Hallo
der Ri einer Röhre spielt für den Quellwiderstand als Kathodenfolger keine Rolle!!!!
Baien wir keinen KF sondern eine Standardstufe, dann wird das ganze ziemlich mies. Nur die Steilheit entscheidet. Transformieren wir die Signalspannung um 10:1 runter dann Transformieren wir den Strom um den selben Faktor rauf. Der Quellwiderstand sinkt nicht 1:10 sondern im Quadrat des Übersetzungsverhältnisses, also 100. Zusammen mit der ECC82 würde man dann dann die nötigen 600Ohm Quellwiderstand erreichen. Aaaaber zu welchem Preis. Die Spannungsverstärkung wäre viel zu klein, da gerade noch zweifach. Es wird also eine weitere Stufe benötigt, die hat die ECC82 auch an Board. Wir kämen über zwei Stufen auf 40fach. Das ist auch noch zu lütt. Jedenfalls zu lütt um einen guten Rauschabstand zu gewährleisten.
Warum das so ist?
In jeder Stufe entsteht ein relativ gleicher Betrag an Rauschspannung. Gute rauscharme Röhren vorausgesetzt (ECC83, ECC82, ECC81, EF86 sind sehr geeignet) entsteht das meiste Rauschen in den Widerständen rundherum und die sind bei allen diesen Röhren ziemlich gleich groß und darum wird auch die Rauschspannung pro Stufe zu ziemlich gleich sein. Nehmen wir als Rechenexempel mal an sie würde 1mV betragen. Die Signalspannung aus der Kapsel soll im Beispiel 5mV betragen.
Gehen wir mal zwei mögliche Anordnungen durch in denen wir die 5mV auf Linepegel (1V) verstärken. Der gesamte Verstärkungsfaktor beträgt also 1V/5mV=200fach.
1. ECC82 (normal) -> ECC82 -> 10:1 Übertrager -> Mischpult
Die erste ECC82 fügt 1mV Rauschen hinzu und Verstärkt um den Faktor 20. Macht für das Signal 20x5mV=100mV. Das Rauschen beträgt 1mV. das Signal/Rausch-verhältnis ist also 100:1.
Nun werden Rauschen und Signalspannung von der zweiten Stufe verstärkt. Der Faktor ist wiederum 20. Macht also für das Signal 100mV*20=2000mV und als Rauschen 1mV*20=20mV. Dazu kommt 1mV Rauschen dieser Stufe. Also insgesamt 21mV. Das Signal/Rausch-verhältnis ist also 2000mV:21mV=95:1.
Jetzt ist dein Ri zu groß und du transformierst um den Faktor 10 nach unten. Bei Übertrager wollen wir mal davon ausgehen, dass er überhaupt nicht rausche. Die Signalspannung beträgt also 2000mVV/10=200mV. Die Rauschspannung wird ebenfalls gezehntelt, also 21mV/10=2,1mV. Am Rauschabstand ändert sich garnichts.
Im Mischpult erzeugst du nun die restliche Signalspannung. Dazu musst du etwa um den Faktor 5 verstärken. Macht also
200mV*50=1000mV Signalspannung bei 2,1mV*5=10,5mV Rauschspannung. Dazu kommen die 1mV des Pultes. Macht also 11,5mV. Du erhältst also einen Rauschabstand von 1000/11,5=87:1.
2. EF86 -> Kathodenfolger -> 1:1 Übertrager -> Mischpult
Die EF86 hat eine Spannungsverstärkung von 170fach. 5mV kommen wie oben stipuliert aus der kapsel, macht also 170*5mV=850mV. Dazu kommt das 1mV Rauschen dieser Stufe. Der Rauschabstand ist also 850:1
Im Kathodenfolger findet keine Verstärkung statt, es kommt lediglich das 1mV Rauschen pro Stufe hinzu, dass wir angenommen haben. Macht also 2mV rauschen. Der Rauschabstand ändert sich wie folgt 850:2=425:1.
Der Übertrager dient hier nur der Symmetrierung und kann, wenn diese unerwünscht ist weggelassen werden Auch ein Schalter zum Überbrücken im Mikrofon selbst wäre sehr interessant. Wie dem auch sei, er macht mit dem Signal gar nichts, und er rauscht auch nicht, wie wir im ersten Beispiel schon angenommen haben. Am rauschabstand ändert sich also gar nichts.
im Mischpult genügt uns nun eine Verstärkung von ca 1,2fach und wir erhalten 1000mV Signalspannung. Und 2mV*1,2=2,4mV Rauschspannung. Dazu kommen das1mV des Pultes, macht also 1000:3,4=294:1.
Fazit
Gewonnen hat die EF86. Woran liegt das? Es liegt nicht an den Eigenschaften dieser Röhre sondern nur an der Schaltungstopologie. Es gibt ein paar Regeln für gute Kleinsignalsverstärker:
I. Keine Stufe kann Rauschen verringern.
Das ist Logo, denn jede Stufe verstärkt das Rauschen und das Signal, das sie bekommt un fügt ihr eigenes rauschen hinzu. Folglich sollte ein guter Verstärker möglichst wenig Stufen haben.
II. Der Rauschabstand einer Stufe ist Proportional zu ihrer Verstärkung.
das ist auch Logo, denn je mehr die Stufe verstärkt, desto mehr Signalpegel steht ihrem eigenem Rauschen gegenüber. Daraus folgt:
III. Niemals Abschwächer verwenden.
Dein 10:1 Übertrager war ein solcher Abschwächer und hat dazu geführt, dass du mit niedrigen Signalpegel ins Mischpultes musstest. D.h. auch möglichst auf potis zu verzichten. Daraus folgt weiter:
IV. Die Verstärkung der Stufen sollte möglichst groß sein.
Auch das hättest du mit der ECC82 oder auch anderen Trioden gerissen. Gerade mal SRPP oder Cascode wäre möglich gewesen.
V. Der Rauschabstand der ersten Stufe kann nicht mehr überboten werden.
Das ist auch logo. Denn jede Stufe erhöht das Rauschen ja nur noch mehr und kann es nicht absenken, denn sie Verstärkt rauschen und Signal und fügt ihr eigenes Rauschen hinzu. Was verrauscht ist, ist also verlohren. D.h. der Rauschabstand der ersten Stufe setzt die Messlatte des maximal möglichen Gesamtrauschabstandes, der sich immer darunter befinden wird. Daraus folgt, dass wir in der ersten Stufe den besten Rauschabstand im ganzen Verstärker erreichen müssen. daraus ergibt sich folgendes:
VI. Die erste Stufe soll die höchste Verstärkung haben.
Daraus ergibt sich auch, dass wenn wir schon Volumenregler oder andere Abschwächer brauchen, dieser möglichst vor der letzten Stufe liegen muss.
VII. Abschwächer müssen möglichst weit hinten im Verstärker liegen.
Übertrager rauschen überhaupt nicht können aber die Signalspannung heben. D.h. sie sind praktisch Rauschfreie Spannungsverstärker. Deswegen kann ein Hochtransformieren der Signalspannung sehr gut sein und natürlich umso besser je früher die entsprechende Stufe im Verstärker kommt.
VIII. Aufwärtsübertrager sind nützlich.
das hätte man sich im Konzept 2 noch zu nutze machen können. Hätte der Kathodenfolger z.B. einen Quellwiderstand von 100Ohm gebracht, also die maximalen 600Ohm unterboten, dann hätte man eigentlich das Signal noch etwas rauftransformieren können. Nämlich um den Faktor 2,4 (Wurzel aus 600/100). Man hätte real wohl einen 1:2 Übertrager genommen. Der Rauschabstand hätte sich dadurch nochmal verbessert.
Wir wissen Rauschen entstheht in Widertänden und ist Proportional zu Ihrere Größe und Temperatur. Daraus ergeben sich die letzten beiden Gebote:
IX. Halte Widerstandswerte klein.
D.h. man sollte Röhren einsetzten die kleine Widerstandswerte ermöglichen. FETs sind dann eigentlich sogar noch besser. Weil hier etwa um den Faktor 10 kleine Widerstandswerte verbaut werden.
X. Halte Widerstände kühl.
Es ist also dafür zu sorgen, dass Widerstände ihre Wärme abgeben können und nicht von anderen Bauteilen erwärmt werden. Gerade bei Röhrenverstärkern ist das ziemlich heikel und bedarf ausgefuchster Verdrahtung.
Übrigens sind diese zehn Gebote für rauscharme Kleinsignalverstärker auch auf Gitarrenverstärker anwendbar. Es ist z.B. total behämmert 5 ECC83 zu kaskadieren und den Überschuss an Verstärkung (gain) durch Spannungsteiler (Abschwächer) die dazu noch hochohmig sind zu vernichten. High-Gain-verstärkerbauer sollten mal über Zwischenübertrager nachdenken und die Stufenzahl reduzieren. Mich nervt das Rauschen der Rectos, Firbeballs, SLOs, 5150 und diverser Marshalls sowas von, dass ich lieber unverzerrt als neben einen Wasserfall Musik machen würde. Für die Kohle was die Teile kosten, muss man erwarten dürfen, dass sich wenigstens einigermaßen Mühe beim Fremdspannungsabstand gegeben wird.
Viele Grüße
Martin
