Zusammenfassung
Das sechste Kapitel enthält nun die Simulationen von Röhrenschaltungen mit erweiterten Grundschaltungen und Systemen. Das Kapitel ist in acht Abschnitte unterteilt, in denen nicht nur Simulationen durchgeführt, sondern auch fundamentale Fragen der Schaltungstechnik diskutiert werden. Berechnung und Simulation werden als gleich wichtig angesehen, zumal die Simulationsergebnisse mit den Rechenergebnissen verglichen werden müssen. Die acht Abschnitte umreißen die acht Themenbereiche:
- Frequenzgangsanalyse eines Entzerrerverstärkers unter Berücksichtigung von Toleranzen der Bauelemente im Entzerrernetzwerk,
- Diskussion, Berechnung und Vergleich von fünf Phaseninverterschaltungen zur Ansteuerung von Gegentaktverstärkern,
- Sechs moderne Grundschaltungen mit jeweils zwei Trioden, die Vorteile der einfachen Eintriodengrundschaltungen des fünften Kapitels vereinigen können und das Potential haben, in modernen und klirrarmen Röhrenverstärkern verwendet zu werden,
- Differenzverstärker und Konstantstromsenken mit Trioden,
- Messen der Standardmaße für nichtlineare Verzerrungen, d. h. Klirr- und Differenztonfaktoren sowie Maße für dynamische Intermodulationsverzerrungen,
- Modellieren von Übertragern und Simulieren des Einflusses der Position der Schirmgitteranzapfung in Ultralinearverstärkern auf den Klirrfaktor und die Leistungsabgabe,
- Anodenfolger als Grundschaltung, von der ausgehend eine kurze Diskussion von Konzeptschaltungen erfolgt,
- Audiofilter mit Röhren, die am Beispiel einer Aktivlautsprecherfrequenzweiche angewendet werden.
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Notes
- 1.
Man muß hier berücksichtigen, daß bei einer solch geringen Gittergleichspannung bei bereits kleinen Wechselspannungen mit Spitzenwerten um die 0,5 V schon Gitterströme fließen, wie wir es im Abschn. 5.1.2 gesehen haben. Die Gitterströme verursachen nichtlineare Verzerrungen.
- 2.
Annahme einer nur kleinen Unsymmetrie, was \(u_{R2}=0\) zur Folge hat.
- 3.
Differenzverstärker mit Trioden sind Gegenstand des Abschn. 6.4
- 4.
Wenn wir die zuvor formulierte vereinfachende Annahme des symmetrischen Arbeitens in die Berechnungen der Verstärkungen einbeziehen, gelangen wir für \(\left|u_{01}\right|=\left|u_{02}\right|\) zu widersprüchlichen Aussagen:
$$\begin{aligned}\displaystyle\frac{u_{E}}{2}(1-{\mu})&\displaystyle=u_{01}\left(1+\frac{R_{i}}{Z_{L}}\right)\> ,\\ \displaystyle\frac{u_{E}}{2}(1+{\mu})&\displaystyle=u_{02}\left(1+\frac{R_{i}}{Z_{L}}\right)\> .\end{aligned}$$Wir erkennen, dass Symmetrie prinzipiell nicht möglich ist und allenfalls mit einem großen Wert für \({\mu}\) verbessert werden kann. Daher gehen wir davon aus, dass u k nur ungefähr der halben Eingangsspannung u E entspricht.
- 5.
Gegentaktschaltungen dieser Art lassen sich mit einem NPN- und einem PNP-Transistor aufbauen. Im Lastkreis werden dann die beiden Emitterströme addiert.
- 6.
Mit dieser Definition schließen wir zunächst die Ausführungen aus, die entweder am Eingang oder aber am Ausgang ein asymmetrisches Signal zuführen oder abgreifen. Somit schließen wir die betreffenden Phaseninverterschaltungen aus dem Abschn. 6.2 aus.
- 7.
Die Vorspannung von 20 V wird im Verstärker des Autors aus der Hilfsspannung mit temperaturkompensierten Zenerdioden gewonnen. Die Hilfsspannung wird auch für die Gittervorspannung der Endstufentrioden vom Typ 6C33B benutzt, die eine Gittervorspanung von ca. \(-100\,\mathrm{V}\)benötigen.
- 8.
Unter Messen versteht man zunächst einen Vorgang, der an einem realen System ausgeführt wird. Hier bezeichnet Messen die Simulation des Meßvergangs mit SPICE.
- 9.
Wir betrachten die regulären nichtlinearen Verzerrungen (Amplitudenverzerrungen), die auf nichtlineare, aber differenzierbare, Kennlinien schwach-nichtlinearer Bauelemente wie Röhren, Transistoren und auch Übertrager, zurückzuführen sind. Ein schwach-nichtlineares System ist ein System, das lineare Signalverarbeitung realisieren soll, aber auch ungewünschtes nichtlineares Verhalten aufweist.
- 10.
Hierunter verstehen wir, daß viele Abtastwerte über möglichst den gesamten Zeitabschnitt der ausgewählten Periode vorhanden sind.
- 11.
Das Interpolationsfehlersignal ist das Differenzsignal zwischen gedachtem zeitkontinuierlichen Signal und interpolierten Signal, einem Signal, das aus Geradenzügen zusammengesetzt ist.
- 12.
Reguläre nichtlineare Verzerrungen entstehen, wenn das Bauelement eine nichtlineare differenzierbare Kennlinie aufweist, was in unserem Fall, der Betrachtung von Röhren, gewährleistet ist.
- 13.
Wir bedenken, daß bei einem Eisenkern die Induktivität aussteuerungsabhängig ist. Eine dies berücksichtigende Simulation müsste die nichtlinearen Verhältnisse ebenfalls simulieren.
- 14.
\(\sqrt{\text{0{,}185}}=0{,}43\)
- 15.
Diese Verstärkung entspricht nicht der Verstärkung des Anodenfolgers unter Wegfall der Rückkopplung, wie wir es im Kap. 8 sehen werden.
- 16.
Dieses Abspalten setzt voraus, daß R F \(> \) R a zutrifft. Ansonsten müssten wir statt R a die Parallelschaltung \(R_{a}\parallel\left(R_{S}+R_{F}\right)\) verwenden.
- 17.
Denn wir erfahren so, gewissermaßen durch die Hintertür, „stromgesteuerte“ Röhrenverstärkerstufen.
- 18.
Diese Technik, auch wenn sie gar nicht so selten in Industrieschaltungen eingesetzt wurde, weist aber einige Nachteile auf. Es ist nur noch eine geringe Aussteuerung möglich (Gitterstrom bei positven Gitterspannungen), die Eigenschaften der Schaltung hängen stark von den Exemplarstreuungen der Verstärkerröhren ab, und schließlich ist dieser Betrieb in der Simulation mit unseren doch recht einfachen SPICE-Röhrenmodellen auch nicht möglich.
- 19.
Wir unterstellen, daß die wenigsten Leser mit historischen Analogrechenschaltungen vertraut sind.
- 20.
Radio-RIM war bis 1991 gewissermaßen eine deutsche Institution im Bereich Bausätze und Bauelemente der Elektronik. Diese leider nicht mehr existierende Firma wird ihren ehemaligen Kunden in bester Erinnerung bleiben.
- 21.
Kaskodenschaltung mit nachgeschalteter Anodenbasisstufe, mehrstufige Verstärker, Pentoden u. s. w.
- 22.
Wir wissen, daß H und Z Funktionen von s sind. Aus Gründen besserer Lesbarkeit wird die Abhängigkeit in diesem Abschnitt nicht notiert.
- 23.
In der Praxis werden wir den Faktor s c so wählen, daß der Normkapazitätswert 470 pF erreicht wird. Die Eingangskapazitäten der Röhren spielen wegen der Einheitsverstärkung nur eine untergeordnete Rolle.
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Potchinkov, A. (2015). Spice-Simulationen von Röhrenschaltungen in Beispielen. In: Simulation von Röhrenverstärkern mit SPICE. Springer Vieweg, Wiesbaden. https://doi.org/10.1007/978-3-8348-2112-6_6
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DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-8348-2112-6_6
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Publisher Name: Springer Vieweg, Wiesbaden
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