Az elektroncsövek és a kapcsolástechnika megválasztásának szempontjai a Csőbarlang filozófiája szerint:

Az elektroncsövek és az alkalmazni kívánt kapcsolástechnika megválasztása az egyéni ízléstől, elsősorban a hallgatni kívánt zenétől függ.
Sok fórumon vitatkoztak már azon, hogy egyrácsos (trióda) vagy többrácsos (tetróda illetve pentóda) csövekkel, PP (push-pull, azaz ellenütemű) vagy az SE (single ended, vagyis együtemű) kapcsolástechnikával lehet jobb eredményeket elérni. Természetesen az életben semmi nem fekete vagy fehér, akármit választunk, annak lesznek előnyei és hátrányai. Az alábbiakban megpróbáltuk összeszedni azokat az érveket, amelyek a különböző változatok mellett/ellen szólnak.

 

A különböző elektroncsövek (trióda/tetróda/pentóda) közötti különbségek:

A legegyszerűbb erősítő cső, a TRIÓDA számos előnnyel rendelkezik a TETRÓDA/PENTÓDA csövekkel szemben:

·       A trióda rendkívül lineáris! Mind a mai napig nem létezik egyetlen erősítő elem sem, amelyik a triódánál lineárisabb karakterisztikájú lenne! Nem kívánunk most itt komolyabb elméleti boncolgatásokba kezdeni, aki a részletekbe is betekintést szeretne kapni, áttanulmányozhatja a vonatkozó szakirodalmat. Azt viszont fontos megemlíteni, hogy a hengeres felépítésű trióda elméleti karakterisztikája közelítően lineáris, vagyis a kimenő feszültség (anód feszültség) a bemenőnek (rács feszültség) jó közelítéssel elsőfokú matematikai függvénye. (A precíz matematikai leíró egyenletben 3/2-es hatványfüggvény szerepel, és ráadásul nem az anódfeszültséget írja le, hanem az anódáramot. Annyi következtetés mindenesetre levonható, hogy ez csak csekély mértékben tér el a lineáris összefüggéstől.) Persze a gyakorlatban az egyszerűbb kivitelezhetőség érdekében nem hengeres, hanem többnyire sík anódú triódákat gyártanak, és bizonyos másodlagos jelenségek miatt a jelleggörbe sosem tökéletesen egyenes, de mégis jó érzés tudni, hogy a transzfer karakterisztika jó közelítéssel lineáris. A bipoláris tranzisztorok elvi karakterisztikája exponenciális, a FET-nél másodfokú de még a tetróda/pentóda csövek esetén is kevésbé lineáris, mint triódáknál. Az erősített jel annál több harmonikust tartalmaz, minél magasabb az erősítő eszköz leíró egyenletében a hatványkitevő. Végeredményben kimondhatjuk, hogy a trióda a legkisebb harmonikus torzítású aktív erősítő elem –  persze ügyelni kell arra, hogy egy rosszul méretezett kimenő transzformátor felhasználásával ezt el ne rontsuk. A gyakorlatban az egyik leglineárisabb cső a Western Electric által a ’30-as években kifejlesztett és a mai napig gyártott 300B trióda, amelynek harmonikus torzítása a clipping point-ot elérő max. 10 W kimenő teljesítménynél 5% (gyári katalógusadat Single Ended beállítás esetén). A közismert EL34 pentóda Single Ended módban 11 W teljesítménynél (clipping point) már 10% torzítást termel (Mullard katalógusadat). Ez a 10% sajnos ráadásul jórészt harmadrendű torzítás, szemben a trióda másodrendű torzításával, amit fülünk sokkal jobban tolerál. FET-tel, bipoláris tranzisztorral nemigen érhető el 20%-nál alacsonyabb torzítás SE üzemben, ezért nem is szokás ezekkel az eszközökkel SE erősítőt építeni. Ne tévesszen meg senkit az, hogy a félvezetőkkel megépített erősítők harmonikus torzítása a gyakorlatban nagyon kicsi, akár 0.01% is lehet! Ezt bizony csak kapcsolási trükkökkel, vagyis nagyon erős negatív visszacsatolással lehet elérni. Az erős negatív visszacsatolást pedig hangképet rontó hatásai miatt nagyon nem szeretjük. (mármint a fülünk) A trióda az 5% körüli torzítását mindenféle negatív visszacsatolásos trükk nélkül tudja!
A 300B trióda jelleggörbéire érdemes egy pillantást vetni: Az avatatlan szemnek is feltűnik, hogy ez leginkább egy olyan ellenállásra emlékeztet, amit ide-oda tologathatunk a vízszintes egyenes mentén, a vezérlőrácsra adott előfeszültséggel:

Ia-Ua-300B

·       A triódának kicsi a kimenő ellenállása! Egy erősítő alacsony kimenő ellenállása a jó hangzás érdekében nagyon fontos. Tudvalevő, hogy nagyimpedanciás meghajtás esetén a mélysugárzó hangszóró az alsó rezonancia frekvenciája körüli frekvenciasávot hajlamos kiemelni, ezáltal a hangképet jelentősen torzítani. (a basszusok belengenek) Előnyös, ha kis elektromos impedancia hajtja meg a hangszórót, mert ekkor a mechanikai rendszer körjósága leromlik, a kiemelés mérséklődik. A trióda elektromos helyettesítő képe egy olyan Rb belső ellenállású vezérelt feszültséggenerátor, amely a bemenő feszültség μ-szörösét adja le a kimenő kapcsain (μ a trióda erősítési tényezője). A pentóda/tetróda helyettesítő képe elvileg egy „S” meredekségű áramgenerátor, amelynek impedanciája elvileg végtelen.(a gyakorlatban nem végtelen, de meglehetősen nagy érték, kisebb pentódáknál pl. 1 Megohm feletti!)  Egy tipikus végerősítő trióda (300B) belső ellenállása 700 Ohm körüli, egy végpentóda (EL34) pedig katalógus szerint 38 kOhm belső ellenállású. Ez durván 50-szeres különbség, ami azt eredményezi, hogy a pentóda/tetróda nemigen képes negatív visszacsatolás nélkül elfogadható mértékű hangszóró csillapítást adni, a trióda viszont igen.

·       A trióda gyönyörűűű! Ez talán nevetségesnek ható érv, de mi még csúnya triódával nemigen találkoztunk. A pentódák/tetródák közt viszont akadnak kevéssé vonzó külsejűek is. Tekintve, hogy manapság az erősítőgyártók nagy része látványerősítőket épít, amelyeknél a burkolatlan szerelés miatt a csövek megjelenési formája a design szerves részét képezi, a csövek esztétikus megjelenésének nagy jelentősége van.

300B-kozelkep

A TRIÓDA hátrányai ezzel szemben:

·        Rosszabb a hatásfoka, vagyis a tápegység energiájának kisebb hányadát juttatja a hangszóróra hasznos teljesítmény formájában. Tisztán A osztályú üzemet feltételezve a trióda hatásfoka 25% körüli, a tetróda/pentóda hatásfoka viszont a gyakorlatban kb. 40%, ezzel jól megközelíti az elméletileg lehetséges maximálisan 50%-ot. Kijelenthetjük, hogy ez a legfontosabb oka annak, hogy a ’60-as évek végére a triódák kiszorultak a végfokozatokból. Mára azonban az audiofil közönség rájött, hogy a villanyszámlán talán nem kellene annyira spórolni, ha a hangzáskultúrát fontosnak tartjuk. Az, hogy egy erősítő 150 helyett mondjuk 250 W-ot fogyaszt a hálózatból, ne legyen szempont, ha a hangzáshűség a tét!

·        A trióda kivezérléséhez nagyobb meghajtó feszültség szükséges, mint amit a pentóda/tetróda igényel. Ez azonban komolyabb nehézséget általában nem okoz, eggyel több megható fokozat beépítésével a feladat többnyire megoldható. Sokszor még erre sincs szükség, mert a trióda a kisebb torzítása miatt kisebb negatív visszacsatolással beéri, mint a pentóda. A 300B kis torzítása lehetővé teszi, hogy egyáltalán ne kelljen negatív visszacsatolást alkalmazni, márpedig a kisebb negatív visszacsatolás kevésbé csökkenti az erősítést is. Ilyenkor egy kettőstriódával vagy egy pentódával – tehát egyetlen csővel - könnyedén meghajtható a végfokozat.

·       Nagyfrekvenciás (1 MHz feletti) alkalmazásoknál hátrány, hogy a cső belső kapacitásai nagyok az árnyékoló rácsot tartalmazó tetródákhoz/pentódákhoz képest. De manapság már általában hangfrekvenciás erősítőt építenek a triódákkal és nem rádióadót, innen kezdve tehát ennek nincs túlzott jelentősége. Ha a trióda végcsövet kis kimenő impedanciájú trióda előcsővel hajtjuk meg, a bemenő kapacitás nem okozhat gondot.

 Az arany? középút a TRIÓDA és a PENTÓDA között a SUGÁRTETRÓDA.

A sugártetróda az amerikai RCA cég (a híres 6L6 cső kifejlesztője) remek ötletének köszönhetően kissé másképp működik, mint a többi elektroncső. A katódból induló, anód felé tartó elektronáram útja során nyalábolódik, fókuszálódik. (Emiatt kapta a “beam tetrode” azaz sugártetróda elnevezést) A vezérlőrács (g1) és a segédrács (g2) azonos menetemelkedésűek, és ezen túlmenően még úgy is vannak elhelyezve, hogy a segédrács a vezérlőrács meneteinek árnyékába kerüljön. Ezzel az elrendezéssel a pentóda konstrukciójú csövekhez képest lényegesen alacsonyabb segédrácsáram érhető el. Míg egy hagyományos pentóda segédrácsárama az anódáram 20%-a körül alakul, egy sugártetróda esetén a segédrácsáram csupán az anódáram 5-10%-a. A sugárnyaláb kialakítására szolgáló, negatív potenciálra kötött terelő lemezek (beam plates) meggátolják az elektronáramlást a csőnek azon a részén, ahol a rácshálót tartó rudak miatt nem lehetne tökéletes a nyaláb fókuszáltsága.

 

sugartetroda

 

Az alacsonyabb segédrácsáramon, tehát jobb hatásfokon túlmenően hangerősítő kapcsolásokban a sugártetróda a pentódával szemben egyéb előnnyel is rendelkezik. A sugártetróda a triódához hasonlóan alapvetően csupán másodrendű torzítási termékeket produkál, míg a pentódák emellett jelentős mennyiségű harmadrendű torzítási komponenst is termelnek. Ellenütemű kapcsolásban a páros harmonikusok a szimmetrikus kimenő transzformátorban kioltják egymást, így végeredményben sugártetróda alkalmazása esetén a pentódás erősítőkhöz képest alacsonyabb torzítású, kellemesebb, triódaszerűbb hangot kapunk.

A következő táblázatban a hangerősítő végfokozatokban legáltalánosabban használt végerősítő pentóda és sugártetróda csövek adatait hasonlítottuk össze:

 

cső tipusa

Ua (V)

Ug2(V)

Iamin(mA)

Iamax(mA)

Ig2min(mA)

Ig2max(mA)

Ra-a (kOhm)

Pout(W)

Pdmax(W)

(1 csőre)

D(%)

rendszer

EL84

250

250

62

75

7

15

8.0

11

12

3.0

pentóda

EL34

375

375

150

175

23

32

3.4

25

25

3.2

pentóda

6L6GC

400

300

112

128

7

16

6.6

32

30

2.0

sugártetróda

KT88 (6550)

400

310

170

185

10

25

5.0

40

40

0.7

sugártetróda

Megjegyzés: A táblázatban szereplő adatok a csövek gyári katalógusaiból vett értékek. Az anódáram és segédrácsáram adatok a csőpárra együttesen vonatkoznak. A fair összehasonlíthatóság érdekében valamennyi csőnél automatikus előfeszültségű (cathode bias) beállítást választottunk fix segédrácsfeszültségű beállításban (ultralineár megoldás mellőzésével). Mivel az egyes csőtípusok anóddisszipációs teljesítményei különbözőek, a táblázatban azokat a beállítási variációkat szerepeltettük, amelyeknél a kimenő teljesítmény kb. azonos a végcső max. megengedett disszipációs teljesítményével. (vagyis az „A” osztályhoz közeli a működés, az egyes beállítások üzemi hatásfoka nagyjából megegyezik)

 A táblázat adatai önmagukért beszélnek: A sugártetródák torzítása egyértelműen kedvezőbb, és ezen túlmenően alacsonyabb a segédrács áramuk is.

(A KT88 40W kimenő teljesítmény mellett is kisebb segédrács áramot igényel, mint az EL34 25W kimenő teljesítménynél!)

 

Az együtemű (Single Ended) és ellenütemű (Push-Pull) erősítők közötti különbségek:

Az együtemű (Single Ended) és ellenütemű (Push-Pull) működésmód közötti különbséget ismertnek tételezzük fel, itt nem részletezzük.

Véleményünk szerint a jól megépített SE erősítő hangminősége felülmúlja a PP kapcsolásokat, de ez nem jelenti azt, hogy nem lehet jó PP erősítőket építeni. Felhívjuk a figyelmet, hogy az egyszerű kapcsolástechnika ellenére semmivel nem könnyebb egy jó SE erősítőt megépíteni, mint egy PP kapcsolásút! SE erősítőknél a legkisebb árnyékolási elégtelenség, tápegység vagy fűtőfeszültség szűretlenség azonnal hallható brumm formájában jelentkezik. Cserébe ugyanakkor nem kell ügyelni a tökéletes fázisfordításra. Azért sem egészen méltányos a kétfajta kapcsolástechnika összehasonlítása, mert SE erősítőből csak A osztályút lehet építeni, a PP kapcsolás pedig lehetővé teszi „energiatakarékos” de ugyanakkor nagyobb harmadrendű torzítással járó AB vagy B osztályú munkapont beállítását is. Nyilvánvaló, hogy A osztályú beállítás esetén a PP kapcsolás is jobban szól. Kár, hogy kevesen elég bátrak ahhoz, hogy lemondjanak az AB osztállyal elérhető többlet-wattokról, és az energiapazarló, de gyönyörűen zenélő A osztályú beállítást válasszák ellenütemű erősítőjükben.

A vitát természetesen nem akarjuk eldönteni. Az azonban leszögezhető, hogy akinek fontos a csöves viszonylatban relatíve nagy (20 Wattot meghaladó) kimenő teljesítmény, az általában a PP kapcsolástechnikájú pentódás/sugártetródás kapcsolást választja.

Ha a nagyobb elérhető teljesítmény ígéretében úgy döntünk, hogy PP erősítőt építünk/vásárlunk, akkor se feledjük, hogy

warning

 

nem érdemes a mennyiségnek a minőségeT alárendelni! Sohase áldozzuk fel a teljesítmény oltárán a szép hangzást!

warning

 

Összegezés:

A fentiek szellemében egy csöves erősítő építése/vásárlása esetén javasoljuk az alábbi két szempont figyelembe vételét, amelyeket a Csőbarlangban forgalmazott erősítők kiválasztásakor is mindig szem előtt tartunk:

1.      Ha lehet, mellőzzük a pentódák használatát! Használjuk ki, hogy az RCA cégnek Amerikában a 30’-as évek vége felé jelentős kutatási munkával sikerült kifejlesztenie a sugártetróda végerősítő csövet, ezt a nagyon szellemes, a pentódákhoz képest több szempontból előnyös konstrukciót. Természetesen a legeslegjobb, ha triódát választunk.

2.      Ne akarjunk nagyobb kimenő teljesítményt elérni, mint az adott végerősítő cső katalógus szerinti megengedett maximális anód disszipációs teljesítménye.  A közismert EL34 esetén ez 25W, a 6L6GB (a 6P3C ennek az orosz megfelelője)  esetén 20W, a 6L6GC esetén 30W, KT88 vagy 6550 esetén pedig 40W. Gondolom, hogy ezekkel az alacsonynak tűnő teljesítmény értékekkel egyeseknek sikerült most meglepetést okozni. Ha ezt a szabályt betartjuk, akkor a csövek munkapontja közel lesz az A osztályú beállításhoz. Ennél nagyobb teljesítmény csak úgy érhető el, ha félperiódusonként az egyik végcső hosszabb-rövidebb időtartamra lezár, így a csövek egyre inkább B osztályú beállításban fognak működni. Ez pedig ha akarjuk, ha nem, a hangminőség rovására megy. Szélsőséges példaként megemlítem, hogy egyes régi BEAG erősítőkben a szerencsétlen EL34 csőpárral 800V anódfeszültség mellett 100W kimenő teljesítményt is sikerült elérni. Az ilyen csőnyúzó beállítás egyik nagy hátránya, hogy a csövek “korán halnak”, mindemellett nagy impedanciás kimenő trafó kell, amit nehezebb jól elkészíteni, és ami még rosszabb: az erősítő csúnyán, jelentős torzítással szól. Ha a fent említett teljesítmény korlátozást, mint ökölszabályt betartjuk, akkor jó esélyünk van rá, hogy az erősítőnk már nem fog rosszabban szólni, mint egy tranzisztoros. (Természetesen ez csak egy szükséges, de nem elégséges feltétel, számos más konstrukciós vagy kivitelezési hibát el lehet még követni.)

 

További információkkal telefonon vagy e-mailben szívesen állunk rendelkezésre: 06/70 3324257

Vissza a főlapra