Donnerstag, 6. November 2014

Class A Equilibrium Split Load Headphone Amp

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In einem Thread im mikrocontroller-Forum bin ich drauf gekommen einen Kopfhörerverstärker, in Split-Load-Ausführung, zu bauen. Die Schaltung ist extrem einfach gehalten und besteht lediglich aus einem Bipolatrtansistor und einem Power-MOS-FET.

Bei Anwendung der Technologie aus den vorangegangenen Röhrenschaltungen ist es auch möglich ein solid state Katodyn so auszubalancieren, dass es in jeder Betriebsart die Spannung zwischen den Ausgängen konstant hält.
Das Katodyn arbeitet dann im Equilibrium, weshalb ich das nun als Equilibrium Katodyn oder Equilibrium Split-Load bezeichne.



http://workupload.com/file/KcRUWXK7

Wenn man die folgenden Randbedingungen einhält, ist die Auslegung der Schaltung sehr einfach:
Rg>>Rs bzw. Rd
Re>>re; Wobei re=Ut/Ie ist, also 40mV durch den Emitterstrom geteilt.
Dann ist Rg=Rc und man braucht kein Gegengewicht parallel zu Rs.

Bei Kopfhörern ist es oft so, dass die Massen beider Kanäle zusammengeführt werden. Auch das kann der Schaltung nichts anhaben, da der Ausgang ja floaten kann.

Für das Summensignal L+R arbeitet sie dann als Split-Load, für das Differenzsignal klassisch in Sourceschaltung.

Natürlich wird - wer kann - die Massen trennen, wie man das von den DIN-Würfelsteckern bei Kopfhörern kennt.

Übrigens beträgt der Ausgangswiderstand zwischen den Ausgangsklemmen, genau wie bei der Röhrenschaltung, 1/s und ist mit dem IRF630 sehr niederphmig.

Fortsetzung folgt ...





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Sonntag, 12. Oktober 2014

LTSpice Katodyn

LTSpice-ing the equilibrium-cathodyne/split-load

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Mit der Simulation kann man sehr schön den Unterschied zwischen dem üblichen (ohne RG) und dem vollständigen Katodyn (mit RG) erkennen.

1. Shorting the outputs alternately
1. Wechselseitiges Kurzschliessen der Ausgänge

Es ist die Euch bekannte Schaltung vom Line-Pre 2014. Ich habe den Wert von Rg für die Simulation optimiert. Rgsimu=51K Dem Gegengewicht R9 habe ich den Wert R1/µIIR5=3K3 dazu addiert, auf 54K3. Die Schaltung ist auf das für die Simulation notwendige reduziert.

Ich habe für Euch beide Schaltungen beide simuliert. Die asc-Dateien habe ich bei workupload.com für Euch hochgeladen, zum Mitsimulieren.

Katodyn_switch.asc http://workupload.com

Die Simu ist in drei Zeitabschnitte eingeteilt:
1. Abschnitt:
Der Katodenausgang, aufgrund der Phasendrehung in der Verstärker-Stufe als invertierend bezeichnet, wird kurzgeschlossen.

2. Abschnitt:
Beide Ausgänge offen.

3. Abschnitt:
Der Anodenausgang wird kurzgeschlossen.

Bei der üblichen Schaltung sieht man die Asymmetrie mehr als deutlich.

http://workupload.com/file/08kONyse

Richtig übel dabei, der massive Verstärkungsanstieg bei kurzgeschlossenem Katodenausgang.

So wurde (und wird) bisher "symmetrisch" mit dem Katodyn angesteuert. Eine Umschaltmöglichkeit auf asymmetrischen Betreib, wie beim Line-Pre 2014, geht so mal gar nicht.

Es gibt etliche Schriften in denen diese unsymmetrie des Katodyn bemängelt wird.

Bei der Schaltung mit Rg ist das Resultat eine perfekte Symmetrie beim Katodynausgang.

Katodyn_Rg51K_switch.asc http://workupload.com

http://workupload.com/file/goC7v3gc

Die Messung zwischen den Ausgängen spricht für sich.

2. Cathodyne Achilles Heel
2. Des Katodyn Achilles-Ferse

Die bisher übliche Katodynschaltung ist als Gegentakttreiber für Endröhren aufgrund der unterschiedlichen Treiberimpedanzen in Verruf geraten. Moderne Schaltungen verwenden deshalb lieber das Long Tailed Pair. Die Achilles-Ferse des Katodyn lässt sich in der Simulation ganz ausgezeichnet darstellen.
Katodyn_Diode_Achilles.asc http://workupload.com

Die Bilder sind wirklich beeindruckend, ich habe derartiges noch nirgendwo gesehen.

Als Endröhrengitter habe ich die Systeme der 6DJ7 als Dioden geschaltet.
Das Eingangssignal startet etwas verzögert, damit man die Gittervorspannungen erkennen kann. Sie liegen beide erwartungsgemäss auf -10V (Start)
In grün, der katondenseitige Ausgang.
In blau der anodenseitige Ausgang.
Dann kommt Signal auf die Gitter, natürlich etwas zu viel.
Die übliche katodynschaltung:

http://workupload.com/file/lzVxRFuj

Die Röhren werden unterschiedlich weit in den Gitterstrombereich gesteuert.
Nach einigen Perioden hat sich das eingependelt, jedoch leitet eine Röhre länger als die andere Röhre.
Nun Stoppt das Eingangssignal damit man die Gittervorspannungen erkennen kann.
Wegen der C-->R -Kopplung ist die Gittervorspannung durch Gittergleichrichtung negativer geworden.
Zu allem Überfluss auch noch unterschiedlich stark.
Dann schaut Euch mal das Differenzsignal zwischen den Gittern an (rot).
Das würde übrigens eine Class-A-PP wiedergeben. Da ändert sich die Lautstärke. Verzerrt ist es anfangs auch noch.
So das reicht - Ihr könnt ja mit der asc-Datei selbst nachmessen.

Nun zum Katodyn mit Rg:
Katodyn_Diode_Rg.asc http://workupload.com

http://workupload.com/file/EfI3vnGk

Beide Endröhren werden gleich stark und gleich lang in den Gitterstrombereich gesteuert.
Nach dem Signal haben beide Endröhren identische Vorspannungen. Das Differenzsignal unverzerrt und sauber.
Die Achilles-Ferse gibt es nun nicht mehr. Gegen so ein Katodyn kommt das Long Tail Pair nicht mehr an. Weiteres zu dem Thema dann im Scott 200 Blog.

3. Floating cathodyne
3. Störunterdrückung, schwimmender Betrieb

Bei dem Line-Pre 2014 wird im asymmetrisch nicht invertierendem Betrieb der invertierende Ausgang zur Signalmasse. Wenn man dort ein Störsignal einspeist, soll das zwischen den Ausgangsklemmen unterdrückt sein.

Das zeigt die folgende Simulation. Die Spannungsquelle V3 generiert ab der 3.Millisekunde einen 5KHz Störburst mit 25 Perioden.

http://workupload.com/file/LZvAoEmJ

Das Stör- Burstsignal ist grün dargestellt. In blau das Signal vom nicht invertierenden Ausgang nach GND und in rot das Ausgangssignal vom nicht invertierenden Ausgang zur Signalmasse.

Die Simu zeigt schön, wie der Ausgang schwimmt. Das Nutzsignal schwimmt auf dem Störsignal und das Ausgangssignal bleibt störungsfrei.

Freilich sind die Werte für diese Simu, wie man sieht, optimiert aber praktisch lässt sich sicher eine Störunterdrückung von mindestens 20dB erreichen. Man erhält so einen separaten, rückwirkungsfreien Ausgangsstromkreis was bei einem Anoden- oder Katodenfolger nicht der Fall ist.

Die Störunterdrückung ist nicht so hoch, als dass man es sich erlauben könnte, so hohe Pegel zu unterdrücken. An einer guten Masseverbindung (Schirmgeflecht) sollte es daher nicht fehlen. Eine zweiadrig abgeschirmte Leitung mit einem Klinken- oder XLR-Stecker auf der Vorstufen-Ausgangsseite und ein Cinch-Stecker bei dem Schirm mit der invertierenden Leitung verbunden wird am asymmetrischen Eingang des Endverstärkers, dürfte optimal sein. Symmetrische Verdrahtung natürlich auch.

Letztes Update: 05. November 2014 22:25MEZ (Englische Überschriften) http://gratis-besucherzaehler.de

Freitag, 3. Oktober 2014

Cathodyne meets Loftin White

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Katodyn trifft Loftin u. White

Apart from the DC coupling, another important achievement of Loftin and White was to make the signal floating on the cathode level of the output tube. Exactly this gives a mucathodyn equal output impedances and makes the cathodyne output floating. This technique is the way to use a very low mu triode in the mucathodyne circuit.
Ein bedeutendes Element der Loftin und White Schaltung besteht darin, dass Ausgangssignal der Treiberstufe auf dem Katodenpotential der Endröhre schwimmen zu lassen.
Genau dies sorgt bei einem Katodyn für gleiche Ausgangsimpedanzen am Katoden- bzw. Anodenausgang im Bezug auf Masse, lässt den Ausgang schwimmen.
Wie man das machen kann ist ja schon vom Triodelington Blog (Klick) her bekannt:



These technologie was used in a conventional SE to eliminate the sonic influence of the cathode bypass cap. Now is is used again to realize the mucathodyne circuit:
Diese Topologie ist für ein niedrig-µ-Katodyn wie geschaffen! Ich habe mit der 6080=ECC230 eine Schaltung für einen line-pre versuchsweise aufgebaut:



R1_Eingangsabschluss – und Gitterableitwiderstand für die Katodenbasisstufe
R2_Arbeitswiderstand für die Katodenbasisstufe
R3_Gitterableitwiderstand für das Katodyn
R4_In Reihenschaltung mit R5, Katodenwiderstand vom Katodyn, Teilerwiderstand für die Kompensation nach Loftin u. White
R5_In Reihenschaltung mit R4, Katodenwiderstand vom Katodyn, Teilerwiderstand für die Kompensation nach Loftin u. White
R6_Gegengewicht zur katodenseitigen Belastung des Katodyn.
R7_Anodenwiderstand vom Katodyn


No negative feedback is required. The output impedance between the inverting and the non-inverting output is rp under all circumstances. The output is able to float now.
Die Gegenkopplung entfällt bei der niedrig µ-Version völlig. :-)
Im asymmetrisch- nichtinvertierenden Betrieb, d.h. invertierender Ausgang an Masse, sind zwei Katodenbasisstufen hintereinander geschaltet. Aufgrund des sehr niedrigen µ=1,5 der ECC230 kann man die Stufen praktisch fast als Anodenfolger betrachten.
In jeder Betriebsart - ob symmetrisch oder asymmetrisch, ob invertierend oder nicht – entspricht der Betrag der Spannungsverstärkung immer dem der beiden hintereinandergeschalteten Katodenbasisstufen ohne irgendwelche Rückkopplung.

Im asymmetrisch- invertierenden Betrieb, d.h. nicht-invertierender Ausgang an Masse, erhält man eine Katodenbasisstufe mit anschließender Anodenbasisstufe.
Erst durch die Mitkopplung wird die Anodenbasisstufe, bei Trioden mit extrem niedrigem µ, überhaupt katodenfolger-gleich in Analogie zum Anodenfolger oben.

Die Verstärkungsziffer der Anodenbasisschaltung beträgt µ/(µ+1) bei der 6080:
vu= µ/(µ+1)= 1,5/(1,5+1)= 0,6
Und bei diesem Wert kann man wohl schwerlich behaupten, dass die Katode da noch dem Gitter folgt. Deshalb halte ich bei solchen niedrig-µ-Röhren die Begriffe Katodenfolger und Anodenbasis ganz klar auseinander.

Bemerkungen zur Experimentier- Schaltung mit der 6080:

Der Ausgangswiderstand zwischen den Klemmen beträgt nicht 1/s wie bei den vorhergehenden Schaltungen, sondern ri der Triode in Katodenbasisschaltung. Damit ist diese Schaltung speziell auf Trioden mit extrem niedrigem µ zugeschnitten. Der Anodenfolger ohne Gegenkopplung ist hier die Referenz.

Bei Trioden mit einem so extrem niedrigen µ werden einem selbst grobe arbeitspunkttechnische Fehler verzeihen.
Ich habe da bei der Katodenbasisstufe minus 40V am Gitter gegenüber der Katode und die Spannung zwischen Anode und Katode ist sogar noch kleiner als die am Arbeitswiderstand R2.

R2 ist also immer noch 'long tail'. Man kann praktisch ohne Rücksicht auf den Arbeitspunkt am Spannungsteiler R5;R4 spielen, was die Arbeit an der Schaltung sehr leicht macht.
Wer einen Eingangskondensator nit scheut, kann den Gitterableitwiderstand an einen Abgriff von R4 legen um so den Faktor der Triode weiter zu verbessern. Es genügt eigentlich die Gittervorspannung so niedrig zu wählen, dass man zum Gitterstrombereich etwas Reserve hat. Die Passende Anodenspannung stellt sich die Triode selbst ein, egal wie hochohmig R2 gewählt wird. Stromquellen sind bei solchen Röhren nutzloses Beiwerk weil sich bei den üblichen Betriebsspannungen immer ein long-tail realisieren lässt.

Schon lange vom Tisch auch die Behauptung, dass solche Röhren nicht linear seien und eines hohen Anodenstroms bedürfen um 'linear' zu arbeiten.

Bei der Auslegung von R2 muss man beachten, dass er die Wechselstromlast von R3 treiben kann ohne den Faktor zu verschlechtern. Von einer DC-Kopplung würde ich an dieser Stelle absehen, da ich ja schon Cgh Klick weggelassen habe, was mir besser gefällt.

Interessant ist, dass der Wert des Gegengewichtes R6 dem Wert R2/µ parallel R3 entspricht. Da der Abgriff an R4;R5 bei dem extrem niedrigen µ ja sehr hoch liegt kann man wohl mit dieser Näherung rechnen.

Zum Abgleich schließt man den Katodenausgang an Masse und merkt sich den Betrag der Ausgangsspannung am Anodenausgang. Diesen Wert stellt man dann am Katodenausgang bei an Masse liegendem Anodenausgang durch Verschieben des Abgriffs an den Teilerwiderständen R4;R5 ein. Danach nochmal etwas Feinschliff mit Wechselseitigem Kurzschließen wie bekannt.

Ich denke mal so richtig zum Durchbruch wird das LW-Katodyn erst kommen, wenn passende Röhren zur Verfügung stehen. Die 6080 ist ja nicht gerade schnuckelig. Immerhin passt ja die Bezeichnung ECC230 zum Einsatzgebiet hier.

Letztes Update 05. Oktober 2014 12:24 (Link hinzugefürt)

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Donnerstag, 18. September 2014

line-pre 2014 Einführung

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Es ist naheliegend mit dem 1µ Katodyn einen Steuerverstärker zu bauen.

Als Grundlage dient die folgende Schaltung:

Hier habe ich die galvanische Kopplung zwischen Verstärkerstufe und 1µ-Katodyn-Nachbildung gewählt, denn dadurch entfällt der Koppelkondensator.

Weil das Ausgangssignal schwimmen (floaten) kann, darf der Ausgang sowohl symmetrisch als auch asymmetrisch beschaltet werden. Dabei hat man die Wahl zwischen invertierend und nicht-invertierend.

Die Schaltung ist signalmäßig gleichwertig zu einer mit Übertrager, Brummschleifen werden vermieden.

Es werden Röhren mit niedrigem µ gewählt um eine moderate Verstärkung und gute Aussteuerbarkeit zu bekommen.

Mit der lang ersehnten µ=1 Triode kommt man schließlich ganz ohne Gegenkopplung aus - dachte ich bei der Blogerstellung. Experimente die ich mit der ECC230 µ=1,5 durchführte und Berechnungen zeigen, es gibt keinen passenden Wert für µ die Eigenschaften für das Katodyn ohne Rückkopplung zu erreichen.

Tipp für Leute die nachbauen möchten:

Es gibt im Netz (z.B. in der Bucht) fertige Leiterplatten für Line-Preamps mit Katodenfolger. Diese lassen sich leicht modifizieren indem man die Leiterbahn zwischen der Anode des Katodenfolgers und seiner Betriebsspannungsschiene auftrennt.

Aus dem line-pre-2008 wird der cathodyne-line-pre-2014:

Die Röhrenheizung wird symmetriert, hochgelegt und verblockt:

Der Pegelsteller wird verdrahtet:

Die Vorverstärkerstufe:

Die Katodynstufe dahinter:

Siebkette: 3x 2K7Ω 4x 14µF

Auskoppelkondensatoren: 4x 3µ9F MKT für Frequenzweichen (Monacor)

Über die 6,3mm Klinkenbuchse kann ein symmetrisches Signal abgenommen werden. Bei gezogenem Klinkenstecker wird der invertierende (-)Ausgang über 100Ω vom Schaltkontakt an GND gelegt. Dann liegt an der Cinchbuchse ein asymmetrisches nicht invertiertes Signal an.

+ In sich geschlossener Ausgangssignalstromkreis bestehend aus Triode, Ausgangskondensatoren und Last;

+ Ausgang kann signalmässig schwimmen wie eine über Widerstände symmetrierte Übertragerwicklung, kann Übertrager ersetzen;

+ Symmetrisch, asymmetrisch, pseudosymmstrisch, invertierend oder nicht invertierend verwendbar;

+ Ausgangswiderstand entspricht in jeder Betriebsart dem Kerhwert der Steilheit der Röhre 1/s;

+ Hohe Bandbreite;

+ Gut reproduzierbarer unproblematischer Aufbau und kaum Mehraufwand gegenüber einem Katodenfolger/Anodenfloger.

Die Vollständige Schaltung:


Kurzbeschreibung der Einzelteile:

Widerstände:
R1_Arbeitswiderstand für die Verstärkertriode VA
R2_Anodenwiderstand Katodyn VB
R3_Eingangsentkopplungswiderstand unterbindet mit der Leitungskapazität radiofrequente Einstrahlungen.
R4_Schwingschutz- und Entkopplungswiderstand für VB
R5_Rg, schafft mit R9 den schwimmenden Ausgang, gleiche Ausgangsimpedanzen
R6_Schwingschutz für VA
R7_Eingangsentkopplungs - und Teilerwiderstand zur Pegelanpassung
R8_Pegeleinsteller
R9_Rg, in Verbindung mit C4 zeitkonstantengleiches Gegengewicht zum Gegenkopplungszweig R5C3
R10_Katodenwiderstand Katodyn
R11_Ladewiderstand für C1, sorgt für GND-Potential am Ausgang
R12_Ladewiderstand für C2, siehe R11
R13_bei asymmetrischem Betrieb über Cinch hochohmig genug um Brummschleifenströme zu reduzieren, niederohmig genug um den invertierenden Anschluss an Masse zu legen
R14_Teilerwiderstand zur Pegelanpassung in Verbindung mit R7
R15_vermeidet Kratzgeräusche vom Poti R8
R16_Katodenwiderstand ermöglicht Signaleinspeisung über C3
R17_R18_R19_Siebwiderstände mindern 100Hz Brummspannung auf V+
R20_Spannungsteiler für Heizfadenpotential in Verbindung mit R22
R21_Entladewiderstand damit die Kondensatoren auch bei abgeklemmter V+ Leitung entladen werden
R22_siehe R20
R23_R24_Heizspannungssymmetrierwiderstände, vermeiden Brummspannungseinstreuungen (50Hz) über die Heizleitungen

Kondensatoren:
C1_Auskoppelkondensator, hält Gleichspannung vom Ausgang fern. Deaktiviert im asymmetrisch-invertierenden Betrieb die Gegenkopplung und macht dann VB zum echten Katodenfolger
C2_siehe C1. Verblockt im asymmetrisch-nichtinvertierenden Betrieb die Katode von VB nach Signalmasse. VB arbeitet dann quasi als Anodenfloger.
C3_hält den Gegenkopplungszweig gleichstromfrei
C4_in Verbindung mit R9 zeitkonstantengleiches Gegengewicht zum Gegenkopplungszweig R5C3
C5_Ladekondensator
C6_C7_C8_Siebkondensatoren
C9_verblockt die Betreibsspannung in Schaltungsnähe
C10_verblockt die hochgelegte Heizspannung

Klinkenbuchse:
X3_6,3mm Klinkenbuchse, symmetrischer potentialfreier Ausgang. Kann auch vorteilhaft quasisymmetrisch genutzt werden; D.h. Bei Verwendung einer zweiadrig-abgeschirmten Leitung kann am asymmetrischen Eingang der Schirm mit der invertierenden Signalleitung verbunden werden. Bei gezogenem Klinkenstecker schließt der Kontakt den invertierenden Ausgang über R3 an Masse. An der Cinch-Buchse X1 ist das Ausgangssignal dann asymmetrisch.

In den letzten Tagen, habe ich etwas LTSpice gelernt.
Im folgenden Bild habe ich die Schaltung auf das für die Simulation nötige reduziert und den Wert für RG in der Simu optimiert. In der Simu ist Rg mit 51K etwas höhrer ausgefallen, auch habe ich 3K3 zum Gegengewicht addiert. Das ist der Widerstandswert am Katodeneingang der Verstärkerstufe VA bestehend aus der Parallelschaltung von R16=4K7 und dem durch µ=17 geteilten Arbeitswiderstand R1=220K.

Das rote Oszillogram zeigt das Signal zwichen den beiden Ausgängen. Die Ausgänge selbst werden wechselseitig auf Masse gelegt.


Im ersten Zeitabschnitt wird der invertierende Ausgang nach Masse gelegt, im zweiten Zeitabschnitt sind beide Schalter offen und im dritten wird der nicht invertierende Ausgang auf Masse gelegt. Man sieht sehr schon, dass bei richtiger Schaltungsauslegung, das Ausgangssignal dabei unverändert bleibt.

Es folgen weitere Bemerkungen dazu, also immer mal wieder reinschauen. Letzte Bearbeitung 11. Oktober 2014 17:46 (LTSpice)

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Dienstag, 16. September 2014

ECL86 pp schematic

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ECL86 Modifikationsbeispiel, ein Verstärker (scott 200) mit zwei ECL86. Das eine Triodensystem arbeitet als Vorverstärker, das andere als Katodyn. Links im Bild die unmodifizierte Seite, rechts die modifizierte Seite.

Die Originalschaltung:

Und das Katodyn im Equilibrium:

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Montag, 15. September 2014

Das Katodyn im Equilibrium

The 'Equilibrium Cathodyne' Phase Splitter
A feedback loop from anode of cathodyne to the gain stage provides equal output impedances with respect to ground. The impedance between the inverting and the non inverting output is reciprocal value of mutual conductance of the cathodyne triode (i.e. Cathode follower) under all circumstances such as symmetrical, asymmetrical, inverting or non inverting and floating.

Das Ein-µ-Katodyn

Das Katodyn als Phasendrehstufe ist eigentlich nichts neues, dachte ich bisher.
Mit dem neuen Wissen über Trioden, das uns heute zur Verfügung steht Klick, lassen sich die bekannten Nachteile(Split-Load Phase Splitter’s Achilles Heel Klick and scroll down) ) der Katodynschaltung eliminieren indem man eine Triode mit einem µ von Eins verwendet. Namentlich sind das die unterschiedlichen Quellwiderstände, die jeder Ausgang für sich, bietet.
Bei dem hier vorgestellten Katodyn entspricht die Ausgangsimpedanz an jedem einzelnen Ausgang der Parallelschaltung von anoden- und katodenseitiger Impedanz. Der Betrag der Spannungsverstärkung zwischen Anode und Katode beträgt 1 und von jedem Ausgang nach Masse 0,5.
Eine passend eingestellte Gegenkopplung von der Anode der Katodynstufe zur Stufe davor und eine dem Gegenkopplungsglied auf der Anodenseite entsprechende zusätzliche katodenseitige Belastung, verleiht dem Katodyn die gewünschten Eigenschaften. Das Katodyn ist damit im Equilibrium.

Das Schaltbild zeigt die Experimentierschaltung mit einer ECC83.

Um Rg zu bestimmen, oszillographiert man an der Anode der Verstärkerstufe. Man schließt mit einem Kondensator (von einigen µF) den anodenseitigen Ausgang signalmäßig kurz und bestimmt die Signalspannung der Verstärkerstufe am Oszilloskop.
Dann entfernt man den Kurzschluß und bestimmt einen Rg bei dem die Signalspannung auf die Hälfte gegengekoppelt wird. Dabei müssen beide Widerstände Rg den gleichen Widerstandswert besitzen. (z.B. mit Tandempoti arbeiten.)
Die Dimensionierung der Experimentierschaltung erfolgte durch ausprobieren, die Spannungswerte wurden daran gemessen. Wird die Katodenseite kurzgeschlossen, verdoppelt sich die Signalspannung auf der Anodenseite und umgekehrt – wie man das von einer Übertragerwicklung her kennt.

Auch diese Schaltung Klick benimmt sich signalmäßig wie eine Übertragerwicklung die über Widerstände symmetriert wird und in gewissen Grenzen floaten kann. Das eröffnet viele neue Anwendungsmöglichkeiten für das unity-mu-cathodyne.

Nach den erfolgreichen Experimenten mit der Schaltung, wollte ich das 1µ-Katodyn berechnen. Dabei stellte sich heraus, dass es gar kein passendes µ gibt, welches dem Katodyn die erhofften Eigenschaften verleiht.

Ich habe die Formeln mit einem Versuchsaufbau mit der ECC230, 6080 überprüft.

http://wombatamps.blogspot.de/2011/11/on-output-impedence-of-cathodyne-phase.html

http://valvewizard.co.uk/cathodyne.html

Es zeigt sich, die Behauptung vom Wizard die Spannungsverstärkung am Katodenausgang des Katodyn und der eines "Katodenflogers" seinen identisch, ist falsch.
Anodenbasisschaltung:
A=mu/(mu+1)
Und unbelastetes Katodyn:
A=mu/(mu+2)

Resultate der Messung an der 6080/ECC230

Statisch: R=22K, Ub=240V, Ua=160V, Ug=40V, Uk=80V

Signalmässig:
ug=7V5, ua=3V4, uk=3V4, ua=11V @uk=0, uk=4V6 @ua=0, ri=820R µ=1,5

µ=11V/7V5=1,5 für die 6080

Es bleibt also bei der Variante mit Rückkopplung zur Erzielung gleicher Ausgangsimpedanzen beim Katodyn.

Die signalmäßige Berechnung der Schaltung gestaltet sich ganz einfach, wenn man die Fälle kurzgeschlossener Anodenausgang und kurzgeschlossener Katodenausgang betrachtet.

Im ersten Fall hat man eine Verstärkerstufe in Katodenbasisschaltung mit nachgeschaltetem Katodenfolger. Der Ausgangswiderstand der Anordnung entspricht dem Kehrwert der Steilheit der Katodenfolgerstufe Rö2:

ra=1/s [von Rö2]

Im zweiten Fall erhält man zwei in sich gegengekoppelte Katodenbasisstufen deren Verstärkungsziffer durch die Gegenkopplung betragsgleich zum Wert vom ersten Fall eingestellt ist.

Man kann sich Fall zwei auch als Verstärkerstufe mit nachgeschaltetem Anodenfolger denken.

Bei korrektem Abgleich beträgt die Verstärkung vom Eingang der Schaltung bis zwischen die Ausgangsklemmen vu(Katodenbasisstufe) x vu(Folger). Hier kann man die bekannten Formeln einsetzten

also: vu=s x (rvRö1IIRa) x µRö2/(µRö2+1)

Dabei ist vu der Betrag der Verstärkung, s die Steilheit, und rv der differentielle Widerstand der Röhre.

Es ist natürlich interessant, wie man zumindest näherungsweise den Widerstandswert für die beiden Widerstände Rg bestimmen kann.

Ich habe mir eine Formel dafür aus dem Operationsverstärker-Ersatzschaltbild für eine Triode abgeleitet was Ihr ja schon aus dem RIAA 2001 Blog kennt:

Bei symmetrischem Betrieb des Katodyn bricht die Signalspannung am Katodenausgang nach GND gemessen um die Hälfte zusammen weil die Gegenkopplung die Signalspannung zwischen den Klemmen konstant hält.

Dazu müsste man gedanklich im Ersatzbild dem Widerstand rg einen Widerstand gleicher Größe parallelschalten. Der Wert dieses gedachten Widerstandes entspricht dem gesuchten Rg für das Katodyn.

re im Ersatzbild wird durch die Parallelschaltung des Katodenwiderstandes mit dem von der Triode untersetzten Ra gebildet:

re=RkIIRa/µ = (Rk x Ra/µ) x (Rk+Ra/µ)

Jetzt braucht man nur noch den Faktor mit dem man re multipliziert und das ist weniger als µ. Deshalb, weil der Katodenfolger µ/(µ+1) die Ausgangsspannung mindert und die Gegenkopplung nicht zum Gitter sondern zur Katode geht. Ich subtrahiere deshalb 2 von µ unter der Bedingung das µ für beide Trioden gleich ist. Nun kann man re x (µ-2)=rg setzen. Da Rg=rg:

Rg=Ra/µIIRk x (µ-2) = (Rk x Ra/µ) x (Rk+Ra/µ) x (µ-2)

Mit den Werten der Katodyn-Line-Pre Schaltung mit ECC82: Ra=220K, Rk=4K7, µ=17

Ra/µ=220K/17=12K9

Ra/µIIRk= 12K9*4K7/(12K9+4K7)= 3K44

Rg=3K44x15= 51K6

Damit weiß man nun in welcher Größenordnung der auszuprüfende RG liegt.

ECL86 Klick

cathodyne-line-pre Klick

6080=ECC230; Katodyn trifft Loftin u. White

Letzte Bearbeitung am 09.12.2014

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