Hier der Schaltplan der Netzteilsimulation:
Netzteil
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Hier die Simulationsdatei Netzteil.asc (gezipt, 5kB) für das Netzteil, es sind keine zusätzlichen Modelle nötig, LTSpiceIV hat Alles an Bord.
Klick hier: Netzteil
Das Netzteil eines Röhren Vorverstärkers ist einer der wichtigsten, wenn nicht überhaupt die wichtigste Baugruppe. Röhren-Vorverstärker arbeiten in Klasse A, was eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Brummeinstreuungen aus der Betriebsspannung – und damit eine sehr geringe PSRR (Power Supply Ripple Rejection) zur Folge hat.
Entsprechend umfangreich fällt auch der Aufwand an Siebmitteln zur Ausfilterung des Netzbrumm aus. Bei der Verwendung von nicht brumm- und mikrofoniearmen Röhrentypen wie ECC82 und ECC83 muss bei kleinen Eingasspannungen unter 50mV eff. eine Gleichstromheizung oder zu mindest eine symetrierte Wechselstromheizung verwendet werden (dann mit 100 Ohm Entbrummer Poti und getrennten Heizwicklungen für jeden Kanal).
Bei der hier gezeigten Simulation wird eine 6,3Volt die Heizgleichspannung mittels Zweiweg Gleichrichtung mit zwei Schottky Dioden und drei 1,5A / 5V LowDrop Spannungsreglern realisiert. Low Drop heist, das die Regel-IC’s mit einer geringen Spannungsdifferenz ab 2 Volt zwischen Eingang und Augang bereits ihre starke Regel- und damit Siebwirkung entfalten können und deswegen verhältnismäßig wenig Verlustleistung entsteht. Von Schalt Reglern (Stepup/Stepdown) ist abzusehen, zu groß währe die Gefahr einer Einstreuung und Modulation der hohen Schaltfrequenzen in das Tonsignal.
Die Anodenspannung wird in dieser Simulation mehrmals mit einer einfachen, aber bewährten Transistor Schaltung gesiebt. Ein solches Siebglied ersetzt die früher übliche Gleichstromdrossel mit nahezu gleichen Eigenschaften, wenig Verlustleistung und hohe Siebwirkung. Das Magnetfeld und die hohe Masse der Siebdrossel entfällt. Zwei dieser Transistor Siebglieder hintereinander haben eine sehr hohe Siebwirkung und PSRR.
Trotzdem ist es für gute Audio Eigenschaften unbedingt nötig, die einzelnen Verstärkerstufen zum Schluss noch einmal gegeneinander mit jeweils eigenen RC-Siebgliedern zu entkoppeln. Das kann man wie allgemein üblich hintereinander anordnen oder so wie hier, das diese RC-Siebglieder für jede Stufe bzw. Baugruppe parallel liegen. So hat man die Möglichkeit Baugruppen einfach wegzulassen oder hinzu zufügen.
Mit etwas Geschick kann man auf der Anodenspannungsseite auch auf Regeltransistoren verzichten, wenn man ausschlißlich RC-Glieder einsetzt, der Materialaufwand ist enorm aber die dazu nötigen R und C sind heute sehr billige Bauteile, besonders im 10-er oder 25-er Pack.
Die geringere Brummdämpfung bzw. PSRR muss mit einer höheren Anzahl von hintereinander angeordneten R-C-R-C-R-C-R-C…… Ketten erkauft werden. Das im Internet kostenlos erhältliche Programm „PSU-Designer“ ist hier neben LTSpice sehr hilfreich bei der Dimensionierung der Netzteil Bauteile und Berechnung der Rest Ripple Spannung. Ins besondere die RIAA Vorverstärker sind auf Brummen aus der Betriebsspannung sehr empfindlich. Man kann überschlagen, das bei Klasse A Stufen und einer Stufen Ausgangsspannung von ca. 200mV und einem gewünschten Dynamikbereich von 80dB die Ripplespannung in der Anodenbetriebsspannung nicht viel mehr als ca. 0,2/10000 x2 = 40µV betragen darf und das bei einer Betriebsspannung von 250Volt. Der Faktor 2 in der Überschlagsgleichung ergibt sich aus der PSRR der Klasse A Stufe, die nur 3dB betragen kann.
Beim praktischen Aufbau ist es weiterhin sinnvoll, entweder Ringkern Transformatoren einzusetzen oder die Transformatoren in ein externes Gehäuse zu packen. Die Magnetfelder der Netztrafos koppeln sehr leicht in die hochohmige Röhren Vorverstärker Schaltung ein, weswegen die gesamte Schaltung auch abgeschirmt ausgeführt werden sollte. Die Masseleitungen aller NF-Stufen, der Eingangs- und Ausgangsbuchsen und der Siebelkos sind an einem zentralen Massepunkt zusammen zuführen.
Der tatsächliche Wert der Anodenspannung ist relativ unkritisch und kann zwischen 200 und 300 Volt liegen ohne das sich die Eigenschaften und Parameter einer praktisch ausgeführten Schaltung wesentloch ändern würden. Der Wert der Anodenspannung für die Kophörerverstärker sollte in einer praktischen Ausführung zwischen 150 und 200V liegen.
Die Röhrenheizspannung sollte möglichst exakt 6,3Volt betragen und wenig Ripple enthalten, d.h gut gesiebt sein. Die 3 IC’s sind gebräuchliche 5 Volt positive LowDrop Spannungsregler von einem beliebigen Hersteller, heutzutage ein Normteil. Diese IC werden am Masse seitigen Anschluss (ADJ) über zwei Dioden auf eine Ausgangsspannung von 6,3….6,4 Volt hochgelegt. Eine einzelner 5A/5V LowDrop Regler brachte schlechtere Ergebnisse und benötigte insgesamt mehr Energie in der Simulation.
Eine weitere Simulation mit Gleichstromheizung und 300mA Konstant Stromquellen aus 2Transistor+2R benötigte mehr Verlustleistung (= Eingangsspannung an den 10000µF Kondensatoren) als die 5V LowDrop Regler. Trotz 100µF Kondensator war noch relativ viel Ripple im Heizgleichstrom. Allerdings ist mit kapazitiv überbrücktem Konstantstrom ein optimaler Softstart zur Schonung der Röhren möglich. Dann sollte jedoch die Anodenspannung erst zugeschaltet werden, wenn die Heizspannung über den Röhren ca. 6V erreicht hat. Die Röhren werden ggf. dann wesentlich länger, etwa 5-10 Minuten zum anheizen und zum Erreichen der vollen Betriebsbereitschaft benötigen, ähnlich der Röhrenradios mit Serienheizung und Röhren der U-Serie. Bei Bedarf sende ich diese etwas andere Serienheizungssimulation gern zu.
Euer Benno
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