[OneStone] Verstärkerbau-Kurs #1

[PreparE Q]

@ Onestone: Eigentlich wollte ich ja gucken obsch einen EQ in vollröhrentechnik baue aber da ich mich nu mal dran gegeben hab und den ungefähren aufwandt ermittelt hab stell ich das PreParE Q projekt mal was zurück
OP-Amps: ABGELEHNT!

 

[OneStone]

Hi Leute, ich wollt heut eigenlich gestern was schreiben, sorry, aber war bei nem Kumpel und hatte verplant, dass der Geburtstag hatte... => Party, konnt nich weg...sorry Heute morgen gehts weiter.

 

[Reakwon_Floyd]

Hiho,

soweit stimmt die Aufzählung. Kopfhörerausgang kann man auch einbauen, hab dazu schon ne nette Idee ^^. Aber dazu später mehr.

Ich persoenlich wuerde mir einen Kopfhoererausgang wuenschen, der NICHT den Lautsprecher stumm stellt.. evtl mit Kippschalter oder so..
Wenn ich recorde spiele ich immer ueber kopfhoerer, nur dann kann ich keine Feedbacks erzeugen (eh keine moerdermaessigen.. mehr so die ruhigen sanften feedback-falls)


Und wenn der Clean-channel dann auch noch Hiwatt-maessig klingen koennte, wuerde ich auf jedenfall mitbasteln 🙂

 

[guitar hero]

Hi find die Idee hammer. Hab mal ne Frage. Ist es auch möglich einen LINE-IN einzubauen, damit man nen mp3 player oder so dran hängen kann?

 

[BF79]

Ich werde zwar nicht mitbauen und will Euch nicht dazwischenfunken - aber ein Verstärker #1 sollte so einfach wie möglich sein. Man will ja vor allem was dabei lernen. Wenn da X-Sachen dazukommen, dann wird es immer schwerer zu verstehen, was passiert. Und bei steigender Komlexität wird auch die Fehlersuche immer schwerer.

Macht das Projekt doch modular: fangt mit einem kleinen, einfachen Amp an. Gain, EQ, Volume. Nehmt eine große Lötleiste und lasst genug Platz für Erweiterungen, bereitet evtl. schon den Einbau weiterer Vorstufenröhren und Potis vor. Dann erst mal einen Kanal abstimmen, so daß es auch nach was klingt. Dann könnte man sich ein paar Spielereigen überlegen - wie eben nen Kopfhörerausgang, Bright-Schalter, Loop usw. Dann nen zweiten Kanal und eine Umschaltung. Das ist zwar nicht die eleganteste Art, aber didaktisch glaube ich besser: man lernt in kleineren Schritten und hat schneller ein Erfolgserlebnis.

 

[Szczur]

wenn die kosten überschaubar bleiben bin ich dabei.

 

[OneStone]

Ich hab da noch was... YouTube - The Making of a Triode
Weiteres gibts demnächst, ich bin grad n bissl im Stress, sorry deswegen :-(

 

[OneStone]

So, weiter im Text. Ich führe hier mal ein Farbensystem ein, das einige Sachen hervorhebt:

blau = Wikipedia-Begriffe
rot = Wichtige Begriffe, die man sich merken sollte..zumindest wärs nicht schlecht ^^


Man kann sich jetzt vorstellen, wie eine Röhre funktioniert. Also so zumindest in Ansätzen. Jetzt muss man das Ganze in eine Schaltung verpacken. In einer Gitarrenamp-Vorstufe benötigt man dazu im Wesentlichen nur die Kathodenbasis- und die Anodenbasisschaltung. Okay, jetzt fragt ihr euch "wasn das?".

Eigentlich ganz einfach, fangen wir mal mit der Kathodenbasisschaltung an:

So, das sieht eigentlich relativ übersichtlich aus. Ich setze jetzt einfach mal voraus, dass man weiß, was ein Widerstand und was ein Kondensator ist...wenn nicht bitte Wikipedia konsuktieren oder nachfragen.
So, also man hat hier eine Verstärkerstufe, die wie immer wenn nur mit einem Röhrensystem verstärkt wird, in CLASS A betrieben wird. Soll heißen, dass die Röhre bereits im Ruhezustand relativ viel Leistung verheizt, sprich ein Strom durch die Röhre fließt. Das muss so sein, dass der Strom auch "ins Negative hin" noch steuerbar ist. Stellt euch eine schwingende Saite vor, die schwingt ja nach oben und unten. Wenn die Röhre in Ruhe, also ohne Signal, keinen Ruhestrom hätte, dann könnte man den Strom nur erhöhen, sprich nur eine Seite der Schwingung darstellen. Das würde so aussehen, als wenn ihr von einem Sinus einfach die negative Halbwelle abschneidet.

Daher betreibt man Röhren im Class A Betrieb immer mit einem Ruhestrom, der so hoch ist, dass an der Anode in Etwa die halbe Bestriebsspannung anliegt. Wenn die obrige Röhrenschaltung mit 200V gespeist werden würde, dann wären das an der Anode ca. 100V.
Da man sich die Röhre wie einen veränderlichen Widerstand vorstellen kann, bildet die Schaltung oben ja einen Spannungsteiler. "Oben" an diesem Spannungsteiler liegen 200V an, unten nahezu 0V.

=> Wenn die Röhre einen hohen Innenwiderstand hat (Gitter stark negativ geladen, keine Elektronen, die durchs Vakuum fliegen), dann liegen am Ausgang an C2 ebenfalls 200V an.

=> Wenn die Röhre einen niedrigen Innenwiderstand hat (Gitterspannung geht gegen 0V oder in den positiven Bereich), dann liegen am Ausgang einige Volt (gegen 0V an), da die Röhre dann den Ausgang "runterzieht".

Soweit klar? Okay, dann präzisieren wir das Ganze noch ein bisschen:

Man sieht in dem Schaltbild mehrere Bauteile, deren Zweck sich manchem wahrscheinlich noch verschließen wird. Ich fange mal am Eingang an:

Cg: Gitterkondensator bzw. Eingangskondensator: Er verhindert, dass Gleichspannung auf das Gitter gelangt und somit den Arbeitspunkt der Röhre verschiebt.

Rg: Gitterableitwiderstand: Er definiert die Gitterspannung, hier liegt er auf GND = 0 Volt
Rgs: "Gridstopper": Verhindert Schwingen der Röhrenstufe im HF-Bereich (viele kHz bis MHz). Die genauere Funktion führt hier zu weit, einfach immer einbauen, schadet nie und schützt vor unliebsamen Überraschungen.

Rk: Kathodenwiderstand: Er definiert die Gittervorspannung ("BIAS") und somit den Arbeitspunkt der Röhre. Umso größer er ist, desto geringer ist der Ruhestrom. Er bestimmt auch die Verstärkung der Stufe maßgeblich mit. Größerer Kathodenwiderstand => Weniger Verstärkung.

Ra: Anodenwiderstand: Das ist der Arbeitswiderstand der Verstärkerstufe. Der Strom, der durch die Röhre fließt, verursacht hier einen Spannungsabfall nach dem Gesetz:

Delta U = R * Delta I

Man sieht hier, dass eine Stromänderung (das Delta steht für Änderung) eine Spannungsänderung am Anodenwiderstand nach sich zieht. Darin beruht auch die Verstärkungswirkung der Röhrenstufe.
Wenn man beispielsweise eine Röhre hat, die bei einer angenommenen Spannungsänderung am Gitter von 1V eine Anodenstromänderung von 1mA hat, dann hat man einfach gesagt an einem Anodenwiderstand von 100 kOhm (=100000 Ohm) eine Spannungsänderung von 100V. Das wäre ein Verstärkungsfaktor von 100. Soll heißen 1V am Eingang gibt 100V am Ausgang.

Ca: Anodenkondensator/Auskoppelkondensator: Er sorgt dafür, dass am Ausgang auch wirklich nur die Wechselspannung, die man ja verstärken will, anliegt. Wenn man an diese Schaltung eine Gitarre anschließen würde, hätte man am Ausgang so ca. 5V Signal anliegen. Wenn man den Anodenkondensator weglassen würde, dann hätte man aber zusätzlich zu diesen 5V Wechselspannung eben 100V Gleichspannung anliegen, das kribbelt verdammt heftig und würde viele nachgeschaltete Geräte einfach zerstören. Daher dieser Kondensator, er "koppelt die Wechselspannung aus und lässt die Gleichspannung drin".

So, soviel mal dazu...ich denke, das ist zum Verstehen erstmal genug. Wenn das einigermaßen sitzt, dann können wir anfangen, die Vorstufe zu designen 🙂 .

Ahja, der Name Kathodenbasis kommt daher, dass die Kathode hier der gemeinsame Pol von Eingang und Ausgang ist. Gitter = Eingang, Anode = Ausgang und was bleibt übrig? Richtig...

MfG OneStone


PS: E-Technik-Studenten oder Leute, die es besser wissen, nicht motzen, weil das da oben stark vereinfacht ist und einige relevante Effekte ignoriert. Mir sind diese Effekte bekannt, aber sie führen einfach zu weit...

 

[The_Dark_Ages]

Kleine Verständnisfrage(n):
Wenn man Kathodenwiderstand Rk gegen einen schwächeren Widerstand austauscht, erhöht sich die Verstärkung, oder?
Erhöht sich dann auch die Wattzahl(wäre ja eigentlich logisch)?

 

[Mogadischu]

Nach meinem Verständnis: ja.

Aber! Dadurch fließt mehr Strom (logisch), und die Röhre wird ausserhalb ihrer Spezifikationen betrieben, also... mehr Leistung, aber baldiges abrauchen... so meine Vermutung.

 

[PreparE Q]

Hmmmmm
@Onestone: da 2 kanal also auch 2 eingangsröhren?? (Clean 7025 und Zerr ECC8x?)

 

[The_Dark_Ages]

Nach meinem Verständnis: ja.

Aber! Dadurch fließt mehr Strom (logisch), und die Röhre wird ausserhalb ihrer Spezifikationen betrieben, also... mehr Leistung, aber baldiges abrauchen... so meine Vermutung.

Das die Röhre dadurch höher belastet wird und Gefahr läuft schneller durch zu sein, war mir ja schon vorher klar...is ja bei Röhrenamps oft so

 

[OneStone]

Kleine Verständnisfrage(n):
Wenn man Kathodenwiderstand Rk gegen einen schwächeren Widerstand austauscht, erhöht sich die Verstärkung, oder?
Erhöht sich dann auch die Wattzahl(wäre ja eigentlich logisch)?

Der Begriff "schwächerer Widerstand" ist nur in genau einem Zusammenhang korrekt: Wenn es um die Belastbarkeit des Widerstandes geht, also wieviel Watt er an Verlustleistung verträgt.
In deinem Fall war wohl der Wert des Widerstandes gemeint, also die Ohmzahl. Da ist die Aussage korrekt, kleinerer Widerstand = mehr Verstärkung.

Außerdem sinkt bei einem größeren Rk ja der Strom durch die Röhre und somit auch durch den Widerstand. Die Belastung erhöht sich, trotz größerer Spannung am Rk, nicht, sodass man keinen "dickeren" Widerstand braucht.

Das mit der Verstärkung liegt einerseits an der Röhre an sich (Kennlinienkrümmung bei nichtlinearen Arbeitspunkten) und anderseits an der Gegenkopplung. Steigt die Gitterspannung an, so steigt auch der Anodenstrom an. Wenn der Anodenstrom steigt, dann fällt über Rk aber eine Spannung ab, also die Kathode wird positiver. Da ja die Spannung zwischen Gitter und Kathode den Anodenstrom bestimmt, wird dieser kleiner. Folglich sinkt die Verstärkung, wenn man den Rk größer macht.

Aber! Dadurch fließt mehr Strom (logisch), und die Röhre wird ausserhalb ihrer Spezifikationen betrieben, also... mehr Leistung, aber baldiges abrauchen... so meine Vermutung.

Baldiges Abrauchen...das hängt von der Schaltung ab. Bei Ub=300V und Ra=100kOhm hätte man einen maximalen Strom von 3mA, das ist aber kein Problem, denn selbst wenn an der Röhre die vollen 300V anliegen würden, dann wären das nur 0,9W...und das darf die ECC83. Ein sinnvoller Arbeitspunkt ist das dennoch nicht, also bei Rk=0 Ohm.

Das die Röhre dadurch höher belastet wird und Gefahr läuft schneller durch zu sein, war mir ja schon vorher klar...is ja bei Röhrenamps oft so

Wie gesagt...kommt drauf an. Im Gitarrenamp sieht die Röhre oft den vollen Strom, also einen Sättigungseffekt...die Gitarristen wollen den Sound 🙂

Hmmmmm
@Onestone: da 2 kanal also auch 2 eingangsröhren?? (Clean 7025 und Zerr ECC8x?)

Wenn du mir erklärst, was das bringt...die 7025 ist eine Verwandte der ECC83, daher finde ich das nicht unbedingt sinnvoll.

 

[The_Dark_Ages]

Weicht vllt. ein wenig vom Thema ab, aber wenn man noch ein anderes Beispiel vom Aufbau und Funktion einer Röhre wissen, sollte man bei Wikipedia einfach mal einen Text zum Thema "Braun'sche Röhre" suchen.
Zur Information: Eine Braun'sche Röhre ist in jedem normalen Röhrenfernseher/-monitor ( ich sitzt grad vor einem🙄 ).

" Die Braun'sche Röhre" hatten wir heute im Physikunterricht, deshalb weiß ich das😉 .


P.S:Wenn schon auf den vorherigen Seiten was zum Thema Röhrenfunktion steht....doppelt gemoppelt hält besser.

Edit: @Onestone
ja, ich meinte niedrigere Ohmzahl ....vielleicht ein wenig schlecht ausgedrückt.

 

[shooter0425]

" Die Braun'sche Röhre" hatten wir heute im Physikunterricht, deshalb weiß ich das😉 .

Kurz zusammengefasst: Der Glühdraht in einer Röhre wird durch Energie (Strom) erhitzt und dadurch das Wärme austritt, fließen Elektronen.

Nichts für ungut, aber wenn euer Physiklehrer euch das so erklärt hat, dann sollte er sich einen anderen Beruf suchen.

Die Elektronen fließen aufgrund des Potenzialunterschieds zwischen Anode(+) und Katode(-). Dieser bertägt bei unserem Beispiel bis 300V, bei Monitoren und Fernsehern aber schnell mal über 40.000V (größere Entfernung). Die Heizung dient lediglich dazu, dass sich die Elektronen leichter/schneller lösen. (Je Wärmer ein Stoff ist, desto stärker bewegen sich Moleküle und auch die freien Elektronen)

Die ersten braunschen Röhren sind ohne Heizung ausgekommen, dafür lag die benötigte Spannung aber in einem Bereich der nicht praktikabel war.

Aber nun zurück zum Thema!

Ich lese hier schon eine Zeit mit und finde den Threat richtig gut und das nicht zuletzt weil ihn jemand führt, der weiß wovon er spricht. Weiter so!

Ob ich mitbaue werde ich noch entscheiden, aber ich werde den Thread auf jeden Fall aufmerksam verfolgen.

@OneStone
Kannst du ein Buch über dieses Thema empfehlen, in dem die Technik und der Aufbau von Gitarren-Röhrenverstärkern möglichst umfassend behandelt wird? (evlt. auch mit Schaltungsbeispielen) Es sollte vielleicht nicht unbedingt eins sein das auf den absoluten Leihen abziehlt, da ich bereits (was Elektronik anbelangt) vorbelastet bin. Ich bin Nachrichtentechniker (FH).

 

[The_Dark_Ages]

jaja erschießt mich für mein schlechtes Gehör und dafür dass ich nicht so gut erklären kann🙄

außerdem sind wir auch nur ne 10te Klasse und kein LK bzw.GK oder Studenten...wir müssen es also soooo genau nun nicht wissen

danke das du es noch mal richtig erklärst

 

[Bierschinken]

@ Shooter: Schau dir mal Bücher von Lemme an, oder mein persönlicher Favorit von Otto Diciol "Röhren-NF-Verstärkerpraktikum".
Das zielt nicht direkt auf Gitarren ab, aber es ist extrem umfassend. Ich denke genau richtig für einen "Vorgeschädigten"😉

@Dark Ages: Das was dein Physiklehrer meinte mit Heizen, ist der Glühelektrische-Effekt (Edison-Effekt). Der besagt dass eben Elektronen aus erhitzten Metall heraustreten.

 

[The_Dark_Ages]

@Dark Ages: Das was dein Physiklehrer meinte mit Heizen, ist der Glühelektrische-Effekt (Edison-Effekt). Der besagt dass eben Elektronen aus erhitzten Metall heraustreten.

Danke Dann hab ich was verwechselt(mehr oder weniger)...Edison-Effekt heißt das also...werde ich mir merken...kann ja nichts schaden sich sowas mal zu merken😉

[ot]Anm. von mir:In Physik haben wir eine Lehrerin, aber das konntet ihr ja nicht wissen😉 [/ot]

 

[shooter0425]

[ot]Anm. von mir:In Physik haben wir eine Lehrerin, aber dass konntet ihr ja nicht wissen😉 [/ot]

Das erklärt natürlich alles

@ Bierschinken
Danke, werde ich mir mal ansehen.

 

[OneStone]

Nichts für ungut, aber wenn euer Physiklehrer euch das so erklärt hat, dann sollte er sich einen anderen Beruf suchen.

Die Erklärung ist soweit korrekt, denn entgegen dieser Behauptung

Die Elektronen fließen aufgrund des Potenzialunterschieds zwischen Anode(+) und Katode(-). Dieser bertägt bei unserem Beispiel bis 300V, bei Monitoren und Fernsehern aber schnell mal über 40.000V (größere Entfernung). Die Heizung dient lediglich dazu, dass sich die Elektronen leichter/schneller lösen. (Je Wärmer ein Stoff ist, desto stärker bewegen sich Moleküle und auch die freien Elektronen)

"fließen" Elektronen auch ohne Anodenspannung. Die Raumladewolke wird irgendwann einfach so groß, dass es den Elektronen zu eng wird und die sich gegenseitig dann aus der Kathode rausstoßen.

Hier in unserem Amp werden wir Ub bis 300V haben (Endstufe), andere Gitarrenamps haben bis 500V, manche Amps bis 800V. In Fernsehern hörts normalerweise unter 30kV auf.

Die ersten braunschen Röhren sind ohne Heizung ausgekommen, dafür lag die benötigte Spannung aber in einem Bereich der nicht praktikabel war.

Nicht praktikabel? Die Dinger gehen schon bei 4-5kV relativ gut, bei 6kV reichts auf jeden Fall (Wenn du diese Dinger mit dem Kreuz drin meinst).
Das Ganze hat aber mit einer Röhre wie der hier weniger zu tun ^^ daher stoppen wir das hier mal.

Ich lese hier schon eine Zeit mit und finde den Threat richtig gut und das nicht zuletzt weil ihn jemand führt, der weiß wovon er spricht. Weiter so!

@OneStone
Kannst du ein Buch über dieses Thema empfehlen, in dem die Technik und der Aufbau von Gitarren-Röhrenverstärkern möglichst umfassend behandelt wird? (evlt. auch mit Schaltungsbeispielen) Es sollte vielleicht nicht unbedingt eins sein das auf den absoluten Leihen abziehlt, da ich bereits (was Elektronik anbelangt) vorbelastet bin. Ich bin Nachrichtentechniker (FH).

Otto Diciol....wie heißt das Buch nochmal...irgendwas mit NF Verstärker Praktikum....guck einfach mal bei Amazon.

Edit: Bierschinken war schneller ^^ aber das Buch meinte ich ^^.