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Fehlanpassung bei Klass A-PP

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Offline tubeampgrufti

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Fehlanpassung bei Klass A-PP
« am: 10.07.2019 08:59 »
Guten Tag
Nach längerer Abwesenheit erlaube ich mir mal wieder eine Frage zu stellen!
Ab und zu werde ich gefragt, was passiert, wenn man am Röhrenverstärker mit einer Ausgangsimpedanz von 8 ohm einen Speaker mit 4 ohm betreibt?
Bei AB ist klar: verboten oder zumindest nicht empfehlenswert!

Es geht aber meistens darum, ältere Teile wie Jukeboxen, grössere Röhrenradios oder alte Röhren-HIFI mit Kathodenbias mit "einfachen" Zusatzspeakern zu betreiben, ohne 70 oder 100V-Technik anzuwenden.

Also nun konkret:
Klass-A/Pushpull mit Kathodenbias:
Bisher habe ich salopp geantwortet:
weniger Leistung, vermutlich erhöhter Klirrfaktor, aber kaputt geht nichts!

Grobe Annahmen zur Begründung:
1. Imax im Aü gemäss der 8 ohm Impedanz und Fehlanpassung Ra bei nur 4 ohm Last ergibt massiv reduzierte Leistung (noch etwa 25%?)
2. Klass A, Kathodenbias: Anodenstrom ist NICHT (wie bei AB) von Aussteuerung abhängig, also werden weder Röhren noch Trafo unzulässig überlastet.
Meine Fragen:
- ist das so zumindest näherungsweise ok? Insbesondere die Aussage betr. Belastung von Röhren und Trafo?
- was sagt die Theorie dazu? (ist wohl abissl komplexer, oder?)
Wer kann mich aufklären?
Uebrigens: im Netz finde ich viel zu "Fehlanpassung", aber wenig zu meinen konkreten Fragen in Bezug auf Endstufen mit Kathodenbias. Wer kennt ev. einen Link dazu?

Mit Dank für jedwelche Tipps grüsst Bruno


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Offline dimashek

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Re: Fehlanpassung bei Klass A-PP
« Antwort #1 am: 10.07.2019 11:38 »
Anodenstrom ist NICHT (wie bei AB) von Aussteuerung abhängig, also werden weder Röhren noch Trafo unzulässig überlastet.
Das wäre ja dann eine Konstant-strom Quelle, und kein Verstärker, oder? ;)
Natürlich hängt der Anodenstrom von der Aussteuerung. Klass A bedeutet nur - die Röhre leitet immer, sperrt nie.

Class A Arbeitspunkt sollte etwa in der Mitte zw. Sättigung (Arbeitsgerade kreuzt 0V-gate Kurve, Ia=max) und Abschnürung  (Ia=0mA) liegen.

Nehmen wir einfach an, 300V Anode, 50mA Ruhestrom (roter Punkt), sehr heiß, über der zulässigen Verlüßstleistungs-hyperbel (grün). Load line für normalanpassung liegt etwa so, dass es im Schnitt (über die gesammte Aussteuerung) knapp unter der Pmax-liegt, so wie bei Gitarrenamps üblich.
malt man zusätzlich die Line für doppelte Last (Ra/2 - rot), sieht man, dass diese bei der Sättigung deutlich über der P-max liegt. (gelber Punkt).
Und ich behaupte mal, im Schnitt, bei Vollausteuerung, ist die Verlusstleistung etwas höher, als bei Normal-Last.
 Es könnte also sein, dass die Röhren etwas weniger leben... zumindest theoretisch.
Dem Trafo wird nichts passieren, der mag die lighter loads nicht (wenn die Kurve flacher wird und die Abschnürspannung steigt). 

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Offline tubeampgrufti

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Re: Fehlanpassung bei Klass A-PP
« Antwort #2 am: 10.07.2019 17:34 »
Danke Dimashek, soweit nun klar.
Röhren sind ja im Gegensatz zu Transistoren sehr "tolerant". Bei den Sandteilen darf die Verlustleistung ja nie über der SOA zu liegen kommen. Wenn ich deiner Argumentation folgen kann, so liegt die Arbeitsgerade bei Röhren im A-Betrieb immer/oft teilweise über der P-Hyperbel? Habe das noch nie so gesehen. Bin davon ausgegangen, dass der "rote Punkt" nur unterhalb der Hyperbel liegen und die Arbeitsgerade sie max. berühren darf. Aber auch dann ginge die rote A-Gerade (bei Ra/2) immer noch massiv in den Ueberlastbereich.
Danke für diesen sehr anschaulichen Theorieanschub!
Gruss Bruno

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Offline dimashek

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Re: Fehlanpassung bei Klass A-PP
« Antwort #3 am: 10.07.2019 17:49 »
Ich sage es mal so:
Der "rote Punkt" sollte unterhalb liegen (tut es aber nicht bei viieelen git. Amps, siehe AC30). Ist zwar nicht Class A, aber bei heißem AB gelten gleiche Regeln ;)

Die Arbeitsgerade darf über die Hyperbel, klar. Abgerechnet wird ja im Durschnitt (integriert über die ganze Periode).
Und dieser Durchschnitt sollte nicht über der Pmax liegen.
Solange aber die halbe Periode unten "abgekühlt" wird, kann die andere Hälfte "aufheizen".

Diese durchschnittliche P-dissipation hängt von der Aussteuerung ab. Ist meisten bei ca 70% Amplitude maximal.
(Versteht man, wenn man sieht, dass bei max. Amplitude die Kurve wieder unter die Hyperbel sinkt)

Besonders bei Class B liegen die Arbeitsgeraden oft sehr weit über der Hyperbel, da die Hälfte der Periode gar nichts fliesst. Somit könnte man theoretisch sogar Verlusstleistunghyperbel mit doppelter Leistung anvisieren.
Doppelte Leistung in der halben Zeit = OK!

P.S. Sorry - ich kanns nicht besser beschreiben. :)

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Offline tubeampgrufti

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Re: Fehlanpassung bei Klass A-PP
« Antwort #4 am: 10.07.2019 22:16 »
Als ich im Startpost schrieb:
"Klass A, Kathodenbias: Anodenstrom ist NICHT (wie bei AB) von Aussteuerung abhängig", dann meinte ich eben den von dir beschriebenen "Durchschnittswert".
Ich hacke jetzt doch nochmals nach, wenn du erlaubst:
Messe ich den Anodenstrom mit einem Multimeter bei einer "AB-Fixed Bias-Endstufe", dann messe ich doch ohne Signal den Biasstom so um die 60% des Stromes für die max. Verlustleistung. Bringe ich einen Sinus von zB. 1 kHz, so steigt der Anodenstrom bis vor die Sättigung kontinuierlich an bis 100 % , fahre ich dann weiter in die Sättigung steigt der Anodenstrom noch etwas über 100 % und bleibt dann irgendwann stabil auf sehr hohem Wert.
Gleiche Uebung mit Kathodenbias mit gleicher Röhre und einem Arbeitspunkt bei ca. 100 %, so bleibt er prakisch konstant bei diesem Wert, zumindest bis zur Sättigung.
Bei beiden Messungen handelt es sich doch um den "DC-Mittelwert" oder eben um diesen genannten "Durchschnittswert". Dass der Anodenstrom bei beiden Schaltungskonzepten "wechselstrommässig" entsprechend der Ausgangsleistung im Signalrhythmus im Trafo wirkt ist soweit wohl klar.
Daraus meine Ueberlegung: Fehlanpassung nach unten bei Kathodenbias ist kaum ein Problem, weder für den Trafo noch für die Röhren. Bei AB aber schon, weil der "Durchschnittswert" bei steigender Amplitude massiv über 100 % ansteigen würde.
Ueberlegungsfehler meinerseits? Steh ich da "aufm Schlauch"?  ???
 Gruss Bruno

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Offline dimashek

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Re: Fehlanpassung bei Klass A-PP
« Antwort #5 am: 11.07.2019 08:42 »
Was du über den ANODENSTROM schreibst ist richtig.
Ich meinte bei meinen Posts die Verlusstleistung (Pdissipation) an der Röhre, also I*U

Anodenstrom alleine zu betrachten ist nicht 100% korrekt. 

z.B. Ist die Pdissipation nicht bei 100% Aussteuerung maximal (da dann die Spannung über der Röhre minimal ist), sondern bei ca. 70%

Und diese Pdissipation ist abhängig von Last, selbst bei Class A

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Offline tubeampgrufti

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Re: Fehlanpassung bei Klass A-PP
« Antwort #6 am: 11.07.2019 09:52 »
Ach ja, natürlich, jetzt ist auch mir der "Knoten geplatzt"! Ist ja immer so, dass das U*I-Produkt beachtet werden muss wenns um Verlustleistung geht und nicht nur der Strom alleine. Habe ich in dieser Beziehung glatt übersehen. Nun ist alles soweit klar!
Danke nochmals und Gruss aus der Schweiz!