Kathodebias; per buis versus alles bij elkaar

[fredjuh]

Heren,

In veel oude datasheets kom je tegen dat een EL84 een kathodeweerstand van 270 Ohm per buis nodig heeft, en dat je dus niet alles aan elkaar moet knopen zoals in elke gitaarversterker gebeurt. Ik kan me wel wat hifi-schema's herinneren waarin de kathodes ook apart zitten maar het lijkt weinig toegepast.

Met losse kathodeweerstanden moeten je elco's groter zijn omdat de stroom door de kathodeweerstand niet meer in balans is maar het grote voordeel is dat je nooit meer gematchte buizen nodig hebt. De weerstanden doen alles voor je. Een kleine initiële investering dus voor een leven lang elke EL84 erin gooien die je wilt.

Ga ik vanaf nu in al mijn EL84 bouwsels losse kathodeweerstanden zetten of zie ik iets over het hoofd? Invloed op het geluid?

[cluseau]

Naar mijn idee maakt het geen bal uit. Bij een enkele weerstand moet die natuurlijk vier keer zo klein zijn en de elko vier keer zo groot. Voordeel in mijn ogen is dat je de werking van elke buis afzonderlijk kan beoordelen. Bij twee parallel staande buizen kun je dus direct constateren of er eentje niet goed meeloopt.

Dat je geen gematchte buizen meer nodig hebt ben ik het niet zo mee eens. Zou het toch wel zo prettig vinden als zij allemaal hetzelfde verloop in gedrag vertonen. Je rijd met je auto ook lekkerder als je vier gelijke banden hebt ondanks dat de vering de verschillen grotendeels op zullen vangen. Je hebt geen auto? Ow sorry;)

[cluseau]

Vergeet ik nog een tweede voordeel, bij vier weerstanden wordt het vermogen verdeeld wat vooral bij printen goed uitkomt. Snap alleen niet hoe fabrikanten het in hun hoofd halen om zoiets op een print te monteren maar het gebeurt wel degelijk.

[Bernardduur]

Vergeet ik nog een tweede voordeel, bij vier weerstanden wordt het vermogen verdeeld wat vooral bij printen goed uitkomt. Snap alleen niet hoe fabrikanten het in hun hoofd halen om zoiets op een print te monteren maar het gebeurt wel degelijk.

Kosten! Duurzaamheid is niet meer belangrijk!

[nico verduin]

Met losse kathodeweerstanden moeten je elco's groter zijn omdat de stroom door de kathodeweerstand niet meer in balans is maar het grote voordeel is dat je nooit meer gematchte buizen nodig hebt.

Niet mee eens Fred. De EL84 zal inderdaad zijn eigen balanspunt (bias) zoeken. En daar is niets mis mee. Echter die hoeft niet per buis gelijk te zijn met als gevolg verschillende stromen per buis. Dit vertaalt zich in Brom in de OT. Tevens zal door de verschillende bias instellingen de bias spanning verschillend kunnen zijn wat weer tot een vervorming kan leiden daar de curves in een buis nu niet echt lineair zijn.

[nico verduin]

Vergeet ik nog een tweede voordeel, bij vier weerstanden wordt het vermogen verdeeld wat vooral bij printen goed uitkomt. Snap alleen niet hoe fabrikanten het in hun hoofd halen om zoiets op een print te monteren maar het gebeurt wel degelijk.'t is dat dit soort weerstanden in SMD uitvoering nog een beetje duur zijn anders was de hele amp in SMD uitgevoerd....... Nu ik erover denk...... heb nog een zooi van die potlood buiskes....

[fredjuh]

Dat je geen gematchte buizen meer nodig hebt ben ik het niet zo mee eens. Zou het toch wel zo prettig vinden als zij allemaal hetzelfde verloop in gedrag vertonen.)

Maar Frans, de eerste boventoon! :crazyhappy:

In mijn ervaring klinkt asymmetrische clipping iets dikker dan symmetrische. Een 1N34 en een 1N914 als clipping diodes in een tubescreamer is bijvoorbeeld echt te gek!

Ik kwam gisteren op een pagina waar werd beschreven hoe een buis met wat excessieve roosterstroom ervoor zorgde dat de schermroosterweerstand zijn eigen soldeer smolt en uit de printplaat was gevallen. In een nou niet bepaald goedkope versterker...
zie op 1/3 van de pagina
http://www.amp-fix.com/biasing.htm

Ik vraag me toch af hoe duur het nou is om de buisvoeten, gridstoppers, roosterweerstanden en evt. kathodeweerstanden buiten de PCB te monteren. Kan toch niet veel zijn?!? De betrouwbaarheid die je ervoor terugkrijgt...

[nico verduin]

Tja Mesa he.... Hebben wel meer van die JUM onderdelen gebruikt :)

[fredjuh]

JUM onderdelen

Verklaar u nader?

[cluseau]

Ik vraag me toch af hoe duur het nou is ......
Te duur.

Elke piek is er één.

[fredjuh]

Niet mee eens Fred. De EL84 zal inderdaad zijn eigen balanspunt (bias) zoeken. En daar is niets mis mee. Echter die hoeft niet per buis gelijk te zijn met als gevolg verschillende stromen per buis. Dit vertaalt zich in Brom in de OT. Tevens zal door de verschillende bias instellingen de bias spanning verschillend kunnen zijn wat weer tot een vervorming kan leiden daar de curves in een buis nu niet echt lineair zijn.

Hadden we het over hifi, tuurlijk, maar een iets andere curve voor de positieve en negatieve piek is volgens mij niet echt bezwaarlijk in een gitaarversterker en kan zelfs een mooie invloed op het geluid hebben. Onbalans voor AC (signaal) maakt volgens mij niet veel uit, veel fasedraaiers in gitaarversterkers zijn nou niet echt mooi gebalanceerd, onbalans voor DC maakt denk ik meer uit. (Ik denk aan mijn experiment van 5 jaar terug met een volumepotmeter op 1 van de 2 eindbuizen)
Om voor de fun maar eens wat calculus er tegenaan te smijten:

Aanname: de steilheid S van een pentodebuis is de enige factor die van invloed is op de bias en in het gebied van onze interesse is de buis een zuivere stroomlast
S = de steilheid van de buis
dS = de maximale afwijking van de nominale steilheid van de buis zoals hij uit de fabriek komt en slijt
S' = de steilheid van de buis in combinatie met kathodeweerstand Rk
dS' = de maximale afwijking van de nominale steilheid in combinatie met kathodeweerstand Rk
dS'/dS = dit getal drukt uit hoe gevoelig de bias is voor variatie van S ten opzichte van een circuit zonder Rk
1/S' = 1/S + Rk
S' = S/(S*Rk + 1)
dS'/dS = 1/(S*Rk + 1)^2

Voor een EL84:
S = 11,1 mA/V (Eigenlijk 11,3 maar 11,1 komt mooi uit in het voorbeeld)
Rk = 270 Ohm

dS'/dS = 1/(S*Rk + 1)^2 = 1/(3 + 1)^2 = 1/16 = 6,25%

Dus stel er zit fabriek af 40% variatie in de steilheid of biasspanning bij een bepaalde stroom, dan reduceert de kathodeweerstand van 270 Ohm dat tot 40%/16 = 2,5%. Als mijn ene EL84 op 11 Volt staat en mijn andere op 11,3 slaap ik heerlijk. ;)

edit: nog even gerekend aan een echte telefunkendatasheet, de uiteindelijke variatie in anodestroom zal +/- 5% zijn. Toont toch weer aan hoe moeilijk het is om buizen met kleine toleranties te maken. Stop je zo'n willekeurig setje in je fixed bias amp heb je dus een maximale variatie van +/- 80%:o

[nico verduin]

Fred
niet iedereen houdt van vervormd geluid (voor zover je er van kan spreken). Matchen is bij mij dan ook niet alleen het matchen van de anode stroom, maar ook de steilheid. Ik geef toe dat de meeste fabrikanten dat niet doen. ToneFactory doet het dacht ik wel. TAD idem, maar een paartje EL34 van JJ af fabriek..... niet dus.
En als ik een amp reviseer dan gaan de buizen wel door de buizen tester en ook nog eens op de scope. En dan zie ik toch liever dat hij bij mij het huis uit gaat met een mooie sinus uit die er ook in gaat.
Dat er variatie zit in de buizen af fabriek... inderdaad. Maar ik kon toen uit 600 stuks Sylvania 6V6GTY kiezen. En ik garandeer je dat je dan hele mooie paartjes krijgt......

[fredjuh]

Na wat pen, papier en denkkkracht (zowel silicium al koolstof):
Een AC onbalans in de eindbuizen geeft in het overgangsgebied van clean naar subtiel vervormd een subtiele 1e boventoon. Zodra de uitsturing weer iets groter wordt dooft de OT de 1e boventoon weer uit. Dit zou waargenomen kunnen worden als een bredere sweet spot en mooiere dynamiek.

Op basis van de volgende gegevens uit een Telefunken E84L (http://www.mif.pg.gda.pl/homepages/frank/sheets/128/e/E84L.pdf) datasheet blijkt na een andere berekening dat met aparte kathodeweerstanden van 270 Ohm de maximale afwijking van de anodestroom 5% is. Buizen die daarbuiten vallen gaan in de fabriek al de prullebak in. (hoop ik:hide:)
Ua = Ug2 = 250V
Rk = 135 Ohm
Ia = 48 +/- 6 mA

Bij verhoging van de Rk van 135 naar 270 Ohm gaat de afwijking dus van 12 naar 5%.

DC afwijking moet dus altijd verminderd worden maar AC afwijking is voor gitaar geen zorg. (imho)

Ook wel een redelijk mooi "unique selling point" als je een versterker hebt die zichzelf matcht vind ik. Bovendien kun je als purist (ik noem geen namen:soinnocent:) altijd nog een gematcht paar erin drukken. :)

Dinsdagavond haal ik een oud 15W hifiversterkertje van het merk "kontact" op. Drie keer raden welke 2 vernuftigheden bij de ombouw ervan gaan komen kijken. :soul:

[Heynis]

Ik wil je dag niet verpesten, maar Google eens op een machientje met de naam TubeSync. Daarmee kun je werkelijk alles wat maar past en pin-compatible is je versterker in prikken.


Verzonden vanaf mijn iPhone met behulp van Tapatalk

[fredjuh]

Mooi spul, alleen mij te ingewikkeld. Als ik een hifi buizenversterker zou maken dan zou ik er zogenaamde bias servo's in bouwen. Ik heb het donkerbruine vermoeden dat het hoofdbestanddeel van die Tubesync ook een biasservo is.

Biasservo's komen in twee smaken. De eerste is heel simpel, en bestaat uit een CCS met een grote condensator eroverheen. Een soort kathodebias 2.0

De tweede smaak is wat geavanceerder. Die werkt zo: Aan de kathode van elke buis zet je een weerstand van 10 Ohm. De spanning daarover is evenredig met de stroom door de buis. Met die spanning maak je een negatieve feedbackloop (NFB) naar de stuurroosterweerstand van de buis, zodat de stroom door de buis constant blijft. Na het opwarmen van de buizen zet je een schakelaar om die een grote condensator over de NFB loop van de andere NFB loop zet en dan wordt wisselstroom toegelaten.

Met deze methode kun je een veel grotere tijdsconstante behalen omdat de loop van de loop hoogohmig kan zijn.
Ook verlies je minder voedingsspanning omdat je de grid negatief maakt in plaats van de kathode positief.


Voor een paartje EL84 in een gitaarversterker is een gesplitste kathodeweerstand al redelijk geavanceerd. Zou er geen CCS's in durven zetten.