Dampfradioforum

Hallo allerseits,

im Netz und auch hier im Forum ist einiges über PCL81 Verstärker mit ca.65V Betriebspannung zu finden. Dort werden teils recht abenteuerilche Ausgangsleistungen genannt, ohne dies durch messtechnische Belege nachzuweisen. Daher habe ich mich entschlossen mittels dieses Beitrages einige Fakten darzustellen. Nur womit soll man beginnen? Deshalb:

Hier zunächst die von mir verwendete Testschaltung, welche ohnehin den meisten Publikationen zugrunde liegt - sie ist daher nichts neues:

Die Messwerte, bei f=1kHz, gelten für die dargestellten Schalterstellungen. Die Schaltung ist so gezeichnet, dass man die Parallelen zur „automatischen“ Gittervorspannungserzeugung erkennen können sollte. Die 0,31mA für die Triode können bei der Betrachtung vernachlässigt werden.

Die beiden Dioden sorgen für eine konstante Vorspannung von 1,39V. Diese Spannung ist festgelegt und damit unabhängig vom Anodenstrom der Endröhre. Was man auf den ersten Blick als Vorteil sehen könnte, birgt jedoch gleich zwei Nachteile:
1)Bei steigender Betriebsspannung wird auch der Anoden-Strom stark ansteigen, da die GV sich nicht anpassen kann.
2)Der Spannungsabfall über den Dioden weist bei Wechselspannungsaussteuerung Verzerrungen auf, welche sich durch erhöhte Klirrfaktorwerte bemerkbar machen. Man könnte dies durch Überbrückung mit einem Elko verhindern.

Die bessere Lösung jedoch ist es ein übliches RC-Glied zur Vorspannungserzeugung anzuwenden. Dabei können keine Unlinearitäten entstehen und bei Erhöhung der Betriebspannung steigt auch die negative Spannung über dem Widerstand welche das Steuergitter negativer werden lässt und somit dem Stromanstieg in einem gewissen Bereich entgegen wirkt. Diese „automatische Nachregelung“ ist auch bei alternden Röhren ein Vorteil.

Unter anderem sollte die Testschaltung zur Untersuchung verschiedener Anpassungmöglichkeiten des Conrad 100V Übetragers dienen. Wobei hier die Kern(vor)magnetisierung, infolge des mangelnden Luftspaltes, nicht thematisiert werden soll.

In der obenstehenden Schaltung ist die beste auf diesen Trafo bezogene Anpassung mit der größten Leistungsausbeute dargestellt - und es werden brüllende 113mW freigesetzt! Immerhin liegt das deutlich oberhalb der Zimmerlaustärke. Sie wurde in den 50ern mit 50mW definiert. Also bitte nicht voll aufdrehen, sonst kommen die Nachbarn.

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...und glüht auch die Anode rot, ist die Röhre noch nicht tot.

Mit freundlichen Grüßen, Peter R.

Da wir jetzt bei dem Stichwort Leistung angekommen sind, ist vielleicht ein kleines Diagramm, die Leistungsausbeute in Abhängigkeit vom Ra darstellt sinnvol. Mit anderen Worten die Auswirkung der Anpassung des Ausgangstrafos. -- Siehe folgende Grafik:

In dem Bildchen zeigt sich ein klares Leistungmaximum bei einem Ra~ von ca. 6,3kΩ. Um die maximale Leistung bei einem Lastwiderstand von 4Ω nutzen zu können, wäre die Verwendung eines Übertragers mit einem Betriebs-übersetzungsverhältnis von: Üopt = sqr(Ra/RL) notwendig.
Daraus folgt: --> Ü=sqr(6300Ω/4Ω) = 39,7-fach

Der Conrad Übertrager liegt mit seinem Ü von 34-fach recht dicht daneben, trifft aber nicht exakt das Leistungsmaximum. Hier wäre ein 5,5Ω Lautsprecher zielführend. Da müsste man aber die Schwingspule selber wickeln. Mit einem aus der Röhrenzeit gängigen 5Ω Lautsprecher wäre aber auch eine weitgehend optimale Leistungsausbeute zu erreichen.

Die in unserem Fall geringe erzielte Ausgangsleistung liegt jetzt nicht an dem Conrad-ELA-Übertrager, sondern sie ist auf die geringe Betriebsspanung von 65V zurückzuführen - da kommen die Röhren noch nicht so richtig in "Gang". Deshalb kann man die erzielte Ausgangsleistung eher mit den antiken Röhrenkofferradios vergleichen, die auch mit Betriebsspannungen von ca. 70V auskommen mußten.

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Mit freundlichen Grüßen, Peter R.

Zur Veranschaulichung habe füge ich noch einige Ozsillogramme an:

Hier sehen wir links die Spannung an der Anode und rechts an der Last. Die Aussteuerung liegt im linearen Bereich. Die an 4Ω anstehende Leistung beträgt dabei 62,5mW.
Und so sieht es bei max. Aussteuerung aus:

Bei dieser Kurvenform habe ich die max. Ausgangsleistung definiert. Das Signal ist schon deutlich verzerrt. Hier stehen jetzt an 4Ω die berüchtigten 119mW an. Der Klang ist hier schon deutlich mit Oberwellen angereichert. Ich definiere diese Leistung jetzt einfach einmal als Grenzwertleistung.

Im Internet wird von Leistungen zwischen 3Watt und 1Watt geredet. Lt. Datenblatt kann die Röhre bei 200V Anodenspannung von Na~ = 2,4 Watt abliefern. Das ist aber nicht die Leistung am Lastwiderstand, diese wird nochmals um den Wirkungsgrad des Ausgangsübertragers geschmälert. Bei geschmeichelten 80% bei kleinen Übertragern ständen dem Lautsprecher noch ca. 2,4Watt*08 = 1,92 Watt zur Verfügung!

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Mit freundlichen Grüßen, Peter R.

Jetzt noch noch eine Darstellung des Arbeitspunktes im Ausgangskennlinienfeld:

Wenn wir vom Schnittpukt der 6kΩ Arbeitgeraden mit der 0V Kennlinie eine Senkrechte auf die Y-Achse loten (20V), können wir von diesem Schnittpunkt bis zur Lotrechten des A-Punktes (61V)eine Spannungsdifferenz von ca. 41V ablesen. Diese entspricht der Spitzenspannung am RL. Dies ergäbe einen Effektivwert von 28,99V. In der Messwertetabelle, welche wir jetzt zum Vergleich bei 6kΩ ohne GK ablesen, sind 26,7V eingetragen. Somit liegen, in diesem Fall, Theorie und Praxis recht nah zusammen. Noch einmal zurück zu den Leistungsangaben: Diese max. Leistungen wurden durch Beurteilung der Sinussignals an der Last ermittelt. Die Sinusform war dabei bereits grenzwertig, der Klirrfaktor ebenso. Ausserdem ist es nicht ganz einfach den Sinus auf gleiche Form zu beurteilen. Deshalb können die Leistungsangaben bei den verschiedenen Beschaltungen in sich etwas differieren.

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Mit freundlichen Grüßen, Peter R.

Nun noch eine Tabelle in welcher die Leistungs- und Verstärkungsdaten bei unterschiedlichen Trafoanzapfungen, also Ra's, des Conrad-Übertragers dargestellt sind. GK, bedeutet Schirmgittergegenkopplung vom 10Watt Abgriff des Conrad Übertragers. Dies bewirkt einen rapiden Leistungabfall, ohne dass eine Verbesserung der Kurvenform erkennbar ist.

Aus den Tabellenwerten erkennt man, dass bei 65V UB der optimale Ra~ für die PCL81 zwischen 6...7 kΩ zu finden ist. Über die Güte bzw. Eignung des ELA-Übertragers kann nur eine Klirrfaktormessung entscheiden. Ebenso der Einfluss der Dioden auf den Klirrfaktor kann nur so ermittelt und belegt werden.

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Mit freundlichen Grüßen, Peter R.

Hallo Peter,

Vielen,vielen Dank für Deine tollen Beiträge.Einfach Super

Gruß Karo

Moin Peter,

auch mein herzlicher Dank für die ausführlichen Darstellungen
Zum Höreindruck "Lautstärke" wäre vielleicht noch der physikalische Grundsatz zu nennen: Doppelte Lautstärke braucht die vierfache Leistung.

Und bei allem messen - zur einfachen Raumbeschallung reicht es dicke aus.

Demnach wäre mein PCL200 PP-Amp mit gemessenen 3,1W Sinusleistung bei k<5% (Ua=210V) und unterirdischer Anpassung ja vollkommen überdimensioniert, hihi....

Hallo Peter,

als erstes vielen Dank für Deine sehr ausführlichen Erklärungen und Versuche.
Ich musste das alles mehrmals lesen.
Ich erlaube mir mal das ein oder andere zu ergänzen. Aus Zeitgründen kann ich nicht alle meine Gedanken auf einmal aufschreiben, darum kommt das Stück für Stück
Als erstes habe ich mal Deine Kurven in einer Tabelle zusammengefasst (hast Du einen Kurvenschreiber?). Ich wollte einfach mal die rechnerischen Ausgangsleistungen bei verschieden Ra ausrechnen.
Dass Ergebnis kann man in folgender Tabelle ablesen. Ich bin dabei von einer Aussteuerung von +- 1,5 V um den Arbeitspunkt ausgegangen, da ich den Gitterstrombereich außer Acht lassen wollte.
Man sieht, dass der Ra rechnerisch wenig Einfluss auf die Ausgangsleistung hat, solange er größer als 2 k ist.



Ausgangsleistung ist jedoch nicht alles, wichtig ist auch die Linearität, daher habe ich mir mal Gedanken um die Linearität der Endröhre gemacht, indem ich die Anodenspannungsänderungen in Richtung Ug1 = 0 V und -3 V vergleichen habe.
Schaut man sich die Werte mal an, dann sieht man, dass diese Anodenspannungsänderungen teilweise doch unterschiedlich sind, was natürlich auch auf die Ausgangsspannung am AÜ auswirkt.
Aus der Tabelle kann man gut sehen, dass sich die Endröhre im Bereich von Ra = 4 k am linearsten arbeitet.



Mir ist klar, dass man zur Gesamtbetrachtung die Vorröhre mit einbeziehen muss. * SPAM-Verdacht! Werbung nicht erlaubt* verhält die sich die genau gegenläufig. Vielleicht fühlt sich jemand dazu berufen die Vorröhre zu untersuchen.
Das war es mal fürs erste von mir. Es kommt aber noch was.

Viele Grüße
Frank

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Viele Grüße aus der Pfalz!

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Hallo allerseits,

die angegebenen Daten wurden in "Echtzeit" an einem lebenden Objekt ermittelt. Hier der Versuchsaubau:

Und hier der gemessene über alles Frequenzgang am Lastwiderstand (4 Ohm Metallschichtwiderstand) unter den im Schaltbild gezeigten Bedingungen: Im nachhinein fiel mir jetzt auf, dass ich die Achsenbezeichnungen unterschlagen habe. Auf der Y-Achse sind dB aufgetragen und auf der X-Achse die Frequenz in Hz. -- Die -3dB für die Grenzfrequenzen sind gestrichelt dargestellt.

Woher bei der geringen Leistung der frühzeitige Bassabfall kommt ist nicht direkt nachvollziehbar. Möglicherweise liegt das an der Gleichstromvormagnetisierung, welche die wirksamen "Henrys" unbotmässig verringert.

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...und glüht auch die Anode rot, ist die Röhre noch nicht tot.

Mit freundlichen Grüßen, Peter R.

Hallo!

Ich hatte ja angekündigt noch ein wenig meinen „Senf dazuzugeben“ zu wollen.

Die Sache mit den Dioden an der Kathode der Pentode finde ich interessant. Ich habe im Netz verschiedene Schaltungen gesehen, wo insbesondere an der Vorröhre ein „LED-Bias“ gemacht wurde. Durch das zusammenschalten verschiedener LED kann so recht genau eine entsprechende Spannung eingestellt werden. Ich habe aber auch schon eine andere Methode gesehen, eine Stromquelle mit LM317, die für einen festen Kathodenstrom sorgt. Das halte ich auch für eine geschickte Methode.
Beide Methoden, also Dioden oderLM317 funktioniert wie Peter schon geschrieben hat nur mit einer Elko-Überbrückung.



Vielen Dank, dass Du nun auch noch den Frequenzgang gemessen hast. Einen so starken Bassabfall hatte ich nicht erwartet. Die 3 dB-Grenze liegt ja bei 200 Hz! Bei 100 Hz sind es schon -9 dB. Also das klingt sicherlich nicht schön. Mit einer Gegenkopplung könnte man da sicherlich noch was gradbügeln. Ich hatte seinerzeit mit einem 100 V-Übertrager die Erfahrung gemacht, dass bei steigendem Anodentrom der Frequenzgang immer schlechter wird. Du arbeitest ja nur mit rund 12mA. Ich habe Versuche mit üblichen Anodentrömen von 30-40mA gemacht, da war der Frequenzgang sehr dürftig und auch mit einer entsprechenden Gegenkopplung nicht zu glätten. Daher bin ich Deiner Meinung, dass der Bassabfall der starken Magnetisierung geschuldet ist.
Ich bin hier der Meinung, dass man mit einem entsprechenden Netztrafo bessere Ergebnisse erzielen könnte. Selbst so ein 15-20 Watt Printtrafo hat mehr Eisen als der 100 V AÜ. Allerdings stellt sich dann wieder die Frage, ob es nicht Sinn macht, anstatt 10 Euro für einen Netztrafo das gleiche Geld für einen Radioübertrager auszugeben.

Was ich auch interessant finde ist, dass Herberts PCL200 PP Verstärker im UL-Betrieb mehr Leistung bietet, wobei der SE deutlich an Leistung einbüßt, was ja eigentlich der „Normalfall“ ist.
Es ist durchaus interessant sich mal die Kurven von Pentoden-, UL- und Triodenbetrieb vergleichend anzuschauen. Man sieht dann schön, wie die Aussteuerbarkeit sinkt und dass eine immer größere Steuerspannung erforderlich ist.

Hier als Beispiel das Datenblatt der KT88 (Seiten 6-8): http://frank.pocnet.net/sheets/086/k/KT88.pdf

Vielleicht sollte man fairerweise aber anmerken, dass imUL-/Triodenbetrieb zwar die Leistung fällt, dafür sich aber das Klirrspektrum in Richtung des „guten Klirrs“ ändert.

Viele Grüße
Frank

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Viele Grüße aus der Pfalz!

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