Gegentakt-Verstärker & Phasen-Umkehrstufen

Gegentakt-Verstärker für Niederfrequenz (mit Röhren) werden dann verwendet, wenn eine größere Sprechleistung gewünscht wird.

• Ein früherer Thread (2010) zu diesem Thema ist unter "Phasenumkehrstufen" zu finden.
• PPP-Gegentakt-Endstufen werden hier nicht angesprochen. Über das Thema PPP-Endstufen gibt es einen sehr ausführlichen Thread (2020) "PPP-Endstufen in neuem Licht".
• Ein Gegentakt-Verstärker für tiefe NF-Frequenzen bei gleichzeitiger Stereo-Verstärkung der höheren NF-Frequenzen wird unter "Joint-Stereo analog" vorgestellt.

Trafo-Kopplung

Frühe Gegentakt-Verstärker verwenden ein- und ausgangsseitig Trafo-Kopplung, wie das Abb. 468 [1] prinzipiell zeigt. Der Arbeitspunkt der Endstufe wird hierbei mit Hilfe der RC Glieder in der Kathodenleitung eingestellt.

T₁ ist der eingangsseitige NF-Trafo, der aufgrund seiner mitten-angezapften Sekundärwicklung für die Lautsprecher-Triode I die NF Spannung in Phasenlage 0° liefert und für die Lautsprecher-Triode II in der Phasenlage 180°.

Der ausgangsseitige NF-Trafo T₂ faßt die beiden verstärkten Signale (0° & 180°) wieder zusammen und überträgt sie an die Last (Lautsprecher).

Fig. 8. 16 [2] zeigt dies schematisch. E_cc ist die negative Vorspannung der Steuergitter. Je nach Größe diese negativen Vorspannung arbeitet die Endstufe im "A", "AB" oder "B" Betrieb.

Wird E_cc groß gewählt, entsteht "B" Betrieb der Endstufe, Fig. 8.17.

Durch die Krümmung der Übertragungs-Kennlinien ergibt sich eine nichtlineare Verzerrung des Ausgangs-Signals, Fig. 8.18. Die Nichtlinearitäten von Gegentakt-Verstärkern sind insbesondere von 3. Ordnung. Aus Symmetriegründen werden geradzahlige Oberschwingungen unterdrückt.

Durch geeignete Wahl der Vorspannung E_cc wird die Übertragungs-Kennlinie linearisiert, Fig. 9.19 (b).

 

Die negative Gitter-Vorspannung erzeugt man in der Regel durch Kathoden-Widerstände, denen Kathoden-Elkos parallel-geschaltet sind, wie in Abb. 468. Alternativ dazu kann auch eine für beide Röhren gemeinsame RC Kombination verwendet werden, wie in Fig. 8.20. Hier ist allerdings zusätzlich ein Symmetrier-Regler R vorgesehen, mit dessen Hilfe die geraden Klirranteile minimiert werden können.

Der Anpassungs-Widerstand

Abhängig vom Arbeitspunkt der Gegentakt-Schaltung unterscheidet sich der (optimale) Anpassungs-Widerstand  des Ausgangs-Übertragers einer Gegentaktstufe.

 

Linke Seite (Bilder 158 & 160) Gegentakt-A-Schaltung; Rechte Seite (Bilder 163 & 164) Gegentakt-B-Schaltung [3].

 

Die entsprechenden Aussagen zum Anpassungs-Widerstand finden sich bei Pitsch [1] in den Unterschriften der Abb. 481 & 482.

 

• Weitere Informationen zu den verschiedenen Arbeitspunkten siehe "A,- B-, A/B- & D-Verstärker mit Röhren".

Beispiel für Gegentakt-B-Endstufe

Ein Beispiel für eine Gegentakt-B-Endstufe mit einer Leistungs-Doppel-Triode EDD11 ist der Autosuper AS7340 von Körting, dessen berichtigtes Schaltbild hier zu sehen ist. Die EDD11 arbeitet hierbei im "B" Betrieb mit ca. -6V (von Auto-Batterie) konstanter Gittervorspannung.

Auch die wohl bekannteren Empfänger von Radione, R2 und R3 hatten (in allen ihren Varianten) eine entsprechende Gegentakt-B-Endstufe mit der EDD11 mit Trafo-Kopplung.

Phasen-Umkehrstufen

Eine Phasen-Umkehrstufe (phase-splitter), Fig. 8.21 [2], dient zur Ansteuerung einer  Gegentakt-Endstufe.

Bei den zuvor gezeigten Beispielen erfolgte die Phasen-Umkehr mit Hilfe eines Trafos, wie in Fig. 8.22 [2].

 

 

Fig. 8.23, 8.24 & 8.25 [2] sind Beispiele von elektronischen Phasen-Umkehrstufen mit Röhren.

Diese Phasen-Umkehrstufen eignen sich für Gegentakt-Endstufen in "A" oder "AB" Betrieb, so lange, wie die Endstufen-Röhren (noch) keinen Gitter-Strom infolge der Ansteuerung ziehen.

 

Bei "B" Endstufen, insbesondere, wenn diese bis zum Einsatz des Gitterstromes angesteuert werden (müssen), wie z.B. die oben zitierte EDD11, muß die Phasen-Umkehr mit Hilfe eines Trafos erfolgen. Auch muß die Treiber-Röhre, z.B. die EBC11, in der Lage sein, die notwendige Leistung abzugeben. 

 

 

Die Schaltungen Abb. 473, 473a & 473b [1] sind Phasen-Umkehrstufen, wie sie bei Pitsch zu finden sind.

 

 

Abb. 471 [1] ist eine Phasen-Umkehrschaltung, bei der die Phasen-Umkehr-Röhre über einen Spannungs-Teiler (a,b) in der Gitter-Leitung einer der Gegentakt-Lautsprecher-Röhren gespeist wird. 

• In einem kompletten Schaltbild eines Radios sind solche Umkehr-Stufen oft nicht ganz einfach zu durchschauen. Insbesondere dann, wenn die Umkehr-Röhre zusätzlich als Reflex-Stufe in einem FM ZF-Verstärker arbeitet, wie z.B. beim Blaupunkt Autosuper A52UK.

 

Die Phasen-Umkehrstufen Abb. 472 & 472a [1] arbeiten in einer Schaltung mit Gegenkopplung.

Verringerung der nichtlinearen Verzerrungen

In den Abb. 470a bis 470c [1] werden Möglichkeiten gezeigt, wie sich nichtlineare Verzerrungen in Umkehrstufen minimieren lassen.

Gegentakt-Verstärker mit Eintakt-Ausgang

Die Abb. 469 bis 469c [1] zeigen entsprechende prinzipielle Schaltungen.

 

Insbesondere die "Eisenlose Endstufe" (von Philips), Abb. 469b, und diese links mit 2 EL86 [4] genießen einen guten Ruf unter Radiosammlern.

Während die Schaltung Abb. 469b keine extra Phasen-Umkehrstufe benötigt, benötigt die eisenlose Endstufe mit den EL86 (links) eine Phasen-Umkehrstufe.

Zu beachten ist, daß für eisenlose Endstufen hochohmige Lautsprecher (800 Ω) erforderlich sind.

 

Schaltungs-Beispiele

Bild 7 [4] ist die Schaltung eines Kanals eines Stereo-Verstärkers. Das Lautstärke-Potentiometer "L" hat 3 Anzapfungen für "Gehörrichtige Lautstärke-Regelung". Es gibt ein Klang-Regel-Netzwerk für Höhen ("H") und Tiefen ("T"), sowie einen Balance-Regler  "Ba", mit dessen Hilfe die klangliche Mitten-Position bei Stereo eingestellt werden kann.
Zwischen Anode und Masse ist bei beiden EL84 ein Boucherot-Glied (2,2nF , 22kΩ) eingefügt.

Die (eigentliche) Gegentakt-Endstufe mit den beiden EL84 und dem Gegentakt-Ausgangs-Übertrager könnte auch durch die eisenlose Endstufe mit den beiden EL 86 ersetzt werden. (ab C15 & C16)

 

Im Unterschied zu Bild 7 ist Fig. 8.28 [2] die Schaltung eines relativ einfachen Gegentakt-Verstärkers mit 2 Stück 6AQ5 / EL 90 in der Endstufe.

Die 6AQ5 gehört zu der "6V6 Familie" von Lautsprecher-Röhren.

 

Der "einfache" Gegentakt-Ausgangs-Übertrager in Abb. 7 kann durch einen solchen mit Anzapfungen ersetzt werden, woduch dann eine "Ultralinear-Endstufe" entsteht.

Siehe dazu auch den Thread über die PPP-Endstufen.

Durch die Anschaltung der Schirmgitter der Endstufen-Penthoden an die Anzapfungen des Ausgangs-Übertragers entsteht eine NF-Gegenkopplung in der Endstufe. Das hat dann zur Folge, daß der Innen-Widerstand sinkt und die Ausgangs-Kennlinien dadurch "steiler" werden, Abb.66. Die Penthoden werden - je nach dem Verhältnis der Windungs-Zahl der Anzapfung w₁ zur Gesamt-Windungszahl w₁ + w₂ - in ihren Eigenschaften immer ähnlicher zu Trioden. Man erhält dadurch den von HiFi Liebhabern geschätzten "Trioden-Klang". 

Damit auch der Ausgangs-Trafo "HiFi" wird, ist es erforderlich die Wicklungen streuarm auszuführen, was durch "Schachtelung" von Teilwicklungen erfolgt, Abb. 467b & 467c.[1]

 

Literatur:

[1] Pitsch, H.: Lehrbuch der Funkempfangstechnik, Bd. 1, 4.A., VAG, 1963

[2] Korneff, Th.: Introduction to Electronics, Academic Press, 1966

[3] Schröder, H.: Elektrische Nachrichtentechnik, Bd. 2, Verlag für Radio-Foto-Kinotechnik, 1963/64

[4] Prestin, U.: Standardschaltungen der Rundfunk- und Fernsehtechnik, 2.A., Franzis, 1970

Für diesen Post bedanken, weil hilfreich und/oder fachlich fundiert.