Hybrid: Röhren-Mosfet

[tubestrek]

Hallo Allerseit,

inspiriert durch das "Current Dumping" Design von Quad, hab ich mal versucht, dies auf einen Hypridverstärker anzuwenden. Hier erstmal das erste Schaltbild.

http://www.tubestrek.com/sch/Quatu0.1.jpg

Die ersten vier Röhren sind kleinsignalpentoden; die beiden hinteren etwas Leistungsfähigere steile Pentoden.

Über einen OpAmp und G2 der stromquelle wird der DC-offset geregelt.

Bin mir noch nicht sicher, ob das eine stabile Variante ist.

für Anregungen aller art bin ich natürlich offen.

[P.A.M]

Hey,
Was grob auffällt:
Current Dumping mit MOSFETs sehe ich so zum ersten mal. Ist sicher interessant, aber aufgrund der kleineren Schwellspannung und der recht guten Symmetrie von NPN und PNP Bipos, im Vergleich zu n-Kanal und p-Kanal Fets, kann das schwierig werden.

Treiber wie dein White-Kathodenfolger sind nett, können aber auch frustrierend sein (Alterung der Röhren, Schwingneigung durch "labile" G2 Spannungsstabilisierung). Für Stromverstärkung setzte ich durchwegs Halbleiter ein. Ich merke dabei auch soundmäßig zu Kathodenfolgern keinen Unterschied.

Deine Eingangsstufe ist mit der CSS unten und dem Spiegel oben natürlich bis zum Extrem getrieben. Der Sinn des zusätzlichen linken NPN erschließt sich mir allerdings nicht. Ebenfalls eine CCS ?

Die Offsetregelung sollte im Prinzip so funktionieren. Um den Integrator bzw. das Slew Rate Gesülze hinzubekommen empfiehlt sich eine Simulation (SPICE). Wenn es dort stabil ist, hat man schon mal gute Karten .

Große Hürde, und das habe ich auch nicht durchgerechnet, sind wohl deine DC-Verhältnisse. Gerade was die Offsetkorrektur angeht.

Gruß, Simon

[tubestrek]

ich hab mal einwenig mit LTSpice rumgespielt. Also Mosfets sind wohl nicht soleicht aus ihrem ruhezustand zu bringen - daher für currentdumping eher unbrauchbar.

mit Transistoren sieht die sache dann schon anders aus.

Ich hab erstmal nur den Siliziumteil simuliert, da ich keine datensätzen von Röhren zu LTSpice habe.

Der linke NPN bringe die Spannung auf Vcc/2. Die Idee zum white Katodenfolger kommt wegen der benötigen geringen Impedanz. Bei einer Ansteuerung von Transisitoren kann diese auch "milder" ausfallen.
Ich würde gerne die supersteilen 6sch52p pentoden einsetzen, die ich in grosser menge habe.

[P.A.M]

Hey,
Für LTSpice gibt es einige Anleitungen um mit Röhren zu arbeiten. Hier beispielsweise: http://duncanamps.com/spice.html

Da die 6Ж52П verhältnismäßig selten verwendet wird, gibt es immer wieder ein paar Leute welche diese Röhre für einen Geheimtipp halten. Diesen Leuten lege ich mal ans Herz, ein paar Messreihen zu machen. Die Röhren streuen abartig, statisch so wie weit mehr noch im dynamischen. Steilheitsabweichungen von 50% nach unten sind nicht gerade selten.
Das waren Videopentoden für soviet-billig-Glotzen, da war das egal. An diesen Röhren haben sich schon viele versucht (auch Unternehmen welche damits schicke Preamps machen wollten) und sind dann wieder abgekommen.
Von der Qualität her steht sie leider nicht den geringsten Vergleich zur E55L oder E810F.

MOSFETs eignen sich generell schon für Röhren-Front-End. Suche mal nach "MOSKIDO", John Broskie hat da einiges zu geschrieben. Auch in der Audio-Express Zeitschrift gabs mal einen vollständigen Verstärker damit. Mittlerweile gibt es auch wieder neue laterale MOSFETs. Mit den vertikalen Schalt-MOSFETs hat man nur Ärger bei linearer Ansteuerung.

[tubestrek]

Mit vertikalen Schalt-MOSFETs läßt sich durchaus schöne Verstärker bauen, nur leider ist die Umschaltladung sehr hoch. Im A. AB betrieb stört das nicht, current dumping wird sehr schwer und ich glaub mit hyprid auch nicht wirklich möglich.

Moskido kenn ich natürlich, funktioniert auch super. Ich würde eben das Quad-Prinzip hier mal versuchen. Eine schöne Dartlingtonstufe sollte funktionieren.

Für den Offset würd ich OP07 nehmen, sind schon im 1€ bereich.

Die 6Ж52П hätte ich eben genommen, weil ich viele da hab. Das die extrem Streuen ist mir bewußt, deswegen auch stark stromgegenkoppeln. Wenn die rumzicken kommen "normale" Pentoden rein - E180F sollte an dieser stelle reichen.

Ich werde mal die Schaltung adaptieren und Stufenweise Simulieren und aufbauen.

P.S.: dank schonmal für deine Hinweise.

[SNT]

hi Tubestrek,

ich finde es sehr interessant und bin gespannt ob sich die Regelungen im gesamten NF-Bereich stabilisieren lassen und gerade beim Ein- und Ausschalten das Teil sauber hoch- und runterfährt.

Ich habe mich in das Prinzip des current dumping noch nicht vollständig eingelesen. Ich bin mir nicht sicher, aber sind nicht die Schaltungen mit OPV und Komplementärbipolarpärchen ohne Ruhestrom ein extremes Current Dumping? Wenn man dadurch einen einfachen Vbe multiplier auch an allen steilen MosFets stabil bekommt ist das prima. Das scheint wohl auch der Zweck zu sein?

Im Extremfall müsste man thoretisch sogar auf eine Gate_Source Vorspannung verzichten können? In diesem Fall benötigt man jedoch extreme Verstärkung in der Vorstufe mit extremer Gegenkopplung. Für diesen Fall einer Röhrenvorstufe wäre ich mir nicht sicher ob diese hohe Verstärkung möglich ist.

Möglicherweise hab ich auch das mit dem 'Current Damping' nicht begriffen: Mit dem Hinweis den ich im Netz zur Quad Endstufe finde (dass man die nichtlinearsten Endstufentransistoren verwenden kann) kann ich nichts anfangen da IMHO alle Bipolartransistoren nichtlinear sind und man in der Praxis ohnehin die Endstufe durch eine starke GK linearisiert.

Welche Vorteile hat die Schaltung Deiner Meinung nach im Vergleich zu den üblichen Endstufen?

[tubestrek]

Ob die Regelung funktioniert bin ich auch sehr gespannt. Vorallem ob der Spannunghub für g2 des opamp ausreicht.

Das Quadprinzip ist sicherlich nicht die idealste Verstärkerform, allerdings hochspannend:

Im grunde Arbeitet der Verstärker im bereich des Ruhestroms der Treiberstufe im A betrieb, wobei die Ausgangsimpedanz relativ hoch ist, aber durch die Gegenkopplung wieder gesenkt wird. sobald über Z3 (Alle Impedanzen Z1 .. Z4 als Widerstände sehn) ausreichend Stom fließt damit die Transistoren durchschalten können, übernehmen zu einem Großteil sie den Strom. Aufgeteilt von Z3 und Z4. Z1 und Z2 bilden dann den Gegenkopplungspfad der spezielle Dimensioniert werden muss. Dieser Punkt unterscheidet dieses Prinzip von einem Klasse C verstärker.

Das Nichtlinearitäten eines Transistors egal sind, stimmt in der Tat weil sämtliche stromflüsse auch sehr nichtlinear sind, erst die Gegenkopplung schafft die Linearität. Deswegen:

Tatsächlich könnte man Currentdumpen auch mit Ausgangstransistoren die einen Ruhestrom haben. WÄe auf jedenfall leichter zum ansteuern und die Gegenkopplung muss nicht so stark sein.

Vorteile? Hm... keine. Eher Erfahrung sammeln und Hirngespinnste realisieren. Und wenn dann noch ein toller Klang rauskommt ... Hurra!

[P.A.M]

Hey,
Hier wird das IMHO recht kurz und einfach erklärt. Das Bild sagt dann alles: http://de.wikipedia.org/wiki/Verst%C3%A4rkerlinearisierung

Da die Endstufe als Emitter/Sourcefolger läuft, sind nichtlinearitäten der Transistoren selbst kaum ein Problem. Sowas läuft auch problemlos ohne Gegenkopplung.
Erst im Übernahmebereich der Class-B Stufe muss linearisiert werden. Im Endeffekt kann man das fast schon als Class-G/H Topologie bezeichnen bei welcher der Treiber als kleine Stufe fungiert.


Welche Vorteile hat die Schaltung Deiner Meinung nach im Vergleich zu den üblichen Endstufen?

Diese Frage darf man sich gar nicht stellen, sonst kann man gleich resignieren. ;) Denn dann hat so ein Ebay Class-D Chipverstärker die Nase vorn.

[SNT]

Diese Frage darf man sich gar nicht stellen, sonst kann man gleich resignieren. ;) Denn dann hat so ein Ebay Class-D Chipverstärker die Nase vorn.

OK, sorry war echt ne blöde Frage...Trotzdem sehe ich da vielleicht schon ein paar Vorteile:

1. Im Elektor gab es früher mal nen 'Musikus' oder ähnlich. Der war aufgebaut aus einer Röhrenvorstufe mit geringer GK und einer MosFet-Sourcefolgerendstufe mit Gain~1. In den Diskussionen um hohe Qualität mit möglichst mäßiger Gegenkopplung könnte dieser AMP doch auch ganz gut punkten?

2. Ein 'Röhrenverstärker' mit hoher Ausgangsleistung und niedrigem Energiebedarf: Das hat einfach was! Herr Gaedkte hat einen Hybrid mit steilen MosFets aufgebaut. Das Teil fand ich auch immer schon interessant: http://gaedtke.name/SubMenu_Verstaerker/6N3P.html

Ich selber bin auch in Röhrenfan...

[tubestrek]

Also Röhrenverstärker und niedriger Energiebedarf läßt sich kaum zusammenbringen. Wie schon P.A.M gesagt hat, bei Energieeffizientz haben "digital"-verstärker die Nase vorne.

Hierbei gehts eher um Schaltungskonzepte nachzubaun bzw abzuwandeln und zu testen. Sobald man darüber diskutiert wie sie "klingen" kommt schon die persöniche prefernez hinzu.

Das schöne am quad design ist, das er nicht abgeglichen werden muss. Daher einschalten und geht - wenn nicht dann ist die Schaltung bzw deren dimensionierung mist. Vorallem solche conzepte gefallen mir, das dies auch in der regel heißt, das sie langzeitstabil sind und Bauteiltoleranzen gut ausgleichen können (deswegen ist auch vielleicht eine 6Ж52П möglich.

[P.A.M]

Jo, der Gaedtke Amp ist interessant. So ein Konzept klappt hervorragend, wenn man die BIAS regelung der MOSFETS richtig macht. Ein sehr gut ausgearbeitetes Konzept hierzu stammt vom Audio Xpress Magazin:
Part1: http://www.stephenwmoore.com/SMOORE%20Hybrid%20Amp%20Part%201.pdf
Part2: http://www.stephenwmoore.com/SMOORE%20Hybrid%20Amp%20Part%202.pdf

Das Konzept ist praktisch eine ZEN-Endstufe mit Röhren Vorstufe und unterstreicht völlig meine Meinung, dass zur Spannungsverstärkung Röhren ganz nett sind, für Stromverstärkung aber auch Halbleiter ganz gut klappen :)

[ThomasF]

1. Im Elektor gab es früher mal nen 'Musikus' oder ähnlich......

Hallo Sven,
du meinst wohl den Mugen-Verstärker aus der Elektor Oktober 2007. Ein Hybrid-'Musikus' ist mir nicht bekannt.
Oder den Moskido, der meines Wissens aber in der Elektor nicht vorgestellt wurde.

Gruß
Thomas

[ThomasF]

Hallo Tubestrek,
ich persönlich finde den Röhrenaufwand übertrieben. 6 Pentoden, wobei Eine für die Spannungsverstärkung völlig ausreichend wäre.
Einen Link für einen "sparsamen" Hybriden hätte ich noch:
http://www.audiodesignguide.com/Ibridone/index.html

Gruß
Thomas

[tubestrek]

Servus Thomas,

mag sein, das für herkömmliche Designs die Röhrenanzahl etwas hoch erscheint, rein kostenmäßig wäre es im diesen Fall egal, da hier Röhren verbaut werden die ich quasi als Schüttgut habe. Mit Transistoren geht man ja auch nicht so sparsam um.