Hallo, Die Eigenheiten der Rückkopplung sollen in diesem Beitrag betrachtet werden. Grundsätzlich wird ja erzielt:
-Höhere Signalspannung -Schmalere Resonanzkurve -Telegrphie (CW)-Empfang mit schwingendem Audion -SSB-Empfang mit schwingendem Audion (Trägerzusatz)
Oft liest man von einem "weichen Schwingungseinsatz". Aber was ist das eigentlich genau ? Karl Schultheiß hat es kurz und präzise formuliert: Links mal eingezeichnet, wie in etwa die zugehörigen Poti-Einstellungen aussehen könnten.
Die Aufnahme im Anhang soll das verdeutlichen, sie wurde mit einem Anzeigeverstärker gemacht, der das Rückkopplungs-Prinzip nutzt. (Das Audion funktioniert bei SSB übrigens genauso wie ein BFO, hier ein Tonbeispiel (E566-Empfänger) https://www.wumpus-gollum-forum.de/forum...1&thread=19)
Früher dacht ich, dass die Güte des verwendeten Audion-Schwingungskreises völlig egal ist, weil auch ein miserabler Kreis vollkommen entdämpft werden kann, bis hin zu dem Punkt, wo das Audion zu schwingen beginnt. Barkhausen zeigt aber, dass dies nicht zutrifft: Praktisch hat man z.B. auf Mittelwelle mit einem Kreis hoher Güte (Topfkern, Schalenkern) bereits schon gute Trennung der Sender und kann mit weniger stark angezogener Rückkopplung arbeiten. ---- Die Gründe dafür, warum der Schwingungseinsatz mal hart oder weich sein kann, findet sich im "Barkhausen". Im Datenblatt der ECH 81 sind die Steilheitskennlinien zu finden:
Es kann auch der einsetzende Gitterstom dazu führen, dass sich der Arbeitspunkt verschiebt und nach zunächst weichem Schwingungseinsatz Aufschaukelung verursacht. Im Bild ist der Gitterstom einer Röhre mit "gutem" und mit "schlechtem" Vakuum skizziert.
Einfluß auf den zu erzielenden weichen Schwingungseinsatz haben u.a.:
Anodenspannung -> s. Antwort Walter (Erfahrungen mit alten Röhrentypen !) Schirmgitterspannung -> s. Antwort HB9 (Insbesondere Erklärung über sinkenden Anoden- und Schirmgitterstrom !)
Auszugsweise ist unter "Egänzungen Thema s.2 Barkhausen einiges zitiert. Schweres Brot, bei vielem ahne ich nur, worum es eigentlich geht. Man kann die Bücher im Netz finden und sollte sich aber einige Zeit nehmen beim Lesen.
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für die Einstellung der Rückkopplung in der violetten Linie schreibst Du, dass die Einstellung "fummelig" und der Bereich der optimalen Wiedergabe schmal sei. Das ist so zwar grundsätzlich richtig, muss aber nicht sein. Ist man in der Lage, die Rückkopplung mit mehr als nur mit einem Einstellglied zu optimieren, kann man in den Bereich eines AFC-Fangbereichs von wenigen 10 Hz kommen. Dann kann dieser "Homodyne" Empfänger, wenn er sich nach Warmlauf stabilisiert hat, über eine längere Zeit beste Klangqualität bieten.
der Fangbereich hängt neben der Schaltung auch vom Verhältnis der Amplitude des Eingangssignals zur Amplitude der Eigenschwingung ab. Je grösser das Eingangssignal gegenüber der Eigenschwingung, umso grösser wird der Fangbereich, dafür wird der Qualitätsgewinn durch die Synchrondemodulation geringer. Ich habe bei meinem Synchrondemodulator für die AM-ZF (470kHz) einen Fangbereich von etwa +/-200Hz bei guter Audioqualität erreicht (Beschreibung ist hier: https://www.wumpus-gollum-forum.de/forum...&thread=352).
Bei meinem Zweikreis-Audion (mit EF184 und Rückkopplungseinstellung über Schirmgitterspannung) hängt der (relative) Fangbereich von der Feldstärke des empfangenen Senders und der Rückkopplungseinstellung ab, ist aber normalerweise ausreichend, so dass stabiler Synchron-Empfang möglich ist, ausreichend starkes Signal vorausgesetzt, was wegen der HF-Vorstufe meistens der Fall ist. Der absolute Fangbereich ist proportional zu Empfangsfrequenz.
Die Einstellung der Rückkopplung mit einem Drehkondensator ist übrigens nur die zweitbeste Idee, obwohl oft gemacht. Da die Kapazität des Rückkopplungskondensators die Resonanzfrequenz des Schwingkreises beeinflusst, verstimmt man den Schwingkreis beim Verstellen der Rückkopplung, was die Bedienung erschwert. Ideal ist die Einstellung der Rückkopplung über die Schirmgitterspannung, was man als Feineinstellung bei jedem Pentoden-Audion nachrüsten kann. Etwas schlechter ist ein Poti an Stelle des Rückkopplungs-Drehkos.
Eine 'sanfte' Rückkopplung erreicht man, wenn die Schaltung so dimensioniert ist, dass die Steilheit bei zunehmender HF-Amplitude am Audion-Gitter abnimmt, wie das Barkhausen schon geschrieben hat (siehe Zitat im ersten Beitrag). Die Steilheit der Röhre hängt von der Gittervorspannung sowie der Anoden- und Schirmgitterspannung ab. Wenn die HF-Amplitude am Steuergitter des (schwingenden) Gitter-Audions steigt, passiert Folgendes:
1. Wegen dem Gitterstrom (Gleichrichter-Effekt) wird das Steuergitter negativer. 2. Durch die höhere negative Gittervorspannung sinkt der Anoden- und Schirmgitterstrom. 3. Wegen 2 steigt die Anoden- und Schirmgitterspannung.
Punkt 1 ist gut, da der Arbeitspunkt der Röhre in Richtung kleinerer Steilheit verschoben wird (auch bei 'Nicht-Regelröhren'). Punkt 3 ist schlecht, da eine steigende Schirmgitterspannung bei Pentoden die Steilheit erhöht, dasselbe gilt für die Anodenspannung bei Trioden, während bei Pentoden die Anodenspannung wenig Einfluss auf die Steilheit hat, solange sie im 'flachen' Teil der Ausgangskennlinie ist, also nicht extrem niedrig ist. Das bedeutet, dass durch hochohmige Anodenwiderstände (Triode) oder Schirmgitterwiderstände (Pentode) der Effekt von Punkt 1 auf die Steilheit 'wegkompensiert' werden kann und damit die Steilheit bei steigender HF-Spannung mindestens in einem gewissen Spannungsbereich nicht sinkt, sondern steigt und damit die Rückkopplung 'hart' wird. Dieser Effekt ist durch die Röhrendaten und den Arbeitspunkt definiert. Somit sollte man die nötige, niedrige Schirmgitterspannung nicht mit einem hochohmigen Vorwiderstand, sondern mit einem Spannungsteiler erzeugen oder im Fall der Triode mit einem Spannungsteiler die Betriebsspannung herabsetzen und von dort mit einem eher niederohmigen Anodenwiderstand arbeiten. Mit der Schirmgitterspannung kann auch die Rückkopplung eingestellt werden, so wie weiter oben beschrieben.
bei meinen Experimenten mit dem Versuchsaudion habe ich 18 verschiedene, eher historische Trioden ausprobiert. Es zeigte sich eine Häufung der Audionempfindlichkeit bei einer Anodenspannung von 27 Volt. Der kleinste Anodenstrom kurz vor dem Schwingungseinsatz ergab sich mit 0,2mA bei den Röhren RE034 und RE144. Bei Raumladegitterröhren wie z.B. DM300, RE074d und A241 kamen für Gitter und Anode 2 bis 3 mA zusammen. Alle Versuche waren einstufig und mit Kopfhörerbetrieb.
Auch die "Radiomann"-Pentode EF98 spielte bei 27V am besten.
Deutlich mehr Spannung von mindestens 65V brauchte die 3NF, aber das ist ja Anodengleichrichtung ohne Rückkopplung und damit eine andere Baustelle.
basteljero: Wie sieht es eigentlich subjektiv mit der Wiedergabequalität dieser alten Röhrentypen aus ? Die Vakuum-Technik hatte sich ja kontinuierlich weiterentwickelt. Oftmals wurden die Röhren auch mit geringer Vorspannung betrieben.
Hallo Jens,
in meinem Geatron (REN1004) und VE301dyn (AF7) missfallen mir die typischen Audion-Verzerrungen bei Lautsprecherbetrieb manchmal schon. Beim Versuchsaudion und Kopfhörerbetrieb fallen sie mir nicht so auf. Mit der Vakuumtechnik sehe ich keinen Zusammenhang. Meine ältesten Exemplare EVN171 und DII verhalten sich nicht anders als die Röhren, die ein oder zwei Jahrzehnte später hergestellt wurden. Ohnehin sind die Unterschiede im rückgekoppelten Zustand nicht so gross, wie man angesichts der unterschiedlichen Steilheiten und Verstärkungswerten der Röhren vielleicht annehmen könnte. Freilich muss man den Grad der Rückkopplung möglichst variabel gestalten.
In der Tat ist es wichtig, neben der Veränderung der Rückkopplung auch noch eine Möglichkeit zu haben, die Antennenkopplung kontinuierlich beeinflussen zu können.
Der Modulationsgrad spielt sicherlich eine Rolle. Als das Audion aufkam, war Gittermodulation mit mittleren Modulationsgraden unter 50 Prozent und gewissen Klirrgraden üblich. Heute unterscheiden sich die Techniken der "trägersteuernden Modulationen" neben dem eigentlichen Modulationsgrad erheblich, um Stromkosten zu sparen. Allerdings drehen die verbliebenen Sender zumeist ihre Leistung ohnehin grundsätzlich auf mindestens 50% herunter.
Stabilisiert wird bei mir keine Spannung. Zunächst versorge ich die Schaltung mit meinem Heathkit IP17 Netzgerät. Danach verwende ich meistens einen Block aus 9 Volt Lithium Batterien, die bei schwacher Belastung unter 1mA eine Spannung von 10 bis 11 Volt auffweisen. Die haben 1200mAh Kapazität und reichen bei den kleinen Audionströmen sehr lange. Für die Heizung nehme ich das Labornetzteil. Für die "Gustav-Ganz" Röhren habe ich mir einen Adapter gebaut, um die Heizung direkt auf die 220 Volt Wechselspannung zu legen. Sicherheits-Bedenkenträger bitte ich um Nachsicht. Ich bin immer wieder fasziniert, dass das Audion mit diesen Röhren (z.B. Ostar A520) nicht brummt.
Gruss Walter
Nachtrag vom 06.04.2022 zu den Daten der ersten Telefunkenröhre EVN94/171: Heizspannung 3V, Heizstrom 0,5A, Steilheit 0,1mA/V, Durchgriff 0,15, Innenwiderstand 67k Ohm, Röhrenkonstante 0,0000172
basteljero: Mehr als Entdämpfen kann man ja nicht, muss nur den Rückkopplunsgrad entsprechend anpassen. Die Ergebnisse müssten bei Röhren mit unterschiedlicher Steilheit in etwa gleich sein.
Hallo Jens Danke für Deine Antwort in dem anderen Faden, möchte ihn nicht länger mit OT belasten. Hoffe, es ist in Ordnung das Thema hier weiterzuführen. Gewiß, mehr als Entdämpfen geht nicht aber durch die Entdämpfung werden ja nur die Kreisverluste aufgehoben, an der eigentlichen Verstärkung der Röhre ändert es jedoch nichts, wenn ich das richtig sehe. Auch an dem Punkt unmittelbar vor dem Schwingeinsatz arbeitet die Röhre im (vorher ohne Rückkopplung) eingestellten Arbeitspunkt und demzufolge müßte mit unterschiedlich steilen Röhren, auch eine im gleichen Maße unterschiedliche Verstärkung der schwingenden Audionstufe meßbar sein. Den Arbeitspunkt der EF183 hatte ich ohne Rückkopplung eingestellt und die Stufe hatte eine deutlich höhere Verstärkung, als mit der 12Ж1, was zu erwarten war. Worin die Ursache liegt, weshalb die Differenz in der Verstärkung bei angezogener Rückkopplung kaum noch auszumachen ist, bleibt mir nach wie vor schleierhaft.
HB9:Die Einstellung der Rückkopplung mit einem Drehkondensator ist übrigens nur die zweitbeste Idee, obwohl oft gemacht. Da die Kapazität des Rückkopplungskondensators die Resonanzfrequenz des Schwingkreises beeinflusst, verstimmt man den Schwingkreis beim Verstellen der Rückkopplung, was die Bedienung erschwert. Ideal ist die Einstellung der Rückkopplung über die Schirmgitterspannung...
Hallo HB9 Das leuchtet ein und solange die Frequenzvariation nicht zu groß ist, z.B. AFU, sehe ich auch kein Problem. Auf MW ist der Frequenzbereich jedoch um ein Vielfaches größer und man entfernt sich beim Nachführen der Rückkopplung über die Schirmgitterspannung unweigerlich vom optimalen Arbeitspunkt. Wäre die Rückkopplungseinstellung mit einem Drehko in diesem Fall nicht die verlustärmere Methode?
wegen Rückkopplungseinstellung über die Schirmgitterspannung: Damit habe ich auch auf auf MW gute Erfahrungen gemacht, wenn man verlustarme Spulen verwendet (z.B. Topfkernspulen). Allenfalls kann man zusätzlich zur (Fein-) Einstellung über das Schirmgitter eine Grobeinstellung der Rückkopplung mit einem Drehko oder einfacher einem Poti machen. So kann man auch den je nach Empfangsfall optimalen Arbeitspunkt einstellen.
Der Unterschied zwischen 'harter' und 'weicher' Rückkopplung hat Jens gut beschrieben. Bei Pentoden ist noch anzumerken, dass beim Schwingungseinsatz der Schirmgitterstrom sinkt. Hat man mit einem simplen Vorwiderstand eine eher niedrige Schirmgitterspannung eingestellt, dann steigt diese beim Schwingungseinsatz wegen dem reduzierten Schirmgitterstrom an. Da mit steigender Schirmgitterspannung aber die Steilheit steigt, schaukelt sich die Schwingung auf wie beim Arbeitspunkt "C". Deshalb sollte man niedrige Schirmgitterspannungen mit einem Spannungsteiler einstellen, damit die Rückkopplung weich wird. So wird auch beim Einsatz einer EF183 die Rückkopplung butterweich, wie mein Audion zeigt, da ist SSB- oder Synchrondemodulation problemlos möglich.
das ist die "Luxuslösung", wobei der Kondensator zwecks Beseitigung von Kratzgeräuschen mehr oder weniger obligatorisch ist (und es für das Abblocken des Schirmgitters ja sowieso einen braucht). Ich habe dafür einen 1uF-Folienkondensator genommen, ein guter Elko geht natürlich auch. Der 1kOhm-Widerstand ist wichtig, sonst überlebt das Poti unter Umständen den Entladestrom beim schnellen Drehen nicht.
Wie du richtig bemerkt hast, gilt die Spannungsproblematik auch für Trioden. Beim Gitter-Gleichrichter-Audion (eigentlich der Audion-Normalfall) gibt es noch einen stabilisierenden Effekt, denn am Gitter wird die HF gleichgerichtet, was bei steigender HF das Gitter negativer macht. Damit nimmt die Steilheit ab, was stabilisierend wirkt und bis zu einem gewissen Grad die Erhöhung der Steilheit durch die steigende Schirmgitterspanng oder bei der Triode die Anodenspannung kompensieren kann. Nach diesem Prinzip stabilisiert sich die HF-Amplitude der üblichen Superhet-Oszillatoren, egal ob AM mit der ECH81 oder FM mit dem selbstschwingenden Mischer.
An Stelle der Z-Dioden kann man auch Widerstände ausreichender Belastbarkeit nehmen, das Poti sieht ja nur einen Bruchteil der Verlustleistung wegen der eher geringen Spannung. Daher können handelsübliche Kohleschicht-Potis verwendet werden (nicht unbedingt die allerkleinste Ausführung), der vertragen bis zu 0.5W. Besser sind Leitplastik-Potis (aber auch teurer), die vertragen mehr und kratzen weniger.
es kann auch sein, dass die Anodenspannung zu tief ist (zu grosser Vorwiderstand). In diesem Fall steigt die Verstärkung an, wenn beim 'Anziehen' der Rückkopplung durch die steigende HF der Anodenstrom kleiner (weil das Gitter negativer wird) und damit die Anodenspannung höher wird. Das ist vor allem bei Trioden so, bei Pentoden ist die Verstärkung fast nur von der Schirmgitterspannung abhängig, die Anodenspannung hat nur wenig Einfluss, solange sie einen Mindestwert hat (oberhalb des 'Knicks' in der Ausgangskennlinie).
Zitieren:weshalb die Differenz in der Verstärkung bei angezogener Rückkopplung kaum noch auszumachen ist, bleibt mir nach wie vor schleierhaft
Ein Erklärungsversuch: Betrachten wir zuerst zwei Zustände des Rückkopplungs-Geradeausempfänger. Einmal keine Rückkopplung, dann Rückkopplung so stark, dass das Verstärkerelement bis zur Stromsättigung oder Spannungssättigung ausgesteuert wird, d.h. Oszillator-Betrieb.
Im Oszillator-Betrieb wird eine Einkopplung eines fremden Signals, z.B. amplitudenmodulierter Rundfunksender, auf gleicher Frequenz ignoriert. Ohne Rückkopplung ist das eingekoppelte Signal - neben dem Rauschen - das einzige vorhandene Signal.
Bei Oszillator-Betrieb sind die Stabilitätskriterien von Barkhausen wichtig. Phasendrehung von 0° oder 360° und Verstärkung über alles von 1. Die Verstärkung über alles von 1 für ein Oszillatorsignal mit konstanter Amplitude, auch wenn sich diese konstante Amplitude aus der Amplitudenbegrenzung der Schaltung ergibt, macht alle Verstärkerbauteile gleich, wenn die Transitfrequenz fT ignoriert wird.
Der RK-Empänger arbeitet nun zwischen diesen zwei Extremen. Damit ein eingekoppeltes Signal nicht im Rauschen versinkt ist ein verlustarmer Aufbau nötig. Ich verwende nach etlichen Experimenten Eisenpulverkern-Ring wie z.B. Amidon T50-6 und versilberten Kupferdraht für die Schwingkreisinduktivität bei Kurzwelle. Die Rückkopplung kann nun das Signal um maximal den Faktor 20 verstärken. Wie schon oben gesagt: das eingekoppelte Signal muss immer noch das selbst erzeugte Signal beeinflussen können.
In der Literatur habe ich Angaben wie millionenfache Verstärkung durch Rückkopplung gelesen. Das ist für mich Wunschdenken. So als wenn ein Floh einen Elefanten lenkt. Sind wir im RK-Empfänger mit einem Kräfteverhältnis wie Mensch (Eingangssignal) zu Pferd (Oszillatorsignal) zufrieden.
Für das Pendelaudion gelten andere Spielregeln. Ich habe noch keine eigenen Experimente damit durchgeführt, deshalb will ich nichts zu diesem Thema sagen.
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