Erste Verstärkerstufe mit LND150

  • Hallo Martin

    Wenn ich mehr Verstärkung brauche, also die Gegenkopplung verringern muss, dann eher R8 verkleinern oder R1 vergrößern?

    EDIT Notiz an mich: erst überlegen, dann schreiben :) Ich hatte das auf den ersten Blick für ein NFB von Kathode aufs Gitter gehalten (ich verwende mal die Triodenbegriffe, das ist einfacher für mich). Da das Signal an der Kathode aber in Phase mit dem Eingangssignal am Gitter ist, ist das natürlich Quatsch, R1 ist schlicht der Gitterableitwiderstand - oder ist das hier ganz anders?

    o.k., es sind zwei Schritte. Der erste ist der Arbeitspunkt, der sowohl ein- wie ausgangsseitig "stimmen" muss. Die Daten 1,1 mA, R_K 100k und 300V Betriebsspannung sind ja schon in deiner Vorlage von einer normalen ECC83-Stufe übernommen worden.

    Möglicherweise kannst du auch den Anoden-/Drainwiderstand deutlich kleiner, dann würde die Schaltung stärker asymmetrisch begrenzen und die Kennlinie ist wegen der dann notwendigerweise geringeren Gegenkopplung auch stärker gekrümmt. M.E. machte man das z.B. im Tonebender II in der ersten Stufe so -- vermutlich ist das aber nicht gerade "King of Clean". (Aber da habe ich im Grunde nur soweit Erfahrung, als gehört zu haben/zu wissen, dass stark asymmetrisches Klipping eher dann gut klingt, wenn danach noch irgendeine weitere Begrenzung kommt.)

    Zurück zum Arbeitspunkt: Wenn jetzt aber die obigen Festlegungen (1,1 mA, R_K 100k und 300V Betriebsspannung) gesetzt sind, wäre der nächste Schritt die Festlegung von R4. Im obigen Meßdiagramm kann man sehen, dass sich da die Kennlinie der Triode/des FET und der Kathoden/Sourcewiderstand irgendwo treffen müssen -- das führt im konkreten Fall zu den 330 Ohm für R4. Das heißt, (in Ruhelage) ist die Source/Kathode 0,33k * 1,1mA positiver als das Gate/Gitter. R1 sorgt dafür, dass das Gate/Gitter "das auch weiß", d.h. in Ruhelage sollen das Gate/Gitter und der Punkt zwischen R8, R4 und R1 auf derselben Spannung liegen.

    Der zweite Schritt ist die Festlegung der Gegenkopplung (m.E. ist es eine Gegenkopplung) -- über R4 und R8. Dazu muss man u.U. ein wenig "von hinten durch die Brust in Auge" denken ;) Ein Beispiel: Um den Source/Kathodenstrom um bspw. 1mA zu erhöhen, muss:

    • Die Spannung zwischen Gate und Source um 0,5V steigen (Steilheit 2mA/V),
    • die Spannung über R8 um 0,33V steigen und
    • die Spannung über R4 um 1V steigen.

    Insgesamt wären das 1,833 V, die die Spannung am Eingang steigen muss, um eine Erhöhung der Ausgangsspannung um 100V zu erreichen -- Verstärkung etwa 55. Die allerdings noch ein wenig abnimmt, wenn der Ausgang belastet wird.

    Würden die notwendigen Signalspannungsänderungen über R4 und/oder R8 wegfallen -- sei es, weil R4 bzw. R8 nicht existierten, sei es, weil sie kapazitiv kurzgeschlossen wären, wäre die Verstärkung größer, weil die notwendige Eingangsspannungsänderung für die Änderung des Source/Kathodenstroms kleiner wäre. Insofern: Gegenkopplung.

    BTW: In anderer Dimensionierung (R3 = R8; Spannung über R3 und R8 jeweils weniger als ein Viertel der Betriebsspannung) ist das eine Kathodynschaltung mit einer Verstärkung von knapp eins.

    ---

    Die Idee mit dem Kondensator C4: Wenn der FET zumindest an der unteren Halbwelle hart übersteuert (laut Datenblatt ein Übergang von normal in die Sättigung von etwa 2V, was, bei 300V Betriebsspannung schon ein recht hartes Klippen ist), das wäre es u.U. gut, diese Schärfe klanglich ein wenig abzumildern, in dem man ausgangsseitig einen kleinen Kondensator (hier einige 100pF) dazuschaltet.

    ---

    Da ich die neue Schaltung sehe -- ich würde auch die Möglichkeit, R7 und C5 zu bestücken, nutzen. So aus der Lamäng: 10k auf 4,7µ. Nur um die Betriebsspannung noch ein wenig zu filtern/entbrummen.

    Gruß

    Torsten

    P.S.: Für mehr Gain ist es m.E. sinnvoller, R8 zu verkleinern.

    P.P.S.: Da das von meiner Seite durchaus etwas theoretisch ist, würde mich auch interessieren, was am Ende dabei rausgekommen ist.

    Einmal editiert, zuletzt von Graue_Theorie (22. Oktober 2021 um 14:20)

  • Genau: Gegenkopplung ja aber nicht von der Kathode zum Gitter über R1, sondern wg des nicht überbrückten Kathodenwiderstands. Da die Triode Ugk verstärkt und nicht Ug wird durch den AC Spannungsabfall an R4 + R8 die resultierende Verstärkung geringer - deine Formel zur Berechnung ist mir zwar nicht auf Anhieb klar, aber soll ja kein Theorie Thread werden :)

    Ich werde zum testen für R8 erstmal einen 5k Trimmer einsetzen.

    Wie das Signal bei Übersteuerung aussieht, schaue ich mir an und ein RC Glied für die Ub bestücke ich auch noch. R1 würde ich nicht verrigern, der bestimmt ja die Eingangsimpedanz.

    Was mir gerade noch einfällt: Ich kann doch eigentlich auch den Anodenwiderstand splitten, um das Ausgangssignal zu verkleinern (z.B. auf 50% durch 2x 47k) und würde dadurch auch die Ausgangsimpedanz verringern, oder?

  • Hallo Martin,

    R1 würde ich nicht verrigern, der bestimmt ja die Eingangsimpedanz.

    Sorry, ich meint auch R8. Korrigiert.

    Was mir gerade noch einfällt: Ich kann doch eigentlich auch den Anodenwiderstand splitten, um das Ausgangssignal zu verkleinern (z.B. auf 50% durch 2x 47k) und würde dadurch auch die Ausgangsimpedanz verringern, oder?

    Ja, das ist eine gute Idee.

    Gruß

    Torsten

  • Schutz vor Überschreiten der maximalen Gate-Source-Spannung

    "Perfektion ist nicht dann erreicht, wenn es nichts mehr hinzuzufügen gibt, sondern wenn man nichts mehr weglassen kann."
    - Antoine de Saint-Exupéry

  • Mein Formelbuch sagt Vfb = V/(1+beta*V) mit beta = Rk/Ra => mit V=200, Rk=1,3k und Ra=100k ergibt sich Vfb=55 => passt :) :thumbup:

    Mit nem 5k Trimmer als R4 komme ich runter bis ca. Vfb=15.

    Mal schauen ob ich die Schaltung heute Abend noch aufgebaut und gemessen bekomme...

  • So, Platine ist bestückt, C1 muss ich später bestücken da ich C <100pF nur als Hochvoltvariante habe (die sind zu groß). Für C5 konnte ich nur einen 4u7 nehmen, weil der 5k Trimmer für R8 mehr Platz braucht und C4 habe ich auch erstmal weggelassen. Als C7 habe ich einen 47nF verwendet, der verbaute hat zwar eine zu geringe Spannungsfestigkeit, aber zum messen reichts...

    Gemessen wird aber erst morgen, das nachts zu machen habe ich mir abgewöhnt ;)

    Die Platine ist übrigens V1.3b, im ersten Post hatte ich eine ältere Version gepostet, die hier habe ich von TT bekommen:

    LNDBoost_v1.3B_schem.pdf

  • Die Verstärkerstufe funktioniert wie sie soll, Verstärkung bei 470k Last am Ausgang ist ca. 46fach, bis 5Vss am Eingang sehe ich keine Verzerrung des 1kHz Sinus. Ein paar Messungen stehen noch aus (Frequenzgang und Verhalten bei Änderung von R8), aber bisher alles tiptop. Schönen Dank schon mal an alle, die mir geholfen haben, diese "hochkomplexe" Schaltung zu verstehen und aufzubauen ^^

  • Martin, Input! Du wolltest uns doch auf dem Laufenden halten :saint:

    "Perfektion ist nicht dann erreicht, wenn es nichts mehr hinzuzufügen gibt, sondern wenn man nichts mehr weglassen kann."
    - Antoine de Saint-Exupéry

  • Hehe, danke! Bin gerade nochmal über deinen Thread gestolpert, da ich momentan ein ähnliches Problem habe. Mein GTO wird überholt und soll nen Kathodenfolger vor dem Tonestack und nen neuen Trafo bekommen.

    Der kleine Trafo bringt aber nur 600 mA Heizleistung, damit ist ne Extraröhre nicht drin. Also wird V1 auf LND150 umgestrickt. Da wollte ich nochmal deine Infos lesen :)

    Nochmal danke für deine Schaltung und Hilli für die ganze Unterstützung inkl. Platine für den GTO.

    <3

    "Perfektion ist nicht dann erreicht, wenn es nichts mehr hinzuzufügen gibt, sondern wenn man nichts mehr weglassen kann."
    - Antoine de Saint-Exupéry

  • Da bin ich ja gespannt, wie sich der LND150 schlagen wird. Schade. daß Du nur so einen kleinen Trafo hast, denn eine Triode am Eingang klingt bei mir echt saumäßig gut. Aber mach nur und berichte bitte mal.

    Gruß, Bernd

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