Kleine PCL84 PP versterker

[tubedog]

Hierbij het schema van de PCL84 push pull versterker die ik pas gebouwd en getest heb. Dit PCL84 PP stereo-versterkertje heeft maar een gering vermogen van een 3 - 5 watt per kanaal en is bedoeld als bureauversterker. De PCL84 buizen zijn erg makkelijk en goedkoop te krijgen. De versterker telt in het totaal maar 4 buizen, daar elke PCL84 een penthode en triode zijn gecombineerd. Om het ontwerp simpel te houden, heb ik gebruik gemaakt van de Duplex-spoel voor 100 V - luidsprekersysteem als uitgangstrafo's, welke bij Conrad bestelnummer 516104 - 89 heeft en verkocht wordt voor 5.19 Euro per stuk Deze kleine transformatortjes zijn bedoeld als impedantie-aanpassingstrafo's voor 100 V omroepsystemen en worden op verschillende sites op internet ook gebruikt als uitgangstrafo's in kleine buizenversterkers. Ondanks de kleine maat van deze uitgangstrafo's doen ze wonderwel hun werk.

De PCL84 heeft een gloeispanning van 15 V met 0.3 A, maar is verder precies hetzelfde als de ECL84 (=6DX8) die een gloeispanning heeft van 6.3 V. De voeding is vrij eenvoudig gehouden. Er worden 4 spanningen gemaakt: 256 V DC voor de 4 penthodes. 235 V DC voor de 4 triodes, 15 V AC voor de gloeidraden en -15 V DC voor de current sink onder de 4 triodes. Als voedingstrafo heb ik een trafo gebruikt die ik op een ruilbeurs had gekocht en die uit een oude radiuo afkomstig is. De voedingstrafo levert 2 x 222 V (onbelast), 6.3V en 4 V. Om aan de 15 V voor de gloeispanning te komen heb ik een 9 V trafo in serie geschakeld met de 6.3 V winding. Dat levert iets meer dan de vereiste 15 V op en dat is dan weer aangepast door 2 weerstanden van 0.43 Ohm in de gloeidraad voeding op te nemen. De hoogspaning wordt middels 2 diodes gelijkgericht en gaat daarna door 2 RC filters. De negatieve spanning wordt verkregen door de 15 V met een brugcel gelijk te richten en daarna te regelen met een kleine spanningsregelaar, de L78L15.

Het schema van de versterker is hieronder bijgevoegd en heeft een aantal speciale kenmerken. Per kanaal zorgt een long tail pair met de triodes van de PCL84 voor de faseomkering. In plaats van een grote weerstand en een grote negatieve spanning is hier gekozen voor een current sink met een 2SK363. Deze fetjes had ik nog liggen en een gelijkwaardige fet zal het hier evengoed doen. De current sink wordt ingesteld met een instel-potmeter van 1200 Ohm. Onder de instelpotmeter zit een 100 Ohm weerstand, waarover makkelijk kan worden gemeten hoevel stroom door de current sink loopt. In dit geval 2 mA. De PCL84 penthodes gebruiken cathode feedback, een ultralineaire schakeling en een Blumlein auto bias schakeling. Dat wordt bereikt door de kathodeweerstand te verdubbelen en de roosterweerstand precies tussen deze 2 weerstanden aan de kathode te verbinden. De Conrad lijntrafo heeft een groot aantal aftakkingen aan de primaire en secondaire zijde. Hierdoor is het mogelijk om de eindbuizen ultralineair aan te sluiten. Bij gebruik van een 8 Ohm speaker op de 8 Ohm tap, ontstaat er tussen de 0 W wen 0.625 W tap aand de primaire zijde, een impedantie van ca 17.5 KOhm. Dat is perfect voor een paar PCL84 penthodes. De beide anodes worden aangesloten op de 0 W en 0.625 W taps. De G2 roosters van de eindbuizen gaan naar resp. de 10 W en de 1.25W taps. De 5 W tap wordt in dit geval niet gebruikt.
Kathode-feedback kan gerealiseerd worden door de Kathodes aan te sluiten op de 0 Ohm en 16 Ohm tap. De 4 Ohm tap vormt dan de centre tap en gaat dan naar de aarde. De 8 Ohm speaker kan dan gewoon op de 0 en 8 Ohm taps worden aangesloten.

Bij het opstarten van de versterker bleek er al snel een hoge frequentie resonantie in eindtrafo's te ziten. Deze zijn gedempt met Zobel netwerken over elke primaire trafohelft met een 470 pF condensator in serie met een 18K weerstand. De feedback van de 16 Ohm tap van de eindtrafo's gaat naar het rooster van een van de triodes, via een 47 KOhm weerstand in parallel met een 100 pF condensator.

Bij deze versterker heb ik ook 2 kleine speaker boxen gebouwd met 7 cm diameter 10 watt FRS8 speakers van Visatron. De afmetingen van deze boxen en het zaagplan zijn bijgevoegd voor de liefhebber. Over de speakeraansluitingen van de boxen heb ik nog een impedantiecorrectie netwerk aangebracht van en 33 uF condensator in serie met een 5.6 Ohm (5 Watt) weerstand. Hiermee wordt de schelheid van de hoge tonen wat afgevlakt, wat het luisteren minder vermoeiend maakt. Gezien de kleine maat van de speakers spelen ze met een redelijke bas. Prima voor bureaugebruik met deze kleine PCL84 stereo-versterker.

Speaker FRS8 - 2.jpg (29.87 KiB) 1571 keer bekeken

Graag hoor ik of er nog forumleden zijn met verbetervoorstelen voor deze versterker en boxen

[erikdebest]

Bom dia! (goedemorgen)

Ik vind het er goed uitzien en de luidsprekers kan ik misschien nog kopieren - ik zoek al een tijdje naar "monitors", het liefst met FR sprekers, voor mijn werkbank.

Je hebt duidelijk veel gemeten aan die versterker om die zobel correcties toe te passen! Heb je ook het uitgangsvermogen + bandbreedte gemeten?

Ik heb ook naar die UGT trafos gekeken, voor 6 euros kun je de hobby idd leuk houden! anderzijds denk ik: als ik a zon moeite en tijd in een versterker stop, dan kunnen er nog wel een paar eurotjes extra in een betere UGT - maar dit is natuurlijk persoonlijk. Daarom vraag ik ook naar vermogen en bandbreedte met de conrad trafo.

Bom fim de semana para você!(fijn weekeinde)
Erik

[tubedog]

Erik

Het doormeten van de versterker met oscilloscoop en een 1000 Hz blokgolf van een funktiegenerator met een 8 ohm belastingsweerstand aan de uitgang, is gauw gedaan. Je ziet dan al snel of er oscillatie in de eindtrafo zit door de overshoot of ringing van de blokgolf. De Zobel netwerkjes vormen een high pass filter vanaf ca 20 KHz over de primaire kant van de uitgangstrafo en dat is meestal voldoende om zulke oscillaties te temmen.

Doordat er een aantal terugkoppelingsmechanismen in de versterker zitten (ultralineair, kathodefeedback en gewone feedback vanaf de luidsprekeruitgang naar de voorversterker) zal de bandbreedte best redelijk zijn, al heb ik dat nog niet gemeten, zelfs met deze kleine uitgangstrafo's. Grotere uitgangtrafo's zullen uiteraard minder snel verzadigen en meer basvermogen leveren en dus ook meer laag kunnen weergeven, maar bij de kleine speakers die ik gebouwd heb, met de Visatron FRS8 met een resonantiefrequentie van 140 Hz, wordt het nooit een versterker of een box met heel veel laag. Het effect van duurdere uitgangstrafo's zal dus relatief gering zijn. Ik zal eens een meting doen om te kijken wat de bandbreedte is.

[OpaBert]

Mooie Audio set geworden
Als hij net zo klinkt als de foto

[Ah!buis]

Hé, mooi weer een buizenbouwer
En ook 's een keer met ruststroom uitbalanceren.Hebben we hier, dacht ik, nog niet gehad.
Dat met die UGT hebben we wel in't lang en breed meegemaakt http://forum.zelfbouwaudio.nl/viewtopic.php?f=7&t=22677
In de voeding wringt er iets, niet goed.
Tekeningetje zegt het wel.Drie andere voorstellen.
Anne

[tubedog]

Erik

Ik heb snel de bandbreedte van de versterker gemeten en dat levert toch een verrassing op.
Het meetrsultaat is weergegeven in de onderstaande grafiek.

In het laag valt de weergave niet eens echt veel terug, maar boven de 5 kHz wordt het signaal extra versterkt weergegeven.
De meetmethode die ik gebruikt heb is weergegeven onder de bandbreedte grafiek. Het ingangsignaalk was een 0.125 V sinus.

Met het impedantie compensatienetwerkje over de speaker wordt dit "extra" hoog deels gecorrigeerd, maar dat neemt de oorzaak van deze piek nog niet weg.

Ik heb het uitgangsvermogen gemeten met als ingangsisgnaal een 0.5V sinus en de potmeter vol open. Het berekende uitgangsvermogen is dan 1.7 Watt bij 100 Hz, 1,9 Watt bij 1000 Hz en 3.3 Watt bij 10 Khz. Volgens de scoop is de sinusgolf bij de uitgang dan nog niet vervormd. Het gemeten uitgangsvermogen stemt overeen met de waarnemingen van de bandbreedte meting.

Ik heb op dit moment geen idee waar dit effect vandaan komt en hoe ik het kan oplossen.
Als er ideeen zijn, dan hoor ik ze graag.

[tubedog]

Anne

Ik begrijp je voorstellen voor de -15V supply en realiseer me dat ik de echte spanning op de -15V uitgang nu na moet nameten. Dit probleem was inderdaad niet voorgekomen als er een negatieve 7915 regelaar was gebruikt i.p.v. een positieve regelaar, de 7815. Ik ga hier nog mee aan het werk.

[Barry2001]

Welkom op dit forum!

Mag ik een gokje wagen? Je uitgangstrafo's. Versterken het hoog niet, maar vallen af in het laag.

[tubedog]

Barry

Het lijkt er interdaad op dat de uitgangstrafo's zijn te klein zijn. Het vinden van een betere push pull uitgangstrafo met 17.5 K impedantie zal een uitdaging worden.

[Ah!buis]

Er is hier meer met die trafo gebouwd met goed gevolg ( ECL86 en EL84).
Vermoedelijk gaat er iets mis met de tegenkoppeling, verkeerd aansluiten en meekoppeling tot gevolg leidde niet steeds tot oscilleren.
De 8ohm aansluiting bijv. met de 4ohm aan massa stelt niet veel voor en dan nog een 1/6 deler geeft nauwelijks tegenkoppeling.
De negatieve voeding hoeft ook niet zo uitgebreid voor die paar mA.En de kathodes van de tiodes komen op meer dan +2volt dus erg negatief hoeft die voeding ook niet.
Nog wat getekend, zo is het ook eenvoudig om de 0ohm en 16ohm tegenkoppeling om te draaien om uit te proberen.
En een 1M van loper naar massa tegen kraken bij verouderen potmeter.
Anne

[tubedog]

Anne

Ik heb de 16 en 0 Ohm connecties, zoals je voorstelde, na de kathodeweerstanden omgedraaid en weer een bandbreedte check gedaan.
Met dezelfde uitgangsspanning vanaf de funktiegenerator (0,125 V) en ongeveer dezelfde uitgangsspanning op de versterker. Nu krijg ik nu een "normale" bandbreedte curve. Dat was niet meer zo wanneer ik de volumeknop vol opendraaide (sinus golf is dan nog niet vervormd op de scope) en ik deze metingen herhaal met 0.5 V aan de ingang van de versterker. Bij 20 KHz meet ik dan 10 W, in de middenband 3 - 4 W en bij laag 1-2 Watt. Lijkt op soort positieve feedback, die pas echt effectief wordt bij volle uitsturing. Ik moet deze fout nog opzoeken, maar dat wordt pas volgend weekend.

[mtb]

De Conrad-trafo ELA-100V is uitgebreid aan de orde gekomen in http://forum.zelfbouwaudio.nl/viewtopic.php?f=7&t=24589, zie daar ook de links naar eerdere ontwerpen.

[tubedog]

De resultaten van de eerste freuentie response testen voor deze versterker waren niet erg bemoedigend. Uiteraard heb ik de verschillende threads nagelezen over versterkers die succesvol met de Conrad AC100 lijntrafo's zijn gebouwd, maar desondanks kreeg ik geen goed resultaat.
Met de oscilloscoop bleek al gauw dat er een flinke oscillatie optreedt tussen de 20 en 30 kHz. Deze bleek te zitten in de eindtrap.

Om uit te sluiten dat deze oscillatie veroorzaakt werd door een foute opbouw van mijn versterker, heb ik besloten om een kanaal opnieuw op te bouwen op een testprint. Deze print was aan de bovenzijde afgeschermd met een stuk geaard aluminium plaat en midden op de beide buisvoeten heb ik tussen de triode en pentode helft, een geaard schotje geplaatst, zoals deze in oude radio's gebruikt werden. Bij de opbouw werden de verschillende buisdelen goed van elkaar gescheiden gehouden. Daarna weer een serie frequentie response testen gedaan, waarvan de resultaten in de bijgevoegde grafiek te zien zijn.

De rode en blauwe lijnen zijn gemeten aan de versterker met verschillende sterktes uitgangspanning. Te zien is dat de versterker bij de hogere uitgangspanning tot bijna 10 watt vermogen levert in het frequentiegebied waar de oscillatiepiek optreedt. Dat hield de Conrad AC100 lijntrafo niet lang vol en een van de hoogspanningswikkelingen begaf het dan ook gedurende deze testen. Na het aansluiten van andere AC100 (zezijn gelukkig niet duur) , dezelfde meting nog eens uitgevoerd, maar nu met een low pass filter van 15 kHz over de 8 Ohm luidsprekeruitgang. Dat dempte de oscillatiepiek wel wat, maar weg gaat hij niet (groene curve). Al met al nog geen bevredigend resultaat.

[tubedog]

Daar andere forumleden met de Conrad AC100 lijntrafo's wel goede resultaten behaald hebben met andere versterkers, ben ik gaan zoeken naar mogelijke oorzaken van het oscillatie probleem. Uiteraard is de AC100 geen beste uitgangstrafo, maar waarom werkt hij niet in mijn versterker? De PCL84 pentodes hebben een vrij hoge versterking en een hoge interne weerstand (150 KOhm). De interne weerstand loopt op met de voedingspanning, wat ook verklaart dat de oscillaties minder heftig werden toen de voedingspanning van 250 naar 235 V werd verlaagd. De optimale uitgangsimpedantie is volgens de specificaties 17K voorde pentodes. Hoge versterking en een hoge interne weerstasnd helpen doorgaans niet bij low quality uitgangstrafo's, die vaak een neiging tot oscilleren hebben. Een oplossing zou kunnen zijn om de PCL84 pentodes als triode te schakelen en daarmee een PP versterker te bouwen. Daarvoor heb ik een nieuw schema getekend dat hieronder is bijgevoegd. De uitgangsimpedatie voor de triode geschakelde PCL84 pentodes veranderd niet.

Met de triodeschakeling weer een frequentie response gedaan en de resultaten hiervan zijn te zien op de eerdere frequentie response curve als de paarse lijn. Deze heeft nog wel een piekje bij 20 - 30 kHz, maar is verder redelijk vlak. Blijkbaar helpt een lagere versterking en interne weerstand van de als triode geschakelde PCL84 pentodes (3 KOhm) om de oscillaties in de trafo te dempen. Let wel; alle frequentie response metingen zijn gedaan zonder feedback. Feedback in de eerste versterker opzet was zo wie zo niet mogelijk, gezien de enorme oscillatie problemen.

De PCL84 PP triode versterker gaf nog onvoldoende vermogen, maar dat komt omdat de kathodeweerstanden 200 Ohm moeten zijn en geen 120 Ohm.
De instelling van de voortrap met een PCL84 triode is ook wat aangepast en werkt nu beter. Verder zijn alle roosterlekweerstanden nu 470K Ohm.
Het geluid is nu een stuk beter dan van de UL pentode versterker. Er is duidelijk meer bas hoorbaar en het hoog is minder schel.

De triodeversterker moet nog verder worden uitgetest en verbeterd. Als er suggesties zijn dan hoor ik ze graag.

[Ah!buis]

Met een belasting 8...11kΩ per kant (Raa 16...22kΩ) hoef je met zo'n kleine trafo met weinig zelfinduktie niet op veel laag te rekenen
Hopelijk heeft ie niet te lang met 120Ω gedraaid, loopt de eindbuis te heet.(~7W)
En zonder + voor de eindbuizen komt er niet veel uit
Anne

[mtb]

Gewoon de UGT op ca. 8kΩ-Raa gebruiken, zoals in de CTA uit mijn eerdere link.
De PCL84 is video-sync-buis, dus kan je beter de audio PCL86 van nog geen €5 gebruiken, ook voor meer uitgangsvermogen!