Kopfhörerverstärker OTL

[Paffii]

   
Hallo Forum,

da ich keine Rubrik für Anfänger finde, hier meine Frage. Ziel ist ein OTL Kopfhörerverstärker. Was ich nicht verstehe:
Wenn ich mit dem Frequenzgenerator ein Eingangssignal einspeise und am Messpunkt mit dem Oszi messe, so erhalte ich einen abgeflachten Sinus (die obere Welle), wenn
ein Verbraucher (Kopfhörer) am Ausgang hängt.
Ist der Ausgang offen, so ist das Signal gut. Warum ändert sich das Signal? Ich dachte, dass kein Gitterstrom durch die zweite Stufe fliesst und somit doch alles hochohmig ist und nicht die Vorstufe beeinflussen sollte..ist womöglich meine Testspannung von 75V zu niedrig? Ich möchte erstmal mit kleinen Spannungen experimentieren.
Mein Kathodenwiderstand R2 ist sehr hoch, aber nur dadurch fällt an ihm eine Spannung von ca. 4V ab. Wenn ich das richtig begriffen habe, wäre das dann die "negative" Vorspannung am Gitter. Im Grunde möchte ich eigentlich mit noch gut erhältlichen Röhren einen OTL für Kopfhörer bauen bei nicht so hoher Spannung und am wichtigsten, mit wenig Verzerrung.
Leider weiss ich gar nicht, wie sich ein "echter" Verstärker anhört, aber die Verzerrungen sind bei dieser Schaltung gut hörbar und störend.
Würde mich über Tips freuen..

Andreas

[radioharry]

Moin moin Andreas,
willkommen im Forum der Röhrenvirus infizierten.
Von dir als neues Mitglied lesen wir ( zumindest die älteren Mitglieder) hier eine kurze Selbstdarstellung gerne. Wir wissen gerne wer ( Alter) unser "Gegenüber" ist, welcher Kenntnisstand besteht und wie er Werkzeug,- und Messtechnisch ausgerüstet ist.
Eine konstruktive Antwort auf deine Frage wirst du hier sicherlich schnell erhalten.

[Grießgram]

Hallo Andreas. Willkommen im Klub.
Zu Deiner Frage: Die Schaltung hat eine Spannungsversorgung aus einer gemeinsamen Quelle.
Und die wird für die Vorstufe noch einmal extra gesiebt.
Wenn nun die Endstufe belastet wird, dann bricht eventuell die Spannungsversorgung etwas zusammen und dann natürlich für die Vorstufe noch mehr.
Erster Schritt: Anodenspannung für beide Stufen nachmessen, für beide Zustände (mit und ohne Last am Ausgang)
Abgeflachte Sinuskurve an einer Seite ist ein Merkmal für falschen Arbeitspunkt der jeweiligen Stufe.
Du hast hier keine feste sondern automatische Gittervorspannung. Der Kathodenwiderstand und und die Anodenspannung in der jeweiligen Stufe sind für deren Arbeitspunkt zuständig. und wenn die Anodenspannung wandert, dann auch der Arbeitspunkt.
Gruß Manfred

[Paffii]

Hallo Harry und Manfred,

danke erstmal für die Infos. Das werde ich auf jeden Fall nachprüfen mit der Anodenspannung, obwohl mein Netzteil eigentlich genug Reserve haben sollte.

Etwas zu mir: Bin Baujahr 65, also erste Basteleien in der Jugend mit Transistoren statt Röhren. Elektriker gelernt, aber immer mehr mit der IT beschäftigt, die jedoch immer komplizierter und zeitaufwändiger wurde. Dadurch wieder zum Basteln -und auf die Röhren gekommen :-)
Augestattet bin ich soweit, dass ich theoretisch schon einiges prüfen und messen kann:
Oszi Hameg
übliche Multimeter
LC-Messgerät
Trenntrafo
Signalgenerator mit PC und externe Soundkarte
meine neueste Errungenschaft ist der uTracer von Ronald, aber vorher muss ich mehr die Zusammenhänge verstehen

Grüsse

Andreas

[radioharry]

Danke für die Vorstellung
Wünsche hier eine rege Beteiligung und immer konstruktive Antworten
Guten Rutsch ins neue (Corona) Jahr und bleib gesund.

[Reflex-Kalle]

Hallo Andreas und willkommen im Forum.

Was noch von Interesse ist, ist die Impedanz (Ohmwert) des Kopfhörers, der verwendet werden soll. Dann kann man was zu einer möglichen oder unmöglichen Spannung mit möglichst niedrigen Betriebsspannungen sagen.

Komme gut ins neue Jahr!

Gruß

(Reflex-)Kalle

[Grießgram]

Hallo Kalle, die PL 508 ist eine Leistungsröhre.
75 Volt Anodenspannung, Kein Anodenwiderstand.
Da kann man vereinfachen:
R 6 mit 180 Ohm ergibt bei voll durchgesteuerter Röhre minus 75 Volt Gittervorspannung.
Und damit sollte die Röhre wieder gesperrt sein und die Gittervorspannung wieder absinken.
Also muss man hier auch an der Kathode messen.
Die NF wird über einen Kondensator ausgekoppelt und deshalb hat die Impedanz des Kopfhörers erst mal zweitrangige Bedeutung.
Wichtig ist: der Signal-Null-Durchgang der Steuerspannung muss in der Mitte des schrägen Abschnitts der Kennlinie liegen. Und je nach Höhe der Anodenspannung ergibt sich eine andere Kennlinie.
Wenn beide Halbwellen im Scheitel begrenzt werden, dann ist der Arbeitspunkt mittig auf der Kennlinie, aber das Steuersignal ist zu groß.
Lassen wir den Andreas mal messen und die Werte mitteilen.
Gruß Manfred

[Paffii]

Hallo Kalle,

im Moment teste ich mit 2 Kopfhörer. Einer hat 40 Ohm pro Kanal und der bessere hat 160 Ohm pro Kanal. Dieser klingt auch viel besser und ich glaube, dahingehend
möchte ich den Ausgang auch anpassen. Jedoch habe ich die Kopfhörerkanäle zusammengeschaltet, damit ich auf beiden Ohren was höre, also ist mein Widerstandswert ja halbiert. Das sollte ich wohl dann lieber wieder auftrennen, damit ich für den späteren Stereobertrieb die richtige Lastanpassung habe?

[Paffii]

Ein gutes Neues wünsche ich euch. Habe etwas Zeit gefunden und gemessen:

Spannung Anode/Kathode Vorstufe: 55V
Spannung Anode/Kathode Endstufe: 70V
U R3: 14V
U R2: 3,8V
U R4: 0,7V
U R6: 4,6V

die Betriebsspannung ist stabil 75V

[Paffii]

also, ich glaube fast, dass diese Verzerrungen womöglich normal sind, da ich nicht weiss, wie eine Röhre klingt..
inzwischen habe ich die Kanäle am Kopfhörer getrennt, also nur 1 Muschel angeschlossen mit 160 Ohm und es klingt ganz ok.
Vielleicht sollte ich einen Klangsteller einschleifen, damit es für meine Ohren besser klingt, das kann ich noch testen..

[hardware.bas]

Man könnte versuchen, den R7 mal niederohmiger zu machen, einfach mal probieren

[Paffii]

Hallo Micha,

einer Änderung an R7 merke ich hörtechnisch nichts an..aber ich glaube, das ist inzwischen egal. Habe nun einen Klangsteller integriert
und der Sound ist tatsächlich dem normalen CD Kopfhörerausgang ähnlich, halt mit kleineren Verzerrungen. Ich denke, das ist dann wohl der normale Röhrensound.
Irgendwann werde ich bestimmt die Möglichkeit haben, einen "professionellen" KHV im Vergleich zu hören, damit ich endlich weiss, wie eine Röhre klingen "soll" :-)

Bisher ist ja auch alles noch Mono. Wenn das Ganze in Stereo aufgebaut ist, dann wird es sicherlich ganz gut klingen

vielen Dank an die bisherigen Meldungen

Andreas

[Reflex-Kalle]

Hi Andreas,

die Schaltung ist nur bis ca. 0,7Vss/0,5Vrms Normeingangspegel relativ verzerrungsarm austeuerbar. Hab mal die Schaltung für Kopfhörerimpedanzen (RL) von 20 Ohm (zweimal 40 Ohm parallel) bis 140 Ohm mit LTspice simuliert und die zu erwartende Ausgangsleistung (Prms) zusammen mit dem zu erwartenden Klirrfaktor (THD) ermitteln lassen

   

Einen Klirrfaktor von ca. 2% bei Kopfhörerimpedanzen von 40 bzw. 140 Ohm hört man schon als Verzerrung. Die ca. 3% Klirrfaktor bei 20 Ohm Impedanz sind noch mehr Verzerrungen. Ursachen für den relativ hohen Klirrfaktor der Schaltung sind die mit 75V relativ niedrige Betriebs-/Anodenspannung und die Kennlinien der verwendeten Röhren bei solch niedrigen Betriebsspannungen, wenn man noch ein paar mW (5...6mW für Impedanzen ab 40 Ohm und nur ca. 3mW bei 20 Ohm Impedanz) Ausgangsleistung (Lautstärke) erzielen will. Bei mehr als die ca. 0,7Vss/0,5Vrms Eingansspannung begrenzt dann die Eingangsstufe mit der ECC82 den oberen Ansteuerpegelwert für die Ausgangsstufe. Außerdem wird diese zusätzlich bereits bis in positive Gitterspannungen getrieben (je nach Lastimpedanz), weil ja die Gitterspannung proportional der Kathodenspannung ist, die mit steigender Ausgangsleistung auch steigen muss.

Gesundes neues Jahr

(Reflex-)Kalle

P.S.: Die PL84/UL84/EL86 (nicht mit der EL84 verwechseln) hat in etwa die selben Triodenkennlinien wie die PL508. Nur die zulässige Anodenspannung der PL508 ist deutlich höher, was hier bei der Schaltung ohne Bedeutung ist.

[Paffii]

Hallo Kalle,

wow, was für Infos, ich bin erschlagen :-) vielen dank, werde ich mir heute Abend zu Gemüte führen. Ich habe noch nie simuliert, das ist ja total interessant!

Andreas

[Reflex-Kalle]

Andreas,

da die Röhren-Modelle nur grob den realen Röhren entsprechen, sollte man die Simulationsergebnisse nicht ganz so ernst nehmen. Zumindest liefern sie gute Ansatzpunkte, um eine Schaltung mit Röhren richtig einschätzen und um Optimierungen durchführen zu können.. Gerade Simulationen mit Trioden-Modellen, die ziemlich genau sein können, liefern da sehr gute Werte.

[Grießgram]

Hallo Leute, der Messpunkt liegt laut Zeichnung nach dem Auskoppelkondensator der ersten Stufe.
Da würde ich doch mal vor und nach C4 gucken.
Spannungsfester Kondensator in die Messleitung und mal davor und danach angetastet.
Was verändert sich da?
Und mal den Eingangspegel messen? Eingangsstufe eventuell falsch angesteuert?
Gruß Manfred

[Paffii]

also..ich habe als Input denselben Level eingestellt, was auch der CD player bringt, nämlich 2Vss. Am Eingang hängt noch ein Poti, das etwa 70% aufgedreht ist, denn ab da fängt es an zu verzerren (was ja nicht schlimm ist, der Kopfhörer ist bereits laut genug). Dreh ich das Poti ganz auf, so wird halt die untere Welle am Ausgang noch flacher, aber soweit brau                 ch ich ja gar nicht aufzudrehen.
Wie schon beschrieben habe ich seit der Laständerung auf den besseren Kopfhörer (160 Ohm/Kanal) einen Sound, den man wohl so lassen kann. Bei den Bildern wurde jedoch ein Widerstand 150 Ohm als Last genommen, sonst schadet es noch meinem Kopfhörer.

Das Eingangssignal ist sauber
Die 2 Signale vor- und hinter C4 sind identisch
Das Ausgangssignal verzerrt, aber wie gesagt, so laut höre ich gar nicht..

also für mich "tut" die Schaltung nun, was sie soll :-)

irgendwie kommen die Bilder nicht der Reihe nach..

Bild 1+2 sind vom C4 (in/out)
Bild 3 Input
Bild 4 Output (Oszi Kanal 2)

[Grießgram]

...
Wenn ich mit dem Frequenzgenerator ein Eingangssignal einspeise und am Messpunkt mit dem Oszi messe, so erhalte ich einen abgeflachten Sinus (die obere Welle), wenn
ein Verbraucher (Kopfhörer) am Ausgang hängt. ...

Hallo Andreas, da lag dann wohl ein Missverständnis vor.
Das Signal am Messpunkt so wie Bild 1 und 2  zeigen  ist  sauber und bleibt unverändert. 
Die ECC arbeitet korrekt.

Ursache  ist  die Pl 508 und deren Ansteuerung sowie die  Erzeugung  der Gittervorspannung.
Hier  würde ich den R6  in kleinen Schritten probeweise ändern. Als erste Maßnahme.

R7 ändern ist Unsinn, weil der nicht im Gleichstromkreis  der Röhre liegt.

Als  zweite Maßnahme kannst Du aber den R5 gegen ein Poti 500kOhm ersetzen und das Gitter an den Schleifer legen. 
Das  bringt regelbares  Eingangssignal, macht die Sache aber brummempfindlich!  
Abschirmen!
Ersatzweise und  schneller realisierbar ist ein 100kOhm  ab C4  zu  R5.

Gruß Manfred

[Radiobastler]

Hallo Andreas,

solltest Du Fragen zum µTracer haben, kannst Du Dich gerne an mich wenden, ich habe auch seit etwa 2 Jahren einen und bin von dem Ding begeistert.


Viele Grüße

Martin

[Grießgram]

Hallo Andreas, noch ein Gedanke als Ergänzung:
Unter #9 schreibst Du : U R6 = 4,6 Volt.
Um diesen Betrag ist die Kathode positiver als das Steuergitter der PL508.
Hast Du mal ermittelt wann die Röhre nun sperrt?
Der Arbeitspunkt für A-Betrieb muss genau zwischen den Zuständen "gesperrt" und "Einsatz Gitterstrom" liegen.
Und dann darf das Steuersignal mit Scheitel / Scheitel nicht größer als die Sperrspannung werden.
Und Bild 2 lese ich so als ob da 6 Volt anstehen.
Bitte mal überprüfen.
Gruß Manfred