Buizenversterkers
Versterker bromt of oscilleert
Pannes

Het betreft hier nieuw zelfgebouwde versterkers of versterkers uit China. De schakeling is gebaseerd op een goed ontwerp, en toch is de versterker instabiel. De fout kan in de layout liggen.
-

-

Een buizenversterker is een speciale schakeling, waarbij kleine fouten in de praktische montage (layout van de componenten en voedingsdraden) snel heel grote gevolgen kunnen hebben. We bekijken eerst de gloeispanning.


1: perfect -- 2: fout

Gloeispanning

De eerste schakeling is de juiste, met een dubbele voedingskabel die gloeistroom aan alle buizen levert. Hoe de kabels lopen (topologie) speelt geen grote rol: je kan de kabels allemaal laten vertrekken van de voedingstransfo en individueel naar alle buizen laten lopen (topologie in stervorm), of je kan de buizen na elkaar voeden (topologie in lijn). In het laatste geval zorg er voor dat de kabels voldoende dik zijn, want outputbuizen kunnen 2A trekken. Persoonlijk geef ik er de voorkeur aan de buizen na elkaar te voeden omdat dit het aantal kabels vermindert. Deze kabels moeten eerst gelegd worden.

Soms heeft de transfowikkeling voor gloeistroom een middenaftakking die dan aan de massa (chassis) gelegd wordt, maar noodzakelijk is dit niet. Als je een purist bent, dan kan je ook een kleine trimmer gebruiken om het punt te vinden waar je het minste brom hebt.

Het leggen van de gloeidraden aan de massa (0V) heeft als doel ervoor te zorgen dat de gloeidraadlijnen niet zwevend zijn (de spanning kan stijgen ten opzichte van de massa, en dan is er plots een kleine overslag, te horen aan een plotse knal of gekraak). De gloeidraadlijnen hoeven niet "hard" aan de massa te liggen, het kan ook via een weerstand van bijvoorbeeld 10kΩ.

Een gloeidraad wordt op één plaats aan de massa gelegd (via een weerstand of niet), doorgaans is dat in de buurt van de eerste voorversterkerbuis. Het is belangrijk dat de gloeidraadleidingen maar op één plaats geaard worden.

De tweede schakeling kan je in bepaalde versterkers "made in china" terugvinden. Deze manier van doen werd ook toegepast in oude radio's (maar vanwege de slechte dynamiek had dit weinig praktische bezwaren).

Het probleem van deze schakeling is dat er een stroom door het chassis gaat lopen. Bij een versterker met 4 vermogensbuizen kan de stroom oplopen tot 10A. Er ontstaat dus een potentiaalverschil op verschillende delen van het chassis. Maar het audiogedeelte gebruikt ook het chassis als massapunt. Er is dus een spanningsverschil op het chassis aan de cinch-ingang van de versterker en de voorversterkerbuis, tussen de eerste en de tweede buis, enz. Deze kleine spanning wordt op het audiosignaal gesuperponeert en resulteert in een 50Hz brom die permanent aanwezig is.


Perfect


Verkeerd


Correctie

Indien je versterker spontaan gaat oscilleren, dan kan dit het gevolg zijn van een verkeerd aangesloten tegenkoppeling (meekoppeling = oscillator):
  • keer de aansluitingen van de tegenkoppeling om, afgetapt aan het secundair van de outputtransformator (gele puntjes) of
  • keer de aansluitingen van de anodes van de eindtrappen aan de transfo om (groene puntjes)
Je moet de juiste transfo-aansluitingen ompolen zodat de fase van de twee kanalen behouden blijft bij een stereo versterker.

De versterker moet kunnen werken met de aansluitingen van de tegenkoppeling in kortsluiting. Is dit niet het geval, dan heeft de versterker andere problemen...

Hoogspanning

Rechts heb je een zeer schematische bouwtekening. Iedere trap heeft zijn eigen componenten: de radiobuis, de weerstanden, de koppel en ontkoppelcondensatoren, enz. Iedere trap vormt een geheel, met een eigen massapunt.

De verschillende massapunten worden doorverbonden met dikke kabel in de vorm van een lijnstructuur, gaande van de voeding, over de eindtrap, de stuurtrap en de voorversterker. De negatieve voedingslijn is de referentie van de verschillende trappen.

Het chassis van de versterker wordt hier ook aan de negatieve pool gelegd, doorgaans in de buurt van de gevoelige ingangstrap. Het verbinden van de negatieve voedingslijn met de massa is belangrijker voor de voedingsspanning dan voor de gloeispanning en er mag geen weerstand tussen geplaatst worden.

Het chassis

Indien het metalen chassis niet aan de negatieve spanning gelegd wordt kan het chassis gaan zweven ten opzichte van de negatieve voedingslijn (referentie). Het chassis kan stoorspanningen oppikken (radiostoringen, storingen van nabijgelegen apparaten, enz). Deze stoorspanningen worden capacitief gekoppeld met de gevoelige ingangstrap via zijn koppelcondensator of andere componenten, zodat de storing versterkt wordt.

Ik heb zo'n versterker meegemaakt: de chassis pikte het antennesignaal op van de BBC World Service op de middengolf (de zender had toen een vermogen van 1500kW). Het signaal werd gedetecteerd door de buizen (diodewerking) en in de luidspreker kon je heel zwakjes de BBC horen.

Het chassis als negatieve spanningsreferentie gebruiken is in het algemeen geen goed idee (zie verkeerde tekening rechts). Een dergelijke constructie wordt soms toegepast in goedkope versterkers, maar is niet aan te raden. Met deze manier van doen kunnen er problemen ontstaan die moeilijk te achterhalen zijn. De schakeling komt immers perfect overeen met het schema, electrisch gezien is er geen enkele fout te bespeuren.

Een basisregel is dat er geen spanning door het chassis mag lopen (hoogspanning en gloeispanning).

We kijken nu naar een schakeling die gebouwd is volgens het schema, maar waar er toch fouten zijn:

  1. De negatieve voedingsspanning komt toe in de buurt van de tweede versterkertrap. Mechanisch gezien lijkt het logisch, want het voedingsgedeelte met de filterelko's loopt tot aan deze trap.

    Maar de voeding levert een stroom, die vooral door de eindtrappen gebruikt wordt (250mA piek), waardoor er een spanningsverschil ontstaat tussen de ingang van de tweede trap en de eindtrap. Dit verschil wordt versterkt, waardoor de versterker plots luid begint te huilen als de volumeknop open gedraait wordt.

  2. De tegenkoppeling wordt ter plaatse betrokken, dus ter hoogte van de eindtrappen. Maar we hebben gezien dat er een spanningsverschil zit tussen de massa aan de eindtrappen en aan de voortrappen. Er wordt dus een signaal gesuperponeerd op de tegenkoppeling.
Dergelijke fouten kunnen een 100Hz brom veroorzaken (gelijkgerichte voedingsspanning, vaak met veel storende harmonischen (geratel)). De versterker kan ook onstabiel worden op hoog vermogen door de verhoofde stroom.

Men merkt dus dat een perfecte schakeling volledig verwoest kan worden door een verkeerde praktische realisatie. En toch is er electrisch niets aan te merken aan de schakeling! De fouten die hier gemaakt worden kunnen moeilijk opgemerkt worden door iemand die niet veel ervaring heeft, waardoor ik deze bouwwijze (met het chassis als algemene referentie) niet kan aanraden.

In dit voorbeeld heeft de ingangstriode drie referentiepunten:

  • X de cinch ingang heeft zijn nulgeleider aan het chassis,
  • Y de massa van de ontkoppelelko komt toe op een ander punt van het chassis
  • Z de massa van de tegenkoppeling wordt op een derde plaats betrokken
De correcte schakeling wordt op de laatste tekening rechts getoond:
  • Iedere versterkertrap heeft een eigen massa knooppunt.
  • De negatieve voedingsspanning gaat van het ene knooppunt naar het andere, gaande van de eindtrap naar de voortrap.
  • De massa van de tegenkoppeling wordt betrokken op de plaats waar die moet ingrijpen, dus aan de voortrap
  • Het chassis wordt op één punt met de negatieve voedingslijn verbonden, in de buurt van de voortrap.
Tip: het verdient aanbeveling afgeschermde kabel te gebruiken voor de tegenkoppeling, zodat het (relatief sterk) signaal van de tegenkoppeling andere trappen niet kan storen. Dit hangt natuurlijk af van de opstelling van de componenten. Massa van de afscherming aan de massa van de voortrap leggen.

Publicités - Reklame

-