[ Startbeitrag leer ] Kleiner Röhren-Komboverstärker mit P-Röhren
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die Elektroakustik ist mathematisch ein sehr komplexes Gebiet, das man damals aus rein praktischen Gründen wegen fehlender Computer nur sehr oberflächlich betrachtet hat. Deswegen hat diese Literatur auch nur einen begrenzten Wert. Insbesondere der Bereich 10 bis 100 Hertz ist sehr spannend. Da sind die Impedanzen nicht nur komplex und resonanzbehaftet, sondern insgesamt auch niederohmig. Nicht ohne Grund bezieht man alles auf 1kHz. Der ganze Hype um Trioden liegt dort auch begraben. Und ganz am Rande: Transistorverstärker kann man niederohmig bauen, glühen aber nicht, wie schade.
Gruss Walter
PS.: Klein-Walter belegte ein Semester technische Akustik, lies das aber sausen und ging auch nicht in die Klausur. Probieren geht über Studieren gilt in diesem Bereich ganz besonders.
Nachtrag: Wir reden mal wieder aneinander vorbei, lassen wir es dabei.
die (Elektro-) Akustik ist tatsächlich sehr komplex, wie es Walter angemerkt hat. Objektive Kriterien sind für Bastler kaum vorhanden (wer hat schon einen schalltoten Raum?), und subjektive Eindrücke werden von jedem anders beurteilt, was dazu führt, dass der eine gut findet, was für den anderen nicht in Frage kommt.
Auf der elektrischen Seite dagegen kann man sehr wohl objektiv argumentieren und auch im Heimbereich gut messen. Beginnen wir beim Verstärker: Hier wird auch in der Industrie der Einfachheit und Vergleichbarkeit wegen als Last immer ein ohmscher Widerstand angenommen, obwohl ein Lautsprecher alles andere als ein ohmscher Widerstand ist. Für die untere Grenzfrequenz eines Röhrenverstärkers ist (neben den Koppelkondensatoren) die Grösse der Primärinduktivität des Ausgangstrafos relevant. Diese liegt ja parallel zum totalen Lastwiderstand. Ist der induktive Widerstand gleich dem ohmschen Lastwiderstand, hat man einen Amplitudenabfall von 3dB, die zugehörige Frequenz ist also gemäss üblicher Definition die untere Grenzfrequenz. Nimmt man eine EL84 (5.2kOhm Lastwiderstand) und eine Grenzfrequenz von 30Hz, kommt man auf 27.6H Primärinduktivität. Wegen des notwendigen Luftspalts gibt es einen richtig grossen Kern. Warum aber sollen Trioden besser sein? Die Antwort ist in dieser Beziehung recht einfach: Der Innenwiderstand der Röhre liegt parallel zum Lastwiderstand und reduziert diesen. Bei Pentoden ist der Innenwiderstand so hoch, dass man ihn vernachlässigen kann, während er bei Trioden dominant ist. Ein niedrigerer Lastwiderstand bedeutet aber, dass bei gleicher Induktivität die Grenzfrequenz absinkt. Bleiben wir bei der EL84: Diese hat als Pentode einen Innenwiderstand von 40kOhm, in Triodenschaltung aber nur etwa 1.6kOhm, der optimale Lastwiderstand beträgt in Triodenschaltung 3.5kOhm, somit also der totale Lastwiderstand 1.1kOhm gegenüber 5.2kOhm bei Pentodenschaltung, also etwa 1/5. Somit reicht für gleiche Grenzfrequenz 1/5 der Induktivität, der Trafo wird viel kleiner oder die Grenzfrequenz entsprechend tiefer. Eine niedrigere Induktivität hat noch den Vorteil, dass die Eigenresonanz des Trafos höher liegt, was mehr Gegenkopplung ohne Stabilitätsprobleme erlaubt und damit eine weitere Verbesserung des Frequenzgangs. Diesen Vorteil der Triode erkauft man sich mit einem schlechten Wirkungsgrad, die mögliche Ausgangleistung ist etwa 1/3 derjenigen von Pentoden bei gleicher Eingangsleistung.
Nimmt man statt einem ohmschen Widerstand einen Lautsprecher als Last, ändert sich der Frequenzgang des Verstärkers sehr stark, da die Lautsprecherimpedanz stark frequenzabhängig ist, insbesondere bei tiefen Frequenzen, wo sich die Resonanzen von Lautsprecher und Gehäuse bemerkbar machen. Bei Pentoden mit ihrem hohen Innenwiderstand bedeutet das, dass bei den Resonanzfrequenzen, wo die Impedanz steigt, als Folge die Spannung am Lautsprecher und damit auch die (Schall-) Leistung steigt, was die Resonanz zusätzlich verstärkt, sofern nicht eine starke Gegenkopplung da Gegensteuer gibt. Bei Trioden mit ihrem niedrigen, dominierenden Widerstand ist der Effekt wesentlich weniger ausgeprägt und damit der Frequenzgang weniger wellig.
Kommt noch eine Frequenzweiche ins Spiel, wird die Sache noch komplexer, da diese die Lastimpedanz zusätzlich verzerrt und weitere Resonanzfrequenzen bringt. Aus diesem Grund werden Transistorverstärker so gebaut, dass der Ausgangswiderstand möglichst klein ist, so dass die Ausgangsspannung unabhängig von der Last ist und Resonanzen stark gedämpft werden. So ist auch sichergestellt, dass der Frequenzgang einer Lautsprecherbox nicht durch den Ausgangswiderstand des Verstärkers verändert wird. Bei Röhrenverstärkern mit ihrem hohen Ausgangswiderstand (insbesondere bei Pentoden) hängt der Frequenzgang vom Lautsprecher stark vom Verstärker ab, insbesondere von der Gegenkopplung, welche den Ausgangswiderstand stark beeinflusst und auch je nach Lastimpedanz zu Instabilitäten oder Überhöhungen führen kann.
ja, 1W kann schon für Zimmerlautstärke ausreichend, wenn nicht sogar zu viel, sein.
Die PL83 reicht dafür, aber als Triode geschaltet mit Gitterstrom wäre es mir nicht wert, wenn man das auch normal als Pentodenschaltung ohne Gitterstrom erreichen kann. Durch die höhere Verstärkung kann man mit größerer Gegenkopplung auch gute Klangergebnisse erreichen. Die Triodenkennlinien der PL83 ermöglichen kaum einen geringen Klirrfaktor und bei Aussteuerung bis weit in den Gitterstrom schon gar nicht.
was für ein Klirrfaktor sich ergibt, kann man nicht direkt in den Kennlinienfeldern erkennen, nur mit viel Erfahrung etwas abschätzen. Klirrfaktor kann man aber aufwendig halbwegs genau oder vereinfacht überschlägig berechnen.
Bei der PL83 erhält man überschlägig einen Klirrfaktor von knapp 10% bei knapp 2,5W Ausgangsleistung als Triode geschaltet bzw. als Pentode dann knapp 5% auch bei knapp 2,5W, wenn man mit deinen angenommenen Werten rechnet. Mit einer EL95 sieht das etwas anders aus, als Triode um die 7,5% bei knapp 2,5W und als Pentode gut 10% bei 2,5W, wieder in etwa mit deinen Werten (Kathodenstrom im Arbeitspunkt nur 25mA, weil viel mehr lässt die EL95 nicht zu ohne deren Verlustleistungswerte zu überschreiten).
basteljero: Dann bin ich beim Basteln mit dem Verstärker noch auf ein Rätsel gestoßen: Gemäß Typenschild hat die Box aus dem der Lautsprecher stammt ein "Power Handling" von 80W. 80 W an 8 Ohm ergeben 25Veff. Das wäre was für 4 Stück EL34 im soliden AB-Gegentakt. Ich gehe (fast) jede Wette ein: Die erzeugen in einer Bassreflex-Box weit mehr als die meistens angegebenen 2-4 mm maximalen Hub im Lautsprecher. h t t p://www.hth-lautsprecher.de/theorie/hub.htm Oder ist mit "Handling" vielleicht eine einmalige "Handlung" des Lautsprechers gemeint ?.
Gruß Jens
Hallo Jens,
da hast du das gefunden, was die meisten Boxenbauer grosszügig ignorieren Bei Lautsprechern (vor allem Basslautsprechern) muss man zwischen der elektrisch zulässigen Leistung und der, die der Lautsprecher mechanisch verkraften kann, unterscheiden. Da der Wirkungsgrad eines Lautsprechers schlecht bis miserabel ist (im besten Fall etwa 10%, eher aber 1%), ist die elektrisch zulässige Leistung also vor allem die zulässige Heizleistung. Die zulässige mechanische Auslenkung ist natürlich beschränkt, einerseits durch die Sicken und andererseits soll die Spule ganz im Luftspalt bleiben, wenn die Verzerrungen klein sein sollen. Die Auslenkung nimmt bei konstanter zugeführter Leistung aber mit sinkender Frequenz zu, zudem ist sie bei kleinen Membranen grösser als bei grossen. Im Bassbereich (unter 100Hz) ist daher vor allem bei kleineren Lautsprechern die mechanische Auslenkung die Leistungsgrenze und nicht die angegebene elektrische Leistung. In der Zeitschrift 'Elektor' gab es vor langer Zeit mal einen Artikel zu diesem Thema inklusive Formeln zur Berechnung der maximalen Leistung, dürfte Ende der 80er-Jahre gewesen sein.
bei den Leistungsangaben in den Röhren-Datenblättern ist zu beachten, dass hier die Leistung angegeben ist, welche die Röhre liefert. Im Ausgangstrafo wird ein Teil dieser Leistung in den Wicklungen und im Kern verheizt, so dass die tatsächlich verfügbare Leistung kleiner ist. Bei den üblichen Trafogrössen kann man mit 20..30% Verlust rechnen, bei den kleinen Trafos (EL95 oder Batterieröhren) sind die Verluste noch höher. Bei Gegentakt-Endstufen sieht die Sache hier etwas besser aus, da wegen der fehlenden Gleichstrom-Magnetisierung auf einen Luftspalt verzichtet werden kann, was die Induktivität stark erhöht, so dass wesentlich weniger Windungen benötigt werden (falls derselbe Kern verwendet wird), was die Wicklungsverluste reduziert.
Mehrere Lautsprecher zu verwenden, macht Sinn, nicht nur um den Hub zu verringern, sondern auch für eine gleichmässigere Abstrahlung. Das hat man schon früh gewusst, schon die Spitzen-Vorkriegsgeräte hatten ja mehr als einen Lautsprecher. Für den Bass hilft auch eine grössere Membran, das bedingt aber eine Frequenzweiche, da die grossen Membranen für hohe Töne überfordert sind.
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