Super-emittervolger
Een impedantietransformator met een stabiele instelling en een hoog rendement welke zeer geschikt is als eindtrap voor een audioversterker
Emittervolger
Wanneer men een transistor-eindtrap bouwt dan moet deze liefst een zo laag mogelijke uitgangsimpedantie bezitten opdat belastingsvariaties weinig invloed hebben. Een bekende schakeling met een lage uitgangsimpedantie is de emittervolger (fig. 1), waarvoor geldt: Ruit = (1/S + Rb/α')//Re.
Figuur 1. Normale emittervolger niet lage uitgangsimpedantie
Als vermogenstrap is deze schakeling minder geschikt omdat een groot deel van het vermogen noodzakelijkerwijs in Re en de transistor wordt gedissipeerd. Tijdens de positieve halve periode van de ingangswisselspanning moet behalve in de belasting ook een ekstra stroom in Re worden geleverd. In dit geval zou men Re zo groot mogelijk willen kiezen. Tijdens de negatieve signaalhelft wordt de maksimale belastingsstroom beperkt door de waarde van Re. Aan de weerstand Re worden dus tegenstrijdige eisen gesteld en het rendement van deze schakeling is dan ook zeer laag.
Balans-emittervolger
Een verbeterde versie van de emitter-volger kan worden gerealiseerd door twee transistoren in balans te schakelen (zie fig. 2). De npn-transistor neemt dan de positieve helft van het signaal voor zijn rekening en de pnptransistor de negatieve helft.
Figuur 2. Balans emittervolger met slechte temperatuurstabilisatie
Een groot nadeel van deze schakeling is de kritische gelijkspanningsinstelling en de tamelijk hoge prijs van de huidige pnp-vermogenstransistoren. Om cross-over vervorming of over nemingsvervorming te vermijden (deze ontstaat doordat de ene transistor het signaal van de andere transistor overneemt) moet door beide transistoren een zekere ruststroom lopen. Dit wordt vaak gedaan d.m.v. twee diodes, maar de temperatuurstabiliteit hiervan laat nogal te wensen over. Het rendement van deze schakeling is echter bijzonder hoog nl. ongeveer 70%.
Emittervolger met stroombron
De enkelvoudige emittervolger kan worden verbeterd door in plaats van een emitterweerstand een stroombron-schakeling te gebruiken (zie fig. 3).
Figuur 3. Emittervolger met stroombron
De belasting Rb wordt nu slechts geshunt door, de hoge kollektorimpedantie van de stroombrontransistor T2, terwijl de maksimale stroom die tijdens de negatieve halve periode van het signaal aan de belasting wordt geleverd gelijk is aan de stroom waarop transistor T2 staat ingesteld. Een juiste instelling wordt verkregen als Io = vmax / Rb waarbij vmax de topwaarde van de maksimale uitgangsspanning is. Het rendement van deze emittervolger is echter zeer slecht te noemen (ca. 15% ).
Om dit te verbeteren kan ook de stroombrontransistor met wisselspanning worden gestuurd en wel zodanig, dat deze transistor tijdens de positieve signaalhelft geen stroom trekt en gedurende de negatieve helft juist voldoende stroom levert om de belasting te sturen en de bovenste npn-transistor een klein beetje open te houden.
De super emittervolger
De verbeterde emittervolger met stroombronschakeling is weergegeven in figuur 4.
Figuur 4. Super-emittervolger
In de kollektorleiding van T1 is een kleine weerstand opgenomen (overbrugd door twee diodes, ter begrenzing van de spanningsval tijdens de positieve signaalhelft). De spanning over R3 wordt vergeleken met een konstante referentiespanning Vr en het verschil wordt door T3 versterkt en teruggekoppeld naar de basis van de stroombrontransistor T2.
Aldus is een regellus ontstaan, die (nagenoeg onafhankelijk van het signaalniveau) tijdens de negatieve signaalhelft een instelstroom door de emittervolger laat lopen. Hierdoor blijft de uitgangsimpedantie laag terwijl stroombrontransistor T2 de stroom in de belasting levert.
Door de klasse-B instelling van deze super-emittervolger is het rendement ca. 70%. De schakeling als zodanig fungeert enkel als impedantie-transformator en geeft geen spanningsversterking. De ingangsimpedantie is evenals bij een gewone emittervolger gelijk aan α'. Rb tijdens de positieve halve periode van de wisselspanning. Gedurende de negatieve signaalhelft is de ingangsimpedantie veel hoger t.g.v. de sterke stroomtegenkoppeling.
De toepassingen van deze super-emittervolger zijn legio. Als audio-eindtrap waarbij de luidspreker als belasting fungeert. Wanneer slechts een voedingsspanning wordt toegepast kan de luidspreker via een grote elko worden gekoppeld.
Als boostertrap achter een operationele versterker. In dit geval worden meestal twee voedingsspanningen gebruikt zodat de belasting rechtstreeks zonder kondensator kan worden aangesloten. Op deze wijze kunnen dan servomotoren, zware elektromagneten, enz. proportioneel worden gestuurd. In figuur 5 is een kompleet uitgewerkt schema van een servoversterker weergegeven die volgens het principe van de super-emittervolger is opgebouwd. De maksimale belastbaarheid van deze versterker bedraagt 25 Watt.
Figuur 5. Servo versterker voor maks. 25 W
| R1 | 15 kΩ |
| R2 | 1,8 kΩ |
| R3 | 22 Ω |
| R4 | 10 kΩ |
| T1, 3 | BC 107 |
| T2 | BC178 |
| T4, 5 | BD124 |
| D1, 2 | sil. diode, maks. 4 A |
R.G. v Vliet.