Hallo, ich habe über den Jahreswechsel dieses Forum entdeckt und möchte als „Röhrenneuling“ gleich eine Frage zu Audionvarianten loswerden. Mein erstes Röhrenprojekt soll ein MW-Audion werden. Da ich nicht nur einfach eine Schaltung nachbauen wollte, ohne sie zu verstehen ergab sich bei mir die folgende Frage(n). Welche Vorteile/Nachteile haben die unterschiedlichen Rückkoppelvarianten? In fast allen modernen Nachbauten ist die Variante 1 realisiert. Manchmal und auch bei älteren Veröffentlichungen findet man die Variante 3. Doch die Rückkopplung über den kapazitiven Spannungsteiler (Variante 2) finde ich sehr selten. Woran liegt das? Ich hoffe hier auf fachkundige Hilfe.
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erstmal willkommen im Forum und ein Genres neues Jahr (mit Bastelerfolg )!
Die erste Variante ist eben die (wahrscheinlich) einfachste Audion-Schaltung. Insbesondere werden keine zusätzlichen Induktivitäten/Drosseln wie bei den beiden anderen Varianten gebraucht.
Ob die eine oder andere Variante sonst noch Vor- oder Nachteile hat, hängt von allen möglichen Umständen (verwendete Röhre und Bauteile, Empfangfrequenzbereich, mechanischer Aufbau usw.) ab. Wenn man keine erprobten Schaltungen nachbauen will, dann bleibt nur selber Erkenntnisse (mit den zur Verfügung stehenden Bauteilen und Aufbaumöglichkeiten) zu gewinnen. Genau das macht ja den Bastelspaß aus und nur so versteht man dann immer mehr von den Funktionen. Das Wichtigste dabei ist, man will es machen und hat dabei Ausdauer.
Auch ich heiße Dich willkommen bei uns, wo ja einige Teilnehmer gerne was selbst auf die Beine stellen wollen und auch schon gemacht haben! Die richtige Rubrik hast Du schon gefunden.
So ein Audion ist ein dankbares Projekt um die ersten Schritte zu tun. Auch wenn's nicht auf Anhieb klappen sollte, gerade aus Fehlern lernt man eine Menge....
Erwarte bitte nicht, dass die Wiedergabe der Mittelwellensender unverzerrt und rein klingen. Ob nun ein Audion oder Anodengleichrichter, mit den heutzutage hoch ausgesteuerten Sendern ist das anders wie früher. Damit meine ich die Jahre von vor 1960, grob geschätzt.
Und suche mal in Büchern oder im Internet nach Auseinandersetzungen, WARUM diese Radioschaltungen so funktionieren. Jeder hat mal angefangen....
Die Kaskode-Schaltung verschiebe ich mal etwas nach hinten. Mit hohen Spannungen auf dem Basteltisch muss ich mich erst anfreunden ;-)
Die beigefügten Links sind schon mal sehr hilfreich. Da ich gerade zwei 12SH1L auf dem Tisch habe, würde ich den ersten Aufbau damit starten, wobei ich die 12V Heizspannung auch gleich als Anodenspannung nutzen würde.
Wie ich die Schaltungen bisher verstanden habe arbeiten die Varianten auf unterschiedlichen Arbeitspunkten. Während bei Variante 1 und 3 die Kathode gleichstrommäßig auf Masse liegt, kann in der Variante 2 der Gleichstromarbeitspunkt verschoben werden, ohne dass sie die Kopplung ändert. Ich teste mal die Varianten 1 und 2 im MW Rundfunkband.
für die Audionstufe sind nach meiner Erfahrung eine Anodenspannung von 70 bis 90 Volt eindeutig zu hoch, es sei denn, es kommt eine Anodengleichrichtung (Ra>=200k Ohm) ohne Rückkopplung zur Anwendung. Je nach verwendeter Röhre stelle ich zwischen 18 und 54 Volt ein. Der Anodenstrom liegt dabei zwischen 0,5 und 2mA. Man kann die Spannung natürlich mit einem Widerstand 50 bis 100k Ohm herunterknüppeln, wenn man für die Endstufe bei Lautsprecherbetrieb unbedingt 70 Volt und darüber verwenden will.
ich habe bei meinen Audion-Schaltungen zwecks Vermeidung von Verzerrungen den Anodenwiderstand bewusst tief gehalten und dafür mit einer niedrigen Schirmgitterspannung (bei Verwendung einer Pentode) oder niedriger Anodenspannung den Strom in vernünftigen Grenzen gehalten. Durch den niedrigen Widerstand ist zwar die NF-Ausbeute gering, dafür ist die Audio-Qualität durchaus in der Gegend von Dioden-Demodulatoren.
Der Grund dafür ist relativ simpel: Beim Gitter-Audion findet die Demodulation bekanntlich an der Gitter-Kathoden-Strecke statt, die mangels negativer Gittervorspannung wie eine Diode arbeitet. Somit liegt am Gitter neben HF auch das NF-Signal an, das durch die Röhre verstärkt wird. Da die Röhre aber am obersten Ende der Eingangskennlinie arbeitet (mit Gitterstrom), ist der Anodenstrom maximal, was meistens ausserhalb der zulässigen Grenzen liegt, wenn man nicht durch einen hohen Anodenwiderstand die Spannung entsprechend reduziert. Damit ist der Arbeitspunkt aber weit von einer verzerrungsarmen Verstärkung entfernt. Durch einen niederohmigen Anodenwiderstand kann die Verstärkung und damit der Klirrfaktor wirksam reduziert werden. Bei Trioden ist eine stark reduzierte Anodenspannung notwendig, damit der Anodenstrom im legalen Bereich bleibt, während man bei Pentoden durch eine Reduktion der Schirmgitterspannung den Anodenstrom auf den gewünschten Wert einstellen kann. Macht man die Schirmgitterspannung variabel, kann man so auch die Rückkopplung fein einstellen, da die Verstärkung von der Schirmgitterspannung abhängig ist.
Eine weitere Verzerrungsquelle ist ein zu grosser Gitterkondensator, das ergibt vor allen Verzerrungen der höheren Frequenzen, während der Bass meistens unverzerrt bleibt. Der Grund liegt in der Asymmetrie der Demodulation (gilt übrigens auch für Dioden-Demodulatoren): Während bei einer steigenden HF-Amplitude der Kondensator durch den Gitterstrom sofort geladen wird, erfolgt die Entladung bei sinkender Amplitude durch den Ableitwiderstand und damit mit begrenzter Geschwindigkeit. Ist der Kondensator (oder der Widerstand) zu gross, ist die Entladung so langsam, dass die Spannung der Hüllkurve nicht mehr folgen kann und so die NF verzerrt wird. Der schlimmste Fall ist bei der höchsten NF-Frequenz und maximaler Modulation, da dann die Änderungsgeschwindigkeit am grössten ist. Eine Verkleinerung des Kondensators oder Widerstands löst das Problem.
Bei meinem Pentoden-Audion verwende ich eine EF184 mit einem Anodenwiderstand von 10k und einer Schirmgitterspannung von 0..50V (gegenüber 200V bei 'normaler' Anwendung als Verstärker). Wegen der niedrigen NF-Ausbeute braucht es einen zweistufigen NF-Verstärker, den ich mit einer ECL82 realisiert habe.
Beim Gitter-Audion gibt es übrigens noch die Betriebsart als Synchron-Demodulator: Wenn man die Rückkopplung bis zum Schwingungseinsatz anzieht und auf Schwebungs-Null abstimmt, bekommt man eine auch bei Selektivschwund verzerrungsfreie und recht höhenbetonte Demodulation. Bedingung ist eine präzise Abstimmungsmechanik, damit man das Schwebungs-Null auch sauber einstellen kann, sowie ein 'weicher' Schwingungseinsatz, was beim Gitter-Audion prinzipbedingt eigentlich immer der Fall ist, da die HF am Gitter gleichgerichtet wird und so eine negative Gittervorspannung erzeugt, welche die Verstärkung der Röhre und damit die Rückkopplung reduziert.
Das Problem ist die Kombination grosser Anodenwiderstand (200k) und keine negative Gittervorspannung. Bei einer normalen NF-Verstärkerstufe wird das Gitter negativ vorgespannt, entweder mit einem Kathodenwiderstand, einem sehr hochohmigen Gitterwiderstand (Nutzen des Anlaufstroms) oder einer separat erzeugten negativen Gittervorspannung (eher selten). Die Anodenspannung ist in diesem Fall normalerweise 100..150V. Ohne Gittevorspannung und niedriger Anodenspannung ist man aber im stark gekrümmten Teil der Ausgangskennlinie (siehe Datenblätter), somit hängt der Anodenstrom stark von der Anodenspannung ab, daher mein Tipp mit dem niedrigen Widerstand, so dass es keine grossen (NF)-Spannungen an der Anode gibt und die Krümmung der Kennlinie wenig stört. Am besten mit verschiedenen Widerständen experimentieren, dabei den Anodenstrom über die Schirmgitterspannung immer auf den gleichen Wert einstellen, um vergleichbare Resultate zu bekommen. Weiter ist wichtig, dass das Schirmgitter auch für NF abgeblockt ist, der Kondensator vom Schirmgitter auf Masse muss also recht gross sein, ich habe 10F verwendet.
die Verzerrungen in Abhängigkeit der Anoden- von der Schirmgitterspannung sind stark von der Röhrenkonstruktion abhängig, daher hilft hier nur das Datenblatt. Dort gibt es normalerweise Kennlinien, welche den Anodenstrom in Abhängigkeit der Anodenspannung bei verschiedenen Steuer- und teilweise auch Schirmgitterspannungen zeigen. Bei hohen Anodenspannungen sind diese Kennlinien gerade und fast horizontal, bei niedrigen Anodenspannungen stark gekrümmt. Ab welcher Spannung sie gerade werden, hängt von der Röhre ab. Die EF184 und auch die meisten Endpentoden haben Schirmgitterspannungen von 200..250V und somit meistens eine höhere Spannung als die Anode, während z.B. eine EF41 nur 60V Schirmgitterspannung hat. Bei sehr niedrigen Anodenspannungen und gleichzeitig hohen Schirmgitterspannungen kann es zum 'Elektronentanz' (Barkhausen-Kurzschwingung) kommen, wenn die Elektronen vom Schirmgitter zurückgezogen werden, bevor sie die Anode erreicht haben. Neben einer sehr hässlichen Kennlinie gibt dieser Betrieb auch starke, breitbandige HF-Störungen, welche 'unerklärbar' sind.
Ob Trioden als Audione grundsätzlich weniger verzerren, weiss ich nicht, aber mein erstes Audion hatte mit der EC92 ebenfalls eine Triode und einen guten Ton. Eventuell hilft der niedrige Innenwiderstand, der im Prinzip dasselbe ist wie ein niederohmiger Anodenwiderstand, da er diesem signalmässig parallelgeschaltet ist. Nach Datenblatt hat die EC92 einen Innenwiderstand von 10.7k und liegt damit recht niederohmig im Vergleich zu den bei üblichen Pentoden-Audionschaltungen verwendeten 100..200k.
Ein Vorteil haben Trioden noch: sie rauschen weniger als Pentoden, was aber erst im oberen KW-Bereich relevant wird, auf LW und MW und auch der unteren KW ist das natürliche Rauschen (und die EMV-Verseuchung) wesentlich grösser als das Rauschen der Röhre. Spanngitter-Trioden (ECC88, EC86, EC88) haben noch den Vorteil der praktisch nicht vorhandenen Mikrophonie, die bei gewissen Pentoden stören kann.
mein EF184-Audion existiert noch. Ich hatte damit folgende Röhren ausprobiert: EF80, EF85, EF89, EF183, EF184. Der Rückkopplungseinsatz ist bei allen butterweich von LW bis KW, und auch die Empfangs- und Demodulatoreigenschaften sind sehr ähnlich. Der Unterschied liegt in der Mikrofonie: während die EF183 und EF184 praktisch keine Mikrofonie zeigen (Spanngitterröhren), haben die EF80 und EF85 deutlich hörbare Mikrofonie, sind aber noch verwendbar. Die EF89 hatte eine derart starke Mikrofonie, dass akustische Rückkopplungen entstehen konnten, war also praktisch unbrauchbar. Die EC92 des nicht mehr existierenden Audions hatte ebenfalls etwas Mikrofonie, aber nicht störend.
Man kann tatsächlich AM-Stationen mit leicht überzogener Rückkopplung empfangen, die Tonqualität wird dann sehr gut und der Klang höhenbetont, weil der Bass abgeschwächt wird. In dieser Betriebsart arbeitet die Schaltung aber nicht als Audion, sondern als Direktmischer, also als Superhet mit einer 'Zwischenfrequenz' von 0Hz, es wird also direkt auf NF gemischt. Die Audionröhre arbeitet als 'normaler' selbstschwingender Mischer, dabei wird eine normalerweise unerwünschte Eigenschaft ausgenutzt: Bei selbstschwingenden Mischern neigt der Oszillator dazu, auf die Frequenz eines Eingangssignals in der Nähe der Oszillatorfrequenz 'einzurasten' und synchron dazu zu schwingen. So gibt es abhängig vom Grad der Rückkopplung und dem Pegel des Eingangssignals einen gewissen Abstimmbereich, in dem keine Schwebung auftritt, weil der Oszillator auf das Eingangssignal synchronisiert ist. Diese Eigenschaft wurde übrigens im Körting 'Syntektor' angewendet, allerdings für UKW: Am Ende des ZF-Verstärkers (vor dem FM-Demodulator) gibt es einen selbstschwingenden Mischer, der sich auf die ZF synchronisiert und damit natürlich auch frequenzmoduliert wird. Demoduliert wird anschliessend dieses Oszillatorsignal und nicht die ZF wie sonst üblich. So können AM-Störungen fast vollständig unterdrückt werden, und auch Gleichwellensender stören viel weniger.
Die Mischung entspricht einer Synchrondemodulation, daher spielt die Höhe der Trägeramplitude keine Rolle für die Audioqualität, somit gibt es auch keine Verzerrungen, wenn durch Selektivschwund (Mehrwegempfang oder Gleichwellensender) die Trägeramplitude abfällt. Da sich die Oszillatoramplitude dem Eingangssignal anpasst, ergibt sich zusätzlich eine recht wirksame Schwundregelung, welche auch für die Abschwächung der Bässe verantwortlich ist, diese werden 'weggeregelt'. Der Audion-Schwingkreis dient in dieser Betriebsart nicht zur Sendertrennung, sondern nur zur Erzeugung der Oszillatorschwingung, die Sendertrennung erfolgt im NF-Teil (Tiefpass) und dem menschlichen Ohr, denn die Nachbarsender werden im NF-Spektrum entsprechend dem Versatz der Sendefrequenz verschoben (der NF-Teil entspricht dem ZF-Teil eines Superhets, wegen der ZF von Null gibt es keine Spiegelfrequenz). Zur Beseitigung der Nachbarsender und des störenden 9kHz-Pfeiftons der beiden Nachbarträger lohnt es sich, ein steilflankiges NF-Filter zu bauen, das die Funktion der ZF-Filterung übernimmt.
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und einer Schirmgitterspannung von 0..50V (gegenüber 200V bei 'normaler' Anwendung als Verstärker). Wegen der niedrigen NF-Ausbeute braucht es einen zweistufigen NF-Verstärker, den ich mit einer ECL82 realisiert habe.
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