Versterker 13: Super Pentode Balansversterker

In versterker 13 wordt een vreemde combinatie van locale koppeling gebruikt. De kathodes zijn aangesloten op de secundaire wikkeling die in het midden (Sec-2) geaard is. De fases van de signalen op de secundaire aansluitpunten Sec-1 en Sec-4 zijn dusdanig dat tussen de kathode en het stuurrooster van elke eindbuis nu tegenkoppeling optreedt. Dit zorgt voor een lagere versterking, voor onderdrukking van vervorming en voor een lagere uitgangsimpedantie. De schermroosters zijn omgekeerd aangesloten op de ultra lineaire aftakkingen van de primaire wikkeling. Hierdoor treedt daar meekoppeling op in plaats van tegenkoppeling. Dit heeft een aantal interessante gevolgen. Klik hier om de specificaties van deze bijzondere versterker te laden (= form-13.doc). Klik op het schema om het paginavullend te zien.

Het geluidsbeeld van deze versterker is niet optimaal, het vermoeit, het karakter is hard en ietwat scherp, onrustig zelfs. Voor gitaar in overdrive kan het gebruikt worden, maar het zou niet mijn voorkeur zijn. Waarom behandel ik deze niet mooie versterker dan? Omdat hij een goed inzicht geeft in wat er gebeurt als je meekoppeling en tegenkoppeling gaat combineren.
Bij versterker 11 is al gebleken dat tegenkoppeling via de schermroosters de open lus versterking van de eindbuizen met een factor 6 laat afnemen. Nu passen we meekoppeling toe, dus neemt de versterking van de eindbuizen met een factor 6 toe. Hierdoor worden de Ia-Vak-Vgk karakteristieken opgeblazen en worden ze in alle richtingen groter, ook naar links, wat meer uitgangsvermogen betekent. Dit grotere uitgangsvermogen was ook het oorspronkelijke doel van deze omgekeerde aansluiting van de schermroosters, waarom ik deze schakeling de naam van Super Pentode heb gegeven (zie *1). In wezen wordt de versterker instabiel door de meekoppeling, maar als je deze compenseert door voldoende extra tegenkoppeling, dan blijft een stabiele versterker over. Die extra tegenkoppeling komt van de kathodewikkeling. Die bedraagt een factor die door Ns / Np gegeven wordt,
met Ns / Np = 1 / 22.4 = 0.045. De totale versterking wordt nu ongeveer 190 x 6 x 0.045 = 51.3 (gemeten is 46.6). Deze berekening kan nauwkeuriger (zie *2), maar met deze eenvoudige benadering wordt al voldoende duidelijk wat er gebeurt.
In de meetgegevens vallen nog twee zaken op. Ten eerste is het uitgangsvermogen niet toegenomen, maar afgenomen. Zie hiervoor de uitgebreide analyse (3*) die aangeeft dat de kathode tegenkoppeling groter had moeten zijn. Ten tweede neemt het –3dB frequentiebereik in het hoog opvallend toe. De oorzaak daarvan is de lekinductie tussen de primaire en secundaire wikkeling, die er voor zorgt dat bij hoge frequenties de effectieve tegenkoppeling op de kathode afneemt (in fase draait). Dat verklaart ook waarom de versterker een hard en vermoeiend karakter heeft, want in het hoog neemt daardoor de onderdrukking van vervorming af.
Ook al is deze versterker niet optimaal, hij geeft wel een dieper inzicht in de effecten van gecombineerde mee en tegenkoppeling en de invloed daarvan op de aangenaamheid van het geluidsbeeld.


Volgende keer: versterker 14
*1: Menno van der Veen: “Moderne High-End Buizenversterkers met ringkern-uitgangstransformatoren”; hoofdstuk 8; ISBN 90-5381-089-7

*2: Menno van der Veen: “Modelling Power Tubes and their Interaction with Output Transformers; 104th AES Convention, Amsterdam 1998; paper 4643

*3: Pierre Touzelet, Menno van der Veen: “Small signal analysis for generalized push-pull tube amplifier topology; 112th AES Convention, Munich 2002; paper 5587