Radio & televisie
de nonode buis EQ40 en EQ80
Historiek
Servers » TechTalk » Historisch perspectief » Beeld » Televisie » EQ40 EQ80 EH90

EQ40 EQ80 EH90

Er werd al geëxperimenteerd met televisie voor de tweede wereldoorlog. Na de oorlog moest er werk gemaakt worden van een standardisatie. De nieuwe europese norm zou FM geluid gebruiken in plaats van AM geluid. Er werd daarvoor zelfs een nieuwe buis ontwikkeld: de nonode EQ40 of EQ80.


De informatie op deze pagina is afkomstig van het boek Gegevens en schakelingen van televisie-ontvangbuizen uitgegeven in 1953 (het boek is beschikbaar in het nederlands en het engels). De bedoeling was tot het komen van standaard-praktijken bij de realisatie van televisietoestellen (waarbij dan natuurlijk Philips buizen en andere componenten zouden gebruikt worden). Zoals er voor de tweede wereldoorlog veel kleine fabrikanten van radiotoestellen waren, was er vanaf de jaren 1950 een bloei van kleine bedrijven die televisietoestellen bouwden.

De eerste televisietoestellen hadden een rond scherm (het was niet mogelijk een rechthoekig scherm te bouwen) en er was een kader voorzien om de niet-gebruikte delen van het scherm af te dekken. Het diameter van het scherm was niet meer dan 25cm. De afbuiging was electrostatisch: dit was gemakkelijk te realiseren met minder buizen, maar de beeldbuis moest noodgedwongen lang zijn omdat de afbuighoek beperkt was. De beeldbuis was eigenlijk een oscilloscoopbuis met wit oplichtend fosfor in plaats van groen fosfor.

Beeld: amplitude gemoduleerd (negatief)

Voor het beeld zal men negatieve modulatie gebruiken: heldere beeldelementen produceren een vermindering van de modulatie en de synchronisatietippen die in het superzwart zitten produceren een maximale modulatie. Handig, want zo kan men heel eenvoudig een automatische volumeregeling bouwen om de helderheid constant te houden ongeacht de signaalsterkte.

Principeschema van een televisietoestel in 1948

 

Het franse systeem met AM geluid wordt hier besproken

Geluid: frekwentie gemoduleerd

Wat betreft de radio begon men de frekwentiemodulatie te gebruiken in Duitsland. Het land had geen zenders meer en men had besloten een volledig nieuw systeem te gebruiken. Ook in Nederland werd er met FM geëxperimenteerd.

Het was dan ook normaal om ook de frekwentiemodulatie te gebruiken voor de nieuwe televisienorm. Een specifieke radiobuis werd zelfs ontworpen voor de detectie van het geluid: de EQ40 (rimlock buisvoet) en EQ80 (noval buisvoet). Beiden buizen waren electrisch identiek, met enkel een ander buisvoet.

Intercarrier

Het FM geluid heeft nog een extra voordeel (maar die men pas later zal merken: namelijk het intercarrier principe.

Bij de uitzending gebruikt men twee zenders, één voor het beeld, en één voor het geluid. De draaggolf voor het beeld ligt op 5.5MHz lager (of hoger) dan die voor het geluid. Omdat de frekwenties dicht bij elkaar liggen kan men eenzelfde antenne gebruiken. Het audiosignaal bedraagt 1/10 van het videosignaal.

De ontvanger heeft een breedbandige hoogfrekwent trap, gevolgd door een mixer en twee middenfrekwent trappen, waarbij de bandbreedte wordt gelimiteerd aan de tegenovergestelde kant van de audio. Het middenfrekwent signaal gaat verder door twee trappen om dan gedetecteerd te worden (videosignaal).

Het middenfrekwentsignaal gaat ook naat twee trappen en dan wordt het FM geluiddsignaal gedetecteerd. Dit systeem werkt goed, maar heeft uiteindelijk toch een aantal nadelen. Er zijn meer buizen nodig, het middenfrekwentsignaal is meer hoogfrekwent waardoor de trappen een lagere versterking hebben. Als het middenfrekwent signaal verloopt (bijvoorbeeld door het verlopen van de oscillator), dan veroorzaakt dit een slecht geluid, terwijl het beeld nog goed is.

Dit effekt valt niet op in VHF band I waarbij de hoogste frekwentie maar tot 68MHz gaat, maar wordt meer en meer storend als men hogere frekwenties gaat gebruiken. Bij een verschuiving van de frekwentie van 1% heeft dit een groter gevolg op de hogere frekwentiebanden. Dit systeem zou niet gebruikt kunnen worden op de UHF band.

Het intercarrier principe is gebaseerd op de menging van twee draaggolven door de diode (zo werkt trouwens ook de detectiediode in radars). Door het niet-lineaire caracteristiek van de diode ontstaan er bij detectie van het videosignaal verschillende mengprodukten, waaronder de frekwentie van 5.5MHz (verschil van beelddraaggolf en geluiddraaggolf). Het rendement is laag, waardoor een extra verstrekertrap nodig is.

Het probleem van de verschuiving van de geluidsdraaggolf is nu ongedaan gemaakt, want de frekwentie bedraagt nu altijd 5.5MHz. Maar als het AM (video) signaal verdwijnt, dan is er geen FM signaal meer. Bij ondertitels (wit 100%) is de amplitude modulatie minimaal en kan zelfs verdwijnen als de afstemming niet correct is. Men hoort dan een typisch ratelgeluid zolang er ondertitels zijn.

Maar dit is eigenlijk maar een klein probleem die niet opweegt tegen de talrijke voordelen.


Praktische realisatie van het audiogedeelte


De prototype van een "tuner"


FM discriminator met heptode EH90

Tot nu werd het geluid bij televisie in amplitude gemoduleerd. Het waren testuitzendingen: Engeland en Frankrijk hadden reeds uitzendingen. Engeland gebruikte de 405-lijnen norm en Frankrijk had een 441-lijnen norm die eigenlijk afkomstig was van de duitsers. De duitsers hadden hun zendmateriaal achtergelaten bij de uittocht uit Frankrijk in 1944 en de duitse zender onder de Eiffeltoren werd gebruikt tot hatverwege de jaren 1950.

Philips kon natuurlijk niet blijven wachten, maar na de tweede wereldoorlog was er weinig animo om televisieuitzendingen te starten. Het amerikaans voorbeeld met grote bedrijven en amusementsprogramma's die door reklame onderbroken werden paste niet bij de nederlandse mentaliteit. Philips kreeg wel een vergunning om testuitzendingen te verzorgen.

Maar om het systeem op te starten, waren er naast televisieuitzendingen ook televisietoestellen nodig. Philips heeft duidelijke handleidingen voorzien zodat men zelf televisietoestellen kon bouwen (een televisie was toch veel complexer dan een radiotoestel). Philips was toen vooral een lampenfabrikant en de bouw van radios en andere apparatuur was maar een extra.

Het eerste schema is een voorbeeldschakeling voor de bouw van een televisietoestel. Men heeft de keuze uit verschillende buizen voor bepaalde funkties: de hoogfrekwente trap kon ofwel gerealiseerd worden met een ECC81 (dubbele triode met voorversterkertrap en oscillator-mengtrap) of met een EF80 (indien de televisie enkel voorzien was om de VHF band I moest ontvangen).

Men kon het middenfrekwent signaal voor het geluid aftappen aan de tweede middenfrekwent videotrap of gebruik maken van het interdraaggolfprincipe en het middenfrekwent signaal van 5.5MHz aftappen na de video-detectie, zo kon men één EF80 besparen.

Voor het audiogedeelte kon men ofwel een descriminator met dubbele diode EB91 gebruiken, ofwel een nenode EQ40 of EQ80 gebruiken. Indien men een dubbele diode gebruikt, dan moet er een eindtrap met een extra voorversterker gebruikt worden zoals de ECL80, een triode-penthode met een uitgangsvermogen van 1.5W. Met een nenode had men genoeg met één enkele audio trap en kon men een EL82 gebruiken. Deze buis kon een vermogen van 4W leveren.

De tweede schakeling toont een praktische realisatie van het audio-gedeelte. Het middenfrekwent signaal wordt afgetapt achter de beelddetectie, wordt door een EF80 verstrekt en dan gedetecteerd en versterkt door een EQ80.

EQ40 - EQ80

Deze buis is een nonode, een buis met niet minder dan 7 roosters. De buis werd door Philips ontwikkeld voor deze specifieke toepassing. Detectie met een dubbele diode was natuurlijk ook mogelijk, maar het signaalverlies betekende dat er een extra audio voorversterkertrap nodig was. De ECL80 had weliswaar een extra triode, maar het uitgangsvermogen van deze buis was eerder beperkt: men gebruikte liever de PL82 als audiobuis. De EQ40 in tegendeel versterkte het gedetecteerd audiosignaal.

De eerste rooster dient niet als stuurrooster, maar om de stroom te stabiliseren. Als de buis in geleiding is, dan is de stroom constant. De buis gebdraagt zich dus als een hoogohmige stroombron en de belastingsweerstand moest 0.47MΩ bedragen.

De eerste rooster is meestal met de cathode verbonden, maar een ruisonderdrukking kan voorzien worden (squelch) door middel van een extra diode die de eerste rooster positief gaat polariseren als het middenfrekwent signaal aanwezig is. Dezelfde diode kan ook gebruikt worden om de versterking van de penthode in te stellen, zodat de EQ80 kan werken met een signaal van optimale amplitude.

De kathode zit op een spanning van +4V, zodat de buis nagenoeg afgeknepen is als er geen midden frekwent signaal aanwezig is.

De roosters 2, 4 en 6 zijn traditionele schermroosters om de stuurroosters electrostatisch te isoleren. De roosters worden aangesloten op een licht positieve spanning (20V)

De roosters 3 en 5 zijn de echte stuurroosters. De buis is in geleiding als beide roosters positief zijn. De roosters werken in feite als een AND sdchakeling. De EQ40 kan men vergelijken met thwee penthodes die in serie geplaatst worden.

De rooster 7 is de keerrooster die bij alle buizen met meerdere roosters gebruikt wordt.

Het stuursignaal komt van twee afgestemde kringen die twee signalen leveren die 90° in fase verschoven zijn. De faseverschuiving hangt af van de frekwentiezwaai. Het FM signaal wordt omgezet in een reeks pieken die min of meer breed zijn naargelang de frekwentie. In tegenstelling met klassieke detectoren met diodes is de transfertfunktie lineair en men kan dus een signaal van hoge amplitude detecteren zonder teveel vervorming.

De detectie werkt het best bij een amplitude van 8V op de roosters. Omdat er door misaanpassingen (slechte aftemming) een sterk amplitudesignaal aanwezig kan zijn, wordt de EF80 indien nodig terug geregeld. De tijdsconstante is zeer klein gekozen, zodat de schakeling op de beeldinhoud kan reageren: de amplitude van het FM signaal wordt immers beinvloed door de beeldinhoud.

De stroompieken op de anode van de EQ80 worden automatisch geïntegreerd en omgezet in een variabele spanning door de parasitaire capaciteiten van de volgende trap. De EQ40 heeft een zeer hoge impedantie en wordt gevoed uit de verhoogde spanning van de lijneindtrap [450V] (boosterspanning).

De buis was dus ontworpen als FM audio detectietrap in de eerste televisies. Bij de europese norm gebruikt men hogere frekwenties in vergelijking met de engelse en franse norm. Om de mindere versterking bij deze hoge frekwenties te compenseren moesten de toestellen met meer buizen uitgerust worden. Door een EQ40 te gebruiken kon men het aantal buizen met één verminderen. De televisies van deze periode hadden een transfo die de gloeispanning van 6.3V voorzag, en hoe meer buizen er in het toestel gebruikt werden, hoe zwaarder de transfo moest worden. De hoogspanning werd direct van het net afgetapt en gelijkgericht.

Philips, die de buis gelanceerd heeft, heeft ook geprobeerd de buis te gebruiken in radiotoestellen. De meeste uitzendingen gebeurden nog in AM, en een toestel zonder AM zou niet verkocht kunnen worden. Maar de EQ40 kan niet gebruikt worden voor de AM detectie. Men moet dus een diode uit een middenfrekwentpenthode gebruiken voor de detectie, en de EQ40 als audio voorversterker (als penthode geschakeld).

Bij dit systeem waren er echter talrijke omschakelingen nodig, en de ontvanger voldeed niet in de praktijk. Men kon wel een FM only tuner bouwen, maar dergelijke toestellen konden nauwelijks verkocht worden. De schema is dan ook van een prototype die waarschijnlijk nooit in produktie genomen is.

De ontvanger bestaat uit volgende buizen:

  • EF43 hoogfrekwentversterking, zal later uitgevoerd worden met een dubbele triode ECC81 in cascode-schakeling). Dit is een heel zelfzame buis die niet veel gebruikt werd: een penthode ruist namelijk meer en wordt enkel gebruikt als het antennesignaal sterk is.
  • ECH42 mengtrap en oscillator (hier zal men later een ECC85 voor gebruiken)
  • EF42 en EAF42 middenfrekwent penthodes, met de diode die voorzien voor een eventuele AM detectie in een gecombineerde AM/FM ontvanger.
  • EQ40 FM detectie
  • EL41 audio eindtrap.

Uiteindelijk heeft men voor de EABC80 gekozen voor radio-ontvangers, een buis die alle funkties voorziet: een AM detectiediode, twee FM detectiediodes en een laagfrekwente voorverstreker. Het aantal omschakelingen is beperkt en deze buis werd standaard gebruikt in alle radio-ontvangers. Televisies gebruikten germanium-diodes. De hogere vervorming werd minder belangrijk geacht bij televisie.

EH90

Een gelijkaardig systeem kon gerealiseerd worden met een heptode EH90. Een heptode wordt normaal gebruikt als mengtrap in AM radios. Hier is de koppeling van de derde rooster veel strakker: een normale mengbuis kan hier niet toegepast worden.

Het middenfrekwent signaal van 5.5MHz of 6MHz wordt aan het eerste rooster aangelegd. Dit systeem werd voornamelijk in Engeland gebruikt waar er een afstand van 6MHz zit tussen de beelddraaggolf en de geluidsdraaggolf. Een tweede afgestemde kring wordt op de derde rooster aangesloten. De eerste rooster moduleert de electronenstroom en daardoor gaat ook de tweede afstemkring mee oscilleren. De faseverschuiving bedraagt 90° en varieert naargelang de frekwentiezwaai.

De twee roosters werken hier ook zoals een AND funktie en men bekomt een reeks stroompieken op de anode. De pieken zijn min of meer breed naargelang de frekwentie. De pulsen worden uitgemiddeld door de uitgangscondensator en men bekomt een laagfrekwent audiosignaal op de uitgang.

Deze schakeling is wat eenvoudiger maar heeft een sterke wisselspanning nodig op de ingang om de buis volledig uit te sturen zodat de amplitudeveranderingen van het middenfrekwent signaal geen invloed hebben.

Links to relevant pages - Liens vers d'autres pages au contenu similaire - Links naar gelijkaardige pagina's