der ideale Röhrenverstärker

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kobold01
Stammgast

#1 erstellt: 29. Jul 2006, 16:55

Hallo Musikfreunde !

wer jetzt einen Schaltplan erwartet hat, den muss ich leider entäuschen, es geht hier eher um die Simulation
des Röhrensounds. Und zwar bereits auf der digitalen Seite.

Bekanntlich erzeugen die meisten Transistorverstärker nichtlineare Verzerrungen mit kubischen Klirrfaktor an einer symmetrischen Kennlinie (im Gegentakt-Betrieb).
Wegen der guten Symmetrie der nichtlinearen Übertragungsfunktion werden hauptsächlich nur die ungeradzahligen Harmonischen erzeugt, welche dem Grundton unharmonsch zur Seite stehen und eher rauh klingen. Natürlich kommt es auf die Höhe des Klirrfaktors an - zum Glück gibt es ja die Gegenkopplung, die Verzerrungen auf ein unhörbares Mass reduziert.

Die meisten Röhrenverstärker arbeiten nicht im Gegentaktbetrieb, wodurch die Übertragungskennlinie unsymmetrisch um den Nullpunkt ist. Ist die Übertragungsfunktion zudem quadratisch, werden insbesondere die geradzahligen Harmonischen erzeugt, welche dem Grundton harmonisch zur Seite stehen.

Wenn man wie ich keinen Röhrenamp bauen will (alte Technik, zu wenig aktive Bauteile, einfachste Schaltungen, sehr hoher Stromverbrauch, wenig Stabilität, Drift, Verschleiss, geringe Leistung, heiss, hohe Impedanz,......)
aber dennoch in den Genuss der harmonischen Verzerrungen kommen möchte, kann man diese auch digital erzeugen, auf CD brennen und an einem idealen Verstärker abhören.

Ich habe das mal mit dem Programm CoolEdit versucht.
Zuerst einen Sinuston (1000Hz) erzeugt, diesen mit der Funktion BiasAdjust(50%) komplett aus dem Nullpunkt angehoben, und dann mit der Funktion Distort die lineare Kennlinie (DB-IN, DB-OUT) auf die doppelte Steigung eingestellt. Das entspricht der Quadratischen Kennlinie.

Nach der Verzerrung habe ich das Signal wieder auf den Nullpunkt verschoben.
Wenn man sich das Spektrum anschaut, so hat man eine sehr laute K2-harmonische (bei 2000HZ) und eine kleine K3 um (3000 Hz).

(Ohne Röhre)

(mit Digitaler Röhre.
Wenn man nur K2 heranzieht, beträgt der Klirrfaktor ca 15 %)

Und so sieht der verzerrte Sinus aus, man kann schon optisch die Verbiegung erkennen !

Das Ganze geht natürlich auch mit Musik und Sprache, der Sinuston diente nur zur Kontrolle der richtigen Verzerrung. Da man aus dem Nullpunkt verschiebt, kann es sein, dass das Signal zu laut ist und bei Verschiebung über die Aussteuerungsgrenze klippt. Dann muss man es vorher entsprechend leiser machen (Funktion normalize). Da man es nach der Verzerrung wieder normalisiert, empfiehlt es sich, die Datei zuerst in 32 bit zu konvertieren, dann hat man weniger Verluste beim Normalisieren.

Und nun zum Klang:

Das 1000 Hz Sinussignal klingt mit der K2 Verzerrung kaum anders als ohne, man hört fast keinen Unterschied.

Bei Musik ist aber doch ein leichter Klangunterschied festzustellen und zwar dann, wenn man zwei kurze Musikstücke einmal verzerrt und einmal unverzerrt hört.

Mit Verzerrung klingt es etwas "fülliger", dennoch angenehm.
Interessanterweise ist der Klangunterschied bei 15% Klirr erstaunlich gering. Hinzukommt, dass natürliche Instrumente z.B. Geige, eh nur harmonishce Töne zum Grundton erzeugen,
(das ist zumindest bei einer meiner Aufnahmen so) d.h. die Röhrenverzerrung bringt da keine neuen Töne hinzu, sondern verstärkt die Obertöne des Instruments nochmals.
Ich verstehe jetzt, warum die Röhren mit Ihrer starken Nichlinearität so gut funktionieren.

[Beitrag von kobold01 am 29. Jul 2006, 20:39 bearbeitet]

HiFi_Addicted
Inventar

#2 erstellt: 30. Jul 2006, 17:43

[quote="kobold01"]
Wenn man wie ich keinen Röhrenamp bauen will (......)
aber dennoch in den Genuss der harmonischen Verzerrungen kommen möchte, kann man diese auch digital erzeugen, auf CD brennen und an einem idealen Verstärker abhören. [/quuote]

Genuss harmonischer Verzerrungen. Der Lacher der Woche ist dir sicher. Das für viele Störungen die -8db unter dem Nutzsignal liegen nicht auffallenn im Falle von lame --alt-preset-insane MP3s wunderts mich eigentlich gar nicht so stark dass 15% Klirr nicht sonderlich auffallen. Ein Plattenspieler produziert ja auch einiges an K2 wobei die RIAA Kennlinie das aber doch etwas abfedert.

Sinnvoll finde ich deine Iidee eigentlich nicht. Technikergenerationen haben sich gedanken gemacht um dem Klirr mit Gegenkopplung und ähnlichen kniffen den Kampf anzusagen und du verschlechterst den Klang absichtlich.

MfG Christoph

Reset
Gesperrt

#3 erstellt: 30. Jul 2006, 17:53

Hallo HiFi_Adicted

HiFi_Adicted schrieb:

Genuss harmonischer Verzerrungen. Der Lacher der Woche ist dir sicher.

Na na na. Das ist doch genau das, worauf die Röhrenhörer stehen:

http://www.hifi-foru...d=808&postID=107#107

HiFi_Adicted schrieb:

Sinnvoll finde ich deine Iidee eigentlich nicht. Technikergenerationen haben sich gedanken gemacht um dem Klirr mit Gegenkopplung und ähnlichen kniffen den Kampf anzusagen und du verschlechterst den Klang absichtlich.

Für den "produktiven Einsatz" sehe ich auch nicht besonders sinnvoll. Für Experimente und Versuche hingegen finde ich das ganz gut. Alle Jahre taucht wieder die Frage auf, warum Röhrenverstärker "besser klingen". Mit dieser Software könnte man dies eindrucksvoll simulieren aufzeigen.

Gruss

Gelscht
Gelöscht

#4 erstellt: 30. Jul 2006, 18:17

Einen Röhrenverstärker zu simulieren ist nicht ganz so einfach. Die Klirrkomponente ist nicht das Problem.
Aber den Ausgangsübertrager zu simulieren, ist doch etwas komplexer.

Am besten alles via DSP in Echtzeit als Effektgerät, das wärs...

Leider gibts das nur noch nicht.

Grüße

Dennis

Tulpenknicker
Inventar

#5 erstellt: 30. Jul 2006, 21:17

Ich finde es immer wieder interessant, wenn sich "Sandhörer" in unserem Forumsabschnitt verirren.

Zu Thema harmonische Verzerrungen: Nun gut, wem es nur Spass mit einem messtechnisch perfekten Verstärker Musik zu hören, so soll es sein. Das aber etwas an den harmonischen Verzerrungen dran ist, steht zweifelsfrei fest: Wenn ich Besuch bekomme, höre ich öfters von diesem wie verdammt gut meine Anlage klingt und das von Leuten die nicht wissen, daß ich einen Röhrenvollverstärker habe....na gut, ich habe keinen Bock auf einen neuen Flamethread, deswegen ziehe ich mich jetzt besser zurück

Gruß,

Nils

Justfun
Inventar

#6 erstellt: 30. Jul 2006, 23:43

Hallo,
selbst wenn es mit einer Filterschaltung möglich ist / wäre einen Röhrensound zu erhalten.
Es glüht nichts, ist wie ein guter Wein mit Kronenkorken, daß muss plopp machen beim Öffnen sonst taugt es nichts.
Röhre ist ein Stück Lebensquallität, da helfen auch noch so gute Sandschaltungen nicht weiter.
Eine Röhre lebt, schafft eine Atmosphäre im Raum, wie es eine Transe nie könnte.
Wer einmal einen Abend bei guter Musik mit einer Röhre verbracht hat, wird nie wieder eine Transe brauchen.(Wer will schon einen Abend mit einer Transe verbringen,- autsch

)
Wobei es schon spannend ist den Dingen auf den Grund zu gehen.

richi44
Hat sich gelöscht

#7 erstellt: 31. Jul 2006, 10:44

Justfun schrieb:

Wenn jemand Wein so öffnet, dass es Plopp macht, sollte er auf Selters umstellen.

Aber im Ernst, es ist möglich, den Röhrensound nachzubilden und zwar nicht nur den Klirr der Vorstufe, wobei man beachten muss, dass das gezeigte Sinusdiagramm nur stimmt, wenn nur eine krumme Kennlinie vorhanden ist.
Man kann auch weitere Klirr- und Rauschkomponenten einfliessen lassen. Es gibt solche Geräte, die das bewirken. Dass sie bisweilen nicht ganz billig sind, ist ein anderes Kapitel.
Und das Röhrenglühen ist ja auch kein Problem. Irgend eine Funzel und die Heizung angeschlossen und schon ist das Alpenglühen ein Witz dagegen (Gruss aus der Schweiz).

Aber zurück zum Sinus: Was passiert, wenn man eine zweite Stufe nachschaltet? Da ja eine normal betriebene Verstärkerröhre die Phase invertiert, wird durch die zweite krumme Kennlinie wieder eine Signalstauchung vorgenommen, allerdings jetzt jener Bereich des Sinus, der bisher weniger gestaucht wurde. Das Ergebnis ist ein K3.

Und ausserdem ist ein Transistor noch weit krümmer mit der Kennlinie und solange man nur einen Transistor verwendet, bekommt man genau auch K2.

kobold01
Stammgast

#8 erstellt: 31. Jul 2006, 19:20

Hallo,
ich wollte niemanden seine Röhren madig machen,
mir ging es nur um den Klirrfaktor.
Ich wollte wissen: Wie klingt K2 ?
das weiss ich jetzt.

Dass ein Röhrenverstärker weitere Klangeigenschaften hat, sollte in dem Expriment keine Rolle spielen.

kobold01
Stammgast

#9 erstellt: 31. Jul 2006, 19:54

Was passiert, wenn man eine zweite Stufe nachschaltet mit 180 Grd Phasenverschiebung sieht man jetzt:
Ich habe das mit dem Programm nachvollzogen:
Zuerst verzerrt wie oben, dann mit der Funktion Phaseshifter
die Phase um 180Grad versetzt und nochmals verzerrt (Stufe 2). Dann wieder auf Nulllinie gebracht.

Der neg. Signalanteil wird jetzt auch gestaucht
man bekommt optisch wieder einen schönen Sinus, dennoch, es kein reiner. Man erhalt K2 und K3.

Es klingt auch nicht mehr so gut (rauher)!

Es bleibt nachzutragen, dass bei dem Verfahren der Klirranteil steigt wenn die Signalamplitude steigt,
also man kann mit dem Grad der Normalisierung den Klirr justieren.
(Kleinsignalbetrieb an einer gekrümmten Kennlinie)

[Beitrag von kobold01 am 31. Jul 2006, 19:59 bearbeitet]

Tulpenknicker
Inventar

#10 erstellt: 31. Jul 2006, 20:43

kobold01 schrieb:

Hallo,
ich wollte niemanden seine Röhren madig machen,
mir ging es nur um den Klirrfaktor.
Ich wollte wissen: Wie klingt K2 ?
das weiss ich jetzt.

Hi,

Du hast niemanden seinen Röhrenverstärker madig gemacht, Du hast nur bestätigt was die Röhrenliebhaber schon alle wussten: Messtechnisch sieht eine Röhre nicht so toll aus, aber bei dem subjektiven Klangempfinden sieht die Sache schon anders aus. Ich habe früher diverse Verstärker von Marantz und Accuphase ausprobiert, alles andere als schlechte Verstärker, doch irgendwie war ich mit diesen Geräten niemals zufrieden, irgendwie klang alles blutleer und emotionslos. Dann habe ich einen Röhrenverstärker ausprobiert, wobei ich vorher eher skeptisch war....schon nach den ersten Minuten hat mich der Klang des Verstärkers mich in den Bann gezogen...für mich steht nach über einem Jahr fest nie wieder werde ich mir einen Transistorverstärker kaufen.

Ich denke ich bin nicht der Einzige hier im Röhrenforum der so denkt...

Gruß,

Nils

Gelscht
Gelöscht

#11 erstellt: 31. Jul 2006, 21:46

Ich denke ich bin nicht der Einzige hier im Röhrenforum der so denkt...

Jepp !

Bei mir ist es allerdings stimmungsabhängig, ob ich einen neutralen Transistor oder einen meiner Röhrenamps verwende...

röhrige Grüße

Dennis

Justfun
Inventar

#12 erstellt: 31. Jul 2006, 22:10

Ich denke ich bin nicht der Einzige hier im Röhrenforum der so denkt...

Klar da schließe ich mich an.

Wenn jemand Wein so öffnet, dass es Plopp macht, sollte er auf Selters umstellen.

Hier bei uns im Rheingau macht der plopp, ohne plopp ist nur für Schweizer und andere Touristen

Die Messungen sind sehr aufschlußreich, freut mich immer wieder, dass sich manche Teilnehmer so viel Arbeit machen um Licht ins Dunkel zu bringen.

Gruß
Manfred

Tulpenknicker
Inventar

#13 erstellt: 31. Jul 2006, 22:35

Justfun schrieb:

Wenn jemand Wein so öffnet, dass es Plopp macht, sollte er auf Selters umstellen.

Hier bei uns im Rheingau macht der plopp, ohne plopp ist nur für Schweizer und andere Touristen

...solange die Röhren nicht ploppen geht das i.O. *g*

Gruß,

Nils

chris2178
Gesperrt

#14 erstellt: 31. Jul 2006, 22:57

Abend Röhrengemeinde

Hab da noch ein paar Fragen dazu mit dem K2 und K3 Kliranteil.

Beim Eintakter mit Triode soll ja vorzugsweise K2 entstehen.

In der Elektor Röhren Heft 1 steht folgendes:
Beim Gegentakter mit Triode entsteht fast nur K3, und K2 weniger da der Gegentaktausgangsübertrager ein symetrisches System ist.

Wird dadurch das Sinussignal also nichr verfälscht und es entstehen keine Harmonischen K2?

Trozdem finde ich das Gegentakter eher warm aufspielen .Beim Eintakter ist es genau das Gegenteil,das ist aber meine persönlicher Erfahrung.

Gruss Chris

kobold01
Stammgast

#15 erstellt: 31. Jul 2006, 23:19

Gegentaktendstufen sind symmetrisch, d.h. positive und negative Halbwelen des Sinus werden gleich verzerrt =>
kein K2, nur K3.

Ist die Kennlinie um den Nullpunkt unsymmetrisch, werden K2 hervorgehoben:

mathematisch könnte man das auch zeigen...

[Beitrag von kobold01 am 31. Jul 2006, 23:21 bearbeitet]

Gelscht
Gelöscht

#16 erstellt: 31. Jul 2006, 23:20

chris2178 schrieb:

Ob k2 oder k3 ist egal, das sind beides nichtlineare Verzerrungen, sprich Verfälschungen.
Geradzahlige Harmonische (k2 = Oktave, k4, usw) klingen angenehm, während die ungeradzahligen Harmonischen (k3, k5, usw) eher als unangenehm empfunden werden (Dissonanz).

Grüße

Dennis

chris2178
Gesperrt

#17 erstellt: 01. Aug 2006, 14:35

Wie siehts denn eigentlich mit einer Pentode in Eintaktschaltung aus?

Durch anlegen des Schirmgitters auf Anodenpotential bekomme ich ja Triodeneigenschaften also K2 oder?z.b bei der EL34 hat mann dann nur noch 3 Watt Sprechleistung Rms.

Bekomme ich mit der EL34 in Eintakt Ultralinerschaltung
auch hauptsächlich K2?oder wird K3 dominieren?

Hab mir noch mal den Sinus am 6c33c Eintakter angesehen.Die grösse des positiven und negativen Halbwellen sind fast gleich.Nur die Breiten der pos. und neg. Halbwellen also das Zeitverhalten sind minimal unterschiedlich,gemessen bei 0,7 Watt Rms.

Und bei Vollaussteuerung ist der Sinus oben und unten anders geformt und die grösse unterschiedlich , gemessen bei 10 Watt Rms.

Gruss Chris

richi44
Hat sich gelöscht

#18 erstellt: 01. Aug 2006, 15:28

Der Klirr entsteht durch die mehr oder weniger gekrümmte Kennlinie. Bei einer Triode kann ich nicht direkt die Ia/Ug-Kennlinie verwenden, denn diese ist immer auf eine feste Anodenspannung ausgelegt. Ich muss also den Röhren-Durchgriff mit in die Rechnung einbeziehen. Und dadurch wird die Kennlinie zum Sperrbereich etwas linearer. Und ausserdem nimmt die aktive Steilheit ab. Aber eine Restkrümmung bleibt.
Bei der Pentode habe ich einen viel geringeren Durchgriff und damit entspricht die Ia/Ug-Kennline praktisch der effektiven Steuerkennlinie der Röhre. Und diese verläuft genau gleich wie die der Triode, womit ich genau den selben Klirr bekomme, vorausgesetzt, Ug2 ist konstant.
Wird eine Ultralinearschaltung verwendet, so wird G2 einer mehr oder weniger grossen Wechselspannung ausgesetzt, was eine Steuerwirkung ergibt. Dabei wird die Steilheit der Röhre verringert und die Krümmung im Sperrbereich etwas geglättet, je nach Prozentsatz der Anzapfung am Trafo.

Der grosse Unterschied zwischen Triode und Pentode ist der veränderte Ri und damit bei einer Schaltung ohne Gegenkopplung der Dämpfungsfaktor. Der ist bei einer Triode grösser als bei einer reinen Pentodenschaltung.
Mit Gegenkopplung ist der Ri massgelich von der Gegenkopplung abhängig, sodass die Unterschiede fast verschwinden. Der Klirr jedenfalls unterscheidet sich nicht wesentlich und schon gar nicht in der Zusammensetzung.

Dass der Klirr bei höherer Leistung, also grösserer Aussteuerung grösser wird, liegt an der Krümmung der Kurve, die gegen das Sperr-Ende hin deutlich zunimmt.

chris2178
Gesperrt

#19 erstellt: 01. Aug 2006, 16:15

Hallo

Danke an Richi und die anderen für die ausführlichen Antworten.

Richi, du hast mal diese Röhrentechnik im Pdf-Format hier eingestellt , finde ich Klasse , wenn mein Drucker wieder funktioniert dann lese ich mir das gut durch , sieht ja recht interessant aus.

bis dann

Gruss Chris

kobold01
Stammgast

#20 erstellt: 01. Aug 2006, 18:20

Hallo Chris,
Du kannst doch deinen Eintakter an einem Lastwiderstand
betreiben, einen Sinus von CD oder mp3-Player einspielen und
das ganze mit der PC-Soundkarte samplen.
Mit dem geigneten Programm kannst Du dann die Klirrspektren ermitteln.
Zum Vergleich kannst du ja mal den CDP alleine aufzeichnen nur um zu sehen, wie gut die restl. Komponenten einschl. Soundkarte wirklich sind. Standard-PC-Soundkarten sind mittlerw. erstaunlich gut für Messungen im Audiobereich.

chris2178
Gesperrt

#21 erstellt: 02. Aug 2006, 17:30

Hallo Kobold

Wo bekommt mann das Programm Cooledit?gibts da eine Demoversion zum Download?

hast du noch einen Link(Anleitung) wie das ganze funktioniert und mann sich Informieren kann , mit dem Sampeln u.s.w kenn ich mich nicht so aus.

Gruss Chris

kobold01
Stammgast

#22 erstellt: 03. Aug 2006, 10:41

Cooledit wurde von Adobe übernommen und heisst jetzt adobe Audition. Die Version 2.0 kostet um die 400 euro,
teuer, ersetzt aber zusammen mit einer guten Soundkarte,
zb. einen Audio-Funktionengenerator, einen Spektrumanalizer,
und stellt natürlich ein komplettes Schnitt und Filter- und Koverterprogramm für Audio dar.
Wenn man sich mit der Tontechnik etwas
auskennt, findet man zahlreiche Funktionen relativ schnell, bei der Anwendung sollte man aber wissen, was man tut.
Meine Verzerrung oben ist als eigenständige Funktion nicht im Programm, ich habe sozusagen die Bordmittel missbraucht.

Eine Testversion gibt es auch.

http://www.adobe.com/de

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