Dieser Röhrenverstärker erfüllt auch die höchsten Ansprüche an eine hochwertige Musikwiedergabe.
Bei einem Röhrenverstärker ist der Ausgangstransformator wohl das Bauteil welches die Wiedergabequalität am wesentlichsten beeinflusst.

Dieser Verstärker ist für einen 10-fach verschachtelten Übertrager vom Typ "53.31" der sächsischen Firma Reinhöfer Elektronic, Meuselwitz optimiert.

Es können auch andere Eintakt Ausgangsübertrager benutzt werden, welche primär 2 bis 2,4kOhm und sekundär 8 Ohm haben. Die Primärimpedanz soll allerdings nicht weniger als 10Henry betragen und die Übertragerwicklungen müssen mehrfach verschachtelt sein. Eine hohe Primärimpedanz ist für eine verzerrungsarme Wiedergabe von Bässen besonders wichtig und die hohe Verschachtelung bietet auch bei hohen Frequenzen über 8kHz eine verlustarme Übertragung. Als Endröhre kommt hier eine EL34 und als Vor- und Treiberröhre je ein System der ECC83 zum Einsatz.

Beide Röhren sind gut erhältliche Standardtypen und sind früher speziell für den Einsatz in NF-Verstärkern entwickelt und optimiert worden. Die Endstufe kann bei diesem Verstärker (nur im ausgeschalteten Zustand) zwischen Pentoden- und Triodenschaltung wahlweise umgeschaltet werden. Im Triodenbetrieb werden etwa 3Watt und in Pentodenbetrieb über 8 Watt Sinus Ausgangsleistung erreicht.

Die Endröhre arbeitet in einer etwas ungewöhnlichen "Split-Load" Schaltung, wobei die Katode der EL34 direkt mit dem Lautsprecher gekoppelt ist und damit einerseits einen Dämpfungsfaktor der Endstufe von D = ca. 2 erreicht, andererseits eine gute Kontrolle über das Ausgangssignal hat (Gegenkopplung). Am Ausgang liegen dadurch zwar etwa 33mV Gleichspannung, was jedoch als unerheblicher Nachteil bezeichnet werden kann. Der Gleichstromwiderstand eines 8 Ohm Lautsprechers beträgt etwa 5 Ohm.

Wie die meisten Röhrenendstufen, darf auch Diese nicht ohne Lautsprecher am Ausgang betrieben werden !!!

Getrennte Gegenkopplungen für Treiber- und Endstufe verbessern das Klangverhalten erheblich besser als die sonst übliche Gegenkoplung über Alles. Durch diese schaltungstechnischen Maßnahmen wird eine besonders schnelle und exakte Arbeitsweise dieser Endstufe erreicht. Die Eingangsempfindlichkeit wurde für PC-Soundkarten oder DVD/CD-Player (Line Pegel=200mV~ effektiv) ausgelegt.

Für mehr Katoden Gegenkopplung und damit noch weniger Klirrfaktor empfiehlt es sich, C5 und C14 nicht mit Masse, sondern statt Dessen mit der Katode der EL34 zu verbinden. Dabei geht allerdings ein Teil des "Röhrenklangs" dieser Endstufe verloren.

Der mechanische Aufbau kann auf Leiterplatte oder in freier Verdrahtung ausgeführt werden. Es ist auf kürzeste Leitungsführung zu achten. R3, R4, R5 und R14 sind unmittelbar an der Röhrenfassung zu platzieren. Alle Anschlüsse im Schaltbild mit dem dreieckigen Massezeichen sind mit kurzen Leitungen sternförmig, an einem zentralen Massepunkt zusammenzuführen um Brummschleifen sicher zu vermeiden. Beim Entwurf einer Leiterplatte ist dies genau so zu beachten wie bei freier Verdrahtung. Die Eingangsbuchsen müssen isoliert vom Gehäuse befestigt werden und der Masseanschluss dieser Buchsen muss ebenfalls einzeln zum zentralen Massepunkt geführt werden.

Die Röhren werden nach kurzer Zeit über 200 Grad Celsius heiß. Deswegen sollen die Röhren so im Gehäuse angeordnet werden, das die Luft von unten nach oben, an den Röhren vorbei, kaminartig durch das Verstärkergehäuse strömen kann um die Wärme abzuführen. Die Röhren sind wegen dieser hohen Temperatur gegen berühren zu schützen. Die Spannungen im Röhrenverstärker erreichen mehr als lebensgefährliche Werte (hier bis zu 500 Volt an der Anode EL34). Deswegen ist hier besondere Vorsicht geboten.

Eingriffe in das Gehäuse dürfen nur bei gezogenem Netzstecker erfolgen. Die Elektrolytkondensatoren sowie die Primärwicklung des Ausgangsübertragers sind vor einem Eingriff mit einem Widerstand von ca. 100 Ohm / 2W zu entladen - also jeweils einige Sekunden an den Anschlüssen kurz zu schließen. Dafür ist isoliertes Werkzeug (Spitzzange) zu benutzen ! Es gilt immer die Regel: „eine Hand in die Hosentasche!“, also nicht mit beiden Händen/Armen zugleich in das Gerät fassen !

Es macht durchaus Sinn, beispielsweise eine isolierte Tischauflage, Schuhe mit dicker Gummisohle und ähnliche Sicherheitsmaßnahmen beim Röhrenbasteln zu benutzen – für alle Fälle !

Dieser Bauplan enthält an Stelle eines herkömmlichen Schaltbildes für Netzteil und Verstärker jeweils LTSpice Simulationsdateien mit der Endung *asc. Die beiden Dateien mit der Dateiendung *.inc sind „Röhrenmodelle“ und sind in das gleiche Verzeichnis zu kopieren, wie die beiden *.asc Dateien. Beide Röhremodelle stammen von der „Duncanamps“ -Webseite:

Das notwendige Simulationsprogramm „Switcher CAD III - LTSpice“ ist kostenlos und kann von der „Linear Technologies“ Webseite herunter geladen werden:

Bauplan EL34_Klasse_A.zip (160kB):

Der Bauplan enthält Simulationsdateien *.asc von Verstärker und Netzteil, Röhrenmodelle *.inc sowie Stücklisten der benötigten Bauteile im *pdf Format.

Mit dem Simulationsprogramm und den *asc & *.inc Dateien erhält man einen „aktiven Schaltplan“ bei dem alle Strom- und Spannungswerte in der Schaltung abgelesen und in einer oszilloskopischen Ansicht betrachtet werden können. Dazu ist einmal das „Runningman“ Symbol im Menü zu betätigen was die Simulation startet. Wechselt rechts neben dem Runningman die weisse Hand von weis nach grau, ist die Simulation beendet und alle elektrischen Werte in der Schaltung fertig berechnet – das kann je nach CPU Ihres PC eine ganze Weile dauern. Im Schaltbild kann man nun mit der linken Maustaste „Probes“ setzen, genau wie man mit einem Oszilloskop die Spannungen abgreifen würde. Dabei sind zusätzlich auch oszilloskopische Strommessungen möglich. Wenn man mit der Maus über das Schaltungssymlol gleitet, verändert sich der Cursor an den Anschlüssen zu einem Ø Symbol, das ist der Strommesser für diesen Anschluss. Das rote „Stift“ Symbol ist eine Probe, die man mit linkem Mausklick da setzen kann, wo man sie haben möchte.

Weiterhin ist es möglich, mit einem Klick mit der rechten Maustaste in das raw (Oszilloskopbild) eine Fast Fourier Analyse „FFT“ zu starten, was eine Ansicht über die Klirranteile bei verschiedenen Frequenzen machen kann. Dazu ist eine ideale Sinusquelle am Eingang zu einzuspeisen, dessen FFT Analyse man sich zuerst als „Soll“ Wert betrachten indem, man dort im Schaltbild eine Probe setzt und die FFT startet. So hat man einen guten Vergleich, wieviel Klirrfaktor K2, K3, K4, K5 usw. jede Stufe – bis zum Ausgang hin produziert und kann die Werte der virtuellen Bauelemente verändern und optimieren, indem man verschiedene Frequenzen und Aussteuerungen einspeist und das Verhalten der Schaltung beobachtet. Dabei kommt es darauf an, einen möglichst hohen Wert der Grundschwingung (Ausgangsleistung) bei möglichst keinen Nebenschwingungen K2, K3... zu erreichen. Weiterhin soll der „Floor“, also der Mittelwert der unteren Werte möglichst negativ sein, -80dB oder besser.

Die dB Rechnung ist folgende: -20dB = 10% Leistungsanteil -30dB = 1% Leistungsanteil -50dB = 0,01% Leistungsanteil -80dB = 0,00001% Leistungsanteil

Der Klirrfaktor ergibt sich aus der Summe aller Leistungsanteile im Verhältnis zum Leistungsanteil der Grundschwingung. Etwas schwierig ist das jedoch, da schon Klirranteile in der „idealen“ Sinusschwingung von V2 enthalten sind und man nicht (nur) die Differenz zwischen Eingang und Ausgang messen bzw. simulieren kann. V2 in unserer Schaltung der programmierbare Signalgenerator, der mit der rechten Maustaste entsprechend der Bedürfnisse eingestellt werden kann. Ausgangsspannung, Frequenz sowie verschiedene Signalformen Sinus-Rechteck-Dreieck können wie bei einem Funktionsgenerator simuliert - und „in die Schaltung eingespeist“ werden.

Das Netzteil ist ein elementarer Bestandteil eines Verstärkers und trägt einen sehr großen Teil zu dessen Sound- und Übertragungsqualität bei. Da der Verstärker in Klasse A arbeitet, ist er auf seiner Versorgungsspannung sehr geräusch- und brummempfindlich. Das Netzteil ist hier mit 4 Gyratoren aufgebaut, was einerseits eine sehr gute Siebung und Geräuschunterdrückung, andererseits einen verhältnismäßig einfachen Aufbau und geringe Verluste bietet. Es wird dabei eine erhebliche Menge von Elektrolyt Kondensatoren verwendet, das ist aber hier auch so notwendig und HV-AL-Elkos sind heute verhältnismäßig klein und preiswert.

Das Netzteil kann auch ohne Halbleiter, mit einem Netztrafo 2x300V~ sekundär und zwei Gleichrichterröhren vom Typ PY88 aufgebaut werden. Die Siebkette wird mit mit 2 Drosseln min. 10H/150mA/250Ohm aufgebaut, pro Kanal eine Drossel. Dabei sind weiterhin ein gemeinsamer Ladekondensator 220µF/400V und pro Kanal ein Siebkondensator 470µF/400V nötig. Es wird für die 2x PY88 eine zusätzliche Heizspannung von 30V/600mA benötigt.

Viel Spass beim basteln und vielleicht auch beim simulieren wünscht Euch

Benno

(CC) by-nc-sa Mario Benndorf, Essen 24.04.2008

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Publiziert am: 2008-06-18 (2395 mal gelesen)