Artikel 3: De verschillende typen eindtrappen.

Dit artikeltje behandelt de instellingen van een eindbuis en de meest voorkomende schakelingen. Dit verhaal geldt overigens ook voor halfgeleider versterkers!
Eerst even iets over wisselstroom en gelijkstroom. Is het u al eens opgevallen dat een luidsprekerconus vanuit zijn ruststand zowel naar binnen als naar buiten beweegt? Dat kunt u zelf onderzoeken door een penlite batterij even aan te tikken tegen de aansluitklemmen. De woofer komt naar buiten bij een positieve stroom en beweegt naar binnen indien u de aansluitingen naar de penlite omdraait (negatieve stroom). Dit betekent dat een luidspreker een zogenaamde 'wissel'stroom nodig heeft om muziek te maken. Muziekinstrumenten geven feitelijk ook een wisselstroom, maar dan in de vorm van een luchtstroom.

DE 'KLASSEN' A, B, AB, C EN D

Klasse A
De buis wordt op een hoge 'rust'stroom ingesteld. Vanuit deze ruststroom kan het stuurrooster de stroom laten afnemen (als het ware negatief maken) of laten toenemen (meer positief maken). Zo ontstaat in principe een wisselstroom. De stroom door de buis wordt dus nooit nul (tenzij bij oversturing, dus bij het bereiken van het maximum uitgangsvermogen waar de versterker voor is ontworpen). Zo een versterker gebruikt dus ook stroom als er niets te versterken valt. Een groot voordeel is dat de vervorming voor grote maar zeker voor kleinere sigalen erg laag is.

Klasse B
Er loopt helemaal geen ruststroom. Indien het muzieksignaal op het stuurrooster positief wordt gaat de stroom toenemen; indien het muzieksignaal negatief wordt gebeurt er helemaal niets! Dus bij een klasse B instelling wordt alleen het positieve deel van het signaal versterkt. Ook zal het signaal juist bij kleine signalen zeer sterk vervormen. Op deze wijze kunnen we (zonder truc) dus nooit muzieksignalen netjes versterken.

Klasse AB
Dit is een variant op de klasse B instelling. Men maakt het stuurrooster continu een klein beetje positief waardoor er altijd een relatief kleine ruststroom loopt.

Klasse C
Deze instelling die een tweede variant is van de klasse B instelling, komt nooit voor bij muziekversterkers. Er gaat pas een stroom lopen als het signaal op het stuurrooster flink positief wordt.

Klasse D
De buis is voert òf helemaal geen stroom òf voert de maximale stroom. De buis is in feite een aan/uit schakelaar geworden. Deze techniek komt voor in de digitale versterkers ofwel de schakelende versterkers. Voordeel is dat er bijna geen vermogen verloren gaat. Nadeel is dat er analoog naar digitaal omzetting nodig is en dat het muzieksignaal aan de uitgang zwaar gefilterd moet worden.

EINDTRAP SCHAKELINGEN
In deel 2 hebben we geleerd dat in een buis alleen stroom in een richting kan lopen (de zogenaamde 'gelijk'stroom). We hebben dus een truc nodig om een luidspreker aan te kunnen sturen.

De meest bekende trucjes zijn:

Single ended
De buis stellen we in in klasse A. Een luidspreker houdt echter niet van de ruststroom; die geeft een flinke warmteontwikkeling en een continue conusuitslag die het dynamisch bereik verkleint. Bovendien kun je gelijkstroom niet horen....Gelukkig bezit een buizenversterker (in de regel) een uitgangstransformator die van nature geen gelijkstroom transformeert. Klaar! We hebben een zeer eenvoudige versterker gebouwd met een minimum aan onderdelen. Terugkoppeling is niet echt nodig. Nadelen zijn het opgenomen vermogen, ook in rust plus het feit dat de uitgangstrafo tegen de gelijkstroom opgewassen moet zijn. Dat maakt die trafo groter en duurder. Ook is de uitgangsimpedantie niet dezelfde voor het positieve en negatieve signaaldeel.
Bij halfgeleiderversterkers is een dikke uitgangscondensator of een dubbele voeding met gelijkspanningsstabilisatie van de uitgang nodig.
Een kenmerkend voorbeeld is de Artephonos 6C33SE.

Pushpull
Er worden (minimaal) twee eindbuizen ingezet. Het muzieksignaal wordt gesplitst in een positief en in een negatief deel door een zogenaamde fasesplitter schakeling. Het positieve deel gaat naar de ene eindbuis. Het negatieve deel wordt in polariteit omgekeerd en aan de tweede eindbuis toegevoerd. De versterkte signalen worden vervolgens in de juiste polariteit weer bij elkaar 'opgeteld'. Bij buizenversterkers is dat optellen eenvoudig mogelijk met een extra wikkeling op de uitgangstrafo.
Dit is dus een ingewikkelde schakeling met extra onderdelen. Belangrijk om te weten is dat de stroom door de eindbuis steeds nul wordt bij het wisselen van het muzieksignaal; een buis (maar ook een halfgeleider) vervormt juist bij stromen die zeer klein worden. Dit noemt men overname ofwel crossover vervorming. Deze klinkt zeer vermoeiend: het maakt muziek korrelig, raspend en maakt bijvoorbeeld s-klanken slissend.

Daarom wordt in een pushpull versterker altijd de klasse AB instelling gebruikt om de vervorming te beperken. Sommige versterkers gebruiken de eindbuizen zelfs in klasse A.

Voordelen van pushpull zijn:
- weinig vemogensopname in rust
- een voor het positieve en negatieve signaaldeel gelijke uitgangsimpedantie
- bij gematchte eindbuizen wordt de even harmonische vervorming van de eindbuizen onderling gecompenseerd, hetgeen dus juist bij trioden een belangrijk voordeel is dat bij pentoden niet te oogsten is!

Nadelen zijn:
- complexe schakeling met veel onderdelen
- vanwege de overname is bij klasse AB altijd terugkoppeling nodig
- risico op vermoeiende weergave

De meeste versterkers hebben deze instelling; enkele erkend zeer goede is bijvoorbeeld de Artephonos Ensemble.

Vorige artikel: De meest voorkomende typen buizen
Volgende artikel: Een versterker eindtrap: varianten