Hi-Fi 20-W-Verstärker mit psophometrischer Lautstärkeregelung

Autor: Stanisław Głowacki
Radioamator i Krótkofalowiec, Jahrgang 15, Dezember 1965r., Nr. 12

   Das menschliche Ohr ist nicht über den gesamten hörbaren Frequenzbereich gleich empfindlich. Es zeigt maximale Empfindlichkeit für Frequenzen im Bereich von etwa 1 kHz bis 3 kHz, und diese Eigenschaft tritt umso stärker auf, je schwächer die Intensität des vom Ohr wahrgenommenen Schalls ist. Dieser nichtlineare Frequenzgang des Ohrs reduziert das wahrgenommene Klangerlebnis beim Musikhören mit geringer Lautstärke. Bei hohen Schallpegeln nehmen die Unterschiede in der Ohrempfindlichkeit ab und der Empfang ist genauer. Aus dem Obigen folgt, dass die Einstellung der Lautstärke der wiedergegebenen Sendungen mit der Einstellung der Frequenzcharakteristik des Lautsprecherverstärkers zusammenhängen sollte.

   Bei geringer Lautstärke, dh bei geringerer Verstärkung des Verstärkers, sollten die tiefen und hohen Töne gegenüber den mittleren Tönen betont oder die mittleren Töne von 1 ÷ 3kHz gegenüber den tiefen und hohen Tönen gedämpft werden, und so viel mehr, je kleiner es ist. Ausgangsleistung des Verstärkers. Als Ergebnis ist es möglich, solche Veränderungen in den Eigenschaften des Verstärkers zu erreichen, dass das Ohr die Emission unabhängig von der Ausgangsleistung mit dem vollen Klanggleichgewicht wahrnimmt.

   Abbildung 1 zeigt eine schematische Darstellung eines hochwertigen Verstärkers, der die obigen Bedingungen erfüllt. Die 20W Ausgangsleistung ermöglicht es Ihnen, große Räume zu verstärken oder eine große Klangsäule anzutreiben.


Abb. 1. Schematische Darstellung der 20W-Endstufe

   Die erste Stufe des Verstärkers mit der Elektronenröhre ECC85 ist ein Spannungsverstärker mit einem Kathodenfolger, der das niederohmige Vierfach des Gegenkopplungskreises steuert. Der Frequenzgang des Quadrupels hat ein flaches Maximum im Bereich von 1 bis 5kHz, so dass die Gegenkopplung bei diesen Frequenzen am stärksten ist. Die Sperrspannung Uzw wird dem gegenüberliegenden Ende des Lautstärkereglerpotentiometers in Bezug auf die den Verstärker steuernde Spannung Uo zugeführt. Die Rückkopplungsspannung legt sich am Widerstand des Potentiometers und am Innenwiderstand R0 der Signalquelle Uo an, wie in Abb. 2 dargestellt.


Abb. 2. System der parametrischen Lautstärkeregelung

   Je nach Stellung des Lautstärkepotentiometer-Schiebers ändert sich die Höhe des Teils der Rückkopplungsspannung, der dem Gitter der Röhre zugeführt wird, d. h. die Gegenkopplung ändert sich. In der äußersten Stellung des Potentiometer-Schiebers - mit einem Widerstand von 160Ω - ist die Gegenkopplung am stärksten und die Frequenzverstärkung im durch das Kreuz geführten Bereich am geringsten. Diese Situation entspricht dem extrem niedrigen Geräuschpegel. Durch Einstellen des Potentiometers in Richtung der Spannung Uo (zum Eingang) erhöht sich die Verstärkung des Verstärkers für die Spannung Uo, gleichzeitig nimmt die durch die Vierfachschaltung realisierte Gegenkopplung ab und die Übertragungscharakteristik des Verstärkers wird sogar. Dank dieses Systems werden die tiefen Töne (unter 1 kHz) und die hohen (über 3 kHz) umso stärker verstärkt, je geringer die Leistung des Verstärkers ist, da bei diesen Frequenzen die Gegenkopplung schwächer ist als bei den mittleren Tönen.

   Die oben beschriebene Schaltung ermöglicht die gleichzeitige Einstellung von Verstärkerverstärkung und Frequenzcharakteristik ohne die Verwendung von mechanisch gekoppelten Potentiometern (Beethoven-Empfänger).

   Die Ausgangsspannung der oben beschriebenen ersten Verstärkerstufe wird dann einer Bass- und Höhenpegel-Steuerschaltung zugeführt; Diese Schaltung bietet die Möglichkeit der Pegelanpassung innerhalb von ± 20 dB bei einer Trennfrequenz von 600 Hz.

   Die Ausgangsspannung des Pegelreglers wird dann durch ein Trioden-V2-System (ECC85) wieder verstärkt; die zweite Triode dieser Röhre arbeitet als Phaseninverter, um die beiden Endstufenröhren 6L6 in einer Gegentaktanordnung anzutreiben. Die Ausgangsspannung des Verstärkers, der den Lautsprecher versorgt, wird auch verwendet, um eine Gegenkopplung einschließlich der letzten 3 Stufen des Verstärkers, d. h. einer Spannungsverstärkungsstufe, einer Phasenumkehrstufe und einer Leistungsstufe, zu realisieren. In der Rückkopplungsschaltung wurde wieder ein Kreuz verwendet, das in der Lautstärkeregelungsschaltung verwendet wurde. In der Endstufe ist die Rückkopplungstiefe konstant und hängt vom Wert des Widerstands in der Kathode der ersten Triode der Röhre V2 (im 200--Diagramm) ab. Bei einem kleinen Ausgangsübertragerverhältnis kann der Wert dieses Widerstands zu hoch ausfallen und zur Erregung der Endstufe führen. Dann sollte der Wert des Widerstandes verringert werden, z.B. auf 150Ω. Die Aufgabe dieser Gegenkopplungsschaltung besteht darin, die in den letzten Stufen des Verstärkers auftretenden Verzerrungen zu reduzieren und den Frequenzgang an den Enden des akustischen Bandes zusätzlich zu erhöhen.

   Die Endstufe des Verstärkers ist in einer einfachen Schaltung aufgebaut, ohne dass die Abschirmgitter der Leistungselektronenröhre von den Abgriffen des Transformators gespeist werden. Es wurde nur eine geteilte Anodenwicklung verwendet. Die Sekundärwicklung wird zwischen den Anodenwicklungshälften gewickelt (Abb. 3).


Abb. 3. Die Art des Wickelns und Anschließens des Ausgangstransformators

   Transformatordaten:

  • Ausgangswiderstand zwischen den Anoden der Lampen: 6kΩ,
  • Lastwiderstand des Transformators: 8Ω,
  • Netztrafokern: vom Empfänger "Aga",
  • Anodenwicklung: 4 × 700 Wicklungen Draht ø 0,25 mm,
  • Sekundärwicklung: 100 Windungen Draht ø 0,85mm.

   Trotz der Vereinfachung des Transformatoraufbaus ist sein Frequenzgang im Bereich von 30Hz bis 20kHz flach.

   Der Transformator muss lückenlos montiert werden. Die Ausgangsleistung der Endstufe des Verstärkers übersteigt 20 W, was in der Praxis völlig ausreicht. Bei Verwendung von EL36-Elektronenröhren in der Endstufe statt 6L6 beträgt die Ausgangsleistung ca. 50W (bei entsprechend geändertem Übertragerverhältnis). Auf der Sekundärseite des Übertragers werden die Hochtöner von einem 0,1μF-Kondensator gespeist, um sie vor Beschädigungen durch die vom Verstärker erzeugte hohe Leistung im Bassbereich zu schützen. Eine niederohmige Drossel in der Tieftönerschaltung verhindert, dass Spannungen mit höheren Frequenzen in sie eindringen.

   Um den Verstärker unabhängig von Netzspannungsänderungen arbeiten zu lassen, wurde eine elektronische Anodenspannungsstabilisierung verwendet. Die Kosten für ein zusätzliches System, bei dem es sich um einen solchen Stabilisator handelt, sind im Verhältnis zu den Kosten des gesamten Verstärkers unbedeutend und betragen etwa 150 PLN, während der Nutzen seiner Verwendung unverhältnismäßig hoch ist. Es wird eine sanfte Regelung der Ausgangsspannung erreicht, die Welligkeit der gleichgerichteten Spannung reduziert und natürlich eine konstante Ausgangsspannung, unabhängig von Lastwechseln und Spannungsschwankungen im Versorgungsnetz. Mit dem nachfolgend beschriebenen Stabilisatorsystem - Abb. 4 - ist es möglich, Änderungen der Ausgangsspannung innerhalb von 2V bei einer Laständerung von 0 bis 70mA zu erreichen. Spannungsänderungen dieser Größenordnung bei Netzspannungsschwankungen innerhalb von ± 10 %.


Abb. 4. Spannungsstabilisator

   Der Ausgang dieses Stabilisators kann verwendet werden, um auch einen sehr komplexen AM- oder FM-Empfänger mit zusätzlicher Leistung zu versorgen, da der zulässige Laststrom des Stabilisators ca. 100mA beträgt.

   Die Vakuumröhre 6L6 ist eine Serienstabilisierungsröhre, deren Innenwiderstand durch einen zweistufigen DC-Verstärker geregelt wird. Die durch Laständerung oder Netzspannungsänderung veränderte Ausgangsspannung des Stabilisators wird von einem DC-Verstärker mit ECC85 Duotriode verstärkt. Die Ausgangsspannung der ECC85-Elektronenröhre treibt die Elektronenröhre 6L6 in eine solche Richtung, dass Änderungen ihres Innenwiderstands und Spannungsabfalls daran Änderungen der Steuerspannung des Gleichstromverstärkers entgegenwirken. Auf diese Weise zielt die Schaltung selbst darauf ab, eine konstante Ausgangsspannung aufrechtzuerhalten.

   Es ist zu beachten, dass es in Systemen dieser Art - selbst bei den komplexesten - immer zu einer Änderung der Ausgangsspannung kommt. Die Größe dieser Änderungen ist umgekehrt proportional zur Verstärkung des Gleichstromverstärkers.

   Die Referenzspannung für den Stabilisator wird vom 75V Ionenstabilisator bereitgestellt. Die stabilisierte negative Spannung dient auch dazu, die Gitter der Endstufenröhren des Verstärkers zu polarisieren. Die potentiometrische Spannungsregelung der Gitter ermöglicht einen einfachen Wechsel des verwendeten Röhrentyps, z.B. bis EL36 oder andere, und die einfachste und beste Wahl des Arbeitspunktes der Röhren.

   Da die Spannungen der Steuer- und Schirmgitter der Endstufenröhren elektronisch stabilisiert sind, kommt es zu einem äußerst geringen Netzbrummen und unmerklichen Änderungen der Ausgangsleistung.

   Daten des Netztransformators:

  • Anodenwicklung: 2 × 300V,
  • Negative Spannung Wicklung: 100V, Stromaufnahme 20mA,
  • Transformatorkerndurchmesser: 16 cm2,
  • Wicklung der Verstärkerröhrenheizung: 6,3V, 3A,
  • Wicklung der elektronischen Stabilisatorrohre Heizung: 6,3V, 3A.

(Ergänzung zum Artikel: Radioamator i Krótkofalowiec 1966/11)

Der Inhalt wurde bereitgestellt von: Grzegorz Makarewicz, 'gsmok'