Ich hatte versprochen, u.a. zu Endröhren zu schreiben:Der beschriebene Verstärker ist ausgelegt auf nominell 35 Watt je Stereokanal, was u.a. gut zu meinen Lautsprechern paßt. Wer mit der halben Leistung auskommt, kann auch mit Röhren wie EL 84 oder - besser - 6 V 6 GT aufbauen, und am Trafosatz ein paar tEuros sparen. Wer die doppelte Leistung will, kann z.B. mit der KT 88 die Originalschaltung der Dynaco Mark III realisieren. Dies erspart die Anpassung der Phasenkompensation, sofern man "originale" Trafos verwendet (als Tuningteile noch problemlos zu bekommen). Andere, bereits ausgearbeitete Verstärker mit diesem 6 AN 8 Treiber wären z.B. der Dynaco Mark II (EL 34, 40 Watt).
Falls man "gezielt amerikanisch" baut, wird man "Beam Power" Endröhren bevorzugen. Den Effekt kennt man auch von Gitarrenverstärkern; EL 34 = englisch = klassische Penthode = Marshall = Jimi Hendrix ; 6 L 6 GC = amerikanisch = Beam Power Tetrode = Carlos Santana. Viele Lead Guitarristen schätzen den im Übersteuerungsfall völlig verzerrten, durchdringenden Sound der Marshall's - Für HiFi hingegen freut man sich, wenn auch in so einem Fall die Attitüde erhalten bleibt. Physikalische Erklärungen differieren, will gar nicht sooo tief in die Materie eingehen.
"Beam Power" ist eine Fertigungstechnologie, bei der das Bremsgitter (3. Gitter) durch eine "Elektronenoptik" (gate for electron's beam in a power tube = beampower) fokussiert wird. Diese Elektronenoptik ist in der Praxis ein Stanzteil aus Blech, billiger (bei großer Serie) als Gitterwickeln, braucht in der Fertigung nicht auf "Gitterschatten" justiert zu werden, bringt eine Ausblendung des "Gitterübergreifgens" (Wegklappen am unteren Kennlinienende nach Links) und eine Fokussierung auf exakt parallele Bereiche des Röhrenaufbaus. Nach aller Theorie ein technischer Gewinn bei gleichzeitig geringeren Fertigungskosten.
"Beam Power" debütierte, soweit bwekannt, mit der 6 L 6 (ohne "G" und ohne "C") als robuste "Kriegsröhre" in den 1940er Jahren und als eine amerikanische Stahlröhre (in den USA wurden auch Endröhren als Stahlröhren verpackt). Die Urversion galt (in Eintakt-A betrieben) nicht gerade als wohlklingend. Auch die direkten Nachfolgetypen wie z.B. 6 L 6 G (G= Glass) hörten sich nicht sonderlich gut an, auch nicht die Paralleltypen wie 25 L 6 oder 35 L 6 (alle in Glas). Am Stahlkolben schien es also nicht zu liegen ...
In Deutschland gab es in der allgemeinen "Beam Power" Euphorie z.B. die Röhren AL 4 sowie EL 11 zumindest zeitweise (frühe Nachkriegsserien) auch als "Beam Power" Versionen. Diese Röhren haben nur 2 Gitter, was man mit Blick auf den Dachlukenglimmer leicht erkennen kann. Als Eintakt-A Endröhre im Dampfradio laufen sie ungefähr wie Penthoden gleichen Types - in Gegentaktschaltungen sogar etwas besser, in anderen Applicationen (frühes Magnetofon) wo der untere, bei diesen Röhren tetrodentypische Kennlinienbereich genutzt wird, liefen diese Röhren leider nicht stabil. Die bekannteste "Beam Power" hierzulande dürfte das Tetrodensystem der ECL / PCL 86 sein, wie es von Haas / Elektor teils bewußt als Verzerrer für die verbogenen Ohren der HighEnd Gemeinde verwendet wird. Die PCL 86 läuft (meist) sehr schön als (besserer) EL 84 Ersatz für Gegentakt. Sie klingt dann etwas runder und voller, und hat die Treiberröhren auch gleich eingebaut.
Es sprach sich bald herum, daß der etwas seltsame Eintakt-A-Klang von Beam Power Röhren (moderne HighEnder lieben ihn) in erster Linie auf einem erheblichen "K2" Klirrgrad (geradzahlige Oberwellen) basiert, wohingegen Penthoden (in Eintakt-A) relativ ausgewogen laufen.
Die Entwicklung ging weiter. Der "K2" wird in Gegentaktschaltung kompensiert. Beam Power wurde nun speziell für Gegentaktschaltung optimiert. In Eintaktschaltung betrifft der Klirrgrad solcher Röhren 12 % und mehr. In Gegentaktschaltung geht ihr Klirrgrad in extremem Maße zurück. Ein Paar 6 L 6 GC (Glass, Series C, späte 1950er Jahre) betrifft bis zu 55 Watt Leistung bei nur 1,8 % Klirrgrad in Gegentakt. Der letzte Stand der Technologie betraf z.B. die 7591 der 1960er Jahre. Sie klirrt bei voller Aussteuerung (= Aussteuerung bis 0,3 Mikroampere Gitterstrom) weniger als 1,5 % bei bis zu 45 Watt in Gegentakt-B, bzw. weniger als 1 % (!) bei mehr als 30 Watt in der Ultralinearschaltung. Dieser Wert (bei Vollaussteuerung) ist auch von bekannten Trioden, sei es 300 B, 2 A 3, AD 1 /375 und in Gegentakt, nicht mehr erreichbar, ein Rekord der ausklingenden Röhrenaera.
Die 7591 war lange Zeit nicht mehr zu bekommen. Sie wird seit einiger Zeit (von EH und von JJ) wieder nachgefertigt. Es ist daher - m.E. - an der Zeit für eine Empfehlung dieses "Rekordhalters". Verwandt sind weiterhin die Typen 7868 (etwas mehr Klirr, wird ebenfalls wieder nachgefertigt) und die 6 GM 8 (seltsamer Sockel). Geht es rein um die Funktion allein, kann man die besprochene Endstufe auch mit einem Paar EL 34's (6 CA 7) realisieren. Ihr Klirrgrad bei Nennleistung liegt mit mehr als 5% allerdings mehr als dreimal so hoch. "Amerikanischer" wäre der Einsatz von 6 L 6 GC in dieser Schaltung, der 6 L 6 haftet momentan allerdings der Ruf eines "Gitarrenverzerrers" an, die aktuellen Bauformen werden daher für HiFi nur ungern verwendet.
Hier ein Einblick ins Datenblatt der 7591 (anklicken vergrößert):
Dateianhang:
Harman Kardon A 700 Roehre 7591.jpg
Quelle des Bildes (PDF Download):
http://tubedata.milbert.com/sheets/127/7/7591.pdfLeistungssteigerung durch optimierten Arbeitspunkt:Der Klirrgrad in Gegentakt B bei 450 Volt und Raa = 6,6 Kiloohm betrifft 1,5% beim Gitterstromeinsatz, die Leistung jedoch schwankt zwischen 40 und 45 Watt, je nach Arbeitspunkt, bei gleichem Klirrgrad. Wie ist das möglich ?
Ganz einfach - erhöht man die negative Gittervorspannung, so setzt auch der Gitterstrom entsprechend später ein, d.h. die Röhre geht weiter auszusteuern, und bringt mehr Leistung. Der Klirrgrad betrifft annähernd reinen K2, und kompensiert sich bei Gegentakt wieder.
Befürchtungen hinsichtlich der Lebensdauer der Röhren braucht man trotz Leistungssteigerung nicht zu haben - aufgrund des geringeren Ruhestromes halten die Röhren trotz Steigerung der Ausgangsleistung eher länger.
Eine andere Art betrifft die Ausnützung des Gitterstrom Bereiches, wie wohl ursprünglich von Sidney Harman & Bernhard Kardon eingebaut. Aus niederohmigen Treibern konnten die Endröhren ein wenig in den Gitterstrom gefahren werden (Class B2 in USA Literatur) was allerdings bei Originalschaltung hart auf die Lebenserwartung der Treiberröhren ging, wie beschrieben. Zudem laufen die Endröhren dann sehr heiß, was ebenso die Lebensdauer unnötig reduziert.
Ich für meinen Teil habe den B-Arbeitspunkt optimiert, und konnte damit noch einmal eine deutliche Leistungssteigerung gewinnen.
Class B Arbeitspunkt - wie weit kann man gehen, was ist möglich ?Über die Nachteile von B-Verstärkern wurde sehr viel geschrieben, ich kann nur jedem anraten, es selbst aufzubauen, und selbst auszuprobieren, anstatt Vorverurteilungen zu übernehmen. Am Besten selber Testen. Mit entsprechenden Einstellern kann man von annäherndem A-Betrieb bis tief in den B-Betrieb einstellen, um sich die Unterschiede anzuhören. Während die Leistungssteigerung sowie die (HiFi !) gewonnene Übersteuerungsreserve in aller Regel direkt hörbar sind, wird man die angeblichen Klirrgrade bei gut eingestellter Endröhrensymmetrie kaum hören. Wie ist das möglich ?
Zu den bekanntesten Verzerrungen des B-Verstärkers zählen die "Abschaltverzerrungen". Eine der Endröhren schaltet zeitweise ab. Zwar wird der daraus resultierende K2 durch den Gegentakt kompensiert, jedoch "rasselt" der Übertrager mit seinen Kapazitäten und seinen Induktivitäten dem Abschaltvorgang hinterher. Das Problem wurde bereits mitte der 1930er Jahre untersucht und führte z.B. bei Frank Macintosh zu Verstärkern mit bifilar gewickelten Übertragern, welche die Streuungen und das damit verbundene "rasseln" der Primärwicklung drastisch reduzieren.
Link: Untersuchungen von Pen-Tung Sah aus 1936 (PDF Download):
http://www.veiset.net/tech/Mac1936.pdfWer es einmal nachmißt, stellt fest, daß das Problem so drastisch nicht ist. Die "inaktive" Röhre der B-Gegentaktschaltung bekommt über die Primärwicklung des Ausgangstrafos eine zeitweise höhere Anodenspannung "zutransformiert", sodaß sie aufgrund Durchgriff und Kennlinienverschiebung weit später, oder aber gar nicht, "abschaltet", je nach Arbeitspunkt. Noch besser verhält sich in diesem Punkt die Ultralinearschaltung, weil hier auch das Schirmgitter eine höhere Spannung "zutransformiert" bekommt, sodaß die Sache in der Praxis weit besser arbeitet, als in der Theorie angenommen. Nachmessen lohnt aber in jedem Fall.
Ein weiteres Problem von B-Verstärkern betrifft ein wahrnehmbares kurzes Aussetzen nach Impulsspitzen. Hier habe ich leider keine Literatur verlinkbar. Nach einer kurzen, kräftigen Belastung sinkt die Versorgungsspannung des Netzteils aufgrund von Innenwiderstand & Belastung. Diese nun zeitweise kleinere Versorgungsspannung führt ebenso aufgrund Durchgriff zu einer Kennlinienverschiebung, sodaß beide Endröhren nach so einer Belastung kurzzeitig aussetzen (inklusive Übertragerrasseln), bis das Netzteil seine Spannung wieder aufgebaut hat. Der Arbeitspunkt kann durch Senken der Versorgungsspannung (etwa Regel Trenntrafo) auf den im Betrieb vorkommenden Minimalwert leicht festgestellt werden.
Zusammenfassend bleibt festzustellen, daß ein geschickt gewählter B-Arbeitspunkt zur Leistungssteigerung und zur Klangverbesserung beiträgt, zusätzlich die Lebenserwartung der Röhren teils drastisch erhöht. Für eine solche Betriebsart sind Übertrager mit geringster Streuung in der Primärwicklung, sowie relativ niederohmige Netzteile, empfehlenswert. Je weiter man in den B-Betrieb hineingehen kann, desto übersteuerungsfester, kühler & stabiler arbeitet die Endstufe.
Fakten: Die Originalschaltung lief an 410 Volt Anodenspannung an fixer Gittervorspannung (etwa - 16 Volt) und brachte im B2 Betrieb (Aussteuerung bis leichtem Gitterstrom) 35 Watt Leistung.
In einem ersten Schritt habe ich den B-Arbeitspunkt nach einem Ruhestrom von ca. 30 Milliampere (statt deren ca. 80) 'runtergeschraubt, die Versorgungsspannung stieg auf 425 Volt, die Leistung auf 38 Watt.
Derzeit läuft der Verstärker bei mir auf ca. 12 Milliampere Ruhestrom, die Versorgungsspannung stieg nochmals auf 450 Volt, die Leistung stieg dabei auf 40 Watt (Sinus) bzw. knapp 45 Watt (Impuls). Das entspricht einer Steigerung der Ausgangsleistung um ca. 20 % bei gleichzeitiger erheblicher Verlängerung der Lebensdauer für die Endröhren.
Ab ca. 6 Milliampere Ruhestrom konnte ich teils drastisches "Übertragherrasseln" messen und auch hören, sodaß noch etwas Einstellreserve (für den Röhrenverschleiß) vorhanden ist. Bis zu etwa 8 Watt Sinus bleibt der Verstärker im reinen A-Betrieb. Die Ruhestrombelastung der Endröhren betrifft nur circa 5,5 Watt (12 Milliampere und 450 Volt). Der Ruhestromverbrauch konnte um ca. 100 Watt reduziert werden, was auch dem etwas kleinen 60 Hz Netztrafo zugute kommt.
Wichtig ist mir nochmals festzuhalten, daß der Gewinn nicht durch exakten 1:1 Nachbau, sondern durch exaktes Ausmessen der jeweiligen Gegebenheiten eingeprägt wird. Die kritischen Punkte habe ich ausführlich beschrieben.
NetzteilDer Gewinn wird mit einem erheblichen Aufwand an Einstellreglern erkauft; Um den Anfang der Röhrenkennlinien exakt zu treffen, ist für jede Endröhre ein individueller Ruhestrom Einsteller vorhanden. Dazu kommt eine weitere dynamisch Symmetrierung (ähnlich Avery Fisher) in der Phasenumkehrstufe (siehe mein Schaltplan in weiter oben). Dadurch eintsteht ein "Zweipunktmatching", was den Klirrgrad und auch die Intermodulation nochmals senkt. Hier ein Blick in die Netzteilschaltung:
Originalschaltung (Vergrößerung durch Anklicken)
Dateianhang:
Harman Kardon A 700 Netzteil Schaltplan original.png
Quelle des Bildes:
http://shermanr.web.prw.net/A700.jpg... und das habe ich daraus gemacht:
Dateianhang:
Harman Kardon A 700 Netzteil Schaltplan.png
Das Netzteil für die Anodenspannung ist weitgehend übernommen, ein paar Widerstände wurden angepaßt, weil die Treiber nun deutlich weniger verbrauchen, dafür der Klangregler deutlich mehr. Gleichrichterschaltungen sind gewissen Moden unterworfen; die Spannungsverdopplerschaltung der 1960er Jahre klingt sehr gut. Netzstörungen werden auf ein Viertel (gegenüber Doppelwellen Gleichrichtung) heruntertrnsformiert, die Ladeelkos besorgen eine zusätzliche galvanische Trennung (der Netztrafo ist in der Mitte der beiden Ladeelkos angeklemmt) was in der Summe zu einer hervorragenden Störfestigkeit des Netzteils führt. Ich habe einen Standby Schalter nachgerüstet, welcher so ausgelegt ist, daß die Anodenspannung nicht vollständig abgeschaltet wird. Grobe Brummspannungen, etwa beim Einstecken eines Cinchsteckers, kommen stark vermindert durch, bei normalen Aussteuerungen ist aber Ruhe. Die verbleibende "Grundladung" senkt die Stromspitze beim Einschalten und beugt der "Kathodenvergiftung" bei längerem stromlosen Stanbybetrieb vor.
Alle (!) Vorstufenröhren sind mit Gleichstrom geheizt, auch die 6 AN 8 Treiberröhren. Wer schon einmal versucht hat, die 6,3 Volt Heizspannung mit Siliziumdioden gleichzurichten, wird bestätigen, daß man nach Gleichrichterverlusten keine 6,3 Volt mehr herausbekommt. Ich habe in diesem Fall moderne Schottky Dioden aus der Solartechnik verwendet. Dann geht es !
Netzteile sind zwar eine Menge Arbeit, in der Praxis aber stets irgendwie individuell, kaum mehr als eine Vorlage. Sie zeigen auch ein Wenig vom Drumherum; Das "Blend Panoptikon" betrifft eine optische Anzeige des "Blend" Reglers (stufenloses Umblenden von Mono nach Stereo). Die Glühbirnchen habe ich durch LED's ersetzt, die eingezeichneten Siliziumdioden besorgen eine Vorspannung für ein augenscheinlich sanftes Überblenden des Panopticons. Der Netzschalter ist nach wie vor mit einem Glühbirnchen beleuchtet, weil ich noch keine LED finden konnte, welche zumindest halbwegs dem Farbton des "zarten Harman Kardon Lila der 1960er Jahre" entspricht.
Dateianhang:
Harman Kardon A 700 Panoptikon umbauen skaliert.jpg
Das Bild zeigt den Umbau von Glühbirnchen nach LED; der Vorwiderstand sitzt in der Fassung (isolierte Bauform nehmen), die LED obenauf, sie beleuchtet eine mattierte, eingefäbte Reduzierfolie der originalen Birnchen.
Damit ist die Schaltungsbeschreibung nun vollständig. Ich will es nochmals sagen; für gewerblichen Nachbau sind die Urheber der Schaltungen zu befragen, etwa, hinsichtlich der Patentlage usw. Da es sich bei der Vorlage um amerikanische Großserie handelt, werden "Abkupferer", die nie & nimmer einen Entwicklungsingenieur zahlen wollen, an solchen relativ weit bekannten Schaltungen mit ziemlicher Sicherheit auf die Nase fallen. Privater Nachbau (Eigenbedarf !) hingegen ist frei. Gemäß verschiedener Quellen gab es sowohl die Dynacos als auch den H-K A 700 auch als Bausatz zum Selbstlöten. Wer privat mitlöten will, ist willkommen. Wer das Gerät mal anhören möchte, möge mich kontaktieren (PN oder so).
Hier noch ein Bild in den Aufbau:Dateianhang:
Harman Kardon A 700 Verdrahtung skaliert.jpg
(anklicken vergrößert noch ein wenig) Bilder der Reglerplatte (vorn & hinten) finden sich bereits im Eröffnungsbeitrag. Die Foren Netiquette läßt leider keine hochauflösenden Bilder zu. Praktiker wissen, daß authentisches Material beim Röhrenverstärker sehr stark in das authentische Klangbild eingeht. Ich habe belassen, was zu halten war, es ist mein eigenes, privates Gerät, eine eventuelle kurzfristig nötige Kleinreparatur kein Problem. Die Elkos konnte ich nach vorsichtigem Neuformatieren belassen. Die Bestückung vollständig mit markanten "Sprague Black Cat" Koppelkondensatoren entspricht dem gepflegten Harman Kardon Originalzustand der 1960er Jahre. Die alten Kondensatoren sind noch überraschend gut - was aus der Toleranz gelaufen war, konnte ich bisher aus den USA noch nachbekommen, wenngleich die Händler in letzter Zeit ein ziemliches Preisbewußtsein für diese Teile entwickelt haben. Für die Filter (Phonostufe, Klangregler) habe ich ausgemessene Styroflexe anstelle originaler Keramik verbaut. Wie bei allen USA Klassikern kommt man auch hier nicht umhin, die reichlich verwendeten Keramikkondensatoren wie auch die Kohlemasse Widerstände (Bradley Type) einzeln zu prüfen und ggfs. zu ersetzen.