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Brauche Hilfe bei Katodynschaltung+A -A |
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Autor |
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Darkling
Neuling |
#1 erstellt: 02. Nov 2006, 16:24 | ||
Hallo Ich habe vor mir in nächster Zeit einen Gegentakt AB Röhrenverstärker mit der EL84 zu bauen.In der Vorstufe verwende ich eine ECC83, die als Phasendreher arbeiten soll. Entschieden habe ich mich für die einfache Katodynschaltung. Ich würde meinen Verstärker gerne berechnen, weiß aber keine Formeln für diese Schaltungsart.Auch eine Internetrecherche hat nichts Besonderes ergeben.Kennt jemand unter euch eine gute leicht verständliche Quelle ?Nun ihr seit meine letzte Rettung bevor ich eine fertige Schaltung nachbauen muss mfg darkling |
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pragmatiker
Administrator |
#2 erstellt: 02. Nov 2006, 19:29 | ||
Servus Darkling, zunächst einmal: willkommen im Forum und viel Spaß bei uns.
Hier ist zu beachten, daß diese Schaltung zwar einfach ist, aber keinerlei Spannungsverstärkung macht (siehe weiter unten), so daß der Gesamtaufwand an Röhrenstufen mit dieser Schaltung nicht geringer wird als mit anderen Phasendrehkonzepten.
Dann ist es zunächst einmal wichtig, sich die generelle Funktion einer Kathodynschaltung (im englischen Sprachraum auch Concertina genannt) vor Augen zu führen:
Zur Veranschaulichung des weiteren Textes hier mal eine Prinzipskizze der Kathodynschaltung (am besten ausdrucken, daß Ding brauchst Du zum Verständnis des ganzen folgenden Textes): Nun gehen wir Schritt für Schritt vor, wobei gesagt sei, daß verschiedene Dinge hier vereinfacht oder mit Faustformeln und Faustregeln gemacht sind (die aber allesamt absolut praxistauglich sind) - aber Du wolltest ja einen leicht verständlichen Ansatz (und vermutlich keine Mathematikabhandlung):
Wenden wir uns nun den Kondensatoren zu. Die Kondensatoren C1, C3 und C4 sind hierbei die Koppelkondensatoren. C2 dient zur wechselspannungsmäßigen Überbrückung von R2 (dem Widerstand zur Arbeitspunkteinstellung), damit dieser wechselstrommäßig unwirksam ist. Für die Berechnung der Kondensatorwerte benötigen wir eine gewünschte untere Grenzfrequenz des Verstärkers, da die Kondensatoren zusammen mit ihren nachgeschalteten Widerständen Hochpässe erster Ordnung bilden. Wir setzen diese in unserem Beispiel mal mit 20[Hz] an. Dann sollten wir die -3[dB] Grenzfrequenzen aller beteiligten R/C-Glieder auf ein zehntel dieser Grenzfrequenz dimensionieren, in unserem Beispiel also auf 2[Hz]. Damit stellen wir sicher, daß bei unserer gewünschten unteren Grenzfrequenz (in unserem Beispiel also 20[Hz] kein wesentlicher Amplitudenabfall und keine wesentliche Phasendrehung des Signals eintritt. Die Formel zur Berechnung der Kondensatorwerte lautet: C = 1 / (2 * pi * f(g) * R) wobei gilt:
Für unser Beispielschaltbild mit der oben aufgeführten Widerstandsdimensionierung und einer -3[dB] Grenzfrequenz der einzelnen R/C-Glieder von 2[Hz] ergeben sich damit folgende Kondensatorwerte:
Nun haben wir alle Dimensionierungsgrößen unserer Kathodynschaltung beisammen:
Falls es interessiert, noch ein bißchen Mathematik zur Kathodynschaltung - zunächst mal die verwendeten Formelzeichen:
Nun die Formeln für einige interessante Größen:
Unser obiges Beispiel ist eine theoretische Beispielrechnung - prinzipiell sind natürlich für die ECC83 und andere Röhrentypen viele andere Arbeitspunkte möglich. Hier sind insbesondere der maximal erforderliche Aussteuerpegel für die Endröhren, die Größe der Gitterableitwiderstände der Endröhren, der gewünschte Frequenzgang (mit Gegenkopplung) etc. entscheidende Parameter. Der Frequenzgang ist insofern nicht ganz unwichtig, als daß die Kathodynschaltung zu höheren Frequenzen (>> 20[kHz]) hin eine Phasendrehung macht, die immer mehr von den idealen 180[°] abweicht. Der Grund hierfür ist u.a. in den parasitären (Röhren)kapazitäten zu suchen, die (vom Gitter aus gesehen) bezogen auf die Anoden und Kathode unterschiedliche Werte aufweisen. Außerdem ist zu beachten, daß diese Stufe empfindlich mit Symmetriefehlern des Ausgangssignals reagiert, wenn die Endstufenröhren anfangen, Gitterstrom zu ziehen (und die Kathodynstufe dadurch unsymmetrisch belasten). In so einem Fall bräuchte man für die Kathodynschaltung eine niederohmigere Röhre wie die ECC83. Eine in der Praxis sicher funktionierende Beispielauslegung einer solchen Stufe bei einem alten Röhrenverstärker (RIM Organist) sieht übrigens so aus:
Im übrigen seien für den fundierten Einstieg in die Theorie und Auslegung von Röhrenverstärkern die Beiträge und insbesondere das Wissensskript von richi44 http://files.hifi-fo...k/Roehrentechnik.pdf hier im Forum wärmstens empfohlen. Weiterführende Literatur wäre außerdem:
Im übrigen spricht (außer dem zusätzlichen Lerneffekt bei selbstdimensionierten Schaltungen) wenig gegen den Nachbau erprobter und betriebszuverlässiger Schaltungsentwürfe - schließlich ist das Thema "Kathodyn-Phasendreher mit 2 * EL84 Gegentaktendstufe" schon seit ca. 50 Jahren ziemlich "ausgelutscht". Grüße Herbert [EDIT] Skizze von US-Bilderserver auf europäischen Bilderserver umgezogen. [Beitrag von pragmatiker am 29. Jul 2013, 19:52 bearbeitet] |
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Darkling
Neuling |
#3 erstellt: 03. Nov 2006, 10:27 | ||
Hallo Ich danke dir für die Mühe die du dir gemacht hast.Jetzt bin ich meinem Ziel ja schon um einiges näher. Schönen Tag noch mfg Darkling |
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Thereminimax
Neuling |
#4 erstellt: 11. Mai 2009, 12:29 | ||
Hallo, Euer Thread ist zwar nicht mehr ganz neu, aber ich habe die Ausführungen über die Kathodynstufe mit großem Interesse gelesen. In meiner Studentenzeit habe ich mich mit Transistorverstärkern beschäftigt. Ich wollte den NF-Verstärker aus meinem Schaub-Lorenz-Kofferradio nachbauen, um meine Platten in Stereo hören zu können. Der Treibertrafo gefiel mir nicht, und ich überlegte: Wenn man mit einer Röhre in Kathodynschaltung zwei gegenphasige Signale bekommt, warum sollte das nicht auch mit einem Transistor gehen? Und es ging tatsächlich. Logischerweise war das dann eine Emittodynschaltung. Jezt brauchte ich wieder so eine Schaltung, nämlich um aus dem BTL-Verstärker-IC TDA1519 (2-mal 10 W) einen Brückenverstärker mit 20 W für mein Selbstbau-Theremin zu bekommen. Die beiden Verstärker bekommen gegenphasige Signale, und es funktioniert bestens. Anbei meine Schaltung: Grüße an alle Thereminimax |
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pragmatiker
Administrator |
#5 erstellt: 11. Mai 2009, 15:40 | ||
Servus Thereminimax, wobei man das Poti P1 doch gut durch Festwiderstände (die Du ja schon mit R1 / R2 gekennzeichnet hast) ersetzen kann - Potis sind langfristig immer eine starke potentielle Fehlerquelle. Sinnvolle Ruhespannung am Knotenpunkt R4 / R5 im Arbeitspunkt: +4.0[V]. Dann haben wir im Ruhezustand am Transistor U(CE) ca. 4.0[V] und an R3 ebenfalls ca. 4.0[V] und damit helbwegs Symmetrie der Schaltung. Daraus ergibt sich ein Strom durch R5 von ca. 1.21[mA]. Gleichstromverstärkung h(fe) des BC550C laut Philips Datenblatt: mindestens 420 (I(C) 2[mA], U(CE) 5[V]), gehen wir von einem h(fe) von mindestens 300 aus, dann liegen wir auf der sicheren Seite. Um diesen Stromverstärkungsfaktor vergrößert erscheint R5 nun an der Basis, so daß sich ein Gleichstromeingangswiderstand der Schaltung von mindestens ca. 1[MOhm] (3.3[kOhm] * 300) ergibt. Um den Arbeitspunktfehler nicht zu groß werden zu lassen, sollte man nun diesen Wert von ca. 1[MOhm] als Belastung für den Basisspannungsteiler (100[kOhm] Potentiometer) mit einrechnen. Bei ca. 1.21[mA] Emitter- und damit näherungsweise Kollektorstrom und einem h(fe) von 300 haben wir einen Basisstrom ca. 4.03[µA]. Die Spannung an der Basis bei +4.0V Emitterspannung muß ca. +4.65[V] betragen. Mit einem Basisstrom von 4.03[µA] und einem h(fe) von 300 ergibt sich damit etwas genauer gerechnet ein Gleichstromeingangswiderstand an der Basis von ca. 1.153[MOhm]. Die Parallelschaltung des unteren, mit R2 des Potentiometers gekennzeichnete Widerstandswert mit den 1.153[MOhm] stellen nun den Gesamtwiderstandswert des masseseitigen Endes des Basisspannungsteilers dar. Durch einige Rechnungen und Bemühung des Herrn Ohm kommt man dann auf einen Idealwert von R1 von 59.260[kOhm] und für R2 auf einen Wert von 38.750[kOhm]. Die nächsten E96 Normwerte für R1 sind 59.0[kOhm] und für R2 39.2[kOhm]. Die Parallelschaltung von R1, R2 und den 1.153[MOhm] ist der Wechselspannungseingangswiderstand, den der Kondensator C1 mindestens "sieht" - also mindestens ca. 23.1[kOhm]. Mit dem Wert von 220[nF] für C1 ergibt sich damit eine untere -3[dB] Grenzfrequenz dieser Schaltung von ca. 31.3[Hz]. Grüße Herbert P.S.: R4 und C2 sind aus meiner Sicht nicht notwendig und können durch eine Brücke ersetzt werden, da wir hier mit dem Transistor ja ein stromgesteuertes Bauelement vor uns haben und kein selbstleitendes, spannungsgesteuertes Bauelement wie eine Röhre oder einen Sperrschicht-FET. [Beitrag von pragmatiker am 11. Mai 2009, 15:40 bearbeitet] |
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GüntherGünther
Inventar |
#6 erstellt: 29. Jul 2013, 11:49 | ||
Hallo, ich hätte auch noch eine Frage. In der Beschreibung fällt über R1, R2+R3 und V1 je 100V ab. Ist es möglich, dass über R1 & R2+R3 je 50V und über V1 200V abfallen? Grüße |
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pragmatiker
Administrator |
#7 erstellt: 29. Jul 2013, 19:38 | ||
Servus GüntherGünther, und herzlich willkommen im Forum. Zu Deiner Frage: Grundsätzlich ist das schon möglich - muß man halt passend dimensionieren. Allerdings sinkt damit der erzielbare Ausgangsspannungshub pro Ausgang auf grob gepeilt die Hälfte dessen ab, was mit der Originaldimensionierung möglich wäre - und der Innenwiderstand der Ausgänge ändert sich ebenfalls. Da spielt natürlich der Röhrentyp auch noch eine Rolle - niederohmigere Röhren sind hier im Zweifelsfall besser. Grüße Herbert |
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Tucca
Hat sich gelöscht |
#8 erstellt: 29. Jul 2013, 19:48 | ||
Nabend Herbert, habe gerade erst Deinen tollen Beitrag zur Katodynschaltung entdeckt. Könntest Du - zum besseren Verständnis - nocheinmal die Prinzipskizze der Kathodynschaltung, die in Deinem ersten Beitrag leider fehlt, einstellen? Danke und viele Grüße, Michael |
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pragmatiker
Administrator |
#9 erstellt: 29. Jul 2013, 19:53 | ||
Servus Michael, erledigt - ich hab' meinen obigen Beitrag editiert und die Skizze von einem US- auf einen europäischen Bilderserver umgezogen. Grüße Herbert |
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Tucca
Hat sich gelöscht |
#10 erstellt: 29. Jul 2013, 19:59 | ||
Vielen Dank, Herbert! |
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GüntherGünther
Inventar |
#11 erstellt: 30. Jul 2013, 19:15 | ||
Hallo, danke für deine Hilfe! Ich geb dir mal die Betriebsdaten raus, vielleicht hilft das. Vorstufe und Kathodyn-PI sind jeweils über ein System einer 6SL7. Betriebsspannung beider Stufen ist 300V. Arbeitspunkt Vorstufe: 100V -0,75V 1,25mA Kathodynstufe: 200V -1,25V 2,5mA Es folgt eine PP-Endstufe mit 6V6GT an ebenfalls 300V. Die Gitterableitwiderstände der 6V6 haben 470k. R1 und R3 sind bei mir 20k E96-Widerstände. Die 6V6 benötigen zur Vollaussteuerung 19Vp. Die theoretische Ausgangswechselspannung nach der Vorstufe beträgt 40Vp bei 750mVp Eingangswechselspannung. Passt das so, oder geht das nicht? Grüße! |
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pragmatiker
Administrator |
#12 erstellt: 31. Jul 2013, 19:45 | ||
Nur kurz: ich bin derzeit stark eingespannt und die Beantwortung dieser Frage kostet deutlich Zeit - kann deswegen durchaus noch ein bißchen dauern, bis ich mich drum kümmern kann. Grüße Herbert |
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GüntherGünther
Inventar |
#13 erstellt: 31. Jul 2013, 23:22 | ||
Hallo, kein Problem! Solange mir geholfen wird, bin ich immer dankbar! Grüße |
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DB
Inventar |
#14 erstellt: 01. Aug 2013, 08:56 | ||
Hallo, gehen tut das, so niederohmige Arbeitswiderstände habe ich selbst an industriell gefertigten Geräten mit ECC83 schon gesehen. Ich persönlich würde sie größer wählen, 50-100k. MfG DB |
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GüntherGünther
Inventar |
#15 erstellt: 05. Aug 2013, 22:40 | ||
Hallo, das Problem ist aber, dass ich die Heizung nicht hochlegen wollte und die 6SL7 max. Ufk von 90V hat. Deshalb sollen jeweils nur 50V an Ra und R(Rk-Masse) Abfallen. grüße |
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GüntherGünther
Inventar |
#16 erstellt: 09. Sep 2013, 18:04 | ||
Hallo, mittlerweile habe ich mich doch für die oben beschriebene Variante mit ECC83 entschieden. Dort steht aber, dass maximal 30Vss geliefert werden können. Ich benötige aber 38Vss, geht das klar..ich nehm mal an ja, aber ich frage lieber nochmal. Grüße [Beitrag von GüntherGünther am 09. Sep 2013, 18:18 bearbeitet] |
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DB
Inventar |
#17 erstellt: 09. Sep 2013, 18:45 | ||
Hallo,
das kommt auf die Anodenspannung an. Bei Ua=300V und R1=R3=100k, R6=R7=470k geht das. Der Klirr liegt dann bei etwa 0,3%, wird bei 350V besser. MfG DB |
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GüntherGünther
Inventar |
#18 erstellt: 11. Sep 2013, 18:13 | ||
Hallo, naja, Anodenspannung sind halt 100V. R1 und R3 hab ich wie oben mit 91k angedacht. Ub sind 300V. R6/R7 sind bei mir 470k. Super, wenns geht Grüße |
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GüntherGünther
Inventar |
#19 erstellt: 04. Jan 2014, 16:50 | ||
Hallo, ich habe mal in LTSpice ein wenig rumsimuliert..es zeigt mir bei genannten Werten aber nur Müll an Ebenso bei der von mir geplanten ECC82 Kathodyn, wo die Arbeitswiderstände jeweils 47k sind. Hier erstmal ein Bild von LTSpice: Laut .op Befehlt liegt der Punkt "Kathode" 3V über Ground Bei meiner ECC82 Simulation immerhin 18V, aber trotzdem kann da was nicht stimmen. Was mache ich falsch? Ich habe mich auch gefragt, was der Unterschied zwischen folgenden Anschlussmöglichkeiten ist: Zwischen den letzten beiden besteht ja wechselspannungsmäßig kein Unterschied, oder? Grüße, Thomas |
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mk0403069
Hat sich gelöscht |
#20 erstellt: 04. Jan 2014, 21:27 | ||
Hi Thomas, zwischen Deiner V1 und dem R4 fehlt die Gleichspannungsentkoppelung....sprich ein Kondensator von z.B. 100nF Gruß, Matthias |
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GüntherGünther
Inventar |
#21 erstellt: 04. Jan 2014, 21:50 | ||
Hallo Matthias, Habe das Offset der Sinusspannung auf 0V, dachte das reicht Grüße, Thomas |
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mk0403069
Hat sich gelöscht |
#22 erstellt: 04. Jan 2014, 21:54 | ||
Hi Thomas, Offset wäre 94V , aber ein C ist wesentlich besser... Gruß, Matthias |
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DB
Inventar |
#23 erstellt: 05. Jan 2014, 12:27 | ||
Hallo, Dein Katodenwiderstand ist zu klein. Mach den ungefähr so, daß über dem unteren Arbeitswiderstand etwa 1/3 der Betriebsspannung abfällt. So um die 22V~ sollten aus der Schaltung schon herauskommen. MfG DB |
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mk0403069
Hat sich gelöscht |
#24 erstellt: 05. Jan 2014, 13:28 | ||
DB
Inventar |
#25 erstellt: 05. Jan 2014, 16:37 | ||
Das hatte ich gar nicht gesehen. Ich hatte außerdem ECC82 gelesen. MfG DB |
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GüntherGünther
Inventar |
#26 erstellt: 05. Jan 2014, 16:51 | ||
Hallo, danke, endlich klappts Habe mich spontan zur ECC83 als Kathodyn entschieden, hier ist der Klirr deutlich geringer. Grüße, Thomas |
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