kebschull: vermutlicher Schaltungsfehler

ID: 449872
Dieser Artikel betrifft das Modell: 35/70 Series II (Kebschull GmbH; Diepoltskirchen)

kebschull: vermutlicher Schaltungsfehler 
23.Feb.18 21:31
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Frank Annweiler (D)
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Bei diesem Modell des Kebschull 35/70 handelt es sich um die zweite Variante seines Typs. Die Treiberröhre 6SN7 besitzt zwei Röhren in einer. Die Signalzuführung von der Vorverstärkerröhre an diese 6SN7 wurde in der Variante II des Verstärkers von Hause aus gegenüber der Variante I geändert. Während das Signal früher an das Gitter der ersten Teilröhre 6SN7 zugeführt wurde, ist es nun das Gitter der zweiten Teilröhre. Leider wurde offensichtlich versäumt auch die zugehörigen, unterschiedlichen Anodenwiderstände von 27kΩ und 33kΩ im Schaltplan zu tauschen, die durch ihre unterschiedlichen Werte für ein symmetrisches Signal sorgen, da an dieser Stelle die beiden Teilwellen für den Übergang an die Gegentaktendstufe entstehen.

Der Schaltplan bildet die Ist-Situation wie auf der Platine vorhanden ab!

Der Vertausch ist jedoch sehr eindeutig und nachvollziehbar, da diese Schaltungstechnik sehr oft an der Treiberstufe von Röhrenverstärkern angewendet wird. Zudem haben auch andere Besitzer dieser Version II des Verstärkers diesen Fehler festgestellt, wie sich im Internet nachlesen lässt. Ferner sind die beiden Anodenwiderstände für den Klirrgrad verantwortlich.

 

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kebschull: vermutlicher Schaltungsfehler 
26.Feb.18 16:07
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Georg Beckmann (D)
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Georg Beckmann

Hallo Herr Annweiler,

 

ich habe mich über die unterschiedlichen Anodenwiderstände gewundert. Eigentlich sollten diese gleich groß sein Die Eingangsstufe ist ein typischer Differenzverstärker, wie z.B. auch bei OP-Amps mit Transistoren realisiert.

Hier führt ein Eingang das Wechselspannungssignal, beim anderen ist dieser durch den 100nF Kondensator unterdrückt. Die Offtet-Gleichspannung liegt an beiden Gittern. 

Vielleicht hat noch jemand eine bessere Erklärung.

 

Gruß

 

Georg Beckmann

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kebschull: vermutlicher Schaltungsfehler 
26.Feb.18 22:49
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Andreas Steinmetz (D)
Redakteur
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Vielleicht hilft es, an dieser Stelle kurz folgende Fakten festzuhalten:

  1. Die Anodenwiderstände müssen nur dann gleich sein, wenn die Differenzverstärkung der Differenzstufe, bestehend aus den beiden Triodenhälften der 6SN7, in Richtung Unendlich ginge, und gleichzeitig die Gleichtaktverstärkung gegen Null.
  2. Beides ist in der Realität aber nicht der Fall: Die Differenzverstärkung ist weit von Unendlich entfernt, ebenso wie die Gleichtaktverstärkung deutlich über Null liegt Das liegt erstens daran, dass die Trioden eine sehr begrenzte Verstärkung haben und zweitens daran, dass in der gemeinsamen Kathodenleitung keine Konstantstromquelle liegt, sondern ein im Vergleich zu den Anodenwiderständen sogar relativ kleiner Widerstand (17kΩ). All das führt dazu, dass die Ausgangsamplitude der unteren, indirekt über die Kathode angesteuerten Stufe bei gleichen Anodenwiderständen kleiner ist als die der oberen Stufe. Kompensierbar ist der Effekt durch Vergrößern des unteren Anodenwiderstands oder durch Verkleinern des oberen. Von daher käme die erste Schaltungsvariante der theoretisch korrekten näher als die zweite.
  3. Durch die unsymmetrischen Anodenwiderstände erzeugt man geradzahlige Oberwellen. Das sind genau die, die den typischen, warmen Röhrenklang hervorrufen, die im Eintakt-A-Verstärker sehr ausgeprägt sind, während sie im exakt ausbalancierten Gegentakt-Verstärker aber völlig fehlen. Im Gegensatz dazu herrschen bei Letzterem die unangenehmen ungeraden Oberwellen vor. Es könnte also durchaus Absicht hinter der unsymmetrischen Auslegung der Anodenwiderstände stecken.

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kebschull: vermutlicher Schaltungsfehler 
26.Feb.18 22:34
186 from 2300

Frank Annweiler (D)
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Hallo Herr Beckmann,

man findet hier den Schaltplan der ersten Version des Verstärkers. Dort ist noch ein Poti für die genaue Symmetrieeinstellung an einer Anode eingebaut. Das scheint man sich in der zweiten Version gespart zu haben, vermutlich weil man immer wieder in etwa auf die gleichen Einstellwerte des Potis kam. Die Schaltungstechnik mit der unterschiedlichen Ansteuerung der beiden Teilröhren ist an sich nicht ungewöhnlich. Hier ein weiteres Beispiel. Wie Sie schon sagen, wird das Wechselspannungssignal am Gitter der unteren Teilröhre unterdrückt. Dieser wird ihr über den gemeinsamen Kathodenwiderstand durch die obere Teilröhre zugeführt und dadurch gesteuert.

Viele Grüße

Frank Annweiler

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kebschull: vermutlicher Schaltungsfehler 
26.Feb.18 23:57
196 from 2300

Frank Annweiler (D)
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Hallo Herr Steinmetz,

so ist es noch sehr viel detaillierter ausgeführt. Ich sehe ebenfalls in den unterschiedlichen Anodenwiderständen den Ausgleich für die kleinere Ausgangsamplitude der unteren Teilröhre. Desweiteren wird dadurch aber auch deren Anodenstrom angehoben und ihr Arbeitspunkt wieder an den Arbeitspunkt (bzw. Kennlinie) der oberen gebracht, wodurch unterschiedlich erzeugte Oberwellen in den beiden Teilröhren eher minimiert werden würden. Es wäre daher zu 3. für mich ggf. fraglich, ob man tatsächlich so gewollte geradzahlige Oberwellen erzeugen will oder eher nur eine Symmetrie erreichen will und die gewünschten geradzahligen Oberwellen den Röhrenkennlinien alleine überlässt.

Viele Grüße

Frank Annweiler

 

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kebschull: vermutlicher Schaltungsfehler 
18.Mar.18 14:12
391 from 2300

Georg Beckmann (D)
Redakteur
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Georg Beckmann

Das Bild wollte ich hier löschen, geht aber glaub nicht mehr

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kebschull: vermutlicher Schaltungsfehler 
18.Mar.18 14:13
392 from 2300

Georg Beckmann (D)
Redakteur
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Georg Beckmann

 

Hallo zusammen,

ich hatte zunächst keine Zeit und jetzt die Schaltung erst simuliert mit dem LTC spice.

Dazu habe ich Röhrenmodelle von Herrn Reefman verwendet. Wie man sieht, ist die Amplitude  von U2 trotz des kleineren Anodenwiderstands immer noch etwas größer.


Falls jemand interessiert ist, schicke ich gerne den File vom Schaltplan und die Modell-LIb.

Gruß

 

Georg Beckmann

 

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kebschull: vermutlicher Schaltungsfehler 
18.Mar.18 15:08
411 from 2300

Andreas Steinmetz (D)
Redakteur
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Interessant! Das heißt also, dass die Ausgangsamplitude auf der nicht angesteuerten Seite bei gleichen Anodenwiderständen prinzipiell etwas höher ist und nicht umgekehrt, wie allgemein angenommen. Ich denke mal darüber nach, was die Röhrenformeln dazu sagen...

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kebschull: vermutlicher Schaltungsfehler 
18.Mar.18 15:18
415 from 2300

Frank Annweiler (D)
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Halo Herr Beckmann,

vielen Dank für die LTC-Spice-Simulation. Da ist wirklich sehr interessant!

Mich würde nun sehr interessieren, was LTC Spice ausgibt, wenn die beiden Anodenwiderstände getauscht werden. Könnten Sie das vielleicht nochmal simulieren?

Vielen Dank und viele Grüße

Frank Annweiler

 

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kebschull: vermutlicher Schaltungsfehler 
18.Mar.18 15:53
424 from 2300

Georg Beckmann (D)
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Georg Beckmann

Hallo Herr Annweiler,

nichts leichter als das :-)

 

R2 = 27k, R3 = 33k  Schaltplan sh. oben

Wenn Sie die Möglichkeit haben, können Sie das ja mal mit der Praxis vergleichen. Eine Simulation ist immer auch eine gewisse Idealisierung, es werden natürlich keine Effekte wie Leitungswiderstäne und Kapazitäten u.s.w. berücksichtigt. Außerdem habe ich die Betriebsspannung geraten, vielleicht ist die etwas größer oder kleiner.

Gruß

Georg Beckmann

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kebschull: vermutlicher Schaltungsfehler 
18.Mar.18 17:52
443 from 2300

Frank Annweiler (D)
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Hallo Herr Beckmann,

vielen Dank. Das Ergebnis überrascht mich etwas. Das würde meine ursprüngliche Annahme, dass die Widerstände vertauscht sind, widerlegen. D.h. der von mir hochgeladene Schaltplan wäre doch so wie er gezeichnet ist richtig.

Leider habe ich die Verstärker derzeit nicht mehr, aber ich werde sie mir dann wohl nochmal geben lassen und das genau ausmessen und die Werte hier posten. Man müsste dann doch wohl die Widerstände so anpassen, dass genau die gleiche Amplitude (Uss) an beiden Ausgängen ausgegeben wird. Der Gleichspannungsanteil wird ja mit den Koppelkondensatoren in der urspünglichen Schaltung gefiltert und fällt somit nicht mehr ins Gewicht.

Die Betriebsspannung an dieser Stelle beträgt 370V. Das hatte ich mir notiert. Aber das wird vermutlich das grundsätzliche Verhalten nicht beeinflussen.

Viele Grüße

Frank Annweiler

 

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kebschull: vermutlicher Schaltungsfehler 
18.Mar.18 20:18
467 from 2300

Andreas Steinmetz (D)
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Die Wirkungsweise des einseitig angesteuerten Differenzverstärkers kann man wechselspannungsmäßig wie folgt beschreiben: Das angesteuerte System arbeitet in Kathodenbasisschaltung. Gleichzeitig wirkt dieses System aber auch in Anodenbasisschaltung, indem es die Eingangsspannung niederohmig an der Kathode zur Verfügung stellt. Es wirkt also auch als Impedanzwandler mit einer Verstärkung etwas unter eins und steuert mit seiner Kathodenspannung das in Gitterbasisschaltung betriebene zweite System auf indirektem Weg an.

Leider habe ich gerade keinen vollen Zugriff auf meine Bücher und damit auf die Formeln, aber nach meinen Recherchen zeichnet sich schon jetzt die interessante Tendenz ab, dass die Spannungsverstärkung einer Triode in Gitterbasisschaltung tatsächlich etwas größer ist als in Kathodenbasisschaltung. (Je größer die Steilheit, desto größer wäre der Verstärkungsunterschied zwischen beiden Schaltungsarten, und desto näher liegt auch die Spannungsverstärkung des Kathodenfolgers bei 1.) Sollte das so stimmen, dann wäre bei hinreichend großer Steilheit die Ausgangsspannung auf der indirekt angesteuerten Seite tatsächlich größer als auf der direkt angesteuerten.

Wer mag das mit Formeln und/oder Simulationen eindeutig belegen oder auch widerlegen?

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kebschull: vermutlicher Schaltungsfehler 
20.Mar.18 07:26
568 from 2300

Georg Beckmann (D)
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Georg Beckmann

Hallo Herr Steinmetz,

das verblüffende Ergebnis liegt wahrscheinlich an der Miller-Kapazität, eine Kapazität zwischen Anode und Gitter, welche als Gegenkopplung wirkt.

Bei der nichtangesteuerten Röhre ist vom Gitter an Masse ein Kondensator von 100nF, welcher den Einfluss der Millerkapazität verhindert.

 

Gerade habe ich keine Zeit, am Wochenende kann ich das noch genauer untersuchen.

Gruß

 

Georg Beckwmm

 

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kebschull: vermutlicher Schaltungsfehler 
20.Mar.18 23:15
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Andreas Steinmetz (D)
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Die Miller-Kapazität führt durch ihre frequenzabhängige (Parallel-)Gegenkopplung dazu, dass sich die Verstärkung hoher Frequenzen verringert; bei niedrigen Frequenzen hat sie keinen Einfluss. Durch eine sehr niederohmige Ansteuerung kann man diesen Einfluss stark verringern bzw. verhindern. Übrig bleibt dann nur noch die Belastung der Anode durch die einfache Rückwirkungskapazität zwischen Anode und Gitter, sowie durch sonstige kapazitive Belastungen des Anodenkreises. Diese Kapazitäten sind aber um Größenordnungen kleiner als die Miller-Kapazität und wirken sich daher erst bei viel höheren Frequenzen durch einen entsprechenden Verstärkungsrückgang aus.

Edit:
Herr Beckmann, wenn Sie die Simulationen weiterführen, könnten Sie dann bitte auch die sich ergebende Wechselspannung an den Kathoden mit anzeigen lassen bzw. zumindest deren Amplitude (im Vergleich zur Eingangsspannung) angeben? Idealerweise auch eine Version mit beidseitig gleichen Anodenwiderständen (33kΩ). Das würde zum genaueren Schaltungsverständnis weiterhelfen. Bin sehr gespannt auf die Simulationsergebnisse. Leider habe ich keine 6SN7 da, mit der man die Untersuchungen quasi am lebenden Objekt durchführen könnte.

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kebschull: vermutlicher Schaltungsfehler 
24.Mar.18 01:15
703 from 2300

Frank Annweiler (D)
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Hallo die Herren,

ich habe heute die beiden Verstärker nochmal zurückbekommen und nun mal in der Praxis die Werte nachgemessen. Bei beiden Eingängen ist die AC-Kopplung des Oszilloskops eingeschaltet, um den Gleichspannungsanteil zu filtern da man die Signale sonst kaum erkennen könnte. Ich habe ein 1kHz, 20mV Sinus-Signal am Verstärkereingang angelegt. Der gelbe Graf ist immer das Signal an der Anode der direkt angesteuerten Teilröhre und das blaue Signal ist immer das Signal an der Anode der indirekt angesteuerten Teilröhre.

Anode direkt angesteuerte Teilröhre (gelb) = 27 kOhm

Anode indirekt angesteuerte Teilröhre (blau) = 33 kOhm

Anode direkt angesteuerte Teilröhre (gelb) = 33 kOhm

Anode indirekt angesteuerte Teilröhre (blau) = 27 kOhm

Während in der ersten Messung die Signale kaum einen Unterschied in der Amplitude aufweisen, ist er bei der zweiten Messung relativ deutlich zu erkennen.

Bezogen auf meinen ersten Post bestätigt sich damit, dass der Hersteller in der 2. Version dieses Verstärkers (zumindest bei einigen Geräten) die Widerstände vertauscht hat.

Die größte Gleichheit beider Signale konnte allerdings, bei dem mir vorliegenden Verstärker, durch Gleichsetzen beider Widerstände (bei mir 2 x 27 kOhm) erreicht werden! Wie schon bemerkt, war in der ersten Version des Kebschull 35/70 zu dem 27kOhm Widerstand noch ein Poti in Reihe geschaltet, mit dem man die Amplitude einer justieren konnte.

Viele Grüße

Frank Annweiler

 

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