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Schaltungsanalyse

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Offline kraftroehre

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Schaltungsanalyse
« am: 19.06.2009 11:40 »
Hallo Röhrenfreunde! :)

 Ich bin vor kurzen auf den Schaltplan von Hiwatt hier gestoßen. Jetzt wollte ich mal euch fragen wie die Phasenwenderstufe hier funktioniert? Im Grundsatz scheint es ein Differenzverstärkerprinzip zu sein, aber wie arbeitet die V3 mit der V4 zusammen? Was hat das für einen Hintergrund? Ich hoffe Ihr könnt mir weiterhelfen,zu verstehen was da abgeht. ???



Gruß Jens

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Offline KippeKiller

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Re: Schaltungsanalyse
« Antwort #1 am: 19.06.2009 12:02 »
Hallo,

V3b stellt eine Konstantstromquelle dar welche die Gittervorspannung für die Phasenwenderstufe erzeugt.
Somit ist die Gittervorspannung unabhängig vom Spannungsabfall über den Kathodenwiderständen von V4.

Gruß Mathias


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Offline kraftroehre

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Re: Schaltungsanalyse
« Antwort #2 am: 19.06.2009 12:16 »
Hallo Mathias,  ;)
danke für die schnelle Antwort! Worin liegt nun der Vorteil gegenüber der normalen Methode? Arbeitet sie dadurch stabieler? Wenn die Gitterspannung über die Kathodenwiderstände erzeugt wird tut sich der Arbeitspunt doch immer wieder neu einstellen oder? Was gerade bei Älterungsprozessedoch gut sein müßte?!

Gruß Jens

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Offline KippeKiller

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Re: Schaltungsanalyse
« Antwort #3 am: 19.06.2009 12:36 »
Hallo Jens,

also bei der Gittervorspannungserzeugung über den Kathodenwiderstand wandert die Gittervorspannung mit der Aussteuerung der Röhre.
Bei dieser Variante ist die Gittervorspannung stabil und immer gleich, es ist sozusagen ein "fixed Bias" wohingegen die herkömmliche Variante ein "cathode Bias" darstellt.
Es dürfte der Symmetrie des PI zuträglich sein, sprich weniger Verzerrungen erzeugen als ein herkömmlicher PI.
Die Unterschiede zwischen den beiden Gittervorspannungserzeugungsvarianten sind im Bezug auf Endstufen und deren Biasing hier im Forum bestimmt schonmal diskutiert worden, im Grunde ist es das gleiche Spiel wie bei einer Push-Pull Endstufe.

Ganz genau kann ich es Dir aber auch nicht sagen da ich mich damit nur oberflächlich befasst habe im Zuge meiner Hiwatt Hysterie.

Gruß Mathias

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Offline chipsatz

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Re: Schaltungsanalyse
« Antwort #4 am: 19.06.2009 12:40 »
Somit ist die Gittervorspannung unabhängig vom Spannungsabfall über den Kathodenwiderständen von V4.

Hallo, das sehe ich nicht ganz so.
Die Gittervorspannung wird doch, nach wie vor, über den Spannunsabfall an den Kathodenwiderständen von V4 geregelt. Es hat sich lediglich das Spannungsniveau geändert. Die Gitter von V4 liegen jetzt DC-mäßig eben nicht mehr auf den sonst üblichen 0V, sondern auf der Spannung, die von V3 vorgegeben wird. Warum das so gemacht wird, kann ich allerdings auch nicht sagen.

Gruß mike

oohps.. da war jemand schneller..

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Offline _peter

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Re: Schaltungsanalyse
« Antwort #5 am: 19.06.2009 13:34 »
Hallo,

+1

Bei Fixed Bias würde man ja negative Gittervorspannung erzeugen, um den Arbeitspunkt einzustellen.
Hier ist's ja sehr positive, die, wenn über den Kathodenwiderstand nicht gegengekoppelt würde, den
Arbeitspunkt ins Nirvana schießen würde. Sinn? Vielleicht um, wenn der PI in die Verzerrung geht und
anfängt Gitterstrom zu ziehen, diesen zur Verfügung zu stellen und damit Gitterblockaden zu vermeiden?

Gruß, Peter
vintagevalveamps
Der Imperativ von "messen" lautet: miss!

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Offline _peter

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Re: Schaltungsanalyse
« Antwort #6 am: 19.06.2009 13:37 »
Nachtrag  :)

Im Hiwatt-Unterforum gab's dazu auch schon Threads aber ich glaube zu einer eindeutigen Lösung
kam es nie.. Man sollte das ganze auch historisch betrachten: In den frühen Schaltungen war an
der Stelle ein Kathodenfolger, der wohl die gleiche Aufgabe erfüllte, aber zu viel Gain klaute  ???

Peter
vintagevalveamps
Der Imperativ von "messen" lautet: miss!

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Offline chipsatz

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Re: Schaltungsanalyse
« Antwort #7 am: 19.06.2009 13:52 »
In den frühen Schaltungen war an der Stelle ein Kathodenfolger, der wohl die gleiche Aufgabe erfüllte, aber zu viel Gain klaute  ???

Hi Peter,
dann musste man die "arbeitslose" Triode wohl irgendwie anderweitig beschäftigen  ;D.

Gruß mike

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Offline KippeKiller

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Re: Schaltungsanalyse
« Antwort #8 am: 19.06.2009 17:27 »
Bei Fixed Bias würde man ja negative Gittervorspannung erzeugen, um den Arbeitspunkt einzustellen.
Hier ist's ja sehr positive, die, wenn über den Kathodenwiderstand nicht gegengekoppelt würde, den
Arbeitspunkt ins Nirvana schießen würde.

Ich verstehe nicht ganz warum ein fixed Bias zwingend negativ sein müsste.
Und im Verhältnis zum über dem Kathodenwiderstand erzeugten Spannungsabfall ist die Gittervorspannung warscheinlich sehr wohl negativ, ich würde die Konstantstromquelle als eine virtuelle Masse betrachten wie man sie in Opamp-Schaltungen ohne Bipolare Versorgung benutzt.
Und meiner Meinung nach ist die Gittervorspannung etwas anderes als der durch das anliegende Signal hervorgerufene Spannungsabfall über dem Kathodenwiderstand.
Ich lasse mich aber auch gerne belehren  :)

Gruß Mathias

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Offline OneStone

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Re: Schaltungsanalyse
« Antwort #9 am: 19.06.2009 18:11 »
Hallo Mathias!

Ich verstehe nicht ganz warum ein fixed Bias zwingend negativ sein müsste.

Bei üblichen Röhren in üblichen Schaltungen muss die BIAS-Spannung negativ sein, sonst brennt die Röhre ab, weil bei den meisten Röhren da dann zuviel Strom fließt. Andersrum gesehen ergibt das sonst sowieso keinen sinnvollen Arbeitspunkt, außer man muss dank zu niedriger Ua den Elektronen in den Hintern treten, damit sie sich bewegen. Obwohl - das ist wohl auch eher kein sinnvoller Arbeitspunkt im Sinne von "linearer Verstärkung", aber es macht halt Klirr, Wärme und so... :)

Und meiner Meinung nach ist die Gittervorspannung etwas anderes als der durch das anliegende Signal hervorgerufene Spannungsabfall über dem Kathodenwiderstand.

Das ist richtig. Die Bias-Spannung ist die Ruhepotentialdifferenz zwischen Gitter und Kathode, also die Gleichspannung ohne Aussteuerung, und man kann sie Ugk nennen, das ist eindeutiger als Ug. Die Ug sagt alleine nichts aus, man braucht dazu den Bezugspunkt, und der ist eben sobald ein Kathodenwiderstand vorhanden ist, nicht Masse sondern Uk.

Und im Verhältnis zum über dem Kathodenwiderstand erzeugten Spannungsabfall ist die Gittervorspannung warscheinlich sehr wohl negativ, ich würde die Konstantstromquelle als eine virtuelle Masse betrachten wie man sie in Opamp-Schaltungen ohne Bipolare Versorgung benutzt.

So sehe ich das auch. Das Problem an dieser LongTailedPair-Schaltung ist das, dass der Kathodenwiderstand eigentlich für AC unendlich sein müsste, d.h. man bräuchte an den Punkt eine Konstantstromquelle. Näherungsweise macht man eben den gemeinsamen unteren Rk sehr groß und benutzt diesen dann als Arbeitswiderstand und wenn man das wirklich linear machen will, dann braucht man eben einen sehr großen Rk (150k und mehr) und daher eine negative Betriebsspannung von -300V oder so. Und diese spart man sich gerne.
Die typischen Gitarrren-LTP haben ja einen Kathodenwiderstand von so 470 Ohm, an dessen unterem Ende die Gitter ihr DC-Potential beziehen und der somit die Gittervorspannung bereitstellt. Der untere Widerstand mit 10k oder so fungiert dann als Arbeitswiderstand, der das zweite (rechte) Röhrensystem in Gitterbasisschaltung steuert.

Hier ist das etwas anders gelöst. Hier ist der Kathodenwiderstand recht groß gewählt (47k) und man behilft sich eben dadurch, dass man die Gitter hochlegt, damit der Aussteuerungsbereich größer wird. Warum man dazu eine Konstantstromquelle ohne Referenzspannung anstatt eines einfachen Spannungsteilers benutzt, das leuchtet mir aber nicht wirklich ein...

MfG Stephan
Und schon oft hat es gekracht,
weil man zuvor nicht nachgedacht.

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Offline _peter

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Re: Schaltungsanalyse
« Antwort #10 am: 20.06.2009 05:20 »
Und im Verhältnis zum über dem Kathodenwiderstand erzeugten Spannungsabfall ist die Gittervorspannung warscheinlich sehr wohl negativ

Und meiner Meinung nach ist die Gittervorspannung etwas anderes als der durch das anliegende Signal hervorgerufene Spannungsabfall über dem Kathodenwiderstand.

Ich seh's doch genauso - die positive Spannung am Gitter lässt den Strom durch die Röhre ansteigen, dadurch
erhöht sich der Spannungsabfall über den Kathodenwiderstand und die Spannung zwischen Gitter und Kathode
pendelt sich beim Arbeitspunkt ein. Alles auf DC bezogen. Also wie beim Kathodenfolger.
Das meinte ich mit gegengekoppelt - wenn man den Begriff nur für Wechselstrom nimmt: meint Fehler.  :)

Warum man dazu eine Konstantstromquelle ohne Referenzspannung anstatt eines einfachen Spannungsteilers benutzt, das leuchtet mir aber nicht wirklich ein...

Wie meinst du das - ohne Referenzspannung? Wird die nicht über den Spannungsteiler am Gitter der V3 erzeugt?

Grüße, Peter
vintagevalveamps
Der Imperativ von "messen" lautet: miss!

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Kpt.Maritim

  • Gast
Re: Schaltungsanalyse
« Antwort #11 am: 20.06.2009 11:11 »
Hallo

da ein Rk verwendet wird schwankt die Ug trotzdem. Denn die Ug muss zwar negativ sein, das heißt aber nicht negativ gegenüber masse, sondern nur, dass das Gitter negativer als die Kathode sein muss. So lange die Kathode mit Widerständen angehoben erzeugt die Nichtlinearität der Kennlinie eine schwankung des Arbeitspunktes.

Die Schaltung hat überhaupt keine Vorteile.

Für die Symmetrie wäre es besser gewesen mit der Konstantsromquelle der Triode in die gemeinsame Kathode der Phasenmkherstufe zu gehen. Das hätte für Symmetrie gesorgt.

Auch sehr schön wäre es gewesen diese Röhre als long tailed pair aufzubauen und mi jedem Ausgang auf ein Gitter des Differenzverstärkers zu gehen.

Oder man hätte sich V3 einfach gespart un die Stufe vor der Phasenumkehr mit V2b aufgebaut.

Markenmurks!

Viele Grüße
Martin

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Offline KippeKiller

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Re: Schaltungsanalyse
« Antwort #12 am: 20.06.2009 14:28 »
Hallo,

meine Aussage bezüglich der Zuträglichkeit zur Symmetrie bezog sich auch eher darauf dass mittels dieses Konstruktes der Arbeitspunkt in einen Bereich gehoben wird in dem die Kennlinie vielleicht etwas linearer verläuft.
Meiner Ansicht nach spannt man den Rahmen um den LTPI einfach etwas enger als es bei den herkömmlichen der Fall ist, ein hoher Rk und eine über die Konstantstromquelle definierte Ug im Ruhearbeitspunkt.
Sobald ein Signal anliegt ist das natürlich wieder eine andere Geschichte, aber unter anderen Rahmenbedingungen als in einem Marshall z.B.

Da die Hiwatts ob ihres Klanges ja als recht legendär für Cleanen Klang gelten scheint an der Schaltung ja auch etwas dran zu sein, sie wird ja in einigen der guten alten Hiwatts verwendet.
Ich habe aber nach einer Weile aufgegeben zu versuchen diese Schaltung bis ins Detail verstehen zu wollen und habe sie einfach als Teil dieses Verstärkers akzeptiert der wohl irgendwas besonderes macht, ob nun insgesamt sinnvoll oder nicht würde der Verstärker ohne dieses Konstrukt wohl nicht mehr so klingen wie klingt.

Zum Thema Markenmurks bei Gitarrenamps gibt es warscheinlich Beispiele zu Hauf  O0 

Gruß Mathias

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Offline OneStone

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Re: Schaltungsanalyse
« Antwort #13 am: 21.06.2009 02:17 »
Hallo Martin!

Für die Symmetrie wäre es besser gewesen mit der Konstantsromquelle der Triode in die gemeinsame Kathode der Phasenmkherstufe zu gehen. Das hätte für Symmetrie gesorgt.

Da hast du allerdings recht. Auch wenn so eine Triode sicherlich nicht die optimale Konstantstromquelle ist, sie wäre sicher besser als der Widerstand.

Auch sehr schön wäre es gewesen diese Röhre als long tailed pair aufzubauen und mi jedem Ausgang auf ein Gitter des Differenzverstärkers zu gehen.

Hast du dich da vertippt und du meinst Kathodyn mit nachgeschaltetem Differenzverstärker zur Angleichung der Impedanzen oder meinst du eine komplette Röhre als LTP verschalten und damit einen DIFF treiben, um die Symmetrie hinzubiegen?

MfG Stephan
Und schon oft hat es gekracht,
weil man zuvor nicht nachgedacht.

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Kpt.Maritim

  • Gast
Re: Schaltungsanalyse
« Antwort #14 am: 21.06.2009 07:53 »
Hallo

danke für die An,erkung, ich hatte mich vertippt. Obwohl LTP auch ginge, weil ein Triodensystem noch frei liegt.

Viele Grüße
Martin