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Grenzfrequenz für Kathodenkondensatoren

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Offline Bierschinken

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Grenzfrequenz für Kathodenkondensatoren
« am: 23.02.2009 02:50 »
Hallo,

dem Diciol zufolge lässt sich die untere Grenzfrequenz eines Kathodenkondensators bestimmen nach:

fug = 5,7*S/2Pi*C

Ich habe bei der Formel aber irgendwie bedenken.
Möchte ich z.b. für eine ECC83 (S=1,6) die Grenzfrequenzen für 0,68µ, 1µ und 20µ bestimmen erhalte ich 2,13kHz, 1,45kHz und 72,6Hz.
Kann das stimmen?

Ich empfinde die errechneten Frequenzen für 0,68µ und 1µ als zu hoch. Mein Hörempfinden sagt mir, dass bei einem Kathodenkondensator von 1µF schon deutlich tiefer was passiert als 1,45kHz.

Hab ich nu doofe Ohren, verrechne ich mich, oder stimmt etwas an der Berechnung nicht?  ::)

Grüße,
Swen

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Offline Tube_S_Cream

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Re: Grenzfrequenz für Kathodenkondensatoren
« Antwort #1 am: 23.02.2009 08:05 »
Hallo Swen,

die Formel beschreibt ja lediglich den Punkt, wo die Frequenz mit 6dB/Oktave abfällt. Da bei einem nicht entzerrten Tonabnehmer ein sehr großer unterer Mittenanteil und rel. wenig Höhen kommen, kann dieser Hochpass linearisierend wirken.

Letztendlich ist es ja auch so, daß es bei tiefen Frequenzen immer noch den Verstärkungsfakor einer Röhre ohne Gegenkopplung gibt.
Nimmt man eine übliche Triode 12AX7 mit Ra= 100K, Rk = 1K5, so unterscheidet sich der Verstärkungsfaktor mit/ohne Kathoden-C gerade mal um 6dB. Wenn Du also einen 1KHz-Hochpass bildest, führt das nur dazu, daß die Tiefmitten um maximal 6dB schwächer sind als die Höhen. Wenn die Stufe einen größeren Rk hat, wird der Einfluss des Ck stärker.

Einen groben und schnellen Überblick kann man sich hiermit verschaffen:
http://amps.zugster.net/tools/triode-calculator

Gruß

Stefan
« Letzte Änderung: 23.02.2009 08:15 von Tube_S_Cream »

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Offline Martino

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Re: Grenzfrequenz für Kathodenkondensatoren
« Antwort #2 am: 23.02.2009 09:03 »
Hallo zusammen!

Swen, idF hätte ich auch doofe Ohren. :) Ich hab das selbst schon bei 2 Amps versucht den v1b kathodenfolger
zu verändern (bei meinem Twin Klon und bei meinem noch unvorgestellten EL34 Projekt) und man hört den Unterschied
bei Gitarre kaum.
Beim Twin habe ich sogar schaltbar 22µF oder 1µF ausgeführt - es ist fürs Ohr nur eine Nuance.

Grüße, Martin
« Letzte Änderung: 23.02.2009 09:06 von Martino »

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Offline Tube_S_Cream

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Re: Grenzfrequenz für Kathodenkondensatoren
« Antwort #3 am: 23.02.2009 09:17 »
Sach ich doch....

Wenn man sich den Link, den ich oben beschrieben habe, anschaut, kann man dort sehen, wie der Gain mit und ohne Bypass-Cap aussieht. Das kann man auch so sehen als Verstärkung bei tiefen Frequenzen und bei hohen (mit Byp. Cap). Und schlappe 6dB machen den Kohl hier auch nicht extrem fett. Da kann es schon krasser werden, wenn man einen relativ hohen Rk fährt. In der V3 meines Express-Clones wird Ra = 100K und Rk = 10K eingesetzt. Wenn hier ein Bypass-Cap drübergelötet wird, bricht die Hölle aus, da hier der Unterschied zwischen Leerlaufverstärkung und gegengekoppelter Verstärkung schon satte 20dB beträgt. Im Express hat die V3 aber eine etwas andere Aufgabe, sodaß ein Bypass-Cap hier alles versauen würde. Der etwas ungewöhnlich gewählte Arbeitspunkt hat viel mit dem Soundverhalten des Trainwreck zu tun.

Liegt hingegen das Verhältnis Ra zu Rk bei etwa 100, so hat ein Bypass-Cap praktisch gar keine Auswirkung mehr...

Gruß

Stefan

Stefan

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Offline Bierschinken

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Re: Grenzfrequenz für Kathodenkondensatoren
« Antwort #4 am: 24.02.2009 00:05 »
Hallo,

vll. hab ich mich etwas falsch ausgedrückt, ich empfinde die errechneten Frequenzen als zu hoch.
Meiner Meinung wird deutlich unter 1,5kHz bei einem 1µ Kondensator "geboostet".

Wie gesagt ich kann mich da irren, aber der Unterschied zwischen kein Ck und Ck mit 1µ macht einen immensen Unterschied, auch in den Bässen oder zumindest unterhalb der errechneten Fg.

Grüße,
Swen

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Offline Tube_S_Cream

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Re: Grenzfrequenz für Kathodenkondensatoren
« Antwort #5 am: 24.02.2009 09:08 »
Jetzt hat's mir keine Ruhe gegeben. Es geht doch nix über LT-Spice oder dergl...

Ich habe ein PDF der Simulation mit 3 verschiedenen Kathoden-Cs angehängt. Datenbasis sind die Duncan-Röhrenmodelle.
Ich bin von einer 12AX7 mit Rk = 1K5, Ra = 100K, Keine sekundäre Last ausgegangen.

Die Übergangsfrequenz liegt in der Tat viel weiter unten, als in der erwähnten Formel berechnet. Es wird hier nur der Bereich von 20Hz - 2KHz berücksichtigt. Darüber hinaus bringt's nix mehr.
Bei obiger Stufe liegt die maximale Differenz sowieso nur bei 6dB zwischen "Ohne" und "Mit".

Meine Meinung: Kathoden C's am besten so groß wählen, daß sie wenigstens keine Phasenschweinereien verursachen, wenn sie in Highgain-Stufen eh nicht wahnsinnig viel bringen. Wenn man hier wirklich etwas im Sound verschlanken will, sind schon Caps in der Größenordnung einiger 100nF nötig.

Ansonsten: Gib' mal deine Dimensionierungswerte der Röhrenstufe an und die gewünschte Übergangsfrequenz. Dann kann ich es dir "auf den Leib schneidern".

Gruß

Stefan

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Offline Dirk

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Re: Grenzfrequenz für Kathodenkondensatoren
« Antwort #6 am: 24.02.2009 13:25 »
@Tube_S_Cream: da ich gerade LT-Spice lese... verwendest Du die "normalen" Modele von Duncan oder hast Du diese nochmal etwas angepasst ?

Gruß, Dirk
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Offline TubeNewbie

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Re: Grenzfrequenz für Kathodenkondensatoren
« Antwort #7 am: 24.02.2009 14:27 »
Hallo,

der überbrückte RK schwächt die Bassanteile ab bis zu seiner Grenzfrequenz, da ja die Kathode selbst einen Ausgangswiderstand besitzt!
Der berechnet sich nach (Ra+Ri) / (µ+1)
Ein an die Kathode angebrachter Widerstand liegt mathematisch parallel zu diesem
Nimmt man als Beispiel die Marshall-Beschaltung ergibt das (100k+62.5) / 101 = 1.6k
Der angelegte Widerstand verringert diesen zb. 1.6k || 2.7k = ~ 1k
Wird dieser Widerstand mit einem kleinen Kondensator(z.b 680n) überbrückt ergibt das eine Grenzfrequenz von
2*pi*1k*680n = 234Hz!
 

gruß Michael





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Offline Larry

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Re: Grenzfrequenz für Kathodenkondensatoren
« Antwort #8 am: 24.02.2009 15:58 »
der überbrückte RK schwächt die Bassanteile ab bis zu seiner Grenzfrequenz,

Das kommt auf den Standpunkt des Betrachters an! Ich würde es eher so formulieren, dass bei überbrücktem Rk höherfrequente Anteile ab einer gewissen durch den Ck determinierten Eckfrequenz höher verstärkt werden, als dies bei nicht überbrücktem Rk der Fall wäre.

Ansonsten ist obige Berechnungsweise völlig korrekt und liefert als Ergebnis den -3dB Punkt der durch die Überbrückung höher verstärkten, höherfrequenten Anteile. Sprich - die max. Verstärkung höherfrequenter Anteile ist bei der errechneten Eckfrequenz noch nicht erreicht.

Larry
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Offline TubeNewbie

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Re: Grenzfrequenz für Kathodenkondensatoren
« Antwort #9 am: 24.02.2009 17:29 »
Hi Larry,

ok! Ich gebe es zu! Gut gerechnet aber schlecht formuliert! :danke:  ;D

gruß Michael

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Offline Tube_S_Cream

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Re: Grenzfrequenz für Kathodenkondensatoren
« Antwort #10 am: 24.02.2009 21:48 »
Da ich die SIM heute morgen mal eben fix eingetippt habe, habe ich dazu das 12AX7NH Modell von DuncanAmps genommen. Eine Heater-Simulation ist hierbei wohl kaum nötig.. Die Endparameter (open Gain 35dB  und no Cap <30dB) haben ja zudem noch eine hohe Übereinstimmung mit den Werten, den der oben erwähnte "Triode-Calculator" anzeigt.

Gruß

Stefan

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Offline TubeNewbie

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Re: Grenzfrequenz für Kathodenkondensatoren
« Antwort #11 am: 25.02.2009 02:04 »
Hallo Stefan,

für sowas brauchts kein Heater-Modell!
Ich nehme für die Modellerstellung das Programm Curve Captor oder mein Eigenes.

Hier z.B das LTSpice-Modell der ECC83

.subckt ecc83  P G K
Bp  P K  I=((0.001165468287m)+(0.0001045629836m)*V(G,K))*uramp((91.57742674)*V(G,K)+V(P,K)+(52.83283045))**1.5 * V(P,K)/(V(P,K)+(4.769893172))
cgp P G 2.4p
cgk G K 2.3p
cpk P K 0.9p
r1 P K 1G
r2 G 5 2k
d1 5 K dx
.model dx d(is=1n rs=1 cjo=10pf tt=1n)
.ends

Die Werte der B-Source stammen von dem Programm, der Rest muß noch hinzugefügt werden!
Ich übernehme meist die Werte von Norman Koren

gruß Michael

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Offline Tube_S_Cream

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Re: Grenzfrequenz für Kathodenkondensatoren
« Antwort #12 am: 25.02.2009 14:35 »
Wer lesen kann, ist klar usw....  ;D

Ich habe den Spruch mit dem Heater nur mal ergänzt, weil ich die Modelle 12AX7NH benutzt habe.
Wobei.. die Duncan Modelle sind mit Vorsicht zu geniessen. Innerhalb der üblichen Kennlinienbereich sind sie recht genau, bei Extremfällen kommen jedoch fragwürdige Dinge dabei raus. So würde obige Schaltung auch bei einer +B von 12,6 einen Output-Voltage Swing wie ein OP-Amp liefern. Ich galube kaum, daß eine normale 12AX7 ineinem Low Voltage-Projekt was Sinnvolles produzieren würde...

Kurzum... Auch ein Sim-Tool setzt voraus, daß man schon im Groben weiss, was man vorhat  ;D

Gruß

Stefan

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Offline TubeNewbie

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Re: Grenzfrequenz für Kathodenkondensatoren
« Antwort #13 am: 25.02.2009 17:18 »
Hi

Zitat
So würde obige Schaltung auch bei einer +B von 12,6 einen Output-Voltage Swing wie ein OP-Amp liefern. Ich galube kaum, daß eine normale 12AX7 ineinem Low Voltage-Projekt was Sinnvolles produzieren würde...

Ich benutze keine Trioden Modelle von Duncan!  ;)
Und bei kleinen Eingangsspannungen (1-10mV) kann schon eine verzerrte Verstärkung von 10-25fach rauskommen.
Die Simulation ist nur so gut wie sein Modell und die Modelle werden nach den Kennlinien die vorhanden sind nachgebildet.
Die ECC83 wurde halt nicht für 12V konzipiert dafür gibts ja die ECC86!



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Offline Tube_S_Cream

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Re: Grenzfrequenz für Kathodenkondensatoren
« Antwort #14 am: 26.02.2009 12:16 »
War ja auch nur so als Beispiel gedacht, dass man Simulationsmodellen nicht alles überlassen soll, sondern es nur zum "Finetuning" bzw. Bestätigung der gewünschten Funktionalität dient. Normalerweise müssten für die SPICE-Modelle Gültigkeitsbereiche besser und sichtbar definiert sein, in denen sie hinreichend genau arbeiten. Manche Modelle haben netterweise eine Kommentarzeile in den Model-Files.
Ich setze es LT-Spice gerne in der Frequency Domain ein, um Filternetzwerke und Frequenzgänge zu analysieren. Für alles andere habe ich hier noch ein DVM und ein 2x100MHz Tektronics Scope rumstehen...

Gruß

Stefan