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Volksbassverstärker der Theoriefred

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Kpt.Maritim:
Hallo

@Bea: Dass ich zielgerichtet argumentiere ist keine Entedeckung, da habe ich schon ganz oben geschrieben und um das tun zu können, ohne die Diskussion festzulegen, befinde ich mich auch nicht im Hauptfred. Ich habe ganz oben klipp und klar gesagt, dass ich hier mal den kompletten VBV durchrechnen werde, so wie ich ihn für richtig halte. Dass das nicht der VBV ist, der gebaut wird, ist mir sonnenklar und das verlange ich auch nicht. Wie auch, ich bin ja am Aufbau gar nicht beteiligt. Mir nun zu unterstellen, ich würde das Projekt zu irgendwelchen Vorstellungen hinlenken wollen ist völliger Quatsch, der mich auch persönlich trifft. Und zwar erstens, weil das das Recht von jedem Mitmachendem ist und zweitens weil ich um kein Übergewicht herzustellen, extra den Hauptfred meide.

Darf ich ab jetzt nur noch Überlegungen anstellen und aufschreiben, wenn ich vorher per PM um erlaubnis bitte. Es hat hier doch jeder das Recht seine Ergebnisse vorzustellen, damit die, die es bauen müssen, Urteile abgeben können.

Ich wende mich nun wieder der sache zu:

- Ich sehe keinen Presence Regler, bisher in meiner Planung. So ein Regler ist meist ein etwas tiefer ansetzender zweiter Höhenregler, der die oberen Mitten mit hochzieht. Dreht man den Höhen etwas zurück und den Presence auf, dann hat man eine Frequenzgangbeule bei den oberen Mitten. Dieser Sound ist derzeit modern und ziemliche Geschmackssache. Man kann den Effekt durch ein vor den Bass geschaltetes EQ Pedal leicht erreichen. Sollte noch Luft sein, könnte man aber einen Presence Schalter gut brauchen, mal sehen, ob wir das realisieren können. ich halte es nicht für so wichtig, dass es fest in die unabkömmmlichen Features aufgenommen werden muss.

-  
--- Zitat ---Nee, die Mitten werden laut beeinflusst indem man die Bässen & Höhen entweder absenkt oder anhebt. Ein zusätzlicher Mittenregler ist bei guter Anpassung dann nicht mehr notwendig.
Darum ja der lange Text mit den Anmerkungen von Nordmende...
--- Ende Zitat ---

Genau. ich will aber den Nachteil, den das hat nicht verschweigen. Wenn ich Bässe und Höhen zurückdrehe und die Mitten "stehen" bleiben muss ich wahrscheinlich auch Volumenmäßig nachkorrigieren. Die Bedienung ist also etwas fizzliger. Wer also schnell zwischen verschiedenen Sounds wechseln will, wird mit dieser methode seine Mühe haben. Aber für denjenigen ist ein EQ-Pedal vor dem Amp eine gute Ergänzung, um bestimmte Frequenzgänge schnell zu erreichen.

Ich sehe derzeit vier Knöpfe als unabkömmlich: Bass, Höhen, Gegenkopplung, Gain

Ich werde jetzt mal ein wenig meine Rechenergebnisse in TSC von Duncan Monroe schieben und mal etwas spielen.

Viele Grüße
Martin

Kpt.Maritim:
Hallo

so, ich sitze gerade bei der letzten Tasse Tee des tages. Ich bin ein großer Freund der Einknopfregelungen, weil man hier mit einem Griff den gewünschten Sound bekomme. Da ich auch wenig varianten im Sound brauche, reicht mir meist ein etwas brumeligerer und ein eher Mittiger Ton beide mit wenig Draht.

Nun würde das aber die meisten Leute nicht zufreiden stellen. Wir haben uns Mühe gegeben zu viele Knöpfe und Regler zu verhinden, genug müssen es aber auch sein, damit der VBV vielen Musiziersituationen gerecht werden kann. Er muss dabei nicht jede erdenkliche Nuance abbilden können, aber immer solide Arbeiten und auch ohne jede Peripherie an Tretminen oder sonstigem Zeug. Diese Gimmicks sollen Spezialwünsche erfüllen, aber nicht unbedingt notwendig sein um einen soliden Ton zu erreichen.

Deswegen ist eine Zweiknopfregelung unumgänglich, auch wenn ich persönlich sie nicht bräuchte. Zweiknopfregelungen gibt es etliche. Aber nicht alle kommen beim VBV in Betracht. Z.B. sollten wegen der schwierigen beschaffungslage keine Spuelen eingesetzt werden. Auch sollte die Klangregelung passiv sein. Der Grund dafür ist einfach, dass die Klangregelung dadurch einfacher zu modifizieren ist. Man hat ja nur drei Anschlüsse: Masse, Rein und Raus. Jede belibige Klangregelung, die diese Anschlüsse aufweist, könnte verwendet werden. Die Modifizierbarkeit ist wichtig für einen VBV, Das sehen wir am GA-5 von Harley Benton. Wäre der nicht so leicht zu modifizieren, dann hätte er sich nicht so oft verkauft. So etwas wie der VBV kann nur durch eine Gemeinschaft von Fans leben und wachsen, die ihre Eigenen Ideen in das Teil reinstecken.

Hier zum Surfen: http://amps.zugster.net/articles/tone-stacks

Von den passiven Zeiknopfklangregelungen ohne Spulen, gibt zwei Grundtypen. Baxandall und Fender/Marshall/Vox (FMV). beide haben vor und Nachteile:

Baxandall:
+ von allen passiven Regelungen den größen Regelbereich
- logischer Weise folgt daraus, dass die Absenkung des Gesamtpegels entsprechend groß sein wird, passive Pegelsenken sind aber schlecht für den Rauschabstand.

Für Fans von Formeln: http://www.ampbooks.com/home/amp-technology/james-tonestack-analysis/

FMV:
+ frisst weniger Pegel
- der Regelumfang ist folglich kleiner
- das Einstellen einer Mittenanhebung ist nur mit Baxandall nicht mit FMV möglich, es geht mit oder ohne Mittenloch, nicht jedoch mit Mittenberg. das ist Konstruktionsbedingt.

Für Fans von Formeln: https://ccrma.stanford.edu/~dtyeh/papers/yeh06_dafx.pdf

Einen echten Mittenberg braucht man beim Bass nicht. Eine völlig lineare Übertragungskennlinie klingt beim Bass schon sehr Mittig. Mittenberge sind für Jazzgitarre die Essenz des Tons, nicht für den E-Bass. Deswegen fällt dieser Nachteil von FMV nicht sehr ins Gewicht.

Die FMV gibt es in verschiedenen Varianten, die sich meist in der Beschaltung (Weglassen) des Pseudomittenreglers unterscheiden, wenn man mal von verschiedenen Bauteilwerten absieht. Baxandall habe ich nur eine Variante gesehen, wenn man die Aktive Variante der Urversion vernachlässigt.

Ich habe mal zwei Regelungen berechnet. Eine FMV und eine Baxandall. Die Daten habe ich dan in den TSC reingehackt und euch Screenshots unten rangehängt. Bilder für uns Männer und Text für die Frauen Dabei kann ich gleich berichten, dass TSC unter Wine läuft, falls hier Linuxnutzer sind. Ich hatte erst Angst ich muss alles in Tabellenkalkulation machen.

http://www.duncanamps.com/tsc/index.html

Gucken wir uns zuerst die FMV an. Ich habe die VOX-Basis genommen, weil dieser komische Mittenregler wirklich entbehrlich ist. Bei Potimittelstellung liegt die Absenkung im Schnitt bei 10dB mit einer Mittenuhle bei 50Hz. Diese kann bei Aufdrehen des Bass- und Höhenreglers bis nach -20dBsacken und wandert zu 700Hz hin. das ist ein ausgeprägtes Mittenloch. Ihr könnt ja selbst noch etwas rumspielen, man bekommt das Mittenloch auch fast zu.

Die Baxandall Regelung hat bei Potimittelstellung eine kleine Mittensenke bei den unteren Mitten. Und senkt in dieser Auslegung um ca 15dB. Damit liegt sie genau wie FMV innerhalb unseres Limits. Ihr könnt auch hier mal etwas rumspielen. Man müsste ein fast 17dB tiefes Mittenloch und sogar einen Mittenberg hinbekommen und kann auch sonst ziemlich am Frequenzgang herumbiegen. Natürlich ist eine andere Wahl von Cs möglich. Ich würde das aber immer am Konkreten Aufbau testen. Die rechnerei hat Grenzen. Aber das ist ein Thema, dem wir uns noch Gründlich ganz am Schluss widmen werden.

Fazit:

Der Regelweg ist bei Baxandall Erwartungsgemäß größer, dafür auch die Pegelabsenkung und der Schaltungsaufwand. Wenn ich einen Bassamp mit recht wenig Leistung bauen sollte, sagen wir mal bis 35Watt, dann würde ich zum FMV greifen. Denn bei kleineren Lautstärken erscheinen uns Bässe und Höhen nämlich viel leiser und der Ton mittiger. Da kommt es einem entgegen, wenn die Mitten schon in Potimittelstellung abgesenkt sind und man nicht immer eine extreme Potistellung benutzt, die feines justiren schwierig macht. Bei größeren Leistungen lässt dieser psychoakustische Effekt nach. Deswegen würde ich hier zur flexibleren Baxandallregelung greifen. Ein größerer Amp würde auch mehr auf Bühnen benutzt werden, was ohnehin mehr Flexibilität erfordert.

Ich würde die Klangregelungen sowieso nie auf eine Platine setzen. Denn die mechanische beanspruchung der Potis führt immer zu Krafteinwirkung auf die Platine, was eine der Hauptausfallursachen in Amps ist. Zudem bieten die Lötfahnenn der Potis genug halt für Freiverdrahtung. Deswegen darf sich hier jeder einbauen, was er will. Zwei Vorschläge stehen jetzt,

Viele Grüße
Martin

Kpt.Maritim:
Hallo schon wieder:

Was wir uns jetzt noch Fragen müssen, ist wo die Klangregelung sitzen soll. Wir haben folgende Topologie

1/2ECC83->Hier?->1/2ECC83->Oder hier?->Phasendreher(ECC82)

Es kämen zwei Positionen in Frage.

Ich tendiere dazu sie weiter hinten anzusetzen. das hat den Vorteil, dass der rauschabstand besser wird. Denn nehmen wir an, die zweite Stufe fügt dem Signal 10mV Rauschen hinzu. Haben wir nach der ersten Stufe 1,5V dann haben wir einen Rauschabstand von 44dB. Nämlich:

20*log(1,5V/0,01V)=44dB

Senken wir es durch die Klangregelung ab und lassen 0,25V übrig, was etwa der Absenkung der Baxandall entspricht. Dann haben wir folgenden Rauschabstand:

20*log(0,25V/0,01V)=28dB

Das sind nur Beispielzahlen, aber sie zeigen die Auswirkungen. Dabei ist noch nichtmal das Eigenrauschen der Klangregelung sondern nur das der zweiten Stufe in die Rechnung eingegangen.

Ein anderer Interessnater Umstand bei diesre Position ergibt sich in bezug auf mögliches Zerren. In diesem Primitiventwurf eines VBV fehlt eine Vorstufenzerre. Wir brauchen die Verstärkung ja komplett, weil wir mit Worst-Case-Szenarien rechnen. Für die Zerre muss ein Booster verwendet werden, dann wird die zweite Stufe zur zerrstufe. das geht natürlich besser, wenn keine Pegelabsenkung durch eine Klangregelung das Bossten erschwert.

Daraus folgt aber gleich noch was. Anders als in dem Primitiventwurf im Hauptfred muss die Volumen- oder gainregler nun auch nach die zweite Stufe umziehen. Denn so können wir die zweite Stufe boosten und dann diesen Regler zurückdrehen um den zerrsound leise über die Endstufe wiederzuegebn. Säße dieser regler vor der zweiten Stufe, dann wäre das nicht möglich, jedes zurückdrehen des Volumens würde immer auch die Verzerrung der zweiten Stufe verringern.

Damit steht die Topologie des Amps relativ plötzlich fest:

1/2ECC83->1/2ECC83->Klang->Volumen(Gain)->Phasendreher(ECC82)mitGegenkopplung->Endrohre

Zum Schluss noch kurz eine Rechtfertigung zur Vorstufenzerre aus meiner Sicht: Sie wird nicht von jedem gebraucht. Nicht einmal die Mehrheit der Bassisten spielt verzerrt. Sie Intern umzusetzen würde in jedem Fall eine weitere Röhre erfordern, und das für ein Feature, das nicht jeder braucht und ziemlich einfach durch einen ganz primitiven Booster herbeigeführt werden kann. Ein aktiver bass bräuchte nicht einmal geboostet zu werden.

Viele Grüße
Martin

Kpt.Maritim:
Guten Morgen,

sehen wir mal, was uns noch fehlt.

Uns fehlt noch das Nachdenken über die Endstufe, Arbeitspunkte der ECC83 in der Vorstufe, Endstufe und die Gegenkopplung.
Trotzdem haben wir die Tpologie schon zusammen, unten im Anhang ist sie Scheamtisch aufgezeichnet.

Eine Gegenkopplung hat Einfluss auf Klirrverhalten, Verstärkung, Eingangswiderstand und Ausgangswiderstand. Eine Gegenkopplung nimmt das Signal vom Ausgang und führt es so an den Eingang zurückt, dass es dort Phasengedreht angespeist wird. Andernfalls wäre es eine Mitkopplung.

Nehmen wir mal einen Verstärker mit drei aufeinander folgenden Stufen A, B und C. Nehmen wir mal an die Stufen B und C verformen das Signal. Nun holen wir das derart verformete Signal von C und führen es als Gegenkopplung zu A. Dort prögen wir die Verformung umgekehrt da Phasengederht auf das noch unverformete Signal auf. Durchläuft das so in A präparierte Signal nun B und C, dann muss dann müssen B und C das signal erst einmal zurückbiegen, ehe sie es wieder verformen können. Ergo ist die Verformung weniger stark. Dieser Effekt wird um so grßer sein, je stärker wir das Signal in A umgelkehrt zur Biegerichtung von B und C schon präparieren. Da eine Verformung des Signals eine Verzerrung ist, verringer die Gegenkopplung die Verzerrungen.

Das ist natürlich stark vereinfacht, aber so in etwa kann man sich Arbeitsweise einer Gegenkopplung vorstellen. Damit das gut funktioniert muss die Gegenkopplung wirklich ganz genau Phasengedreht in A ankommen. Und hier beginnen die Probleme. Wenn zwischen A, B und C Koppelkondensatoren und Gitterableitwiderstände liegen, wird das immer schwieiger einzuhalten. Denn solche Glieder drehen auch die Phase und zwar auch noch verschiedene Frequenzen verschieden stark. Viele RC Glieder zwischen A und C wirken sich klanglöich so aus, dass der Ton undynamisch und träge und weig direkt klingt. Im schlimmsten fall wird die Gegenkopplung instabil und es kann sogar zu Problemen beim Ein- und Ausschwingen kommen. Das ist besonders im Bereich der unteren Grenzfrequenz der Koppelglieder aus Kondensator und Widerstand der Fall. Ist ein AÜ in der gegenkopllung und da besonders ein schlechter, dann kann esim Bereich der hohen Frequenzen zu diesen Problen kommen, weil der AÜ mit paraistären kapzitäten nicht phasentreu überträgt.

Neben dem Klirrfaktor wirkt sie die Gegenkopplung auch auf die Verstärkung aus. Klar, wenn wir Phasengederehtes Signal zurückführen, dann frisst das Gegenkopplungssignal das Eingangssignal teilweise auf - die Verstärkung sinkt.

Eine Gegenkopplung kann direkt auf die Eingangssignalspannung wirken oder auch nur auf den Strom durch die Eingangsröhre. Sie kann der Ausfgangsspannung oder dem Ausgangsstrom proportional sein. Was der Fall ist, bewirkt ob der Innenwiderstand gesenkt wird oder nicht. In der Praxis benutzt man meist für Enröhren SPannungsgesteuerte Stromgegenkopplung. D.h. man greift eine Ausgangssignalspannung in C proportionale SPannung ab und lässt sie auf den Strom durch A wirken. Das senkt Innenwiderstand. Verstärkung und Klirr.

Was ist dieser komische Innenwiderstand? betrachten wir mal einen Lautsprecher. Die Kraft die im Lautsprecher auf die Schwingspule und somit die Membran wirkt hängt von zwei Sachen ab. Der Stärke des Magnetfeldes im Magneten und der Stärke des Megnetfeldes in der Spule. Das magnetfeld in der Spule hängt aber ausschließlich vom Strom ab. Nehmen wir nun weiter an, der Lautsprecher ist träge, und schwingt schlecht ein, wenn eine Signalspitze kommt. Außerden bremst er nach der SIgnalspitze nicht richtig ab und Schwingt nach. Er hat also ein ausgesprochenes Eigenleben. Um das zu unterbinden und die Membran auf elektrischem Weg zu bedämpfen, muss Kraft auf die Membran ausgeübt werden, das bedarf aber Strom. Diesen Strom muss aus dem Verstärker kommen. Der verstärker muss also sehr viel Strom liefern können, wenn ei8ne Signalspitze kommt. Dividiert man die Signalspannung durech diesen Strom, dann erhält man den Ri. je mehr Strom der verstärker zur bedämpfungd es Lautsprecher liefern kann, desto kleiner also der Ri.

Das ist natürlich auch stark vereinfacht, aber vielleicht kann man sich ungefähr vorstellen, warum der Ri niedrig sein muss, um Lautsprecher zu kontrollieren. Nun ist diese Kontrolle wichtig, wenn der Basston trocken und kontrolliert, also eher modern klingen soll. gemeiner Weise haben Pentoden von hause aus einen nahezu unendliche großen Innenwiderstand, sie können Lautsprechermembranen überhaupt nicht begrenzen. Deswegen ist eine Gegenkopplung beim VBV zur Senkung des Innwiderstanmdes unumgänglich, sonst klingen die Bassfrequenzen bestenfalls dröhnig.

Leider fangen wir uns damit das Problem mit den RC Gliedern ein. Der Amp wird nie so spotan und spritzig klingen wie er ohne Gegenkopplung könnte. Umgehen kann man das durch den Triodenbetrieb der Endröhren. Denn Trioden haben einen recht niedrigen Innenwiderstand. Leider ist der Wirkungsgrad dann schlecht. Hier haben wir noch einigen Stoff zum Nachdenken.

Für unsere Gegenkopllung können wir nun sagen, dass sie am besten so klein wie möglich ausfällt. Nun brauchen verschiedene Sounds verschieden viel Gegenkopplung und auch verschiedene Boxen brauchen verschieden viel. Linearisiert man z.B. die Impedanz einer Box durch korrekturglieder uns setzt Lautsprecher ein, die eine hohe eigene Dämpfung haben, dann kann die gegenkopplung fast entfallen. Benutzt man dagegen Lautsprecher mit niedriger Dämpfung ohne Korrekturglieder und dann auch noch eine Bassreflexbox, dann muss die Gegenkopplungs traff angezogen werden um die Box an der Leine zu halten. Deswegen sollte die Gegenkopplung am besten einstellbar sein. Ein anderer Grund ergibt sich, wenn man Endstufenzerre möchte. Eine zerrende Endstufe klingt nämlich kratziger wenn die Gegenkopplung straff angezogen ist.

Viele Grüße
Martin

Kpt.Maritim:
Hallo

Neben der regelbaren Gegenkopplung möchte ich in dem von mir bevorzugtem Entwurf eines VBV eine weitere Einsetzen. Es handelt sich dabei um die Schrimgittergegenkoppelung. Mehrgitteröhren wie Pentoden oder Tetroden haben neben dem üblichen Steuergitter noch mindestens das Schirmgitter, auch auch eine gewisse Steuerwirkung hat. Wenn man nun hier eine Gegenkopplungspannung direkt aus dem Ausgangsübertrager einspeist, dann entsteht eine Gegenkopplung ohne jegliches RC-Glied und ohne die schädlichen Nebenwirkungen für den Klang.

Um das umzusetzen kann man spezielle Gegenkopplungswicklungen am Übertrager anbringen. Man kann aber auch die Normelen wicklungen anzpafen. Der Anzapfpunkt liegt dann in der Regel bei 20...40% der Windungen von den Anodenanschlüssen aus gesehen. D.h. 20...40% der Anodenwechselspannung werden also als Gegenkopplungsspannung den Schirmgittern wieder zugeführt.

Diese Art der Gegenkopplung hat wie alles Vor- und Nachteile. Vorteil ist, dass eben eine gemäßigte Gegenkopplung ganz ohne schädliche RC-Glieder erreicht werden kann. Zudem verhält sich einer derart beschaltete Endröhre weniger anfällig gegen Schwingen und auch unbeabsichtigten Leerlauf des Röhrenverstärkers. Der Nachbau wird vereinfacht. Andererseits muss man die Versorgungsspannung besser sieben, weil eventuelles Brummen aus der Anodenversorgung nun auch die Schirmgitter erreichen würden, wodurch es verstärkt würde.Andererseits muss kein extra Siebglied für das Schirmgitter gebaut werden, denn das hängt ja am AÜ und sieht demnach dieselbe SPannung wie die Anode.

Damit fallen aber auch die Siebglieder vor dem Schrimgitter weg, die zu Spannungseinbrüchen und damit trägem Verhalten der Endstufe bei Lastspitzen führen. Denn da die Schirmgitter direkt mit dem AÜ verbunden sind, bekommen sie auch dieselbe Spannung ab, wie die Anoden, so dass hier kein schwankendes Spannungsgefälle auftritt.

Nachteil ist wiederum, dass die Anodenspannung nicht übermäßig hoch sein darf, denn die Maximale Schrimgitterspannung darf nicht überschritten werden und da diese kleiner als die maximale Anodenspannung ist, muss die Anode unter ihrem möglichen Spannungsmaximum bleiben.

Wie eine Schrimgittergegenkopplung konkret ausseiht zeigt der Schaltplan unten.

Viele Grüße
Martin

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