Ich will in den nächsten Tagen erstmal noch messtechnisch erfassen, wie groß der Unterschied im Übergang in die Verzerrung zwischen "Gegenkopplung offen" und "Gegenkopplung maximal" ist. Dazu habe ich bezogen auf Gitarrenverstärker nämlich noch keine Messungen gesehen.
Weiter gehts.
Ein kurzer Zwischenhinweis: Der Verstärker ist seit 8 Tagen nach Beginn dieses Threads fertig, aber die ganze Dokumentiererei, Fotos, Texte schreiben usw beschäftigen einen dann doch relativ lange sodass das eben jetzt nacheinander nachkommt.
Also habet Geduld. Hab auch noch anderes Zeug zu tun...
Dieser Beitrag ist eine Veröffentlichung meiner durch Neugierde getriebenen Messung zum Thema "Gegenkopplung oder nicht". Ich habe das vorher (vor gestern 21 Uhr) nie gemessen, mir nur erschlossen ("educated guess"), und wollte euch an den Erkenntnissen (sind das welche oder weiß das schon jeder?

) teilhaben lassen.
Messung der Endstufe abhängig von der Gegenkopplung
Der Aufbau sah so aus:
- HP 339A Klirrfaktormessbrücke mit extrem gutem Sinusgenerator
- angeschlossen direkt links an C202 aus obrigem Schaltbild
- Anstelle der "black box" befand sich Luft (keine Gegenkopplung

) oder ein 22 kOhm Widerstand (Gegenkopplung aktiv).
Gemessen habe ich dann:
- Eingangsspannung (Veff) mit HP339A
- Ausgansgspannung (Veff) mit HP339A
- Klirrfaktor THD (%) mit HP339A
- Übertragungskennlinie, also ein Diagramm mit Ua(Ue) mit Tek 7844
- Ausgangssignal über die Zeit, also Ua(t) mit Tek 7844
- neg. Gittervorspannung direkt am Gitter einer 6P3S, um die einsetzende Gittergleichrichtung und damit einhergehende Arbeitspunktverschiebung zu beobachten.
Messfrequenz 1kHz, Filter bei 400Hz (Hochpass), 30kHz (Tiefpass) zum Ausblenden von Störungen, Abschlusswiderstand 8 Ohm (ohmsch)
Messpunkte bei 1/3/5/10/15/20% Klirrfaktor, jeweils mit offener und mit geschlossener Gegenkopplungsschleife. Ja, das dauert.
Die Ergebnisse habe ich klassisch auf Papier aufgeschrieben (Ja, sowas gibts in Labors auch noch) und dann in eine OO-Calc Tabelle getippt und ein paar Diagramme erstellt.
Die Koppelkondensatoren im obrigen Schaltbild C201 und C204 sind an sich viel zu groß - die Grenzfrequenz ist bei ca. 7 Hz. 22nF würden hier reichen. Da der Verstärker aber impulsweise bis in den Gitterstrombereich (Ug1 > 0 V) ausgesteuert wird, sollte man diese Kondensatoren größer machen, damit bei Impulsen keine nennenswerte Arbeitspunktverschiebung einsetzt. Diese würde den Verstärker ungewollt vom AB-Betrieb in den B-Betrieb (oder die Röhren komplett sperren, C-Betrieb!) schieben.
Die Messungen hier wurden aber mit einem Dauerton gemacht, d.h. dieser Effekt schlägt unabhängig von der Größe der Koppelkondensatoren voll zu.
Analyse der Messergebnisse (Ausgangsspannung, Eingangsspannung, Klirrfaktor (THD), -Ug)
Man sieht aus den Diagrammen:
- Der
gegengekoppelte Verstärker beginnt bei ca. 30 W mit der Arbeitspunktverschiebung (negativ werdende Gittervorspannung, hier positiv dargestellt weil sonst das Diagramm zu groß wird, roter Graph). Dort beträgt der Klirrfaktor ca. 5%
- Der
nicht gegengekoppelte Verstärker beginnt erst bei 36 W mit der Arbeitspunktverschiebung (genaueres siehe unten)
- Der Oberwellenanteil (Klirr) ist beim nicht gegengekoppelten Verstärker natürlich höher, entwickelt sich aber auch deutlich weniger abrupt.
Das heißt der Verstärker geht weniger "eckig" in die Verzerrung über.
Ich hatte ein paar Beiträge zurück
https://www.musiker-board.de/threads/das-schrottophon-amp-aus-resteteilen.667052/page-3#post-8379204 erklärt, wie ich auf die 30 W Ausgangsleistung komme (und dass sich das mit einer zuvor gemachten Messung von 28 W deckt). Dort sieht man in diesem Diagramm
wie ich davon ausgehe, dass ich die Röhren auf der blauen schrägen Linie aussteuern kann, bis links oben Ug1 = 0 V ansteht. Fahre ich die Linie weiter nach links oben (dahin, wo 180 steht), dann verhält sich die Röhre wie eine Gleichrichterdiode und lädt den Koppelkondensator negativ auf. Daher die negativer werdende Gittervorspannung. Das heißt, bei ca. 30 W ist zu erwarten, dass das passiert. Die gegengekoppelte Messung bestätigt das.
Die nicht gegengekoppelte Messung zeigt hier eine höhere Leistung, weil die 15% Klirrfaktor bereits zu massiven Obertönen (DIE WOLLEN WIR! SOUND!) führen, die das Messgerät bei der Spannungsmessung mitmisst und die damit auch in die Leistungsberechnung eingehen.
Übertragungskennlinie der Endstufe
Im XY-Betrieb - der von Technikern viel zu wenig benutzt wird! - kann man ein Diagramm erstellen, das auf X das Eingangssignal (Sinus vom Generator) und auf Y das Ausgangssignal des Verstärkers darstellt und damit die Übertragungskennlinie des Verstärkers zeichnet. Mein Oszilloskop hier hat dazu noch eine zweite Zeitbasis, mit der ich das klassische Zeitbasissignal darstellen kann und das gleichzeitig. Das sieht dann so aus:
Die Prozentangaben in der Mitte sind der jeweils bei diesen Bildern gemessene Klirrfaktor.
Man würde bei einem perfekten Verstärker erwarten, dass er das tut, was bei "mit Gegenkopplung" ganz links bei 1% steht - eine gerade Linie. Diese bedeutet, dass die Form der Ausgangsspannung der Eingangsspannung entspricht, nur eben um einen Faktor verstärkt. Ua(t) = Ue(t) * Vu.
Dieser Faktor Vu ist im Bild nicht sichtbar, da ich das Schirmbild bei niedrigen und hohen Klirrfaktoren (und damit Leistungen) skaliert habe, sodass es den verfügbaren Platz schön ausfüllt. Gut, manchmal habe ich das vergessen, aber egal.
Wichtig ist nur: Gerade Linie = wenig Verzerrungen Daher nennt man das dann ja auch LINEARes Verhalten.
Es ist extrem gut zu sehen, dass der nicht gegengekoppelte Verstärker in jedem (!) Messpunkt sichtbar (!!) nichtlinear ist und bei den höheren Verzerrungen auch noch einen Hystereseeffekt zeigt, wo er je nachdem, ob die Ausgangsspannung steigt oder fällt, unterschiedliche Wege geht.
Der gegengekoppelte Verstärker verhält sich um die Mitte herum brav und erst bei hohen Aussteuerungen beginnt er hart zu verzerren. Das wollte ich eben nicht haben, daher hat der Verstärker keine Gegenkopplung.
Auch wunderbar sieht man:
Bei einem schwach oder nicht gegengekoppelten Verstärker würde man die 10% Klirr auf einem normalen U(t) - Oszilloskopbild vielleicht gerade so sehen, aber alles darunter ist nicht wirklich erkennbar. Vermutlich sind deswegen die meisten alten Röhrendatenblätter mit "Leistung bei 10% Klirrfaktor" angegeben - weil die meisten eben keine Klirrfaktormessgeräte hatten.
Die Messungen sind jetzt alle bei 1 kHz, aber es geht ja ums Prinzip.
Fragen?
