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neue Baustelle - jetzt mit Berechnungsanleitungen von Kpt.Maritim (super!)

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Kpt.Maritim:
Hallo

Mathias (kippekiller) und ich diskutieren gerade per PM sehr spannend über die Zeitkonstante beim Leckstrom. Wenn wir zu einem klugen Ergebnis kommen, nimmt bestimmt noch mal einer von uns dazu Stellung.

Aber nun zur Arbeitspunktbestimmung bei der 6SJ7 mit Kathodenbias.

Zunächst einmal ein paar Grundlagen: Alles was wir bisher gemacht haben und machen werden, stimmt nur für Pentoden. Wenn jemand das für Trioden überträgt, wird er Unsinn herausbekommen!

Die Vorstufe muss keine Leistung bringen wie die Endstufe, darum haben wir hier ganz andere Optimierungskriterien. Wir brauchen ein Maximaum an Spannungsverstärkung. Die Spannungsverstärkung einer Pentode kann Näherungsweise mit der Formel:

I. V=S*Ra

bestimmt werden. Dabei ist S die Steilheit. Diese ist ein Röhrendatum, dass wir als annähernd Konstant vorraussetzen können ohne dass unsere Berechnungen total falsch werden. D.h. wir bekommen S durch die Auswahl der Röhre festgeschrieben. Daraus folgt auch, dass wir nur durch Ra auf den Verstärkungsfaktor nehmen können. Ra ist der Arbeitswiderstand unsere Röhre. Ra steht also nicht für Anodenwiderstand. Der Arbeitswiderstand ist immer kleiner als der Anodenwiderstand. Das hat seinen Grund. Der Arbeitswiderstand ist nämlich die Parallelschaltung aus Anodenwiderstand und Eingangswiderstand der folgenden Stufe.

Das ist bei folgender Schaltung die Parallelschaltunga su den 250k an der Anode und dem Eingangspoti der folgenden Stufe.

http://www.schematicheaven.com/fenderamps/champ_5c1_schem.pdf

Man sich das so erklären. An der Anode der 6SJ soll ja die Signalwechselspannung entstehen. Zweitens ist die Versorgungsspannung für die Signalspannungen gesehen praktsich Masseniveau. Denn die großen Elkos hier 8uF der Siebung schließen natürlich die Signalspannung von Versorgungsspannung nach Masse kurz. zwischen dem Signal an der Anode der 6SJ7 liegen also einmal die die 250k und der vernachlässigbare Elko und zum anderen das Poti vor der Endröhre. Wobei wir auch hier den Koppelkondensator vernachlässigt haben.

Nun gibt es zur Vereinfachung wieder eine Faustregel. Wenn der Eingangswiderstand der Folgestufe (hier das Poti mit 1Meg) mehr als dreimal so groß wie der Anodenwiderstand (hier 250k) dann rechnet man genau genug, wenn man den Arbeitswiderstand Ra gleich dem Anodenwiderstand setzt. Ansonten verschätzt man sich beim Verstärkungsfaktor indem man ihn überschätzt.

Wir wolen darum annehmen:

II. Ranode=Ra=Rg1/3

Rg1 ist dabei der Gitterableitwiderstamnd der Endstufe und damit unser Poti

Behalten wir das im Hinterkopf. Betrachten wir nun die Versorgungsspannungen. Die teilt sich in drei Portioonen auf. Einmal der Spannunsgabfall über den 250k Ura, denn die Spannung zwischen Anode und Kathode Ua der 6SJ7 und dann der Anteil Uk, der am Rk abfällt. Beim verlinkten Plan gibt es diesen letzteren nicht, bei uns nachher schon.

III. Ubvor=Ura+Ua+Uk

Wir wissen  noch mehr. Wir wissen nämlich, dass der Spannungsabfall Ura am Ra durch den Anodenstrom Ia erzeugt wird. Der muss ja hindurch. Es gilt also

IV. Ura=Ra*Ia

Formel III und IV lassen sich schon mal zusammenschrauben:

V. Ubvor=Ra*Ia+Ua+Uk

Das stellen wir nun nach Ra*um

V: (Ubvor-Ua-Uk)/Ia = Ra

Das können wir nun mit Formel I kombinieren:

VI. V=S*(Ubvor-Ua-Uk)/Ia

Das sieht schon mal gut aus. Die Steilheit S können wir aus den Datenblatt ablesen. Die Versorgungsspannung der Vorstufe Ubvor werden wir jetzt bestimmen.

In diesem Datenblatt auf Seite 1 wird sie mit ca. 1,6mA/V angegeben.

http://frank.pocnet.net/sheets/082/6/6SJ7.pdf

VI. V=1,6mA/V*(Ubvor-Ua-Uk)/Ia

In anderen Datenblättern aus Amikanien ist sie auch angeben, meist jedoch in einer komischen Einhei mhos oder sowas. Sie heißt dann Transconductance und muss durch 1000 divieidert werden um auf mA/V zu kommen, was in Europa griffiger ist.

Beim verlinkten Champ wird die Versorgungsspannung der 6SJ7 aus der Schrimgitterspannung der Endröhren gezogen. das können wir nicht tun, da dort bei uns nur 150V anliegen, das ist zu wenig. Wir müssen unsere Versorgungsspannung aus der Versorgungsspanung der Endröhre geinnen. dazu werden wir ein zusätzlichen Widerstand nehmen und dann noch mit einem Elko etwas sieben. Unsere Versorgungsspannung Ub der Endröhre war 280V. Wegen des Zusatzwiderstandes werden wir etwas weniger für die Versorgung Ubvor haben. Legen wir Ubvor fest:

VII. Ubvor=240V

Wir müssen also noch 40V in einem dann zu benutzen und berechnenden Siebwiderstand verheizen. Das setzen wir schon mal in unsere Formel ein:


VI. V=1,6mAV*(240Vr-Ua-Uk)/Ia

Die Kathodenspannung Uk kennen wir auch, sie ergibt sich als Betrag der Gittervorspannung Ug1.

VIII. Uk = Betrag(Ug1)

Das können wir also auch einsetzen:

IX. V=1,6mA/V*(240Vr-Ua-Betrag(Ug1))/Ia

Die Verstärkung V kennen wir auch, sie sollte größer als 10fach sein, denn das hattest du ja ganz richtig als Nötigen Wert berechnet:

IX. 100=1,6mA/V*(240Vr-Ua-Betrag(Ug1))/Ia

Nur Ua, Ug1 und Ia kennen wir noch nicht. Wir erinnern uns, dass diese Größen den Arbeitspunkt bestimmten. Wir können also alles berechnen, wenn wir den Arbeitspunkt bestimmen könnten. Wir stellen also mal um.

Den bestimmen wir morgen Abend, ich muss jetzt Latein Nachhilfe geben ... Bis dann

Viele Grüße
Martin

pentatone:
Hi Martin -

wieder einmal vielen Dank für Deine Ausführungen - da habe ich wieder eine Weile dran zu kauen. Aber - wie schon gesagt, und dieses Mal im Originalwortlaut (hätte ich gewußt, daß Du des Lateinischen mächtig bist ...) - via astrum aspera est, obwohl ich mich doch eher fühle wie in einer Abwandlung eines Zitates von Caesar beschrieben - "veni, vidi, victus sum".


Viele Grüße --- Arne.

Kpt.Maritim:
Hallo da sind wir wieder!

Der ist da:  >:( und der:  :P der auch:  ;D der kam zu Spät aber immerhin  O0

Es ist sehr interessant wie viele Leute in Freds zu finden sind, bei denen über den Jahrgang und die Hanglage von Kondensatoren gesprochen wird und wie wenig, wenn es um elementare Grundlagen geht. Das gibt zu denken!

Aber zur Sache:

Wir hatten zuletzt diese Formel ausgeknobelt.

IX. V=S*(Ubvor-Ua-Betrag(Ug1))/Ia

Darin war uns alles außer Ua, Ug1 und Ia bekannt. Diese Dreo Größen bestimmen den Arbeitspunkt. Kurz: Haben wir den Arbeitspunkt, dann bekommen wir den Rest auch. Na fein  >:( , waren wir nicht losgezogen um den Arbeitspunkt zu suchen? Jetzt wissen wir, dass wir den Arbeitspunkt brauchen.

Jaja, aber das ist nicht das Einzige was wir wissen. Wir wissen noch das:

I. V=S*Ra

Das hilft uns bei der Arbeitspunktwahl. Denn wir sind an einer möglichst großen Verstärkung V interessiert. Da Die Steilheit S als Röhrenkonstante festliegt, müssen wir unseren Arbeits- und wie Verabredet Anodenswiderstand  Ra schön groß wählen, damit die Verstärkung V möglichst groß ist.

Nun haben wir aber nur die Begrenzte Versorgungsspannung zur verfügung.

III. Ubvor=Ura+Ua+Uk

Der am Ra anfallende Anteil Ura wird dabei umso größer, je größer Ra ist. Denn dafür galt ja:

IV. Ura=Ra*Ia


Wenn wir sie etwas umstellen erhalten wir:

IV. Ra=Ura/Ia

Wenn wir Ra also groß wählen um V groß zu bekommen, dann wird wegen der Formel auch Automatisch Ua groß, demnach bleibt sehr wenig für Uk und Ua übrig. Die Kathodenspannung Uk fällt bei Vorstufenröhren kaum ins Gewicht, das ist eine einstellige Zahl. Zudem wird sie uns von der Röhre ohnehin ziemlich vorgeben. Aber die Anodenspannung Ua ist. Je größer wir Ra und damit die Spannung Ura aber machen, desto kleiner muss die Anodenspannung Ua sein.

Aha! Damit können wir etwas für unsere Arbeitspunktsuche sagen. Nämlich, dass wir einen Arbeitspunkt mit recht kleiner Anodenspannung suchen sollten!

Ra wird nicht nur groß wird, wenn es Ua ist, sondern auch wenn der Anodenstrom Ia möglichst klein wird.

Aha! Unser Arbeitspunkt erfordert also auch einen recht kleinen Anodenstrom um Ra und damit V groß zu bekommen.

Zudem sollte unser Arbeitspunkt in einem Kennlinienbereich liegen, wo die Röhre recht schön arbeitet. Woe die Kennlinien also halbwegs gerade sind und einigermaßen den selben Abstand zueinander haben. Wobei diese Forderung bei Gitarrenverstärkern nicht so sehr kritisch zu nehmen ist, als bei Hifianwendungen. Wir bestimmen auch den Arbeitspunkt nicht unverrückbar. Es genügt wenn wir ihn so genau bestimmen , dass wir die passende Größenordnung der bauteile abschätzen können. Wir werden dann am aufgebauten gerät ohnehin noch einw enig Probioeren und gucken, ob es noch besser geht und wir gut geschätzt haben. Doch dazu bei Zeiten.

Gucken wir uns jetzt einmal das Kennlinienfeld der 6SJ7 an.

http://frank.pocnet.net/sheets/093/6/6SJ7.pdf

Uns interessiert Seite 3 unten. Zunächst einmal stellen wir fest, dass die die Schrimgitterspannung Ug2 für 100V angegeben ist. Diese sollten wir mit der Anodenspannung Ua nicht brutal unterschreiten, sonst wird das Schirmgitter zu einer Anode und könnte beschädigt werden. Nun ist bei einer Anodenspannung von 100V auch noch das Kennlinienfeld recht linear. Der niedrigste mir plausibel erscheinende Anodenstrom Ia ist 1,5mA.

Damit können wir die Gittervorspannung Ug1 mit -4V ablesen.

Zur Übung kannst du uns den Arbeitspunkt ja mal ins Diagramm zeichnen und hier posten.

Morgen berechnen wir den Ra, den Rk und den Rg2.

Calculo facto cogito me in speluncam persudere et :bier:

Viele Grüße
Martin

pentatone:
Hilfe!!! ...  ???

mir ist gerade vollkommen die Übersicht abhanden gekommen. Mathematisch ist alles klar, aber ich kann mir gerade nicht mehr vorstellen, was ich hier überhaupt rechne. 


--- Zitat ---I. V=S*Ra
--- Ende Zitat ---
Das heißt ja, daß die Verstärkung linear vom Arbeitswiderstand abhängt. Wie kann ich mir das denn technisch vorstellen?


--- Zitat ---Legen wir Ubvor fest:
VII. Ubvor=240V
--- Ende Zitat ---
Nach welchen Kriterien wird Ubvor gerade auf 240V festgelegt? Habe ich da irgendetwas übersehen?


--- Zitat ---Der niedrigste mir plausibel erscheinende Anodenstrom Ia ist 1,5mA.
--- Ende Zitat ---
Ich habe nicht die blasseste Ahnung, warum.



--- Zitat ---Zur Übung kannst du uns den Arbeitspunkt ja mal ins Diagramm zeichnen und hier posten.
--- Ende Zitat ---
Ich bin schon am Wochnende daran gescheitert, mir das Diagramm der 6AG7 aus der pdf-Datei in Paint zu kopieren und habe da in meiner Not mit Stiften in einem Ausdruck herumgemalt. Gibt es da ein probates Mittel, den Dateischutz zu umgehen?



Viele Grüße und Danke für die unendliche Geduld --- Arne.


 




 

Kpt.Maritim:
Hallo

ja die Verstärkung hängt (ziemlich) linear vom ra ab. Guck mal in die Kennlinien. Die sind nach einem Knick ganz links, wo sie aufsteigen alle waagerecht. D.h. sie laufen immer parallel zu Anodenspannungsachse. Wenn du steuerst änderst du den Strom durch die Röhre und wie sehr sagt dir die Steilheit. Die gibt an, wie sehr sich der Anodenstrom ändert, wenn die Gittervorspannung durch das Signal um einen bestimmten Betrag geändert wird. Diese Stromänderung muss auch durch den Ra, wo sie eine genau so Große Spannungsänderung dealtaUa hervorruft, wie es sich nach dem Ohmschen gesetz geziemt.

Ra=deltaUa / deltaIa


Die 240V ergaben sich wie folgt. Wir hatten durch ausgerechnet, dass uns eine Versorgungsspannung Ub von 280V vor dem Übertrager der 6AG7 zur verfügung steht. Aus denen müssen wir die Versorgungsspannung der Vorstufe Ubvor erzeugen. D.H. Ubvor kann niemals gräßer als die Ub sein. Nun können wir auch nicht einfach Ub=Ubvor nehmen. Erstens ist die Restwelligkeit auf der Ub zu groß, es würde brummen, zweitens könnte es durch verkopplung der NF sogar schwingen. Deswegen benutzen wir hier noch ein Siebglied. Ein Siebglied besteht aus einem Widerling in Reihe und einem Elko gen Masse. An dem Widerling fällt eine Spannung ab, denn die Vorstufe zieht Strom. Diese Spannung habe ich einfach auf 40V festgelegt. Das ist ein üblicher Wert. Ziehen wir diese 40V von der Ub ab, dann bleibt für Ubvor noch 240V.

1,5mA sind so lächerlich wie es klingt nach optischer Sichtprüfung des Kennlinienfeldes einfach festgelegt worden. Man kann einen Verstärker nicht einfach berechnen wie die Hangabtriebskraft eines Körpers ind er Physik. Konstruieren heißt, dass man Entscheidungen treffen muss. Die brauchen Kriterien, damit sie gut werden. Wir haben um die Verstärkung hoch zu halten das Kriterium gefunden, dass Ra groß sein soll. Wenn er das sein soll, musste Ua und Ia klein sein. Ua können wir nicht viel kleiner als 100V machen, erstens unterschreiten wir die Schrimgitterspannung Ug2, zweitesn kommen wir zu dicht mit dem Arbeitspunkt nach Rechts im Kennlinienfeld. Also zu dich an den Knick, wo die Kennlinien krumm sind. Nun zum Ia. Wir könnten ihn größer machen, dann wäre aber ra kleiner und damit V auch. Also muss Ia so klein wie möglich sein. gehen wir noch tifer als 1,5mA dann liegen die Kennlinien schon sehr eng beeieinander und vor allem sind die Abstände zwischen den Kennlinien schon sehr unterschiedlich. Wir kommen in Bereiche des Kennlinienfeldes wo die Röhre nicht mehr linear genug arbeitet. Darum habe ich die 1,5mA einfach festgelegt.

Für das Bild des Kennlinienfeldes mach einfach einen Screenshot. Ganz oben Links auf deiner Tastatur muss ein Knopf sein auf dem "Druck" oder "Print Screen" steht. Einfach mal draudrücken. Dann hast du ein Abbild deines Monitors im Arbeitsspeicher. Das kannst du dann per Einfügen in ein Grafikprogramm einfügen.

Viele Grüße
Martin

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