling werken moeten we wel rekening houden met het feit dat de versterking gehalveerd wordt. Met 220k hebben we een versterking van 85×. Om de correcte gevoeligheid te hebben voor een paar EL509 moet de weerstand 1.2MΩ bedragen.

Door het toepassen van een tegenkoppeling hebben we een verlaging van de uitgangsweerstand, en dat is zeer interessant bij het aansturen van zware vermogensbuizen die een (omgerekende) millercapaciteit hebben die kan oplopen tot meer dan 100pF.

En we sluiten af met een dubbele cascode met transistor en triode.