[ludo]

Moin!
Gibt es einen weg die Ausgangsleistung eines Verstärkers rechnerisch zu ermitteln? Die Verlustleistung gibt ja nur die Leistung an, welche ungenutzt verbraten wird, mit welchem Wirkungsgrad kann man bei Röhren rechnen?
Welchen Wirkungsgrad haben übliche Übertrager?
Fragen über fragen..

Grüß - Ludo

[Bierschinken]

Hallo,

die Literatur hat für bestimmte Techniken theoretisch erreichbare Wirkungsgrade bereit.
So ist z.b. für eine PP Endstufe in A/B das Maximum der Sprechleistung 72,5% der zugeführten Leistung.
Für SE in Klasse A sind es 50% und für PP in Klasse B meine ich wären es knapp 90%.

Wirkungsgrad Übertrager....müsste man messen, ich schätze aber, dass es hier kaum zu Verlusten kommt, ausser den Gleichspannungsverlusten.

Grüße,
Swen

[TTFrank]

Hallo,
ich habe mir ein paar Gedanken zur Berechnung der maximalen Ausgangsleistungen von Röhrenendstufen von Gitarrenverstärkern gemacht und nach etwas Rechnerei zwei Formeln entwickelt - eine für A-SE, die andere für AB-PP.
Vorausgesetzt ist, dass die Röhren eine passende Primärimdanz am AÜ sehen.

Hier die Ergebnisse zusammengefasst:

A-SE:
Peff= n * Pa/2 * 0,000207 * Ua^1,5                       

AB-PP:
Peff= n * Pa/2 * 0,000232 * Ua^1,5               


Peff: effektive Ausgangsleistung in Watt
n: Anzahl der Endröhren
Pa: max. Anodenverlustleistung einer Röhre in Watt
Ua: Anodenspannung in Volt (ohne Signal)

Die Faktoren 0,000207 bzw. 0,000232 haben die Einheit Volt^-1,5 .
Die Berechnung der Faktoren ist nicht so ganz „ohne“  (Integrale usw. …)
Die Peff-Werte gelten für Vollausteuerung (also bis max. Ug1=0), aber noch ohne Übersteuerung.
Im echten Overdrive-Bereich sollten die Peff-Werte dann noch etwas höher sein, ich schätze ca. 20-25% mehr.

Die maximalen Cleanleistungen dürften deutlich geringer sein und sind ja auch immer subjektiv, je nachdem, wie viel „Klirr“ man akzeptiert.

Ich weiß nicht, ob die Formeln in der Praxis hinkommen.
Ich selber habe kein Equipment zur Leistungsmessung.

Gruß
Frank

[SvR]

Salü,
Könntest du auch deine Herleitung einstellen? Wär ziemlich cool von dir, dann kann man die Formeln nach vollziehen.

Die Berechnung der Faktoren ist nicht so ganz „ohne“  (Integrale usw. …)

Das schreckt mich nicht 
mfg Sven

[SvR]

Salü,

Wirkungsgrad Übertrager....müsste man messen, ich schätze aber, dass es hier kaum zu Verlusten kommt, ausser den Gleichspannungsverlusten.

Im Kern hat man doch bestimmt auch Verluste oder? Das Streufeld muss ja seine Energie auch irgendwo her bekommen? Und wie sieht es mit Wirbelstromverlusten eigentlich aus? Klar, die Bleche sind gegen einander isoliert um diese zu reduzieren, aber man kann die Bleche ja nicht unendlich dünn machen.
 Irgend jemand hat mal verschiedene Trafos in seinem Amp verglichen und konnte durch reduzierte Wicklungswiderstände noch erstaunlich viel gut machen bei der Ausgangsleistung (war en dickerer Verstärker -> war es Hans-Georg?)
mfg Sven

[TTFrank]

Hallo Sven,
habe viel numerisch gemacht, da sich die Sachen  teilweise gar nicht geschlossen lösen lassen und ich auch nicht die Zeit habe.
Zuerst Ia=f(Ua) Kennlinie für Ug1=0V modelliert, Grundlage Child-Langmuir-Glg. für Ik.
Für die Stromverteilung auf Anode und Gitter den arctan-Ansatz von Van der Veen genommen.
Für A-SE habe ich Ug2=230V genommen, für AB-PP 260V – hatte am Ende aber keinen sehr großen Einfluss.
Dann sinnvolle Primärimpedanzen angenommen (z.B. bei A-SE  gem. Ua^2/Pa), um an die optimalen Lastgeraden zu kommen, bei AB-PP Einzel- und Systemlastgerade.
Dann ausgehend von sinnvollen Arbeitspunkten die I-U-Integrale unter  LG´s  berechnet – nicht schwer, sind ja nur Geraden, dabei natürlich Gleichstrom-Verlustleistungsanteil abgezogen.

Intervallgrenzen bei A-SE:
Ua bis Uamin (Schnittpunkt mit Ug1=0V-Kennlinie), nur Ansteuerung nach „oben“ gerechnet

Bei AB-PP zweistufiges Intervall:
Ua bis Ua_Schnittpunkt von Systemlastgerade mit Einzellastgerade,
von dort bis Uamin unterhalb der Einzellastgerade.
Dann die numerisch erhalten Werte korreliert, z.B. ergab die doppelte log-Auftragung von P gegen Ua eine Steigung von 1,5, daher z.B. der Exponent von 1,5 – also empirisch.
Der Zusammenhang mit Pa und der Anzahl der Röhren liegt ja auf der Hand.

Ob das jetzt alles richtig ist, was ich gemacht habe, weiß ich nicht.

Ach ja, Wirkungsgrad des AÜ steckt nicht drin, gehen also noch ein paar % runter.

Schöne Grüße
Frank

[Manfred]

Hallo,

Die üblichen Wirkungsgradangaben für die verschieden Betriebsarten  in Prozent sind die maximal erreichbaren Werte bei optimalen R_a bzw. R_aa.
Die tatsächen Werte hängen von der Betriebsspannung und dem aktuellen Wert ab.
Eine Faustformel gibt es nicht wirklich, diese Formeln sind eine grobe Abschätzung.
Es gibt spezielle Software für die Berechnung von und grafische Methoden unter zuhilfenahme der Kennlinien.
Im Anhang ein Artikel aus der Hochzeit der Röhrentechnik, betreffs AB-Endstufen.

Gruß
Manfred 

Frank war zeitlich kurz vor meinem Post  und hat einiges dazu gesagt

[TTFrank]

Nachtrag:
sorry, ich hatte am Anfang doch 95% AÜ-Wirkungsgrad hineingesteckt (hatte ich vergessen), 5% Verluste stecken also schon drin.

Frank

[TTFrank]

Hallo,
habe mal die Anodenspannung von meinem Laney VC15 gemessen,  267V Pin3/7.
Es sind zwei JJ EL84 drin.
Wenn ich die entsprechenden Werte in die Formel für AB-PP einsetze, kommt gerundet Peff=12W heraus. Für den Overdrivebetrieb müssten es es dann ca. 15W sein.
Kommt zumindest einigermaßen mit den Herstellerangaben hin.

Gruß
Frank

[Hardcorebastler]

Moin,
die Ausgangsleistung am AÜ bei SE Triodenbetrieb liegt bei ca. 0,32 - 0,35 * Anoden-Gitterverlustleistung ,
bei ca. 5 % Klirr , bei SE in ultralinear ca. 0,39 *Anoden-Gitterverlustleistung

übliche Verluste des AÜ, ca 0,6dB , das macht dann mal eben
15 % weniger Leistung
0,6dB = 1,07 Spannungsverhältniss = 1,15 Leistungsv.

Gruß, Jörg

[chaccmgr]

Hi,
grundsätzliche Frage: die theoretische Berechnung hilft mir doch eigentlich nicht? Die hilft bestenfalls für eine grobe Abschätzung in der Planung? Dafür würden mir persönlich aber auch die groben Infos laut Datenblatt reichen.

Wenn man es wirklich wissen will ist doch entscheidend was tatsächlich raus kommt. Und das hängt maßgeblich davon ab:

- mit welchem Pegel ich in den Poweramp gehe, was wieder davon abhängt, wie der Preamp ausgelegt ist (Output Consumer Pegel oder Studio-Pegel oder...), wie stark das Eingangssignal ist (Output Instrument, wie stark ich anschlage), wie der Tone-Stack eingestellt ist, welche Frequenzen interessieren, wie die Gain-Einstellung ist (welche Verzerrung will ich haben)...

Das Design des Poweramps ja in der Theorie auf einen bestimmten Eingangspegel zur Vollaussteuerung (ohne Clipping) ausgelegt, welcher vom Preamp erwartet wird. Dieser tatsächliche Eingangspegel ist aus den oben beschriebenen Gründen mehr als theoretisch.
 
HiFi-Amps werden üblicherweise bei 1kHz eingemessen und das Eingangssignal wird so eingestellt, dass kein Clipping aus dem Preamp kommt und der geplante Eingangspegel der Poweramps eingestellt ist. Das geht bei Gitarrenamps aber auch bei Bassamps nicht wirklich bzw. ist gar nicht erwünscht.

Deshalb sind die Leistungsangaben bei HiFi-Amps bei gleichen Röhren auch immer kleiner als bei Gitarrenamps weil dort das Signal nur bis zu einer max. Verzerrung von 1% THD (ich glaube die HiFi-Norm geht davon aus) gemessen wird.

Musikeramps werden immer bis zu einem gewissen Grad überfahren, eigentlich immer schon in der Vorstufe, und das absichtlich. Wenn Du wissen willst, was aus einer Kiste rauskommt, muss man auch Festlegungen treffen, die man zunächst messtechnisch ermitteln muss (Output eines bestimmten Instruments bei einer bestimmten Spielweise, Output Preamp bei einem bestimmten Sound etc.). Diese Festlegungen werden in der Praxis nie eintreten.

Die Hersteller geben auch meist ganz unterschiedliche Ausgangsleistungen für ihre Kisten an, Fender z.B. bei zwei 6L6 i.D.R. 40W während die meisten anderen 50W, einige wenige sogar 60 W angeben.

Daneben kommt es auch auf die Größe des AÜ an, ob der die Leistung auch überhaupt übertragen kann.

Danach hilft nur Messen der tatsächlichen Ausgangsleistung. Wenn Pre- und Poweramp übersteuert werden, kommt hinten meist (AÜ) weit mehr als ein berechneter Wert raus. Wie sich's anhört ist wieder eine ganz andere Frage.


Grüße
Robert

[TTFrank]

Hallo Robert,
prinzipiell hast du Recht.

Es ging mir nur um eine rechnerische Abschätzung, welche Leistung aus einer Röhrenendstufe unter bestimmten Bedingungen in etwa rauszuholen ist:

- Pentode, A-SE bzw. AB-PP
- nahezu optimales Raa
- AÜ-Wirkungsgrad 95%
- Ansteuerung bis Ug1=0V,  aber noch keine Overdrive

Der Klirr ist dabei völlig unberücksichtigt, ebenso Kapazitäts- und Induktivitätseffekte (keine Referenzfrequenz)

Immerhin gehen in die Formeln sowohl Röhrenparameter (Pa) als auch verstärkerseitige Einflussgrößen (Ua) ein.

Soweit ich bisher sehen konnte, kommen mit den Formeln zumindest plausible Ergebnisse heraus.
Eine Ausnahme bildet die 6V6. Da sind die berechneten Peff-Werte ca. 25% zu hoch.

Ich vermute, wenn ich diesen ganzen Numerik-Kram jetzt nochmal nur für die 6V6 machen würde, würde da ein kleinerer Ua-Vorfaktor (≈ alter Faktor mal 0,8) auftauchen.
Ist aber zu aufwendig und lohnt daher nicht. Es taucht eine Gleichung für Ia auf, die Ua in einer arctan-Funktion, noch dazu mit gebrochenem Exponenten enthält.
Außerdem tritt in der Gleichung das Ua noch in Form eines Wurzelpolynoms (Child-Langmuir) und linear in Form der Lastgeraden auf.
Soweit ich weiß, gibt es da bis heute überhaupt keine Lösungsformeln. Bleibt also nur numerisches „Durchnudeln“.

Letztlich war die Sache für mich nur eine interessante Spielerei, mehr aber nicht.

Gruß
Frank

[chaccmgr]

Hallo Frank,

war auch nicht als Kritik gemeint
Ich bewundere deine mathematischen Fähigkeiten und den Spaß am Rechnen, welche ich nicht habe

Grüße
Robert