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negativer Längsregler?

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Offline Fody

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negativer Längsregler?
« am: 8.01.2012 02:17 »
Hallo,

Ich möchte gern die negative Vorspannung für meine DC-gekoppelten Endröhren-Treiber stabilisieren. Muss zugeben, dass ich null Ahnung von der ganzen Transistorsache hab. Nach ewigem rumgoogeln hab ich jetzt mal versucht was zu Papier zu bringen. Wär echt super wenn die Pros hier im Forum mal die Schaltung auseinandernehmen würden. Über Tips zur Teileauswahl bzw. Dimensionierung würd ich mich sehr freuen.
Funktioniert das überhaupt mit einem P-Channel Mosfet? Hab im Internet nach fertigen Schaltungen gesucht, aber leider nix gefunden. Vielleicht bin ich ja total auf dem Holzweg.

Gruss Casim
Wenn man nix reinsteckt, kann auch nix rauskommen!

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Offline Fandango

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Re: negativer Längsregler?
« Antwort #1 am: 8.01.2012 09:43 »
Hallo Casim,
Deine Schaltung wird schon gehen, ich würde es aber etwas anders machen:



Hier kannst Du die Spannung einstellen zwischen 112 und 140V, die Restwelligkeit ist unter 1mVss.
Der Siebkondensator den Du am Ausgang hast wird nicht benötigt, in Deiner Schaltung übrigens auch nicht, aber wenn Du es so machen willst dann solltest Du die beiden Widerstande vergrößern, 100k, und ans Gate noch einen C 1µF hängen, brummt viel weniger, fast nicht mehr..
Die Spannungsregelung kannst Du auch mit einem NPN machen, das sieht dann so aus:



Auf alle Fälle musst Du auf die Spannungsfestigekeit der Transistoren achten, die hier eingezeichneten passen.


Gruß,
Georg
« Letzte Änderung: 8.01.2012 09:45 von Fandango »
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Offline SvR

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Re: negativer Längsregler?
« Antwort #2 am: 8.01.2012 11:08 »
Salü,
Vom Prinzip her stimmt deine Schaltung. Allerdings hast du den Vorwiderstand für die Z-Dioden falsch berechnet.
Bei 130V Eingangsspannung fallen an R1 5V ab -> ergibt einen Strom über die Z-Dioden von 1,85mA.
Damit sie gerade noch stabil arbeiten, sollte ein Zehntel des Maximalstroms fließen. Bei Z-Dioden mit 1W Verlustleistung wären das bei den 39V-Dioden 25mA und bei der 47V-Diode 21mA. Einzehntel davon ist dann ca 2,..mA. Du liegst also schon im normalen Betriebsszustand unter dem Minimalstrom. Du solltest den Widerstand so dimensionieren, dass der Stromfluss ca in der Mitte zwischen Minimal- und Maximalstrom liegt, damit die Z-Dioden auch bei Spannungsschwankungen im Netz sauber arbeiten. Ich würde für den Diodenstrom einen Wert zwischen 8mA und 9mA anpeilen. Hinweise zur Rechnung findest du, wenn du hier mal die Suchfunktion bemühst (Threadtitel ist "Spannungsregelung mittels Transistor/Fet" von meinem Namensvetter mit w). Eine Regelung wie von Georg vorgeschlagen, halte ich für überflüssig.*
Was mir noch auffällt ist deine niedrige Trafospannung von 100V. Damit kommst du nach dem Gleichrichter auf 130V. Über den MosFet fallen dann nur 5V ab. Bei Schwankungen der Netzspannung kann das eng werden. Plan mal lieber 25 bis 30V als Spannungsabfall über den MosFet ein, dann bist du auf der sicheren Seite.
mfg sven

Edit: *Wobei ich mir nicht mal sicher bin, ob man für die Anwendung überhaupt eine Stabilisierung/Regelung der Spannung braucht.
« Letzte Änderung: 8.01.2012 11:11 von SvR »
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Offline loco

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Re: negativer Längsregler?
« Antwort #3 am: 8.01.2012 12:13 »
Moin
Grundsätzlich macht es Sinn entweder die Hochspannung + neg. Vorspannung
zu stabiliseren oder, wie bei Git.-Amps üblich, beide Spannungen nicht zu
stabilisieren.
Gruß  --.- loco

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Offline Fandango

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Re: negativer Längsregler?
« Antwort #4 am: 8.01.2012 14:48 »
Hallo Alle.
@loco, über den Sinn einer Schaltungsvariante kann man diskutieren wenn man den Plan vor sich hat.
Und selbst dann bleibt noch die Frage ob der Anwender dadurch überhaupt einen Vorteil hat, dem Einen ist es egal wie laut es brummt, dem Anderen nicht. Man kann auch sagen dass es Sinn macht alle Spannungen regelbar zu machen und zu stabilisieren, usw. usf..
Und was bei Gitarrenamps üblich ist spielt doch kaum eine Rolle wenn man selbst schraubt.

@sven, wenn man für die Steuerung eines Bauteils das knapp 5 Nanoampere Strom benötigt fast 10mA verbrät dann macht man etwas dabei falsch.
Höchstwahrscheinlich brauchen Casims Endröhren-Treiber nicht mal so viel.
Mit der Schaltung die ich vorgeschlagen habe braucht man davon den 30. Teil, etwa 330µA.
Mit dem Vorteil einer besseren Regelung als durch die Z-Dioden.
Warum sollte man die Vorteile eines Mosfets nicht nutzen wenn man schon einen einplant?
Die beiden 100k Widerstände kann man auch noch mit 2meg tauschen und die die drei Widerstände am Transistor auf 10Meg, 820k und einem Trimmer 500k ersetzen dann sinds nur noch ca. 20µA, das wäre dan der 500. Teil und die Schaltung würde immer noch funktionieren.

Und es kommt, wie gesagt, nicht darauf an ob man jetzt eine Stabilisierung braucht oder nicht, schlechter wird der Amp auf alle Fälle nicht dadurch.

Gruß,
Georg
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Offline SvR

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Re: negativer Längsregler?
« Antwort #5 am: 8.01.2012 15:06 »
Salü,
@sven, wenn man für die Steuerung eines Bauteils das knapp 5 Nanoampere Strom benötigt fast 10mA verbrät dann macht man etwas dabei falsch.
[...]
Mit der Schaltung die ich vorgeschlagen habe braucht man davon den 30. Teil, etwa 330µA.
Du vergisst, dass bei deiner Schaltung auch eine Z-Diode zwischen Emitter und Masse als Referenz werkelt.
Und damit diese richtig funktioniert (durchbricht), benötigt sie nunmal einen bestimmten Mindeststrom. Bei ner Z-Diode mit 15V/0,5W sind das ca 3,4mA. Wenn deine Schaltung nur 300µA benötigt, liegt das schlicht daran dass sie falsch dimensioniert wurde.
http://de.wikipedia.org/wiki/Z-Dioden#Arbeitspunkt
http://didactronic.de/Halbleiter+Dioden/Zdioden3.htm
Zitat
Mit dem Vorteil einer besseren Regelung als durch die Z-Dioden.
Die Schaltung von Fody regelt gar nicht, sondern stabilisiert nur. Bei deiner Schaltung ist die Regelung unter anderem von der Referenzspannung abhängig und die kommt auch wieder aus ner Z-Diode.
Da er von Endröhren in der Mehrzahl schreibt, handelt es sich wahrscheinlich eh um eine PP-Endstufe. Die Brummspannung auf der Gittervorspannung liegt dann gleichphasig an beiden Gittern und hebt sich damit eh zum Großteil auf. Die Stabilisierung kann aber sinnvoll sein, wenn man Spannungsschwankungen auf der Primärseite ausgleichen will. (Wir hatten dazu vor kurzem einen Thread über schlechten Sound auf nem Dorffest oder so).
mfg sven
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Offline Fandango

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Re: negativer Längsregler?
« Antwort #6 am: 8.01.2012 17:32 »
Hallo sven,
Du hast recht, aber auch wieder nicht.
Diese Z-Diode ist zwar schon Referenz, aber es kommt nicht darauf an bei welcher Spannung die jetzt stabil ist, die muss keine 15V machen, sondern nur in dem Regelbereich der vorgesehen ist ihre Spannung halten, und das tut sie auch.
Ich habe mit Spice beide Schaltungen verglichen, also die "normale" mit Z-Dioden und 8mA, und die obere mit PNP-Regler.
Ausgehend von 141V am Trafo +/- 10% Netzschwankungen, bei denen aber beide Regler bei 10% weniger Netzspannung nicht mehr funktionieren können, deshalb habe ich 131V angenommen, und einer veränderlichen Last von 5 - 25mA sind beide Regler fast gleich, bis auf ihren Stromverbrauch und den Brumm.

Hier das Ergebnis:
                  Z-Dioden Regler          Regler PNP
    131V       118,7 - 119,7            118.7 - 119,5
    141V       120,7 - 121               120.7 - 121V   
    155V       121,8 - 122               122 - 122,2
Brumm bei 25mA -  40mVss                     1mVss

Ein Unterschied von 0,2V bei 151V Eingang - - - Plus 7,9mA und 39mV Brumm beim Z-Regler.
Da ist nichts falsch dimensioniert, so wird das gemacht.


Gruß,
Georg

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Offline SvR

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Re: negativer Längsregler?
« Antwort #7 am: 8.01.2012 18:00 »
Salü,
Schau dir doch mal die Kennlinie einer Z-Diode an: http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0201211.htm
Unterhalb vom Minimalstrom verläuft die Kennlinie annähernd parallel zur Spannungsachse. Wie soll sich da ein stabiler Wert einstellen? Der Faktor, der deine Schaltung wahrscheinlich am Laufen hält, ist der Spannungsabfall an der Basis-Emitterstrecke des Transistors. Welche Schaltung soll der "Z-Dioden Regler" sein? Wenn du die Schaltung von Fody aus dem Startbeitrag meinst: das ist eine Stabilisierung! Du vergleichst also Äpfel mit Birnen. Es macht wohl aber wenig Sinn weiter zu diskutieren, Fody kann sich anhand der Beiträg selbst eine Meinugn bilden welche Argumentation er schlüssiger findet.
mfg sven
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Offline Fandango

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Re: negativer Längsregler?
« Antwort #8 am: 8.01.2012 19:03 »
Hallo sven,
Zitat
Schau dir doch mal die Kennlinie einer Z-Diode an:
Ich hab da etwas Besseres gefunden:

"...da die Kennlinien von Zenerdioden im Datenblatt leider überhaupt nicht spezifiziert werden, habe ich mal nachgemessen.
In meinem Fall eine BZX84C15

Ich war erstaunt:
Bei 14,85V gings los mit 10µA, dann geht die Spannung bis ca. 50µA nochmal einige mV zurück, um dann bei 1mA immernoch bei 14,87V zu sein. - Die Diode ist extrem steil. Im unteren Strombereich zickt sie ein wenig rum und geht dann ab ca. 50µA wieder etwas in der Spannung zurück. Das ist reproduzierbar."

Quelle: http://www.ureader.de/msg/144824402.aspx

Natürlich ist Fodis Schaltung eine Stabilisierung, ein "fest eingestellter Regler", meinen kann man auch fest einstellen, Trimmer einstellen, festkleben...

Nicht Äpfel mit Birnen, nur "ausreichend" mit "gut".
Und was fast alle sagen, nur weil sie es nachplappern, das interessiert mich nicht, wie das mit dem Mindeststrom von einigen mA die die Z-Diode angeblich "braucht".
Hier wurde das nachgemessen, und der Autor dieses Threads ist Dipl.-Ing. (FH) und Hardwareentwickler.
Wenn so jemand sagt: "Ich habe gemessen", ist das doch etwas Anderes als dass einer sagt: "Ich habe gehört dass..."

In meiner Schaltung liegt der Z-Strom bei etwa 53µA, das geht.

Natürlich kann Casim machen was er will, ich bin sicher nicht eingeschnappt wenn er Deinen Vorschlag aufbaut, ich muss es ja nicht so machen und ich machs auch schon lange nicht mehr so.
Weißt Du, es heißt ja auch: "Ein Röhrenverstärker brummt...", nur weil das die Meisten so tun bedeutet das für mich nicht dass das meiner auch tun muss...

Gruß,
Georg


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Offline 12stringbassman

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Re: negativer Längsregler?
« Antwort #9 am: 8.01.2012 19:56 »
...es heißt ja auch: "Ein Röhrenverstärker brummt...", nur weil das die Meisten so tun bedeutet das für mich nicht dass das meiner auch tun muss...
Sehr richtig, sehe ich genauso.

Aaaber: In meinem Thunderbird bekommen die Kathodenfolger zum Antrieb der Endröhren ihre negative Spannung auch nur aus einem unstabilisierten Netzteil, noch dazu aus einem recht "weichen" Spannungsvervierfacher, mit R-C-R-C-Siebung ausreichend brummfrei. Es geht also auch ohne. Warum mehr Bauteile einbauen als notwendig? Hätte es hier ein Brumm-Problem gegeben, hätte ich auch so einen Längsregler (oder Stabilisator?) eingebaut.

Grüße

Matthias
"Fachmännisch wurde genau berechnet, dass der
Starnberger See tief, seicht, lang, kurz, schmal und breit zu gleicher Zeit ist." (Karl Valentin)

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Offline Fandango

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Re: negativer Längsregler?
« Antwort #10 am: 8.01.2012 21:05 »
Hallo Matthias,
eigentlich braucht man diese Regelungen, Stabilisierungen etc. auch gar nicht, wenn man richtig verdrahtet und alles richtig dimensioniert ist dann brummt ein Amp so gut wie nicht.
Jedenfalls nicht so dass es irgendwie stören würde, und man benötigt dazu auch keine 500µF.
Aber wenn man so ein Netzteil anders aufbaut und man hat wirklich nur noch einen Restbrumm auf der Anode von unter 1mV, und Gleichstromheizung, dann brummt fast überhaupt nichts mehr.
Für einen Gitarrenverstärker ist das nicht notwendig, für so manchen Bastler aber schon.
Und bei dem dann darf auch 1mV schon zuviel sein, es geht immer besser.
Die Frage nach dem Sinn darf man hier nicht stellen, außer wenn man mit der Antwort zufrieden sein kann: "Ich will das eben so!"

Aber sowas hat Sinn wenn man dabei etwas lernen kann, egal in welcher Beziehung.

Unsinn ist es darüber zu streiten, es ist doch gut dass Jeder seinen Amp so bauen kann wie er will und ihm wenigstens dabei keine Vorschriften gemacht werden.
Die Vorteile von einem Eigenbau sind doch ganz klar, du kannst schrauben was du willst und musst auf keinen Wiederverkaufswert achten, man lernt immer wieder etwas Neues dazu und die Kosten? Die meisten Teile habe ich vom Schrott, keiner meiner Amps hat 100€ gekostet, und keine Röhre auch nur einen...
Deshalb steht auf meinem "Großen" auch ganz groß "Plunder" drauf, im Fe...-Design...


Viele Grüße,
Georg


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Offline Hardcorebastler

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Re: negativer Längsregler?
« Antwort #11 am: 9.01.2012 07:31 »
Hallo,
warum an dieser Stelle einen Längsregler, hier bietet sich doch gerade ein Shunt Regler an, bei den kleinen Strömen die in der Gittervorspannung fliessen.
Eine Z Diode mit Pufferelko,durch den Shunt sollte mindestens die Hälfte des Vorspannungsstromes  fliessen, fertig.
Wenig Bauteile wenig Fehlerquellen .
Die minimale Restwelligkeit der Gittervorspannung hat nicht unbedingt mit dem Verstärkerbrumm zu tun,schliesslich hängen da noch die Gitterableitwiderstände zwischen, ich würde erst mal die Versorgungsspannungen der DC gek. Stufe für jede Röhre bzw. Triodensystem pro Stufe sorgfältig puffern und untereinander entkoppeln, da reicht eine Siebkette mit Elko völlig aus .

Gruss Jörg

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Offline Fody

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Re: negativer Längsregler?
« Antwort #12 am: 9.01.2012 19:53 »
Hallo,

erstmal vielen Dank für euer Interesse, der regen Beteiligung, den vielen Tips und Schaltungsvorschlägen!

Bevor jetzt hier ne mords Diskussion über Sinn und Unsinn solcher Schaltungen in Röhrenamps entfacht möcht ich kurz die Hintergründe beleuchten. Ich bau nur an dem Amp, weil ich Spass daran hab mich mit der Elektronik auseinanderzusetzen, Schaltungen zu "entwerfen", das ganze zusammenzubraten und zu schaun was passiert. Und natürlich freu ich mich auch jedesmal wie ein Schneekönig wenn die Schaltung auch noch so funktioniert wie ichs mir vorgestellt hab. Aber ich bin auf den Verstärker nicht angewiesen. Er muss nicht roadtauglich, nicht zuverlässig, nicht wartungsarm, nicht schön, nicht teuer oder billig sein. Er muss nicht einmal gut klingen oder funktionieren. Zum Üben zuhause hab ich noch meinen alten H&K TourReverb Volltranse rumstehn, der reicht zum klampfen bei Zimmerlautstärke völlig. Meistens spiel ich jedoch über eine externe Asio-Soundkarte direkt in den PC. Und wenn ichs mal krachen lassen will, geh ich in den Proberaum und werf den Powerball an.

Mir gehts bei der Schaltung nicht um das Brummen. Sondern darum die Betriebsspannung für die DC-gekoppelten Treiber festzunageln. Den Schaltplan der Enstufe findet ihr hier:

http://www.tube-town.de/ttforum/index.php?action=dlattach;topic=15621.0;attach=27976

Die Schaltung funktioniert soweit. Spasseshalber hab ich dann einen schaltbaren "Sag"-Widerstand ins Netzteil eingebaut. Dabei ist mir aufgefallen, dass der Arbeitspunkt der Treiber, und somit der Endröhren sehr empfindlich auf Änderungen in der Anodenspannung reagiert. Also den Arbeitspunkt neu eingestellt und probegespielt.
Wenn ich den "Sag"-Widerstand jetzt überbrücke,bzw "ausschalte" steigt die Betriebsspannung im ganzen Amp. Ich bräuchte also eine negativere (komisches Wort  :)) Gitterspannung an den Endröhren um den Ruhestrom zu senken. Aber dadurch, dass die Anodenspannung der Treiber auch steigt
passiert genau das Gegenteil. Die Gitterspannung wird positiver und die Endrohre bekommen rote Backen.
Meine Idee war jetzt die Betriebsspannung, also die +200 und -125V der Treiber mittels Spannungsregler einfach festzunageln.
Ich weiss, über Nutzen und Aufwand dieses Vorhabens lässt sich sicher streiten. Ich könnte auch die Treiber AC-koppeln und auf das standart fixed Bias umstellen. Hatt ich aber schon!

Nen Shuntregler möcht ich nicht unbedingt verbauen. Es handelt sich hier um nen orginal Marshall Trafo aus nem JCM800. Ich hab ehrlich gesagt keine Ahnung wieviel Strom die Wicklung wirklich macht. Hab aber gesehen dass die Hammond-Nachbauten 50mA bringen. Bin einfach davon ausgegangen, dass die Marshalls das dann auch können. Aber ich würd lieber auf Nummer sicher gehn und so wenig wie möglich Strom verbraten.

Bei der Diskussion über die Z-Dioden kann ich beide Varianten nachvollziehen.
Die Ungenauigkeit der Zenerspannung, wenn die Dioden mit zu wenig Strom betrieben werden lässt sich ja mit dem Trimmpoti ausregeln. Ich frag mich nur was passiert wenn sich die Netzspannung ändert, dann ändert sich doch auch der Strom durch die Dioden und somit auch wieder die Zenerspannung.
Auf der anderen Seite wärs natürlich toll, wenn ich nicht die halbe Trafoleistung an den Dioden verbraten müsste. Ich hab in meiner Schaltung den Strom durch die Dioden glaub auf 5mA dimensioniert. Hab dabei 2 Fehler gemacht. 1. Nicht ins Datenblatt geschaut und 2. +/-10% Netzschwankung nicht bedacht.

Nochmals Danke für die Beteiligung, ist echt super wenn man gleich ein paar Meinungen von Leuten mit Ahnung bekommt. Auch wenn sie sich nicht immer einig sind  ;)

Gruss Casim


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Offline es345 (†)

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Re: negativer Längsregler?
« Antwort #13 am: 9.01.2012 20:28 »
Hallo Casim,

das ganze Problem entsteht nicht, wenn Du den Gittervorspannungsbezug getrennt am Gitter von V2a/V2b erzeugst  - siehe die Schaltung von Matthias in seinem Thunderbolt http://www.tube-town.de/ttforum/index.php?action=dlattach;topic=15621.0;attach=27666 - und nicht wie in Deiner Schaltung aus dem Kathodenstrom ableitest.

Bei einer derartigen getrennten Erzeugung bleibt die Spannung an den Kathoden der ECC81 und damit die Gittervorspannung für die Endröhren weitgehend stabil. So reduziert  sich beispielsweise die Spannung zwischen Gitter und Kathode bei einer Reduktion der Anodenspannung von 200 auf 170V nur um 0,4 V (abgelesen aus dem Datenblatt der ECC81).

Du kannst Dir die Methode auch in meiner Schaltung beim BRV 250 http://www.tube-town.de/ttforum/index.php?action=dlattach;topic=15722.0;attach=27930 anschauen, hier alternativ mit MOSFET Follower.

Gruß Hans- Georg

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Offline Hardcorebastler

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Re: negativer Längsregler?
« Antwort #14 am: 9.01.2012 20:38 »
Hi,
das Netzteil fehlt leider im Plan,mach die  NGV doch einstellbar und regle damit die Arbeitspunkte,spätesten beim nächsten Röhrenwechsel
muss der Arbeitspunkt mittels einer einstellbaren NGV nach justiert werden,lässt sich die Symetrie der Ruheströme der Endröhren exakt einstellen ?
R6 220K  Schreibfehler ?

Gruss Jörg