Kopfhörerverstärker OTL

[Reflex-Kalle]

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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.
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Den Kathodenwiderstand der PL508 zu optimieren ist schon der richtige Ansatz:

   

Der optimale RK sollte etwa 330 Ohm oder genauer gesagt ca. dem Doppelten der Lastimpedanz entsprechen. Das ist bei einer Kathodenfolger-Ausgangsstufe ganz allgemein so, wenn man sie bis kurz vor die Signal-Begrenzung aussteuern will.

   

Aber die Verzerrungen bei höheren Aussteuerungen stammen von der Vorstufe mit der ECC82, wie man in der Simulation erkennen kann. Oberhalb von ca. 0,7Vss Eingangsspannung wird hauptsächlich die Vorstufe übersteuert und der bereits einsetzende Gitterstrom der PL508 bei niedrigem Kathodenwiderstand, der eine niedrige Gittervorspannung zur Folge hat, dann das Ausgangssignal der Vorstufe zunehmend belastet.

Gruß

(Reflex-)Kalle

[Bernhard W]

Was mir an der Schaltung auffällt (als Anregung):

Vorstufe:
Die Spannung über R3 ist relativ gering. Für eine lineare Aussteuerung würde ich sie höher einstellen.
Durch R2 und R3 fließt der gleiche Strom, d. h. U_R3 = U_K x (R3 / R2).
Mit der Last R5 = 390 kOhm kann man R3 nicht mehr sinnvoll vergrößern, damit bleibt nur noch R2 zu verringern.

Endstufe:
Die PL508 liefert nur den Strom für die positiven Halbwellen.
Den Strom für die negativen Halbwellen kann nur R6 (in Verbindung mit dem geladenen C5) erzeugen.
Je nach Lastwiderstand und Aussteuerung muss R6 entsprechend niederohmig sein.

Der Verstärker hat keine Gegenkopplung. Somit wird der Klirrfaktor immer relativ hoch sein.

Um Verzerrungen am Ausgang bei niederohmigen Lasten zu verringern, kann man einen Serienwiderstand einfügen, denn niederohmige Lasten benötigen auch geringere Spannungen.

Als mögliche Variante kann man vielleicht sogar das zweite System der ECC82 als Endstufe verwenden. Bei U_A = 75 V wird dessen dynamischer Kathoden-Ausgangswiderstand um 350 Ohm liegen. Dafür kann man dann R5 auf 1 MOhm erhöhen und erhält eine höhere Verstärkung und damit Reserve für einen Serienwiderstand am Ausgang.

Bernhard

[Paffii]

Hallo Jungs,

im Moment bin ich erschlagen :-) Jedoch -nun hat sich wohl geklärt, weshalb die Endstufe die Vorstufe beeinflusst. Ich dachte, es fliesst (darf kein) kein Gitterstrom und deshalb ist doch alles danach hochohmig. Aber da wohl doch Gitterstrom fliesst, ist mit nun die Abhängigkeit der Vorstufe zur Endstufe klar. Ich werde wohl noch einiges rumprobieren, aber mir gefiele auch die Idee von Bernhard, die ECC komplett zu verwenden -wenn dann noch genügend Lautstärke dabei rauskommt. Im Endeffekt geht es mir ja "nur" um einen guten Sound mit wenig Verzerrung und wenn möglich mit nicht so hoher Versorgungsspannung

Andreas

[Bernhard W]

In den Steuergitteranschluss fließt nur dann fast kein Strom, wenn die Spannung gegen die Kathode negativ ist. Bei positiver Spannung wirkt das Gitter auch als Anode.

Bei niederohmiger Last bemerkt man den Kathodenwiderstand, die Spannung an der Kathode kann der Gitterspannung nicht ausreichend folgen. Das ist dann aber nur bei positiven Halbwellen der Fall. Ich hatte ja auch schon geschrieben, dass R3 nicht größer werden darf.
Bei der ECC82 ist der Kathodenwiderstand allerdings noch größer als bei der PL508, das wird also noch kritischer.
Für niederohmige Lasten an Röhren werden fast immer Trafos dazwischen geschaltet.

Ohne Trafo hilft eigentlich nur ein Serienwiderstand im Ausgang (in Reihe zur Last) und dafür höhere Spannungsverstärkung der Schaltung.

Mit einer Gegenkopplung kann man die Verzerrungen reduzieren, aber auf Kosten der Verstärkung.

Welche Strom- und Spannungsverstärkung muss die Schaltung denn bieten?

Bernhard

[Reflex-Kalle]

Hab mal die Schaltung etwas mit LTspice optimert. Verringert man die Widerstandswerte der Vorstufe mit der ECC82 auf etwa ein Viertel, erhält man für die 160 Ohm Kopfhörerimpedanz schon noch etwas bessere Werte.

   

Nur mal so als Anregung und dann kann man auch mit einem 180 Ohm Kathodenwiderstand der PL508 Ausgangsstufe ganz gut leben.

[Paffii]

So, ich habe noch einiges probiert, aber im Endeffekt nur noch R2 verkleinert auf 2k2. Das mit dem Poti am Gitter der PL war eine gute Idee, aber der 390k passt wohl. Also ansonsten alles so gelassen und ich muss sagen, im direkten Umschaltvergleich CD-Kopfhörerausgang und Röhrenausgang fast kein Unterschied bemerkbar, also für mich ein guter Sound :-) Ich denke, das lass ich jetzt einfach so, sonst kommt man vom einen ins andere und es wird nie fertig..
Danke jedenfalls für die vielen Vorschläge

Andreas

[Bernhard W]

Egal ob Hard- oder Software: beides wird eigentlich nie fertig, man findet immer wieder Verbesserungsmöglichkeiten. Irgendwann muss man einfach Schluss machen.

Das Datenblatt der ECC82 habe ich mal angeschaut: bei U_AK = 70 V kann sie ca. 8 mA liefern. Das wird für niederohmige Kopfhörer nicht ausreichen. Die ECC84 kann etwa den doppelten Strom liefern, das kann auch noch knapp sein.

Die PL508 dagegen müsste auch niederohmige Kopfhörer locker treiben können. Für U_A = 75 V geben meine Datenblätter nicht viel her.
Bei I_K = 100 mA dürfte U_GK dabei noch nicht positiv werden. D. h. auch mit Last dürfte noch kein merklicher Gitterstrom fließen.
Wird die PL508 ausreichend geheizt? (Heizspannung = 17 V). Bei geringerer Emission der Heizung ist auch der maximale Strom entsprechend niedriger.

Bernhard

[Bernhard W]

Hab mal die Schaltung etwas mit LTspice optimert.

Welche Röhren-Modelle verwendest du?
Was verbirgt sich hinter dem Klirrfaktor-Messgerät "THD-Meter"?


Gruß Bernhard

[Reflex-Kalle]

Die von mir verwendeten Röhren-Modelle stammen aus der LTspice-Bibliothek von uTracer

https://www.dos4ever.com/uTracer3/uTracer3_pag14.html

wobei ich für die PL508 die Definitionen der EL86 einfach übernommen habe, weil Tom Schlangen mal die Trioden-Kurven der EL86 und der EL508 gemessen hatte und festgestellt hatte, dass beide sehr ähnlich sind

   


  EL508.png (Größe: 72,1 KB / Downloads: 290)

Passt zwar nicht 100%-ig, reicht aber für eine Simulation, wenn man bedenkt, dass Röhren-Werte eh relativ große Toleranzen haben (können). Da gilt erstmal des Sprichwort: "So genau wie nötig und nicht so genau wie möglich."

Das THD-Meter ist meine eigene Kreation, damit man einfach den Klirrfaktor in Abhängigkeit eines Simulationsparameters grafisch darstellen kann. Sonst müsste man mühsam die FFT-Werte aus dem Error-Log von LTspice in einer Tabelle von Hand erfassen oder übertragen, um dann eine Kurve darstellen zu können. Vom Prinzip her bestimmt das THD-Meter die Amplitudenwerte der einzelnen Harmonischen und berechnet dann damit den THD-Wert. Das Paket mit den Dateien für das THD-Meter inklusive einer Text-Datei mit einer kurzen Nutzungsanweisung


  THD-Meter.zip (Größe: 1,58 KB / Downloads: 9)

Gruß

(Reflex-)Kalle

[Uli]

Hab mal die Schaltung etwas mit LTspice optimert.

Ich finde das total spannend!
Du hast nicht zufällig mal Lust, einen "LTspice für Dummies" Kurs zu basteln, so nach Art des berühmten Oszi-Kurses von Werner?

[Reflex-Kalle]

Ja könnte ich, zumindest was ich so weiß und speziell zur Röhrentechnik gehört. Für grundlegende Benutzung von LTspice gibt es ja ein gutes Handbuch und einige einführende Videos auch. LTspice ist ein mächtiges Simulations-Tool und kostet nichts.

[Bernhard W]

Danke für die Infos, Kalle, die werde ich mal näher anschauen.

Das THD-Meter misst immer gegen Knoten 0 (Ground). Sehe ich das richtig?

Zu LTspice möchte ich die Doku von Gunthard Kraus empfehlen:
http://www.gunthard-kraus.de/LTSwitcherC...erCAD.html
Das Tutorial http://www.gunthard-kraus.de/LTSwitcherC...l_korr.pdf enthält bereits mehr, als zum Einstieg nötig ist.

Im Grund arbeiten alle SPICE-Simulatoren ähnlich: Sie erhalten die Daten zur Schaltung als Textdatei (je Zeile: Bauteilbezeichnung, Anschlussknotennamen, Bauteiltyp und evtl. ein paar Ergänzungen) und geben die berechneten Daten je nach Befehl aus.
Viele Programmpakete haben vorgeschaltete Editoren, dass man nicht mehr die Textdatei eingeben muss, sondern einen Schaltplan zeichnet und das Programm daraus die Textdatei für den SPICE-Kern erzeugt.
Ebenso gibt es nachgeschaltete Ausgabe-Prozessoren, die die berechneten Daten als Diagramme oder ähnlich darstellen können.

SPICE-typische Syntax für die Textzeilen (Auszug):
Bauteilpositionen beginnen mit einem Buchstaben, z. B. R1
Befehle beginnen mit einem Punkt ".", z. B. .tran oder .inc
Kommentare/Texte beginnen mit einem Stern "*"
Diese Syntax findet man auch teilweise in den Schaltplänen

Häufige Simulationstypen sind:
.tran (Variable = Zeit)
.ac (Variable = Frequenz)

LTspice ist kostenlos und dadurch sehr verbreitet. Mike Engelhardt (Autor) war selbst Mitglied in den Newsgroups und hat entdeckte Fehler sofort behoben. Deshalb arbeitet LTspice heute besonders fehlerarm, was ich sehr schätze. Wenn etwas nicht funktioniert, liegt es fast immer an mir oder manchmal am fehlerhaften Bauteilmodell.
Linear Technology (LT) wurde von Analog Devices Inc. (ADI) gekauft, deshalb gibt es LTspice nun von dort:
https://www.analog.com/en/design-center/...lator.html

LTspice kann sogar WAV-Dateien als Quelle und als Ausgabe verwenden. Damit kann man theoretisch den Klang eines Verstärkers oder Filters anhören. "Theoretisch", weil die Datenmenge eines längeren Audiosignals auch sehr lange Simulationszeiten benötigt. Das verwendet man nicht oft.

Viele Bauteile sind leider nicht gut modelliert, in manchen Fällen muss man deshalb doch tiefer einsteigen oder man ist mit nicht so genauen Ergebnissen zufrieden. Deshalb kann ich das Motto von Reflex-Kalle bestätigen: "So genau wie nötig und nicht so genau wie möglich."

Bernhard

[Holly-Z]

Hallo zusammen,
eigentlich geht es um die Verzerrungen von einem Kopfhörerverstärker. Aber, die Vorstellung solche Projekte mit so einem Programm zu realisieren ist doch beeindruckend. Vielleicht ist es doch gut, das mal als Übung (natürlich an anderer Stelle) zu behandeln. Vielen Dank.
LG aus Schwerin, Holger

[Reflex-Kalle]

Danke für die Infos, Kalle, die werde ich mal näher anschauen.

Das THD-Meter misst immer gegen Knoten 0 (Ground). Sehe ich das richtig?
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Genau das war das, was ich so gebrauchen und haben wollte. Man könnte natürlich auch einen Differenzeingang o.ä. realisieren, wenn man es braucht. Ist ja alles nur Rechnerei, was das THD-Meter macht. Der Kreativität sind da ja keine Grenzen gesetzt, wenn man weiß, was man haben will. Es dann zu realisieren oder realisieren zu können, ist eine andere Frage, erfordert Ideen und Zeit. Das THD-Meter hat mich auch einige Freizeit gekostet, ehe es meine Ansprüche erfüllt hat. Sieht man teilweise ja noch in der Definitionsdatei.

[Bernhard W]

Man könnte natürlich auch einen Differenzeingang o.ä. realisieren, wenn man es braucht.

Ist ja auch kein Problem, man kann bei Bedarf einfach eine voltage-dependent voltage-source (E-Quelle) davorschalten.

[Paffii]

  dynamic_bass_boost_circuit.png (Größe: 30,95 KB / Downloads: 148)

Quelle:https://www.tablix.org/~avian/blog/archives/2009/04/dynamic_bass_boost/
Hallo zusammen,

vielleicht kann mir noch jemand beim Loudness helfen. Habe bereits einige Schaltungen probiert und sogar inzwischen mit LTSpice simuliert, das macht richtig Spass.
Immer wieder stosse ich auf Schaltpläne, die die Potis so komisch gezeichnet haben -wie soll sowas angeschlossen werden? Sind das spezielle Potis?

Andreas

[Reflex-Kalle]

Ja, Andreas

das sind Potentiometer mit einer oder auch mehreren Anzapfungen der Widerstandsbahn. Hier im Bild dann ein 10k Poti mit einer Anzapfungen bei 500 Ohm vom masseseitigen Ende gesehen.

Gruß

(Reflex-)Kalle

[Grießgram]

Hallo, ich melde mich noch mal zu Wort.
Die Auslassungen zu Ltspice und was man alles mit welchem Tester und Simulator auch machen könnte sind ja schön und gut und richtig, aber bei den einfachen Fragen lasst ihr den Andreas völlig im Regen stehen.

Darum zur letzten Frage in #37:
Das menschliche Ohr kann zwischen keinem Geräusch und einem leisen Geräusch besser unterscheiden als zwischen laut und sehr laut.
Und es kann tiefe und hohe Töne unterschiedlich stark wahrnehmen.
Bei linearer Kennlinie eines Reglers ergibt sich ein anderer Drehwinkel (Schiebeweg) im oberen bzw unteren Abgriff-Bereich. Man hat deshalb logarithmische Kennlinien eingeführt.
Dann sagt man: Wir führen nicht das gesamte Signal an den Anfang des Reglers, sondern nur die tiefen Frequenzen. Einen Teil, die hohen Frequenzen, führen wir über einen Kondensator am Regler vorbei und speisen erst im unteren Teilbereich des Reglers wieder ein.
Damit will man dem Hörempfinden des Ohres entgegenkommen.
Aber das sind die Feinheiten. das wird ganz am Ende gemacht wenn das Problem mit der Verzerrung beseitigt ist.
Gruß Manfred

[Paffii]

Manfred, danke für die Hinweise, aber alles ok.
Also das Problem mit der Verzerrung ist ja quasi gelöst, denn, wie ich schon geschrieben habe, ist der Sound nun ganz gut. Mir gehts nur noch um eine Anpassung des
Klangbildes. Nachdem ich verschiedenste Filter nun direkt am Objekt getestet habe, bin ich in die Simulation gegangen. Das sieht dort alles toll aus und macht was her, aber im Endeffekt hat es mir nicht mehr gebracht , als die Bauteile direkt beim Hören zu verändern. Somit fahre ich nun auch weiter und werde, nachdem es sich für mich gut anhört, erst danach simulieren und schauen, was ich da zurechtgebogen habe :-)

Andreas

[Paffii]

Loudness:
auch wenn die Kurven in LTSpice manchmal gar nicht so toll aussehen, hat diese Variante das Rennen gemacht..rein nur vom Gehör :-)
R9/10 sollen das Poti 220k darstellen