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Kathoden Cs

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sleen:
Nabend!
Ich hätte da nochmal ne kleine blöde Frage zum Kathoden-C, weil ich hier und dort wirdersprüchliches gelesen habe, also:
Bisher dachte ich, dass das Überbrücken des Kathoden-Rs mit einem Kondensator die Verstärkung der Stufe verdoppelt (in einem bestimmten Frequenzbereich). Ich kann also je nach Kapazität alle hörbaren oder nur auch höhere Frequenzen um 3dB anheben, das verstehe ich so:
(Ich hoffe ihr wisst, wie ich das meine :))
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An anderer Stelle hab ich gelesen, dass der Kath-C einen Hochpass darstellt, da denke ich an das:

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Was stimmt denn nun?
Gruß,
Nils

Kramusha:
Der Kathoden C ist dazu da, einem Verschieben des Arbeitspunktes (und damit stromgesteuerter Gegenkopplung, oder umgekehrt, kann mich net konzetrieren) gegenzuwirken.

Wenn du ein positives Signal auf das Gitter legst, dann steigt der Strom durch die Röhre, und somit der Spannungsabfall über den Kathoden-R. Jetzt hast du aber eine kleinere Kathoden-Gitterspannung, und somit weniger Verstärkung.

Schaltest du jetzt einen Kathoden-C parallel dazu, schluckt der die höhere Spannung über den Kathoden-R, und du hast keine Verluste. :)

Hast mich btw. gerade zu einigen Gedankenspielereien angeregt. :)

Lg Stefan

Deeluxe:
Hallo Nils,

genau genommen stimmt keine von beiden Angaben.
Der Verstärkungsgewinn durch ein Kathoden-C ist abhängig von der Beschaltung der Röhrenstufe, wie Röhrentyp, Anoden-R, Kathoden-R (und wenn man pingelig wird, sogar von der Beschaltung vor und nach der Stufe).

Wenn Du es genau wissen willst, such Dir bei "Aiken" das Dokument "Vacuum Tube Amplifier Circuits and Equations" mit der Verstärkungsberechnung mit und ohne Ck.

Viele Grüße
Deeluxe

Kpt.Maritim:
Hallo

Der Kathodenkondensator ist ein Hochpass, wie jeder andere Kondensator auch. Je größer er ist, desto tiefer reicht er. Deswegen schließt der Kathodenkondensator die höheren Frequenzen über den Kathodenwiderstand kurz. Die Höheren Frequenzen kann dabei alles von über 1MHz, über 20kHz über 200Hz oder über 2Hz bedeuten. Das hängt davon ab, wie groß sein Wert ist.

Eine Röhre arbeitet so, dass die Signalsannung am Gitter den Strom durch die Röhre steuert. Dieser gesteuerte Strom ist ein Signalstrom. da er durch den Kathodenwiderstand muss fällt nach dem Ohmschen Gesetz an diesem eine Signalspannung ab. Diese Signalspannung liegt ebenso wie die Steuerspannung zwischen Gitter und Kathode, und frisst somit einen Teil der Steuerspannung auf. Das ergebnis ist eine durch Gegenkopllung verringerte Verstärkung. Anders als du schreibst ist diuese Verringerung aber nicht pauschal 3dB. Die Verstärkung der Röhre berechnet sich nach folgender Formel:

(I) V' = V/(1+(V*Rk'/Ra)

V' ist die Verstärkung die du bekommst
V ist die Verstärkung die du aus deinem Arbeistpunkt nebst Lastgeraden berechnest, also die Verstärkung ohne jegliche Gegenkopllung. (Achtung nich mit dem Leerlaufverstärkungsfaktor u "mü" verwechseln!!!)
Rk' ist der Kathodenwiderstand, den das Signal sieht. und Ra der Anodenwiderstand.

Nun ist der Rk' bei Brückung durch einen Kathodenkondensator eine Parallelschaltung aus dem Widerstandswert des Ohmschen Kathodenwiderstandes Rk und dem Blindwiderstand des Kondensators. Letzterer berechnet sich aus:

(II) Rck = 1/(2*pi*f*Ck)

Rck ist der besagte Blindwiderstand, 2 und pi sind Zahlen, f ist die Frequenz und Ck der Wert des Kathodenkondensators (in Farad)

Für den Widerstandswert den das Signal an der Kathode, also für das Rk' gilt nun:

(III) Rk' = 1 / (1/Rk + 1/Rck)

Da Rck von der Frequenz abhängt hängt aus (II) und (III)  folgend auch Rk' und damit aus (I) folgend  die Verstärkung V' von der Frequenz ab.

Nun gibt es zwei Extremfälle. Erstens kann man den Kathodenkondensator weglassen. Dann gilt:

(IV) Rk' = RK

Oder aber man macht ihn so groß, dass er keine Nenenswerte Rolle mehr spielt. Eine Faustregel (Nachzulesen in Otto Diuciols NF-Verstärker Praktikum) sagt, der Kathodenkondensator in uF ist größer als ein Zehntel des Kathodenwiderstandes in Ohm. In diesem Fall kann man folgendes setzen:

(V) Rk' = 0

Setzt man dies in (I) ein, dann erhält man V=V'.

Noch was zum Klang: Eine Stufe ohne Kathodenkondensator ist erstens weiter aussteuerbar und zwar um soviel mehr, wie V gegenüber V' größer ist. Zweitens hat sie ein anderes Verzerrungsverhalten. Denn Gegenkopllung verringert nicht nur Verzerrungen, sie verändert auch deren Spektrim. Eine gegengekoppelte übersteuerte Stufe hat immer mehr ungeradzahlig harmonische Obertöne außerdem wird der Verzerrungseinsatz weniger sanft sondern etwas plötzlicher und härter.

Viele Grüße
Martin

sleen:
Hi!
Na, vielen Dank für die ausführlichen Antworten!
Nochne Frage zur Berechnung der Verstärkung, Aiken schreibt dazu ja dies:
Voltage Gain:

        Av = (mu * Rp)/(Rp + ra)                       (mit Kathoden-C)
        Av = (mu * Rp)/(Rp + ra + (mu + 1)*Rk)   (ohne C)

Rp = the plate resistor
ra = the internal plate resistance of the tube
Rk = the cathode resistor

Der interne Anodenwiderstand ist wohl eher zu vernachlässigen, oder?
Gruß,
Nils

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