bias afstellen van balans of pushpull-eindtrappen

Het Afstellen der BIAS : Update: 27-08-2003
WAT IS BIAS?
Laten we eerst bias vervangen door NEGATIEVE ROOSTER SPANNING.
Ook wel NRS (afkorting) genaamd.
In de meeste buizenversterkers zit een balans eindtrap met twee of vier of zes of 8 eindbuizen. Afhankelijk van het vermogen van de versterker.
Deze buizen hebben een optimaal werkpunt nodig om zoveel mogelijk vermogen te kunnen leveren. Bij weining vervorming. Dit optimale werkpunt is de ruststroom door de buis als de versterker aan staat. Men gebruikt daarvoor een negatieve rooster spanning. Deze zit meestal aangesloten op het eerste rooster.
Zie de buizenpenbezettingen. Dus bij EL34 op pen 5.
Men heeft het vaak over "matched pairs", dit betekend dat twee buizen vrijwel exact aan elkaar gelijk zijn. Nu komt dit in praktijk maar weinig voor, dat ze echt gelijk aan elkaar zijn. BIAS afstellen moet je toch!
Voor je begint met afstellen moet je weten hoeveel stroom de eindbuizen mogen hebben. Deze stroom wordt vaak aangeduid met
- Ir in milli Amperes of
- zero signal plate current in milli Amperes.

De afstelling
Om de NRS nu te kunnen afstellen is het zeer makkelijk om een twee tal weerstanden van 10 Ohm of 1 Ohm in de beide katodes van de eindbuizen op te nemen met de nul van de voeding. Dus als normaal de katode rechtstreeks aan de nul (of aarde) ligt dan dit vervangen door een 10 Ohms of 1 Ohms weerstand (1 Watt of meer, afhankelijk van wat voor vermogen een paar buizen moet gaan leveren) zie hier:

In deze situatie is de ruststroom meetbaar. Stel nu dat de maximale belasting van de buis 35mA mag zijn, dan is de spanning over elk van de katodeweerstanden:

Va (of Vb) = R * I
In dit geval is dat dan:

10 Ohm * 0,035 A = 0,35 Volt.

Nu betekend dit niet dat men de eindbuizen ook maar gelijk op het maximum van 0,35 Volt moet instellen. Anders zouden de buizen constant op hun top staan ingesteld en dit is niet gunstig voor de levensduur. Stel de buizen altijd in op zo'n 50 - 75% van hun max.
(gemiddeld zo'n 20 - 30 Euro per stuk!)

Hier kan je zien hoe het in praktijk in het schema verwerkt is. Dus P1 en P2 regelen via weestanden R8 en R9 op pen 5 de negatieve rooster spanning op de buis!

Stel we nemen 0,75 Volt als uitgangs spanning.
Dan moet over Va (R12) en over Vb (R13) een spanning staan van 0,75 Volt. Dit betekend dus bij een Kathode weerstand van 10Ohm een ruststroom van 75mA!

Het mooie is nu dat als men de Voltmeter op Vab aansluit de spanning nul moet zijn!Dit betekent dus dat de de rust stromen in bijde buizen gelijk is, wat gunstig is voor de werking op de trafo, bijde buizen leveren dan een gelijke stroom aan de trafo!
Is dit niet het geval dan kan men dit bijregelen met een van de bijde NRS instel potmeters.
TIP: gebruik bij de bouw van een buizeneindversterker een meerslags potmeter! Deze zijn iets duurder maar je stelt je versterker zoveel makkelijker af.

PROCEDURE;

Als we nu de bias of nrs willen gaan afstellen, moeten we naast bovenstaand schema, de juiste ruststroom weten die de buis moet hebben.
Maar hoe kom je hier aan.

Als we van een eindbuis de stroom lezen uit een datasheet dan staat er: Ip of Ia, wat staat voor resp. platecurrent en anode stroom. Soms staat erbij of de waarde in rust bedrijf is of bij full power. Of soms worden er waarden gegeven die gelden bij klasse A single ended of bij klasse A in pushpull en meestal staat er ook wel bij wat de maximum waarden zijn die we niet mogen overschrijden. Wel nu welke kiezen we nu?
Het beste is de maximum opgegeven waarden in de gaten te houden. En daar ook vanuit te gaan.

Of we een versterker in klasse A, AB of B gaan zetten is geheel aan de versterker-maker. En dit heeft te maken met de rustroom door de buis als er geen signaal op staat.
Dus als er bij bv een EL34L (van JJ electronics, zie datasheet) bij "typical characteristic" staat Ia = 100mA, dan is dit een keuze, maar niet de limit, omdat op dit datablad geen Ia max staat maar alleen Wa(max) staat van 25Watt.
We kunnen dan de maximum waarde uit rekenen bij een bepaalde voedings spanning
BV:450 op de anode bij 25Watt geeft: I=Pa/Ua = 25 / 450 = 0,055 = 55mA Max. Bij 300Vdc is dit 83 mA! dus bij de "typical characteristic" staat 250 en zou 100mA moeten zijn, dus controle: 25 / 250 = 0,1 = 100mA! Klopt.
Enfin, men kan nu bepalen op welke stroom de buis verantwoord ingesteld kan worden.
Stel de stroom door de buizen in zonder dat er een signaal op de ingang staat!, Doe dit altijd op zo'n 50 - 75%
We stellen de ruststroom immers in!
laat nu de versterker spelen met een flinke uitsturing (bv een 500Hz sinus of blokgolf) en houd daarbij de stroom in de gaten, ongeveer een halfuur lang.
Voer de gehele procedure nog een keer uit en daar na nog eens en we hoeven niet meer om te kijken naar de instelling voor ongeveer een 3/4 jaar. Wat natuurljk weer afhankelijk is van hoeveel de versterker gebruikt wordt.