Trioden-SE mit der Röhre PCL805, Kapitel 2
von Frank Kneifel

Messung und Auswertung



In Kapitel 2 habe ich die Auswirkungen der Lautsprecherimpedanz auf die Arbeitsweise eines Verstärkers mit Pentode als Endröhre untersucht.
Die Ergebnisse sind sehr aufschlussreich und werfen einige Fragen zu Verstärkerkonzepten (Klasse AB) auf.
Weiterhin hat sich gezeigt, dass eine sonst vernachlässigte Impedanzlinearisierung des Lautsprechers bei einem Pentodenverstärker eine sinnvolle Ergänzung ist.

Um das Ganze abzurunden, habe ich die ganze Geschichte an einem Triodenverstärker mit der PCL805 untersucht.

Hier noch mal der Schaltplan des Verstärkers mit der PCL805.
Bild01
Zur unterschiedlichen Bewertung von „ohne Gegenkopplung – mit Gegenkopplung“ wurde eine abschaltbare Gegenkopplung eingefügt.

Messung 1, Frequenzgang:
Am Ausgang liegt ein Messwiderstand von 8
Ω. Der Pegel ist so eingestellt, dass 8Vss (entspricht 1W an 8Ω) am Ausgang anliegen. Alle Messungen erfolgen bei gleicher Potistellung.

Messung des Frequenzganges ohne Gegenkopplung.
Bild02
Die blaue Linie ist der Frequenzgang, die rote Linie die Phase.
Der Frequenzgang läuft ab ca. 50Hz bis 2kHz wie von einem Lineal gezogen. Ab da tritt eine leichte Anhebung von ca. 1dB bis 2dB auf.
Der untere -3dB-Punkt liegt bei ca. 25Hz. Der Pegel fällt gleichmäßig mit ca. 6dB/Oktave ab.
Hier zum Vergleich die Messung an der Pentode.

Messung des Frequenzganges mit Gegenkopplung.
Bild03
Der untere -3dB-Punkt liegt mit Gegenkopplung bei unter 20Hz. Die leichte Unregelmäßigkeit ab 10kHz lässt sich mit ein bisschen Feintuning in den Griff bekommen. Ist bei dieser Untersuchung aber nicht der Kernpunkt.
Im Allgemeinen ist der Frequenzgang von 30Hz bis 20kHz sehr linear.
Hier zum Vergleich die Messung an der Pentode.

Bei der Untersuchung der Pentode hat eine Klirrfaktormessung bei 1kHz zwar Ergebnisse ausgeworfen, diese waren aber nur wenig aussagekräftig.
Deshalb habe ich als nächstes die Klirrspektrumanalyse durchgeführt.

Messung 2, Klirrspektrumanalyse:
Hierbei werden die Klirrfaktoren über das ganze Frequenzband gemessen.

Messung des Klirrspektrums ohne Gegenkopplung.
Bild04
Die blaue Linie gibt das K2-Spektrum, die magenta Linie das K3-Spektrum wieder.
Erwartungsgemäß ist das Klirrspektrum relativ hoch aber sehr gleichmäßig. Der K2-Anteil ist über das ganze Frequenzspektrum gleichmäßig vorhanden.
Das K3-Spektrum ist nur in geringen Anteilen vorhanden und um den Faktor 10 kleiner als die K2-Anteile.
Hier zum Vergleich die Messung an der Pentode.

Messung des Klirrspektrums mit Gegenkopplung.
Bild05
Mit 3dB-Gegenkopplung ist das Klirrspektrum vom Verlauf genauso wie ohne Gegenkopplung, nur um einiges geringer.
Hier zum Vergleich die Messung an der Pentode.

Zusammengefasst ergibt sich, dass der Verstärker ohne und mit Gegenkopplung relativ linear und gleichmäßig arbeitet. Mit der Gegenkopplung kann der Klirr über den ganzen Frequenzbereich vermindert werden.

Zur weiteren Analyse habe ich die Messungen an einer Bassreflexbox (Bauvorschlag CT193 aus Klang&Ton) wiederholt. Es ist die gleiche Box wie bei den Messungen an der Pentode.

Hier noch mal der Impedanzverlauf der Lautsprecherbox.
Bild06
Das Impedanzmaximum bei 40Hz ist die Tuningfrequenz der Bassreflexöffnung, das Impedanzmaximum bei 90Hz ist die Einbauresonanzfrequenz des Lautsprecherschassis.
Der Impedanzanstieg zwischen 400 und 1,5kHz kommt durch dasFrequenzgangkorrekturglied. Ohne dieses Korrekturglied hätte die Lautsprecherbox eine Überbetonung im Mitteltonbereich.
Ab 5kHz fängt die Schwingspuleninduktivität an zu wirken.

Als erstes erfolgt mal wieder die Frequenzgangmessung.
Messung 3, Frequenzgang an komplexer Last:
Der Pegel bei den folgenden Messungen ist immer noch so eingestellt, dass an 8
Ω Last 8Vss abfallen.

Frequenzgang des Verstärkers ohne Gegenkopplung.
Bild07
Die blaue Linie ist der Frequenzgang, die rote Linie die Phase.
Es wird hier nicht der Lautsprecher gemessen, die Messung erfolgt am Ausgang des Verstärkers. Die blaue Linie gibt die Ausgangsspannung des Verstärkers an einem Lautsprecher wieder.
Der Frequenzgang ist trotz des leichten Anstiegs zu hohen Frequenzen recht linear und liegt ungefähr im Bereich von 3dB.
Hier zum Vergleich die Messung an der Pentode.

Frequenzgang des Verstärkers mit Gegenkopplung.
Bild08
Mit Gegenkopplung verläuft der Frequenzgang fast wie an einem Lineal gezogen und lässt nichts zu wünschen übrig.
Hier zum Vergleich die Messung an der Pentode.

Messung 4, Klirrspektrumanalyse an komplexer Last:

Klirrspektrum ohne Gegenkopplung.
Bild09
Interessanterweise ist auch hier der Impedanzverlauf des Lautsprechers wiederzuerkennen, dieses mal aber mit einer Verringerung des Klirrfaktors an den Stellen, wo die Impedanz ihre Maxima hat.
Hier zum Vergleich die Messung an der Pentode.

Klirrspektrum mit Gegenkopplung.
Bild10
Das Klirrspektrum ist niedriger als ohne Gegenkopplung. Aber auch hier macht sich der Impedanzverlauf mit geringeren Klirr bemerkbar.
Hier zum Vergleich die Messung an der Pentode.

Auf Messungen mit einer Impedanzkorrektur habe ich jetzt verzichtet, da die Ergebnisse am Messwiderstand verglichen mit dem nicht impedanzkorrigierten Lautsprecher schon aussagekräftig genug sind. Hier sinkt der Klirr bei einer Erhöhung der Impedanz (Widerstand des Lautsprechers).


Fazit (vorläufig): Anders als bei einer Pentodenschaltung ist bei einer Triodenschaltung in diesem Fall eine Impedanzkorrektur kontraproduktiv. Mit höherer Impedanz sinkt der Klirrfaktor. Aus den Ergebnissen lässt sich ableiten, dass eine Unterschreitung der Normimpedanz zu einem höheren Klirr führt.
Gleichzeitig fällt auf, dass der Frequenzgang einer Triodenendstufe weniger von Impedanzschwankungen beeinflusst wird als bei Pentodenendstufen.


Vergleicht man meine Pentodenendstufe ( http://www.jogis-roehrenbude.de/Leserbriefe/Frank-Kneifel-5B_110-Amp/Kapitel1.htm) mit dieser Triodenendstufe, so kann vom Frequenzgang und vom Klirrverhalten die Pentode der Triode ohne Gegenkopplung nicht das Wasser reichen.
Schwankungen im Impedanzverlauf des Lautsprechers wirken sich bei der Pentode bedeutend stärker aus als bei einer Triode.
Erst mit einem gut linearisierten Lautsprecher entsteht Gleichstand. Nur wer hat einen gut impedanzlinearisierten Lautsprecher?

Aber das ist noch nicht das Ende vom Lied. Weiter geht’s im nächsten Kapitel.