The Black Art of Biasing Part 1

Iedere gitarist of bassist die op buizenversterkers speelt, heeft er op z’n minst al eens van gehoord: biasing van de buizen. Op een gegeven moment moeten de (eind)buizen vervangen worden of wil je als gitarist al eens een ander type tube proberen en dan dringt een bias-check zich op. Maar wat houdt dat biasen nu precies in? En waarom is het noodzakelijk? Met deze nieuwsbrief lichten we een tipje van de sluier op.

DISCLAIMER Op bepaalde componenten in een buizenversterker kunnen hoge spanningen staan, zelfs nadat deze uitgeschakeld is. Als je geen ervaring met hoogspanning in elektronische schakelingen hebt, is het geen goed idee om meteen de bias van je eigen versterker te gaan bijstellen, maar wend je je beter tot een vakman. Zelfs met veel ervaring is het nog steeds levensgevaarlijk en hou je best 1 hand in je broekzak tijdens het onderzoeken van een versterker onder spanning. Vooraleer men gaat solderen of onderdelen vervangen is het aan te raden dat de versterker niet op het net is aangesloten. De grote elektrolytische condensatoren (elco’s) in een buizenversterker kunnen hun dodelijke lading voor langere tijd vasthouden, zelfs na het uitschakelen van de versterker. Deze elco’s worden het best ontladen vooraleer er aan de versterker wordt gewerkt.

Om een versterkertrap goed te laten werken moet de DC-ruststroom door de tube juist ingesteld zijn. De in te stellen ruststroom zal afhangen van een aantal factoren zoals de power output, de hoeveelheid vervorming en headroom, het rendement, de versterking, de ruis en de klasse van de versterkertrap. Voor een juiste instelling zal men dus een evenwicht tussen deze factoren moeten vinden, die geval per geval moet gezocht worden.

De loadline van een ECC83 triode kan eenvoudig gesimuleerd worden (bron: Triode / Pentode Loadline Simulator, https://www.trioda.com/tools/triode.html)

De bias of ruststroom (DC) moet voor alle buizen (dus ook de preamp buizen) worden ingesteld. Preamp buizen maken over het algemeen echter gebruik van kathodebias en stellen zichzelf in, wat preamp ‘tube rolling’ of dus andere tubes testen heel eenvoudig maakt.

Wanneer men het heeft over het afregelen van de bias, dan wordt daar meestal de instelling van de ruststroom van de eindlampen mee bedoeld. Ook hier is soms sprake van kathodebias, zoals bij de EL84’s in een VOX AC30, maar in de meeste gevallen hebben grotere buizenversterkers een fixed bias-instelling door middel van een negatieve voorspanning. De ruststroom door de lampen wordt dan ingesteld met een klein trimmertje die deze negatieve voorspanning bijstelt. Soms ontbreekt een trimmer en moeten er weerstanden aangepast worden. Kathodebiasversterkers hebben deze trimmer ook niet en die kunnen alleen bijgeregeld worden door de kathodeweerstand zelf te veranderen.

Deze Fender Silverface Deluxe Reverb werd omgebouwd van een balansregeling naar een deftige biasregeling. De trimmer is hier uitgevoerd als een instelbare potentiometer zonder knop.

Het bijregelen van de bias of ruststroom is relatief eenvoudig, bepalen wat de juiste instelling is, is iets moeilijker. Een meer negatieve voorspanning zorgt voor een lagere, koudere ruststroom, een meer positieve voorspanning heeft een hogere, warmere ruststroom voor gevolg. Maar welke ruststroom is nu de juiste?

De instelling van de ruststroom hangt enerzijds af van de voedingsspanning op de anode van de tube en anderzijds van de maximale toegelaten anodedissipatie, die voor elk type buis anders is.

Hieronder wordt een tabelletje weergegeven met maximale anodedissipaties voor verschillende types buizenversterkers:

Type Pmax

EL84/6V6 12W

EL34 25W

6L6GC 30W

6550 35W

Voor eindbuizen houdt men over het algemeen de vuistregel aan van 70% van het maximale vermogen dat de anodes kunnen dissiperen zonder blijvende schade door oververhitting. Deze regel houdt het evenwicht tussen levensduur en klank. Is de anodedissipatie minder dan 70% dan spreken we over een koude of lage bias; in extreme gevallen heeft deze instelling een dunne, schrille klank als gevolg. Bedraagt de dissipatie meer dan 70% dan spreken we over een warme of hoge bias met een snellere slijtage van de buizen tot gevolg. Bij audioversterkers gebeurt het wel vaker dat de tubes eerder goed warm ingesteld worden voor een harmonisch rijkere klank, die als meer aangenaam zal worden bevonden. Wordt de ruststroom veel te hoog ingesteld dan zal de buis op den duur oververhitten en door thermal runaway zichzelf vernietigen en mogelijks ook andere componenten beschadigen.

De 70%-regel is met andere woorden ook enigszins rekbaar (het is tenslotte ‘maar’ een vuistregel). Bij gitaarversterkers landt men traditioneel ergens tussen de 55 en 70%. Een beoordeling van de klank zelf zal vaak mede de doorslag geven, meer dan het instellen van het juiste percentage alleen.

De ruststroom door dit paar 5881 buizen staat veel te hoog ingesteld, duidelijk te zien aan het roodgloeiende anodeblik. Deze situatie is ongezond voor de buizen en mogelijks ook voor de uitgangstransformator.

Naast de anodedissipatie speelt zoals reeds aangehaald ook de voedingsspanning van de versterker een grote rol. Sommige versterkers hebben een relatief lage spanning van bvb. 300 V op de anodes van hun EL84’s, bij andere modellen is dat soms meer dan het dubbele, zoals bij een Ampeg SVT met ruim 600 V op de anodes van de 6550’s. Vandaar dat men nooit een vaste ruststroom kan prikken per type buis of versterker aangezien de spanning nooit dezelfde is. Men moet dit geval per geval bekijken en door metingen en berekeningen de ruststroominstelling bij benadering bepalen, klanktests geven uiteindelijk uitsluitsel.

De diverse methodes voor het meten en bijregelen van de bias worden in een volgende blog stap voor stap uit de doeken gedaan aan de hand van een praktisch voorbeeld.

Het uitgangssignaal van een buizenversterker wordt gecontroleerd met de oscilloscoop voor crossover vervorming.

Voor meer informatie over versterkers verwijs ik graag naar de andere artikelen in onze blog:

Meer informatie over de versterkers die wij aanbieden, modificaties en herstellingen vind je hier: