Buizenversterkers
Pannes herstellen
Anodestroom te hoog

Een van de meest voorkomende fouten bij lanpenradio's is dat de roostervoorspanning van de eindtrap te hoog is, waardoor de stroom door de buis te hoog wordt. Dit kan veroorzaakt worden door de afzetting van cathodemateriaal op het stuurrooster. Ook eindtrappen van versterkers kunnen aangetast worden. Dit is een interne fout aan de buis, veroorzaakt door een te hoge stroom, en het probleem kan enkel opgelost worden door de betreffende buizen te vervangen en de anodestroom van de nieuwe buizen te controleren.
-

-

Lampenradio's

Een fout die kan optreden bij versterkers die lang gewerkt hebben (ik heb het hier eerder over lampenradio's) is dat de cathodelaag die voor de emissie zorgt langzaam loskomt (stuttering) en dat de kleine brokstukken op het eerste rooster terechtkomen.

De cathodelaag kan loskomen door het ionenbombardement die optreedt als de buis lang op hoog vermogen werkt, het effekt treedt doorgaans enkel op bij vermogenbuizen. Een single ended eindtrap moet altijd in classe A werken, dus op maximaal vermogen.

De bariumoxidelaag op de cathode zorgt voor de emissie vanaf een relatief lage temperatuur. Als er barium om het eerste rooster (stuurrooster) terechtkomt, dan kan het eerste rooster ook electronen beginnen uit te zenden. Door de straling warmt het rooster immers voldoende op.

De geluidskwaliteit is zeer slecht geworden, en als je op het rooster meet, dan meet je een positieve spanning van een paar volt, terwijl de spanning normaal gezien lichtjes negatief moet zijn (-0.5V) in het geval van een lampenradio waarbij de eindbuis door een cathodeweerstand gepolariseerd wordt.

Door de positieve spanning op het rooster is de anodestroom ook hoger. De anode kan roodgloeiend worden en de cathodeweerstand kan verbranden door de te hoge stroom. De cathodespanning is veel te hoog. Vaak is er een sterkere brom hoorbaar omdat de filterelko's niet berekend zijn op zo'n hoge stroom.

De enige oplossing is de buis te vervangen. De EL41 is nog te koop als NOS (New Old Stock) in originele verpakking. Men kan ook een EL84 gebruiken, maar dan moet men de buisvoet vervangen. De EL84 kan een hoger vermogen leveren en zal minder snel defekt gaan.

Buizenversterkers

De contaminatie van het stuurrooster kan ook optreden bij echte buizenversterkers die zeer lang gewerkt hebben (versterkers die vroeger in scholen gebruikt werden en dergelijke), maar ook bij versterkers die maximaal uitgestuurd worden. Dit zijn meestal versterkers uitgerust met een paar EL84 die dicht bij hun limieten gebruikt worden. De EL34 buizen zijn krachtiger, maar de stroom is ook beperkt (100mA constant).

Buizen hebben twee limieten: de maximale anodedissipatie (waardoor het glas kan smelten en stukgaan in enkele minuten) en de maximale cathodestroom (die op termijn de cathode beschadigt door ionenbombardement).

Om de vernietiging van de cathode tegen te gaan worden buizenversterkers meestal op de maximaal toegestane spanning gebruikt. De EL34 wordt zo op een spanning van 450V gebruikt. Bij deze verhoogde spanning is de limiet de maximale anodedissipatie.

Maar wat de ontwerpers vergeten, is dat bij deze hogere spanning de ionen meer energie hebben en meer schade aanrichten. Het resultaat is dus nagenoeg hetzelfde.

Vermogensbuizen hebben doorgaans koperen roosterstaven en koelvinnen om de warmte af te voeren, maar dit is niet altijd voldoende als er veel afzetting op het rooster is. De buis die hier getoond is, is een vermogenstetrode (beam tetrode).

Buizen die ontworpen zijn voor de lijnafbuiging van televisietoestellen (zoals de PL504, PL509, PL519, PL508) hebben minder last van stuttering want ze beschikken over een bredere cathode en het rooster staat op een grotere afstand ervan (daardoor moeten die buizen ook sterker uitgestuurd worden). Door de bredere cathode heeft het ionenbombardement minder invloed.

Dit is ook de reden van het succes van "valse lijnafbuigbuizen" van het type EL509. De buis heeft de kenmerken van een lijnafbuigbuis, maar heeft een gloeispanning van 6.3V

Van waar komen die ionen?

De radiobuis is luchtledig gemaakt en bevat bijna geen lucht. Maar er zijn altijd enkele luchtmoleculen aanwezig. Door de botsing met de snelle electronen uit de kathode verliezen ze één of meerdere electronen, waardoor ze een positieve lading krijgen. Daardoor worden de geïoniseerde moleculen door de cathode aangetrokken. Ze botsen aan hoge snelheid op de cathode en door hun hogere massa slaan ze kleine craters in de cathode. Het losgeslagen cathodemateriaal kan op het eerste rooster terechtkomen.

Men kan zien dat een buis niet perfekt luchtledig is door de ionisatie dicht bij de cathode, daar waar het spanningsgradient hoog is. Het is een licht-blauwe schijn, terwijl de cathode donkerrood oplicht. Eenmaal dat je het effekt gezien hebt kan je die niet meer missen. Het is hetzelfde fenomeen dat optreed bij ontladingslampen (TL lampen), maar ontladingslampen hebben electroden die het ionenbombardement kunnen verdragen. De cathode van een electronenbuis wordt snel beschadigd door het ionenbombardement.

Het fenomeen kan zelfs optreden bij nieuwe buizen (NOS: new old stock), maar ook bij buizen die recent gefabriceerd zijn geweest als die onvoldoende luchtdicht zijn (bepaalde chinese buizen zijn echt minderwaardig, waarbij de helft van de buizen na een paar uren sneuvelt). Soms ruist de buis, maar dit is niet altijd het geval. Wat wel zeker is, is dat de buis snel buiten tolerantie zal geraken (de electronenstroom is niet meer te controleren door het rooster dat besmet is door bariumoxide).

De ionisatie (lichtblauwe schijn in de buurt van de cathode) mag niet verward worden met fosforescentie (donkerblauwe schijn die te zien is op bepaalde plaatsen tegen de glaswand). Hier zijn het electronen die de anode niet raken en terechtkomen op het glas, die dan gaat oplichten (een soort ongewenste fluorescentie).

Het fenomeen is vooral zichtbaar bij buizen die dicht bij hun maximale parameters werken (vermogensbuizen op hoogspanning). Dit is een volkomen normaal fenomeen en geen defekt. Meer informatie over fluorescentie en ionisatie.

Na verloop van tijd kan het glas op die plaats wat donkerder worden, dit had je bijvoorbeeld bij de raster-, video en lijneindtrappen en de boosterdiode (PCL805, PFL200, PL504, PY88, ah, waar is de tijd van de multistandard zwart wit televisie...) Bepaalde buizen die op dezelfde manier gebruikt worden vertonen dit fenomeen niet: dit hangt grotendeels af van de glaseigenschappen en de constructie van de buis.

Panne met een versterker uitgerust met EL34
(2 × 50W)

Een electronicus die ik ken heeft een buizenversterker gekregen. Het toestel is 20 à 30 jaar oud, maar werd blijkbaar nooit gebruikt.

Op verschillende fora werd onze technieker erop attent gemaakt dat hij alle elko's moest vervangen. Dat heeft hij dan ook gedaan, maar heeft niet gemerkt dat de elko voor de polarisatie van de eindtrappen omgekeerd aangesloten moet worden (de roosterspanning moet negatief zijn ten opzichte van de massa).

De versterker werd ingeschakeld en op het eerste zicht leek alles te werken. De omgekeerd gemonteerde elko is niet ontploft (de elko is berekend voor 350V en krijgt hier maar 40V te verwerken). Maar zijn capaciteit zakt enorm en de spanning bedraagt slechts 25V daar waar de spanning normaal 40 à 45V had moeten zijn.

Het gevolg is dat de eindtrappen op een veel te hoog vermogen moeten werken. Alles lijkt echter in orde; op een schakeling die hij op het net gevonden heeft staan er enkel anode en g2-spanningen, en die lijken te kloppen. Hij meet echter niet de stuurroosterspanning (die -38V moet bedragen). De voedingstransfo wordt heel warm, maar hij blijft zijn versterker gebruiken.

Na een aantal weken werkt de versterker minder goed: de transfo wordt veel te warm, het geluid is niet meer goed, en de anodes van de eindtrappen krijgen een rode gloed (de ene buis meer dan de andere). Dan maakt hij een beroep op mij om het probleem op te lossen. Ondertussen had hij al talrijke tegenstrijdige berichte gekregen via zijn forum.

Wat is er hier gebeurd?
De eindtrappen hebben gewerkt met een te hoge stroom. Voor transistoren is dat dodelijk, maar buizen kunnen een kortstondige overbelasting goed verdragen. Door de te hoge stroom is er baruimoxide losgeslagen van de cathode en de oxide is op het stuurrooster terecht gekomen. De cathode warmt het rooster op door de straling, waardoor het rooster ook electronen begint uit te zenden. Er ontstaat een roosterstroom, die daardoor meer positief wordt. Het effekt wordt nog versterkt door de hoogohlige weerstanden in de roosterkring.

Na het vervangen van de condensator voor de roosterpolarisatie blijven de problemen bestaan: het is zeer moeilijk het werkpunt in te stellen (het werkpunt verloopt constant). Als de buis warm is, dan zit er een spanning van ongeveer 10V over de weerstand van 100kΩ (rood aangeduid), een teken dat er een roosterstroom aan het lopen is.

De 4 EL34 moesten vervangen worden, ze konden niet meer gebruikt worden, nochtans waren ze redelijk recent en werden bijna nooit gebruikt. Na het instellen van de ruststroom in alle eindtrappen bleek de versterker weer correct te werken.

Publicités - Reklame

-