RC Filter im Netzteil von Röhren-PRE-Amps

  • Hallo zusammen,

    schon wieder ich.
    Ich überlege gerade, wie man die RC Glieder von Röhrenpreamps am besten dimensioniert. Da findet man in verschiedenen Schaltplänen die unterschiedlichsten Werte, von 1k bis 10k und von 10µ bis 100µ ist alles drin. Manchmal werden die RC Glieder seriell an den Siebelko gehängt, manchmal parallel....

    Klar, sauber muss die Gleichspannung sein, aber wie sauber? Welchen Restripple kann man bedenkenlos tolerieren?

    Gibt es Faustformeln für die Elkogröße? Also zum Beispiel 10µ pro Triode, die am selben RC Glied hängt? Und mindestens 1k "Abstand" zwischen den RC-Gliedern?

    Gibt es ein zu viel an Kondensatoren. Manchmal liest man, dass Amps, die zu große Kondensatoren im Netzteil haben zu "langsam" sind. Was bedeutet das? Ist in diesem Sinne "langsam" das Gegenteil von Kompression / Sagging? Gibt es das überhaupt bei Preamps - die laufen doch alle mehr oder weniger in Class A?

    Gruß
    Oli

    [size=1]DIY: Soldano X88R, Peavey 5150, Engl 530,Boss AC-2,BD-2,BF-2,CE-2,DM-2,DS-1,DS-2,EH-2,FT-2,HM-2,MD-2,MT-2,NF-1,NS-2,OC-2,OD-1,OD-2,OD-3,OS-2,PH-1, SD-1,SD-2,SG-1,SP-1,TW-1,XT-2,Rocktave Divider,Small Stone,Woody,STL,TS10,TS9,TS808,Obsidian 1+2,EasyVibe,Ultraflanger,Zombie Chorus,PT-80,MU-TRON, etc.[/size]

  • Hi Oli,
    zur Frage "was ist gut genug"?
    Erstens glaube ich, dass durch die Digitaltechnik unsere Ansprüche gewaltig gestiegen sind. Alte Auslegungen sind da kein Maßstab mehr.

    2. Otto Diciol ist auch hier eine super Quelle. Röhren-NF-Verstärker-Praktikum: Amazon.de: Diciol, Otto: Bücher Dadurch wahrscheinlich der Fancypreis.... Sein Buch befasst sich auch mit HiFi. Wenn Du es irgendwo herbekommst...
    Er sagt,

    • dass die Brummspannung nicht höher sein soll als die Rauschspannung als Maßstab. Außerdem argumentiert er mit der Hörbarkeit.
    • dass die RC Glieder nicht nur das Brummen unterdrücken sondern auch die gegenseitige Beeinflussung der Stufen, Schwingneigung.
    • 100Hz ist die relevante Auslegungsfrequenz
    • bei einem damaligen Studioverstärker, der als Topbeispiel zum Ende der Röhrenzeit vorgestellt wird, sind die einzelnen Stufen jeweils über R 20k -C 8µF Siebstufen entkoppelt. Er stellt auch die Auslegungsberechnung dar. Der Siebfaktor pro Glied entspricht mit 100 der max. Verstärkung einer Stufe, was ich logisch finde.

    Dem würde ich entnehmen, dass Du mit einer Kette jeweils 20k 8 µF oder 10k 16µF für jede Stufe ausreichend dabei bist. Mindestens das allererste Siebkettenglied nach dem Gleichrichter und ersten C würde ich allerdings mit dem modernerer Technik, Hochspannungsmosfet mit aktiver Regelung z.B. per Gyrator machen, wie wir das ja schon diskutiert hatten.

    Sag gibt es m.E. nur bei Gegentaktendstufen, die Du nicht hast in dem Gerät.

    Gruß Christof

  • Hi Christof,

    da schäme ich mich - das Buch habe ich vor Jahren mal gekauft. Es steht neu und unbenutzt bei mir im Regal.....Hatte mal angefangen zu lesen, war mir damals aber zu kompliziert.

    Unten habe ich mal meine aktuelle Planung angehängt. Da ich 68µF/450V hier zu hauf rumliegen habe, habe ich diese verwendet. Dafür habe ich die Widerstände klein gehalten, um möglichst wenig Spannungsabfall zu haben. Ist denn die gegenseitige Beeinflussung der Stufen sowohl vom R als auch vom C abhängig?

    Hier (https://www.frihu.com/roehrentechnik/kondensatoren/3/) habe ich gelesen:

    "Ein oft gemachter Fehler ist, es mit den Kapazitäten im Netzteil zu übertreiben. Die Berechnung des Siebfaktors ist zwar hilfreich, kann sich aber auch als Trugbild herausstellen, denn ein guter Siebfaktor kann in der Praxis zu einem sehr langsamen Verstärker führen. Es ist gerade hier Augenmaß (schönerer Ausdruck für »Erfahrung«) gefragt. Folgende Übersicht gibt eine Richtlinie:"

    Was meint er mit sehr langsam? Ja Sagging geht meinem Verständnis auch nur bei Gegentakt Endstufen und zwar je mehr, desto näher sie beim B-Betrieb laufen, bei Class A dürfte das keine Rolle spielen.

    Gruß
    Oli

    PS: Je mehr ich lese, desto größer wird meine Sorge, dass ich etwas falsch mache oder vergesse und dabei habe ich schon 6 Röhrenamps gebaut.

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  • In Bild 141 bei Diciol sieht man schön, dass jede Röhren Stufe ein eigenes rc Glied bekommt. Bei meinem Francis Nachdruck ist das auf S. 268.
    Dieser Amp hat Halbwellengleichrichtung, da haben sie 20k und 16uF.
    Was soll denn hier ein langsamer Verstärker sein in dem Zusammenhang?
    Gruß Christof

  • Hallo,

    "Erstens glaube ich, dass durch die Digitaltechnik unsere Ansprüche gewaltig gestiegen sind. Alte Auslegungen sind da kein Maßstab mehr."

    Das hat sich aber nicht unbedingt auf die Störarmut der dazugehörigen (Schalt-)netzteile (und seit Oli's Feldversuch wissen wir's - übrigens Danke!: auch die bürstenlosen Lüfter) ausgewirkt. :P

    Bei RC-Siebung muß man für diese Größen einen Kompromiß finden

    • nötige Spannung für die jeweile Stufe(n) zur Höhe der Rohspannung. (Bei Ausgangstufen: Welche Spannung brauche ich für die gewünschte Ausgangsleistung?)
    • max. erlaubbare Brummspannung (s. u.)

    Die bestimmt sich für jede Stufe aus zwei Faktoren:

    • Größe der Eingangs-Signalspannung
    • Höhe der Störspannung am Einspeisepunkt (Anode, Schirmgitter,...) zusammen mit der Verstärkung die das Störsignal an dieser Stelle erfährt.

    Aus dem erforderlichen/gewünschten Störabstand (Das bleibt ein Design-Parameter, der von Anspruch und Kosten gesteuert wird!) ergibt sich dann die erlaubbare Störspannung für die Stufe.

    Dann bleibt noch die Aufteilung auf R und C: großes R = hoher Spannungsverlust - großes C = höhere Kosten. Das ist auch heute noch ein Faktor - zumindestens für Serienprodukte - wobei man damit heutzutage wesentlich bessere HV-Elkos (niedriger ESR = bessere Siebwirkung) erhält.

    Für das Siebkonzept sind noch (mindestens) zwei Überlegungen wichtig:

    • Die Siebketten vom Lade-C aus gesehen sind - quasi rückwärts - für die Endstufe bis zur ersten Stufe zuständig. Daraus kann man die Regel (nicht Gesetz!) ableiten:
      Am Anfang schwächer sieben, da Endstufen idR. geringere Verstärkung haben aber höheren Spannungsbedarf; zu den Vorstufen hin stärker sieben bei zulässigem höheren Spannungsverlust.
    • Gegentakt-Endstufen haben schaltungsbedingt eine eine eingebaute Brummreduktion - SE (Class A) sind dagegen brummtechnisch Mimosen!:
      Eine AD1 bestückte SE-Triodenendstufe an einer 100 dB/Wm Hornkonstruktion ist die schaltungs- und bautechnische Herausforderung für die Unhörbarkeit des Brummens schlechthin.

    Aus dieser Bemerkung leitet sich - zumindestens was Röhren-Verstärker angeht noch eine Regel ab:

    • Das Filterkonzept muß vom Ende her gedacht werden: Was darf höchsten an Brummspannung am Lautsprecher ankommen?

    Und noch was:
    Wer das ganze richtig angehen und berechnen kann, der muß es aber auch richtig bauen hönnen.
    Das bedeutet z. B., daß man in einem Aufbau auch den Strom visualisieren können sollte.

    Mein Beitrag ist so und nicht anders formuliert , weil ich den Eindruck habe, daß Oli meist mehr als nur eine Faustformel (die es ja auch gibt) oder einen Zahlenwert zwischen 1 und 100 erwartet.

    Gruß, Bernd

    Jaichweiß (Andy Pipkin)

  • Hallo zusammen,

    und vielen Dank für die ausfürlichen Antworten.
    Ja, mehr als eine Faustformel wäre schon gut, aber anhand der Schilderung sehe ich, dass das kaum möglich ist. Vielleicht ist es bei Gitarren PRE-Amps auch gar nicht nötig / möglich, da da ja mit Verstärkungen und Verzerrungen gearbeitet wird, die weit jenseits des Hifi liegen. Ein Highgain Kanal rauscht eben (brummt aber nicht).

    In meinem o.g. Netzteil ist nach LT Spice die Spannung nach dem MOSFET schon sauber, so dass ich nun denke, dass ich da durchaus weniger stark sieben könnte. Vielleicht wäre es auch besser die Siebketten nicht seriell zu schalten, sondern parallel, dann würden sich die Stufen weniger beeinflussen, da nun beide Siebwiederstände die Versorgungsspannungen trennen. Ich hänge mal die LT Spice Simulation unten an. (einfach vom Dateinamen das .jpg löschen).

    Gruß
    Oli

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  • Hallo Oli,

    laufen lassen kann ich die SImu nicht, da mir der IRF fehlt.
    Mit Labeln wäre auch dem Aussenstehenden klar, wo du welche Spannungen abnimmst.
    Die Cs an den Gates der MOSFET sind sehr wichtig, da ihre Kapazität in der Wirkung mit der Verstärkung (Steilheit) des Transistors multipliziert wird.
    Sind eigentlich auch (Ersatz-)Lastwiderstände in der Simu oder läuft das alles leer?
    Ich weiß nicht, ob die parallelen R Last oder Bleeder sind...

    Gruß, Bernd

    Jaichweiß (Andy Pipkin)

  • Die Siebglieder hängen hintereinander, da dann mit jedem Glied die Brummspannung nochmals um den Siebfaktor kleiner wird.
    Die Brummspannung der ersten Verstärker Stufe wird mit allen weiteren Stufen verstärkt, daher muss die Siebung an der Eingangsstufe am besten sein.

  • Hi Bernd,

    habe unten nochmal die Simu gelabelt angehängt. Statt den IRFI840 kann man auch irgend einen anderen MOSFET nehmen, z.B. den gebräuchlicheren IRF840. Der Unterschied ist nur, dass der IRFI ein isoliertes Gehäuse hat.

    Soll ich die Kondensatoren an den Gates noch größer machen? 10µF?
    Ich habe die Widerstände R10, R12, R22, R24 als Röhrenersatz genommen, hätte auch ein Konstantstrom einbauen können, aber so sollte es auch gehen. Zwar habe ich an manchen RC-Gliedern bis zu 4 Trioden angeschlossen, aber aktiv werden immer nur 2 sein. Ich kann dann mittels Relais auf Knopfdruck einen A/B Röhrenvergleich machen.

    Hi Christof,

    ja, ich habe die Siebglieder in Reihe geschalten, weil das bei den meisten Amps so ist, es gibt aber ein paar u.a. den X88R von Soldano, da hängen die parallel.
    Wenn ich jetzt meine Gesamtkapazität zusammenzähle, also die Widerstände mal vernachlässigt, dann komme ich auf knapp 500µF. Ist das nicht ein bisschen viel? Wäre es besser anstatt den 120 µ an zweiter Stelle lieber 4 Stk. der 100µ zu verwenden? Oder lieber vorne Kapazität verringern, da ich die ganzen Röhren ja alle nach den MOSFETS versorge?

    Gruß
    Oli

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  • Der R12, das ist die Last dieser Stufe?
    Vielleicht verstehe ich jetzt, was "langsam" heißt, da ist tatsächlich eine ganz niederfrequente Schwingung drauf. Abgebildet: 100....120sec an der AC-Kopplung ganz rechts im Schaltplan. Eigentlich wollte ich den 100Hz Ripple wissen.

  • Hi Christof,

    ja, der R12 soll zwei Trioden darstellen. an sagt ja so ca. 2mA pro Kathoden-Basis-Schaltung. Bei 400V und 100k sind es ja 4 mA.

    Diese Schwingung habe ich auch bemerkt - allerdings beim Zoomen in die Versorgungsspannung (bei DC-Kopplung). Kann die Schwingung aber nicht einschätzen - aber sie ist langsam und mit 20 mVpp sehr klein. Wenn man von einem Nutzsignal von 40Vpp ausgeht, dann wäre das ja 1:1000 und quasi auch unhörbar. Einen 100Hz Ripple kann ich nicht finden.

    Gruß
    Oli

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  • Hi,
    Ja unhörbar, da zu langsam.
    Zur Größe bist Du aber nicht so ganz korrekt unterwegs. 40Vpp Nutzsignal in der letzten Stufe. 20mV in der ersten Stufe werden pro Stufe um deren Faktor verstärkt. 3Stufen, je 70: 20mV*70*70*70= 6860V. Also sind für die erste Stufe nur viel viel kleinere Störungen zulässig. CD Qualität ist ausserdem 1:32000.

    Ich bin mir nicht sicher, wie gut die rechentechnisch Auflösung von LTSpice hier ist. Irgendwo beginnt wohl ein Rundungsrauschen.

    Gruß Christof

  • Hi Christof,

    habe mal die HV-Spannung an meiner ENGL 820 sichtbar gemacht. Die schwankt auch ziemlich (langsam) - hört man aber nicht. Ich denke, dass das von der nicht konstanten Netzspannung kommt. Dies Schwankt ja auch immer um +/- 1-2 Volt, wenn ich meinem Multimeter (Fluke ) trauen darf.

    Gruß
    Oli

    Bilder

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  • Hi Christof,

    ja, genau, d.h. die Bildschirmbreite entspricht 20 Sekunden und die Höhe 400 mV.

    Man glaubt immer, wie stabil (was nicht das selbe ist wie "sauber") man ein Netzteil hinbekommen kann, aber ohne richtigen Stabilisator (z.B. Gyrator mit Z-Diode) bekommt man eben keine konstante Spannung. Aber welcher Röhrenamp hat das schon - braucht man ja auch nicht, da man es nicht hört.

    Gruß
    Oli

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