Ratschläge erbeten zu Autobias Separierung in Quad II Schaltung

Servus Frank,

ich persönlich würde die Originalschaltung ganz genau so lassen, wie sie ist (vorausgesetzt, es ist ein Original Quad II mit Original-Ausgangsübertrager). Der gemeinsame Kathodenwiderstand macht aus der Endstufe - sehr salopp und aufs Einfachste runtergebrochen gesagt - für tiefe Frequenzen so eine Art "Differenzverstärker light". Das kommt der (sich damit automatisch bis zu einem gewissen Grad einstellenden) Symmetrie der Schaltung (und damit der Aussteuerbarkeit des Ausgangsübertragers gerade bei niedrigen Frequenzen, wo die Aussteuerbarkeit des Kernes wegen des mit sinkender Frequenz zunehmenden magnetischen Flusses immer wichtiger wird) sehr zu Gute. Und Richtung höherer Frequenzen wird dann die Stromgegenkopplung durch den gemeinsamen Kathodenwiderstand R12 (180[Ohm]) immer geringer, weil dann C5 (22[µF]) als Bypass über R12 immer mehr greift (f(g) -3[dB] R12/C5: ca. 40[Hz] - in der Realität dürfte es durch die parallelgeschalteten Innenwiderstände der Röhren (aus Kathodensicht) etwa die doppelte Grenzfrequenz sein) - das ist auch gut so, weil mit höheren Frequenzen die Ausgangsleistungen kleiner werden und damit auch die Aussteuerung des Kernes des Ausgangsübertragers sinkt. Durch die abnehmende Stromgegenkopplung steigt die Verstärkung der Endstufe zu höheren Frequenzen hin leicht an, was einen sich automatisch einstellenden etwas höheren Gegenkopplungsgrad bei höheren Frequenzen zur Folge hat. Dieser etwas höhere Gegenkopplungsgrad zu höheren Frequenzen hin ist durchaus wünschenswert, weil Ausgangsübertrager mit Weicheisenkern mit zunehmender Frequenz mehr verzerren und dieser zusätzliche Klirr dann über die (nun etwas stärkere) Gegenkopplung wieder ganz oder teilweise "eingefangen" wird.

Außerdem setzen R12 und C5 eine sinnvolle untere Frequenzgrenze, unterhalb derer der Ausgangsübertrager (weil sein Kern früher in der magnetischen Sättigung ist) bei größeren Aussteuerungsgraden im Wesentlichen wohl nur noch Verzerrungen produzieren würde (was dann, wenn man den Kapazitätswert von C5 deutlich vergrößert (und damit die untere Frequenzgrenze sinnlos nach unten schiebt), durchaus passieren kann). Außerdem dauert es mit riesigen Kapazitätswerten von C5 deutlich länger, bis der Verstärker im Übersteuerungsfall (d.h. mit nicht sinusförmigen Signalen) wieder was Sinnvolles von sich gibt, weil es entsprechend länger dauert, bis die durch die Übersteuerung hervorgerufenen, zusätzlichen Gleichspannungsanteile in C5 wieder entladen sind. Typisches Fehlerbild bei sowas: Grooooßer, sehr lauter Paukenschlag, der die Endstufe richtig übersteuert - und dann ist erst mal für ein, zwei Sekunden Stille, bis sich die Schaltung wieder "gefangen hat" und wieder Musik rauskommt.

Und: Wenn eine (Endstufen)Schaltung durch "Verschlimmbesserungen" überhaupt an den Punkt gebracht werden kann, an dem sie (niederfrequent) schwingen kann, dann stimmt die ganze ("getunte") Schaltungsauslegung nicht mehr. Das dann an anderer Stelle durch irgendwelche fragwürdigen R/C-Konstruktionen zusätzlich zur Originalschaltung wieder "kurieren" zu wollen, ist Pfuscherei an den Symptomen - richtig wäre es, da an die Ursache ranzugehen: Und dann landet man früher oder später meistens wieder bei der Originalschaltung ohne all die "Verschlimmbesserungen".

Der oder die Erschaffer dieser Schaltung hat / haben sich also durchaus was dabei gedacht (und sie hatten bei der Schaltungsentwicklung Datenblätter zu ihren Ausgangsübertragern zur Hand - etwas, was den heutigen "Schaltungsverbesserern allermeistens fehlt), daß er / sie die Dinge so ausgelegt hat / haben, wie sie nunmal ausgelegt worden sind.

Daß man bei Gegentaktendstufen die Endstufenröhren dann, wenn es erforderlich ist, paarweise gegen neue Röhren desselben Herstellers aus derselben Fertigungscharge austauscht, versteht sich wohl von selbst. Das sollte man schon allein deswegen machen, um die effektiv magnetisch wirksame Gleichstromlast (= Vormagnetisierung, welche die Aussteuerbarkeit des Kerns reduziert) des Kerns des Ausgangsübertragers durch Unsymmetrien klein zu halten. Und wenn man das befolgt, dann ist es auch unwahrscheinlich, daß es Probleme der Art wie in Deinen Links beschrieben gibt: "This allows a slightly 'leaky' output valve to 'turn off' the other good valve".

Das einzige, was man tun kann (und tun sollte, falls erforderlich): R12 und C5 durch aktuellen Qualitätsbauteile geringer Toleranz sowie hoher Stabilität und Lebensdauer ersetzen - und zwar auf beiden Kanälen gegen Bauteile des gleichen Typs und der gleichen Charge, damit der Kanalgleichlauf gut ist / bleibt. Für den Elko C5 würde ich einen Low-ESR Qualitäts-Typ eines gut beleumundeten Herstellers mit 105[°C] Temperaturspezifikation und mindestens 63[V] (besser 100[V] oder 160[V]) Spannungsfestigkeit auswählen. Nicht, daß da an den Kathoden derart hohe Spannungen anstehen würden, aber: Höhere Spannungsfestigkeit bedeutet eine größere Elko-Bauform und damit auch deutlich mehr Elektrolytvolumen. Und mehr Elektrolytvolumen - gepaart mit geringerer Erwärmung des Elkos durch die insgesamt größere Bauform - kann man bei Elkos direkt in "gesteigerte Lebensdauer" übersetzen.....

Ich hoffe, das war - wenn auch stark vereinfacht und auf verschiedene, feinere schaltungstechnische Aspekte keine Rücksicht nehmend - halbwegs verständlich erklärt.

Grüße

Herbert

Herbert, danke für den kleinen Aufsatz!

Eine Verschlimmbesserung zu vermeiden ist ja auch eine Intention dieses Threads. Die andere ist die, in den Genuß der Vorteile eines separaten Autobias zu kommen.
Ich frage mich eben, wie man das heutzutage schaltungstechnisch lösen würde, wo solch hohe Kapazitäten in kleinen Bauformen für wenig Geld an jeder Strassenecke zu bekommen sind. In den einschlägigen Foren scheint man sich ja darüber einig zu sein, dass der gemeinsame Autobias schlicht
ein Produkt des Rotstifts war.
Im Datenblatt der GEC KT66 soll sogar kein gemeinsamer Autobias "erlaubt" sein. (Irgendwo gelesen, bisher nicht nachrecherchiert, womöglich Unsinn). Edit: Nachgeholt, stimmt: "It is essential to use separate ..."
Würde Mr Walker heutzutage separieren, würde ich es halt gerne nachholen. Würde er es dennoch nicht machen, da Vorteile des gemeinsamen Autobias überwiegen, lass' ich es sein.

Was mich auch stark interessieren würde, wie es in den 60ern bei Quads Mitbewerbern aussah. Separat oder nicht?
Da ich in die Röhrenwelt erst kürzlich durch die Amps kam, habe ich hier keinerlei Bildungshorizont, Ihr "Althasen" wisst das bestimmt aus dem FF?

Frank

Edit:
Interessiert man sich für einen neuen QuadII Ausgangsübertrager bei der Majestic Transformer Company (die wickeln wohl einen, der besser "klingt"),
wird man sogar gefragt, ob man separate Ausgänge der (so nenn ich sie mal, erschießt/korrigiert mich bitte) "Kathodenspulen" haben möchte, um den Autobias zu separieren, ohne ihn hierzu "vor" den Ausgangsübertrager verlegen zu müssen...

phasenphreak (Beitrag #3) schrieb:

Im Datenblatt der GEC KT66 soll sogar kein gemeinsamer Autobias "erlaubt" sein.

Stimmt, steht so im GEC-Datenblatt drin (nur die Begründung steht nicht drin):

http://www.mif.pg.gda.pl/homepages/frank/sheets/086/k/KT66.pdf

"It is essential to use two separate cathode bias resistors". In Datenblättern anderer Hersteller steht dieser Satz nicht drin. Die GECs haben allerdings sicher nichts von der (durchaus unüblichen) Kathodengegenkopplung (zwei Kathodenwicklungen auf einem Ausgangsübertragerkern) gewußt, die beim Quad-II zum Einsatz kommt. Auch dürfte GEC nichts davon gewußt haben, daß der Quad-II nur für ca. 15[W] Ausgangsleistung spezifiziert ist, wo doch ein KT66 Röhrenpärchen deutlich mehr könnte (nämlich etwa das Doppelte).

In (preisempfindlichen) Großstückzahlen-Röhrenradios mag der reine Kostenaspekt das Einsparen eines Widerstandes und eines Elkos befördert haben - bei Geräten vom Schlage eines Quad-II kann ich mir das eher nicht vorstellen.

Bei vielen Schaltungen mit (ggf. einstmals) populären Röhren war der gemeinsame Kathodenwiderstand für Gegentakt-AB1-Betrieb "Programm" (d.h. eine Variante durchaus üblicher Schaltungspraxis): EL2 (320[Ohm] oder 305[Ohm]), EL3 (140[Ohm]), EL6 (90[Ohm] oder 97[Ohm]), EL11 (140[Ohm]), EL12 (90[Ohm]), EL31 (100[Ohm]), EL32 (300[Ohm] oder 310[Ohm]), EL33 (140[Ohm]), EL34 (130[Ohm]), EL37(130[Ohm]), EL41 (85[Ohm]), EL42 (310[Ohm]), EL82 (100[Ohm] oder 135[Ohm]), EL84 (135[Ohm]), ELL80 (180[Ohm]), ECLL800 (180[Ohm]), EL91 (600[Ohm]), EL95 (180[Ohm]) usw.

Wie man sieht, waren das zu Hochzeiten der Röhrerei (also in den 30er-, 40er-, 50er- und 60er-Jahren gar nicht wenige Röhrentypen, die als Gegentaktendstufen im AB1-Betrieb mit gemeinsamem Kathodenwiderstand spezifiziert waren (und in zahlreichen Geräten - sicher zuallererst aus Kostengründen - auch so eingesetzt wurden). Hier z.B. mal ein Schaltbildausriß der Gegentaktendstufe eines Saba Freiburg Automatic 6-3D (das war damals (1955 / 1956) sicher alles andere als ein preislich ausgeknautschtes Billiggerät):



Auf der Website von Keith Snook:

http://www.keith-snook.info/quad-ii-valve-power-amplifier.html

ist folgender Satz zum Quad-II zu finden: "Valve Mismatch up to 25% (introducing 2nd harmonic) not to cause distortion to exceed 0.18%"

Und dann wäre da noch Menno van der Veen, der sich den Quad-II mal theoretisch etwas genauer angesehen hat:

https://mennovanderveen.nl/nl/download/download_2.pdf

Insbesondere sein Fazit finde ich bemerkenswert: "It really is amazing, after so many years of the design date of the Quad II amplifier (approx. 1950), to notice that present computer modeling again proves the excellent and sound qualities of this famous amplifier."

Ich bleibe dabei: Nicht verändern, das Gerät - Originalschaltung so belassen, wie sie ist.

Grüße

Herbert

Herbert, Du verstärkst meine Tendenz.
(Was aber nicht heisst, dass ich mir nicht gerne weitere Gedanken hierzu durch den Kopf gehen lassen würde).

Frage zu Deiner 1. Antwort, für den Fall, dass ich es so belasse und keine riesigen Kapazitäten für C5 brauche:
Was spräche gegen einen modernen MKP* (außer, dass der optisch ein wenig sehr aus der Zeit fallen würde) im Vergleich zu einem
"..Low-ESR Qualitäts-Typ eines gut beleumundeten Herstellers mit 105[°C] Temperaturspezifikation und mindestens 63[V] (besser 100[V] oder 160[V]) Spannungsfestigkeit.." ?

* ..hier fliegen noch gelbe bipolare BENNICs 630V 'rum, müßten reinpassen

phasenphreak (Beitrag #5) schrieb:

Was spräche gegen einen modernen MKP* (außer, dass der optisch ein wenig sehr aus der Zeit fallen würde) im Vergleich zu einem "..Low-ESR Qualitäts-Typ eines gut beleumundeten Herstellers mit 105[°C] Temperaturspezifikation und mindestens 63[V] (besser 100[V] oder 160[V]) Spannungsfestigkeit.." ?

Wenn das Gerät das tut was es soll und der Elko in Ordnung ist, würde ich gar nichts tun - ansonsten (d.h. bei einer wirklich notwendigen Reparatur) kann man ggf. über so eine MKP-Lösung nachdenken (wobei ich persönlich da einfach einen aktuellen Elko reinsetzen würde und gut ist es - das hält, wenn richtig dimensioniert und an der richtigen Stelle plaziert, heutzutage Jahrzehnte im Dauerbetrieb). Und, ich schweife ab: Was man speziell bei hochbelasteten bipolaren Elkos in passiven Frequenzweichen beachten sollte: Viele Entwickler solcher Schaltungen wußten genau um die (durchaus nicht zu vernachlässigenden) Verluste, mit denen diese Elkos behaftet sind - und sie haben diese Verlustwiderstände mit in ihren Weichenentwurf reingerechnet. Und so mancher, der dann diese Elkos später gegen verlustärmste Papier- oder Folienkondensatoren ausgetauscht hat, hat dann klanglich schon sein blaues Wunder erlebt, weil die nun verlustarmen Kondensatoren den Frequenzgang der Lautsprecher komplett verbogen haben......

Es ist also beileibe nicht alles schlecht und ein Werk des Teufels, wo "Elko" draufsteht.....

Grüße

Herbert

pragmatiker (Beitrag #6) schrieb:

[...ansonsten (d.h. bei einer wirklich notwendigen Reparatur) kann man ggf. über so eine MKP-Lösung nachdenken

Nun, ich bin schon fast am Ende meiner Modernisierung/Wartung, habe bereits alle Rs erneuert, "Stray_capacity_to_ground" wiederhergestellt durch Metallgehäuse-Koppelkondensatoren C2/3, C4/C6 modernisiert, denke auch über Eingangskondensator/Hochpass ("..absurd niedrige Frequenzen in moderner Musik") nach.
Von daher, wäre es jetzt der richtige Zeitpunkt, darüber nachzudenken/Rat einzuholen..

Daher:
Hätte ein MKP vs ELKO irgendwelche Vorteile (C5)?
Oder gar 2,3,4.. Kleinere, parallel?