Gegenkopplung bei Endstufe mit symmetrischem Eingang

Schau Dir doch mal den V69 an, wie die Gegenkopplung dort gelöst wurde.

Servus Andreas,

Hier mal das IRT-Schaltbild des V69a:



Prinzipiell - und sauber, wenn man den Aufwand nicht scheut - kann man das natürlich auch mit zwei Röhren-Differenzverstärkern am Eingang lösen. Die jeweils nicht invertierenden Eingänge jedes der zwei Differenzverstärker sind dann der Differenzeingang für das Audiosignal von "draußen" (das kann dann mit oder ohne Eingangsübertrager sein - mit Eingangsübertrager bringt aber immer noch Vorteile) - und die jeweils invertierenden Eingänge jedes der zwei Differenzverstärker sind dann der Differenzeingang für das Gegenkopplungssignal. Da kommt man dann mit insgesamt zwei Röhren (Doppeltrioden) hin - will man den gemeinsamen Kathodenwiderstand jedes der beiden "Long-Tail-Pairs" durch Konstantstromquellen ersetzen, dann steigt der Aufwand auf vier Röhren (zusätzlich zwei Pentoden oder zwei Doppeltrioden (bei denen die beiden Systeme "aufeinanderstehen") für einen vernünftig großen Innenwiderstand der Konstantstromquelle (> ca. 1[MOhm])) an.

Der Vorteil einer solch aufwendigeren Differenzverstärkerlösung ist der, daß der Gegenkopplungszweig auf sehr hochohmige Gitterkreise von Röhren wirkt, die auch nicht vom Signalstrom des impedanzgewandelten Eingangs durchflossen werden (Rückwirkungsfreiheit). Dadurch hat man hier bei der Auslegung der Gegenkopplung mehr Gestaltungsfreiheiten, als wenn man in niederohmige Kathodenkreise, die auch noch vom Signalstrom des impedanzgewandelten Eingangs durchflossen werden, einkoppelt. Der Nachteil ist - wie gesagt - der höhere Aufwand (und - zumindest bei "Long-Tail-Pairs" mit gemeinsamen Kathodenwiderständen - u.U. die Notwendigkeit gepaarter Röhren für die beiden Differenzverstärker, um eine vernünftige Gleichtaktunterdrückung zu erhalten).

Grüße

Herbert

Moin,

Wenn es diese Schalte ist:


würde ich da nicht großartig dran herumpfuschen. Williamson mit 2 6SN7 pro Kanal... viel besser geht es wohl nicht.
Eingangsempfindlichkeit mit den angegebenen 14dB Gegenkoppelung ist 500mVeff... Da kann man garantiert etwas mehr Gegenkoppelung realisieren (Koppelkondensatoren vergrößern und eine kleine Kapazität über den Gegenkoppelungswiderstand... die Hammond 1650R sind ganz anständige Übertrager) und sich somit der etwas zu hohen Verstärkung entledigen... mit dem Benefit geringerer Verzerrungen und höherer Dämpfung.
Wenn die Endstufe unbedingt symmetrisch angesteuert werden soll, einfach LL7903 in 1:1 an den Eingang...
Nur die Treiber zu belassen und darauf gegenzukoppeln wird bestimmt nicht so prall.

Nur meine Meinung...

Gruß, Matthias

Guten Morgen zusammen

Vielen Dank für die schnellen Antworten. Und natürlich ist jede Meinung willkommen. Ja, das ist die angesprochene Schaltung.

Die Ausgangssituation ist wie folgt:

Der geplanten Vorverstärker (inkl. Klangreglung / aktive Entzerrung der Lsp.) kann problemlos einen Ausgangslevel von über 12dBV liefern, bei niedriger Impedanz und 0dBV Eingangslevel. Das brachte mich auf die Idee, mit einem Ausgangs Überträger das Signal symmetrisch zu machen und direkt auf die Treiber Stufe der Endstufen zu legen. Hier reicht ein Pegel von rund 9dBV für eine Vollaussteuerung aus. Der Aufbau des V69 mit den beiden Pentoden erscheint recht überschaubar, zumal ich noch ein par EF860 / EF86 hier rumliegen habe, was grundsätzlich auch funktionieren sollte. Der Preis für doe EF804s ist schon heftig.

Nun hätte ich zwei Optionen:

1. Aufbau wie oben beschrieben:

Vorteile:
- Weniger Probleme mit Brummen etc. zu erwarten
- Weniger Aufwand bei der Endstufe
- Ich muss keine neue Deckplatte lasern lassen (siehe unten)

Nachteile
- Effektivität und Qualität der Schaltung muss sich erstmal beweisen
- Vorverstärker und Endstufe sind nicht mehr kompatibel zu anderen Geräten, sondern aufeinander abgestimmt

2. Aufbau der original GEC Schaltung mit angepasster Gegenkopplung und Eingangs Überträger, abgestimmt auf 6dBV Pegel an Aus- und Eingang

Vorteile
- Geräte bleiben kompatibel zu RCA
- Endstufen Schaltung bekannt und erprobt

Nachteile
- Eingangspegel muss nach wie vor künstlich gedämpft werden da 6dBV viel zu hoch
- In der Deckplatte sind aktuell nur Öffnungen für Noval Sockel. Da passt die 6SN7 nicht rein und ich habe zu Hause keine Möglichkeit die Öffnungen in 2mm Edelstahl zu erweitern. Vermutlich muss ich die ganze Platte neu lasern lassen. Sockel Adapter würde ich mal ausschließen wollen.
- Theoretisch ist die Verbindung über RCA immer noch etwas anfälliger gegen Störung

Ok, ich versuche mal beide Varianten zu simulieren. Schwachpunkt ist hier wie immer der Übertrager.

Moin Andy,

Ich persönlich halte Kompatibiltät schon für wichtig. Manchmal will man ja auch mal eine andere Quelle dran hängen... Und da haben sich die 2Veff schon seit einiger Zeit etabliert.

Der V69 ist sicher über jeden Zweifel erhaben... Aber ob das mit EF86 genau so wird? Das ist jedenfalls eine Schaltung, die sicher nicht mehr evaluiert werden muß. Aber F2a sind eben keine KT88 und EF804s eben keine EF86... Die Sache mit den Eingangsübertragern noch gar nicht betrachtet.

Dagegen ist die GEC Schalte eher nachbausicher...
Und es müssen ja nicht die 6SN7 sein, 12AU7/ECC82 tun es ja auch in dieser Topologie... Dann wäre nix neu zu lasern...
Hatte ich Dir schon mal gezeigt.

Der AÜ folgt übrigens meinem eigenen Modell ... 90H Priärinduktivität mit 5k:8Ohm...
Die 6SN7 Geschichte als Williamson arbeitet übrigens in meinem einzigen verbliebenen PP-Verstärker... Allerdings auf 300B in Class-A.. Besser geht es nach meiner Meinung wirklich nicht.

Nachteile - Eingangspegel muss nach wie vor künstlich gedämpft werden da 6dBV viel zu hoch

Das ist übrigens an PP-Pentoden kein Nachteil, sondern eher ein Segen. Gehe mal davon aus, daß die damals eher mehr Gegenkoppelung realisiert hätten, aber mit der Vorgabe 500mVeff für Vollaussteuerung klarkommen mußten.


Gruß, Matthias

Guten Morgen Matthias

Ich hatte die Schaltung schon mal mit der 12AU7 versucht, es kam aber in der Simulation gegenüber der 6SN7 10x mehr Klirr heraus als erwartet. Mittlerweile habe ich an einer anderen Stelle gemerkt, dass eines der 12AU7 Spice Modelle anscheinend fehlerhaft ist. Ich ändere das mal und schaue was dabei herauskommt.

Den V69 würde ich ja auch nicht 1:1 nachbauen. Es ging dabei um das Prinzip der Gegenkopplung. Mittlerweile habe ich auch noch weitere Schaltungen mit einem Übertrager als Phasen Splitter gefunden. Allerdings scheint es nicht ganz einfach zu sein diese zu simulieren. Selbst mit dem theoretisch perfekten Transformator Modell als EÜ und AÜ kommen da eine Menge Klirr heraus. Ich habe nur noch nicht herausgefunden warum.

Die EÜ sind aber auch nicht ganz billig und momentan auch teilweise schwer zu bekommen. Am Ende dürfte sogar die neue Deckplatte für die 6SN7 günstiger sein. Die Grundidee war halt, die beiden Systemen symmetrisch und galvanisch getrennt zu koppeln um ein par mögliche Quellen von Brummen etc. direkt von vornherein zu minimieren. Allerdings scheint dies den Aufwand deutlich mehr zu erhöhen wie gedacht. Ich habe noch ein bisschen Zeit bis der Vorverstärker an dem Punkt ist, wo ich das final entscheiden muss. Ich denke nochmal ein bisschen darüber nach.

Danke,

Andreas

Ok, mit dem RICHTIGEN 12AU7 Model funktioniert es auch mit 6dBV Pegel (R2=155R). In der Simulation sogar besser als mit der 6SN7GTB, die in verschiedenen Modellen zum Oszillieren in der ersten Stufe neigt.

+6dBu (Studionormpegel) wären sicher auch ausreichend.

Äh, klar richtig. Die 6dBV stammen noch aus dem Plan der symmetrischen Ansteuerung. Da hätte das gut zum Pegel vor den Treibern gepasst.

In dem Fall wäre R2=210R

Moin Andy,

Selbst mit dem theoretisch perfekten Transformator Modell als EÜ und AÜ kommen da eine Menge Klirr heraus. Ich habe nur noch nicht herausgefunden warum.

Vielleicht kann ich ja Licht ins Dunkel bringen...
Möglicherweise simulierst Du nicht mit den richtigen Einstellungen.

Das ist eine simulierte Signalquelle, die eigentlich 1Veff/1kHz klirrfrei abliefern sollte. Allerdings ist da mehr als 1% K3 und haufenweise "Restmüll" mit >0,1%. Das Spice selbst klirrt also schon, nicht erst die simulierte Schaltung.
Das liegt an den Grundeinstellugen der Simulations-Engine. Sie vergleicht die vorherigen Ergebnisse mit den aktuellen und erhöht die Simulationsgeschwindgkeit bei nicht "all zu großen" Änderungen. Dadurch wird der Sinus eckig (kann man sehen, wenn man etwas reinzoomt) und Klirr wird entstehen. Eine theoretische Signalquelle sollte jedoch nicht klirren.
Nun kann man Spice per Parameter zwingen, in sehr kleinen Zeitintervallen zu simulieren... "Maximum Timestep" in der Transientensimulation ist da die Einstellmöglichkeit...

Gleiche Simulation, jedoch mit 1u (1 Mikrosekunde Intervall)
Sieht schon viel besser aus, aber von einer sauberen Signalquelle sind wir noch 200dB entfernt.

Da gibt es auch noch andere Parameter:

.option plotwinsize=0
.option measdgt=15
.option numdgt=15

diese Zeilen sorgen dafür, daß LTSpice mit maximaler digitaler Auflösung rechnet und die Daten unkomprimiert ablegt (auf der Festplatte, als "raw"-Datei... die Daten daraus werden in den Graphen angezeigt)

Ergebnis dann:


Noch sehr viel besser... und durchaus praxistauglich.

Man kann aber auch den "Maximum Timestep" auf 10n (also 10 Nanosekunden) festlegen...
Dann hat man eine wirklich perfekte Signalquelle, die in der Praxis nicht existent ist:


Was man dabei nicht vernachlässigen darf, ist, daß da mengenweise Daten entstehen und die Rehenzeit exorbitant ansteigt. Die vorgeschlagene Schaltung aus meinem letzten Post erzeugt hier >350MB Daten bei einem "Maximum-Timestep"=10u... Und die müssen jedesmal nachgeladen und durchsucht werden, wenn man irgendeinen Netzknoten anklickt. Ohne schnelles SSD.Festplattensystem aussichtslos.

Als praxistaugliche Werte haben sich bei mir 10u für <1kHz, 1u <10kHz und 200n für 20kHz erwiesen. Da ist die Rechenzeit und die Datenmenge noch erträglich und die Genauigkeit noch brauchbar für eine Beurteilung des Klirr in der Praxis.

Wenn man so tut, gibt es auch sinnvolle Klirr-Analysen mit Spice, denn das trifft ja nicht nur auf die Quelle, sondern auch den Rest der simulierten Schaltung zu.

Gruß, Matthias

Moin Matthias,

hui, ein klirrendes LT-Spice ... sehr interessant, was Du da dokumentiert hast!

Beste Grüße
Steffen

Hallo Matthias.

Danke für die ausführliche Beschreibung. Das Problem war mir schon geläufig, ich habe es nur unterschätzt. Ich arbeite eher statisch mit 10 bzw. 25µs max timestep, was augenscheinlich zu viel ist. Hier dürfte es sinnvoller sen den Wert anhand der aktuell zu messenden Frequenz automatisch errechnen zu lassen.

Ich habe schon einen recht potenten Rechner mit M.2 SSD etc (weil ich viel Videobearbeitung mache), aber eine objektive THD Beurteilung werde ich dann künftig wohl nicht bei jeder Simulation machen. Und leider ist auch nicht zu erwarten, dass LTSpice irgendwann mal GPU's zum rechnen nutzt. Es nutzt ja nicht mal alle Kerne oder HT.

Grüße,

Andreas