Arcturus Blue buizen voorversterker revisited

[AatV]

Iets zegt mij dat die buisjes op pag1 niet combineren met plastic...

Pjotr heeft natuurlijk gelijk. De enige kunststof die er bij past is uitgevonden door een Belg!

groet,
Aat

[Ah!buis]

Iets zegt mij dat die buisjes op pag1 niet combineren met plastic...

Pjotr heeft natuurlijk gelijk. De enige kunststof die er bij past is uitgevonden door een Belg!
groet,
Aat

Ha ja,dat spul dat Philips later namaakte onder de naam Philite
Dat hele gedoe hier is eigenlijk wel wat voorbarig,edoch wel grappig.
Doet me denken aan hoogmoed voor de val,de huid van de beer en veel op de helling maar nog niks te water ofzo.
Als dat maar goed afloopt .
Anne

[AatV]

Er is niet veel voortgang geweest maar er is wel wat gebeurd. Ik heb in ieder geval gemerkt dat een en ander niet altijd voorspoedig verloopt.

1. De voeding.
Ik heb een soort regelbare voeding staan bestaande uit het volgende recept : Variac → Scheidingstrafo(s)→gelijkrichter →bufferelco's. Dit werkt op een wat "grondstoffelijke" manier vrij goed, maar de rimpel is wat groot en er blijven netspanningsvariaties

Om de versterkerschakeling eens behoorlijk op een plankje te kunnen opbouwen en te testen had mijzelf een Maida regelaar beloofd en ik heb er eentje opgebouwd. Helaas bleek deze niet goed te werken en om niet al mijn tijd te besteden aan foutzoeken en eventueel opnieuw een schema te tekenen, een print te etsen en te bestukken heb het printje niet meer gebruikt en netjes opgeborgen. Kan ik in de toekomst nog wel naar kijken.
Ik zal voor de kathodevolger een eenvoudig RC filter achter de bovenstaande voeding gebruiken en daarachter een regelbare lagere spanning - ongeveer zoals ik in de ELL80 eindverterker heb gebruikt - voor de GKS schakeling. Een plaatje maakt een en ander duidelijk:

2. De stroombronnen
Heb een printje gemaakt voor de stroombronnen. Ook deze bleek niet te werken. Hoewel een heel simpel schakelingetje, kwam ik er niet achter wat er fout was, tot ik bedacht wanneer en hoe ik de schakeling had opgebouwd: droog weer, rubber zolen en mosfet's zijn geen vrienden. Statische electriciteit moest de boosdoener zijn. En inderdaad, na het aanbrengen van nieuwe mosfets en zorgen dat ik behoorlijk op aardpotentiaal zat, werkte het schakelingtje zoals verwacht.

Nog een plaatje van beide printjes:

groet,
Aat

[ray5150]

[nl3prc]

Even een vraagje is het de bedoeling dat het ondestaande omcirkelde een knooppunt van 4 onderdelen is

[ray5150]

Volgens mij niet, Ed.
Bij de meeste programma's staat er dan een rode, groene of zwarte stip op die kruising.
Maar ik ben niet bekend met Aat zijn programma, dus ik kan er naast zitten...

[AatV]

Even een vraagje is het de bedoeling dat het ondestaande omcirkelde een knooppunt van 4 onderdelen is

Is inderdaad een knooppunt en ja, er hoort eigenlijk een punt in.

groet,
Aat

[AatV]

Om van het eerste gedeelte van de schakeling (de GKS) de spanningen te meten heb ik een plankje gemaakt. Dus in het kader van "toon je plankjesversterker" hier deel 1:

groet,
Aat

[hannesie]

Je avatar groeit mee met deze versterker?

[nl3prc]

Volgens mij niet, Ed.
Bij de meeste programma's staat er dan een rode, groene of zwarte stip op die kruising.
Maar ik ben niet bekend met Aat zijn programma, dus ik kan er naast zitten...

Hoi Ray maar ja dan zijn die diode en die 1µF onderdelen geheel overbodig
Maar zo zie je maar weer dat het toch bevestigd is als een verbinding.

[AatV]

Ondertussen wat metingen gedaan aan de eerste buisschakeling om te zien of het werkt zoals het moet werken. De testopstelling is als volgt:

Ik heb de metingen gedaan met een instelstroom van 4 mA. bij een bias die ingesteld wordt met 2, 3, 4 en 5 Led's. Voor de geïnteresseerden heb de metingsuitslagen als volgt samengevat:

De uitslagen zijn zoals verwacht, maar het blijft toch altijd verrassend om te zien dat werkelijkheid en datasheet aardig op elkaar aansluiten.
Samengevat : De stroom wordt ingesteld door de stroombron van de twee Fet's op precies 4 mA. De biasspanning regelt vervolgens de benodigde spanning tussen anode en kathode. Dit is voor elke biasspanning een constante! (zolang de voedingsspanning hoog genoeg is). Een hogere voedingsspanning wordt namelijk "weggeregeld" door de bovenste Fet.
Ik heb een en ander nog weergegeven in het datasheet met een horizontale lijn voor de stroom van 4 mA. en vervolgens op die lijn de instelpunten van de 4 verschillende biasspanningen neergezet.

@Hannesie
Mijn avatar is qua pixels ongeveer gelijk gebleven. Alleen lijkt het nu wat meer op wat het voor moet stellen, namelijk een symbool voor een gyrator (en wat minder op een voetbalveld)

groet,
Aat

[Pjotr]

En als je nu de uitgang-C op testpunt 2 aansluit heb je in feite een Mu-Follower Al zal de uitgangsweerstand met deze fets misschien wat hoog blijven denk ik.

[AatV]

Je hebt gelijk! Had ik me niet gerealiseerd.

groet,
Aat

[Pjotr]

Yup. al zou ik deze fets daarvoor dan niet gebruiken. De steilheid is met 0,35 A/V wel heel erg laag. Ik heb destijds een IRF710 gebruikt en voor de bias ervan zo'n 12V batterijtje van een deurbel (zijn te koop bij de Gamma). Batterijtje levert geen stroom en gaat jaren mee.

Overigens kan zo'n cascode van fets soms wel eens tricky zijn i.v.m. oscilleren.

[Ah!buis]

Met die C naar boven wordt het idd een µ-follower.Hoewel het er op 't eerste gezicht een SRPP uitziet is het door de grote steilheid (>300mS) van de fet niet zo.Voor een SRPP zou die 589ohm maar ongeveer 1/S ofwel zo'n 3ohm mogen zijn en is het nu een µ-enz.
De uitgangsimpedantie was de Ri van de triode,maar nu veel kleiner.Een kleine verandering van uitgangsstroom geeft een grote reaktie van de fet doordat de spanning over de 589 een xS stroomverandering geeft.
Anne

[Pjotr]

Idd Anne. Het gevolg is dan ook dat de signaal uitgangsstroom vrijwel geheel door de fet geleverd wordt en de stroom door de buis vrijwel constand blijft. De load line voor de buis komt vrijwel horizontaal te liggen. De buis versterkt dus alleen spanning. Omdat de stroom door de buis constant blijft is ook de kathodeweerstand niet zo belangrijk. Hard instellen met ledjes zoals nu, is niet nodig, dat kan gewoon een weerstand zijn en die weerstand hoeft niet eens ontkoppeld te worden. Misschien alleen voor hoge frequenties.

[AatV]

Na de opmerkingen van Peter en Anne heb ik nog even een condensator aan "testpunt 2" gesoldeerd en de uitgangsimpedantie gemeten. Bleef onder de 500 Ω. Niet onaardig!
Blijf trouwens bij de LEDjes i.p.v. een weerstand met een klein C'tje. Ik wil zoveel mogelijk RC tijden vermijden.

groet,
Aat

[Ah!buis]

Het niet ontkoppelen van de kathodeweerstand heeft nogal wat invloed op de uiteindlijke spanningsversterking.De Zuit van de buis neemt namelijk (on)behoorlijk toe.En die vormt een deler met de Zin van de fet.De toestand even iets anders getekend.
Anne

[Pjotr]

'Tis maar hoe je het bekijkt Anne. Door de hoge impedantie aan de anode heb je ook een hoge impedantie aan de kathode. En zeker met een low Mu buis. Zolang de kathodeweerstand veel kleiner is dan die impedantie, en dat is ie eigenlijk altijd zo met een fet (hoge steilheid) als Mu-follower, dan verandert de stroom door de buis vrijwel niet. Ik heb destijds een 12B4A opgetuigd met alleen een kathodeweerstand en het verbaasde mij toen in eerste instantie dat ontkoppelen van de kathodeweerstand helemaal niets veranderde aan de spanningsversterking en uitgangsweerstand.

B.t.w. kijk nog eens even naar je schemaatje. Het klopt wel maar is een beetje verwrongen voorstelling van zaken die niet logisch is. De buis ziet aan die kant van de source weerstand een hele hoge impedantie die veel hoger is dan de Ri van de buis en de gereflecteerde kathodeweerstand.

[Ah!buis]

Dat het ontkoppelen van de kahodeweerstand niks uithaalt met een stroombron in de anode spreekt vanzelf
'tIs de verandering van stroom die een tegenspanning over de kath.R geeft en die is er dan niet.
De Zuit verandert wel,nml.Ri+(µ+1)Rk.Met een µ van 10 en een Ri=10k is dat toch heel wat.Met de in verhouding veel grotere Zin van het fet-gedeelte maakt 't hier eigenlijk niks uit. .
Anne

[Pjotr]

Het doet er allemaal weinig toe in dit geval. Ga zelf maar eens zo'n Mu-followertje in elkaar solderen

De uitgangsweerstand wordt praktisch gezien vrijwel alleen bepaald door de fet. En de spanningsversterking door de Mu van de buis. Mooi huwelijk toch?

[Ah!buis]

Zo is 't maar net (niet op z'n Friesch )
Ik ga naar bed .
Anne

[AatV]

Na de voorgaande betogen van de heren de Jong en Buis heb ik nog even gemeten aan meetpunt 1. Ik heb hierbij een uitgangsimpedantie gemeten van ca. 520 Ω.
Ook een lage uitgangsimpedantie. Dit is nog niet zo gek want ik meet hier eigenlijk aan een β-follower. Om een en ander wat duidelijker te maken, heb ik de ontwikkelingsgang* van SRPP naar β-follower nog even weergegeven :

1. Als eerste de SRPP en wel de symmetrische, d.w.z. uitgang 1:
Kenmerken : redelijke lage ververvorming, zeer lage gelijkspanningsdrift, redelijk lage uitgangsimpedantie en de signaalgrootte kan behoorlijk groot zijn. Eigenlijk staat alles in het teken van het cijfer ½ bij de SRPP :
De versterking is ½ μ.
De (dynamische) steilheid is ½ S.
De gelijkspanning is bij uitgang 1 ook de helft.

De asymmetrische SRPP heeft de uitgang aan de kathode van de bovenste buis, hierdoor wordt de uitgangsimpedantie verlaagd.

2. De μ-follower of active load schakeling
Om de vervorming zo laag mogelijk te laten zijn moet de totale belastingsweerstand die de onderste buis ziet (dus de bovenste buis, inclusief de kathodeweerstand) zo groot mogelijk zijn, idealiter nadert de weerstand tot oneindig. Dit is het geval bij een ideale stroombron en de versterking is dan maximaal en gelijk aan de μ van de buis (vandaar de naam μ-follower)
De impedantie die de onderste buis “ziet” is gelijk aan ri + (μ+1)*rk van de bovenste buis. Je zou dus als bovenste buis er een kunnen nemen met een hoge versterkingsfactor (μ) maar het effect is beperkt. Meer kan bereikt worden als de kathodeweerstand fors verhoogd wordt. Dit kan niet ongestraft, want daarmee wordt de Vgk ook groter en de buis wordt enorm afgeknepen. Men heeft de dus zoals in het plaatje de kathode weerstand gesplitst en een condensator toegevoegd. De uitgangsimpedantie van de schakeling is ook verlaagd omdat de bovenste buis als een (imperfecte!) kathodevolger werkt.

3. De β-follower
De μ-follower had toch nog wel een aantal nadelen. De voedingsspanning moest flink omhoog en er werd een condensator toegevoegd.
Er is dus gekeken naar en andere wijze waarop de Rk van de bovenste buis vergroot kon worden zonder deze behoeven op te splitsen.
Een antwoord werd gevonden in een stroombron-achtige schakeling met een halfgeleider. De impedantie van deze halfgeleiderschakeling is ruwweg Hfe * Re.
Vandaar de naam β-follower. Wel is zaak om een transistor te nemen met een grote Hfe zodat de basisstroom laag en de weerstand Rb hoog kan blijven (deze staat voor wisselstroom immers parallel aan de transistor).
De schakeling kan ook uitgevoerd worden met een fet. Dit is iets simpeler en de impedantie is iets lager.
Een bijkomend voordeel van de β-follower is dat de uitgangsimpedantie vrijwel gelijk is aan die van de kathodevolger

Het aardige is nu dat de schakeling waar ik een gemeten heb – een buis en twee Fet’s – overeenkomt met de Fet variant van de β-follower. De dimensionering en de Fet keuze zou dan weliswaar wat anders zijn, want de Vds van de onderste Fet is eigenlijk te klein, maar toch..
De gemeten uitgangsimpedantie van 520 Ω is dan ook geen verrassing.

Groet,
Aat

De ontwikkelingsgang is niet chronologisch. De μ-follower is (enigszins vreemd!?) eerder beschreven dan de SRPP,

[AatV]

Terug tot het onderwerp, de Arcturus versterker. Ik heb nog even de voedingsspanning gevarieerd, om te zien wat het effect is.
De anodespanning t.o.v massa is voor beide metingen gelijk, namelijk 148 Volt.
Als eerste een voedingsspanning van 153 Volt, het signaal wordt duidelijk eenzijdig afgetopt :

Hierna de voedingspanning omhoog gedraaid (in dit geval tot 180 Volt) en voilá:

Het effect is natuurlijk geheel volgens verwachting, maar het blijft altijd aardig om het weer te constateren.

groet,
Aat

[Pjotr]

De ratio van die β-follower ontgaat mij een beetje, beetje gekunsteld. Of je doet het met een voldoende steile pentode (alleen buizen dus) of als je toch SS gaat toepassen, met en power fet.