Kopfhörerverstärker ECC88 + ECC99 + Übertrager

Hallo Jan,

ein schönes Projekt hast Du Dir da vorgenommen. Ich mag ja Röhren-KHV sehr und bastele auch gern selbst welche.

Der Lundahl 2774 stellt vermutlich als AÜ für Röhren-KHV "das Maß der Dinge" dar. Ich hatte diesen auch mal in meiner Rechercheliste, allerdings sind 165 € für einen AÜ eines Kopfhörerverstärkers schon viel Geld.

So viele Anbieter für Kopfhörerverstärker-Ausgangsübertrager mit möglichst vielen Anzapfungen für unterschiedliche Kopfhörerimpedanzen gibt es leider nicht. Recherchiert hatte ich Folgende (die meisten aber mit Luftspalt für SE):

• Lundahl (Deine Wahl, AÜ für SE und PP)
  
• Sowter
  
• Reinhöfer (SE: 53.61U50: prim: 2,5kΩ / 10kΩ; sek.: 25-50-100Ω; 53.61U80: prim: 2,5kΩ / 10kΩ; sek.: 40-80-160Ω)
  
• Experience-Electronics (Übertrager für Kopfhörerverstärker, SE, Übersetzungsverhältnis: 8 : 1 + 1)
  
• Laidys / China (SE: 5kΩ zu 0-50 Ω-150Ω-300Ω-600Ω)
  

Den Gegentaktbetrieb möchtest du sicher nutzen, damit der AÜ keinen Luftspalt aufweisen muss und somit eine deutlich höhrere Primärinduktivität zur Verfügung steht. Demgegenüber sind IMHO die Vorteile eines Eintaktbetrieb gerade für Kopfhörerverstärker nicht von der Hand zu weisen. Der Kopfhörer braucht wenig Leistung, die sich leicht auch im Eintaktbetrieb erzielen lässt. Phasendreher, die der Gegentaktbetrieb benötigt, haben ihre eigenen Probleme. Paraphrase (ankoppeln eines Luftspalt-losen Übertrager über einen Auskoppel-Kondensator), wäre auch eine Option, allerdings zieht dies Leistung und man hat ein weiteres Phasen-beeinflussendes Bauteil (C + L).

Welche Kopfhörerimpedanzen schweben Dir denn für den KHV vor? Ich denke mit einer angepeilten Gesamt-Vu des Amp von 6dB zielst Du eher auf niederohmige Exemplare?

Just my 2 cents. Da ich generell sehr an Röhren-KHV-Konzepten interessiert bin, freut es mich immer hier von Röhren-KHV-Designs zu lesen.

Viele Grüße
Steffen

PS: Ich werkele auch seit Längerem an einem KHV mit ECC99 (hier als 6n6p) und ECC81 in der Vorstufe, allerdings geht es eher schleppend voran. In dem Projekt will ich Ringkerntransformatoren ("von der Stange") als Ausgangsübertrager einsetzen, die ich sekundärseitig neu bewickelt habe. Für den SE-Betrieb habe ich mir eine sekundärseitige Kompensation des primärseitigen Ruhestroms (entsprechend dem Übersetzungsverhältnis) vorgenommen ( Klick). Aktuell habe ich die Ringkern-Übertrager und auch den Netztrafo fertig gewickelt. Die Netzteilplatinen sind auch mittlerweile fertig. Mal schauen ... ich hoffe im Januar habe ich einen ersten Testaufbau und kann sagen, ob meine Idee eine gute war oder eher keine.

Servus Jan,

Keksstein (Beitrag #1) schrieb:

Der Gedanke ist eine ECC99 im Gegentakt, 6.8 : 1 Übersetzungsverhälnis

A-, AB- oder B-Arbeitspunkt? Betriebsspannungshöhe (auch für die ECC88)? Welcher Aufwand soll zur Betriebsspannungssiebung getrieben werden? Sind Halbleiter-Konstantstromquellen oder Gegentakt-Anodendrosseln für den Differenzverstärker tabu?

Ein Spannungsuntersetzungsverhältnis von von 6,8:1 ergibt ein Impedanzuntersetzungsverhältnis von ca. 46,2:1. Bei einer Kopfhörerimpedanz von 32[Ohm] ergäbe das einen R(aa) von ca. 1,48[kOhm]. Das paßt nicht ganz zur Datenblattangabe des R(i) der ECC99 von 2,3[kOhm] --> hier sind höhere Open-Loop-Verzerrungen zu erwarten, welche die Gegenkopplung dann wegbügeln muß.

Was ist denn die kleinste Kopfhörerimpedanz, die dieser Verstärker verzerrungsarm können soll? Und (für recht hochohmige Kopfhörer): Wie hoch soll die größte Ausgangsspannung sein, die dieser Verstärker verzerrungsarm können soll? Sollen die Hörerausgänge erdfrei sein? (Dann müßte die Gegenkopplung auf der Primärseite des Ausgangsübertragers abgegriffen werden).

Keksstein (Beitrag #1) schrieb:

Auf die zweite Stufe sollte man verzichten können, der Spannungshub muss ja nicht groß sein am Gitter der ECC99

Ältere 2[kOhm] Kopfhörer wie den Sennheiser HD414 lassen wir jetzt für die Spannungsbetrachtung mal außen vor. Aber auch ein K240 von AKG (600[Ohm]) kann mit 200[mW] belastet werden (ob man das dann macht, steht auf einem anderen Blatt) - ich meine, auch schon mal irgendwo von 600[Ohm] Hörern gelesen zu haben, die - wegen absolut miesen Wirkungsgrads - 0,5[W] vertragen. Das heißt, daß dieser K240 maximal ca. 10,95[V] an seinen Schallwandlern verträgt. Damit müßte U(aa) der ECC99 maximal ca. 74,46[Veff] = ca. 210,6[Vss] betragen. Und wenn man jetzt noch davon ausgeht, daß die Closed-Loop-Spannungsverstärkung der ECC99 zwecks wirksamer Gegenkopplung wahrscheinlich nicht viel mehr als 20[dB] - also 10-fach - ist, dann kommen da am Gitter schon etliche Volt für Vollaussteuerung zusammen. Die ECC88 selbst ist kein Verstärkungswunder - vom Datenblatt "µ" von 33 dürften in der Realität bei einem Widerstand an der Anode noch ca. 15 übrigbleiben - und auch die schmelzen ggf. durch die Gegenkopplung noch ein wenig dahin. Wenn dann noch recht kleine Eingangsspannungen in der Gegend von einigen hundert Millivolt für Vollaussteuerung gefordert werden.......

Die Maximalausgangsleistung, die dieser Verstärker können sollte, ist dann das Produkt aus dem Maximalstrom beim niederohmigsten Kopfhörer mit der größten Leistung und der Spannung beim hochohmigsten Kopfhörer mit der größten Leistung. Will man da keinen Ausgangsübertrager mit Anzapfungen verwenden, dann ist man da vermutlich recht schnell bei > 1[W] pro Kanal, die da rauskommen sollten.

Für die weitere Auslegung dieser Schaltung läuft das also alles auf die schon oben gestellte Frage raus:

Was ist denn die kleinste Kopfhörerimpedanz, die dieser Verstärker verzerrungsarm können soll? Und (für recht hochohmige Kopfhörer): Wie hoch soll die größte Ausgangsspannung sein, die dieser Verstärker verzerrungsarm können soll?

Wenn Du in der Röhrenauswahl noch frei sein solltest: Spricht etwas gegen russische Röhren (z.B. die Kombination 6N3P und 6N6P)? Das wären NOS-Röhren mit in aller Regel hervorragender Qualität, die üblicherweise auch preiswert hergehen:



Grüße

Herbert

Danke Steffen und Herbert!

Den Gegentaktbetrieb möchtest du sicher nutzen, damit der AÜ keinen Luftspalt aufweisen muss und somit eine deutlich höhrere Primärimpedanz zur Verfügung steht. Demgegenüber sind IMHO die Vorteile eines Eintaktbetrieb gerade für Kopfhörerverstärker nicht von der Hand zu weisen. Der Kopfhörer braucht wenig Leistung, die sich leicht auch im Eintaktbetrieb erzielen lässt.

Ja, das Ziel ist wirklich so wenig Verzerrungen (Klirr, Frequenzgang) wie irgendwie möglich. Der Lundahl Übertrager hat den Vorteil das seine Primärinduktivität sehr hoch ist, damit lassen sich auch unter 20Hz übertragen. Man könnte ja auch eine "normale" Doppeltriode nehmen, so um 1W Ausgangleistung ist schon mehr Reserve als man jemals brauchen wird. Wenn man an ein schönes Gehäuse dazu denkt ist der Preisunterschied SE zu PP garnicht mehr so groß, dann lieber Verzerrungsärmer in PP.

Welche Kopfhörerimpedanzen schweben Dir denn für den KHV vor? Ich denke mit einer angepeilten Gesamt-Vu des Amp von 6dB zielst Du eher auf niederohmige Exemplare?

Es wird keinen Lautstärkeregler geben, der Verstärker wird von meinem Vorverstärker angesteuert. Mein Kopfhörerverstärker aktuell dämpft das Signal für meine 80Ohm Hörer um 6dB, sonst ist es zu laut. Am liebsten wäre mir Spannungsverstärkung 0dB, also nur ein Impedanzwandler der wenig rauscht aber dafür ~10Veff am Eingang verträgt ohne viel zu klirren. Ich habe kein Problem damit einen OPV vor die Schaltung zu klemmen der bei Bedarf verstärkt, ich dachte an einen Umschalter für -12dB, 6dB, 0dB, 6dB.

A-, AB- oder B-Arbeitspunkt? Betriebsspannungshöhe (auch für die ECC88)? Welcher Aufwand soll zur Betriebsspannungssiebung getrieben werden? Sind Halbleiter-Konstantstromquellen oder Gegentakt-Anodendrosseln für den Differenzverstärker tabu?

Ich dachte an einen AB-Arbeitspunkt für lange Röhren Lebensdauer, wenn man um 1W Ausgangsleistung erzielt wäre das garnicht schlecht. Da muss der Ruhestrom nicht riesig sein, ein normaler Hörer ist mit 1mW schon sehr laut. Der Verstärker läuft in dem Fall wahrscheinlich noch in A.
Es dürfen gerne mehrere Anodenspannungen, auch wie im BC2 negative, benötigt werden. Den Netztrafo würde ich mir wickeln lassen. Die Spannungen würde ich per Linearregler Stabilisieren, ähnlich wie im BC2. Gegen Halbleiter habe ich also nichts, hätte mir sowieso überlegt den Differenzverstärker über eine Konstantstromquelle zu betreiben. Anodendrosseln wären möglich wenn sie einen Vorteil bringen, wenn sie sich vermeiden lassen (auch durch erhöhen der Versorgungsspannung) ist mir das aber lieber.

Ein Spannungsuntersetzungsverhältnis von von 6,8:1 ergibt ein Impedanzuntersetzungsverhältnis von ca. 46,2:1. Bei einer Kopfhörerimpedanz von 32[Ohm] ergäbe das einen R(aa) von ca. 1,48[kOhm]. Das paßt nicht ganz zur Datenblattangabe des R(i) der ECC99 von 2,3[kOhm] --> hier sind höhere Open-Loop-Verzerrungen zu erwarten, welche die Gegenkopplung dann wegbügeln muß. Was ist denn die kleinste Kopfhörerimpedanz, die dieser Verstärker verzerrungsarm können soll? Und (für recht hochohmige Kopfhörer): Wie hoch soll die größte Ausgangsspannung sein, die dieser Verstärker verzerrungsarm können soll? Sollen die Hörerausgänge erdfrei sein? (Dann müßte die Gegenkopplung auf der Primärseite des Ausgangsübertragers abgegriffen werden).

Ich wollte am liebsten darauf verzichten Kopfhörerimpedanzen umschalten zu müssen durch ändern des Übersetzungsverhältnisses. Das Gerät soll alles antreiben, von vielleicht 16 Ohm bis zu 2k Ohm. Die Leistung am Hörer wäre dann durch die feste Übersetzung bei Hochohmigen Hörern begrenzt, das wäre nicht störend. Wenn an 100 Ohm 1W rauskommt reicht der Pegel auch für ordentliche Lautstärke an einem Hochohmigen Hörer.
Man kann ruhig stark Gegenkoppeln, wie gesagt im Prinzip brauche ich garkeine Spannungsverstärkung solange der Verstärker ~10Veff am Eingang und Ausgang schafft. Da sehe ich den Differenzverstärker mit starker Über-Alles Gegenkopplung im Vorteil.

Erdfrei muss es nicht sein, es ist egal ob Primär oder Sekundär gegengekoppelt wird.

Ältere 2[kOhm] Kopfhörer wie den Sennheiser HD414 lassen wir jetzt für die Spannungsbetrachtung mal außen vor. Aber auch ein K240 von AKG (600[Ohm]) kann mit 200[mW] belastet werden (ob man das dann macht, steht auf einem anderen Blatt) - ich meine, auch schon mal irgendwo von 600[Ohm] Hörern gelesen zu haben, die - wegen absolut miesen Wirkungsgrads - 0,5[W] vertragen. Das heißt, daß dieser K240 maximal ca. 10,95[V] an seinen Schallwandlern verträgt. Damit müßte U(aa) der ECC99 maximal ca. 74,46[Veff] = ca. 210,6[Vss] betragen. Und wenn man jetzt noch davon ausgeht, daß die Closed-Loop-Spannungsverstärkung der ECC99 zwecks wirksamer Gegenkopplung wahrscheinlich nicht viel mehr als 20[dB] - also 10-fach - ist, dann kommen da am Gitter schon etliche Volt für Vollaussteuerung zusammen. Die ECC88 selbst ist kein Verstärkungswunder - vom Datenblatt "µ" von 33 dürften in der Realität bei einem Widerstand an der Anode noch ca. 15 übrigbleiben - und auch die schmelzen ggf. durch die Gegenkopplung noch ein wenig dahin. Wenn dann noch recht kleine Eingangsspannungen in der Gegend von einigen hundert Millivolt für Vollaussteuerung gefordert werden....... Die Maximalausgangsleistung, die dieser Verstärker können sollte, ist dann das Produkt aus dem Maximalstrom beim niederohmigsten Kopfhörer mit der größten Leistung und der Spannung beim hochohmigsten Kopfhörer mit der größten Leistung. Will man da keinen Ausgangsübertrager mit Anzapfungen verwenden, dann ist man da vermutlich recht schnell bei > 1[W] pro Kanal, die da rauskommen sollten.

Ich ging jetzt davon aus, durch die hohe Primärinduktivität des Übertragers, das u (22 bei der ECC99) die Verstärkung der Endstufe geteilt durch das Übersetzungsverhältniss des Übertragers ist. Also das Signal am Gitter der ECC99 ~3,66 Fach am Ausgang erscheint. Da mir ein sehr geringer Verstärkungsfaktor vorschwebt sollte ja eine Doppeltriode am Eingang als Differenzverstärker schon so viel Verstärkung dazu geben dass ich heftig gegenkoppeln und der Fehlanpassung entgegenwirken kann. Alternativ wäre die 12:1 Übersetzung zu wählen mit anderen Röhren damit man an niederohmigen Hörern noch mehr Leistung bekommen kann.

Zusammengefasst, Verstärkung 0dB über alles, 10Veff am Ein/Ausgang die am besten auch noch in 50Ohm geliefert werden können. Also 2W Ausgansleistung maximal, wird man nie brauchen aber es schadet auch nicht.

Wenn Du in der Röhrenauswahl noch frei sein solltest: Spricht etwas gegen russische Röhren (z.B. die Kombination 6N3P und 6N6P)? Das wären NOS-Röhren mit in aller Regel hervorragender Qualität, die üblicherweise auch preiswert hergehen:

Absolut nicht. Am besten gefallen würden mir allerdings Röhren die heute noch neu gebaut werden, das wird außer mit der ECC99 aber schwer in der Ausgangsstufe denke ich. 2x EL84 wären eine Option, aber das ist mit Kanonen auf Spatzen schießen. Ich hätte dann sowieso die russische 6P14P genommen, davon habe ich noch einige.

Gruß,
Jan

Schaut mal, ich habe die Schaltung mit LT-Spice Simuliert:



Es sieht klasse aus, Verzerrungen auf Transistor Niveau. (0,0007% @ 1V in 80Ohm bei 1kHz) 10Veff in 80Ohm, also 1,25W, sind immernoch "nur" 0,013% Klirr. Durch die starke Gegenkopplung ist Leerlauf kein Thema, die Rechteckantwort ist ziemlich perfekt. Natürlich wird es mit echtem Übertrager vermutlich nicht mehr so gut. 0,0x% THD sollten sich aber machen lassen denke ich.

Die Leerlaufverstärkung (Gegenkopplung deaktiviert) beträgt über alles ca. 37dB, die Schaltung ohne Gegenkopplung klirrt also irgendwo um 1%. Einziges Problem ist das jedes System der ECC99 im Leerlauf 2,8W verbrät, erlaubt sind maximal 3,5W. Senkt man den Ruhestrom steigt der Klirr, ich versuche noch rauszufinden ob der Arbeitspunkt für die Röhre OK ist. Was meint Ihr? (Ruhestrom ECC99 12mA @ ~240V) Bei Vollaussteuerung, 10Veff in 80 Ohm, meint Spice das Jedes System der ECC99 20W spitze verbraten muss, das klingt eher nach 2x EL84.

Statt der -150V würde ich eher -20V und eine Transistor OPV KSQ nehmen.

Gruß,
Jan

Keksstein (Beitrag #5) schrieb:

Einziges Problem ist das jedes System der ECC99 im Leerlauf 2,8W verbrät, erlaubt sind maximal 3,5W.

Ist doch kein Problem. Du bleibst unterhalb von Qamax, das ist wichtig.

Keksstein (Beitrag #5) schrieb:

Bei Vollaussteuerung, 10Veff in 80 Ohm, meint Spice das Jedes System der ECC99 20W spitze verbraten muss, das klingt eher nach 2x EL84.

Der Spitzenwert ist uninteressant, wichtig ist der arithmetische Mittelwert.

Als Konstantstromquelle würde ich einen JFET oder eine Stromregeldiode verwenden.


MfG
DB

Servus Jan,

Keksstein (Beitrag #5) schrieb:

Schaut mal, ich habe die Schaltung mit LT-Spice Simuliert

Ah, jetzt ist eine ECC83 drin - damit ist jetzt mit Sicherheit genügend Leerlaufverstärkung vorhanden. Wie groß ist denn der Gegenkopplungsgrad (ich weiß, daß könnte man sich jetzt aus der Schaltung auch zu Fuß ausrechnen - aber in der Simulation sind's nur einige Mausclicks)? Wie genau ist denn der Übertrager hinsichtlich seiner parasitären Größen etc. modelliert (das ist leider im Schaltbild nicht zu sehen)? Und wie sieht der Bode-Plot von 10[Hz] bis 100[kHz] bei Minimal- und Maximallast aus?

Die -3[dB] Grenzfrequenz von C1/R2 sowie C2/R3 beträgt ca. 1,6[Hz]. Die -3[dB] Grenzfrequenz von R1/C3 allein (ohne Berücksichtigung der Röhre U1/U2) beträgt ca. 0,42[Hz] - also nur ca. 1/4 der Koppel-C/R-Hochpässe. Muß C3 wirklich 1.000[µF] groß sein? Wenn die Endstufe übersteuert wird (und damit C3 durch die Gleichspannungskomponente des Übersteuerungssignals umgeladen wird), wird der Arbeitspunkt von U1 und U2 verstellt. Dann kann es sein, daß nach einer veritablen Übersteuerung unter Umständen mehrere Sekunden Stille ist, bis sich die Endstufe "wieder gefangen" hat und die Arbeitspunkte von U1 und U2 wieder halbwegs stimmen (und damit am Kopfhörer wieder Audio rauskommt).

Röhrentechnisch stilecht wäre eine Konstantstromquelle aus zwei übereinanderstehenden Trioden (dann ist das dann ein Verstärker ohne Pentoden) mit einem Glimmstabi als Referenzspannungsquelle (mit zwei übereinanderstehenden Systemen einer ECC88 kriegt man Innenwiderstände der Konstantstromquelle in der Gegend von 2....3[MOhm] hin) - hier mal eine Anregung (als Ausriß aus einer größeren Schaltung, die ich vor einiger Zeit mal aufgezogen habe):



Diese Konstantstromquelle ist für einen ECC88-Differenzverstärker ausgelegt. Für den Betrieb mit einer ECC83 (eben die 1,8[mA]) muß man die natürlich umdimensionieren. Für den Betrieb von zwei Konstantstromquellen für die beiden Stereokanäle reicht ein gemeinsamer Glimmstabi locker aus. Die recht üppigen R/C-Siebmittel hinter dem Glimmstabi sind erforderlich, weil man direkt parallel zu Glimmstabis nur sehr kleine Siebkondensatoren (ca. 1[nF] bis höchstens 10[nF]) zur Störspannungsreduktion schalten darf - wird der Kondensator zu groß, wirkt der Glimmstabi mit seinem Serienwiderstand und Parallelkondensator als Sägezahnoszillator. Neben der "Stilechtheit" hat dieser Glimmstabi-Ansatz auch noch den Vorteil, daß sich sein Innenwiderstand im Audiofrequenzbereich von DC bis 20[kHz] nur moderat ändert (und auch bei 20[kHz] noch hinreichend groß ist) - etwas, was man nicht pauschal von allen Halbleiter-Konstantstromquellen behaupten kann.

Jan, schönes Projekt und (bis jetzt) schön einfache Schaltung.

Interessierte Grüße

Herbert

Hallo DB
Hallo Herbert,

Der Spitzenwert ist uninteressant, wichtig ist der arithmetische Mittelwert.

Ich bin denke ich zu vorsichtig, bis 300mW an 80 Ohm sieht es ganz gut aus. Wann braucht man schon 300mW, danach ist man denke ich Taub.

Als Konstantstromquelle würde ich einen JFET oder eine Stromregeldiode verwenden.

Transistor + LED ginge auch, gibt viele Möglichkeiten. Müsste man simulieren was am hochohmigsten ist, ich hatte versucht mit einer Hilfsspannung (-150V) und einem Widerstand (86k) zu simulieren, die Verzerrungen steigen deutlich.

Ah, jetzt ist eine ECC83 drin - damit ist jetzt mit Sicherheit genügend Leerlaufverstärkung vorhanden. Wie groß ist denn der Gegenkopplungsgrad (ich weiß, daß könnte man sich jetzt aus der Schaltung auch zu Fuß ausrechnen - aber in der Simulation sinds nur einige Mausclicks)? Wie genau ist denn der Übertrager hinsichtlich seiner parasitären Größen etc. modelliert (das ist leider im Schaltbild nicht zu sehen)? Und wie sieht der Bode-Plot von 10[Hz] bis 100[kHz] bei Minimal- und Maximallast aus?

Mit 80 Ohm Last sind es um die 36dB Leerlaufverstärkung:



Mit 1kOhm ein wenig unter 44dB:



Gitter von U4 dabei auf Masse, Gegenkopplung getrennt und an out gemessen. Den Übertrager mit seinen 21.5dB kann man rausrechnen.

Parasitäre Größen sind noch nicht berücksichtigt, außer DC Widerstand eben. Das Datenblatt gibt nicht mehr her. Vermutlich wird die Verstärkung zu hohen Frequenzen deutlich zurückgehen wegen Streukapazitäten.

Die -3[dB] Grenzfrequenz von C1/R2 sowie C2/R3 beträgt ca. 1,6[Hz]. Die -3[dB] Grenzfrequenz von R1/C3 allein (ohne Berücksichtigung der Röhre U1/U2) beträgt ca. 0,42[Hz] - also nur ca. 1/4 der Koppel-C/R-Hochpässe. Muß C3 wirklich 1.000[µF] groß sein? Wenn die Endstufe übersteuert wird (und damit C3 durch die Gleichspannungskomponente des Übersteuerungssignals umgeladen wird), wird der Arbeitspunkt von U1 und U2 verstellt. Dann kann es sein, daß nach einer veritablen Übersteuerung unter Umständen mehrere Sekunden Stille ist, bis sich die Endstufe "wieder gefangen" hat und die Arbeitspunkte von U1 und U2 wieder halbwegs stimmen (und damit am Kopfhörer wieder Audio rauskommt).

1mF @ 16V ist günstig zu haben, der Gedanke war das weniger Verzerrungen entstehen wenn die Spannung an dem Elko so konstant wie möglich ist. Ich hätte am Eingang einen Tiefpass ~5Hz gesetzt, zum simulieren ist es so aber besser.

Röhrentechnisch stilecht wäre eine Konstantstromquelle aus zwei übereinanderstehenden Trioden (dann ist das dann ein Verstärker ohne Pentoden) mit einem Glimmstabi als Referenzspannungsquelle (mit zwei übereinanderstehenden Systemen einer ECC88 kriegt man Innenwiderstände der Konstantstromquelle in der Gegend von 3[MOhm] hin).

Transistor ist hier halt deutlich einfacher und spart Leistung. 14W Heizleistung für 1W Output ist ja schon heftig genug.

Neben der "Stilechtheit" hat dieser Ansatz auch noch den Vorteil, daß sich sein Innenwiderstand von DC bis 20[kHz] nur moderat ändert - etwas, was man nicht pauschal von allen Halbleiter-Konstantstromquellen behaupten kann.

Auch Quellen mit OPV? Muss ich mir überlegen und Simulieren.

Jan, schönes Projekt und (bis jetzt) schön einfache Schaltung.

Ich war ganz überrascht was mit Röhre + Übertrager zumindest in der Simulation erreichbar ist. Klangneutral sollte sich erreichen lassen.

Gruß,
Jan

Keksstein (Beitrag #8) schrieb:

14W Heizleistung für 1W Output ist ja schon heftig genug.

Für 2 x 1[W] Ausgangsleistung. Aber generell: Stimmt natürlich. Nur: das hier ist Hobby - da gelten (zumindest bei mir) auch noch ein paar andere "Spielregeln" als nur der schiere Effizienzgedanke, der einem ja sowieso in jeder Form immer und überall jahrein, jahraus in allen Lebensbereichen eingehämmert und eingetrichtert wird (und geschaltete Leistungselektronik, die beruflich < 95% Wirkungsgrad hat, ist ja eh schon irgendwie suspekt). Und solange dieses Projekt ein Einzelstück bleibt und nicht auf einmal Millionen Leute dringend so einen KHV wollen und deswegen ein weiteres Kraftwerk benötigt wird........

Außerdem: Röhrenheizfäden sind eine ohmsche Last - und ohmsche, blindstrom- und oberwellenfreie Grundlasten hat unser Stromnetz dringend nötig.....

Keksstein (Beitrag #8) schrieb:

Ich hätte am Eingang einen Tiefpass ~5Hz gesetzt, zum simulieren ist es so aber besser

Oh, das ist an mir irgendwie vorbeigegangen: das soll ein Infraschall-Kopfhörer-Verstärker werden? Geht Techno jetzt schon so weit runter? Ist da der Übertrager groß genug dafür?

Keksstein (Beitrag #5) schrieb:

Verzerrungen auf Transistor Niveau. (0,0007% @ 1V in 80Ohm bei 1kHz) 10Veff in 80Ohm, also 1,25W, sind immernoch "nur" 0,013% Klirr.

Ich denke, da wird in der Praxis das Eisen des Übertragers auch noch ein Wörtchen mitreden - und einen mehr oder weniger dicken Strich durch die obigen Traumwerte ziehen.

Keksstein (Beitrag #8) schrieb:

Auch Quellen mit OPV? Muss ich mir überlegen und Simulieren.

Vorsicht mit LM334 und Konsorten - da habe ich kürzlich bezüglich der Geschwindigkeit sehr trübe Erfahrungen gemacht (der GENAUE Blick ins Datenblatt erfolgte natürlich erst hinterher, als die reale Schaltung untragbare Reaktionszeiten zeigte):



https://www.analog.c...nd-fast-settling.pdf

Grüße

Herbert

Hallo Jan,

ich wollte hier noch noch mal einhaken / nachfragen, auch weil mich das Problem des Übersetzungsverhältnisses des Ausgangsübertragers in Bezug auf ein möglichst breites Spektrum an Impedanzen der verwendbaren Kopfhörern (üblich: 30 Ohm bis 600 Ohm) schon länger beschäftigt. ...

... Ich wollte am liebsten darauf verzichten Kopfhörerimpedanzen umschalten zu müssen durch ändern des Übersetzungsverhältnisses. Das Gerät soll alles antreiben, von vielleicht 16 Ohm bis zu 2k Ohm. Die Leistung am Hörer wäre dann durch die feste Übersetzung bei Hochohmigen Hörern begrenzt, das wäre nicht störend. Wenn an 100 Ohm 1W rauskommt reicht der Pegel auch für ordentliche Lautstärke an einem Hochohmigen Hörer. ...

Wie schaut denn Deine aktuelle Simulation aus, wenn Du anstelle der 80-Ohm-Last eine Last mit 600-Ohm anklemmst? Das dreht doch die Arbeitsgerade der Endstufe schon relativ "gewaltig" (bei gleichbleibendem Übersetzungsverhältnis des AÜ) ...

Beste und interessierte Grüße
Steffen

Außerdem: Röhrenheizfäden sind eine ohmsche Last - und ohmsche, blindstrom- und oberwellenfreie Grundlasten hat unser Stromnetz dringend nötig.....

Da kann ich Dir nicht widersprechen

Oh, das ist an mir irgendwie vorbeigegangen: das soll ein Infraschall-Kopfhörer-Verstärker werden? Geht Techno jetzt schon so weit runter? Ist da der Übertrager groß genug dafür?

Bei der hohen Primär Induktivität vom Lundahl Übertrager muss man das nutzen, zumindest 20Hz sollen ohne Pegelabfall durch. Danach lege ich den Tiefpass am Eingang aus.
Macht es Sinn hier mit einem Filter höherer Ordnung zu begrenzen? Stelle ich mir einen Röhrenverstärker ohne GK vor ist der üblicherweise Kurzschlussfest. Wenn ich mir jetzt überlege, zu tiefen Frequenzen belastet der Induktive Blindwiderstand die Endstufe immer mehr, die Gegenkopplung will das ausgleichen, es fließt mehr Strom als gewollt durch die Endröhren -> Klirr, überlast.

Ich denke, da wird in der Praxis das Eisen des Übertragers auch noch ein Wörtchen mitreden - und einen mehr oder weniger dicken Strich durch die obigen Traumwerte ziehen.

Das kann ich im Moment nicht abschätzen. Ich denke aber, weil die zu übertragende Leistung nicht so groß ist und der Kern kräftig überdimensioniert sein wird (hoffe ich) wird das Ergebnis nicht so schlecht sein. Ich habe Zugriff auf einen Audio Messplatz, überprüfen wäre kein Problem. Mein Hörer liegt bei 0,05% THD, wenn der Verstärker bei gehörfreundlicher Aussteuerung darunter bleibt wäre es OK. (nicht das man es hören könnte)

Vorsicht mit LM334 und Konsorten - da habe ich kürzlich bezüglich der Geschwindigkeit sehr trübe Erfahrungen gemacht (der GENAUE Blick ins Datenblatt erfolgte natürlich erst hinterher, als die Schaltung untragbare Reaktionszeiten zeigte):

Ich hatte in meinem Entwurf von einem Transistor Kopfhörerverstärker praktisch eine Kaskoden Stromquelle aus 2 Transistoren + 2 LEDs gemacht. Das Design ist fast das selbe wie bei Dir, nur mit Halbleitern. Ich muss mir mal anschauen was besser funktioniert.

Wie schaut denn Deine aktuelle Simulation aus, wenn Du anstelle der 80-Ohm-Last eine Last mit 600-Ohm anklemmst? Das dreht doch die Arbeitsgerade der Endstufe schon relativ "gewaltig" (bei gleichbleibendem Übersetzungsverhältnis des AÜ) ...

Ich hoffe ich erzähle keinen Mist, sonst bitte korrigieren.

Es geht ja um Leistungsanpassung, ein Lautsprecher Röhrenverstärker für z.B. 4Ohm erreicht die maximal mögliche Leistung an 4Ohm Last. Ist die Last Hochohmiger, z.B. 8Ohm, wird die Ausgangsleistung herabgesetzt. Ich meine, jeder Kopfhörer geht mit 10Veff brüllend laut. Also ist mein Ziel 10Veff an 30 als auch an 600 Ohm zur Verfügung zu stellen.

Die ECC99 arbeitet auf jeweils 5kOhm Ra, optimale Kopfhörerimpedanz wären demnach ~35Ohm. Die Simulation meint, bei 500mV in 35Ohm und in 1kohm, das die Verzerrungen an 1kOhm ein wenig besser aussehen. Macht auch Sinn weil Primär weniger Strom bei gleichem Spannungshub fließt.

Gruß,
Jan

Keksstein (Beitrag #11) schrieb:

Bei der hohen Primär Induktivität vom Lundahl Übertrager muss man das nutzen, zumindest 20Hz sollen ohne Pegelabfall durch. Danach lege ich den Tiefpass am Eingang aus.

Ich muß da jetzt nochmal rumquengeln: Soll das wirklich ein TIEFpaß am Eingang werden?

Grüße

Herbert

äh ja, schneller geschrieben als gedacht. Hochpass natürlich.

Keksstein (Beitrag #11) schrieb:

... Es geht ja um Leistungsanpassung, ein Lautsprecher Röhrenverstärker für z.B. 4Ohm erreicht die maximal mögliche Leistung an 4Ohm Last. Ist die Last Hochohmiger, z.B. 8Ohm, wird die Ausgangsleistung herabgesetzt. Ich meine, jeder Kopfhörer geht mit 10Veff brüllend laut. Also ist mein Ziel 10Veff an 30 als auch an 600 Ohm zur Verfügung zu stellen. Die ECC99 arbeitet auf jeweils 5kOhm Ra, optimale Kopfhörerimpedanz wären demnach ~35Ohm. Die Simulation meint, bei 500mV in 35Ohm und in 1kohm, das die Verzerrungen an 1kOhm ein wenig besser aussehen. Macht auch Sinn weil Primär weniger Strom bei gleichem Spannungshub fließt

Ich hatte mir mal eine kleine Tabelle gemacht ...



Für 200mW im 600-Ohm-Kopfhörer benötigt man 18,3mA und 11V.
Für 200mW im 30-Ohm-Kopfhörer hingegen 81,7mA und 2,5V. (alles Effektivwerte)
Wenn Du das mit dem AÜ bei fixem Übersetzungsverhältnis in Verbindung mit den ECC99 erreichen kannst sollte alles gut sein.

5000Ohm / 35Ohm = 142,86 -> Sqrt(142,86) = 11,95 = ü
600Ohm x 142,86 = 85,7 kOhm
Bei 600-Ohm Last sieht die Röhre dann ein Ra von 85,7 kOhm bei gleichem ü. Man müsste die beiden Arbeitgeraden mal in das Kennlinienfeld einzeichnen, vielleicht mache ich das nachher mal.

Viele Grüße
Steffen

Ste_Pa (Beitrag #14) schrieb:

Für 200mW im 600-Ohm-Kopfhörer benötigt man 18,3mA und 11V. Für 200mW im 30-Ohm-Kopfhörer hingegen 81,7mA und 2,5V. (alles Effektivwerte)

....und wenn der Verstärker alle Kopfhörer im Bereich von 30[Ohm] bis 600[Ohm] mit 200[mW] Leistung ansteuern können soll, muß er für mindestens 0,9[W] Ausgangsleistung (11[V] x 81,7[mA]) pro Kanal ausgelegt sein.

Grüße

Herbert

Wenn Du das mit dem AÜ bei fixem Übersetzungsverhältnis in Verbindung mit den ECC99 erreichen kannst sollte alles gut sein.

Es sind an 35Ohm sekundär 285mAeff drin, die ECC99 ist dann aber deutlich überlastet. (geschätzt arithmetischer Mittelwert 7-8W) Die dafür nötigen 10Veff schafft der Verstärker natürlich auch an allem über 35Ohm, nur sind dann eben keine 4W mehr drin. Braucht man ja auch nicht. Interessant ist, 10Veff in 35Ohm führt zu THD im 0,3% Bereich. Die Endstufe läuft dann schon deutlich im B-Betrieb, das ist super.

Ich habe die Firma Don Audio angeschrieben, die haben die SE variante vom Lundahl LL2765. Sollten die die PP-Version liefern können gibts ne Leiterplatte zum testen.

Gruß,
Jan

Frage:

Die Simulation meint, kleine Abweichungen in den Ruheströmen der ECC99 führen zu deutlich mehr Klirr. In der Praxis, keine Ahnung. Ist bestimmt nicht gut wenn der Kern vormagnetisiert wird. Ein gemeinsamer Biaswiderstand der mit einem C Überbrückt ist wird nur funktionieren wenn beide Systeme der Röhre perfekt gleich sind, über Alterung dann vielleicht wieder nicht.

Was passiert wenn man statt der Kathodenwiderstände Stromquellen nimmt, beide Röhren also auf einen bestimmten Strom (vllt 10mA) zwingt? Die Kathode wird dann mit einem C gegen Masse gebrückt, eine Schutzdiode verhindert das der C überladen wird.
Da fliesen Ströme bis 0.1A bei Übersteuerung, der C muss also groß sein.

Gruß,
Jan

Du baust Dir dann an die Katoden eine Zeitkonstante, die verhindert, daß der Arbeitspunkt schnell wieder aus dem B-Betrieb zurückrutscht.
Bei den paar mA für Kopfhörerbetrieb würde ich reinen A-Betrieb verwenden.

Kapazitiv Brücken muss ich den kathodenwiderstand, sonst reicht die Verstärkung nicht aus und der Klirr steigt.
Bei Grenzwertiger Aussteuerung wird die Gittervorspannung allerdings Positiv.

Gruß,
Jan

Das ist schlecht, weil dann die Gitterkondensatoren umgeladen werden. Wenn Du die Simulationszeit lang genug wählst, sieht man auch, wie dann der Arbeitspunkt wegrutscht.
Ich würde es bei A-Betrieb und geringerer Aussteuerung belassen.

Das passiert nur in dem Fall wenn man 10Veff an unter 40Ohm liefern möchte. 10Veff in 80Ohm sind kein Problem, wird so in Ordnung sein?
Der Verstärker läuft ja schon in A, ca. 10-12mA Ruhestrom. Die Idee wäre gewesen gleiche Ruheströme zu erzwingen durch Stromquellen an der Kathode und die Schaltung damit linearer zu machen. (die Vormagnetisierung vom AÜ fällt ja dann weg)

Gruß,
Jan

Ich habe tatsächlich einen Händler finden können der die PP Version des Lundahl Übertragers anbietet, sind Februar lieferbar. Es wird einen Testaufbau geben. Ich will auch nochmal mit einer EL84 Endstufe simulieren, nicht wegen der Leistung am Hörer natürlich sondern wegen Verfügbarkeit. Ich habe einige ihrer russischen Schwestern in der Schublade, müsste ich nicht unbedingt die ECC99 kaufen. Und als 50er Jahre Radio Fan mag ich die Röhre einfach.

Edit: EL84 klappt nicht ohne weiteres. Durch Pentodenbetrieb ist die Leerlaufverstärkung gigantisch, Spice meint es sind über 60dB. (+ Übertrager, also elektrisch 81.5dB) Im Bode ist die Schaltung zwar noch stabil, allerdings dort mit idealisiertem Übertrager. Ich habe nur mit 100pF Primär Parallel zur Wicklung gerechnet. Bei 35Ohm Last bricht die Verstärkung auf 35dB ein.
Ich habe sie noch als Triode beschaltet, da kommt aber genauso ins Spiel das sie recht hochohmig ist. Die ECC99 sieht besser aus, ich glaube das ich Pentode nicht stabil bekomme. 40dB Gegenkopplung macht mir schon genug sorgen, wahrscheinlich muss ich in der Praxis die Verstärkung zu hohen Frequenzen im Differenzverstärker begrenzen.

Gruß,
Jan

Mit 40[dB] Gegenkopplung kann das je nach Übertrager bereits interessante Effekte geben......

Grüße

Herbert