Nieuwe biasautomaat voor klass A; klasse AB en klasse B


Notice: Undefined variable: filedata in /www/initfour/remi/dalojan.nl/www/Bias2.php on line 42

Een nieuwe, en verbeterde bias automaat

Een bias automaat heeft de taak het instelpunt van de eindbuizen te stabiliseren zodat een periodieke controlle en eventueel bijstellen niet nodig is. Dat maakt een buizen versterker nagenoeg onderhoudsvrij en dat zal bijna iedereen een prettige zaak vinden. Luisteren naar een goede buizen versterker is een genot mits alles netjes ingesteld staat, zo niet dan haal je niet het onderste uit de kwaliteits kan. Om er zeker van te zijn dat je altijd het onderste uit die kan krijgt moet je regelmatig de bias instelling controleren en zo nodig bijstellen. Niet iedereen gunt zich daar de tijd voor, vergeet het, of heeft de spullen niet voor handen. Als je even lekker van de muziek wilt genieten dan sta je niet direct klaar met een multiemeter en een schroevendraaier om de bias instelling te checken en bij te stellen. Een automaat die dat periodiek voor je zou doen is een wens die iedreen wel eens gehad heeft.

Ik heb op mijn site wel een bias automaat staan, o.a. in mijn 2A3-40 versterker en een soortgelijke in mijn 300B versterker. Deze automaten zijn speciaal ontworpen voor klasse A versterkers en werken niet fijn in een klasse AB of klasse B versterker. Het is wel mogelijk deze ook voor een klasse AB versterker goed werkend te krijgen maar dan heb je wat meer meetapparatuur nodig en moet je voldoende info hebben over zaken als maximale anodestroom, bij welk vermogen en welke belasting. Dan is er ook met de bestaande bias automaat een goed resultaat te halen. Mijn KT77 versterker draait er al jaren naar tevredenheid mee en is de stabiliteit een vanzelfssprekend. Dat maakt van deze aangepaste bias automaat nog geen echte all rounder die je kan monteren en zonder eindbuizen even de ruststroom instellen en dan nooit meer naar kijken. Nee dat is voor die automaat te kort door de bocht met zijn 3 instel punten.

Ik merkte bij mezelf en ook bij anderen dat er een behoefte is voor een universele biasautomaat, die zowel bij een klasse A Single Ended als bij een klasse AB of klasse B Push-Pull versterker toepasbaar is en net zo simpel is in te stellen als mijn biasautomaat in mijn 300B SE versterker. Het project heeft wegens omstandigheden lang op de plank gelegen, in het vergeet boek geraakt en naar zolder verhuisd. Tot dat mijn nieuwe speakers af waren en getest moesten worden had ik een extra versterker nodig. Die kon ik zo pakken, mijn KT88 klasse A Push-Pull. De speakers zijn een actief gefilterd 2 weg systeem, het hoog wordt aangestuurd door mijn 300B SE en het laag midden door mij KT88 Push-Pull klasse A versterker. Deze configuratie zal voorlopig zo blijven en dus werd de behoefte aan een simpel instelbare biasautomaat nu wel echt groot. Het project dus weer van zolder gehaald, de tekeningen en berekeningen weer ter hand genomen. Dit zal voor de KT88 versterker een upgrade worden die hem een echte plug en play versterker maakt.
Ondertussen is het project in test fase en kan ik zeggen dat het prima functioneerd, voorlopig in mijn KT77 versterker want ik wil even niet zonder mijn KT88 en mijn nieuwe speakers. Ik zal vast een tipje van de sluier oplichten, even wat eigenschappen op een rijtje :



En het blokschema:

Blokschema

Het heeft lang geduurd maar nu is het dan zo ver dat de eerste printen klaar zijn.

Set printen
Complete set voedig en regelprinten (proto type)

De set printen bestaat uit een voeding print die de voeding levert voor twee regel printen zodat het regel circuit zijn werk kan doen maar levert ook een gestabiliseerde negatieve spanning van -82 Volt die als basis gebruikt wordt voor de bias van de eindbuizen. En ook de inschakel vertraging en de referentie spanning die de uiteindelijke ruststroom van de eindbuizen bepaald hebben een plaats op de voeding print gekregen. De referentie spanning is binnen een ruim bereik instel baar met een multiturn potmeter zodat deze heel precies is in te stellen. Deze instelling kan gedaan worden zonder dat de eindbuizen in de versterker geplaats zijn. Simpele controlle van de referentie spanning met een multimeter is voldoende, bij de meegeleverde kathode weerstanden komt het neer op 10mV per mA ruststroom. Bij 50mA ruststroom moet dus een referentie spanning van 500mV ingesteld worden.

Hoe werkt het eigenlijk?

De bias controller heeft een eigen voeding die de benodigde spanningen levert zodat het regel circuit zijn werk kan doen en een gestabiliseerde -82V als basis voor de negatieve spanning voor de eindbuizen. Deze -82V wordt met een shunt regelaar gestabiliseerd. Dit is eigenlijk al iets wat meestal niet eens voor komt in eindversterkers waar de bias vast wordt ingesteld. Daar is de bias spanning dus vaak al min of meer afhankelijk van de geleverde trafo spanning en dus belasting van de versterker. Vaak niet echt heel nadelig maar stabilisatie is wel een vooruitgang van de stabiliteit. De inschakel timer (ongeveer 60 seconden) heeft ook een plaatje op de voedings print gekregen. Werking van deze vertraging is zichtbaar door middel van een op de voedig print geplaatste LED. Zolang deze LED aan is hebben de eindbuizen tijd om op te gloeien. Nadat deze tijd verstreken is regelt de regelprint de anode stroom omhoog tot dat de ingestelde waarde bereikt is. Deze stroom wordt gemeten met behulp van een kleine kathode weerstand, in dit geval een 10 Ohm weerstand. Als de inschakel vertraging is afgelopen en de buizen hun instelling bereikt hebben dan houd de regelprint deze instelling vast ongeacht het signaal dat de versterker te verwerken krijgt.

Bij een klasse A versterker is dat niet zo'n probleem omdat er door de eindbuizen (of eindbuis bij een single ended) altijd anodestroom loopt, het is dan voldoende om de gemiddelde stroom constant te houden. Immers in de positieve helft van het signaal loopt er meer anode stroom als de ruststroom en in de negatieve helft van het signaal loopt er minder anode stroom. De verschillen met de ruststroom zijn altijd even groot voor zowel de positieve helft als de negatieve helft. De gemiddelde stroom is dus net zo groot als de rust stroom. Bij een klasse AB of klasse B versterker ligt dat anders daar loopt in het overgrote deel van negatieve deel van het signaal helemaal geen stroom meer door een van de eindbuizen en in het positieve deel niet door de andere eindbuis. De gemiddelde stroom door iedere eindbuis is dus niet meer gelijk aan de rust stroom. Om die reden zal een simpel sevo systeem dus niet werken voor klasse AB en klasse B versterkers. Hiervoor is dus een andere benadering nodig. In deze bias controller is gekozen om de stroom door de eindbuizen op een andere manier te beoordelen : gelijk , groter of kleiner dan de ingestelde waarde. Als er muziek signaal aanwezig is zal de stroom door een eindbuis net zo vaak en lang groter als kleiner zijn als de ingestelde waarde. Gaat de rust stroom verlopen dan is deze symetrie niet meer het geval en zal de bias controller de ruststroom weer dusdanig instellen dat dit wel het geval is. Gevolg is dat de biascontroller ook in dit geval de ruststroom en dus het instelpunt van de buizen konstant houd.

Even samen vatten:

De bias controller voorziet in alle spanningen die hij zelf nodig heeft, en is dus niet afhankelijk van de in de versterker aanwezige spanningen. Hij levert tevens een gestabiliseerde -82 V als basis voor de geregelde bias spanning voor de eindbuizen.

Er is een inschakel vertraging van ongeveer 60 seconden die er voor zorgt dat de buizen eerst op gloei kunnen komen voordat er anodestroom kan gaan lopen.

Er is slechts een instel punt waarmee de ruststroom door alle einduizen ingesteld wordt. Per eindbuis is wel een apart regel circuit aanwezig zodat deze individueel geregeld worden. Paren van eindbuizen is dus niet nodig. Eindbuizen vervangen door een ander type kan zonder dat de ingestelde anode stroom veranderd, de bias controller regelt automatisch naar de ingestelde waarde ongegacht het type eindbuis. Uiteraard moet voor het wisselen van de buizen wel ze versterker even uit gezet worden, dat spreekt voor zich.

Deze bias controller is geschikt voor Single Ended en balans versterkers in klasse A, klasse AB en klasse B. Het maakt daarbij niet uit wat voor type buizen het zijn mits -82 Volt maar voldoende negatief is om de gewenste instelling te bereiken. Het werkt dus net zo goed voor een KT88 of EL34 als voor een 300B.






Terug naar AF