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Dampfradioforum • Thema anzeigen - Brummarme Konstantstromquelle gesucht (Bias Komp.)

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BeitragVerfasst: Do Nov 12, 2020 4:04 
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Hallo Zusammen,

ich tüftele seit Längerem an einem Röhrenkopfhörerverstärker bei dem ich Ringkerntrafos (RKT) als Ausgangsübertrager einsetzen möchte. Da nun im Single-Ended-Betrieb die Endstufe einen DC-Ruhestrom durch den Übertrager fließen lässt, findet im Kern eine Vormagnetisierung statt. Diese setzt die untere Grenzfrequenz (vermutlich massiv) herab. Ringkerntrafos sollen, wie ich gelesen habe, sehr empfindlich auf eine Vormagnetisierung reagieren.

Für den Kopfhörerverstärker benötige ich nur ca. 100mW - 200mW im Kopfhörer.

Die erste Idee war nun, einen im Grunde völlig überdimensionierten RKT einzusetzen (in meinem Fall ein 50VA RKT) und zu hoffen, dass dieser den geringen DC-Ruhestrom der Endröhre (in meinem Projekt: 20 mA) "toleriert".

Die zweite Idee (um diese geht es mit in diesem Thread) besteht darin, den primärseitig fließenden Ruhestrom auf der Sekundärseite durch einen Gleichstrom (entsprechend dem Übersetzungsverhältnis des Trafos/Übertragers) zu kompensieren. Dazu bin ich nun auf der Suche nach einer geeigneten Schaltung (Konstantstromquelle (CCS)), welche mir das sekundärseitige Einspeisen (in meinem Projekt: ca. 141mA (einen Feinabgleich würde ich am realen Aufbau machen wollen)) in eine eigenständige Sekundärwicklung des Übertrages (R_DC: 7,5 Ohm) ermöglicht.

Die Probleme, die sich nun stellen sind folgende:
- die CCS darf die Sekundärwicklung möglicht wenig belasten, muss also hochohmig sein.
- die CCS arbeitet quasi "gegen" die (von der Primärseite) in der Sekundärwicklung induzierte NF-Signalspannung (im Projekt liegt diese in der entsprechenden Kompensationswicklung bei Vollaussteuerung bei 2,8V(AC_eff).
- die CSS soll möglichst brummarm sein.

Es gibt nun viele Varianten von mit Halbleitern diskret aufgebauten Konstantstromquellen. Nachfolgend habe ich mal einige Konzepte als Schema zusammengefasst (siehe Anhang BILD_1)

Auch Operationsverstärker lassen sich nutzen (siehe Anhang BILD_2).

Ich kann aber nicht so wirklich einschätzen, wie sich eine der Schaltungen in meiner ("sehr speziellen") Applikation verhält. Vielleicht hat Jemand von Euch eine gute Idee ... :-)

Meine Gesamtschaltung des KHV zeigt BILD_3 im Bild-Anhang.

Den Ringkerntrafo-Übertrager habe ich in Handarbeit sekundärseitig komplett neu bewickelt (siehe auch mein Thread dazu), damit ich für alle Impedanzen (30, 50, 150, 300, 600 Ohm) eine Anzapfung habe und auch Wicklungen für eine Gegenkopplung sowie die besagte DC-Bias-Kompensation.

Das Konzept einen RKT als AÜ in einem SE sekundärseitig zu kompensieren wurde auch schon vor Jahren mal im MC-Forum aufgegriffen (Klick). Dort sind auch sehr interessante Frequenzgänge eines SE-Amps mit RKT als AÜ dargestellt.

Viele Grüße
Steffen

PS: Ich hatte eine ähnliche Fragestellung auch schon mal vor einigen Wochen im Elektronik-Teil des Hifi-Forum veröffentlicht. Speziell was die CCS anbelangt bin ich aber leider nicht weiter gekommen.


Dateianhänge:
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BeitragVerfasst: Do Nov 12, 2020 15:50 
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Hallo Steffen,

ich glaube Dir geht es hier hauptsächlich um die Umsetzung einer bastlerischen Idee.
Dabei kann ich Dir mangels Wissen dazu nicht viel helfen, außer dass sich mit einem LM317 auch prima funktionierende Konstantstromquellen bauen lassen.
Ich könnte Dir aber sagen, dass ich schon einen Verstärker mit einer 6N6P aufgebaut habe, ebenfalls als Endröhre und einer ECC83 in der Vorstufe. Daran hängen zwei Grundig EL95 AÜs für 10 Euro das Stück. Der Verstärker läuft mit einer Anodenspannung von ca. 230 Volt, die Anodenbelastung beträgt ~4,2 Watt pro System. Das reicht für "fette" 1,1 Watt Sinus an 4 Ohm.
Klingen tut der Verstärker sehr schön, es fehlt ihm nicht an Bass, ganz im Gegenteil. Auch reichen die 1,1 Watt pro Kanal für eine gute Lautstärke. Das soll jedoch nur ein Hinweis sein und Dich in Deinem Entwicklungsdrang nicht einschränken.

Viele Grüße
Frank

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BeitragVerfasst: Do Nov 12, 2020 16:48 
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Hallo Frank,

ja mir geht es hauptsächlich um die bastelerische Umsetzung der Idee einen (umgewickelten) Standard-RKT als AÜ für den SE-Röhren-KHV zu verwenden. Das hatte ich mir so in den "Kopf gesetzt" bzw. wollte die Realisierung zumindest einmal ausprobieren. :wink:

Dass Du auch schon mal einen kleinen Amp mit ECC83 und 6N6P gebastelt hast, ist sehr interessant. :) Kannst Du mir sagen, auf welchem Ra die Grundig-AÜ bei Dir arbeiten? (bzw. welches Übersetzungverhältnis diese haben)

Der LM317 (als CCS geschaltet) war im Ursprung auch mein erster Gedanke, da gerade als CCS sich die Außenbeschaltung des Reglers auf nur einen Widerstand beschränkt. Allerdings ist der LM317 wohl hauptsächlich auf den Betrieb an 50 bzw. 100 Hz AC überlagerter DC "gezüchtet".

Einen Auszug aus dem Datenblatt (Ripple Rejection versus Frequency) eines LM317 von ON-Semiconductors habe ich mal angefügt. Die Ripple-Rejection und damit auch die Verstärkung des LM317 ist demnach ziemlich frequenzabhängig, so dass ich befürchte, dass die so realisierte CCS in meiner geplanten Anwendung nicht so wirklich eine gute Figur macht. Auch weiß ich nicht so genau, wie ein LM317 auf die induzierte Nutzsignalspannung reagiert, "gegen" diese muss der Regler ja quasi "kämpfen". In der "normalen" Anwendung des LM317 oder auch einer "normalen" CCS ist so eine "Gegenspannung" ja nicht vorhanden ...

Beste Grüße
Steffen


Dateianhänge:
LM317_RippleRejectionVsFrequency.jpg
LM317_RippleRejectionVsFrequency.jpg [ 48.84 KiB | 5546-mal betrachtet ]
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BeitragVerfasst: Do Nov 12, 2020 21:47 
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Hallo Steffen,


das muß also eine Konstantstromquelle sein, welche mit der höchsten zu
übertragenden Frequenz (NF) klarkommt, also entsprechend schnell ist.
Das würde aber bedeuten, das für ein gutes Ergebnis, das Ganze nicht
nur 20kHz schnell ist, sondern bedeutend schneller... > 40kHz. Da sehe
ich erhebliche Probleme, ein LM317 scheidet schon mal aus.....
Ausprobieren kannst Du das ja mal, sollte spannungsmäßig funktionieren
wenn die Arbeitsspannung des LM317 deutlich höher ist als die Induzierte
Spannung aus der Wicklung, somit kommt es nicht zur "Umpolung".
Wie ist es mit einem RKT der 2*110V Wicklung hat und dann im Gegentakt
arbeitet ?


Gruß,
RE 084

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RE 084 heisst Hans und kommt aus 41844 Wegberg :mauge:


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BeitragVerfasst: Do Nov 12, 2020 22:26 
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Hallo Hans,

den Gedanken, 2x115V bzw. 2x110V RKT zu nutzen und primärseitig zu kompensieren, entweder durch einen Gegentaktbetrieb oder durch primärseitigen "Gegenstrom", den eine Halbleiterquelle bereitstellt, hatte ich anfangs auch schon gehegt. Man hätte dann allerdings nur 1/4 der Primärinduktivität, was vermutlich zu wenig wäre (bezogen auf einen angepeilten Ra von 3 kOhm).
Ich hatte mich dann auch aus Preisgründen (die "kleineren" RKT bis 50VA gab es zu günstigen Preisen (16 €) nur mit einer 230-V-Primärwicklung) für die Sedlbauer RKT mit nur einer Primärwicklung entschieden. Und fleißig gewickelt habe ich in der Zwischenzeit auch schon (Klick) :wink: .

Der DC-Widerstand meiner Kompensationswicklung beträgt 7,5 Ohm. Als Kompensationsstrom soll ca. 141 mA fließen. Das wären nach Herrn Ohm 1,06 V.
Als induzierte Wechselspannung (NF-Nutzsignal) entstehen bei Vollaussteuerung ca 2,8V(AC_eff) in der Kompensationswicklung (Leerlauf / unbelastet).

Bei der Versorgung der Kompensation bin ich spannungstechnisch flexibel (den Netztrafo wickele ich auch aus einem RKT selber). Würde ich hier nun eine deutlich höhere Spannung einsetzen, könnte ich vermutlich auf eine CCS sogar verzichten, aber dann müsste ich viel Leistung verheizen.
So sehr genau muss der "Gegenstrom" vermutlich nicht sein. Ich denke mal, eine klassische Gegentakt-Röhrenstufe hat auch einen Summen-Bias, der nicht bei 0 liegt.

Ausprobieren könnte ich einen LM317 natürlich, "irgendwie" wäre mir eine diskret aufgebaute CCS allerdings lieber. Aber so richtig habe ich noch keinen Ansatz gefunden.

Inwieweit der Stromregler "schneller" sein muss, als das NF-Nutzsignal ist auch eine gute Fragestellung. Zum eigentlichen Ruhestrom kommt sicher (wenn man es genau betrachtet) der Mittelwert der Nutzsignalwechselspannung hinzu. Aber das ist bei einer klassischen Gegentaktstufe ja auch der Fall, ohne dass dies berücksichtigt oder (aktiv) ausgeregelt wird, wobei sich hier wegen dem vorgeschalteten Phasensplitter sicherlich doch Vieles "von selbst auslöscht".

Ich weiß auch nicht, ob man es "hört", wenn ich zuviel aktiv "regele". Voriges Jahr hatte ich schon mal kleinere Versuche gemacht und festgestellt, dass ich das Übertragungsverhalten eines als AÜ genutzten RKT im SE-Betrieb mit einer sekundären Stromeinspeisung in einer extra Wicklung massiv beeinflussen kann. Die Höhe des Kompensationsstromes konnte man sprichwörtlich im Kopfhörer hören (der eingestellte Kompensationsstrom fungierte fast als Klangsteller).

Beste Grüße
Steffen

PS: Für ein schnelles Regeln einer diskret aufgebauten CCS (siehe meine Hand-Skizze weiter oben) müsste ich bei einigen Varianten dann sicher den Kondensator / Elko entfernen (der am Eingang einiger Transistorschaltungen in der Skizze zusammen mit dem Transistor als eine Art Capacitance-Mulitplier fungiert). Damit hätte ich dann wiederum die Brummspannungsunterdrückung verschlechtert.
Oder ich müsste die Sache zweistufig angehen ... zuerst eine Brummspannungsunterdrückung und dann eine schnelle CCS.


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BeitragVerfasst: Fr Nov 13, 2020 8:25 
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Hallo Steffen,

den ECC99 (6N6P) Verstärker hatte ich hier auch schonmal vorgestellt.
viewtopic.php?f=62&t=16687
Leider hatte ich die Bilder damals extern gepostet und sie sind nicht mehr verfügbar.
Der Schaltplan ist aber Deinem recht ähnlich, wenn Du ihn haben möchtest, kann ich ihn gerne posten.
Meine AÜs sind von Grundig und für die EL95 / ELL80 und haben Ra=10k. Sekundär meine ich 4,5 Ohm. Die werden recht häufig für ~10 Euro das Stück in der Bucht angeboten.
Man könnte solche AÜs auch für einen KHV nutzen. Mit entsprechenden Parallelwiderständen könnte man das anpassen. Möchte man Kopfhörer mit verschiedenen Impedanzen anschließen können, könnte man über einen Drehschalter verschiedene Widerstände zuschalten. Für den KHV braucht es aber keine 6N6P, es würde auch eine ECC82 genügen. Oder du fährst die 6N6P mit 2 Watt pro Anode, das sollte gut für einen Kopfhörer ausreichen.

Viele Grüße
Frank

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BeitragVerfasst: Fr Nov 13, 2020 17:08 
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Hallo Frank,

jetzt wo Du es schreibst ... Zumindest den "ungleichen Zwilling des Triodenverstärkers" mit der E280F im Pentodenbetrieb hatte ich im Forum hier schon mal betrachtet. Ein feiner kleiner Amp. :)

Ich habe aktuell den Arbeitspunkt der 6n6p auf Ua=170V, Uk=-5,5V und Ia=20mA gesetzt. Ra ist mit 3kOhm angepeilt. Für eine untere Grenzfrequenz von ca. 30 Hz würde ich mit Sicherheitsaufschlag (3x Ra = 9KOhm) eine Primärinduktivität von ca. 50 Henry benötigen. In meiner Simulation erziele ich im Kopfhörer einer Leistung von ca. 300 mW bei Vollaussteuerung (Eingangsspannung des Amps: ca. 300mV). Ein wenig will ich auch noch gegenkopplen (Kathoden-GK), so dass ich ca. 150mW im Kopfhörer als maximale Leistung anpeile.
Aber klar die 6n6p kann vielmehr, die maximale Anodenverlustleistung liegt bei 4,8W pro System. Mir ging es hauptsächlich um eine gewisse Niederohmigkeit, um die Primärimpedanz niedrig halten zu können und dennoch im Kopfhörer ausreichend Bass zu haben.

So einen Spannungsteiler aus ohmschen Widerständen nach dem AÜ hatte ich bei einem anderen Amp-Projekt mit PCL82 mal eingebaut. Bei diesem Amp hatte ich 125BSE-SE-AÜ von Hammond verbaut. Das funktioniert auch ganz gut. Der PCL82-Amp liefert ca. 1 Watt Ausgangsleistung in angeschlossene Lautsprecher, hat aber auch einen Kopfhörerausgang, der an einem Spannungsteiler (nach dem AÜ) hängt. Vorteilhaft bei der Variante ist, dass man (noch verbliebenes) Rauschen und Brummern (was man im Lautsprechern nicht hört im Kopfhörer hingegen ggf. schon) auch herunter teilt.

Diesmal möchte ich aber die Idee mit der Kompensation an einem RKT ausprobieren, einfach weil mich die bastlerische Idee schon eine Weile beschäftigt. :wink: Es ist also nicht so, dass ich unbedingt noch einen Röhren-KHV zum Musikhörer bräuchte. Mir geht es immer auch ums Tüfteln und Ausprobieren. 8_)

Viele Grüße
Steffen


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BeitragVerfasst: Fr Nov 13, 2020 18:20 
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Beiträge: 57
Kenntnisstand: Elektrotechnischer Beruf/ Studium
LT3085 (500mA) oder LT3015 (1,5A, den gibt's auch in nicht SMD :) )
Sind etwas moderner und nach DaBla wohl ruhiger.

_________________
“ground” is a convenient fantasy

'˙˙˙˙uıɐƃɐ lɐıp puɐ °06 ǝuoɥd ɹnoʎ uɹnʇ ǝsɐǝld 'ʎɹɐuıƃɐɯı sı pǝlɐıp ǝʌɐɥ noʎ ɹǝqɯnu ǝɥʇ'


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BeitragVerfasst: Sa Nov 14, 2020 1:14 
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Hallo Henrik,

Dank Dir für den Tipp mit dem LT3085 und LT3015. Ich habe den LT3080 bei Völkner im TO-220-Gehäuse gefunden.

Die Parameter (besonders die Ripple-Rejection aber auch der Frequenzverlauf) des Datenblattes vom LT3080 sehen eigentlich sehr gut aus und besser als die des LM317.

Da der LT3080 auch in LT-Spice als Modell in der Standardbibliothek vorhanden ist, habe ich mich gleich mal ans Werk gemacht. Ein Simulationsergebnis ist im Anhang gezeigt. Leider schwingt der Kompensationsstrom mit der Frequenz des NF-Nutz-Signals und das auch noch ziemlich erheblich (ca. 80 bis 190 mA in der Simulation). Ohne Nutzsignal (also ohne anliegendes NF-Eingangssignal) ist der Strom hingegen konstant (so wie es sein soll).

Kann es sein, dass die ganzen integrierten Regler meine (induzierte) "Gegenspannung" nicht wirklich mögen? :?

Beste Grüße
Steffen


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KHV_6n6p_DC-Bias-Komp_LT3080_.jpg [ 155.27 KiB | 5398-mal betrachtet ]
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