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Technik => Tech-Talk Design & Konzepte => Thema gestartet von: Stone(d) am 22.06.2009 09:04

Titel: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 22.06.2009 09:04
Heho,

Ich hoffe mal ich poste jetzt hier im richtigen Bereich, wenn nicht einfach Verschieben das Ganze  :)

Irgendwie lässt mich die Röhrentechnik nichtmehr los. Obwohl ich mich erst seit Kurzem damit beschäftige fasziniert mich das Thema ungemein und ich hab angefangen mir mal ein paar Gedanken zu machen. Eigentlich sind Röhren ja vollkommen überholt und total unnötig, seitdem es DSPs mit ausreichender Leistung gibt. Vorrausgesetzt man schafft es, eine Röhre komplett durch einen DSP zu ersetzen und nicht etwa eine ganze Vorstufe oder dergleichen zu modellieren. Angefangen von diesen Überlegungen, habe ich mich durch einiges an Theorie und Mathematik gegraben und ein kleines Programm in Matlab geschrieben. Ein erster Anfang, sozusagen. Dabei gehe ich wie folgend vor: Signaleingang->Eingangsfilter->Generierung von ib und eb ->Ausgangsfilter
In den einzelnen Etappen kommen nur die Werte der Röhre und die Beschaltung (Bauteilwert) um die Röhre herum zum tragen. Ziel des Ganzen ist ein Röhrenmodell, das den Sound einer Röhre genau wiedergibt, in Abhängigkeit der Bauteilwerte, wie in einer realen Schaltung eben. Zur Zeit bin ich an der Modellierung von ib und eb und das Ganze sieht schon sehr gut aus. Als Startpunkt habe ich mir eine Triode ausgesucht. Wenn das Modell mit den Filtern steht und funktioniert, wage ich mich an Pentoden und überlege mir wie man den OT modellieren könnte, oder ob hier eine eine teilweise Analogschaltung das gewünschte Ergebniss bringt. . Ziel des Ganzen ist dann, einen Verstärker aus ca. 10-15 DSPs ausfzubauen, wobei z.B. jedes Tonestack auch einen eigenen DSP bekommt. Vielleich werden trotzdem einige Klangbestimmende Bauteile wie Kondensatoren analog bleiben, da man deren spezielles Verhalten nur schwer umsetzen kann wie ich mir derzeit denke.

Ein erstes Ergebniss, nach einer Woche programmieren in Matlab und Theorie findet ihr im Anhang. Soweit ist das Modell schon ganz gut, aber ich muss den unteren Bereich der Kurve noch parametrisieren. Das steht die Woche über, bzw. am Wochenende an. Die Kurve ist bei einer Anodenspannung von 200V, rp 62kOhm, Mü 105, Rk 1k8Ohm, RL 220kOhm. Werte am Gitter und der Koppel-C gehen dann in Eingangs- und Ausgangsfilter ein.

Lasst mich mal eure Gedanken zu dem Thema hören  ;)

Grüsse,
Lukas
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: röhrenlehrling-ordi am 22.06.2009 09:38
Hey, ziemlich cool, sowas könnte ich für die Schule gut gebrauchen ;). Aber mir ist nicht ganz klar was du mit ib und eb meinst. Ich meine, dass ich mir auch schon viel Theorie reingesaugt hab, ich hab auch gerade meine Variablensammlung (fast 2 A4 Seiten) aber ich habe nirgends ib oder eb stehen. Es gäbe Ub, und deswegen auch Ib, aber das ist mir noch nie untergekommen. Meinst du vielleicht Ia?? Deine Grafik heißt auch Ia_Ug, ich meine, oder ist das von dir Absicht?

mfg ordi
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 22.06.2009 10:25
Ach da sprichst du ein sehr leidiges Thema an...ich komme regelmässig durcheinander mit den Bezeichnungen. Ich werde daher die phys. Grössen ab jetzt immer ausschreiben, sonst gibt das nur Konfusion...

Also ib und eb sind der momentane, totale Anodenstrom (BIAS und AC-Anteil) und die momentante, totale Anodenspannung (BIAS und AC-Anteil). Im Diagramm hab ich das etwas anders Angegeben, weil ich dachte das sich ein Aussenstehender dann leichter Zurechtfindet. Als Theoriegrundlage habe ich ein 716 (!!!!!) Seiten starkes Theoriewerk. Da sind auch alle Nomenglaturen sehr gut erklärt und aufgelistet. Ohne diese Buch, wär ich persönlich nie durch die ungefähr 30-40 verschiedenen Spannungs- und Stromangaben gestiegen...Btw. arbeite ich mit den englischen Bezeichnungen, da meine Quellen alle auf englisch sind und ich so auch besser zurechtkomme. Würde ich da immer die deutschen Bezeichnungen hernehmen, wärs mit dem Verständniss gleich wider vorbei  :-\

Aber mir ist nicht ganz klar was du mit ib und eb meinst. Ich meine, dass ich mir auch schon viel Theorie reingesaugt hab, ich hab auch gerade meine Variablensammlung (fast 2 A4 Seiten)

Jup, so lange ist die in dem Buch in etwa auch...

Hey, ziemlich cool, sowas könnte ich für die Schule gut gebrauchen ;)

Ihr macht digitale Signalmodellierung in der Schule  :o ?

Wenn ihr wollt, kann ich nach kleineren Aufräum- und Kommentierungsarbeiten den Code mal reinstellen. Ist aber wiegesagt in Matlab das Ganze.

so long..
Stoney
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: röhrenlehrling-ordi am 22.06.2009 10:48
Naja, nicht alle machen das. Ich bin grad in der 7. Klasse AHS, also in einem Jahr habe ich Matura, und ich schreiben eine FBA (=Fachbereichsarbeit) in Physik über Röhrenverstärker, und so ein Modell macht sich natürlich sehr gut. Wenn du willst, kann ich dir vielleicht helfen oder wir können mal quatschen über ICQ wenn du hast. Meine Quellen sind zwar nicht so umfangreich, aber so viel würde über das Ziel hinausschiesen, da eine FBA nur 30-50 Seiten umfassen soll, aber trotzdem, hast du das als Buch oder PDF oder website? DAs interessiert mich jetzt schon, woher du ein so "mächtiges" Theoriewerk hast.
Nun zu deinem Angebot:
Ich würde es natürlich begrüßen, aber ich arbeite in Mathematica6, die Profisoftware, und von Mathlab hab ich nur mal gehört, aber ich hab KEINEN Plan von dem Programm. Deswegen werd ich da mal googeln, aber ich würde den Code gerne sehen.

mfg ordi
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: BuggyAndy am 22.06.2009 11:09
Hallöchen,

Zitat
Eigentlich sind Röhren ja vollkommen überholt und total unnötig, seitdem es DSPs mit ausreichender Leistung gibt

ja dat iss abba mutich sowas in ein... meine DAS Röhrenforum zu schreiben :o

Ein gewisser Mr. Dumble sagte mal so ganz grob sinngemäß, "warum sollte man etwas verkomplizieren, wenn mann mit einfachen Mitteln (Röhren) ein besseres Ergebnis bekommen kann? ::) Der Mann ist Weise :danke:

Trotzdem interessante Sache, es sind aber viele Röhren die man da Simulieren könnte, allein die Ecc83 in all ihren unterschiedlichen Varianten.... vieeel Arbeit, mein Respekt :bier:

Gruß Andy
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 22.06.2009 11:26
Hallöchen,

ja dat iss abba mutich sowas in ein... meine DAS Röhrenforum zu schreiben :o

Ein gewisser Mr. Dumble sagte mal so ganz grob sinngemäß, "warum sollte man etwas verkomplizieren, wenn mann mit einfachen Mitteln (Röhren) ein besseres Ergebnis bekommen kann? ::) Der Mann ist Weise :danke:

Trotzdem interessante Sache, es sind aber viele Röhren die man da Simulieren könnte, allein die Ecc83 in all ihren unterschiedlichen Varianten.... vieeel Arbeit, mein Respekt :bier:

Gruß Andy


Naja ich sehe das so: Eine Röhre ist im Audiobereich unübertroffen. Soviel steht fest.
Den Sound wird man nie mit irgendwelchen Siliziumschaltungen erreichen. Es sei denn: Man baut sich eine Funktion/Gleichung/Algorithmus/wie auch immer, der genau das selbe tut wie die Röhre. Damit hätte der Bastler und Profi immernoch alle Freiheiten (sogar noch viel mehr, oder habt ihr schonmal ne Röhre im inneren Verändert) und man hätte keine Hochspannung, Heizspannung mehr, kein Brummen und kein Rauschen (obwohl ich selbst hier etwas modellieren werde, nämlich eine Schwankung der Konstanten in der Röhre).
Zu den unterschiedlichen Varianten: Die kann ich jetzt schon sehr wohl erzeugen, da die Kennlinien nur früher oder später in die Nichtlinearität gehen, ich kann den überschwinger im overload-bereich genau einstellen was steigung und endwert angeht und ich kann den unteren Bereich bald auch sehr genau einstellen. So sollte es dann möglich sein, für alle Röhrentypen die Variablen aus den Datenblättern zu bestimmen (wobei die Datenblattlage echt beschi***n ist)

Gerade deshalb habe ichs in DAS Röhrenforum gepostet. Wenn einer Röhren versteht und mir sagen kann ob das der Wirklichkeit entspricht was ich da mache, dann doch wohl die Profis hier!


@ordi:

Ach, das gute alte Mathematica  ;D Damit kannst du ganz böse sachen Anstellen. Leider kann ich nur Matlab und Maple. Matlab ist aber für solche Sachen die Software der Wahl. So elegant, einfach und trotzdem schnell. Matematica ist natürlich für grosse Pozessanalysen und grössere Numerikarbeiten klar die Nummer eins.

Die Theoriegrundlage findest du hier: http://www.pmillett.com/tecnical_books_online.htm  (http://www.pmillett.com/tecnical_books_online.htm) (Link hab ich hier aus dem Forum, danke an den Poster!!!!) Dort das: Theory and Applications of Electron tubes, Herbert Reich, 2nd edition 1941, 716 pages

Da findest du Gleichungen für den AC-Anteil bei resistiver und complexer Last. Damit sollte man eigentlich alles Berechnen können. Allerdings kommt man mit ein Paar Informatik-Tricks leichter ans Ziel, und ich hab auch viele Sachen in den Funktionen selber gebaut (Obere und Untere nichtlinearitäten sind mit e-funktionen modelliert). Dazu kommen noch viele konditionen und schleifen für den Overload- und Clippingfall. Mein Frequenzspektrum sieht schon ganz gut aus, die Harmonics treten richtig schön hervor, gerade wenn ich den Signalpegel aufdrehe.

Ich poste heute abend mal die M-File als Text. Da Matlab C++ sehr ähnlich ist (wobei doch vieeel besser für signalverarbeitung und testphase) dürftest du den Code leicht verstehen.

Grüsse,
Lukas
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: röhrenlehrling-ordi am 22.06.2009 11:34
Du setzt aber vorraus, dass ich ein guter Programmierer bin....  :devil: - da täuschst du dich aber... ich bin nur gut in Mathematica, weil ich da einfach so viel mache, aber schaun wir mal. Bin schon gespannt, was du da zeigen wirst ;)

mfg ordi
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 22.06.2009 12:01
Keine Angst...sind bisher nur 130 Zeilen Code, mit vielen Kommentaren. Aber du solltest davor auf jeden fall die Kapitel 3 und 4 in dem Buch gelesen und verstanden haben, sonst verstehst du zwar den Code, aber nicht die Gleichungen  :P

Nochmal zum Thema Röhren allgemein: Ich blase nicht zum Grossangriff, aber man muss ja mal eine echte Alternative schaffen. Modellingamps sind ja der letzte Dreck, das kann sich keiner antun. Daher die Überlegungen.
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: röhrenlehrling-ordi am 22.06.2009 12:44
Uhhh, da schlägst du ja ganz aggressive Töne an! Wenn du meinen Avatar anschaust, wirst du bemerken, dass ich einen Line6 Spider Valve 112 habe, der ein digitales Modelling Kopfteil hat mit einem Bogner 40-Watt Vollröhrenamp, und ich muss sagen, dass das Gerät auf KEINEN Fall der letzte Dreck ist. Er ist extrem umfangreich, der Klang ist kaum zu überbieten, denn er erspart einem entweder grindige Overdrive oder Distorsion Pedale oder einen Haufen Röhrenamps, die ein Vermögen auffressen. Trotzdem muss man sagen, dass die Qualität der Models extrem unterschiedlich ist, und dabei behaupte ich, dass Line6 mit Abstand die hochwertigesten Models auf dem Markt hat. Aber ich kann deine Überlegungen durchaus nachvollziehen! Trotzdem wäre ich an deiner Stelle ganz vorsichtig mit solchen groben Verallgemeinerungen! Ich sage auch nicht, dass alle Marshall Amps geil klingen, nur weil mir der neue Haze sehr gut gefällt...
So, dann noch viel Spaß beim Programmieren und freu mich schon auf den Code!

mfg ordi
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 22.06.2009 12:56
Naja moment, der hat ja auch Röhren drinne  :) . Ich meinte eigentlich die reinen Modeling-Verstärker. Die find ich klanglich echt arm, teilweise, weil die Hersteller es halt nicht geschafft haben die nichtlinearen charakteristiken einzuprogrammieren. Weiss auch nicht, wie das mit 1 oder 2 DSPs gehen soll. Wenn ich dagegen GuitarRig 3 oder Overloud hernehme, kommt man da doch in ganz andere dimensionen. Ich hab selbst auch nen Valvetronics, also nicht zu persönlich nehmen  ;) Wollte damit nur sagen das ich was besseres machen möchte  8)

Ich glaube sowieso, das grade die Endstufe wohl das grösste Problem darstellen wird, deshalb haben VOX und Line6 da ja auch Hybridlösungen gewählt. Pentode, OK, das is machbar. Sag, auch machbar (Mittels 1.Ableitung über die letzten Wertepaare und abhängig von einigen Faktoren die Versorgungsspannung einbrechen lassen wenn der Impuls zu stark ist) . Aber die Sache mit dem OT wird verdammt haarig. Aber dadrann möcht ich noch garnicht denken.
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: röhrenlehrling-ordi am 22.06.2009 13:02
Gut, dass wir uns da einig sind. Aber vielleicht nimmst du dir da fast zu viel vor. Ich meine, dass ja eigentlich Ingenieurslevel und nicht eine Beschäftigung für Zwischendurch, aber ich will dich trotzdem nicht daran hindern, des zu versuchen!

mfg ordi
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 22.06.2009 13:50
<-- 6. Semester und kurz vor dem Bachelor in Produktionstechnik/Automatisierung. Danach gehts hoffentlich auf die TUM zum Master in Mechatronik gefolgt von ner Doktorarbeit oder so, mal sehen. Also daran scheiterts nicht. Muss ja auch nicht in 4 Wochen fertig sein das Ganze. Allein das dann alles auf DSPs umzusetzen wird dauern, plus die ganzen Tests davor am PC.

Ich habe da auch schon eine Detailfrage:

Thema: Beschaltung am Gitter. Wenn ich das richtig verstanden habe, ist der Spannungsabfall des Eingangssignales umso grösser, je grösser die Impendanz am Gitter, wenn Gitterstrom zum fliessen kommt. Ergo flacht sich die Kurve umso stärker ab (ab Ug1>0V) je höher die Eingangsimpendanz der Röhre ist.
Richtig so ???
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: earnst am 22.06.2009 14:39
Hallo,

...ist der Spannungsabfall des Eingangssignales umso grösser, je grösser die Impendanz am Gitter, wenn Gitterstrom zum fliessen kommt...

ich weiß nicht ob ich dich da richtig verstehe, aber das mit dem Spannungsabfall kann man nur sagen, wenn man von zwei Widerständen/Impedanzen spricht, also, z. B. Innenwiderstand der Signalquelle und eingangswiderstand/impedanz der Röhre. Bei nur einem Widerstand und idealer Quelle ist der Spannungsabfall immer gleich...

Der Gitterstromeinsatz beginnt bei den üblichen Trioden (ECC...) auch schon unter 0 V.... Der Ausgangskreis verhält sich bei kleinen positiven Gitterspannungen noch relativ "normal" (was ia/ug angeht).

Zum Modellieren an sich: Wenn du wirklich ein Modell finden willst, daß auf DSP umgesetzt, an den "wahren" Sound herankommen soll, wird es sehr aufwändig, zumal bei Gitarren-Amps die Aussteuerungsbereiche der einzelnen Röhrensysteme wesentlich größer - und daher nichtlinearer - sind als bei Audioanwendungen. Das fängt bei den Elektrodenkapazitäten an (um den Miller-Effekt mit rein zu kriegen) und hört bei der Ia-Abhängigkeit der Standard-Parameter µ, S, ri (die sind nämlich nur konstant bei winzigsten Aussteuerungen) noch nicht auf.

Da ist eine (ungenaue) Emulierung durch FETs (à la FETzerValve) immer noch "anhörbarer" als ein zu lineares Röhrenmodell auf DSP.

mfg, ernst
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 22.06.2009 15:09
Der Gitterstromeinsatz beginnt bei den üblichen Trioden (ECC...) auch schon unter 0 V.... Der Ausgangskreis verhält sich bei kleinen positiven Gitterspannungen noch relativ "normal" (was ia/ug angeht).

Hm, dachte eigntlich nachdem was ich bisher gelesen habe das der Gitterstrom ab 0V so relevant wird, das sich eben ab 0V die Ia/Ug-Kurve anfängt nach unten zu biegen und dan mehr oder weniger auf einen festen Wert läuft. Wo beginnt denn normalerweise diese Abflachung? Im Bereich von 0V<Ug<1V?


Zum Modellieren an sich: Wenn du wirklich ein Modell finden willst, daß auf DSP umgesetzt, an den "wahren" Sound herankommen soll, wird es sehr aufwändig, zumal bei Gitarren-Amps die Aussteuerungsbereiche der einzelnen Röhrensysteme wesentlich größer - und daher nichtlinearer - sind als bei Audioanwendungen. Das fängt bei den Elektrodenkapazitäten an (um den Miller-Effekt mit rein zu kriegen) und hört bei der Ia-Abhängigkeit der Standard-Parameter µ, S, ri (die sind nämlich nur konstant bei winzigsten Aussteuerungen) noch nicht auf.


Also mit der Nichtlinearität gibts keine Probleme. Clipping und Overload kann mein Modell jetzt schon, ist nur noch eine Sache der Feinjustage und richtigen Parametrisierung. Ich teste auch mit Signalen, die die Röhre total übersteuern. Die Kapazitäten kommen in einem Filter vor der Anodenstrom-, Anodenspannungsmodellierung zum tragen. Was die Varianz der Parameter angeht...ich hab da mal 3D-Funktionen gefittet und das in mein Modell integriert. Hatte aber nicht den gewünschten Effekt, da es hier an den Herstellern der Röhren scheitert, die einfach nur schlechte bis garkeine Datengrundlagen liefern durch die die Abweichungen gerade in relevanten Bereichen einfach zu gross sind. Ich habe das jetzt so gelöst, das ich die Nichtliniearitäten (bei konstantem µ und Rp ist die Kurve der Röhre fast vollkommen linear, sagen zumindest die Gleichungen für den Anodenstrom) durch eigene Funktionen mittels Addition/Subtraktion erreiche. Damit fährt das Modell ganz gut. Ich muss nur meine Funktionen noch mit den Parametern der Röhre verknüpfen.

so long...
Lukas
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: WiderGates am 22.06.2009 20:10
Hallo Lukas,
interessant was Du da machst. Halte uns auf dem Laufenden.

Hm, dachte eigntlich nachdem was ich bisher gelesen habe das der Gitterstrom ab 0V so relevant wird, das sich eben ab 0V die Ia/Ug-Kurve anfängt nach unten zu biegen und dan mehr oder weniger auf einen festen Wert läuft. Wo beginnt denn normalerweise diese Abflachung? Im Bereich von 0V<Ug<1V?

Schau Dir mal bei ValveWizard den Artikel "Comman Gain Stage" an. Darin wird beschrieben, dass der Gitterstrom der ECC83 bei ca -0,09V einsetzt und ausgeprägter ist je niedriger die Anodenspannung ist.


Ciao
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 22.06.2009 23:26
Danke für den Linktipp Gates.

@ordi:

Sry, ich poste das morgen. Hab noch den ganzen Abend an der unteren nichtlinearität gemodellt, aber nicht wirklich was zufriedenstellendes erreicht.

Die Suche nach einer einfachen, gut parametrisierbaren Funktion mit nem schnönen Anstieg geht weiter. Falls da jemand ne Idee hat, immer raus damit. Bin um jeden Tip dankbar.
Immoment läuft das so: Ich habe eine Gleichung aus dem Buch für den Anodenstrom die zwar von den Werten her passt, aber vollkommen linear ist. Ab einer gewissen Spannung addiere ich den Wert einer gewissen Funktion, die damit dann den schönen Schwung erzeugt. Eine Gleichung 5. Grades würde zum Ziel führen, aber die parametrierung ist hier recht kompliziert und würde wohl in eine Kurvendiskusion ausarten. Das würde ich gerne vermeiden. Meine derzeitige Funktion ia,addieren= Koeff * ( e^(0.5 * (x-Ug,nichtlin)) -1) erzeugt einfach nicht den schönen knick, da es nur eine e-funktion ist.
Naja, die Suche geht weiter....vielleicht liest das ja jemand der mir ne gute Funktion sagen kan.

so long...
Lukas
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: röhrenlehrling-ordi am 23.06.2009 07:34
Hey kein Problem! Ich kann durchaus noch einen Tag warten, aber wenn du die Lösung mit der Funktion 5ten Grades schon hast, jaja auch wenn sie schwierig sei, dann probiers dohc mal aus, vielleicht mit vereinfachten Parametern, nur um zu sehen, ob das Ergebnis so hinkommt. Auf jedenfall hab ich noch nie genau gesehen, wie so eine Funktion ausschaut, deswegen werd ich auf die Schnelle mal eine zeichnen! Dann noch viel Spaß beim "Basteln"!

mfg ordi
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 23.06.2009 09:26
Update:

Habe mir gerade noch etwas gedanken gemacht. Es könnte gut sein das man mit einer Funktion 4.Grades schon hinkommt. Dazu würde ich mir zu den zwei bekannten Punkten (anfang der nichtlinearität und Schnittpunkt mit der Ug-Achse) noch zwei Stützpunkte generieren. Die würde ich in etwa so bestimmen: Bei 80% Ib(ug0mA)= |ip(ug0mA)| haben wir z.B. 60% ug0mA. Mit einem 2ten Punkt dieser Art, etwas mehr auf den Beginn der nichtlinearität hin, hätte man dann 4 Punkte und könnte y(x) = a1 * x^4 + a2 *X^3 + a3 * x^2 + a4 *X lösen. Werde heute Abend mal testen, ob das hinkommt.
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: torus am 23.06.2009 22:39
Weiss auch nicht, wie das mit 1 oder 2 DSPs gehen soll. Wenn ich dagegen GuitarRig 3 oder Overloud hernehme, kommt man da doch in ganz andere dimensionen.

Moin.

Ich hab die letzten zwei Jahre beruflich Code für einen TI C64x+ DSP geschrieben. Glaub mir - das geht mit einem DSP.

Es ist eine furchtbare Arbeit Code für so einen DSP zu optimieren, aber wenn man alle Register zieht, dann kann man mit dem DSP in seiner Parade-Disziplin (Signalbearbeitung) einem Pentium4 locker das Wasser reichen.

Zu Deinem Polynom: Checke mal vorher ab, ob Du damit auch alle Deine Oberwellen bekommst. Wenn ich mich recht erinnere, dann bekommst Du mit einem Polynom vierter Ordnung auch nur vier Oberwellen rein. Besser ist es vermutlich, wenn Du die Funktion zumindest zum Teil durch eine transzendentale Funktion (sin, log, exp) approximierst und das ganze dann in eine Tabelle packst.

Aus der kannst Du dann schön Kubisch interpolierend lesen.

Gruß und gutes Gelingen.. Ich bin an einem ähnlichen Projekt am Arbeiten, mach mir die Arbeit aber viel einfacher, weil ich kein Röhrensound modellieren möchte, sondern lediglich einen guten Distortion-Sound.

Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 23.06.2009 22:59
Moin.

Ich hab die letzten zwei Jahre beruflich Code für einen TI C64x+ DSP geschrieben. Glaub mir - das geht mit einem DSP.


Hehe, das ja mal gut ;-) , den hat ich auch im Auge. Die 2400MFLOPS sprechen ja für sich.



Zu Deinem Polynom: Checke mal vorher ab, ob Du damit auch alle Deine Oberwellen bekommst. Wenn ich mich recht erinnere, dann bekommst Du mit einem Polynom vierter Ordnung auch nur vier Oberwellen rein. Besser ist es vermutlich, wenn Du die Funktion zumindest zum Teil durch eine transzendentale Funktion (sin, log, exp) approximierst und das ganze dann in eine Tabelle packst.


Danke für den Tipp. Das mit den Oberwellen stimmt natürlich, daran hatte ich garnicht gedacht. Ich werde mal versuchen, mit einer anderen Funktion hinzukommen. Zum Glück hab ich auch noch Maple, das macht die Arbeit mit den Funktionen recht einfach da man da gut visualisieren kann. Die Idee mit der Tabelle ist zwar auch gut, aber ich würde es gerne mit einer richtigen Funktion lösen. In Sachen parametrisierung ist das wesentlich besser, da ich ja "jede beliebige Röhre" simulieren können möchen.

Um was geht es denn genau in deinen Projekt, wenn man Fragen darf?  ;D   Vielleicht können wir ja beide etwas voneinander abschauen  ;)

So long..
Lukas
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: torus am 24.06.2009 02:30
Hehe, das ja mal gut ;-) , den hat ich auch im Auge. Die 2400MFLOPS sprechen ja für sich.

Leider keine Flops, sondern nur MIPS, da der C64x+ kein Floating-Point kann. Dafür sind es aber auch ein paar mehr..

Wenn Du billig an ein Board rankommen möchtest empfehle ich Dir das hier: http://beagleboard.org/

3440 Drystone-Mips auf dem DSP und noch einmal ca. 1200 Mips auf einem ARM-Cortex A8 (der dann aber auch mit Vektor Floating Point)
 
Zitat
Um was geht es denn genau in deinen Projekt, wenn man Fragen darf?  ;D   Vielleicht können wir ja beide etwas voneinander abschauen  ;)

Ich versuche mal das Gain-Stacking und Voicing der Zerre, wie wir sie in den Röhren-Amps haben auf Echtzeit-Klangsynthese anzuwenden (als Effekt). Dort wird nämlich meist das Signal nur durch einen Atan2 zum Anzerren gejagt. Das dort viel mehr geht hab ich germerkt, als ich bei meinem Amp das Voicing an meinen Geschmack angepasst habe.

Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 24.06.2009 09:15
Leider keine Flops, sondern nur MIPS, da der C64x+ kein Floating-Point kann. Dafür sind es aber auch ein paar mehr..


Ups, da hab ich mich wohl verlesen. Ich meinte den C674x. So ein Board wäre was feines. Gibts da vielleicht noch andere die schon einen C674x draufhaben? ICh muss sowieso mal schauen, wie aufwendig eine Röhre dann von der Berechnung her ist. Wenn da noch gut luft ist, werde ich das Tone-Stack gleich mit reinpacken. So kann man sich dann aussuchen, ob man es anschaltet oder nicht und so bestimmen an welcher Stelle es sitzt.
Generelle Frage noch: Brauch ich für so einen DSP (C674x) eigentlich noch einen A/D-Wandler, oder hat der schon einen guten Eingebaut?

Ich versuche mal das Gain-Stacking und Voicing der Zerre, wie wir sie in den Röhren-Amps haben auf Echtzeit-Klangsynthese anzuwenden (als Effekt). Dort wird nämlich meist das Signal nur durch einen Atan2 zum Anzerren gejagt. Das dort viel mehr geht hab ich germerkt, als ich bei meinem Amp das Voicing an meinen Geschmack angepasst habe.


Ui, auch interessant. Ich hoffe mal das das bei mir alles von selbst kommt, da ja einfach das Ausgangssignal der Röhre erzeugt wird. Kennst du vielleicht eine gute Seite, wo man sich die Grundlagen zu Effekten (Reverb und Delay im besonderen) anschauen kann?

Zu meiner Funktion: Habe gestern abend mal etwas mit einer E-Funktion rumgespielt und gemerkt das die es wahrscheinlich sein dürfte. Ich muss nur die Steigung und den fu-Wert am Beginn der Nichtlinearität gleichsetzen und noch den Punkt auswählen wo die Funktion durch die 0mA läuft. Damit könnte ich dann wieder die Parameter bestimmen und fertig ist der Lack  ;D

Update: Hab eine Funktion gefunden die zu 95% hinkommt. Ist ein tangens-hyperbolicus mit folgender Parametrisierung:y(x)= p1*(tanh(p2*x) +p3). Jetzt muss ich "nur noch" die Konstanten allg. Bestimmen und die Sache passt.
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: torus am 24.06.2009 16:12
Ups, da hab ich mich wohl verlesen. Ich meinte den C674x. So ein Board wäre was feines.

Ich kann mal schauen, ob es da was gibt..

Zitat
Generelle Frage noch: Brauch ich für so einen DSP (C674x) eigentlich noch einen A/D-Wandler, oder hat der schon einen guten Eingebaut?

Ein A/D Wandler ist da nicht drauf. Du kannst aber relativ einfach einen Audio-Datenstrom auf einen Pin packen, und da einen A/D Wandler dranhängen.

In der Praxis musst Du das aber garnicht. Mit Hobby-Mitteln ist es unmöglich ein Platinen-Layout für einen DSP für einen C674x zu machen. Der wird - wenn Du glück hast - laufen, aber sicher nicht stabil. Selbst TI braucht drei Anläufe dafür, und die haben die Experten im Haus.

Zitat
Ui, auch interessant. Ich hoffe mal das das bei mir alles von selbst kommt, da ja einfach das Ausgangssignal der Röhre erzeugt wird. Kennst du vielleicht eine gute Seite, wo man sich die Grundlagen zu Effekten (Reverb und Delay im besonderen) anschauen kann?

Googel mal nach MUSICDSP. Da wird Dir geholfen.

Zitat
Update: Hab eine Funktion gefunden die zu 95% hinkommt. Ist ein tangens-hyperbolicus mit folgender Parametrisierung:y(x)= p1*(tanh(p2*x) +p3). Jetzt muss ich "nur noch" die Konstanten allg. Bestimmen und die Sache passt.

Herzlichen Glückwunsch. Damit hast Du Transistor-Zerre. ;D Tanh ist genau das, was ein Differentialverstärker in Transistor-Technik rauskommt, wenn man ihn übersteuert. Schau Dir dazu mal meinen (gruseligen) VCA in Transitor-Technik an: http://torus.untergrund.net/vca_improved_circuit.gif

Das hier ist die Transfer-Kurve meiner Messungen (nicht gefaked) und die Approximation über tanh: http://torus.untergrund.net/vca_improved_trace.gif

Das Du bei tanh gelandet bist ist aber nicht weiter schlimm, denn schlecht klingt das nicht. Ich würd erstmal weitermachen.

Gruß,
  Nils
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 24.06.2009 19:17
Ein A/D Wandler ist da nicht drauf. Du kannst aber relativ einfach einen Audio-Datenstrom auf einen Pin packen, und da einen A/D Wandler dranhängen.

In der Praxis musst Du das aber garnicht. Mit Hobby-Mitteln ist es unmöglich ein Platinen-Layout für einen DSP für einen C674x zu machen. Der wird - wenn Du glück hast - laufen, aber sicher nicht stabil. Selbst TI braucht drei Anläufe dafür, und die haben die Experten im Haus.


Hm, das hab ich mir fast gedacht. Aber solange das Modell gut läuft, kann den Hardware-Part ja jemand anders übernehmen ^^

Herzlichen Glückwunsch. Damit hast Du Transistor-Zerre. ;D Tanh ist genau das, was ein Differentialverstärker in Transistor-Technik rauskommt, wenn man ihn übersteuert. Schau Dir dazu mal meinen (gruseligen) VCA in Transitor-Technik an: http://torus.untergrund.net/vca_improved_circuit.gif

Das hier ist die Transfer-Kurve meiner Messungen (nicht gefaked) und die Approximation über tanh: http://torus.untergrund.net/vca_improved_trace.gif

Das Du bei tanh gelandet bist ist aber nicht weiter schlimm, denn schlecht klingt das nicht. Ich würd erstmal weitermachen.

Gruß,
  Nils

Hm, ich glaub da hast haben wir uns missverstanden ^^ Ich hab mal ein Bild reingestellt, das das ganze illustrieren soll. Je nach momentanem Ug wert am Gitter wird dann eine der 4 Funktionen aktiv.
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 25.06.2009 13:09
So, kurz und knapp: WIN würd ich mal sagen.

Edit: Hab den Quellcode angehängt mit Graph, den Rest hab ich rausgenommen. Das Modell funktioniert jetzt. Nächste Etappe sind die Filter.
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 26.06.2009 09:57
So, bevor es an die Filter geht, werde ich das Ganze erstmal in SimuLink portieren und mit zeitdiskreten Signalen testen. Das macht die Filter dann "fast" zum Kinderspiel mit der Filter Design Toolbox. Dazu nehme ich eine 30-60s Wav-File mit 192kHz Samplingrate und 24bit-Auflösung über mein Audio-Interface auf, wie auch später im DSP. Zum Aufnehmen werde ich GuitarRig3 hernehmen, mit dem ersten Recorder und in einem leeren Profil. Als Testsequenz dachte ich mir folgendes:

- 1x Jede Saite leer anschlagen, nicht abdgeämpft

- Zwei offene Accorde in verschiedenen Lagen (um den 1ten und um den 5ten Bund)

- Harmonics auf dem 7ten oder 9ten Bund über alle Saiten

- Kurzers Riff (4-5 Cords  teilweise Abgedämpft)

- Kurze "Solo-Sequenz" über dem 12ten Bund, mit Bending und Glissando, vielleicht auch mit Tremolo.

Damit dürfte ich fast jeden möglichen Fall in der Wav haben. Da ich eine SSH Strat habe, versuche ich die Sequenz möglichst identisch (is ja fast nicht möglich) auf dem Singlecoil (Halsposition) und auf dem Humbucker (Stegposition) aufzunehmen. Damit hab ich dann auch gleich verschiedene Signalpegel. Vor der Aufnahme wird die Gitarre möglichst genau im Standard-Tuning gestimmt, neue Saiten hab ich schon drauf.

Ich hätte da auch noch was...könnte jemand, der eine LP o.Ä. hat mit relativ viel Output, und einem guten Audio-Interface mal ein richtig schnelles Solo (>=180BPS, wenn möglich in guter metal Manier ;D) aufnehmen? Sowas hätte ich echt gerne zum Testen!

Hab ich was wichtiges vergessen??

Grüsse,
Stone
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Chryz am 26.06.2009 13:23
Ich hätte da auch noch was...könnte jemand, der eine LP o.Ä. hat mit relativ viel Output, und einem guten Audio-Interface mal ein richtig schnelles Solo (>=180BPS, wenn möglich in guter metal Manier ;D) aufnehmen? Sowas hätte ich echt gerne zum Testen!

Pierrooooooooooooooooooooooooo!!!!!  ;D

Hau den doch mal an. Das ist hier wohl unser Experte für Überschall Soli.
mfg

Chryz
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 26.06.2009 14:37
Pierrooooooooooooooooooooooooo!!!!!  ;D

Hau den doch mal an. Das ist hier wohl unser Experte für Überschall Soli.
mfg

Chryz

Oki, werd ich   :devil:

MIR IST EIN GROBER FEHLER UNTERLAUFEN!!!!!!!! ICH HABE ETWAS UNGLAUBLICH WICHTIGES VERGESSEN!!!!!!!
Ich berechne zwar wunderbar den Anodenstrom und alles, aber was ist mit der Kathode !?!?!? Die habe ich vollkommen vergessen!!!!!!! Was passiert nun, wenn man einen Kathodenfolger einbauen will -> genau, nichts, weil der Trottel der das Modell geschrieben hat noch nie einen Amp gebaut hat und keinen Plan hat.... >:(

Da ich in keinem der Bücher etwas zur Berechnung des Stromes und der Spannung bei einem Kathodenfolger gefunden habe, bitte ich euch um HILFE !  :danke:

Was mir derzeit zu Kathodenfolgern bekannt ist (nicht wirklich viel  :'( ):
 - Es tritt keine Phasenverschiebung der Ausgangsspannung um 180° auf wie beim Anodenfolger.
 - Lo- und Highfreq. -Verhalten hängt von der Beschaltung der Kathode ab (dementsprechend ändern sich die Filter)
 - Kathodenfolger werden hauptsächlich dazu benutzt, Impendanzen zu entkoppeln da die Ausgangsimpendanz um einiges Geringer ist als bei einem Anodenfolger z.B. in Effekt-Loops, Reverbs und vor Tonestacks
 

Was nun gesucht ist: Gibt es eine direkte Beziehung zwischen der Anode und der Kathode die es ermöglicht den Kathoden-Stom und -Spannung zu berechnen  ??? Ist die Berechnung gar gleich, und es wird anstatt dem Anodenwiderstand in die Formel nur der Kathodenwiderstand  RK,tot  = (ra)/(mu+1) || (Rk+Rl) eingesetzt?

Ich baue auf eur fundiertes Wissen und erfahrung...  :danke:



Grüsse,
Lukas
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: SvR am 26.06.2009 15:30
Salü,
in Rainer zur Linde´s Buch "Audio- und Gitarrenschaltungen mit Röhren" findest du auf Seite 78-80 etwas über Kathodenfolger (ich weiß nicht in wie weit die Formeln für dich ausreichend sind), eben so im Anhang des Buches auf Seite 271.
Es gibt übrigens zwei Arten von Kathodenfolgern. Einmal nur mit Rk (Bsp: JCM800) und einmal mit einem "geteileten" Widerstand an der Kathode (siehe Schaltbild).
(http://img357.imageshack.us/img357/2861/triodekathodenfolger.th.gif) (http://img357.imageshack.us/i/triodekathodenfolger.gif/)

mfg sven
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 26.06.2009 16:05
Salut,

Salü,
in Rainer zur Linde´s Buch "Audio- und Gitarrenschaltungen mit Röhren" findest du auf Seite 78-80 etwas über Kathodenfolger (ich weiß nicht in wie weit die Formeln für dich ausreichend sind), eben so im Anhang des Buches auf Seite 271.
Es gibt übrigens zwei Arten von Kathodenfolgern. Einmal nur mit Rk (Bsp: JCM800) und einmal mit einem "geteileten" Widerstand an der Kathode (siehe Schaltbild).

mfg sven

Jup, hab mich etwas eingelesen und hab auch die 2 Arten gefunden.  Außerdem hab ich noch was zum Biasing gesehen, da war noch ein Widerstand vom Grid zur Anode. Ich seh schon, da muss ich mir erstmal einige Ersatzschaltbilder zeichnen...Jetzt muss ich dich aber noch um einen mittelschweren Gefallen bitten...da ich das Buch nicht habe, könntest du mir die Formeln vielleicht abschreiben? (Scannen dürfte nicht gehen, wegen Urheberrecht, es sei denn du schickst mir ne Mail damit es unter uns bleibt  ;) )

Nachdem mein Modell für den Anodenfolger echt gut geworden ist (ok, es fehlen noch die filter, aber der rest is doch fein) möchte ich natürlich beim Kathodenfolger die selben Maßstäbe anlegen.
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 26.06.2009 22:03
So, anbei der Ansatz den ich jetzt für den Kathodenfolger gemacht habe. Wäre toll, wenn ihr da mal euren Senf dazu abgeben könntet!

Ist meine Annahme so richtig, das der Anodenstrom gleich dem Strom an der Kathode ist (mal vom Gitterstrom abgesehen)? Denn was irgendwo reingeht, muss ja auch irgendwo wieder raus... Ich persÖnlich würde jetzt einfach anstatt des Rb in den a-Konstanten, halt den Belastungswiderstand am Gitter einsetzen der Rl || RTonestack, Ouput wäre. (die Formel die ich benutze findet ihr im Anhang, mit dieser Reihe berechne ich den linearen Teil der Kennline)
Zusammen mit Vout aus dem anderen PDF hätte ich somit Spannung und Strom an der Kathode.

Danke übrigens an Sven, für die Formeln, die mit eingeflossen sind!

Grüße,
Stoney
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: SvR am 27.06.2009 12:35
Salü,
Deine Annahme ist sowas von korrekt  ;) . Ia=Ik. Was ist allerdings wenn die Röhre übersteuert wird? Fängt dann nicht an Gitterstrom zu fließen? Und ist der von der Größe her relevant?
mfg sven
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 27.06.2009 15:32
Salut,

Hehe, glaub so langsam fang ich an die Materie zu verstehen  :)

Jup, der is im Modell de Ia schon drinne, sprich den Gitterstrom rechne ich da schon raus. Daher muss ich den nicht nochmal mit einbeziehen.

Ich hab das mal so geproggt, aber ich hab eine super hohe VBias rausbekommen. Hab jetzt einfach nochmal durch die Ruhespannung an der Kathode geteilt und der Wert passt. Damit düfte die Kathode nun auch erschlagen sein *g* . Natürlich bekommt die dann andere Filter-Werte grade im hinblick auf die Impdendanzwandlung die stattfindet.

Bis denne,
Lukas
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 27.06.2009 22:30
So, update:

Habe das Modell jetzt in SimuLink überführt und kann jetzt mit den Filtern und den Wav-Test anfangen. Allerdings habe ich wieder einen Fehler gefunden: VBias bzw IBias stimmt nicht, wenn ich 0V an den eingang gebe kommt mit dem VBias versehen nicht 0V AC hinten raus, sondern ein Offset von 0.03V. Der Stromwert passt allerdings, der geht bei da kommt ohne Signaleingang (nur Bias) relativ genau der Ruhestrom raus (ok, 0.06*10-5 abweichung, aber das fasse ich mal unter numerischen fehler).

IBias= ( 1 / RL ) * ( Usupply - Vruhe,Anode )  -> VBias = Rk * IBias  Hier würde man die Ruhespannung an der Anode mit der Load-Line bestimmen und angeben.

Edit: Habe etwas getestet, und herausgefunden das das Offset auf null geht, wenn man den Lastwiderstand an der Anode auf 0Ohm setzt. Das ganze kommt durch die Formel, die ich aus dem Theoriewerk habe (das Programm wird langsam so lang, das ich selbst suchen muss *g* ): Vout = Vruhe - ((Ia-IBias) * Rlast )      Note: Ia-IBias ist funktionsbedingt, und liefert den AC-Anteil des Anodenstromes.

Entspricht das so der Realität? Meint ihr das ist so korrekt? . Ist die Berechnung von IBias einfach für den Praktiker, der ja eh mit den Diagrammen arbeiten muss ?? Oder sollte man es lieber mit IBias = Usupply / (RK+Ra+RL) berechnen?

Edit2: Also mit IBias = Usupply / (RK+Ra+RL) kommt ein zu hoher Strom raus, hab ich gemerkt. Habe ich da vielleicht noch einen Widerstand vergessen??


Edit 3: Meine Lösung:

IBias = VBias / RK
Vruhe = Usupply - (RL*IBias)

Ich lass jetzt einfach den gewünschten Bias-Wert am Gitter angeben. Ist die einfachste Möglichkeit, und mir fällt gerade nichts besseres ein...


Naja so spät so viele fragen :D

Gruß,
Lukas
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: WiderGates am 29.06.2009 12:59
Hallo Gesteinigter,

TubeModelling Software in MathLab:
http://rialverde.com/en/hobbies/amp.html (http://rialverde.com/en/hobbies/amp.html)


Formeln zur Berechnung von Röhrenkennlinien:
http://www.normankoren.com/Audio/Tubemodspice_article.html (http://www.normankoren.com/Audio/Tubemodspice_article.html)
http://www.birotechnology.com/articles/VTspice.html (http://www.birotechnology.com/articles/VTspice.html)


Ciao
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 29.06.2009 15:42
Hallo Gesteinigter,

TubeModelling Software in MathLab:
http://rialverde.com/en/hobbies/amp.html (http://rialverde.com/en/hobbies/amp.html)


Formeln zur Berechnung von Röhrenkennlinien:
http://www.normankoren.com/Audio/Tubemodspice_article.html (http://www.normankoren.com/Audio/Tubemodspice_article.html)
http://www.birotechnology.com/articles/VTspice.html (http://www.birotechnology.com/articles/VTspice.html)


Ciao

 :o  :o  :o

Gerade fühl ich mich echt etwas gesteinigt. Die Links sind ja mal klasse.

Hab mir die Gerade mal durchgelesen und hab relativ schnell durchgeschnauft. Die gehen ja ganz anders an die Sache ran als ich  :)
Gerade der Typ mit Matlab im ersten Link. Ich hab auch am Anfang daran gedacht, einfach Kurven zu digitalisieren und dazwischen zu interpolieren, hab die Idee aber wieder verworfen. Aber das Problem mit den Formeln ist, das sie glaub ich nicht funktionieren. Den um z.B. IP = (EG+EP /µ)3/2/kG1 (2/3power-law) zu lösen, muss man die Anodenspannung einsetzen. Die wiederrum hängt aber vom Lastwiderstand und dem Anodenstrom ab. Und da liegt das Problem, meiner Meinung nach.
Mit den Gleichung kann man zwar wunderbar die EP-Sweeps fahren, aber wirklich mit den Bauteilen drum herum den Ausgang der Röhre modellieren geht damit nicht. Dazu sind die Gleichungen auch viel zu einfach, selbst die von Koren  :P Ausserdem verwenden die ja die static-load-line und nicht die dynamic-load-line und haben deshalb, wegen mangelnder Filter, auch hier noch abstriche.

In Sachen verschiedene Röhren und Herstellereigenheiten:
Glaube da stehe ich den anderen Modellen in nichts nach. Bei mir musst man derzeit folgendes angeben im Hinblick auf die Übertragungsfunktion:

-Gleichung für den Punkt, an dem die Ip-Ug-Kurve nichtlinear wird, in abhänigkeit der Anodenspannung (Ruhespannungswert)
-Gleichung für den 0A-Punk, sprich wo Ip in abhängigkeit von Ug und der Anodenspannung (Ruhespannungswert) auf 0A geht
-Stärke des Gitterstroms einstellbar, dementsprechend parametrisierte Kurve für Ug>0V
-Dazu noch mü, Anodenwiderstand und bald auch die Kapazitäten für die Filter. Der Lastwiderstand wird immo noch eingegeben, aber den zieh ich, wenn die Filter fertig sind, direkt aus dem Tonestack bzw. der Eingangsbeschaltung der nächsten Röhre.

Mir persönlich haben die Formeln aus dem Buch so gut gefallen, das ich die einfach hernehmen musste  ;D Und mit den selbstgebastelten Teilen sieht die echt gut aus, finde ich zumindest. Mein Ziel war es ja von Anfang an nicht, genau irgendeine Röhre zu modellieren, sondern ein Modell zu bauen, das den Charakter einfach wiederspiegelt. Das kann man dann so einstellen wie man es gerade braucht ( die eine Röhre geht etwas früher in die nichtlinarität, der Gitterstrom ist höhrer, die Kapazitätswerte sind anders, etc.). Hoffe mal ich komme gut hin und schaffe es einen Preamp komplett nachzubauen. Dann wäre die erste grosse Etape schonmal geschafft :)

So long...
Lukas
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 30.06.2009 13:28
Aber eine Frage hab ich jetzt doch noch zum Kathodenfolger:

Ich hab gelesen, das die Spannung an der Kathode der am Gitter folgt. Soweit, sogut. Da der Verstärkungsfaktor hier <=1 ist, kommt auch etwas weniger an Spannung raus. Der Strom, der ja gleich dem Anodenstrom ist, verhält sich aber nach wie vor nach den Kennlinien der Röhre. (Hoffe soweit korrekt, wenn nicht bitte korrigiern  ;) )
Nehmen wir mal an, ich habe das Bias etwas tiefer gelegt, und mein Strom kommt in den unteren Cutoff, dann verändert sich ja die untere Halbwelle (wenn man mal von einem Sinus ausgeht) dementsprechend und wird abgeschnitten. Hat das Auswirkungen auf die Kathodenspannung? Da bin ich mir immoment etwas uneins. Einerseits berechnet sich die Spannung ja nach einer festen Formel, die von ip unabhängig ist und (fast) nur über den Verstärkungsfaktor läuft. Aber andererseits kann die Ausgangsspannung ja auch zwischen 2 Widerständen abgegriffen werden. Da am ersten Widerstand dann ein Spannungsabfall in abhängigkeit von ip entsteht, würde dann in diesem Fall die Kathodenspannung doch wieder von ip mit abhängen und sich dementsprechend auch verändern.

Sind meine Annahmen so korrekt??

Gruss,
Stoney
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: SvR am 30.06.2009 13:49
Salü,
Was meinst du mit Ip? Welchen Strom bezeichest du damit?
mfg sven
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 30.06.2009 13:53
ip ist der AC-Anteil des Anodenstromes, sprich die Variation um den Bias-Strom herum, kannst aber auch als den totalen Anodenstrom Ib ansehen, macht im Grunde keinen Unterschied (naja doch wegen dem Gleichanteil, aber den kann man auch davor oder danach mit einrechnen)
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: SvR am 30.06.2009 14:07
Salü,
Wenn du parallel zu Rb (ich geh vom Schaltplan aus dem Anhang von Rainer zur Lindes Buch aus) ein Kondensator schaltest, fließt Ip über diesen und verusacht keinen Spannungsabfall an Rb und somit bleibt die Kathodenspannung gleich. Fehlt der kondensator (wenn zum Beispiel ohne Rb gearbeitet wird, sondern nur mit Rk), fällt durch Ip eine Spannung an Rk ab. Bei Aussteuerung ohne Kondensator schwankt die Spannung über Rb (bzw. Rk wenn kein Rb vorhanden ist). Auch ist die Formel zur Berechnung von V (sowohl bei Kathoden- wie auch Anodenfolger) nur mit einem Kathodenkondesator gültig.
mfg sven
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 30.06.2009 14:36
Moin,

Ok, verstanden. Die Widerstände stellen dann den Leerlaufzustand ein und der AC-Anteil geht über den Ck ab.

Beim Anodenfolger sieht die Gleichung so aus: Vout= Rl*IBias - ( ip * Rlast) (Plate-Resistance ist schon in der Formel für ip drinne, die gleichung kommt aus dem Theroiebuch, hab nur Rl*IBias für Epp eingesetzt ).
Ist das jetzt für den Fall mit, oder ohne Kondensator an der Kathode (steig grade garnicht mehr durch, und bin relativ verwirrt  :-\ ) ? Ich wollte den typischen Gain-zuwachs ( oder abfall, je nach sichtweise, sprich der frequenzgang durch den Ck) danach durch einen Filter realisieren. Hab ich damit beide Fälle (mit und ohne Ck) berücksichtigt für den Anodenfolger oder muss ich da noch den Spannungsabfall über Rk mit einberechnen wenn Ck nicht vorhanden ist??

Noch dazu hab ich gerade den Plan von Mesa nochmal durchgeschaut...die Schalten an der 2ten Gainstufe (Anodenfolger) keinen Ck rein, dafür aber einen über den Rl vor der Anode. Was soll das denn? Hat das einen ähnlichen Effekt??

Konfusiooooon  :-\

mfg
Stoney
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: SvR am 30.06.2009 14:49
Salü,
Alle Formeln die ich kenne sind nur mit Kathodenkondensator gültig, ohne Kondensator ist die Verstärkung geringer. Eine einfache Art einen Bassboost zu realisieren ist den Kathodenkondesator ab/an-Schaltbar zu machen. Wird der Kathoden-C rausgenommen ist der Bassboost aus. Auch die Bestimmung der Verstärkung im Kennlinienfeld ist nur mit Kathodenkondensator gültig (logisch man geht von einer konstanten Gittervorspannung aus). Die Möglichkeiten zur Berechnung/Bestimmung von V usw. gehen immer von einer stabilen Gittervorspannung aus. Ich kenne keine Formel (hab aber eher bescheidene theoretische Kenntnisse) die die Verstärkung ohne Kathoden-C bestimmt. Ohne Kathodenkondensator wäre die Verstärkung auch nicht mehr konstant sondern von der Austeuerung abhängig.
Der Kondensator über Ra soll bei Highgainstufen ein Schwingen verhindern. Er bildet eine Art Tiefpass. Je höher die Frequenz desto kleiner wird der Gesammtwiderstand von Ra und Xca und damit auch die Anodenwechselspannung.
mfg sven
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 30.06.2009 15:20
Danke für die Erklärung. Jetzt ist mir die Sache schon etwas klarer.

Hm, da hab ich wohl ein kleines Problem. Wie du schon sagest, sind die Formeln alle für den Fall das der Ck vorhanden ist (glaub so schlecht ist dein Theoriewissen garnicht *g* ), wie ich gerade bemerkt habe. Allerdings ist dieser ja nicht immer vorhanden. Könnte man das Ganze vielleicht so mit Einbeziehen (die Frage geht an alle  ;) ) :

-Berechne Ip als ob der Kondensator vorhanden ist.
-Berechne Spannungsabfall durch AC-Anteil am Rk.
-Berechne daraus resultierende neue Gittervorspannung.
-Berechne neuen Spannungswert am Gitter.
-Berechne Ip als ob der Kondensator vorhanden ist mit neuem Spannungswert.

 ??? Vielleicht kann man so die Variationen durch den fehlenden Ck erschlagen...

Was den Kondensator über dem Rl angeht...danke für die Erklärung. Bin mir garnicht sicher ob das Schwingen im Modell auch passiert. Sollte das aber auftauchen, kann man es eine entsprechende Funktion dann immernoch einbauen. Sprich des verschiebe ich erstmal.

Gruss,
Lukas
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: SvR am 30.06.2009 15:40
Salü,
Zitat
(glaub so schlecht ist dein Theoriewissen garnicht *g* )
Danke für die Blumen :) Nichts motiviert mehr als ein Lob.
Ich denke so wie du schreibst müsste sich es lösen lassen.
Also zu erst den Ruhestrom und den Spannungsabfall an Rk bestimmen (dabei sind wir ja noch im statischen Bereich).
Dann den Anodenstrom bei Aus-/Ansteuerung und dem daraus resultierenden neuen Spannungsabfall an Rk und damit die Verschiebung des Arbeitpunkts der Röhre. Das müsste sich auch in ne Formel packen lassen, wobei man mit einem Ia und einem Ia+Ip rechenen müsste wobei Ip in einem Zusammenhang mit ~Ug gebracht werden müsste. Wie genau das Mathematische gelöst wird wirst du besser wissen als ich, da geht mein Wissen gegen Null und das bischen was ich letztes Jahr im Abi wusste ist wärde dem Zivi verschütt gegangen  ;)
mfg sven

PS: Wenn du mal mit deiner Simulation Geld verdienst will ich 5% Gewinnbeteiligung  ;)
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 30.06.2009 16:30
Also zu erst den Ruhestrom und den Spannungsabfall an Rk bestimmen (dabei sind wir ja noch im statischen Bereich).

Jup,das hab ich mal vorrausgesetzt  ;)

Naja wegen der Mathematik seh ich das so: Ich hab Mathe I und II gerade so bestanden, also bin ich da auch nicht so der Crack. Aber da ich recht gut proggen kann, bleibt mir viel Arbeit in der Richtung erspart weil ich das alles nacheinander einfach ausrechnen kann. Klar ist das langsamer, aber Optimieren kann man später immernoch  ;D .

PS: Wenn du mal mit deiner Simulation Geld verdienst will ich 5% Gewinnbeteiligung  ;)

Naja hat ich eigentlich nicht vor, da glaub ich selbst das beste Modell die kaum Röhren ersetzen wird. Allein schon wegen dem Vintage-Faktor  8) Ausserdem ist der Zug eh schon abgefahren, als ich damit in dieses Forum gegangen bin, weil schon zuviele drann mitgearbeitet haben  ;) Ich seh das als Beitrag dazu, das vielleicht mal jemand einen Startpunkt hat, wenns wirklich mal drann geht Röhren durch ein geeignetes Modelling zu ersetzen. Aber da es immoment noch gut mit Röhren läuft, gibts dazu einfach keinen Anlass. Irgendjemand muss ja mal die Vorarbeit leisten. Auch wenn das bestimmt schon einige gemacht haben z.B. für ReValver, TH1 und GuitarRig haben die immer noch keine "Hardware" mit ihren Modellen rausgebracht, obwohl die ja jetzt schon auf DSPs laufen (deren Modelle würd ich gerne mal sehen, vorallem das von ReValver, weil man da auch die Bauteilwerte einstellen kann).

Naja ich werd nachher mal die Änderungen ( Spannung bei fehlendem Ck) einbauen. Wenn das läuft, dann kommt der Kathodenfolger drann. Die Ein- und Ausgangsfilter müssen erstmal warten.

So long...
Lukas
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: SvR am 30.06.2009 16:47
Salü,
Ich finds cool von dir das du dir die Arbeit machst und die Vorarbeit leistest.
Versteh ich dich richtig, dass du selber nicht vor hast einen Amp mit DSP mit deinen Modellen zu bauen?
Wäre schade, mich hätte sehr Interessiert wie sich dein Ergebnis anhört und ob sie mit richtigen Röhren mithalten können.
mfg sven
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 30.06.2009 17:38
Hey wenns nach mir ginge würd ich klar einen bauen....nur ich hab leider zu wenig Zeit, da ich grade nach einer Bachelor-Stelle suche und danach gehts nochma auf die Uni, wo mir wahrscheinlich der Kopf auch so glühen wird. Noch dazu kommt das so ein DSP-Layout echt nicht einfach ist, noch dazu wenn man mehrere DSPs miteinander vernetzen muss, das ganze dann noch durch einen Microcontroller gesteuert, dazu digitale Potis oder so, kA für die Regelung von außen. Selbst wenn man erstma nen hybriden baut mit der röhren-endstufe ist der aufwand gigantisch und ohne finanzierung und profis in der digitaltechnik nicht zu bewältigen. Wenn ich das machen würde, könnt ich damit wohl promovieren, so hoch ist der Umfang.
Der zweite Aspekt ist das Geld, das ich leider auch fürs Studium brauche...man ich muss echt sagen das mir zur Zeit bei unserem Uni-System echt mal alles aufplatzt...zumal wenn du in München studierst, wo das Leben an sich schon verdammt teuer ist. Dazu kommen noch die ganzen Kosten durch das Auslandssemester das ich gerade mache.

So jetzt gehts wieder... ;D

Aber anhören kann man sich das Ergbniss ja totzdem, zumindest das der Vorstufe. Seitdem ich das in SimuLink programmiere mit eingebundenen Matlab-Funktionen kann ich Wav-Dateien durchjagen und auch wieder erzeugen daraus. Geht auch ganz gut, für ne 2 min Wav-datei braucht er immo ungefähr 8 min zum durchrechnen, aber ist auch kein DSP mein Xeon  ;D

So, ich mach mich dann mal ans proggen...

Update: Fertig. Hier der Code mit Kommentaren, dürfte recht einfach zu verstehen sein (hoff ich :) ) eg1 ist der Wert am Gitter. dURk ist die Abkürzung für "delta U über Rk"

-Berechne Ip als ob der Kondensator vorhanden ist.
-Berechne Spannungsabfall durch AC-Anteil am Rk.
-Berechne daraus resultierende neue Gittervorspannung.
-Berechne neuen Spannungswert am Gitter.
-Berechne Ip als ob der Kondensator vorhanden ist mit neuem Spannungswert.



 => Erste Stomberechnung, aus Platzgründen rausgenommen

if (Ck==0)
               if( ib(i)>=IBias )
                   dURk= ib(i)-IBias * RK;     %Spannungsabfall über Rk mit AC-Anteil von ib, wenn ib größer als IBias
               else
                   dURk= -(IBias -ib(i) * RK);     %Spannungsabfall über Rk mit AC-Anteil von ib, wenn ib kleiner als IBias; Rechnung mit betrag hat komisches ergebniss gebracht
               end

               VBiasneu=VBias+dURk;              %Berechne neue Bias-Spannung, wert wird höher da mehr spannungsabfall
               eg1(i)=eg1(i)+VBias-VBiasneu;   %Gleiche altes Bias aus (Programmierungsbedingt) und setze neues um neuen Spannungwert am Gitter zu berechnen
               e1(i)= eg1(i)+ Vruhe / mufix;     %Berechne neuen e-Faktor für Stromberechnungsformel
                       
              => Finale Stomberechnung, aus Platzgründen rausgenommen

end


Das Ergebniss ist aber seltsam.  Dachte ich hätte da mal was von internerm Feedback gelesen. Hänge gleich mal ein Bild an. => Bilder im Anhang, jetzt seit ihr gefragt, da ich garnicht abschätzen kann ob das richtig ist. VBias habe ich auf 1,4V gesetzt, schön in die Mitte der Kurve eher auf den Lin. Bereich hin.

So long...
Stoney

Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: SvR am 30.06.2009 19:22
Salü,
Dein Problem kenn ich nur zu gut. Ich wünschte ich hätte Geld und Zeit im gleichen Umfang wie Ideen zu neuen Projekten.
Ich finde es um so bemerkenswerter, dass du dir die Mühe mit den Simulationen machst, obwohl du sie selbst (in absehbarer Zeit) in keiner Schaltung verwenden willst. Ich hoffe dass du die Grundlagen nicht umsonst erarbeitet hast und sich jemand findet der sie in einem Verstärker oder vielleicht in einem Effekt umsetzt. Deine Arbeit verdient wirklich Anerkennung.
mfg sven
 
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: SvR am 30.06.2009 20:08
Salü,
Ich glaube dein Graph könnte stimmen. Bei einer postiven Halbwelle steigt Ia und damit steigt auch die Gittervorspannung (Uk=Rk*Ia). Steigt die Gittervorspannung sinkt Ri (Ich habs nur mal grob an ner ECC83 Kennlinie ausprobiert, in die ich vor kurzen nen AP eingezeichnet hatte, kann also auch Zufall sein) und damit die Verstärkung (V=µ*(1/(1+(Ri/Ra))). Wenn die Verstärkung sinkt, steigt der Anodenstrom weniger stark an bei positiver Aussteuerung des Gitters. Deshalb ist die postive Halbwelle in deinem Graphen gestaucht. Bei einer negativen Halbwelle am Gitter sinkt Ia und der ganze Rattenschwanz verhält sich genau anders rum, weshalb Ia in negative Richtung stärker ausgelenkt wird. (Ich merke gerade das ich mich ungeschickt ausgedrückt hab. Mit negativ meine ich die Werte unter der x-Achse! Ia selbst wir ja nicht negativ)
Ich hoff meine Begründung für dein Ergebnis ist so richtig.
mfg sven
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 30.06.2009 20:57
Salü,
Dein Problem kenn ich nur zu gut. Ich wünschte ich hätte Geld und Zeit im gleichen Umfang wie Ideen zu neuen Projekten.
Ich finde es um so bemerkenswerter, dass du dir die Mühe mit den Simulationen machst, obwohl du sie selbst (in absehbarer Zeit) in keiner Schaltung verwenden willst. Ich hoffe dass du die Grundlagen nicht umsonst erarbeitet hast und sich jemand findet der sie in einem Verstärker oder vielleicht in einem Effekt umsetzt. Deine Arbeit verdient wirklich Anerkennung.
mfg sven
 

Danke  :)  Naja dafür mach ich das doch, außerdem, sollte ich vielleicht doch später noch Zeit finden, wäre das doch mal nen echtes Brett  :guitar: Noch dazu lern ich so ne heftige Signalmodellierung in Matlab zu machen, was ich bestimmt später noch gebrauchen kann. Würde mir aber wünschen, es würden sich etwas mehr leute beteiligen, da es ja wirklich um grundlegende Fragen geht. Hier könnten sich die die wahren Profis zeigen  ;)

Ich dachte auch daran, den ganzen Salat dann unter ner GNU oder sowas zu publizieren, ein Open-Source-Amp, sozusagen ;D. Natürlich kommen die Mitarbeiter hier im Thread da auch mit rein...

Salü,
Ich glaube dein Graph könnte stimmen. Bei einer postiven Halbwelle steigt Ia und damit steigt auch die Gittervorspannung (Uk=Rk*Ia). Steigt die Gittervorspannung sinkt Ri (Ich habs nur mal grob an ner ECC83 Kennlinie ausprobiert, in die ich vor kurzen nen AP eingezeichnet hatte, kann also auch Zufall sein) und damit die Verstärkung (V=µ*(1/(1+(Ri/Ra))). Wenn die Verstärkung sinkt, steigt der Anodenstrom weniger stark an bei positiver Aussteuerung des Gitters. Deshalb ist die postive Halbwelle in deinem Graphen gestaucht. Bei einer negativen Halbwelle am Gitter sinkt Ia und der ganze Rattenschwanz verhält sich genau anders rum, weshalb Ia in negative Richtung stärker ausgelenkt wird. (Ich merke gerade das ich mich ungeschickt ausgedrückt hab. Mit negativ meine ich die Werte unter der x-Achse! Ia selbst wir ja nicht negativ)
Ich hoff meine Begründung für dein Ergebnis ist so richtig.
mfg sven


Alles klar, ich vertraue deiner überprüfung mal  ;) (thx für die hilfe btw.  :bier: )

Hatte schon angst das ich einen Denkfehler drinne hatte, weil beim Plotten der Ug-Ia-Kurve nen ziemlicher schwachsinn rauskam. Als ich allerdings dann auf Sinus-Eingang umgestellt hatte, war das schon etwas erfreulicher. Wenn keiner mehr was dagegen sagt, dann würd ich den Ck für den Anodenfolger mal als totgeschlagen bezeichnen mit der Erklärung von Sven (wie immer sag ich noch das der Filter noch fehlt *g* ) ;D

Ich kann mich nur nicht Entscheiden ob ich jetzt erstmal den Kathodenfolger abhandeln,  oder erstmal die Filter für den Anodenfolger designen soll....

Grüße,
Lukas
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: SvR am 30.06.2009 21:10
Salü,
Was meinst du mit Filter? Der Hochpass aus Koppel-C und Gitterableitwiderstand oder meinst du den Klangregler?
Wenn du den Hochpass meinst, würde ich sagen mach mit dem weiter, weil erst dann ist deine Stufe wirklich komplett.
Wenn du den Klangregler meinst, würde ich es geschickter finden erst noch den Kathodefolger fertig zumachen, dann kannst du wahlweise Hoch- oder Niederohmig in den Klangregler gehn.
Wenn du etwas ganz anderes meinst, sag bescheid und vergiss was ich oben vorgeschlagen hab.  ;)
mfg sven
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 30.06.2009 21:33
Moin,

Naja hab ich mal wieder mehr gedacht als gepostet...mit Filter mein ich das Hoch-und Tiefpassverhalten am Eingang (Ci und CMiller)sowie den Frequenzgang von Ck. Den Koppel-C am Ausgang werde ich mit ins Tonestack reinnehmen bzw. einzeln einbauen (so kann man vielleicht auch noch die verschiedenen Kondensatormarken modellieren, aber das ist ein goodie), weil der ja nicht immer vorhanden ist und das Grundmodell nur verkompliziert. Ich mach dann mal damit weiter.

Als Grundlage, würde ich mich erstmal hierdrauf stützen: http://www.aikenamps.com/CommonCathode.htm (http://www.aikenamps.com/CommonCathode.htm)    Dort auf den Bereich "Frequency response due to input circuit", sowie "Gain and Frequency Response (partially bypassed cathode)" für den Ausgangsfilter.

Das würde dann so Ablaufen:       Eingangsfilter mit Kapazitäten der Röhre -> Ib und Ub-Berechnung -> Ausgangsfilter mit Ck

Eingangsfilter wird in 2 Teile aufgeteilt, da Ci auch nicht immer vorhanden ist. Sprich Hoch- und Tiefpass-Filter jeweils 1. Ordnung.
Der Ck wird als "low-shelf filter" ( Oo weiß nicht wie das auf Deutsch heisst...) modelliert.

Mal sehen wie die Filter-Design-Toolbox von Matlab so funktioniert  ;D

Edit: Hab mal rein Infohalber mein derzeitiges Simulink-Modell angehängt.

Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 3.07.2009 15:58
Moin,

so nach ein bisschen testen mal ich mal ein Update:

Filter sind eigebaut und wurden mit der Filter Design Toolbox erzeugt, sprich die gibt einem ein Subset aus, mit standard-blöcken drinne. Die Filter sind jeweils Biquad's in der II. Form.
Was jetzt noch aussteht, ist die Filterkonstanten zu berechnen, in Anbhängigkeit von den Bauteilwerten. Matlab hat dazu eine spezielle Funktion, die auch super gut funktionert. Allerdings kann man die nicht in SimulLink benutzen, da die Funktion nicht "Embedded Matlab" fähig ist. Sprich der C-Compiler von Simulink kann die nicht umsetzten....

Daher muss ich mich jetzt erstmal schlau machen wie man die so berechnen kann. Wenn jemand zufällig weiß, wie man die filterkonstanten a2 und b1 für einen Biquad berechnen kann (oder einen linktipp hat), wäre das echt ne tolle sache  ;)

Edit: So, hab da aber noch eine Frage : Ich hab im Rectoverb-Plan (und auch im Recto-Plan) gesehen, das teilweise in Reihe mit dem Ck noch ein Widerstand sitzt, der teilweise überbrückbar ist. Gehe ich richtig in der Annahme, das das ein weiterer Filter ist? Oder verschiebt sich dadurch auch das Bias? War da nicht mal was mit einem Gain-Boost-SW? Sowas müsste ja dann auch ins Modell mit rein...

Aber geht vorran.

So long...Stoney
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: TubeNewbie am 4.07.2009 11:54
Hi,

Zitat
Würde mir aber wünschen, es würden sich etwas mehr leute beteiligen, da es ja wirklich um grundlegende Fragen geht. Hier könnten sich die die wahren Profis zeigen  Wink

Liegt wohl daran, das sich nicht jeder Matlab zulegen möchte, da nicht kostenlos!
Würdest du deine Simulationen mit Spice machen, gäbe es wahrscheinlich mehr Teilnehmer....
Hab mir selbst schon Röhrenmodelle gebastelt, ist schon recht aufwendig die richtigen Parameter zu erstellen....

gruß Michael
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 4.07.2009 12:07
Hi,

Hi,

Liegt wohl daran, das sich nicht jeder Matlab zulegen möchte, da nicht kostenlos!
Würdest du deine Simulationen mit Spice machen, gäbe es wahrscheinlich mehr Teilnehmer....
Hab mir selbst schon Röhrenmodelle gebastelt, ist schon recht aufwendig die richtigen Parameter zu erstellen....

gruß Michael


Naja aber Spice kannst nicht in nem DSP implementieren, jedenfalls glaub ich kaum das jemand schonmal den Solver echtzeitfähig programmiert hat, da Spice das garnicht kann. Also ich weiß nicht, ich hab kein Problem mit Parametern. Bei mir trägst einfach die Bauteilwerte ein und fertig. Die komischen Parameter bei den Spice-Modellen sind für mich, zusammen mit den Modellen, sowieso humbug. Die 2/3-Power-Law ist die erste Formel in meinem Buch und es wird gleich davon abgeraten. Ohne größere Reihen und rekursiven aufbau kommt man nicht ans Ziel...zumindest wenn man wirklich damit "Sound" erzeugen willst. Ich bräuchte ja teilweise eher hilfe bei dem "analogen" Teil, sprich die verschiedenen Schaltungsarten etc. Das Proggen in Matlab und Simulink bekomm ich selber hin, das ist kein Problem.

Mittlerweile hab ich auch die Eingangsfilter fertig. Ich hab die Filter jetzt selbst gebaut und auch die Parameterberechnung selbst geproggt. Hab den derzeitigen Aufbau mal angehängt ( sieht ganzschön viel aus was da immo drinnehängt ^^ ). Sind übirgens auch die Filterblöcke aufgelöst.

Als nächstes muss ich mir noch etwas theorie durchlesen und dann den shelving-eq für den Ck basteln.

Edit: So, hab da aber noch eine Frage : Ich hab im Rectoverb-Plan (und auch im Recto-Plan) gesehen, das teilweise in Reihe mit dem Ck noch ein Widerstand sitzt, der teilweise überbrückbar ist. Gehe ich richtig in der Annahme, das das ein weiterer Filter ist? Oder verschiebt sich dadurch auch das Bias? War da nicht mal was mit einem Gain-Boost-SW? Sowas müsste ja dann auch ins Modell mit rein...

Gruß,
Likas
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: SvR am 4.07.2009 18:06
Salü,
Zitat
Edit: So, hab da aber noch eine Frage : Ich hab im Rectoverb-Plan (und auch im Recto-Plan) gesehen, das teilweise in Reihe mit dem Ck noch ein Widerstand sitzt, der teilweise überbrückbar ist. Gehe ich richtig in der Annahme, das das ein weiterer Filter ist? Oder verschiebt sich dadurch auch das Bias? War da nicht mal was mit einem Gain-Boost-SW? Sowas müsste ja dann auch ins Modell mit rein...
Dir gehts um die Verschaltung an der Kathode von V1b nehm ich mal an? Das ist ziemlich speziell finde ich und ich würde es an deiner Stelle nicht berücksichtigen. Das ganze hängt mit der Kanalumschaltung zusammen. Schaltet man auf dem Rhythmchannel (nc) wird der 15µF Kondensator direkt auf Masse gelegt. Dadurch werden die Bässe angehoben. Steht RY2a auf no (Leadchannel) steigt durch den 22kohm Widerstand der Gesammtwiderstand und die Bässe werden nicht mehr so stark angehoben. Warum die Entwickler das genau so gemacht haben und nicht einfach den 15µF komplett abschaltbar gemacht haben und dafür den 1µF etwas angehoben haben weiss ich nicht.  ???
mfg sven

PS: Ich bezieh mich auf den Schaltplan hier: http://www.tube-town.de/ttforum/index.php/topic,10376.0.html
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 4.07.2009 18:49
Moin,

Jup, genau das meinte ich. Hab das auch im RoadKing-Plan gesehen (den es im MBRK-Clone-Thread gibt). Könnte man das ganze auch so ausdrücken: Im Rythm-Channel ist dann Ck, ges= Ck, 1u || Ck, 15u und im Lead-Channel dann Ck, ges~Ck, 1u ???

Hab übrigens den Shelving-EQ fertig, der richtig geil funktioniert (liegt wahrscheinlich an der super Quelle für die Konstantenberechnung: http://www.musicdsp.org/files/Audio-EQ-Cookbook.txt (http://www.musicdsp.org/files/Audio-EQ-Cookbook.txt) <- Einfach genial, für jeden der schnell digitale Filter proggen will)

Hab das jetzt so gelöst: Da mir der High-Shelf-EQ ab einer bestimmten Frequenz um einen bestimmten Teil anhebt, hab ich davor noch einen Block geschalten, der mir das Signal um diesen Anteil nach unten Setzt. Sprich ich komme ohne den Filter (Konstanten auf Bypass gestellt) auf den Boost ohne Ck und mit Filter setzt ab der Grenzfrequenz dann der Boost auf das Niveau mit Ck ein, so wie das auf Aiken dargestellt ist.

Aktuelles Modell für den Anodenfolger hängt an. Sorry das es etwas krank aussieht, aber die ganzen Eingänge für die Filterkonstanten gehen etwas kreuz und quer.

Gruß,
Stoney
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: SvR am 4.07.2009 19:11
Salü,
Für den Rythmchannel stimmts wie du schreibst. Ck ges besteht aus der Parallelschaltung von 15µF und 1µF. Im Leadchannel ist dem Kathondenwiderstand als Ck ges der 1µF parallel geschaltet und die RC-Kombination 15µF in Serie mit 22k.
Wie gesagt, ich find´s sehr speziell und würde es nicht berücksichtigen. Sowas kann man später noch einbauen wenn man´s wirklich braucht.
mfg sven
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: WiderGates am 4.07.2009 19:27
Hallo Stoney,

So, hab da aber noch eine Frage : Ich hab im Rectoverb-Plan (und auch im Recto-Plan) gesehen, das teilweise in Reihe mit dem Ck noch ein Widerstand sitzt, der teilweise überbrückbar ist. Gehe ich richtig in der Annahme, das das ein weiterer Filter ist? Oder verschiebt sich dadurch auch das Bias? War da nicht mal was mit einem Gain-Boost-SW? Sowas müsste ja dann auch ins Modell mit rein...

siehe Seite 28
http://www.freewebs.com/valvewizard1/Common_Gain_Stage.pdf (http://www.freewebs.com/valvewizard1/Common_Gain_Stage.pdf)

Ciao
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: jacob am 4.07.2009 19:29
Hi,

ich denke, daß diese Beschaltung ganz simple Gründe hat: der 22K in Serie mit de 15µF dient wohl nur der "Plopp"- Unterdrückung bei der Zuschaltung.

BTW: als Besa- Moogie von LDRs auf Relais umgeschwenkt hat, haben sie einen 100Ohm-R  in Reihe mit dem Kathodenkonsensator verwendet, um damit den Restwiderstand bei "on" des LDRs zu simulieren.

Gruß

Jacob
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 4.07.2009 21:16
Ja so hab ich das gerne  ;D

@WiderGates:

Thx für den Link, hab da auch eine tolle Formel gefunden, bei der der Widerstand unter dem Ck mit reingenommen wird. So kann ich schön die Frequenz berechnen, und noch ein Problem ist gegessen =)

@Jacob:

Hm, die Frage hab ich mir auch schon öfter gestellt was nun für den Klang da ist, und was wirklich nur zur Funktion des Amps dient.

@Sven:

Ich wollt das eigentlich gleich relativ fertig machen. Es wird nämlich langsam so umfangreich, das ich selbst schon überlegen muss wo und wie ich die Sachen gecodet habe  :o
Zum Glück bin ich rechtzeitig damit in Simulink gegangen, sonst würde ich schon nichtmehr durchsteigen. In jedem der großen Blöcke stecken ja einige Zeilen Quellcode (ca. 200 im Anodenfolger, jeweils so 20-30 für die Konstantenberechnung). Da wirds dann schon echt schwierig was zu finden. Nur gut das ich an jeden Schritt einen Kommentar geschreiben habe, das zahlt sich jetzt schon aus.

So, ich mach mal ein paar Änderungen und dann wars das glaub ich mit dem Anodenfolger =). Es sei denn es Fällt jemand noch was ein...

Edit: So, hab mal bisschen Aufgeräumt (nachdem ich die Bus-Funktion entdeckt hab  ::) ). Ist im Anhang.

Grüße,
Lukas
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: TubeNewbie am 5.07.2009 15:11
Hallo,

Zitat
Die 2/3-Power-Law ist die erste Formel in meinem Buch und es wird gleich davon abgeraten.

Es gibt mitlerweile von verschiedenen Personen abgeänderte Formeln für die Genauigkeit!

E1=(Vpk/Kp)*Log(1+exp(Kp((1/m)+Vgk/(sqrt(Kvb+Vpk^2)))
Ip=((E1^Ex)/Kg1)*(1+sgn(E1))

Hat nicht mehr viel mit der einfachen 2/3-Power-Law zu tun

Für Filter und Verstärker(Röhren) reicht Spice allemal, es geht ja laut Betreff um Röhrenmodellierung.....

gruß Michael
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 5.07.2009 17:18
Hallo,

Es gibt mitlerweile von verschiedenen Personen abgeänderte Formeln für die Genauigkeit!

E1=(Vpk/Kp)*Log(1+exp(Kp((1/m)+Vgk/(sqrt(Kvb+Vpk^2)))
Ip=((E1^Ex)/Kg1)*(1+sgn(E1))

Hat nicht mehr viel mit der einfachen 2/3-Power-Law zu tun

Für Filter und Verstärker(Röhren) reicht Spice allemal, es geht ja laut Betreff um Röhrenmodellierung.....

gruß Michael


Jup, die Formeln arbeiten aber alle mit so komischen Konstanten und sind im Endeffekt nichts anderes als abschnittsweise definierte Funktionen, in denen man halt mit den Konstanten die Funktionen anpasst. Ganz so toll finde ich das nicht...

Naja ich will ja nicht irgendwelche Sachen simmen um damit Röhrenamps zu bauen, sondern ein DSP-Modell entwickeln, das Röhren ersetzt (zumindest erstmal für die Vorstufe). Dachte das wäre mittlerweile klar wenn man den Thread etwas verfolgt...

Ich nehm mir jetzt mal 2-3 Tage auszeit und dann gehts mir Kathodenfolger weiter =)

Gruß,
Lukas
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 8.07.2009 10:30
Moin,

Ich melde mich mal wieder zurürck. Wie schon gesagt steht jetzt der Kathodenfolger an. Ich mache mal eine Bestandsaufnahme:

- Der Kathodenstrom ist bekannt da gleich dem Anodenstrom
- Vorwiderstand an der Anode ist nichtmehr vorhanden
- Die Ausgangsspannung an der Kathode berechnet sich über die Ruhespannung an der Kahtode (Spannungsabfall über Kathodenwiderstände bei Ruhestrom) und den Spannungsabfall durch den AC-Anteil ebenfalls über diese Widerstände
- Anders als beim Kathodenfolger soll die Gittervorspannung nicht angegeben, sondern berechnet werden, da dies einfacher ist als beim Anodenfolger
- Der Ck kann ebenfalls vorhanden sein, was wie beim Anodenfolger zu einem Ausgangsfilter führt
- Eingangsfilter für die röhreninternen Kapazitäten ist auch notwendig
- Ein Ci kann auch vorhanden sein, wobei der DC-Anteil der Vorstufe auch durch eine hohe Gittervorspannung kompensiert werden kann. Gibt hier auch wieder den Filter.

Edit: Ich glaube es ist ganz gut die Unterscheidung AC- und DC-Coupled zu machen. Da bei der DC-Kopplung ja meistens nur ein Rk benutzt wird und die Eingangsbeschaltung der Röhre quasi wegfällt (weilweise hängen da auch Widerstände mit drinn, aber die sind ja nur zum Schutz, wie ich gelesen habe) wäre der Fall relativ einfach abzuhandeln. Bei der AC-Kopplung ists da schon etwas mehr, wobei die eher im FX-Loop zum Einsatz kommt (ist jedenfalls im Rectoverb plan so, beim Quad-Preamp hängt aber auch eine AC-gekoppelte Stufe in den Lead-Circuits). Sprich der erste Punkt auf der Liste wär wohl die DC-Kopplung

Ich werde die nächsten Tage die genannten Punkte mal umsetzen. Falls jemand noch ein Spezialfall einfällt, der relativ oft auftaucht, wäre es super wenn ihr mir ein paar Anregungen verpassen könntet. Sollte ich noch etwas vergessen haben, könnt ihr mir das natürlich auch sagen  ;)

Ich hab mir, nebenbei, auch mal Gedanken zum Endstufenmodelling gemacht. Da es hier wirklich viele schwer erfassbare Effekte gibt, dachte ich daran ein paar Gänge höher zu schalten: Ein künstliches neuronales Netzwerk.
Mit soetwas kann man selbst die kompliziertesten Systeme erschlagen, vorallem wenn man die genauen Gleichungen nicht kennt und nur Ein- und Ausgangsdaten zur verfügung hat. Dazu muss man so ein Netzwerk allerdings lernen lassen, wie bei einem echten Gehirn. Problem hierbei ist, das ich dafür wie schon gesagt Ein- und Ausgangsdaten bräuchte. Sprich sehr viele Wertepaare [Eingangswert vor der Phasenumkehr, Ausgangswert nach dem OT]. Frage an euch: Hat jemand die möglichkeit, die Daten so aufzunehmen und zu loggen, damit da vielleicht eine schöne Tabelle rauskommt? Das hat zwar noch etwas Zeit, aber ich klopf jetzt schonmal an  ;)

So long...
Lukas
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: SvR am 8.07.2009 11:57
Salü,
Gerade wollt ich fragen ob du schon die DC-Kopplung der einzelnen Stufen berücksichtig hast  ;D und zack Edit.
Bei DC-Kopplung ergibt sich dann ja die Gittervorspannung für V1b aus der Kathodenspannung von V1b under der Anodenspannung von V1a. Wobei die Kathodenspannung von V1b größer sein muss, als die Anodenspannung von V1a.
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 8.07.2009 13:12
Salut,

Salü,
Gerade wollt ich fragen ob du schon die DC-Kopplung der einzelnen Stufen berücksichtig hast  ;D und zack Edit.
Bei DC-Kopplung ergibt sich dann ja die Gittervorspannung für V1b aus der Kathodenspannung von V1b under der Anodenspannung von V1a. Wobei die Kathodenspannung von V1b größer sein muss, als die Anodenspannung von V1a.

Jops, das ist mir erst später gekommen  :)

Ich hab mal bei Valvewizzard reingeschaut (http://www.freewebs.com/valvewizard1/dccf.htm (http://www.freewebs.com/valvewizard1/dccf.htm)) und denk mal das kann man so machen:

- Ruhestrom und Ruhespannung an der Kathode ausrechnen (=Gittervorspannung) ausrechnen (Mal sehen ob man das hinbekommt, wenn nicht muss man wieder die Gittervorspannung angeben, das wäre aber bei der DC-Kopplung suboptimal)

- Ia berechnen (Formel bekannt, kein Problem)

- Ausgangsspannung berechnen

Edit: So, gleich mal ein erster Vorschlag meinerseits: Ok, ich kenne die Ruhespannung der Anode der Vorstufe. Damit kann ich ja auch die Spannung zwischen Anode und Kathode berechnen, wie man sie aus dem Graph für die Loadline kennt. Sprich: UA-K=Uruhe,Anode-Gittervorspannung (das ist jetzt für die Stufe davor).  Uruhe, Kathode, Kathodenfolger ist dann, wie man auf dem 2.Graph (Valvewizard) sieht, ja dann nur noch eine Verschiebung der Skala und damit ein Offset, sprich die haben wir dann auch (wobei das Offset gleich der Versorgungsspannung ist, sprich Uruhe, Kathode, Kathodenfolger=Ub-UA-K ) . Wenn ich die Ruhespannung an der Kathode kenne, kenne ich auch die Gittervorspannung, die ja gleich -Kathodenspannung ist. Den Ruhestrom kann ich dann einfach mit dem Spannungsfall über den Rk berechnen. Gute Idee  ???


Also das selbe Muster wie beim Anodenfolger. Ich mach mich mal drann, wie man die Ruhegrössen ausrechnen kann. Der Rest sollte dann nur noch Formsache sein.

So long...
Lukas
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: SvR am 8.07.2009 13:57
Salü,
Ich bin mir nicht sicher ob das so geht, wie du schreibst (Vielleicht hab ich dich aber auch falsch verstanden, ich finds immer furchbar verwirrend den mathematischen Lösungsweg zu beschreiben.
Das ist ein bischen wie ein Teufelskreis im Moment für mich:
Um Ug1 zu bestimmen brauch man URk. URk ist aber abhängig von Ia und Ia ist wiederum anhängig von Ug1. Außerdem haben die Datenblätter die ich so hab die Ug1-Kurvenscharr im Ua/Ia-Kennlinienfeld nur bis -4V eingezeichnet. Im JCM800 liegt die Ug1 von V2b bei 183V (Ua von V2a liegt bei 182V => Ug1=-1V)
Mir fällt grad eine Vorgehensweise ein:
mfg sven
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 8.07.2009 14:36
Hm, also ich wollte es eigentlich vermeiden das man Ug1 angeben muss, weil sich das in der realität ja auch von selbst auf einen Arbeitspunkt einstellt (fast zumindest).

Ich glaub du bist von der falschen Seite aus rangegangen *g* weil bei deinen Formeln rechnest du ja z.B. den Rk aus. Den kenn ich ja schon, weil den gibt man ja ein. Die Vorarbeit die Bauteilwerte auszurechnen bleibt natürlich, soll ja so realistisch wie möglich sein  ;D
Glaub ich schreib das nochmal (hey ich bin auch immer ganz balla wenn ich die Sachen progge, weil zum mathematischen dann noch das Programmieren dazukommt  :-\ ) :

Geg: Uruhe,Anode, Vorstufe ; Bauteilwerte um die Röhre (hier: Rk) ; Röhrenwerte
Ges: Iruhe, Kathfolger ; Uruhe, Kathode, Kathfolger ; Ug1

Wenn man jetzt wie du geschrieben hast Ug1 angibt (hab ich bein Anodenfolger auch so gemacht) könnte man das mit den Beziehungen die du aufgestellt hast ausrechnen. Damit wäre dann:

I.   Ug1 = konst. = Definiert

II.  Ib(Ug1) = Iruhe, Kathfolger    <- Da setz ich in meine Stromfunktion ein

III. Uruhe, Kathode, Kathfolger = Rk * Iruhe, Kathfolger

Edit: Alternativ könnte man auch sagen:

I.   Ug1 = konst. = Definiert

II.  Uruhe, Kathode, Kathfolger = Uruhe,Anode, Vorstufe - Ug1

III. Iruhe, Kathfolger = Uruhe, Kathode, Kathfolger / Rk



Das hört sich soweit eigentlich ganz gut an  :) Glaube wenn man die Ug1 berechnen möchte, geht das nur über meine Stromgleichung. Aber die Umzuformen hab ich keinen Bock  ;D

Denke mal, so kann mans machen (thx sven) Ihr dürft das auch bestätigen oder verbessern ;)

So long...
Stoney


Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: SvR am 9.07.2009 12:34
Salü,
Zitat
Falls jemand noch ein Spezialfall einfällt, der relativ oft auftaucht, wäre es super wenn ihr mir ein paar Anregungen verpassen könntet.
Du hast es so gewollt.  :devil:
Hast du Gitteranlaufstrom zur Erzeugung der Gittervorspannung schon behandelt?
"Relativ oft" ist relativ, aber Gitteranlaufstrom wird zum Beispiel in einigen Dynacordverstärkern eingesetzt (Bsp.: http://www.schematicheaven.com/bargainbin/dynacord_bassking.pdf (http://www.schematicheaven.com/bargainbin/dynacord_bassking.pdf))
mfg sven
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 9.07.2009 13:36
Hm, steh grad weng aufn schlauch   :-\

Meinst du (im Schaltplan) den Phasensplitter? Oder meinst du jetzt was beim Anodenfolger noch?


Hab übrigens mit dem Coden etwas angefangen, aber läuft schleppend, da ich auch noch die Konstanten in der Stromformel anpassen muss. Wird aber.


So long...
Stoney
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: SvR am 9.07.2009 14:27
Salü,
Betrachte dir mal die Beschaltung von Rö1 (Anodenfolger). Sie besitzt keinen Kathodenwiderstand zur Gittervorspannungserzeugung, dafür ist der Gitterableitwiderstand sehr groß (10M).  Normal leitet der der Gitterableitwidertand Elektronen von der Kathode ab, die anstatt zur Anode zu wandern sich zum Gitter verirrt haben. Wird der Widerstand entsprechend groß gewählt (Rg>10M) fällt eine Spannung ab, die das Gitter gegen die Masse negativ macht.
Damit kann man einen hohen Eingangswiderstand erreichen.
Für die Gittervorspannung gilt dann: -Ug1=Rg*Iga
mfg sven
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 9.07.2009 14:53
Moin,

Ok, wieder was dazugelernt. Ich bin mir garnicht sicher ob man das braucht, weil das ja eher eine spezielle Eingangschaltung ist für die Impendanz. Aber wenn das natürlich die Gittervorspannung beeinflusst, sollte es schon mit rein... Der Iga, ist das der Strom von der Anode zum Gitter? Kann man den berechnen?
Weil wenn ja, könnte man einfach noch nen loop machen der ab ca. 5MOhm oder so (kann man ja noch festlegen, weil bis 2.2M ist ja schon normal) dann den neuen Bias wert berechnet. Der dürfte doch auch nicht fix sein, weil wenn Iga variiert (ich nehm das mal, wenn das der Strom von Anode zu Gitter ist) dann varriert ja auch wieder die Gittervorspannung.

hmm...

So long...
Lukas
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: SvR am 9.07.2009 14:57
Salü,
Iga ist der Strom von der Anode zum Gitter, stimmt! Ob/Wie man den berechnet, weiß ich leider nicht.
Vielleicht weiß das jemand anderes hier und kann es uns erklären!? Das würde mich nämlich auch interessieren!
mfg sven
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 9.07.2009 18:45
Hoi,

Ich hab da aber nochmal ne Frage...ich hab das modell jetzt erstma soweit fertig, und würd es gerne testen. Soweit sogut, aber ich frag mich grade, wie hoch wohl er Eingangspegel an der Röhre ist bei DC-Kopllung. Nehmen wir mal an die Röhre davor hat nen relativ hohen Verstärkungsfaktor, dann kommt doch da ne richtig saftige Amplitude an, durch den sehr hohen Eingangswiderstand. Oder fällt da irgendwo das Signal doch wider ab?

Gruß,
Lukas
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: SvR am 9.07.2009 19:17
Salü,
Ich versteh deine Frage nicht so ganz  ???
Um welches Modell geht es gerade? (Gitteranlaufstrom oder DC-Kopplung allgemein oder DC-Kopplung bei Gitteranlaufstrom?)
Zitat
Nehmen wir mal an die Röhre davor hat nen relativ hohen Verstärkungsfaktor, dann kommt doch da ne richtig saftige Amplitude an, durch den sehr hohen Eingangswiderstand
Die Höhe der Amplitude hängt doch von der Verstärkung der vorherigen Stufe ab und nicht vom Eingangswiderstand der folgenden Stufe, oder?
mfg sven
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 9.07.2009 20:58
Hoi,

Naja meinte jetzt die DC-Kopplung...Ich bräuchte auch für die Gleichung den "Lastwiderstand" an der Anode, sprich die Eingansimpendanz der 2ten. Röhre in der DC-Kopplung.

Wegen dem Pegel...sprich ich muss das Signal mit entsprechender Eingangsbeschaltung an der 1.Röhre etwas drücken damit ich nicht mit +-30V in die 2te Röhre gehe. Wird das so gemacht oder hab ich jetzt irgendwo nen totalen Denkfehler?!

So long...
Lukas
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: SvR am 10.07.2009 11:32
Salü,
Zitat
Wegen dem Pegel...sprich ich muss das Signal mit entsprechender Eingangsbeschaltung an der 1.Röhre etwas drücken damit ich nicht mit +-30V in die 2te Röhre gehe. Wird das so gemacht[...]?!
Das bringt mich jetzt auch ins grübeln ??? Beim JCM800 wird das Signal nicht durch nen Spannungsteiler minimiert. Gleichzeitig ist aber die Gittervorspannung nur -1V, d.h. ich kann mit höchstens 2Vpp auf die zweite Röhren gehn, wenn ich sie nicht übersteuren will.
Vielleicht hat da jemand hier praktische Erfahrung mit dem JCM800, ob das wirklich so ist?
Andererseits ist für dich der Pegel ja nicht wichtig oder? Damit muss sich der beschäftigen, der die Simulation für eine konkrete Schaltung dimensioniert?
mfg sven
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 10.07.2009 14:21
Salü,Das bringt mich jetzt auch ins grübeln ??? Beim JCM800 wird das Signal nicht durch nen Spannungsteiler minimiert. Gleichzeitig ist aber die Gittervorspannung nur -1V, d.h. ich kann mit höchstens 2Vpp auf die zweite Röhren gehn, wenn ich sie nicht übersteuren will.
Vielleicht hat da jemand hier praktische Erfahrung mit dem JCM800, ob das wirklich so ist?
Andererseits ist für dich der Pegel ja nicht wichtig oder? Damit muss sich der beschäftigen, der die Simulation für eine konkrete Schaltung dimensioniert?
mfg sven

Moin,

genau das hab ich mir auch gedacht. Andererseits ist ja grade in im Lead-Ch (ich nehm jetzt mal bezug auf den Rectoverb-Schaltplan, in dem ja auch kein Spannungsteiler vorhanden ist) eine Kompression gewünscht. Aber trotzdem, wenn man da mit 2Vpp reingeht, bekommt man an der ersten Röhre ja schon nen saftigen Ausgangspegel (einen sehr hohen Lastwiderstand angenommen, ca.700kOhm  , sind das um die 100Vpp wenn nicht noch mehr). Und da das Gitter bei der DC-Kopplung ja einen sehr hohen Eingangswiderstand hat, gibt mir das zu Denken. Hoffe, einer von den erfahrenen Bastlern hier kann da weiterhelfen!

Naja also für mich is der Pegel ja schon wichtig, muss ja mein Modell testen. Sprich wenn es gut funktioniert wenn du 0.6Vpp reingibst aber totalen mist liefert wenn man höher geht, dann muss ich da was ändern weil offensichtlich ein Fehler vorliegt. Es ist z.B. so, das mein Modell, wenn ich den Ck rausnehme, ab ca. 5Vpp ziemlich absurde Signale liefert, sprich der geht nichmehr nur in die Kompression, sondern der biegt die Halbwelle dann plötzlich stark nach unten. Das liegt einfach an den Gleichungen für den speziellen Fall, aber sowas muss man halt angeben oder wissen, damit es später keine ??? gibt. Da so ein Pegel mit nem Bias von 0.5V am Gitter aber unwahrscheinlich ist, brauch ich mir wenig gedanken machen (hoff ich mal, wenn solche Pegel allerdings auftauchen können, hab ich ein Problem). Das war jetzt allerdings Bezogen auf den Anodenfolger.

Deshalb die Überlegungen, weil ich das Modell vom DC-Kathodenfolger ja auch verifizieren muss. Beim Anodenfolger passt es schon gut, da hab ich so ziemlich genau die Signalform wie auf den Oszi-Bildern die es gibt. Klar, etwas feintuning ist dann immer noch gefragt, aber das ist ja bei nem echten Amp auch nicht anders. Bisschen Widerstände umlöten hier, was austauschen dort, usw. Ich hätte gerne ein dutzend Röhrenamps hier (gut, dann wär ich garnicht auf die Idee mit dem Modelling gekommen  ;D lol ) um einfach die Signale etwas auszumessen und nachzuprüfen. Deswegen bin ich damit hier ins Forum gegangen, damit ich das mit der Kompetenz hier wieder gutmachen kann.

Was denjenigen Angeht der die später Benutzt: Ich möchte wirklich ein Blackbox-Modell schaffen. Sprich du sagst ihm nur die Kenndaten der Röhre, und die Bauteile direkt drum rum die für Bias und Betriebsbedingen wichtig sind. Den Rest übernimmt die "Black-Box". Wie eine echte Röhre eben, der sagt man ja auch nicht wie sie sich genau verhalten soll, das macht die schon selbst. Der Rest, sprich die Verschaltung der Röhren, Tonestacks, etc. das ist klar sache des Bauers, wie heute ja auch.


So long...
Lukas
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 13.07.2009 00:16
Moin,

so, ich mach mal ein kleines Update:

Hab den DC-Kathodenfolger soweit fertig. Allerdings ist immoment noch die Ausgangsspannung höher als die Gitterspannung, das könnte aber auch am Lastwiderstand liegen. Stromwerte passen aber schon etwa, die sind etwas höher als beim Anodenfolger, aber das ist ja sinn der Sache. Daher hab ich jetzt mal zwei Fragen:

- Wie hoch ist denn der DC-Widerstand eines Tonestacks  (so ungefähr, klar variiert das) ??? Damit ich das mal mit realen Werten testen kann...sollte ja realtiv klein sein, sonst würde der Kathodenfolger ja keinen Sinn machen.

- Die Frage nach dem Pegel ist immernoch offen, wäre super wenn man hierzu mal ein paar Meinungen hätte. Immo funzt das Modell selbst bis 10Vpp gut.

So, hoffe mal ihr könnt die Fragezeichen etwas beseitigen ;)

Gruß,
Lukas
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: SvR am 13.07.2009 10:52
Salü,
Der DC-Widerstand? Meinst du den Widerstand vom Eingang nach Masse? Bei Fender, Vox, Marshall, E-Series ist der DC-Widerstand unenedlich groß. Bei James 1,11M; Bench 33,33k; Big Muff 161k. Kennst du schon Duncan´s Amp Tools? http://duncanamps.com/tsc/index.html (http://duncanamps.com/tsc/index.html)
mfg sven
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 13.07.2009 12:56
Hi,

Jup, den TSC kenn ich schon. Naja DC-Widerstand war vielleicht etwas dumm ausgedrückt. Halt einfach den Widerstand den die Röhre als ihren Lastwiderstand an der Kathode sieht. Schade das der TSC das nicht anzeigt.

Gruß,
Lukas
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: SvR am 13.07.2009 13:30
Salü,
Der Lastwiderstand müsste sich doch aus der Schaltung berechnen lassen. Der Klangregler ist ja nichts anderes als eine Ansammlung von Reihen- und Parallelschaltungen von R´s und C´s. Da erinnere ich mich noch dunkel an meinen Elektrotechnikunterricht, Reihen-Parallelumwandlung oder so ähnlich  ;D
mfg sven
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 13.07.2009 14:11
Hi,

Ok, dann rechne ich den mal aus...

Gruß,
Lukas
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: SvR am 13.07.2009 14:19
Salü,
Da fällt mit dummerweiße noch ein das XC ja anhängig ist von f. Der Gesammtwiderstand ist also nicht über den Freqoenzbereich konstant sondern abhänig von der Frequenz. Du bekommst also keinen Widerstand, sondern eine Funktion in die du eine Frequenz einsetzen kannst und für diese Frequenz kannst du den Scheinwiderstand bestimmen.
mfg sven

Edit: Du kennst Reihen-Parallelumwandlung?
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 13.07.2009 18:37
Moin,

Naja also das mit der Frequenzabhängigkeit war mir auch klar  ;) Das ja jetzt erstmal nur zum Testen, wie ich das danach löse muss ich mir noch ausdenken, gibts ja mehrere Möglichkeiten.

Edit: Du kennst Reihen-Parallelumwandlung?

Ne :) keine Anhung was das ist...aber man kannst ja auch so einfach Ausrechnen. Wird halt nur etwas pissig wegen dem Komplexen, aber das sollte gehen.

Gruß,
Lukas
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: SvR am 13.07.2009 19:15
Salü,
Mir wars leider nicht gleich klar. :( Wird Zeit das mein Gehirn mal wieder richtig gefordert wird!  ;)
Der Vollständigkeit halber:
Bei Reihen-Parallelumwandlung wird aus einer Reihenschaltung aus R und XC oder L eine Parallelschaltung gemacht und umgekehrt.
Es gilt: XR/RR=RP/XP
Hilfreich wenn man zum Beispiel einem Widerstand hat, dem eine Reihenschaltung aus Kondensator und Widerstand parallel geschaltet ist. Durch die Umwandlung erreicht man, dass die Widerstände und der Kondensator zusammen parallel geschaltet sind. So glaube ich, hab ichs mal aufem Gymn. gelernt. ;)
mfg sven
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 13.07.2009 19:50
Hoi,

Ok, verstanden  :)   Aber kann es sein, das z.B. das tonestack beim rectoverb im Lead-Ch doch einen recht hohen Widerstand hat? Selbst wenn man mal die Kondensatoren weglässt kommt man auf ungefähr 64,5kOhm.

Ich bräuchte wirklich mal ne Erklärung zu dem Eingangspegel. Wie hoch ist der denn an der 2ten Röhre in der DC-Kopplung ???

Gruß,
Lukas
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 16.07.2009 22:05
Hi,

Und alle Tage grüßt der Stoney -> Update:

Also ich glaub inzwischen das der Pegel relativ niedrig ist, da die Eingangsimpendanz der 2. Röhre gering ist. Ich komm folgendermaßen darauf: Also beim DC-Kathodenfolger fließt ja immer Gitterstrom. Da der "relativ hoch" ist weil die Röhre so gebiast ist, ist der Eingang der Röhre relativ niederohmig. Ich habe mal um die 2kOhm angenommen, rein als schätzwert. Und siehe da, mein Anodenfolger liefert komischerweise genau den Eingangspegel den man braucht um die Röhre voll auszusteuern. Entweder ist das jetzt ein doofer Zufall, aber so könnte man dann schonmal das Ganze aufbauen.

Ich habe allerdings bei dem Anodenfolger ein "kleines" Problem festgestellt. Die Filterfunktion die ich für den Ck geschrieben habe (Shelving-EQ) zerpflückt mir mein Signal richtig heftig schon ab mittleren Frequenzen (unter 1,5kHz) wenn das Eingangssignal am Filter unter einen gewissen Pegel fällt (hab das bei einem Pegel bei 4Vpp bemerkt, fängt aber schon früher an). Dabei verbiegt er mir relativ deutlich die untere und obere Halbwelle. Ich muss mir das nochmal ansehen, aber kann gut sein das ich mir da was neues Ausdenken muss. Wobei ich immo nicht verstehe wo der Fehler liegt...leider is unser Prof auch weit weg...

Hmmm....

Edit: Eine Lösung für den Filter scheint gefunden zu sein, die auch für die Tonestacks eine brauchbare Lösung darstellt. Ein Wellendigitalfilter. Damit lassen sich gerade analoge Schaltungen relativ genau nachbilden, wobei sich die Toleranz der Bauteiltoleranzen auf den digitalen Filter überträgt und ihn tolleranter gegen digitalisierung und fehler der konstanten macht. Ich setz mich mal etwas damit auseinander und versuch den mal zu modellieren.

Edit 2: Hab euch mal einen kleinen Plot angehängt. Hab heute den ganzen Nachmittag versucht den Filter hinzubekommen, allerdings nicht mit dem Wellendigitalfilter, da der bei der Röhre soweit ich gesehen hab nicht so gut ist. Später bei den Tonestacks dürfte das allerdings der richtige Weg sein. Dieser verf***** digitale Sch********. Im Bode-Plot des Filters sieht alles wunderbar aus, und dann macht der einem einen Dreck mit dem Signal...Da vergeht einem echt die Lust...ich glaub ich such mal ein DSP-Board wegen dem Filter...

Edit3: So ich hoff ich bekomme auf diesen Edit einiges an Feedback, denn ihr müsst mir jetzt sagen ob man da was "hört". Ich habe noch etwas angehängt: Ein Frequenzspektrum. Wie ihr da seht, Eingangssignal an der Röhre (1kHz Sinus), die "Cleane" Anodenspannung sprich vor dem Filter und die Spannung nach dem Filter. Jetzt meine Frage: Passt das so? Weil das Spektrum sieht ja sogut wie identisch aus, die Signale an sich im Graphen jedoch nicht. Gebt doch mal bitte eure Meinung dazu ab!

Gruß,
Lukas
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 20.07.2009 21:29
Moin,

Also das Problem hat sich erledigt, hab das ohne distortion (kleiner eingangspegel und im lin. Bereich der Kennlinie) getestet mit meinem Wavesample. Astreiner sound, und die Distortion klingt auch schon nice, schon nach einer Röhre hört sich das schon nett an =) Würde mal sagen ich bin auf dem richtigen Weg. Würde mich aber freuen, wenn vielleicht noch jemand die Sache mit dem DC-Folger wegen dem Pegel aufklären könnte....

So long...
Stoney
Titel: Re: Röhrenmodellierung
Beitrag von: Stone(d) am 23.07.2009 09:16
Habe den DC-Kathodenfolger jetzt mal soweit modelliert. Ergebniss ist schon OK, wobei mir die Verzerrung noch etwas hoch vorkommt. Kann es sein, das es bei der DC-Kopplung doch zu einer recht heftigen (auf jeden Fall mehr als beim Anodenfolger) Abflachung der oberen Halbwelle kommt, da wir uns permanent im Bereich des Gitterstromes bewegen? Ich hab das jetzt mal mit ungefähr 0.6Vp Eingangspegel an der ersten Röhre getestet, und bekomme doch schon ne recht deutliche Zerre, wobei die obere Halbwelle gut 1/3 eingeknickt wird. Das führt zu zu sehr sehr deutlichen Obertönen, gerade bei der 2. und 3. Oberwelle.
Ist das so korrekt? Nachdem was ich gelesen habe, wärmt der DC-Kathodenfolger ja das Signal nochmal ordentlich auf und trägt in den High-Gain-Channels auch massgeblich zur Verzerrung bei. In welchem Bereich bewegt sich denn der Pegel nach der V2B das bei der Schaltung in Rectoverb (is ja mehr oder weniger standard) ??? Sind da meine 0.6Vp realistisch oder doch eher weniger, oder mehr ???.
Immoment kann man den Sound noch nicht so gut abschätzen, fehlen ja noch die Bauteile im Anschluss, die die Höhen wieder rausnehmen. Die kommen immoment noch recht Heftig und es klingt etwas "krächzig". Beziehe mich wie immer auf den Rectoverb-Plan. Die Tone- und Gainregler sollen aber auch bald kommen, wenn ich etwas Zeit habe.

Gruss,
Lukas