Buizenversterker ontwerpen voor school

[Piet1950]

Je probeert te grote stappen in 1x te zetten. Probeer eerst eens de eindversterker goed werkend te krijgen. Daarna kun je er eventueel nog een voorversterker aan toevoegen.

De buis U6 probeer je nu in 2 verschillende schakelingen te gebruiken. En dan allebei ook nog in een tegenkoppellus.
Het is in feite de ingangsbuis van je eindversterker. De tegenkoppeling van de eindversterker kan naar de kathode van die buis (100u elko moet dan weg). Maar verder gebruik je deze U6 ook als tweede buis in je toonregeling. Vanaf de anode zit er ook een tegenkoppel condensator (C11). Dat is dus een tweede tegenkoppellus. Dat kan zo niet werken. Je moet voor de toonregeling een extra triode toevoegen.

Om je eindversterker te testen, dus C11 loshalen. En ook de verbinding naar R25/R26 loshalen. Aan het rooster van U6 zit nu nog alleen de lekweerstand R29. Hierop moet je het testsignaal voor je eindversterker aansluiten (via een condensator van 0,1 tot 1uF). Ook R32 loshalen.

Een toongenerator en een oscilloscoop zijn nu nodig. Meet dan eerst de versterker, zonder tegenkoppeling en met ohmse belasting, eens goed door. Om te zien, of alles zo ook goed werkt. Pas als dat tot tevredenheid werkt, kun je over tegenkoppeling voor de eindversterker gaan nadenken. De voorversterker moet je voorlopig vergeten.

Succes.

Piet

[Robert Gribnau]

De plek voor tegenkoppeling kan denk ik wel. In plaats van het weglaten van C10, wat de versterking in die trap flink zou verlagen, kan je ook een extra weerstand van bijvoorbeeld 100 Ohm plaatsen tussen C10/R30 en massa. De tegenkoppeling sluit je dan aan op het knooppunt van C10/R30 en die extra weerstand. De waarde van R32 zal dan lager moeten zijn (ik heb niet berekend wat de waarde dan moet zijn).

Ik raad je aan om R31 in waarde te verlagen en R30 in waarde te verhogen. Het verlagen van R31 tot 220K en tegelijk verhogen van R31 tot 2K7 (zoals in de Philips datasheet) kan echter niet goed omdat de anodespanning van U6 dan circa 145 V zou zijn, wat weer te hoog is voor de dc-koppeling met de fasedraaier U1/U4. Maar dit kan deels worden opgelost door de voedingsspanning van de fasedraaier U1/U4 te verhogen van 250 V naar 350 V (en dat kan makkelijk omdat immers 425 V tot je beschikking hebt). Als je toch al werkt met een simulatieprogramma, zou je voor R31 330K kunnen kiezen, en dan met de waarde van R30 kunnen experimenteren totdat de anodespanning van U6 op 90 V uitkomt.

[Leemhuis01]

Oke, ik heb de aanpassingen geprobeerd.
Maar ook dan heeft de tegenkoppeling niet het effect dat ik wil.
Ik vraag mij af of ik het juist punt hiervoor wel heb.

Want bij de 2e buis in mijn toonregeling zie ik het volgende aan de kathode:

En aan de uitgang van de versterker zie ik het volgende:

Deze 2 signalen lopen niet in fase voor de terugkoppeling.
Dus gaat dit überhaupt werken??

[Robert Gribnau]

Ik neem maar aan dat je de extra 100 Ohm weerstand hebt geplaatst zoals ik beschreef, en daar de tegenkoppeling op hebt aangesloten.

Ik neem ook maar aan dat je de spanning op de kathode U6 meet ten opzichte van massa.

Als ik naar jouw eerste plaatje kijk, valt me op dat de tot-tot-top spanning erg laag is. Volgens de schaal op de x-as is die maar (874.037 mV - 874.022 mV) = 15 mV. Dat lijkt me veel te laag. Er lijkt zo nauwelijks tegenkoppeling plaats te vinden. Wat is de waarde die je nu voor R32 gebruikt?

Over jouw tweede plaatje kan ik niet zo veel zeggen. Ik begrijp niet wat de blauwe grafiek voorstelt (hoe kan de frequentie van de blauwe grafiek lager zijn dan de frequentie van de groene grafiek?).

Voor het geval dat je dit nog niet weet: Of de koppeling van de secundaire van de uitgangstransformator naar de kathodeleiding van U6 als tegenkoppeling of als meekoppeling werkt, hangt af van de fase. Die fase hangt weer af van welke van de twee aansluitingen van de secundaire je hebt geaard (waarbij dan de andere aansluiting natuurlijk voor de tegenkoppeling is). Bij een werkende versterker is dit makkelijk uit te vinden omdat bij verkeerde aansluiting, dus bij meekoppeling, het geluidsniveau sowieso harder zal zijn dan bij juiste aansluiting (en overigens ook harder zal zijn dan bij het niet aangesloten zijn van de koppeling). Vaak gaat de versterker bij meekoppeling ook generen ('rondzingen').

[Leemhuis01]

Ik had er even bij moeten vermelden, dat ik hier de losse onderdelen heb gebruikt.
Dus 1 losse toonregeling. en losse fasedraaier in combinatie met eindtrap.
Daarbij heb ik de amplitude van het ingangssignaal naar de fasedraaier kleiner gemaakt.

In het 2e plaatje zie je dat de blauwe lijn de uitgangsspanning is. en de groene is het vermogen.
Negatieve stroom maal negatieve spanning, is positief vermogen.

Maar mijn punt is, dat het signaal uit de versterker begint met een 0-punt.
En op de kathode van de toonregeling begint deze op een top van de amplitude.
Deze is dus niet in fase, of 180 graden verschoven. maar een andere hoek.

[Robert Gribnau]

Ik vind het erg lastig om een voorstelling te maken van wat je nu precies meet/simuleert. Een aangepast schema en uitleg van wat/hoe je meet/simuleert zou (in ieder geval mij) al flink helpen.

Over de faseverschuiving: De koppelcondensatoren (C6 en C7) en de uitgangstransformator veroorzaken wat faseverschuiving (die in de uitgangstransformator ook nog eens frequentieafhankelijk is). Dat is de reden waarom tegenkoppeling over meerdere trappen die met koppelcondensatoren zijn gekoppeld lastig is. Maar in jouw versterker is U6 dc-gekoppeld met U1/U4 dus is er sprake van maar een punt met koppelcondensatoren (C6 en C7). Dat maakt in het algemeen dat tegenkoppeling zonder veel problemen kan worden toegepast omdat de faseverschuiving relatief beperkt blijft.

Het advies van Piet om de versterker eerst te testen/simuleren met afkoppeling van de toonregeling (dus met alleen U6, U1/U4 en U2/U3) lijkt me een goed advies.

Door het toepassen van een toonregeling die zonder tegenkoppeling (nu via C11) werkt, voorkom je 'gedoe'. Mogelijk dat in dat geval U5 niet als kathodevolger geschakeld moet worden zodat deze trap wat versterking geeft om het verlies aan versterking in de toonregeling te compenseren. Als de versterking dan te hoog wordt (maar je wel een 12AX7 wil blijven toepassen voor U5/U6) kun je de versterking wat lager krijgen door lokale tegenkoppeling door het weglaten van een ontkoppelconsensator in de kathodeleiding van U5, en wellicht ook wat tegenkoppeling vanaf de anode naar het rooster van U5.

[Leemhuis01]

Oke, de 1e foto hoort bij onderstaande toonregeling. die overigens in de middenstand staat.

Kathode:

Toonregeling uit:

En de onderste foto. spanning en vermogen horen bij deze eindtrap:

Opmerking:
Het signaal wat hier de fasedraaier ingaat heb ik expres kleiner gemaakt (0,55V) als het signaal wat uit de toonregeling komt.
Maar de DC-offset (89V DC) en de fase verschuiving (180 Deg) heb ik wel meegenomen in dat signaal.
Als ik dat niet doe, dan vervormt het en gaat het clippen.

[Robert Gribnau]

Dus nu geen tegenkoppeling van de uitgangstransformator naar de kathodeleiding van (inmiddels U2, maar voorheen genaamd U6)?

Dan is die eerdere 15 mV top-tot-top op de kathode van U2 (voorheen U6) waarschijnlijk een soort 'restspanning' door het niet volledig ontkoppeld zijn van de kathodeweerstand.

De faseverschuiving heb ik al geduid.

[Leemhuis01]

klopt. in dit geval is er 0 tegenkoppeling.
Het zijn nu 2 losstaande schema's

[Leemhuis01]

Inmiddels heb ik mijn fasedraaier weer aangepast naar een ECC82.
Op advies van iemand die ik heb gesproken over mijn project.
Daaruit heb ik nu het volgende schema opgesteld.

Ook zat ik op een verkeerde plek met mijn terugkoppeling.
Omdat ik in een baxandall schakeling aan het prutsen was.
Dus er is 1 extra triode toegevoegd.

Maar de terugkoppeling lukt mij nog steeds niet zoals de bedoeling is.
Is er hier iemand die mij daarmee op weg kan helpen?
Of weet iemand waar ik daar goede informatie over kan vinden?

[douwebakker]

De tegenkoppeling kun je aansluiten op knooppunt R32 R38.
En mis ik nu de potmeters in de toonregeling?

[Leemhuis01]

ja, die potmeters staan nu in middenstand (125K om 125K) dat is even makkelijk voor de simulatie.
Maar hoe bepaal ik de terugkoppeling in waarde?

[douwebakker]

ja, die potmeters staan nu in middenstand (125K om 125K) dat is even makkelijk voor de simulatie.
Maar hoe bepaal ik de terugkoppeling in waarde?

Ik zou voor R37 een instelpotje kiezen van 4,7k. Je kan dan de mate van tegenkoppeling simpel instellen naar behoefte.

[Robert Gribnau]

In jouw laatste ontwerp wil je gaan tegenkoppelen over maar liefst 3 plekken met koppelcondensatoren (C5, C14 en C6/C7) en de uitgangstransformator. Het zou me verbazen als je dat stabiel werkend krijgt. De versterking is weliswaar relatief bescheiden (2 versterkende voortrappen met ieder een halve ECC82) maar de faseverschuiving zal relatief hoog zal zijn.

Daar schreef ik een paar posten eerder al dit over:

Over de faseverschuiving: De koppelcondensatoren (C6 en C7) en de uitgangstransformator veroorzaken wat faseverschuiving (die in de uitgangstransformator ook nog eens frequentieafhankelijk is). Dat is de reden waarom tegenkoppeling over meerdere trappen die met koppelcondensatoren zijn gekoppeld lastig is. Maar in jouw versterker is U6 dc-gekoppeld met U1/U4 dus is er sprake van maar een punt met koppelcondensatoren (C6 en C7). Dat maakt in het algemeen dat tegenkoppeling zonder veel problemen kan worden toegepast omdat de faseverschuiving relatief beperkt blijft.

Mogelijk dat je jouw eerdere ontwerp met een 12AX7/ECCC83 als 'lange fasedraaier', en met dc-koppeling van de voortrap naar die fasedraaier, overboord hebt gezet omdat op een ander forum werd gesteld dat die fasedraaier de EL34's niet volledig zou kunnen uitsturen. Maar dat klopt niet, zeker als je (zoals ik eerder al aanraadde) de voedingsspanning van die fasedraaier zou verhogen van 250 V naar 350 V.

Bekijk de Philips datasheets voor de ECC83 en de Mullard en Philips datasheets voor de EL34 nog maar eens. En zie bladzijde 81 en verder van dit (uitstekende) boek "Hi-Fi Versterker Schakelingen" van Rodenhuis (Philips, 1965) waar een versterker met 2 x EL34 push-pull in ultra-lineaire schakeling wordt beschreven waarin een ECC83 als 'lange staart' fasedraaier wordt gebruikt:

https://nvhrbiblio.nl/biblio/boek/hifi_ ... lingen.pdf

De gevoeligheid van die versterker is 220 mV, wat te hoog is voor hedendaagse bronnen. Maar je was toch al van plan om een halve ECC83 als eerste trap te gebruiken. Dat geeft al minder versterking dan een EF86 in pentode schakeling. Als de versterking dan toch nog te hoog is, kan je in jouw eerdere ontwerp de ontkoppelcondensator die parallel aan de kathodeweerstand staat weglaten, wat op zichzelf al tegenkoppeling, dus vermindering van versterking geeft. De tegenkoppeling vanaf de uitgangstransformator kan je dan op de kathode aansluiten.

[Leemhuis01]

Dus als ik u goed begrijp.
Moet ik verder gaan met het volgende ontwerp:

Of bedoeld u de versterker zonder extra triode.
Want die ben ik gaan gebruiken, zodat ik de tegenkoppeling niet in mijn toonregeling heb zitten.

[Robert Gribnau]

De extra triode lijkt me een goed idee als je vast wil houden aan de toonregeling die met tegenkoppeling werkt. Maar als je een toonregeling zou gebruiken die zonder tegenkoppeling werkt, is een extra triode niet nodig.

Jouw laatste schema heeft een halve 12AU7/ECC82 als trap voor de fasedraaier. Met 2K2 als kathodeweerstand en 100K als anodeweerstand zal de anodespanning bij een voedingsspanning van 250 V volgens de datasheet 87 Volt zijn. Door de extra 100 Ohm weerstand wordt die spanning nog een klein beetje hoger. Die anodespanning van tegen de 90 V past prima voor dc-koppeling met de fasedraaier mits je de fasedraaier gaat voeden met 350 V i.p.v. 250 V zoals nu in het schema staat. Ook voor voldoende uitgangsspanning van de fasedraaier voor het uitsturen van de EL34's is die 350 V noodzakelijk.

"U" is niet nodig hoor, doe maar "jij". En je moet van mij niets. Ik adviseer slechts.

[Leemhuis01]

Oke, macht der gewoonte om mensen formeel aan te spreken.
Maar ik zal er aan denken.

Het ging mij even om de schema opbouw.
Ik heb inmiddels de spanning opgehoogd naar 350V.
Maar de terugkoppeling werkt niet echt.
Ik heb geprobeerd met verschillende weerstandwaardes. maar het lukt nog niet echt.

Als ik de terugkoppeling aan de onderzijde van de UGT haal.
Dan gaat het signaal oscilleren.
En als ik de terugkoppeling aan de andere zijde van de trafo haal,
dan wordt het signaal gewoon DC.

Als ik 0.01V als ingangsamplitude doe.
En de terugkoppeling weghaal.
dan werkt het schema wel goed, en krijg ik een mooie sinus eruit.
Met een vermogen van 2.16W

[Robert Gribnau]

Heb je de suggestie van Douwe al gevolgd om een instelpot voor de tegenkoppelweerstand te gebruiken? Ik zou dan een lineair type geruiken en (dus) niet een log type.

Ik zie echt niet in waarom de tegenkoppeling niet zou werken. Zekerheidshalve nog wel dit: Wanneer je de aansluiting voor de terugkoppeling omwisselt aan de uitgangstransformator, dan wissel je toch wel ook de aansluiting naar massa om?

[Leemhuis01]

Ja, dan wissel ik ook de aansluiting van de GND om.
Heel erg leuk die potmeter.
Maar bij 1K2, 2K2, 3K3, 3K9 en 4K7 heb ik dit resultaat:

Als ik de terugkoppeling aan de onderzijde van de UGT haal.
Dan gaat het signaal oscilleren.
En als ik de terugkoppeling aan de andere zijde van de trafo haal,
dan wordt het signaal gewoon DC.

Dus uiteindelijk een POT gebruiken is natuurlijk een top idee.
Maar het werkt op dit moment gewoon niet zoals verwacht.

Ik gebruik het bovenstaande schema nu.
En in de simulatie zie je in het groen het ingangssignaal
En in het blauw het uitgangssignaal.

[Leemhuis01]

De terugkoppeling werkt alleen maar met een R groter als 13K. als ik een kleinere waarde neem,
Dan gaat de uitgangsspanning op een hogere frequentie oscilleren.

[Robert Gribnau]

Dan is de mogelijke mate van tegenkoppeling nu vrij laag.

Wat is het merk en type uitgangstransformator dat je nu toepast? Mogelijk dat je dat al eerder hebt vermeld maar ik kan het zo snel niet terugvinden.

[Leemhuis01]

viewtopic.php?p=2058422#p2058422
De trafos komen uit deze versterker.
Met een impedantie 3500 <-> 8 ohm

[Robert Gribnau]

Ik denk dat jouw link niet de juiste is, want die leidt me naar jouw post van vandaag van 11:02 uur.

[Leemhuis01]

https://positive-feedback.com/Issue30/laaudio.htm
Dit is de link

[Leemhuis01]

De volgende versterker heb ik nu eindelijk aan de krul.
Hij doet wat ik ongeveer verwacht wat hij zou doen nu.
Met terugkoppeling kom ik op een vermogen van zo'n 21 a 22 watt