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Messungen an Übertragern für (LT-) Spice-Modelle
#41
Guten Tag,
Ich finde daß mit der Simulation schon super.
Selbst basteln ich gerade an einer Gitarren amp.
Aufgebaut mit 2 x 6n2p und 2x el84
Das ganze als 2x Mono Verstärker auf stereo umschaltbar.
Das mit der Klang Einstellung und der Balanceinstellung macht mir noch Kopfschmerzen.
Da hab ich noch keine wirkliche Idee.
Eventuell müsste ich mich auch mal mit der Simulation beschäftigen.
Mfg Bernd
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#42
Hallo Beate,

die Gegenkopplung ist nun schaltungstechnisch i.O.. Der Spannungsteiler R15, R6, welcher den Gegenkopplungsgrad bestimmt, ist nicht optimal gewählt. Das Verhältnis ist zu klein und damit wird der GK-Grad zu hoch. Ich behaupte, dass sich der Anteil der nichtlinearen Verzerrungen am Ausgang durch Verkleinern des GKG nicht wesentlich verschlechtert, wenn zumindest ein GKG von 1% erhalten bleibt.
Das Bodediagramm (Frequenzgang) zeigt eine Grunddämpfung (neutral) von ca. 18 dB (also doch mehr als ursprünglich vermutet). Diesem Umstand könnte eine schwächere GK entgegen kommen.
Die Frequenz fällt bei ca. 40 Hz merklich ab. Dies ist nicht schön - besonders bzgl. Bassampcharakteristik. Dazu fallen mir sofort mehrere Ursachen auf. Dazu später mehr...
Bis dahin,
Stephan
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#43
(20.11.2017, 09:30)dudilak schrieb: Die Frequenz fällt bei ca. 40 Hz merklich ab. Dies ist nicht schön - besonders bzgl. Bassampcharakteristik. Dazu fallen mir sofort mehrere Ursachen auf. Dazu später mehr...

Das ist gewollt und auch musikalisch sinnvoll so.  Es wäre ja ein leichtes, das zu ändern. Es kann höchstens sein, dass ich das in die Vorstufe einbaue.
LG

Beate

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#44
Hallo Beate,
nun das subjektive Klangempfinden bedarf keiner technischen Zurechtweisung. Wenn das O.K. ist, ist das O.K.!
Habe mir den Frequenzgang gerade nochmal genauer angeschaut, besonders hinsichtlich der 0 db-Linie. Kannst du bitte noch mitteilen, an welchen Stellen der Schaltung der Ein- und Ausgang für die Simulationsmessung liegt. Grund: Die Verstärkung (Dämpfung) von ca. +18 dB erschließen sich nicht ohne genauere Angaben.
Liebe Grüße,
S.
PS: Habe ein interessantes Buch zur Berechnung von AÜ gefunden. Schicke demnächst einige Seiten, zwecks Modellierung.
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#45
Hab grad mal schnell nachgeschaut. Die dB scheinen sich auf den Referenzpegel zu beziehen, also 0dB=0.773 V (wenn ich die Zahl richtig in Erinnerung habe). Der Eingangspegel steht ja auf 0.7 V. Das erscheint dann als knapp unter -20 dB
LG

Beate

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#46
Hallo Beate,
nein, ich meine nicht den Referenzpegel (0 dBm, 1mW an 600 Ohm -->0.775V). Mich interessiert, an welcher Stelle deiner Schaltung der Frequenzgang aufgezeichnet wurde. Ich vermute: Eingang=Knoten5 (N005) und Ausgang=Knoten13 (N013).
Wenn das so stimmt, ergeben sich realistische Verstärkungswerte.
Nämlich:
V=18dB heißt ungefähr 8-fache Verstärkung.
Wenn also die erste Triode der ECC83 das Signal etwa um 30 dB (32-fach), dann verringert das nachfolgende Klangnetz diesen Wert auf 12 dB (4-fach).
18dB=30dB-12dB oder
8fach=32fach:4fach.
Danach liegt die Dämpfung des Klangnetzes also bei 12 dB! Sollte die Verstärkung der 1. Triode höher sein, dämpft das Klangnetz noch mehr (immer von den 18 dB ausgehend und unter der Annahme, N005 bis N013).

Der Abfall der Verstärkung ab <=40 Hz kann aber zwischen Knoten 5 und 13  nicht zustande kommen, da dieser über alle Einstellungen des Klangpotis gleich bleibt und vorher kein gravierendes Hochpassverhalten stattfindet. Die dafür ausschlaggebenden Kapazitäten (C1 und C3) sind so bemessen, dass ihre untere Grenzfrequenzen weit unterhalb der 40 Hz liegen.

Deshalb die Ursprungsfrage nochmal anders: Ist der Frequenzgang am Lautsprecher oder an Knoten 13 aufgezeichnet?

Gruß,
Stephan
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#47
Hallo Stephan,

steht doch da: der Frequenzgang gilt für den Knoten "out".

Die dB beziehen sich wohl tatsächlich auf den Normpegel. Anders gäbe es keinen Sinn, dass V(N005) etwa -20 dB beträgt.
Also Pegel bei 1 kHz und Mittelstellung des Klangreglers an

N005 -20 dB
N007 (hinter C3) +15 dB
N013 +7.5 dB
N015 (hinter C5) +19.2 dB
out +17.8 dB

Die erste Stufe verstärkt um für mich plausible 35 dB.
Die Verluste im Tonestack betragen tatsächlich nur 7.5 dB.
Die zweite Stufe befindet sich in der Gegenkopplungsschleife. Daher die im Vergleich zu U1 geringere Verstärkung.

Hier zur Klarheit nochmal die Pegel an N005, N013 und out visualisiert:

   
LG

Beate

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#48
Kleine Ergänzung: bisher habe ich mit Koren-Modellen gearbeitet, die offenbar durch Messungen vor allem für kleine Anodenspannungen optimiert waren (der Autor hat wie ich übrigens auch großes Interesse auch am Betrieb von Röhren mit ungewöhnlich geringen Spannungen).

Kürzlich bin ich über eine Erweiterung dieser Modelle gestolpert, die mir auf den ersten Blick recht fundiert vorkommt, und die vor allem bei Leistungstetroden und -pentoden günstiger sein dürfte. Aber auch rechenaufwendiger. Hier ein Link zur Theorie

http://dos4ever.com/uTracer3/Theory.pdf

und zur Bibliothek

http://dos4ever.com/uTracer3/TubeLib.inc

Den SE-Verstärker habe ich noch nicht umgestellt, nur heute die PP-Endstufe, einfach, weil ich an der mit einiger Wahrscheinlichkeit zuerst herumlöten werde. Die Abweichungen waren nicht allzu groß, aber schon sichtbar. Und da ist es mir endlich gelungen, auch mit der 6V6 und der 6L6 vernünftig Leistung zu erzielen. Der einzige Weg: starke Gegenkopplung und nah an den B-Betrieb, also eher kleine Ruheströme. Grundsätzlich interessiert mich die 6V6 sogar mehr, einfach, weil sie mit geringerer Heizleistung auskommt. Aber leider ist sie noch schwieriger anzusteuern als die 6L6.
LG

Beate

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#49
Ergänzung: eigentlich sollte ich versuchen, der ersten Stufe noch etwas mehr Verstärkung zu entlocken. Das einzige, was mit dazu außer der Pentode einfällt, ist ein µ-Follower oder vielleicht auch eine hybride Kaskode. Das soll man auch mit einem MOSFET aufbauen können: http://amtelectronics.com/new/articles/S...llower.pdf
http://www.blueguitar.org/new/articles/o...i_v_ss.pdf

(nein, mir fällt nochwas ein: ein BF245 vor der ersten Triode. BF245, weil ich noch ein paar im Fundus habe... aber die brauchen ziemlich viel Strom. Und den hab ich nicht zur Verfügung).

EDITH:

ein wenig weiter gedacht: die Gegenkopplung habe ich so weit reduziert, dass die Empfindlichkeit ausreicht. Der Ruhestrom der Endstufe ist jetzt in ziemlich weiten Grenzen einstellbar, ohne dass sich das auf die Leistung am Clippingpunkt auswirkt. Die Auswirkungen auf das Klirrverhalten sind aber deutlich. 2.8-3.5% Klirrfaktor bei nur 2 W ... mhmm.

Das mit dem µ-Follower muss ich mir nochmal genauer anschauen. Hier nochmal bessere Quellen:
http://www.fetaudio.com/wp-content/uploa...-Stage.pdf
http://www.valvewizard.co.uk/mufollower.html
LG

Beate

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#50
Und weils so schön ist, hier mal eine Version mit µ-Follower in der Eingangsstufe. Von MOSFETS habe ich keine Ahnung - aber den LND150 habe ich schon mal als Ersatz für den Katodenfolger in einem Gitarrenverstärker gesehen. Im Vergleich zu einem beliebig gewählten anderen Modell war es auch deutlich breitbandiger. Scheint also zumindest für den ersten Überblick halbwegs brauchbar zu sein.

Zunächst die Pegelverhältnisse. Durch den verminderten Ausgangswiderstand der ersten Stufe wird die Klangregelung höhenbetonter: Der Kompensationswiderstand in Reihe "unterhalb" des Potis kann dann also entfallen. Gut. Als Verstärkung werden knapp 39 dB erzielt. Jetzt reicht es auf jeden Fall, um die gewünschte Eingangsempfindlichkeit zu erreichen. 

N005: Eingang
N012: Eingang Klagregelung
N013: Ausgang Klangregelung
out:    Lautsprecheranschluss

   

Die Verzerrungen bleiben natürlich eher hoch - das ist offenbar die 6L6 bei dem für sie geringen Arbeitsstrom.

Und hier das noch Schaltbild. Bei einer Realisierung  wird die Gegenkopplung auf jeden Fall einstellbar werden.  

   
LG

Beate

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#51
Hallo Beate,
was sagt denn die Simulation zum Klirrfaktor der ersten Stufe? Der FET bildet einen dynamischen Arbeitswiderstand - eigentlich eine Wechselstromquelle - und sorgt so für eine sehr hohe Verstärkung dieser nicht gegengekoppelten Einzelstufe. Da könnte ich mir Verzerrungen vorstellen.

Viele Grüße

Ingo.
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#52
Hallo Ingo,

das muss ich mir nochmal genauer anschauen. Das halte ich auch für sehr sinnvoll; denn diese Eingangsstufe ist ja grundsätzlich interessant, wenn man in der Lage sein will, bereits die nächste Stufe zu übersteuern, gleichzeitig aber auch unverzerrt spielen zu können. Und das benötige ich ganz praktisch auch in meinen größeren Geräten, ganz konkret in meinem Dynacord G-2000 mit 150W-Endstufe. Die Idee trägt also deutlich über dieses spezielle Experiment hinaus.

Fürs erste nur so viel: gegenüber der Variante mit dem gewöhnlichen Arbeitswiderstand hat sich hinsichtlich der Verzerrungen nicht viel verändert. Und da dominiert deutlich die Endstufe.
LG

Beate

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#53
So, hier mal ein erstes Bild des Zerrverhaltens - das Ausgangssignal am Eingang zur Klangregelung. Man sieht das scharfe Clipping, das zum Glück erst dann eintritt, wenn die Endstufe schon längst übersteuert. Normalerweise.

Leider ist eine E-Gitarre ohne weiteres in der Lage, die Eingangsstufe zu übersteuern. Ich muss also weiterdenken.

Wenn ich auf die Möglichkeit einer Mittenabsenkung verzichte (ungern!), könnte ich eine semiaktive Klangregelung mit nur 6 dB Verlust bauen, sowas in der Art.

[Bild: ga30-tone-278x300.jpg]


Angehängte Dateien Thumbnail(s)
   
LG

Beate

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#54
Der Vollständigkeit halber hier nochmal die erste Stufe mit dem recht groß gewählten Anodenwiderstand. Die gibt es übrigens auch real, und sie ist klanglich in Ordnung. Man sieht, dass die Stufe zumindest unter dieser Last viel früher komprimiert und bei weitem nicht die Ausgangsspannung liefern kann, die der µ-Folger schafft. Die Verzerrungen der normalen Stufe sind beim kleinsten Signal (0.2 V) auch etwa 5 mal so groß wie mit dem µ-Folger. Wenn ich da die Stromgegenkopplung weglasse, sinkt die Empfindlichkeit. Wegen der geringeren Verstärkung klippt die Schaltung bei deutlich größerer Eingangsspannung. 

   

Gegencheck: das Gerät mit der EL84-Endstufe hat eine Eingangsempfindlichkeit von ca. 100 mV. Darauf hätte ich schon früher kommen sollen. Es hat auch eine "üblich" konfigurierte Eingangsstufe mit 100 k Arbeitswiderstand und 1.5k an der Katode. Diese Stufe kann gerade mal die halbe unverzerrte Spannung liefern wie die µ-Folger.

Für das 6L6-Gerät könnte das wohl bedeuten, dass die Version mit µ-Folger, aber ohne Katodenkondensator ein gangbarer Kompromiss werden könnte. Wie immer lohnt es sich, ein wenig darüber zu schlafen.
LG

Beate

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#55
Hallo Beate,

der Klirrfaktor läßt sich auch zahlenmäßig ausgeben:
Code:
.four 1k V(out)
Er steht dann in der Log-Datei.

Gruß, Frank
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#56
(03.12.2017, 20:03)beate schrieb: Wenn ich auf die Möglichkeit einer Mittenabsenkung verzichte (ungern!), könnte ich eine semiaktive Klangregelung mit nur 6 dB Verlust bauen, sowas in der Art.

[Bild: ga30-tone-278x300.jpg]
Am(bezogen auf das Bild) unteren Ende des 1M-Reglers wird dieser aber kaum einstellbar sein. Selbst, wenn Du ein logarithmisches Poti nimmst, wird das Teil nur wenige Winkelgrad Regelbereich haben bei dem vergleichsweise niedrigen parallel liegenden Kathodenwiderstand.

Gruß ingo.
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#57
Gerechnet habe ich die Schaltung noch nicht. Aber es gibt ja keinen Zwang, sie derart hochohmig zu bauen.
LG

Beate

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#58
Hallo, lasst mich den Gedakenzug bitte weiter aufgreifen.

(03.12.2017, 11:16)beate schrieb: ...diese Eingangsstufe ist ja grundsätzlich interessant, wenn man in der Lage sein will, bereits die nächste Stufe zu übersteuern, gleichzeitig aber auch unverzerrt spielen zu können. Und das benötige ich ganz praktisch auch in meinen größeren Geräten, ganz konkret in meinem Dynacord G-2000 mit 150W-Endstufe. Die Idee trägt also deutlich über dieses spezielle Experiment hinaus.

Die analoge Version für den Dynacord ist mir zur Zeit fast noch wichtiger. Da habe ich zwar schon eine funktionierende Schaltung mit einer ECC83. Die benötigt allerdings noch ein wenig Feinschliff. 2 Ansätze habe ich durchgespielt - einmal ein paar Kleinigkeiten an der Klangregelung geändert. Das wird vermutlich dazu führen, dass ich die bisherige Schaltung auf den neuen Stand bringe. Und dann die Variante mit der Konstantromquelle als Arbeitswiderstand.

Entgegen den Befürchtungen verzerrt diese Stufe *weniger* als eine traditionelle Röhrenvorstufe.

ABER: die enorme Verstärkung der ECC83 ist eigentlich kaum zu handhaben. Weil dieser Aufbau sehr hart clippt, benötige ich eine gute Übersteuerungsfestigkeit; immerhin kann eine E-Gitarre durchaus ihre +- 2.5 V Spitze-Spitze erzeugen. 5 V Spannunghub am Eingang führen auf 500 V Hub am Ausgang. Heißa! Da kommt Freude auf.

Was ginge sonst noch? ECC81 - hatten wir schon mal, war mikrofonisch. Und im Extremfall 350 V Spannungshub bei einer Betriebsspannung von 400 V?

12AY7? Hab ich nicht im Fundus, könnte aber ganz interessant sein (die Röhre wurde vor ein paar Jahren wieder neu aufgelegt)

ECC82 - wenn ich damit was sinnvolles hinbekäme, wäre es schon toll, besonders, weil diese Röhre mit den 100 kOhm-Potis am besten zurechtkommt.

Also mal sehen:

   

Die Klangregelung ist überarbeitet. Einen Gitterableitwiderstand benötigt die 2. Stufe nicht - es gibt einen passenden Pfad zum Ableiten der Ladung durch das Tonestack (es kratzt nicht bei Betätigung). Für den Fall eines Schleiferdefekts, der bei diesen alten Potis leider nicht so ganz unwahrscheinlich ist, habe ich trotzdem mal 4,7 Meg eingeplant, damit der Arbeitspunkt nicht komplett aus dem Ruder läuft.

Das Kleinsignalverhalten der Klangregelung, zunächst die bekannte Klangwaage:

   

Und die Mittenregelung. Dem C2 wird über das zweite Poti ein zusätzlicher Kondensator parallelgeschaltet. Dadurch entsteht in der Schaltung ein Mittenloch. Leider wir der Frequenzgang recht buckelig. Zur Korrektur benötigt man das RC-Glied R16/C13, und man muss die Übergangsfrequenzen des Hoch- und des Tiefpasses etwas auseinanderziehen, also C2 vergrößeren. Die jetzt noch sichtbare Präsenzanhebung in Mittelstellung lässt sich problemlos wegregeln oder durch 47 kOhm "rechts" vom Poti ausgleichen. In der Praxis dürfte sie aber eher von Vorteil sein; man muss den Klang ohnehin auf den Raum einstellen. Der Einstellbereich ist jetzt etwas weiter als vorher. Das sieht alles gut aus.

   

und jetzt das Großsignalverhalten:

   

Je nach Wahl des Arbeitspunktes kann die Röhre einen Ausgangsspannungshub von etwas +- 50V liefern. Mehr als genug, um die Dynacord-Endstufe zu übersteuern. Verzerren tut die Stufe nur, wenn der Eingang übersteuert wird, die Röhre also in den Gitterstrombereich gezogen wird. 
Mhmm...

Es ist ohne weiteres möglich, den Arbeitspunkt so einzustellen, dass die Röhre so gut wie nicht übersteuert werden kann. (das wäre für den kleine SE-Verstärker möglicherweise interessant; ich müsste allerdings untersuchen, wie das alles bei 2/3 der hier angesetzten Betriebsspannung aussieht)
LG

Beate

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#59
(04.12.2017, 02:47)beate schrieb: Für das 6L6-Gerät könnte das wohl bedeuten, dass die Version mit µ-Folger, aber ohne Katodenkondensator ein gangbarer Kompromiss werden könnte. Wie immer lohnt es sich, ein wenig darüber zu schlafen.

Jetzt, aus ein wenig Abstand, hier eine Variante des 6L6-Geräts mit µ-Folger im Eingang. Vor allem wegen der für einen µ-Folger nicht allzu großen Betriebsspannung musste ich ziemlich hin- und herpotimieren, damit sowohl die Aussteuerbarkeit des Eingangs als auch die des Ausgangs der Stufe zusammenpassten. Eingangsspannungen bis zu +-1.5 V sind möglich, ohne dass die Eingangsstufe übersteuert. Die Eingangsempfindlichkeit für Vollaussteuerung liegt bei 55 mV; es gibt sogar noch ein wenig Luft. Mir war es allerdings wichtiger, den Ausgang der zweiten Röhre nicht zu arg zu belasten. Bei nicht allzu großen Eingangspegeln kann man die Verzerrungen der µ-Folger-Stufe gegenüber dem, was die anderen beiden Stufen erzeugen, vollkommen vernachlässigen. 

Bei voll aufgedrehtem Gain-Poti wird zunächst am Steuergitter der zweiten Stufe übersteuert. Dazu reichen 100 mV am Eingang aus. Ich finde das ziemlich praktisch, weil die dahinterliegende Schaltung noch vollkommen "normal" das verstärke, was am Steuergitter erscheint. 

Wenn man das zweite Poti zudreht, kann man leise verzerrt spielen, wenn man es mal braucht. Im Normalbetrieb ist es voll geöffnet und stört nicht. Bei sehr hoher Aussteuerung der Endröhre geht zunächst auch deren Steuergitter in die Begrenzung.

   

Und hier noch die Frequenzgänge:

   

Mal sehen, was mir sonst noch dazu einfällt.
Für diese Simulationen habe ich übrigens eine andere Röhrenbibliothek verwendet, in der der Autor die Gitterströme der Röhren etwas genauer modelliert hat (und den Ansatz beschrieben, versteht sich...). Gerade bei Aufbauten wie diesem ist das wesentlich, weil die Gitterströme auch im Normalbetrieb eine Rolle spielen, bzw. ganz wichtig werden, wenn die Grenzen des linearen Betriebs erreicht werden.
LG

Beate

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#60
Themensprung zurück. Zur kleinen PP-Endstufe. Die hat inzwischen etwas Feintuning erfahren, leider immer noch mit dem geratenen Modell für den Übertrager.  Schaltplan s.u. Was ist passiert:
  • Endlich habe ich mich dazu aufgerafft, eine minimale Bias-Versorgung zu skizzieren.  Gespeist wird sie aus einer Zweiweggleichrichtung, die parallel zur Gleichrichtung der Anodenspannung liegt; es müssen also 100Hz gesiebt werden. Im unten liegenden Schaltplan sieht man noch einen geratenen Wert für den Siebelko. 
  • Eingangsempfindlichkeit über die Gegenkopplung so eingestellt, dass sie kompatibel zu den Dynacord-Endstufen ist. Damit kann ich gleiche Vorstufen verwenden.
  • Falls der Trafosatz mitspielen sollte, beginnt die Schaltung bei etwas über 20W zu clippen. Im untersuchten Bereich zeigt die Simulation praktisch nur k3.
  • Für den Ruhestrom zeigt sich ein recht weiter Einstellbereich. Untersucht habe ich Werte von 18-35 mV. Bei geringerem Ruhestrom sind die Verzerrungen natürlich größer. Trotzdem scheint die Endstufe HiFi-tauglich zu sein, wenn man die Leistung nicht voll nutzt.
   

So aus dem Bauch heraus hat es jetzt wirklich einen Sinn, einen Testaufbau vorzunehmen. Kleine Ergänzung: da der Einstellbereich so groß ist, könnte ich doch auf die Bias-Potis komplett verzichten.


Einen Einsatzzweck habe ich inzwischen auch: es wird eine kleine Bass-Übungs-Combo mit einem 12-Zöller, der klanglich auch mit einer Gitarre zurechtkommt (schade, dass das nicht auf meinen zur Zeit ungenutzten teuren Eminence Kappalite zutrifft :-( ). Vermutlich werde ich wieder Lautsprecher swappen und meinen lautesten 12er, den Eminence Delta-12 nutzen. Die Box wird vermutlich als Flip-Top-Gehäuse ausgeführt werden. Für den Transport kann dann der Verstärker (ähnlich wie eine alte Nähmaschine) ins Gehäuse versenkt werden.
LG

Beate

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