ECC83 300B Darius Loftin White Einführung
Direkte Heizung 300B
ECC83 als Treiber für die 300B, Bestimmung einer Kennzahl
ECC83 300B Darius Loftin White Fortsetzung
PC86 RL12T15 Darius Loftin White Fortsetzung
This blog describes a triode amplifier that does not need any coupling capacitors, cathode decoupling capacitors, interstage transformers and significantly it eliminates the influence of the power supply output smoothing capacitor. The Loftin White topology has been misunderstood and ignored until now. Loftin White is much more than simply direct coupling. Both the original Loftin White circuit and my circuit have the advantages of the Western Electric repeater amplifier and direct coupled topology.Loftin White amplifier replica
Loftin_White_Jan_1930_Radionews_Page_600.jpg
Loftin_White_Jan_1930_Radionews_Page_601.jpg
Loftin_White_Feb_1930_Radionews_Page_704.jpg
Loftin_White_Feb_1930_Radionews_Page_705.jpg
Loftin_White_Feb_1930_Radionews_Page_763.jpg
Loftin_White_Feb_1930_Radionews_Page_764.jpg
Loftin_White_Feb_1930_Radionews_Page_765.jpg
Thanks to Michael Hamilton (6.Feb.2008)
Dieser Blog beschreibt einen Triodenverstärker der keinerlei Koppelkondensatoren, Katodenblockkondensatoren und Zwischenübertrager benötigt. Auch der Einfluss des Siebkondensators vom Netzteil auf das Signal wird eliminiert. Bis zum heutigen Tage wird die Loftin White Anordnung falsch interpretiert und ignoriert. Loftin White ist weit mehr als nur eine galvanische Kopplung. Sowohl die originale Loftin White Schaltung als auch die hier vorgestellte Schaltung vereinen die Vorteile des Western Electric repeater amplifier mit denen der galvanischen Kopplung.
Hallo,
im Jahre 2000 habe ich mir einen Triodenverstärker gebaut. Dabei war es mir wichtig die Schaltung mit nur zwei echten Trioden und ohne Elektrolytkondensatoren aufzubauen.
Als Endtriode habe ich die RL12T15 gewählt weil sie ein µ von 14,5 besitzt und mir diese Triode klanglich und optisch besonders zusagt. In der Treiberstufe ist eine PC86 die ich wegen ihres Anodenaufbaus ausgesucht habe.
Nach dem erfolgreichen Aufbau der RIAA 2007 muss natürlich ein gleichstromgekoppelter Endverstärker her. Da bietet es sich an, den RL12T15 Verstärker auf "Loftin White" umzubauen. Vorherbild und Nachherbild
Zitat aus Radio News Feb. 1930: "Forget Former Conceptions on Audio Amplifier Theory"Meine Kenntnisse über Loftin White stammten noch aus der Lehrzeit und entsprechen dem was man "so allgemein" im www darunter findet. Stellvertretend dafür habe ich links mal eine Solche DC- gekoppelte Schaltung aufgezeichnet. Der Schwachpunkt fällt sofort ins Auge, es ist der Katodenblock parallel zum Katodenwiderstand. Seine Wahl ist problematisch. Ist er zu gross dann ist die Zeit zu lang, die der Verstärker benötigt, um nach einer Übersteuerung zum normalen Arbeitspunkt zurück zu kehren. Wird der Katodenblock zu klein gewählt, gibt es einen Verstärkungsverlust bei den tiefen Frequenzen. Jeder Signalspannungsabfall an ihm geht auf Kosten der Steuerspannung. Natürlich ist so ein Kondensator kein ideales Bauteil vor allem dann nicht wenn man ihm, wie hier bei der DC- Kopplung, auch noch eine hohe Spannungsfestigkeit abverlangt. Aber auch bei einem AC gekoppelten Verstärker hat er, trotz des dann niederohmigeren Katodenwiderstandes, nahezu die gleiche schädliche Wirkung. Da der Koppelkondensator weniger kritisch ist als der Katodenblock, weil kaum stromdurchflossen, hatte ich im Jahr 2000 diese Schaltung, mit halbautomatischer Gittervorspannungserzeugung, aufgebaut:
Dabei besteht der Laststromkreis nur noch aus der Endröhre, der Last (=Übertrager mit Lautsprecher) und dem Siebkondensator von der Stromversorgung. Vergleicht man nun die eine mit der anderen Schaltung, dann hat man die Wahl zwischen Katodenblock und Koppelkondensator (oder auch Zwischenübertrager). Sprich zwischen Pest und Cholera.
Nach einigem Überlegen kam mir schliesslich die Idee wie man sowohl auf das Koppelglied als auch auf den Katodenblock verzichten kann. Nun war ich wirklich sehr neugierig ob schon einmal Jemand auf diesen Trichter gekommen ist. Bei meiner Internetrecherche bin ich auf diese Seite gekommen. Dort kann man sich jetzt wieder die Originale von Loftin und White herunterladen. Michael Hamilton hat mir die gescannten Artikel freundlicherweise für diesen blog zur Verfügung gestellt. Ich Empfehle Euch dringend die Seiten aus der Radio News zu lesen, zumindest aber die Schaltung auf Seite 704 zu studieren. Nun sollte klar werden, dass Loftin White sehr viel mehr ist als nur die galvanische Kopplung zwischen Vor- und Endstufe. Letztendlich sind die Herren Loftin und White auf eine ganz ähnliche Idee gekommen.Eines ist mit Sicherheit klar, alles andere was ich bisher (4.09.2007) im www an so genannten "Loftin White Schaltungen" gesehen habe, hat den Namen nicht verdient. Ich habe zur Verdeutlichung die bekannte herkömmliche galvanische Kopplung und meine Loftin White Applikation gegenübergestellt.
Dabei habe ich die hier relevanten Bauteilebezeichnungen aus der Schaltung Seite 704 übernommen.
Die rote Linie zeigt den Signalweg vom Eingang über die beiden Röhren zum Übertrager und Lautsprecher an. Einem Endverstärker wird Leistung abverlangt. Daher muss man dem Laststromkreis besondere Aufmerksamkeit schenken. Die grüne Linie Zeigt den Laststromkreis und alle Komponenten die den Signalstrom führen. Dieser ist bei Loftin White in sich geschlossen und besteht nur aus Triode, C2 und Last.Zitat aus Radio News Feb.1930: "A condenser, C2, of about 1 microfarad is needed to form a local signal circuit in the output circuit including association of any suitable loud speaker as indicated."
Das Katodenpotential der Endröhre liegt nicht fest. Änderungen des Katodenpotentials treten, aufgrund des in sich geschlossenen Ausgangsstromkreises, jedoch nur bei sehr niedrigen Frequenzen und auch durch den Netzbrumm auf. Man braucht daher eine Steuerspannung am Gitter die auf dem Katodenpotential der Endröhre schwimmt. Loftin und White lösen dies u.a. mit einer Schutzgitterröhre. Ihr Ausgangswiderstand ist extrem hoch. Der viel niederohmigere Arbeitswiderstand Rc der Tetrode wird an dem Endstufenstromkreis, möglichst nahe an der Katode, angeschlossen. Somit schwimmt die Ansteuerspannung für das Gitter auf dem Katodenpotential der Endtriode. Allerdings ruiniert man sich diesen, durch den Einsatz einer Schirmgitterröhre geschaffenen, Effekt durch den notwendigen Abgriff der Gitter 2 Spannung von R1. Hier kommt nun Chb, der "Entbrummkondensator", ins Spiel. Bei vollständiger Entbrummung kompensiert er die schädliche Rückwirkung die über das Gitter 2 kommt. Allerdings bewirkt Chb weit mehr als nur die ihm angedachte Brummunterdrückung. Er ermöglicht es mir hier erstmals (?) die Schirmgitterröhre am Eingang, kleinsignalmässig vollwertig, durch eine Triode zu ersetzen.
Mir ist es wichtig auch in der Eingangsstufe keinen Katodenblock zu haben. Dies ist bekanntlich mit einem Differenzverstärker elegant möglich, jedoch brauche ich hier aufgrund der sehr günstigen Betriebsbedingungen für die PC86, keinen. Der PC86 stehen über 500V Betriebsspannung zur Verfügung. Tatsächlich fällt nur ein fünftel davon an der Triode ab. Dadurch wird das Verhältnis Anodenwiderstand zu Katodenwiderstand mit knapp 400 so hoch, dass ein Katodenblock oder Differenzverstärker hier sinnlos ist. Nun speise ich den an der Katode der Endröhre auftretenden Signal- und Brummspannungsanteil, entsprechend der Verstärkungsziffer der Vorröhre geteilt, in die Katode der Vorröhre ein. Chb ist direkt an der Katode der Endröhre angeklemmt. Ein einstellbarer Serienwiderstand, in Verbindung mit dem Eingangswiderstand der Vorröhre in Gitterbasisschaltung, sorgt für die entsprechende Teilung. In der Vorröhre addiert sich dies zum Eingangssignal und steht an der Anode bzw. am Gitter der Endröhre an. So schwimmt das Ausgangssignal der PC86 auf dem Katodenpotential der RL12T15. Interessant ist wie sich der Verstärker bei abgeklemmtem Chb verhält. Aufgrund der kleinen Siebkapazitäten ist dann ein Brumm im Lautsprecher zu hören. Unterhalb von ca. 25Hz lässt die Verstärkung merklich nach. Wird Chb angeklemmt, lässt sich der Brumm im Lautsprecher zu Null kompensieren. Die Verstärkung lässt dann trotz der kleinen Siebkapazitäten auch bei 20Hz und darunter nicht mehr nach. Nun schränkt uns nur noch der Ausgangsübertrager frequenzmässig nach unten und oben ein. Die Verstärkung würde auch bei abgeklemmtem Chb zu tiefen Frequenzen hin nicht nachlassen, wenn C2 unendlich gross oder eine Spannungsquelle wäre. Das Kompensationsglied mit Chb gleicht den Enfluss von C2 auf das Signal vollständig und perfekt aus.
Ein Loftin White Verstärker ist gekennzeichnet durch:
- Einen in sich geschlossenen Endstufenstromkreis ausschliesslich bestehend aus Röhre, Last und Stromversorgung (über C2).
- Eine auf dem Katodenpotential der Endröhre schwimmende Signalspannung zur Steuerung am Gitter.
- Die Kompensation des Einflusses der Stromversorgung auf das Signal durch das Kompensationsglied (mit Chb).
- Die Katode der Endröhre ist nicht verblockt. Es gibt keinen Katodenblockkondensator.
- Die Treiberstufe und die Endstufe sind galvanisch gekoppelt. Es wird kein Koppelglied im Signalweg benötigt.
Ein Verstärker der sich mit dem Namen "Loftin White" rühmt, muss m.E. alle diese Punkte erfüllen.
Ich habe hier die Ausregelung von Gleichspannungen am Eingang nicht berücksichtigt, weil dies eher für die in der Vorstufe angedachte "AM- Gleichrichtung" in Rundfunkempfängern von Bedeutung ist.
Da ich die Wirkungsweise des Kompensationsgliedes erkannt habe, ist es mir gelungen eingangsseitig eine Triode zu verwenden. Meine Schaltung ist daher sehr viel einfacher als die von Loftin und White vorgeschlagene.
In der praktischen Ausführung habe ich noch Schwingschutzwiderstände hinzugefügt. Das Bild zeigt die Verdrahtung der PC86. Die Heizung der PC86 bekommt ihren Massebezug über Widerstände. Die Heizwicklung für die RL12T15 ist mit dem Mittelpunkt an der Katode angeschlossen. So kann die Schicht zwischen Faden und Katode nicht durchschlagen. Im Vergleich zur Prinziepschaltung ist noch ein 4µ5F Kondensator zwischen der positiven Betriebsspannung und Masse hinzugekommen. Dieser Kondensator ist theoretisch nicht erforderlich. Ohne ihn ergeben sich praktisch bei Frequenzen über 10KHz undefinierte Änderungen in der Verstärkung. Dies hängt im wesentlichen mit dem Kapazitiven Nebenschluss des Übertragers zusammen. Dieser Effekt wird vermeiden, indem man die Betriebsspannung mit einem Kondensator verblockt. Sein Wert ist unkritisch. Ich habe den, aus dem alten Aufbau vorhandenen, 4µ5F Kondensator dafür verwendet. Dieser Kondensator darf keinesfalls, wie ein Katodenblock, parallel zu R1 gelegt werden. An R1 fällt ja nur das Signal ab, welches C2 nicht kurzschliessen kann. Tut man dies doch, gaukelt man der Kompensation einen idealen C2 vor. Aus diesem Grund darf bei Loftin White Schaltungen die Katode der Endröhre unter keinen Umständen verblockt werden. Loftin White eliminiert also nicht nur den Koppelkondensator und den Katodenblock, sondern idealisiert noch zusätzlich C2.
Zitat aus Radio News Jan. 1930:"We also discussed operation of the tubes at very high plate impedances, and very low plate currents and consequent advantages."
Durch die galvanische Kopplung entfällt für die Vorstufe die zusätzliche Wechselstrombelastung durch den, bei kapazitiver Kopplung erforderlichen, Gitterwiderstand. Dies trägt wesentlich zur Selbstlinearisierung der PC86 bei. Die direkte Kopplung verhindert zudem eine Verfälschung der Gittervorspannung, beispielsweise durch Gitteremission oder Isolationsfehler in der Endröhre, wirkungsvoller als ein hochohmiger Gitterableitwiderstand.
Meine Loftin White Applikation bietet einen perfekten Schutz für die RL12T15. Selbst bei defekten Kondensatoren oder Ausfall der PC86 wird die Endtriode nie überlastet. Die PC86 war ein Glücksgriff, ihre beiden getrennt herausgeführten Anoden machen es möglich das Gitter der Endröhre Spannungsfrei zu schalten, wenn die PC86 herausgezogen wird. Dann fliesst in der RL12T15, infolge des hochohmigen Katodenwiderstandes, nur noch ein geringer Strom.
Der Ruhestrom der RL12T15 beträgt etwa 25mA. Massgelbliches Kriterium für den Ruhestrom ist bei Endtrioden die Gittervorspannung für die grösstmögliche lineare Aussteuerbarkeit. Würde man dafür die maximal zulässige Anodenverlustleistung heranziehen, wie bei Tetroden und Pentoden üblich, kann man u.U. die Röhre nicht mehr leistungslos steuern. Bei einer Anodenspannung von beispielsweise 240V müsste der Ruhestrom 63mA betragen um 15W Anodenverlustleistung zu erhalten. Dann beträgt die Gittervorspannung etwa 0V und die Triode kann nicht mehr leistungslos angesteuert werden. Es gibt einen Ruhestrom bei dem die maximale Aussteuerbarkeit mit der maximalen Anodenverlustleistung zusammenfällt. Dies wäre bei der RL12T15 bei 500V und 30mA der Fall. Praktisch ist es aber selten sinnvoll die volle Anodenverlustleistung einer Triode auszunutzen. Bei der RL12T15 gibt es dann schon ein Isolationsproblem, wie sich in der alten Schaltung zeigte. Der Umbau auf Loftin White löste auch dieses Problem. Die Anoden-Katodenspannung der RL12T15 liegt nun knapp über 400V.
Zum Schutz des Ausgangsübertragers liegt parallel zur Primärwicklung (Z=10K Ohm) eine Funkenstrecke.
Letzte Überarbeitung am 12. November 2008
Der folgende Blog zeigt einen 300B Verstärker.
This work is licensed under a
Creative Commons Attribution-Noncommercial-No Derivative Works 2.0 Germany License.
