20.01.2009, 10:53 AM
Jeder gerade Draht besitzt eine Induktivität. Das bedeutet, dass jede Schaltung Induktivitäten enthält.
Beim Begriff Induktivität denkt man zuerst an irgendwelche Trafos (Übertrager sind auch nur Trafos!). Und damit denkt man an Eisen und Klirr.
Bekanntlich ist auch eine Induktivität ohne Eisen möglich, eben der Draht. Und wenn man ihn aufwickelt, unterstützen sich die einzelnen Windungen und die Induktivität wird grösser. Dies alles ist bekannt, und trotzdem wird oft zu wenig daran gedacht. So habe ich mal einen getunten Verstärker gesehen, bei welchem die grösseren Elkos über Drähte an der Schaltung angeschlossen, aber aus Platzmangel irgendwo im Gehäuse festgeklebt wurden. Dass die Induktivität der Zuleitungen die allenfalls positive Wirkung der grösseren Elkos zunichte machte, daran hat der Bastler nicht gedacht. Und er hat natürlich auch die Speisung VOR der langen Zuleitung abgegriffen und nicht am Elko selbst. Damit hat er sich kräftige Ladeimpulse auf die Speisung gepackt.
Das bedeutet, dass man sich nicht nur um Ausgangstrafos kümmern muss, sondern noch weit mehr um die Induktivitäten der Verdrahtung. Eine Masseleitung ist nicht einfach Masse. Das kann am einen Ende anders aussehen als am anderen. Und damit ist nicht in jedem Fall eine Sternmasse der Weisheit letzter Schluss. Da kann eine grosse Fläche (Chassis) oder eine Vermaschung u.U. wesentlich bessere Ergebnisse bringen.
Wenn man sich aber um Induktivitäten im klassischen Sinn bemüht, also um Ausgangstrafos bei Röhren, so gilt es da einiges zu beachten.
Bei Eintaktschaltungen (auch bei Interstage-Trafos) hat man den Ruhestrom auf der Wicklung. Dieser magnetisiert das Eisen. Und um die Auswirkungen zu minimieren, ist ein hochwertiges Eisen nötig, es braucht einen genügend grossen Eisenkern und vor allem kann man die Vormagnetisierung mit einem Luftspalt verringern.
Nun gibt es Bastelschaltungen, bei welchen Netztrafos als Ausgangstrafo herhalten müssen. Oder es werden kleine 100V Trafos aus Beschallungsanlagen verwendet. Natürlich kann man mit solchen Dingern feststellen, dass etwas raus kommt, aber bitte nicht fragen was und wie?!
Wenn man eine gewisse minimale Qualität will, so muss man halt überlegen und rechnen.
Angenommen, wir bauen einen Röhrenverstärker und wollen eine Grenzfrequenz von 30Hz. Das bedeutet, dass die Ausgangsspannung bei 30Hz 3dB abgesunken ist. Es bedeutet auch, dass diese Spannung um gute 30% kleiner ist als jene bei 1kHz.
Das bedeutet aber auch, dass beim Sinus die positiven und negativen Scheitelwerte um diese 30% eingedrückt werden. Und wenn man sich das ursprüngliche Signal anschaut (geistig) und das fertige Signal sieht, so kann man daraus die K3-Spannung ableiten, welche durch Addition diese Abflachung ergibt. Und wenn das abgeflachte Ausgangssignal um 30% kleiner ist als das Original, so muss das Klirrsignal genau diese 30% ausmachen.
Also, wir wollen eine Grenzfrequenz von 30Hz und sagen, dass uns diese 3dB Verlust nicht schmerzen. Aber wir holen uns damit einen Klirr von 30% ins Haus!! Natürlich nur bei diesen tiefen Frequenzen und natürlich nur bei der eigentlichen Nennleistung, die wir ja jetzt nicht mehr erreichen.
Und selbst wenn wir einen sehr guten Trafo verwenden, der bei 20Hz ?1dB Frequenzgang angibt, so hat er bei diesen 20Hz einen Klirr von 11%
Also, es reicht nicht, den Frequenzgang zu betrachten, sondern wir müssen auch den daraus resultierenden Klirr im Auge behalten.
Natürlich kann man jetzt hergehen und sagen, dass man halt mit der Leistung niedriger fährt. Man kann ja einen Ausgangstrafo für 40W verwenden, wenn man nur 20 gute Watt möchte. Aber das kostet und da hört meist der Spass auf, denn sonst käme ja niemand auf die Idee, einen Netztrafo zu verwenden.
Jetzt gibt es aber zum Glück die Gegenkopplung. Und wenn man einen Verstärker baut, der ungegengekoppelt 1% klirrt, so klirrt er mit einer 20dB-Gegenkopplung noch 0,1%
Denkt man!
Denkste!!
Die Ausgangsspannung sinkt um 30%, weil der Trafo in die Sättigung kommt.
Hätten wir eine Gegenkopplung von 3dB, müsste dieser Abfall ausgeglichen werden (Stimmt eh nicht). Aber damit müsste die Röhre die doppelte Ausgangsleistung bringen, was sie nicht kann. Und der Trafo würde entsprechend stärker in die Sättigung getrieben, sodass die um 30% reduzierte Ausgangsspannung nur noch um 29,5% reduziert wird, die Röhre aber glüht.
Eine Gegenkopplung kann bei einem Vorverstärker Klirrprobleme lösen. Bei einer Endstufe an ihrem Anschlag ist aber damit nichts zu verbessern. Und an einem Trafo, dessen Eisen in der Sättigung ist, kann man mit der zusätzlich aus der Röhre gequetschten Leistung nur den Trafo heiss werden lassen. Der Klirr jedenfalls geht bei voller Leistung nicht zurück.
Wenn man nun einen Röhrenverstärker mit 400W baut und davon im Maximum 100W braucht, so macht die Gegenkopplung Sinn. Wenn man aber aus einer EL84 5,7W rausquetscht, so bleibt der Klirr selbst mit einer Gegenkopplung von 20dB bei 10%, weil Röhre und Trafo nicht mehr hergeben.
Jetzt noch kurz Überlegungen zum Rest der Trafos:
Sie sind gegen magnetische Einstreuung empfindlich. Wer also irgendwas mit Trafos bastelt, darf dies nicht vergessen. Und Line-Trafos, wie sie bisweilen in Studios eingesetzt werden (galvanische Trennung) sind nur selten wirklich ideal. In Kombination mit Nullohm-Eingängen oder sogar mit Impedanzkompensation (negativer Eingangswiderstand) kann man die Nachteile auf beinahe Null reduzieren. Voraussetzung ist eine längere Versuchsreihe mit diesen Trafos, bei welcher die Werte der negativen Re ermittelt werden.
Beim Begriff Induktivität denkt man zuerst an irgendwelche Trafos (Übertrager sind auch nur Trafos!). Und damit denkt man an Eisen und Klirr.
Bekanntlich ist auch eine Induktivität ohne Eisen möglich, eben der Draht. Und wenn man ihn aufwickelt, unterstützen sich die einzelnen Windungen und die Induktivität wird grösser. Dies alles ist bekannt, und trotzdem wird oft zu wenig daran gedacht. So habe ich mal einen getunten Verstärker gesehen, bei welchem die grösseren Elkos über Drähte an der Schaltung angeschlossen, aber aus Platzmangel irgendwo im Gehäuse festgeklebt wurden. Dass die Induktivität der Zuleitungen die allenfalls positive Wirkung der grösseren Elkos zunichte machte, daran hat der Bastler nicht gedacht. Und er hat natürlich auch die Speisung VOR der langen Zuleitung abgegriffen und nicht am Elko selbst. Damit hat er sich kräftige Ladeimpulse auf die Speisung gepackt.
Das bedeutet, dass man sich nicht nur um Ausgangstrafos kümmern muss, sondern noch weit mehr um die Induktivitäten der Verdrahtung. Eine Masseleitung ist nicht einfach Masse. Das kann am einen Ende anders aussehen als am anderen. Und damit ist nicht in jedem Fall eine Sternmasse der Weisheit letzter Schluss. Da kann eine grosse Fläche (Chassis) oder eine Vermaschung u.U. wesentlich bessere Ergebnisse bringen.
Wenn man sich aber um Induktivitäten im klassischen Sinn bemüht, also um Ausgangstrafos bei Röhren, so gilt es da einiges zu beachten.
Bei Eintaktschaltungen (auch bei Interstage-Trafos) hat man den Ruhestrom auf der Wicklung. Dieser magnetisiert das Eisen. Und um die Auswirkungen zu minimieren, ist ein hochwertiges Eisen nötig, es braucht einen genügend grossen Eisenkern und vor allem kann man die Vormagnetisierung mit einem Luftspalt verringern.
Nun gibt es Bastelschaltungen, bei welchen Netztrafos als Ausgangstrafo herhalten müssen. Oder es werden kleine 100V Trafos aus Beschallungsanlagen verwendet. Natürlich kann man mit solchen Dingern feststellen, dass etwas raus kommt, aber bitte nicht fragen was und wie?!
Wenn man eine gewisse minimale Qualität will, so muss man halt überlegen und rechnen.
Angenommen, wir bauen einen Röhrenverstärker und wollen eine Grenzfrequenz von 30Hz. Das bedeutet, dass die Ausgangsspannung bei 30Hz 3dB abgesunken ist. Es bedeutet auch, dass diese Spannung um gute 30% kleiner ist als jene bei 1kHz.
Das bedeutet aber auch, dass beim Sinus die positiven und negativen Scheitelwerte um diese 30% eingedrückt werden. Und wenn man sich das ursprüngliche Signal anschaut (geistig) und das fertige Signal sieht, so kann man daraus die K3-Spannung ableiten, welche durch Addition diese Abflachung ergibt. Und wenn das abgeflachte Ausgangssignal um 30% kleiner ist als das Original, so muss das Klirrsignal genau diese 30% ausmachen.
Also, wir wollen eine Grenzfrequenz von 30Hz und sagen, dass uns diese 3dB Verlust nicht schmerzen. Aber wir holen uns damit einen Klirr von 30% ins Haus!! Natürlich nur bei diesen tiefen Frequenzen und natürlich nur bei der eigentlichen Nennleistung, die wir ja jetzt nicht mehr erreichen.
Und selbst wenn wir einen sehr guten Trafo verwenden, der bei 20Hz ?1dB Frequenzgang angibt, so hat er bei diesen 20Hz einen Klirr von 11%
Also, es reicht nicht, den Frequenzgang zu betrachten, sondern wir müssen auch den daraus resultierenden Klirr im Auge behalten.
Natürlich kann man jetzt hergehen und sagen, dass man halt mit der Leistung niedriger fährt. Man kann ja einen Ausgangstrafo für 40W verwenden, wenn man nur 20 gute Watt möchte. Aber das kostet und da hört meist der Spass auf, denn sonst käme ja niemand auf die Idee, einen Netztrafo zu verwenden.
Jetzt gibt es aber zum Glück die Gegenkopplung. Und wenn man einen Verstärker baut, der ungegengekoppelt 1% klirrt, so klirrt er mit einer 20dB-Gegenkopplung noch 0,1%
Denkt man!
Denkste!!
Die Ausgangsspannung sinkt um 30%, weil der Trafo in die Sättigung kommt.
Hätten wir eine Gegenkopplung von 3dB, müsste dieser Abfall ausgeglichen werden (Stimmt eh nicht). Aber damit müsste die Röhre die doppelte Ausgangsleistung bringen, was sie nicht kann. Und der Trafo würde entsprechend stärker in die Sättigung getrieben, sodass die um 30% reduzierte Ausgangsspannung nur noch um 29,5% reduziert wird, die Röhre aber glüht.
Eine Gegenkopplung kann bei einem Vorverstärker Klirrprobleme lösen. Bei einer Endstufe an ihrem Anschlag ist aber damit nichts zu verbessern. Und an einem Trafo, dessen Eisen in der Sättigung ist, kann man mit der zusätzlich aus der Röhre gequetschten Leistung nur den Trafo heiss werden lassen. Der Klirr jedenfalls geht bei voller Leistung nicht zurück.
Wenn man nun einen Röhrenverstärker mit 400W baut und davon im Maximum 100W braucht, so macht die Gegenkopplung Sinn. Wenn man aber aus einer EL84 5,7W rausquetscht, so bleibt der Klirr selbst mit einer Gegenkopplung von 20dB bei 10%, weil Röhre und Trafo nicht mehr hergeben.
Jetzt noch kurz Überlegungen zum Rest der Trafos:
Sie sind gegen magnetische Einstreuung empfindlich. Wer also irgendwas mit Trafos bastelt, darf dies nicht vergessen. Und Line-Trafos, wie sie bisweilen in Studios eingesetzt werden (galvanische Trennung) sind nur selten wirklich ideal. In Kombination mit Nullohm-Eingängen oder sogar mit Impedanzkompensation (negativer Eingangswiderstand) kann man die Nachteile auf beinahe Null reduzieren. Voraussetzung ist eine längere Versuchsreihe mit diesen Trafos, bei welcher die Werte der negativen Re ermittelt werden.