Van Bi-Ampli radio’s tot Stereo Plano’s

(De ontwikkelingen in de lf-versterkers van Philipsbuizenradio’s in de periode 1954 tot 1965)
Dit artikel verscheen eerder in het Radio Historisch Tijdschrift, december 2005, nr. 115 (bladzijde 139 - 142).
Door: Henk van den Broek en Piet Blaas

Inleiding

In Philipsradio’s van de jaren ’50 en ’60 komen we nogal eens kreten tegen als plano, Bi-Ampli en OTL eindtrap. Vaak worden deze begrippen door elkaar gebruikt en is het niet helder wat de eigenlijke betekenis van deze begrippen is. Dit wordt nog versterkt doordat Philips zelf ook niet altijd zuiver omging met deze begrippen.

In dit artikel maken we duidelijk wat Bi-Ampli precies wil zeggen en wat de functie en toepassing van de OTL-eindtrap was. Ook laten we zien wat de relatie is met de plano’s.

In het begin van de jaren ’50 kwamen er grote verbeteringen op radiogebied. Een van die verbeteringen was de toepassing van FM-techniek. FM was een enorme stap vooruit. De zenders op de FM-band hadden een groter frequentiespectrum ter beschikking en om deze zo goed mogelijk weer te geven werd gezocht naar technische middelen om de kwaliteit van het laagfrequent-gedeelte van de radio’s te verhogen.

In dit artikel behandelen we de technieken die Philips toepaste om de geluidskwaliteit in het lf-deel van de radio te verbeteren. De Duitse concurrenten zochten het meer in het creëren van een ruimtelijk effect (3D-Klang). Maar Philips koos opvallend genoeg voor het verbeteren van de geluidskwaliteit. In dit artikel beperken we ons tot de technieken die zijn toegepast in Philips radio’s en de dochtermerken Siera en Aristona.

De eerste Bi-Ampli toestellen

Bij de weergave van een groot frequentiebereik via één enkele luidspreker ontstaat het effect dat men intermodulatievervorming noemt. Wat is intermodulatievervorming? Stel dat er twee relatief ver uit elkaar liggende frequenties tegelijk worden weergegeven. De hogere frequentie wordt dan in het ritme van de lagere frequentie beïnvloed. Dit effect is bij het weergeven van meerdere frequenties tegelijk nog veel sterker. Het geheel gaat klinken als een soort brij. Bij FM waar het hoog veel verder gaat dan bij AM trad het effect van intermodulatievervorming nog veel meer op.

Door nu het weergavegebied via aparte versterkers weer te geven in een gescheiden “laag” en een “midden-hoog” deel kan deze intermodulatievervorming aanzienlijk worden verminderd. In 1954 paste Philips deze techniek voor het eerst toe in de Bi-Ampli toestellen BX740A en BX640A. Bi-Ampli betekent “twee versterkers”.

Tot aan het lf-gedeelte zijn deze toestellen hetzelfde opgebouwd als de conventionele toestellen. Het lf-deel heeft echter twee fysiek gescheiden eindversterkertrappen. Elke eindtrap is ontworpen voor een bepaald frequentiegebied (laag of midden-hoog) en heeft een speciale uitgangstrafo en luidspreker voor dat gebied. Deze toestellen dragen het “Bi-Ampli” embleem.

In een folder voor 1957 omschrijft Philips dit type toestellen als “Bi-Ampli met twee gescheiden geluidskanalen”. Opvallend is dat de hiervoor beschreven techniek toegepast werd in de duurdere klasse toestellen. Dit zal vooral te maken hebben gehad met de kostprijs: twee relatief kostbare uitgangstransformatoren en twee eindversterkertrappen. En er werd een zwaardere voeding toegepast dan in gemiddelde radio’s: twee gelijkrichtbuizen en een grotere voedingstransformator om de gloeistroom voor de extra buizen en de benodigde voedingsstroom voor de eindtrappen te kunnen leveren.

Tot in 1957 werden er nieuwe radio’s met dit Bi-Ampli systeem ontworpen, waaronder ook een tweetal tropen-ontvangers (radio’s met uitgebreide kortegolfbanden maar zonder de FM-band).

OTL-eindtrappen

Vanaf 1955 ontstond parallel hieraan een tweede soort eindversterker: de OTL (= Output TransformerLess). Deze techniek werd niet alleen in radio’s maar ook in tv’s toegepast en dit had een opmerkelijke klankverbetering tot gevolg. Zoals eerder vermeld zijn uitgangstransformatoren dure onderdelen. Bovendien beperken ze het frequentiebereik van een uitgangstrap. Uitgangsversterkers met buizen zijn hoogohmig, en luidsprekers laagohmig. De uitgangstrafo zorgt voor deze impedantieomzetting zodat een correcte aanpassing ontstaat. Willen we nu de transformator laten vervallen, dan zullen we een luidspreker moeten vervaardigen met een hoogohmige impedantie. Philips heeft die mogelijkheid onderzocht en in de praktijk bleek dat luidsprekers met een impedantie tot 800 Ohm betrouwbaar te produceren waren. Een hogere impedantie ging niet goed, de spreekspoeldraad van de luidspreker werd dan te dun en dit had allerlei problemen tot gevolg, zoals bijvoorbeeld isolatie (doorslag!).

Er zat dus niets anders op dan naar een mogelijkheid te zoeken om de uitgangsimpedantie van de buizeneindversterker laagohmiger te maken. Dit werd bereikt met de “single ended push-pull” schakeling.

Dit werkt theoretisch als volgt:

Twee buizen staan tussen de voedingsspanning in serie. De bovenste buis zorgt voor de “positieve” delen van de sinussen, de onderste buis voor de negatieve delen. Bekijken we hoe dit plaatje reageert op wisselspanningen dan kunnen we zeggen dat de voedingsspanning en de massa van de schakeling aan elkaar liggen. Voor WISSELspanningen staan de twee buizen dus parallel aan elkaar, waardoor de uitgangsweerstand van de versterker gehalveerd wordt.

Op het knooppunt van de twee buizen staat ongeveer de helft van de voedingsspanning (DC). Die willen we niet op de luidspreker hebben en daarom wordt tussen de uitgang en de luidspreker een condensator opgenomen. In de praktijk is dat een elco, omdat de waarde vrij groot moet zijn om ook de laagste frequenties goed aan de luidspreker door te geven.

Zoals op de tekening te zien is ligt de kathode van de bovenste buis op de halve voedingsspanning. De gloeidraad van deze buis ligt aan één kant aan het chassis (de “ 0” van de voeding) zodat het verschil in spanning tussen gloeidraad en kathode al snel boven de 125 Volt uitkomt. De EL84 is daar niet geschikt voor, dus moest er naar een ander type gezocht worden voor de bovenste buis. Dergelijke geschikte types vinden we in de U- en P-typen. Deze zijn bedoeld voor het in serie schakelen van de gloeidraden van een radio zonder voedingstrafo.

In de eerste Philips radio’s met OTL-eindtrap werd voor de bovenste buis de UL41 gebruikt. Deze mag een spanningsverschil van maximaal 150 Volt tussen kathode en gloeidraad hebben. Nadeel van deze buis is dat hij een hogere gloeispanning moet hebben dan de E-buizen zoals de EL84. Dat betekent dus dat er een extra gloeidraadwikkeling op de trafo aanwezig moet zijn en dat werkt weer kostenverhogend.

Om dit probleem te omzeilen werd daarom een nieuwe buis ontwikkeld, de EL86. Zoals de “E” al aangeeft heeft deze buis net als de andere E-buizen een gloeispanning van 6,3 Volt. De EL86 mag tussen kathode en gloeidraad een spanningsverschil van maximaal 200 Volt hebben (vergelijk met EL84: maximaal 100 Volt). Verdere gunstige eigenschappen van de EL86 zijn een lage inwendige weerstand, waardoor de anode toch veel stroom kan leveren bij een lage voedingsspanning (de helft van de voedingsspanning in de radio!).

Dit type eindtrap is zo goed, dat zelfs met één aangesloten luidspreker een betere weergave bereikt wordt dan met de klassieke eindtrap met transformator. In de praktijk bemerken we vooral een mooie diepe basweergave, maar ook sprankelend hoog. Ze werd daarom in veel toestellen met één luidspreker toegepast. Op deze toestellen kwam het Bi-Ampli symbool daarom niet voor. In de folder voor 1957 noemt Philips de techniek van deze toestellen “directe energie-overdracht van de serie-balanseindtrap aan de (dubbelconus)luidspreker”.

Bij de grotere (en dus duurdere) toestellen paste men twee luidsprekers toe, om de intermodulatievervorming (zie boven) sterk te reduceren. De luidspreker voor de lage tonen was een speciaal type, met een beperkte frequentiekarakteristiek (alleen laag). De midden-hoog luidspreker was meestal van het dubbel conus principe en ook vaak een breedbandtype. De lage tonen werden voor deze luidspreker tegengehouden door een condensator in serie te zetten (condensator is frequentie-afhankelijke wisselstroomweerstand, hoe lager de aangeboden frequentie, hoe hoger de weerstand). Laag en midden-hoog worden zo goed gescheiden. Het hoorbare resultaat is enigszins vergelijkbaar met dat van de Bi-Ampli radio’s die tot dan toe waren ontwikkeld.

En men besloot dan ook bij Philips om op de meeste toestellen met OTL eindtrap EN twee luidsprekers voor gescheiden laag en midden-hoog eveneens het Bi-Ampli embleem aan te brengen. In de folder voor 1957 noemt Philips de techniek van deze toestellen “Bi-Ampli met transformatorloze scheiding van hoge en lage tonen”.

In 1956 kwam de B7X63A, een topmodel dat “Bi-Ampli met gescheiden geluidskanalen plus directe energie-overdracht” technieken bevat, aldus de folder voor 1957. Het toestel bevat twee OTL-eindtrappen: één voor het direct aansturen van de lagetonenluidspreker en één voor de dubbelconus midden-hoog luidspreker. De radio is in staat om een flink geluidsvolume te produceren!

B7X63A, de enige Bi-Ampli met twee OTL eindtrappen.

Achterkant van de B7X63A.

De twee OTL-eindtrappen van de B7X63A.

In dezelfde periode zijn er ook een tweetal Aristona/Siera toestellen met twee OTL eindtrappen op de markt gekomen: de SA3027A en de SA3029A.

Plano radio’s

De voor modeljaar 1956 ontworpen B5X62A was voor die tijd opvallend. Het toestel was met één OTL-eindtrap uitgerust en met aparte luidsprekers voor lage tonen en midden-hoge tonen. De plaatsing van de luidsprekers was echter niet zoals tot dan toe gebruikelijk aan de voorkant, maar aan de zijkanten. De kast kon daardoor zeer laag blijven.

B5X62A

Deze trend zette zich door in latere Philipsmodellen. De B5X74A was op de kastkleur na praktisch gelijk aan de B5X62A. Deze eerste twee radio’s van dit type hadden voor zover we kunnen nagaan in die tijd nog geen speciale naam. Vermoedelijk werden deze laag profiel radio’s pas vanaf de B5X84A “Plano” genoemd. Ook laatstgenoemde was nog een monotoestel met één OTL-eindtrap en twee luidsprekers voor respectievelijk lage en midden-hoge tonen. De stijl van de kast van de B5X84A zou nog tot en met het modeljaar 1964 gebruikt worden.

Vanaf 1960 kwamen er kleinere plano’s in het goedkopere segment, zoals bijvoorbeeld de B4X02A. Deze heeft wel twee luidsprekers maar ook een conventionele eindtrap met één EL84 eindbuis en uitgangstransformator. Hier is dus geen sprake van stereoweergavemogelijkheid of Bi-Ampli.

Plano’s met stereo grammofoonversterkers

Vanaf 1959 kwamen de eerste toestellen op de markt waarmee stereogrammofoonplaten via twee ingebouwde (identieke) luidsprekers ook echt in stereo konden worden beluisterd. De twee identieke eindtrappen bestaan elk weer als vanouds uit één EL84 met uitgangstransformator. Op de schaalplaat staat vermeld: “Stereo Grammofoon” en “Bi-Ampli Radio”. Die laatste aanduiding betekent hier weer dat er bij radioweergave (in die tijd nog mono) een scheiding gemaakt wordt in het frequentieweergavebereik. In de praktijk was dit nogal teleurstellend, het ene kanaal gaf namelijk het gehele frequentiebereik weer, terwijl bij het andere kanaal slechts de hoge tonen wat verzwakt werden. Kwalitatief zijn deze toestellen dus niet zo goed als die met de eerder genoemde technieken.

Bi-Ampli op de AM, Stereo op FM en grammofoon, de verschillende logo's op de B6X43A

De B6X94A (stereo pick-up weergave) met een versterkervermogen van 2 x 6 watt was in hetzelfde model planokast ondergebracht als de B5X84A (niet-stereo). De B5X94A was een wat kleinere uitvoering, met een versterkervermogen van 2 x 3 Watt. Van deze twee toestellen kwamen in de volgende jaren opvolgers, met slechts kleine verschillen ten opzichte van hun voorgangers. Het “Bi-Ampli” logo kwam te vervallen, evenals de demping van de hoge tonen aan één kant bij radioweergave.

Het vlaggenschip van 1959 was de B7X94A, met voor elk kanaal een extra hoge tonenluidspreker ingebouwd.

Vanaf 1963 werden sommige plano’s van een getransistoriseerde stereo-decoder voorzien, zodat stereo-uitzendingen op de FM konden worden weergegeven.

Stereodecoder bij B6X43A, bovenop het printje voor de stereo-indicator.

Conclusie

De begrippen plano, OTL en Bi-Ampli worden vaak door elkaar gebruikt. Maar ze betekenen verschillende dingen.

Plano slaat op de vormgeving. Het gaat om platte radio’s met in de zijkanten luidsprekers ingebouwd.

Bi-Ampli slaat op gescheiden versterkers voor hoog en laag. Dit is om de intermodulatievervorming te reduceren. De ene versterker geeft het laag weer en de andere het midden en hoog.

OTL betekent Output TransformerLess, uitgangstrap zonder transformator. Door het weglaten van de eindtransformator kan een betere geluidskwaliteit worden bereikt, met als extra voordeel een goedkopere radio, want transformatoren zijn immers relatief dure onderdelen. Een consequentie van het toepassen van een OTL eindtrap is dat er een hoogohmige (800 Ohm) luidspreker moet worden gebruikt.

Foto's: De foto's van de B7X63A zijn van Henk van den Broek, die deze radio ook bezit. De andere foto's zijn van Piet Blaas.