Hallo
Ich habe die Schaltung noch mal etwas geändert. Die Biaseinstellung kann nun für jeden Endstufen-FET vorgenommen werden, vorher war nur ein Symmetrieabgleich möglich. Der Grund ist, dass die BUZ900 nicht ganz billig sind. Anstatt passende zu selektieren, werden sie jetzt einfach passend eingestellt. Die passende Einstellung ergibt sich bei 2...3V, je nachdem ob man eher auf Klasse A oder AB steht. Ich würde einfach bei einem von beiden das Bias richtig einstellen und am Bias des anderen so lange drehen, bis das Brummen verschwindet, denn genau dann ziehen beide BUZ900 exakt gleich viel Strom. Dieser Abgleich ist nicht schwierig, man kommt mit einem Voltmeter aus.
Weiterhin gibt es jetzt schon ein paar Bauteilwerte. Neben den Biasspannungsteilern sind Widerstandswerte rund um die Kathodynphysenumkehr bestimmt. Ersterer ist auf etwa 1:21 eingestellt. D.h. bei maximal aufgedrehtem Poti hat man 1/21 der Versorgungsspannung zur verfügung. Bei der maximal möglichen Versorgungsspannung von 45V sind das exakt 2,14V, bei den angepeilten 30V sind es 1,4V. Die Potis sind so geschaltet, dass bei Abreißen des Schleifers der Strom nicht absteigt sondern im gegenteil auf das Minimum absackt. Es sollten logarithmische Typen sein um die Spannung sehr fein einstellen zu können. Ich habe das Gefühl man kann das mit der Biaseinstellung noch irgendwie einfacher und besser hinbekommen. Wenn jemand eine Idee hat, dann unbedingt her damit. Er bekommt dann einen Orden!
Die Katodynschaltung hat kaum dierkten Einfluss auf den Klang, dazu ist sie zu stark Gegengekoppelt. Einen Einfluss bei sehgr hohen Frequenzen haben die verschiedenen Ausgangswiderstände der beiden Signalabgriffe. Der untere Ausgang ist niederohmiger und kommt darum besser mit Millerkapazitäten klar. Durch die Wahl des Arbeitspunktes können wir das aber nicht gut beeinflussen. Der Arbeitspunkt wird einfach so gewählt, dass die Stufe möglichst viel Signalspannung liefern kann. Zur Vollaussteuerung der Endstufe brauchen wir etwa 5V. Nun gilt die Regel, dass eine Schaltung maximal ihre Versorgungsspannung als Auisgangsspannung liefern kann. Die liegt also schon mal über 5V.
Weiterhin gilt, dass eine Stufe genau dann ein Maximum an Ausgangsspannung liefert, wenn die Spannung zwischen Drain und Source Uds (bei Röhren Anode und Kathode) exakt so groß ist, wie die Spannung die am Arbeitswiderstand Ura abfällt. Da durch beide der selbe Strom Ids fließt, denn das Verstärkungslelemt und der Arbeitswiderstand sind in Reihe geschaltet. Gilt für den Arbeistwiderstand Ra:
Ra = Ura/Ids
Wir haben aber eben gesagt, dass Ura=Uds ist, wenn die maximale Ausgangsspannung geliefrt werden können soll. Unter dieser Bedingung gilt für Ra folglich:
Ra = Uds/Ids
Das ist toll, denn diese Formel ist auch die Formel für de optimalen Arbeitswiderstand von Pentoden und JFETs haben die selbe Kennlinienform wie Pentoden, weswegen wir mit dieser Formel sehr gut liegen dürften.
Deswegen habe ich beim 2SK170 die Uds auf 10V festgesetzt, denn da über den Arbeitswiderstand ebenfalls Ura=10V abfallen sollen, kommen wir auch insgesamt 20V, das ist immer noch 10V weniger als Versorgungsspannung von 30V. Was bedeutet, dass wir weitere 10V versieben können. Im unteren Digaramm habe ich den Ids im Arbeitspunkt auf etwa 4mA bei einer gatevorspannung von ca. -2V gesetzt. Der grund ist, dass der Aussteurungsbereich etwa zwischen 0 und -0,4V liegt, weswegen wir mit -0,2V genau in der Mitte liegen. daraus follgt dass wir den Aussteuerbereich voll ausnutzen, denn wir können von -0,2V aus 0,2V in postive und in negative Richtung steuern. das ist nämlich die Zweite Bedingung für maximalen Signalspannungsausstoß: Der Arbeitspunkt muss exakt in der Mitte der aussteuerbaren Steuerelektrodenbereiches liegen.
Für den Ra gilt nun:
Ra = Uds/Ids = 10V/4mA = 10V/0,004A= 2500Ohm.
Bei Kathodyn wird dieser Arbeistwiderstand aufgeteilt, wie es ind er Schaltung zu sehen ist. Deswegen die zwei 1k3 Widerstände.
Die Ausgangsspannung Uaus ergibt sich nun aus der Differenz der Uds in den Punkten c und b. Man hätte die Punkte noch weiter aueinanderlegen können, ich habe mich mal mit dem linearen Aussteuerungsbereich begnügt. Die Diffrerenz beträgt:
Uaus = Udsc - Udsb = 16V-4V = 12V.
Das ist schon wesentlich mehr, als wir brauchen, denn uns hätten 5V genügt. Einer Endstufenverzerrung wird durch die Phasenumkehr kein Riegel vorgeschoben. Allerdings bekommen wir aus einer Katodynschalltung nur etwa 95% der SPannung heraus, die wir hineingeben. Der Grund ist einfach. Die am halben Arbeitswiderstand unterhalb des Verstärkerelemnts anfallende Steuerspannung wirkt der Eingangsspannung entgegen. Denn Steuern wir aus, dann steuern wir zwischen Steuerelektrode (Gate) und dem Fußpunkt (Source) aus, dadurch steigt der Strom an, das führt dazu, dass die Spannung am den 1k3 von R10 ansteigt, damit wird die Sourceelektrode aber angehoben, weswegen die Differenz zum Gate und damit die Aussteuerung wieder kleiner wird.
Wenn wir R9 vernachlässigen, was wir getrost können, da er nur 0,04% von R5 und R10 ausmacht:
V' = V/(1+V*R5/R10)
V' ist die tatsächliche Verstärkung, V die Theoretische sich aus dem kennliniendagramm ergebene.
Da R5=R10 ergibt sich:
V'= V/(V+1)
Nun gilt für V, dass sie das Verhältnis von Eingangs zu Ausgangsspannung ist. Uaus kennen wir, das sind 12V. Die Eingangsspannung die wir dafür brauchen, können wir ablesen es ist die Differenz der gatevorspannungen von den Punkten a und b. das sind ungefähr 0,2V. Die theoretische Verstärkung V beträgt also
V=12V/0,2V=60
Damit können wir weiterechnen:
V'= V/(V+1) = 60/(60+1) = 60/61 = 0,98
Kurz: Die Verstärkung der katodynstufe V' ist 1.
D.h. wir müssen die Steuerspannung unserere Endstufe schon in den ersten beiden Stufen zur verfügung stellen. Geht das? Wenn wir überall den 2SK170 nehmen, und jedesmal V=60 ist und etwa 20dB ind er Klanregulage vernichten, also die Signalspannung dort dritteln, dann haben wir eine 60*60/3 = 1200 fache Verstärkung. Wollen wir wirklich die 12V herausbekommen, also unsere Endstufe gandenlos Übersteuern, bis nur noch Rechtecke rauskommen, dann bräuchten wir nur 12V/1200=0,01V Eingasspannung, das sind gerade mal 10mV. Bei seichtem Spiel mit dem Fingermn kommt das etwa aus einer Telecaster raus. Wir haben also wirklich High Gain mit nur wenig Stufen, wenn wir wollten ...
Viele Grüße
Martin
