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Dampfradioforum • Thema anzeigen - OTL Kopfhörerverstärker mit Röhren - DIY - Konzeptfrage

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BeitragVerfasst: Mo Okt 17, 2016 23:45 
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Hallo

ich lese hier und auch in Jogis Forum schon eine ganze Weile mit, habe mich aber erst diesen Monat neu hier angemeldet.

Über Weihnachten möchte ich mir einen Kopfhörerverstärker mit Röhren basteln und plane daher schon mal ein wenig.

Eine Anforderungsliste für den KHV habe ich auch schon ;)
- Er soll meinen AKG K240 (Impedanz 600 Ohm) gut mit Musik "befeuern" (Ich höre gern auch mal laut über Kopfhörer)
- Ich möchte ein eisenloses Konzept (OTL) nutzen.
- Low-Budget unter 100 Euro ohne Gehäuse (daher auch OTL, da mir die Preise für vernüftige Ausgangsübertrager etwas zu hoch erscheinen)
- Betriebsspannung möglichst unter 100 Volt (ich möchte meine Gesundheit ungern von einem einzigen Ausgangskondensator abhängig machen, der meine Ohren von 200 - 300 Volt Anodenspannung trennt)
- Das Gehäuse soll nicht zu groß werden, auch weil ich auf Holz zurückgreifen muss, da ich keine großartigen Möglichkeiten / keine Ausrüstung dazu (mehr) habe Metall ordentlich zu bearbeiten.

Recherchiert habe ich zu dem Thema schon eine Weile und aktuell haben sich drei Schaltungsvorschläge herauskristallisiert, die mir geeignet erscheinen:

Variante 1
OTL-KHV mit E88CC und 6H13C nach Bernd Fischer (http://www.roehrenkiste.de)
Quelle: http://www.roehrenkiste.de/roehrenkiste-2.html
Schaltplan:
Bild
ähnlich dem "Ear Of Pharao" nach Peter Eilert (http://www.eilert-web.de)
oder auch: http://www.illuwatar.se/project_pages/6as7_headphone/headphone.htm
bzw.: http://www.tubeland.eu/index.php/roehrenschaltungen/41-otl-headfone-amp-6as7g.html

Variante 2
OTL-KHV mit GI-30 und 12Sh1L nach Arthur Rudolph (http://www.afrudolph.de)
Quelle: http://www.afrudolph.de/kh_gi30/kh_gi30.htm
Schaltplan:
Bild

Diese beiden Varianten scheinen aus meiner Sicht meine Anforderungsliste zu erfüllen und sind auf den ersten Blick in etwa gleich aufwändig, was Aufbau und Bauteile anbetrifft.
Bei der Variante 2 sind allerdings die Röhren wohl nur als NOS zu beziehen, während für Variante 1 noch neue Röhren aus aktueller Fertigung erhältlich sind.

Variante 3
OTL-KHV mit ECL86
Eine dritte Variante hätte ich auch noch, diese habe ich unter mikrocontroller.net gefunden
Quelle: http://www.mikrocontroller.net/topic/338490#3722091 (Foren-User: Olaf)
Schaltplan:
Bild

Variante 3 würde mir gefallen, weil nur 2 kleinere Röhren mit moderater Heizleistung (0,7 Ampere bei 13,6 Volt) zum Einsatz kommen. Ggf. könnte sogar eine sehr preiswerte PLC86 eingesetzt werden.

Die 6H13C der Variante 1 nimmt sich ja doch schon mal (2,5 A bei 6,3 Volt), die GI-30 der Variante 2 (1,25 A bei 12,6 Volt).
Aber letztendlich ist mir der Stromverbrauch des KHV nicht so wichtig, ich hatte nur schon mal vorsorglich das Netzteil mit einer möglicherweise notwendigen DC-Regelung im Auge.
Die Variante 1 scheint mir am besten erprobt und dokumentiert zu sein. Die Variante 2 hat die optisch beeindruckenste Röhre. :-)

Andere Varianten an OTL KHV fand ich auch noch, jedoch alle samt mit 250 - 300 Volt Betriebsspannung.

Das aber erst mal nur meine laienhafte Übersicht. Ich wollte hier die Röhrenprofis fragen, wie die dargestellten Schaltungskonzepte einzuschätzen sind (Vorteile, Nachteile, möglicherweise eigene Erfahrungen mit diesen Schaltungen, besonders in Hinblick auf Klang).

Ich habe vor Jahren viel mit Elektronik gebastelt, seit einigen Monaten habe ich dieses Hobby nach langer Zeit auch wieder "entdeckt". Allerdings habe ich bis auf einen kleinen Hybrid-Kopfhörerverstärker mit ECC82 und MOSFET IRF510, den ich mir baute, keinerlei Erfahrungen mit Röhrenschaltungen.

Ich hoffe mein Text war jetzt nicht zu lang und abschreckend. ;-) Über Anregungen würde ich mich sehr freuen, möglicherweise habt ihr ja auch ganz andere Schaltungsvorschläge auf Lager.

Viele Grüße
Steffen


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BeitragVerfasst: Fr Okt 21, 2016 0:56 
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Hallo Steffen,
Deine drei Schaltungen jetzt zu eingehend zu analysieren und dann eine Empfehlung auszusprechen, das ist mir jetzt zu mühsam.

Ich könnte also im Moment nur einige generelle Überlegungen beisteuern.

zunächst mal:
Schiller72 hat geschrieben:
- Betriebsspannung möglichst unter 100 Volt (ich möchte meine Gesundheit ungern von einem einzigen Ausgangskondensator abhängig machen, der meine Ohren von 200 - 300 Volt Anodenspannung trennt)

das ist ein vernünftiger Grundsatz, von dem ich nicht abweichen würde. Er hat aber einige Konsequenzen für die Schaltung bzw. Wahl der Röhren.
Das Problem bei solchen trafolosen Konstruktionen mit geringer Betriebsspannung ist, daß man Schwierigkeiten haben kann, um den nötigen (Anoden)-Strom aufzubringen.

Zunächst wäre zu klären, wieviel Leistung Du benötigst.
Für den AKG 240 wird eine Empfindlichkeit von 91dB/mW angegeben.
Dann würdest Du eigentlich weniger als 1mW Leistung benötigen, denn mehr als 80dB ist auf Dauer gehörschädigend. Der Witz an Kopfhörern ist allerdings, daß man auch mal mit mehr als Zimmerlautstärke hören möchte ohne den Nachbarn zu stören. Disko-Lautstärke läge bei 110dB. Nimmt man an, daß Du auch mal Lautstärkespitzen von 111dB (111 der einfacheren Rechnung wegen) verzerrungsfrei hören möchtest, dann brauchst Du 20dB mehr Leistung als 1mW, also 100mW in der Spitze. Man bedenke, daß wegen des Weber-Fechnerschen Gesetzes einer zehnfachen Leistung etwa eine Verdopplung der empfundenen Lautstärke entspricht.

Bei einer KH-Impedanz von 600_Ohm entspricht das einem (Wechsel-)Strom i von i = sqrt(0.1W/640_Ohm) = 12.5mAeff = ca. 35mAss. Das wieder entspricht einer Spitzenspannung Uss von Uss = 35mAss * 600_Ohm = ca. 21Vss am Kopfhörer.
Deine Schaltung 1 dürfte das nicht leisten. Dazu müßte die Kathode der Endröhre bis auf ca. +2V herunter linear aussteuerbar sein, was wohl nur mit stärkeren Verzerrungen möglich ist. 3dB weniger Leistung, also 50mW, wären aber denkbar.
Eine Lautstärke von 108dB, entsprechend 50mW, ist absolut gesehen natürlich auch schon sehr laut. Es gibt wohl nur wenige Gelegenheiten, wo man sich mehr wünscht.

Ähnliche Überlegungen treffen auf die zweite Schaltung zu. Auch hier dürften nach meiner ersten Abschätzung keine 100mW unverzerrte Leistung zu erzielen sein. In diesem Fall kommt aber noch hinzu, daß der Ausgangswiderstand der Schaltung vergleichsweise hoch ist. Ca. 1kOhm, also höher als die KH-Impedanz. Wünschenswert wäre wie bei Lautsprecherverstärkern, daß der Ausgangswiderstand wesentlich kleiner ist als der Lastwiderstand. Es ergeben sich sonst Frequenzgangabweichungen falls der Lastwiderstand nicht gleichmäßig 600_Ohm ist für alle Frequenzen im Hörbereich. Von daher würde ich die Schaltung 1 vorziehen wegen des dort viel niedrigeren Ausgangswiderstandes.

Variante 3 kannst Du jetzt analog zu Var1 vielleicht selbst beurteilen.

Gruß

Heinz


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BeitragVerfasst: Fr Okt 21, 2016 3:31 
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Registriert: Do Sep 29, 2016 3:10
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Kenntnisstand: Weitergehende Kenntnisse (Hobby)
Hallo Heinz,

vielen Dank für Deine Einschätzungen zu den Schaltungskonzepten. :danke:

Es ist auch eine interessante Herangehensweise. Ich hätte als Anfänger jetzt eher an die Röhren selbst oder Vor-/Nachteile der Verschaltungsarten dieser gedacht.
Aber klar den Vergleich zunächst bei dem Wichtigsten, der erzielbaren Leistung an dem einzusetzenden Kopfhörer, zu beginnen, ist für mich jetzt auch mehr als logisch.

Bei weiteren Informationen zur Variante 1 stand auch geschrieben, dass die Schaltung wohl optimal an Kopfhörern mit 250 Ohm Impedanz funktioniert. Anhand Deiner Berechnungsanleitung verstehe ich jetzt auch warum.
USS wären dann 8,75 VSS am Kopfhörer, was wohl für die Röhre in Anbetracht der relativ niedrigen Anodenspannung "einfacher" wäre.

Die Berechnung / Abschätzung des Ausgangswiderstandes der Schaltung konnte ich noch nicht ganz nachvollziehen. Dazu werde ich mich doch mal etwas in die Röhrengrundlagen einlesen müssen und auch die Datenblätter mal mehr als nur laienhaft "überfliegen".

Variante 3 scheint mir, da auch "nur" 100 Volt Betriebsspannung verwendet wird, dasselbe Problem zu haben, wie auch die anderen beiden Varianten, nur dass hier noch eine "schwächere" Röhre hinzukommt.

Nun muss ich wahrscheinlich "schauen", ob ich mit Röhren noch eine andere Variante finde, die sich möglicherweise besser eignet. Den Kopfhörer wollte ich schon weiter oder besser gesagt, mal richtig nutzen. An der vergleichsweise niedrigen Betriebsspannung von weniger als 100 Volt wollte ich auf jeden Fall festhalten, was Du mir ja auch bestätigt hast.
Wahrscheinlich wird es mit meinen Kriterien (Kopfhörerimpedanz: 600 Ohm, OTL, Anodenspannung < 100Volt) doch nicht so einfach, etwas Passendes mit Röhren aufzubauen.

Viele Grüße
Steffen

PS: Evt. würde mir eine Lautstärke von 108dB (50mW) an meinem KH auch ausreichen. Da ich den Verstärker aber neu bauen will und die Bauteile dazu kaufen, wäre eine kleinere Leistungsreserve schon irgendwie wünschenswert, wenn technisch (auch in Anbetracht eines beschränktem Budgets) machbar.


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