line preamp 2008: 2008

Samstag, 6. September 2008

Beschreibung vom Netzteil des line- preamp 2008

Der besseren Übersichtlichkeit halber habe ich nur die Sekundärwicklungen der Transformatoren eingezeichnet.

Die Heizspannungen für die signalverarbeitenden Röhren werden mit einem Ringkerntransformator erzeugt. Er besitzt zwei Sekundärwicklungen die je mit 330Ω Widerständen symmetriert werden. Die Heizwicklung für die ECC82 liegt auf dem Gitterspannungspotential des Gyrators um die Gleichspannung zwischen Katode und Faden der ECC82 klein zu halten.

Die Anodenspannung wird mit einem kleinen 13VA Trafo konventioneller Bauart gewonnen. Die Primärwicklung ist in einer eigenen Kammer untergebracht. Er erzeugt auch die Heizspannung für die Gleichrichterröhre EZ80. Ihr Faden ist über einen 220Ω Widerstand mit der Katode verbunden. Parallel zum Ladekondensator (Pos.7,i) liegt ein 1Meg.Ω Entladewiderstand und die Glimmlampe, mit ihrem 2M2Ω Vorwiderstand, zur Betriebsanzeige. Die Minuspole des Ladekondensators und des ersten Siebkondensators liegen zusammen über 2K7Ω (Pos.11,h) an Masse. An diesem Widerstand fällt die negative Betriebsspannung von -22VDC ab, aus der die negativen Gittervorspannungen und die Spannung zur Verstärkungsregelung gewonnen werden. Dazu später mehr.
Am dritten Siebkondensator (Pos.14,h) stehen die 200VDC an. Hier ist der Schleifer des Symmetriertrimmers (Pos.13,k) für die g2 Versorgung der EF86 angeschlossen. Der Widerstand (Pos.21,l) und der Kondensator (Pos.20,j) sieben die 200VDC weiter um für die Gyratoren eine ausreichend geglättete Anodenspannung (Pos.22,k) zu erhalten. Der Spannungsteiler (Pos.17,i) erzeugt die Gyratorgitterspannung. Der Kondensator (Pos.18,h) verblockt weitestgehend Netzstörungen die über die Wicklungskapazität zwischen Primär- und Heizwicklung eingekoppelt werden können. Nach einer RC Siebung (Pos.19,h) steht dann die positive Gittervorspannung von 120VDC für die Gyratoren zur Verfügung.

Die negative Betriebsspannung von -22VDC liegt am Lautstärkepotentiometer. Das andere Ende des Potis liegt über einen Widerstand (Pos.11,c) an Masse. So ist die Spannung am Schleifer des Potis bei voll aufgedrehter Lautstärke negativ genug um die für die Steuercharakteristik nötige Ausgangskennlinienform der Referenztriode beizubehalten. Mit dem Widerstand (Pos.13,e) wird das Poti logarithmiert. Mit den Trimmern (Pos.15,d und Pos.18,d) ist die maximale Dämpfung für jeden Kanal einzeln abgleichbar. An den Schleifern dieser Trimmer liegt die Lautstärkesteuerspannung für die Steuergitter der EF86.

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Samstag, 12. Juli 2008

Beschreibung vom Signalteil des line-preamp 2008

Der line preamp 2008 ist Halbleiter- und Elkofrei aufgebaut. Zur Vermeidung von Brumm und Stromgegenkopplung sind die Katoden der Katodenbasisstufen unmittelbar geerdet. Das Heizspannungspotential der ECC82 liegt auf dem Gitterspannungspotential des Gyrators.
Alle Line Eingänge sind mit 47KΩ (R1) abgeschlossen.

Das Signal vom Eingangswahlschalter wird über C1 dem Gitter der Signal Inverterstufe mit der ECC230 (=6080) zugeführt. Über C2 gelangt das invertierte Signal auf das Gitter 2 (≡ Anode der Referenztriode) der EF86 die für die Lautstärkeeinstellung verantwortlich ist. C2 ist sowohl Koppelkondensator für das Signal, als auch Siebkondensator für die g2 Spannung der EF86.

Um die Gitterstromtoleranzen zwischen den Röhren beider Kanäle klein zu halten, wird die g2 Spannung über je einen hochohmigen Widerstand (R4=2M2Ω) zugeführt. Ausserdem werden die g2 Widerstände von einen Symmetriertrimmer gespeist.
Über R6 wird die Steuerspannung für die Lautstärke dem Gitter1 der EF86 zugeführt und mit C3 wird diese Spannung geglättet. Die Steuerspannungen, die vom Lautstärkepotentiometer abgeleitet werden, lassen sich über Trimmer für jeden Kanal einzeln einstellen.
Die Anodenspannungsversorgung der EF86 erfolgt über die Gyratortriode.

Der Gyrator hält die Anodengleichspannung, unabhängig von dem über das g1 eingestellten Anodenstrom, konstannt und trennt so die Steuerspannung von der Signalspannung ab. Das Sieb aus R6-C3 sorgt dafür, dass sich die Steuerspannung am g1 entsprechend langsam ändert. Die untere Grenzfrequenz des Gyrators muss einerseits so hoch liegen, dass eine schnelle Lautstärkeeinstellung ermöglicht wird, andererseits tiefe Signalfrequenzen nicht beschnitten werden. Um bei 20Hz noch keine merkliche Abschwächung der Signalspannung zu erhalten, habe ich diese Grenzfrequenz auf 6Hz gelegt. Die untere Grenzfrequenz [fu] wird durch C4-R8 und µ der Gyratortriode bestimmt:
fu ≈ µ / (2 x π x R8 x C4)
= 17 /(2 x 3,14 x 1MΩ x 470nF) = 6Hz
Dieser Einfluss von µ ist ja auch schon von der Koppeltriode im Filter Modus bekannt. Hier kommt man in den Genuss wesentlich geringer Phasenfehler im Vergleich zu "RLC" Anordnungen; Auch deshalb gebe ich dem Trioden Gyrator den Vorzug gegenüber der äquivalenten R ll L Anordnung. Um diesen Vorzug zur Geltung kommen zu lassen, muss die untere Grenzfrequenz des Apparats allein durch den Gyrator bestimmt werden. Deshalb sind die Koppelglieder C1 , C2 und C5 entsprechend gross dimensioniert.
Der Gyrator und auch sein L ll R- Äquivalent bewirken keine Brummunterdrückung, deshalb bekommt der Gyrator ein zusätzliches Sieb in seiner Spannungsversorgung.
Da der Gyrator die Anodenspannung für die Pentode herabsetzt, ermöglicht er die galvanische Ankopplung des Katodenfolgers. Über C5 und den Entkopplungswiderstand R12 gelangt das Signal dann zum line Ausgang, der einen Abschlusswiderstand von
47KΩ und eine Abschlusskapazität von weniger als 1nF erwartet.

Anhang:

R1 = 47KΩ
R2 = 1MΩ
R3 = 220KΩ
R4 = 2M2
R5 = 4K7
R6 = 1MΩ
R7 = 100KΩ
R8 = 1MΩ
R9 = 68KΩ
R10 = 2K2
R11 = 470KΩ
R12 = 1K2

C1 = 100nF
C2 = 1µF
C3 = 1µF
C4 = 470nF
C5 = 2µ2F

R1 _Abschlusswiderstand für den Line Eingang.
R2 _Gitterableitwiderstand über den die negative Gittervorspannung für den Inverter zugeführt wird.
R3 _Arbeitswiderstand für den Inverter ECC230.
R4 _g2 Vorwiderstand für die EF86.
R5 _Wandelt den Anodenstrom der Pentode in eine Steuerspannung für die Gyrator-Triode um. Für Signalfrequenzen multipliziert die Triode als Widerstandsmultiplizierer den Wert von R5. Der dynamische Arbeitswiderstand für die Pentode [rl] ist dann
rl = R5 x (µ + 1) + ri [µ von der triode, ri dyn. ist der Innenwiderstand der Triode]
R6 _ Führt die Lautstärkestellspannung zum Gitter der Pentode und glättet diese mit C3.
R7 _Belastungswiderstand [BL] für die Gyratortriode. Er hält den dynamischen Innenwiderstand [ri] der Triode auch bei geringem Anodenstrom der Pentode so niedrig, dass R5 x µ >> ri ist.
R8 _Bestimmt mit C4 die untere Grenzfrequenz [fu] des Gyrators.
fu ≈ µ / (2 x π x R8 x C4)
Über R8 wird die Gleichspannung von 120V zugeführt. Das Katodenpotential der Gyratortriode liegt um den Betrag der Gittervorspannung höher. Gleichspannungsmässig arbeitet die Gyratortriode als Katodenfolger und hält so die Anodenspannung der Pentode weitgehend konstant.
R9 _Bestimmt den Ruhestrom und damit den Ausgangswiderstand 1/s des Katodenfolgers.
R10 _Schwingschutzwiderstand
R11 _Sorgt für 0VDC am Ausgang auch ohne DC-Last.
R12 _Entkopplungswiderstand für den Katodenfolger.

C1 _Koppelkondensator zum Inverter.
C2 _Koppelkondensator vom Inverter zum g2 der Pentode, Siebkondensator für die g2 Spannung.
C3 _Siebkondensator für die Lautstärkespannung, bestimmt mit R6 die Trägheit der Lautstärkeeinstellung.
C4 _Bestimmt mit R8 die untere Grenzfrequenz [fu] des Gyrators.
fu ≈ µ / (2 x π x R8 x C4)
C5 _Koppelkondensator vom Katodenfolger zum Line Ausgang.

Im folgenden blog wird das Netzteil beschrieben.

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Sonntag, 6. Juli 2008

unity gain inverter / Der Phaseninverter im pre 2008

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line level audio preamp-Einführung Lautstärkeregelung mit EF86
Der Gyrator im line pre 2008
unity gain inverter-Der Phaseninverter im pre 2008
Schematic explained, parts list -Beschreibung vom Signalteil des line pre 2008
power supply explained, Beschreibung vom Netzteil des line pre 2008

Die am Gitter 2 gesteuerte Pentode invertiert das Signal und der Eingangswiderstand am g2 ist abhängig von der Lautstärkestellung. Deshalb ist eine Eingangsstufe sinnvoll die eine Phasendrehung erzeugt und eine konstante Eingangsimpedanz hat. Verstärken soll sie nicht, da der Line Pegel am Eingang schon gross genug für die g2 Steuerung der EF86 ist.
Für eine Katodenbasisstufe ohne Gegenkopplung und hoher Kennzahl benötigt man dann eine Triode mit einem µ von Eins.

Auf diese Idee ist man auch bei der ECLL800 gekommen, deren Triodensystem genau diese Forderung erfüllt.
Nun habe ich intensiv nach einer Triode mit dieser besonderen Eigenschaft gesucht, bin aber leider nicht fündig geworden.

Bei der Suche in der "Röhren Taschen Tabelle" ist mir dann aber doch eine Doppeltriode aufgefallen, deren µ zumindest sehr klein ist, es ist die ECC230 (=6080). Bei dem geringen Anodenstrom der ihr beim pre 2008 abgefordert wird, beträgt µ ≈ 1,5 und dementsprechend niedrig ist auch der Betrag der Spannungsverstärkung. Die Bezeichnung ECC täuscht, die ECC230 ist eine grosse Doppeltriode mit 2,5A Heizung!

Trotzdem lohnt sich ihr Einsatz. Dieser Phaseninverter hat einen hochohmigen und kapazitätsarmen Eingang, eine negative Gittervorspannung von -8V bietet genügend Aussteuerungsreserve.
Der differentielle Ausgangswiderstand liegt unter 3KΩ. Das Verhältnis von Lastwiderstand zu Innenwiderstand beträgt ≈100. Das macht die Inverter Stufe unempfindlich gegen Brumm auf der Betriebsspannung und erlaubt es die Koppelkondensatoren zum g2 gleichzeitig als Siebkondensatoren für die g2 Spannung der EF86 zu verwenden.

Im nächsten blog wird die Schaltung erklärt.

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Freitag, 4. Juli 2008

Der "Gyrator" im line preamp 2008

Die negative Gittervorspannung am Gitter 1 ändert nicht nur die Signalamplitude an der Anode. Mit der negativen Gittervorspannung stellt man den Anodenruhestrom ein und damit auch den Spannungsabfall am Arbeitswiderstand in der Anodenleitung. Bei geringer Gittervorspannung, also grosser Lautstärkeeinstellung, sinkt dann die Anodenspannung ab. Die dadurch hervorgerufene Dämpfung wirkt dann der Steuerung entgegen. Daher ist es vorteilhaft die Anodenspannung zu fixieren. Das ermöglicht es dann auch die folgenden Stufen galvanisch zu koppeln oder, wie beim line pre 2008, den Koppelkondensator am Ausgang grosszügig zu dimensionieren. Das funktioniert im Bild links mit einer Niederfrequenzdrossel deren Gleichstromwiderstand gering ist.

Der Wechselstromwiderstand dieser Drossel wird einem Parallelwiderstand auf den, für die gewünschte Verstärkungsziffer, erforderlichen Wert gebracht. Wesentlich weniger lineare Verzerrungen bietet die elektronische Nachbildung dieser Anordnung im Bild rechts. Diesen so genannten "Gyrator" bildet bei dem pre 2008 ein Triodensystem der ECC82.

Wie auch bei der so genannten "SRPP" Anordnung multipliziert die Triode als Widerstandsmultiplizierer den Wert des Widerstandes R ( 4K7Ω ) µ-fach kleinsignalmässig zwischen Anode und Katode der "Gyrator"-Triode. Nicht berücksichtigt ist bei dieser Näherung der differentielle Innenwiderstand [ri] der Triode den man, zu dem entsprechenden Ruhestrom, aus dem Ausgangskennlienienfeld der Triode ermitteln kann. Dieser addiert sich zu dem Wert µR des Widerstandsmultiplizierers. Bei kleinen Lautstärken und damit geringen Ruheströmen kann ri schnell relevant werden und der Lautstärkesteuerung entgegen wirken. Der Belastungswiderstand BL=100KΩ vermeidet dies. Er erzeugt einen Mindestruhestrom der unabhängig von der Lautstärkestellung dafür sorgt, dass ri << µR ist. Der Gleichspannungsabfall an der Katode hängt von der Gittergleichspannung ab die von einem Spannungsteiler gewonnen wird. Grossignalmässig arbeitet die "Gyratortriode" als Katodenfolger der den Spannungsteiler puffert.

Der dynamische Ausgangswiderstand des "Gyrators" beträgt ≈ ri der triode. Das liegt daran, dass der dynamische Innenwiderstand der Pentode sehr gross gegenüber R ist und damit kleinsignalmässig Gitter und Katode der Triode zusammen geschaltet sind. Der "Gyrator" ist deshalb zu hochohmig um den Lineausgang zu treiben, es wird ein Puffer beispielsweise in Form einer Koppeltriode oder eines Katodenfolgers benötigt. Im pre 2008 ist dem Gyrator ein Katodenfolger nachgeschaltet.

Überarbeitet am 7.Juli 2008

Der nächste blog erklärt die Eingangsschaltung mit der 6080.

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Mittwoch, 25. Juni 2008

line level audio preamplifier - Einführung Lautstärkestellung mit EF86

line level audio preamp-Einführung Lautstärkeregelung mit EF86
Der Gyrator im line pre 2008
unity gain inverter-Der Phaseninverter im pre 2008
Schematic explained, parts list -Beschreibung vom Signalteil des line pre 2008
power supply explained, Beschreibung vom Netzteil des line pre 2008

In diesem Blog stelle ich Euch einen Vorverstärker mit elektronischer Lautstärkeeinstellung über eine Röhre vor.
Die Idee zu der Schaltung kam mir nach diesem Forumsbeitrag.
Lautsärkeeinstellungen mit Regelröhren findet man beispielsweise in manchen AM Rundfunkgeräten mit Vorwärtsregelung und in Tonbandgeräten.
Die folgende Schaltung zeigt stellvertretend eine regelbare Niederfrequenzstufe mit einer EF93.

Das Problem bei derartigen Schaltungen ist, dass sie am Gitter keinen Line Pegel, d.h. ≈2Vpp, verarbeiten können. Daher muss man das Eingangssignal vor dem Gitter stark abschwächen um die Verzerrungen gering zu halten. Das Abschwächen vor der Regelröhre gibt einen verringerten Signal-Rauschspannungsabstand. Ein weiteres Problem ist, dass bei grösserem Regelumfang d.h.≈60dB der Gleichlauf zwischen den Stereokanälen, wegen den Exemplarstreuungen der Regelröhren, nicht mehr in den Griff zu bekommen ist.
Die Lösung liegt in der g2 Steuerung einer fixen Pentode.

Die Lautstärkestellung erfolgt über die negative Vorspannung am Gitter 1, die Niederfrequenz kommt mit Linepegel an das Gitter 2 und das Ausgangssignal liegt an der Anode. Der Regelvorgang ist ein völlig anderer als in der oben gezeigten Schaltung mit Exponentialröhre. Um das zu verstehen muss man sich die Pentode zweigeteilt vorstellen. Die Sektion Katode Gitter 1 und Gitter 2 bildet eine Referenztriode deren Strom B-fach an der Anode (≡Collector) anliegt.

Der differentielle Ausgangswiderstand der Referenztriode lässt sich mit der Vorspannung am Gitter 1 einstellen und damit die Lautstärke. Die Signalspannung erzeugt einen über die Gitter 1 Vorspannung einstellbaren Signalstrom in der Referenztriode, der B- fach zur Anode (≡Collector) übertragen wird. Dieser Anodenstrom (≡Collectorstrom) wird mit einem Widerstand in der Anodenleitung (≡Collectorleitung) in die Signalspannung umgewandelt. Diese Art der Lautstärkeeinstellung erfordert kein speziell ausgebildetes Steuergitter und es kann mit Vorteil eine hochwertige NF-Röhre wie die EF86 verwendet werden. Im folgenden das Blockschaltbild des line pre 2008.

Das Eingangssignal wird gepuffert und phasengedreht der Lautstärkestellstufe zugeführt, dann gepuffert auf den Ausgang gegeben.
Die einzelen Stufen werden in den folgenden blogs erklärt.
Der folgende blog erklärt den "Gyrator"
4.Juli 2008

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