kleiner Germanium-Verstärker z.B. als Signalverfolger

[radio-hobby.de]

Hallo zusammen,
wer von euch hat noch Germanium herumliegen und weiß nicht so recht etwas damit anzufangen.

Hier kommt zum Selberbauen ein kleiner Germanium-Audio-Verstärker für Kopfhörer (oder notfalls kleine Lautsprecher), den ich ursprünglich als Signalverfolger gedacht hatte, der aber - finde ich - so gut klingt, dass man damit auch mit Kopfhörer Musik vom CD-Spieler sehr schön hören kann. Je höher die Betriebsspannung, desto besser der Klang. Ich höre auch kein Rauschen - ein Vorteil, wenn man nicht mehr 16 Jahre alt ist .
Wie man die Audio-Signal-Leitungen an den Buchsen anschließt, wisst ihr sicher, aber der Vollständigkeit halber habe ich es mal eingezeichnet.

Wer "strunzen" will: Ein Klasse-A-Verstärker...

Germanium-Eintakt-Verstärker.JPG

Zwei Transistoren, sechs Widerstände, zwei Elkos, ein Lautstärke-Poti: geht es noch einfacher? Wer hat Vorschläge?

Am Emitter von T2, also über R6, liegt die halbe Betriebsspannung, wobei die Betriebsspannung frei zwischen 9 Volt und 18 Volt wandern darf, also nicht stabilisert sein muss. Brummfrei wäre aber schön.

Ich habe die Schaltung mit je einem AC151V und einem AC152 für T1 ausprobiert, und die Mittenspannung stimmte in beiden Fällen ohne jeden Abgleich.
Wer andere Transistoren hat, und die Mittenspannung stimmt dann etwa nicht, kann an R3 spielen, um die Mittenspannung einzustellen.
T2 wird bei mir maximal 35 Grad warm, und zwar mit Kühlklotz ohne weiteren Kühlkörper. R6 verheizt maximal 1 Watt, aber nur bei 18 Volt im Fehlerfall, normal 1/4 Watt bei 18 Volt und nur 1/16 Watt bei 9 Volt.

Germanium wird zu Unrecht nicht mehr verwendet! Glaube ich jedenfalls.

Was meint ihr?
Habt ihr Lust, dieses Ding nachzubauen?

Gruß
Georg

[wellenkino]

wenn R6 bis zu 1W verwärmt und es steht eine Mittenspannung da bedeutet das der Transistor verwärmt ebenfalls ca 1W.
Da geht nichtmehr jeder für, nur die etwas kräftigeren Exemplare.

Ich mag auch sehr die kleine Gegentaktendstufe mit AC187k/AC188k die kann schon richtig laut.

lG Martin

[radio-hobby.de]

Hallo Martin,
danke für deine Überlegungen zu der Schaltung!

Mit der Bemerkung "im Fehlerfall" 1 Watt an R6 meinte ich eine Situation, bei der T2 andauernd pausenlos voll durchgesteuert ist und über R6 die volle Betriebsspannung liegt, was bei dieser Schaltung von sich aus nicht passiert, und das Ganze auch nur dann, wenn die Betriebsspannung 18 Volt ist. Also eine "worst case" Überlegung für R6, rein theoretisch, weiter nichts.

Aber normal sind es bei 18 Volt Betriebsspannung an T2 gerade nur 0,245 Watt (und genauso an R6), T2 wird nur rund 30 bis 35 Grad warm, und man muss den Kühlblock nirgendwo festschrauben. Das war, was ich sagen wollte.

Mit einer Betriebsspannung von 9 Volt sind es an T2 nur noch 61 Milliwatt.

AC153K war für mich gerade greifbar, und AC 188K ist sicher auch gut!

Ich habe übrigens mal in die Listen geschaut. AC153K darf laut meinem Siemens-Taschenbuch von 1964/1965 ein P (tot) von 1,0 Watt "verheizen". Der AC188K darf laut meinem Valvo-Taschenbuch von 1973 ein P (tot) von 0,8 Watt. Das war auch für mich überraschend. Vielleicht kommt der Unterschied daher, dass die erste Angabe für die Situation "mit Kühlung auf 45 Grad Kühlblocktemperatur" gilt, die zweite Angabe schweigt sich über Kühlung nämlich aus. Hat jemand von euch genauere Daten zu AC188K?

Gruß
Georg

[Bernhard W]

AC153K war für mich gerade greifbar, und AC 188K ist sicher auch gut!
... Hat jemand von euch genauere Daten zu AC188K?

Nach meiner Erfahrung sind AC153 (pnp) und AC188 (pnp) praktisch gleich.
AC153 ist vorgesehen für kleine NF-Endstufen mit Ausgangsübertrager, also 2 pnp-Transistoren in der Endstufe.

Erst später gab es mit dem AC187 relativ gute npn-Transistoren. Der AC153 (pnp) wurde dann komplementär zum AC187 (npn) selektiert, und als AC188 angeboten. Mit AC187 und AC188 konnte man dann "eisenlose" (ohne Ausgangsübertrager) Gegentakt-Endstufen, z. B. für Kofferradios, bauen.

Alle drei Typen gibt es ohne und eingepresst (mit Suffix "K") in einen Kühlkörper-Adapter.
Im Anhang sind die ausführlichen Datenblätter von Siemens aus dem "Halbleiter-Datenbuch 1967/68".

Bernhard

[radio-hobby.de]

Hallo Bernhard,
danke für diese Info.
Was mich noch wundert, ist, dass die Transistordaten bei U (CBO) sich doch nicht unwesentlich zwischen AC153K und AC188K unterscheiden, mit U(CBO)= 32 Volt bei AC 153K und 25 Volt bei AC188K.
Gruß
Georg

[Bernhard W]

... Was mich noch wundert, ist, dass die Transistordaten bei U (CBO) sich doch nicht unwesentlich zwischen AC153K und AC188K unterscheiden, mit U(CBO)= 32 Volt bei AC 153K und 25 Volt bei AC188K.

Hallo Georg,

U_{CBO max} und andere Grenzdaten sind Anforderungen an den Anwender, keine Eigenschaften des Bauteils. Die hat man beim AC188 (pnp) reduziert auf die Grenzdaten des AC187 (npn).
Der Reststrom (-I_CBO < 200 µA) wird beim AC188 vom Hersteller jedoch nur bei -U_CB = 25 V geprüft, nicht bei 32 V.
Bei Spannungen über 25 V darf man den AC188 also nicht ohne weiteres verwenden.

Ich habe noch folgende Eigenschaften der AC153 und AC188 angeschaut:
Die maximale Stromverstärkung ist bei I_C = 300 mA.
Die zulässige Impulsbelastbarkeit ist identisch (gleiches Diagramm).
Das sind für mich Indizien, dass die Chips gleich groß sind.

Man muss allerdings auch bedenken, als die AC188 auf den Markt kamen, waren die Fertigungsstreuungen bereits geringer.
Die niedrigen Stromverstärkungen (B < 100) gab es nur beim AC153.

Mit geringeren Fertigungsstreuungen kann zum Beispiel die Basisweite (Dicke der Basisschicht) genauer eingehalten werden:
- kleine Basisweite: hohe Stromverstärkung und geringe Sperrspannung der CB-Diode
- große Basisweite: geringe Stromverstärkung und hohe Sperrspannung der CB-Diode
Man kann mit dem gleichen Kristall und dem gleichen Maskensatz durch etwas geänderte Diffusion gezielt Transistoren mit höherer Verstärkung und dadurch geringerer Spannungsfestigkeit herstellen.
Ich nehme an, das haben die Hersteller beim AC188 dann auch gemacht.

Die höchste Stromverstärkungsgruppe AC153VII erfüllt jedoch alle Eigenschafts-Grenzen der AC188. Diese beiden wird man elektrisch nicht unterscheiden können.

Bernhard

[radio-hobby.de]

Hallo Bernhard,
vielen Dank für diese sehr aufschlussreichen und erhellenden Informationen!

Lass mich bitte noch etwas dazu fragen: Wie du siehst, habe ich den AC153K als Emitterfolger eingesetzt, so dass - wenn ich denn richtig denke - letztlich eventuell der Quellwiderstand des Verstärkers aus Sicht des Kopfhörers mal größer ist (niedrige Stromverstärkung) oder mal niedriger ist (hohe Stromverstärkung).
Vielleicht wandert auch die Spanungshalbierung am Emitter von T2 etwas aus der Mitte, je nach Stromverstärkung des Exemplars.
Und ich glaube, größere Unterschiede der Stromverstärkung werden etwas nivelliert - wenn ich mich nicht irre - durch die Gegenkoppelung, die über R2 und T1 geht.

Siehst du das auch so? Oder ist alles etwas anders?

Gruß
Georg

[Bernhard W]

... Wie du siehst, habe ich den AC153K als Emitterfolger eingesetzt, so dass - wenn ich denn richtig denke - letztlich eventuell der Quellwiderstand des Verstärkers aus Sicht des Kopfhörers mal größer ist (niedrige Stromverstärkung) oder mal niedriger ist (hohe Stromverstärkung).
Vielleicht wandert auch die Spanungshalbierung am Emitter von T2 etwas aus der Mitte, je nach Stromverstärkung des Exemplars.
Und ich glaube, größere Unterschiede der Stromverstärkung werden etwas nivelliert - wenn ich mich nicht irre - durch die Gegenkoppelung, die über R2 und T1 geht.

Siehst du das auch so? Oder ist alles etwas anders?

Hallo Georg,

die Stromverstärkung des AC153 hat schon etwas Einfluss auf den Ausgangswiderstand. Bei den negativen Halbwellen kann sogar nur R6 (330 Ohm) Strom zum Massepotential ableiten.
Der AC153 bekommt Basisstrom über R5 (3,3 kOhm), am Emitter hängen R6 (330 Ohm) und die Kopfhörer-Systeme. Nur bei niederohmigen Kopfhörern und hoher Lautstärke wird das kritisch. Ich vermute, dass die Ohren dann mehr verzerren als der Verstärker

Wie du schon selbst schreibst, ist die Gegenkopplung über R2 vom Ausgang zum Eingang sicherlich sehr wirkungsvoll.
Das Verhältnis R2 / R3 stellt sowohl die Gleichspannung am Ausgang ein, als auch die Wechselstrom-Verstärkung.
Das mag einerseits ein Nachteil sein, andererseits spart das Bauteile.

Vielleicht tippe ich die Schaltung mal in LTspice ein, wenn ich einigermaßen geeignete Transistormodelle finde.

Bernhard

[radio-hobby.de]

Hallo Bernhard,
vielen Dank für deine Hinweise. Daraufhin habe ich einmal oszilloskopiert und gefunden, dass die positiven Halbwellen relativ niedrig gekappt werden - wen wundert's, denn R6 mit 330 Ohm liefert deutlich weniger Strom für die positiven Halbwellen (Plus an Masse!) an den Kopfhörer als die Collector-Emitterstrecke des T2 für die negativen Halbwellen.

Weil R6 und der C-E-Widerstand von T2 also asymmetrisch sind, habe ich jetzt mithilfe einer Anpassung von R3 die Spannungsverhältnisse über T2 und R6 ebenfalls asymmetrisch eingestellt, was zur Symmetrie des Sinus am Ausgang beiträgt.

Germanium-Eintakt-Verstärker_b.JPG

Bei einer Betriebsspannung von 15 Volt ist die Spannung über R6 jetzt nicht mehr 7,5 Volt sondern 9,6 Volt.
Der Betriebsstrom beträgt dabei 30 mA unabhängig von der Aussteuerung.
Den Quellwiderstand des Verstärkers, den der Kopfhörer "sieht", habe ich mit 27 Ohm festgestellt. Das sollte meiner Meinung nach für übliche Kopfhörer ausreichend niedrig sein.

Die Ausgangsspannung beträgt unbelastet maximal unverzerrt etwa 8 Volt ss, an 27 Ohm sind es unverzerrte 1,4 Volt ss.
Letzteres entspricht 73 Milliwatt. Ist ein bisschen wenig für Lautsprecher, aber mehr als genug für Knallschaden über Kopfhörer.

Wenn jemand von euch noch etwas Neues zu dieser Schaltung hat, bin ich neugierig.
PS: C2 kann auch kleiner gewählt werden, je höher der Innenwiderstand des Kopfhörers, desto kleiner darf C2 sein
Gruß
Georg