838 - SE-Amp

Funktionsbeschreibung des 838-SE-Amps
von Volker Jeschkeit

Der Verstärker ist ein reiner Triodenverstärker. Bei der Wahl der Eingangsschaltung ergab die Verwendung der Doppeltriode 6EA7/6EM7 in Loftin-White Schaltung eine platzsparende Lösung, da es das Ziel war den gesamten Verstärker auf ein Chassis von 30 x 40 cm zu montieren, welches ich noch im Keller hatte. Das Chassis aus 2 mm dicken Alu-Blech ist 8,5 cm hoch und wurde von mir selbst hergestellt.

Vorstufe und Treiber:

Die Oktal-Doppeltriode 6EA7/6EM7 kommt aus der Fernsehtechnik und hat den Vorteil, in einem Kolben eine Vorstufentriode mit einem µ=60 und eine Leistungstriode mit einem µ=5,6 und 10 Watt Verlustleistung zu haben. Eine kurze Überschlagsrechnung ergab, dass bei der gewünschten Eingangsspannung zur Vollaussteuerung des Verstärkes von 0,5 Veff sowohl Gesamtverstärkungsfaktor als auch erforderliche Treiberleistung zur Ansteuerung der Sende-Endtriode 838 ausreichten, unter der Bedingung dass diese mit Interstage-Trafo angekoppelt wird. Dabei war darauf zu achten, dass ein Arbeitspunkt des Endsystems gefunden wurde, der einerseits den Interstage Trafo Anodenstrommässig auf der Primärseite nicht in die Sättigung führt und andererseits ausreichend Leistung bei gleichzeitig wenig Gesamtklirrfaktor liefert.
Gleichzeitig sollte die gesamte Vorstufe als gleichspannungsgekoppelter Verstärker in Loftin-White Prinzip ausgeführt werden (also völlig frei von Koppelkondensatoren), um einen linearen Frequenzgang ohne evt. Phasendrehungen zu garantieren.
Die Einstellung der Vorstufentriode wurde dabei mit Ug1= -3 Volt gewählt, um bei Signalpegeln von 0,5 Veff dem Eingang noch genügend "Headroom" zu belassen.
Die Berechnungen führten zu der im Schaltbild zu sehenden Konfiguration der Gesamtvorstufe mit den jeweiligen Spannungs- und Stromangaben.

(Mit der Maustaste das Bild anklicken, es wird dann in voller Auflösung dargestellt.)

Die Kathoden der Vorstufenröhren müssen auf höheres Potential gelegt werden (Spannungsteiler 180 K - 390 K mit Siebelko). Dieser sollte nicht verändert werden, da die 6EA7/6EM7 hier bezüglich Treiber - Vor- und Endstufe einen optimalen Potentialausgleich hat, der sich im zulässigen Grenzbereich dieser Röhre bewegt. Bei den im Schaltbild angegebenen Daten handelt es sich um den optimalen Arbeitspunkt dieser Vorstufenkonfiguration bezüglich dieser Röhre unter Berücksichtigung der maximal zulässigen Verlustleistung der beiden Triodensysteme. Denkt man sich die Endstufe mit der 838 einen Moment weg, und benutzt an Stelle des Interstage Trafos einen AÜ mit einem Ra von 7 - 10 kOhm, hat man bereits einen vollwertigen SE-Trioden-Amp in Loftin-White Schaltung mit einer Leistung von 1,9 Watt pro Kanal bei nur 2,6 % Gesamtklirrfaktor unter Benutzung einer immer noch leicht und preiswert zu findenden Röhre! Der Frequenzgang dieser Schaltung ist sehr breitbandig, Frequenzbereiche von 20 Hz bis 30 Khz werden völlig problemlos und linear übertragen. Wer will kann an den Eingang anstatt des 100 K Ug1 Widerstandes ein log. 100 K-Poti legen, allerdings sollte man auf Ankopplungskondensatoren tunlichst verzichten (die Schaltung im Loftin-White macht dann keinen Sinn mehr!).

Interstage-Trafo:

Gewählt wurde der Trafo LL 1671 von der schwedischen Firma Lundahl, die für ihre excellente Qualität international bekannt ist. Ausserdem hat dieser noch einen bezahlbaren Preis, ist verfügbar und kommt aus dem europäischen Bereich, also keine Zoll- und sonstigen Transportprobleme.
Von seinen technischen Daten erfüllt er die Anforderungen, die das Entriodensystem des Treibers an ihn stellt. Das Datenblatt des Trafos wurde als Link hier eingegeben, es ist ausführlich und die Beschreibung ist sehr gut. In der gewählten Nutzung des Trafos kann dieser mit einer maximalen Anodenstromvorbelastung von 30 mA betrieben werden, der Übertragungsbereich reicht dann immer noch von 30 Hz bis 25 kHz.
Diese Daten kann ich voll bestätigen, auch tiefere Frequenzen von 20 Hz bis 25 Hz werden mit sehr geringem Abfall übertragen, sowie auch Frequenzen über 25 kHz.
Die Herstellungsqualität ist sehr gut,zugleich ist er kompakt und passte unter das Chassis.

Endstufe mit der Sendetriode 838:

Die 838 ist eine variabel µ positive Grid Sendetriode mit 100 Watt Verlustleistung. Variabel µ heisst hierbei, dass man durch konstruktive Gestaltung der Röhre den Gesamtklirrfaktor bei zunehmender Aussteuerung hinsichtlich Leistung und des zu übertragenden Frequenzbereiches weitgehend konstant gering hält.
Die Röhre ist in PP-Kl.B Schaltung für Ug1 = 0 Volt einsetzbar, in anderen Anwendungen wie in einem SE-Amp muss die Einstellung des besten Arbeitspunktes der Röhre jedoch mit positiver Gittervorspannung erfolgen. Der jeweilige gewünschte optimale Arbeitspunkt dieser Röhre wird entscheidend durch die Bestimmung der Netzteil-Parameter festgelegt. Hierbei handelt es sich um Versorgungsspannungen von 700 bis 1000 Volt (100-180 mA Anodenstrom/Röhre), und bevor man sich Gedanken macht welche Leistung man denn haben möchte, sollte man tunlichst vorher überlegen was für ein Netzteil man überhaupt realisieren kann,um solche Wuchtbrummen "aus dem Knick" zu bringen.
Bei der gewählten Einstellung 780 - 800 Volt Ua, Ug1 = +20 Volt und ca 120 - 125 mA Anodenstrom erzielt man rechnerisch 35 Watt Leistung an einem Ra = 5 kOhm und einem Gesamtklirrfaktor von 4,3 %. Real gemessen ist diese Leistung meistens grösser, der Klirrfaktor geringer.
Ich habe für die o.a. Werte auch andere Ra gerechnet, allerdings nimmt dann der Klirrfaktor rechnerisch zu bei jeweils anderen Ausgangsleistungen zwischen 30 und 40 Watt.
Die Anodenverlustleistung (95 Watt circa, die Röhre hat eine sehr robuste Graphitanode) zusammen mit der Heizleistung von 32,5 Watt (10 Volt/3,25 A) steckt diese Triode immer noch locker weg. Im Winter hat man dann eine gute zusätzliche Zimmerheizung.
Ich rate dringend dazu, Original-Fassungen zu kaufen, Typ Johnson - die ganzen neuen Fassungen, die zudem total überteuert verkauft werden halten in der Regel den thermischen Belastungen nicht lange stand, es gibt dann unangenehme Kontaktschwierigkeiten. Die alten Originalfassungen sind wesentlich robuster gebaut und haben einrastende Zangenkontakte für jeden Röhrenstift und keine billige Gleitblechkontakte oder Druckkontakte. Für diese Röhrentypen ist ein solcher Sockel aus neuer Billigproduktion (teuer verkauft!) weggeschmissenes Geld, zudem sind die Originalfassungen in den USA immer noch für weniger Geld zu bekommen (Ebay.com). - Also aufgepasst!
Wenn aufgrund von Kontaktschwierigkeiten es anfängt zu rauchen und zu spratzen, kann das unangenehme Folgen im Netzteil und in der Loftin-White Vorstufe haben !! (Bei Ausfall der Heizung einer Endröhre verschieben sich aufgrund der höheren Ua alle Arbeitspunkte!).
Die Triode zieht bei Ug1 = +20 Volt circa 10 mA Gitterruhestrom, geliefert wird diese Spannung durch ein kleines stabilisiertes Netzteil mit dem LM 317. Dieses liefert nur den DC-Ruhestrom zur Arbeitspunkteinstellung. Wird die Triode durch den 1:1 angekoppelten Interstage ausgesteuert, wird diese auch in den höheren positiven Gitterspannungs- und Gitterstrombereich gefahren. Die dazu notwendige zusätzliche Leistung muss allein die Vorstufe erbringen.
Ich erspare mir die jetzt doch etwas umfangreichen Berechnungen dafür. Belassen wir es bei dem Hinweis, dass diese Sendetriode zur Vollaussteuerung bei max. Ratings und einer Ua von 1250 Volt ca. 4 - 4,5 Watt Nutzleistung am Gitter braucht (1 Röhre in Telefonie, Kl.B-Einstellung).
In der gewählten Einstellung der Röhre reichen die 1,9 Watt aber aus.
Hier liegt der Vorteil der Trafokopplung: Er überträgt die erforderliche Leistung und erbringt zugleich die relativ hohen Gitterwechselspannungen (85 Veff-120 Veff).
Der Ausgangstrafo ist ein wicklungsmässig geschachtelter EI 130 vom Rainer Baule, verschaltet auf Ra = 5 kOhm und ist für diese Endtriode angemessen, mit kleineren Blechkernen sollte man es gar nicht erst versuchen (800 Volt/125 mA DC - Vorbelastung!)

Nun, die ersten Messungen der Leistung und des Frequenzganges habe ich ja bereits im Forum veröffentlicht (s. Anhang am Ende der Seite. - Jochen). Die Werte sind zufriedenstellend bis sehr gut und das zum grossen Teil auch dank dem guten AÜ, zudem passt beim Rainer Baule auch das Preis-Leistungsverhältnis und die schnelle Lieferzeit.
Durch die Wahl der Gegenkopplung kann man noch feilen, man kann schlussendlich immer etwas verbessern, aber der Amp klingt gut und ausgewogen und hat die Leistung, die diese Triode in SE-A2 auch sauber liefern kann. Diese Sendetriode,wird sie richtig angesteuert (wie auch alle anderen ihrer Schwestern, z.B. die 805) liefert wirklich Power im gesamten Leistungsfrequenzband und wenn man nicht aufpasst, kann da so manche Bassmembran aus der zu schwachen Box herausfliegen und so mancher Hochtöner verabschiedet sich mit anmutigen Rauchsignalen (man beachte bitte die Impulsleistungen, die solche Röhren übertragen!).

Netzteil:

Natürlich erreicht man solche Leistungen und die sonstigen genannten Eckdaten nur mit einem entsprechendem Netzteil. Hier folge ich meiner Philosophie, die ich offen gesagt als konservativ bezeichne.
Netztrafos müssen immer eine Reserve von 25 % der gerechneten Leistung aufweisen, dürfen nicht wärmer als 40 Grad werden, dürfen kein mechanisches Brummen aufweisen (ausser Einschaltstromstoss).
Ich arbeite am liebsten mit getrennten kleinen Netztrafos für die jeweiligen Heiz- und Hilfsspannungen und einem grossen HV-Trafo, der auch die Heizwicklungen für die Gleichrichter hat.
Die kleinen Trafos bekommt man zudem sehr preiswert (Pollin), baut sie übereinander in einem Stahlrohr ein und damit sind sie auch gleichzeitig geschirmt. Alles was nicht speziell für diesen Verstärker gebaut werden musste, bekommt man dort oder auch woanders (Elektronik-Fundgrube, Oppermann). Der Vorröhre ist es völlig wurscht, ob sie ihre 6,3 Volt ca. 1 Amp aus einem geschweissten oder geschraubten Heiztrafo bezieht, wenn dieser 4 Amp leistet, dafür aber nur 3 Euro kostet.
Halogenlampentrafos verrichten ihren Dienst hervorragend um die 838 zu heizen (12 Volt 50 Watt, Restposten-Schnittbandkerne auch diese so um 4 Euro das Stück), ausserdem braucht man ja keine "hochwertigen Oberguru-Ko´s" in dieser Schaltung (abgesehen, das die meistens nix bringen,spart man auch noch viel Geld) und die benötigten Sandteile wie LM 317, Niedervoltelkos und sonstiges Verbrauchsmaterial kann ja man gleich für kleines Taschengeld mitbestellen.

Was ich damit generell sagen will: Es macht Sinn sich vorher zu überlegen, was die strategisch wichtigen Teile eines solchen Amps mit seinem Netzteil sind.
Im Amp sind das Röhrensockel,Zwischenübertrager und AÜ.
Im Netzteil sind es der HV-Trafo, die Elkos und ggf. die Drosseln und Röhrensockel...

Als Gleichrichter standen zur Auswahl 836, 866, 5R4.
Letztere schied aus, aufgrund ihres hohen Innenwiderstandes, die 836 ist sehr schön, ist aber doch knapp mit ihrer Leistung, also doch wieder meine Standardröhre: 866 (oder ihre Verwandten). Hat richtig Power das Teil, geringen inneren Spannungsabfall, leuchtet schön blau diese Gaslaterne (wie Kurt Schenk so treffend bemerkte) und passt vom Stil und Sockel zum Amp., zudem ausreichend hochspannungsfest.
In den USA kostet diese Röhre wenig und ist gut verfügbar, bei Ebay.com finden diese sich regelmässig im Angebot.
Zweifache Siebung pro Kanal mit jeweils 2 x 10 Hy - 150mA Drosseln von HSGM (Engel-Trafo,wie immer gut und preiswert, schnelle Lieferung) sorgt für Ruhe im Lautsprecher.
Mit solchem Kleinkram wie Netzdrosseln belaste ich den Rainer Baule nicht, der wickelte mir dann den guten EI 150-HV-Trafo, den ich schon allein aus Gewichtsgründen vom Chassis auslagerte, auch um sein Magnetfeld fern zu halten von allen Röhren und vor allem von den sehr empfindlichen Interstage-Trafos, die Einstreuungen jeglicher Art überhaupt nicht mögen (da könnt ihr die Trafoachsen drehen, wie ihr wollt!), die Teile sind einfach zu empfindlich. Der HV-Trafo wird über Kabelverbindung und mehrpoligem sehr robustem Mil-Stecker (Russisch!, jawoll, sehr gute Qualität und spannungsfest - jetzt freut sich der Holm aber!) angeschlossen. Das Teil gibt es bei Oppermann in zig verschiedenen Ausführungen, und dabei sehr preiswert.
Die 4 Drosseln (2 Stück pro Kanal) baute ich wieder übereinander in Stahlrohre 80 x 80 mm, Stärke 3 mm ein, zusammen mit den kleinen Trafos der Heiz- und Hilfsspannungen ergab das 4 Einheiten, die ihr hinten auf dem Chassis sehen könnt. Der Vorteil der kleinen getrennten Trafos ist auch ihr kleines Magnetfeld, dass dann durch das Stahlrohr noch mal erheblich vermindert wird.
(BTW:unter den grossen Stahlhauben 120 x 120 x 160mm sind die EI 130 Aü's).
Was unbedingt notwendig ist: bei diesen hohen Spannungen das stufenweise Anfahren der Gaslaternen 866. Da ich mit Ladeelko 50 µf - 1200 Volt arbeite ist das 2-stufige Aufschalten der Ua ein zwingendes Muss! Das könnte man durch Drosseleingang umgehen, dann braucht man aber noch höhere Trafospannungen, also einen noch grösseren HV-Trafo und der Verstärker sollte noch von Hand transportierbar bleiben, da ich im Wohnzimmer keinen Gabelstapler habe und auch nicht haben will.
Die Mercuries werden 30 sec. lang vorgeheizt, dann schaltet sie der 1. Timer (Omron, Finder etc.) über einen Schutzwiderstand 470 - 820 Ohm 11 Watt auf die Siebkette. Der 2.Kontakt des Timers schaltet das kleine Netzteil für die Schaltröhre Narva SR 1 ein, diese überbrückt nach ca. 8 sec. mit ihrem Schaltkontakt den Schutzwiderstand, danach tut es den 866 nicht mehr weh und die volle Spannung steht zur Verfügung.
- Die Narva-Röhre ist mehr ein optischer Gag, auch schwer beschaffbar, ein 2.Timer tut es genau so gut.
Die Siebelkos sind Printelkos für 400 - 450 Volt. Ich besorge mir die über Ebay.com aus den USA, weil sie dort erheblich weniger kosten incl. Transport und Zoll.

Ein Wort noch zu den Röhren: Die 6EA7/6EM7 ist in den USA Massenware und kostet wenig, so 4-8 Dollar das Stück, es gibt sie auch bei Ebay.com im Angebot.
Auch die 838 gibt es bei Ebay.com, allerdings schwanken die Preise stark. Da muss man einfach Geduld haben, aber ab 20 - 25 Dollar gibt es sie manchmal, und ich habe in 4 Monaten 8 Stück zusammenbekommen für wenig Dollars und es sind NOS-Teile.
Ich habe dem Jogi auch das Datenblatt von Amperex für diese Röhre geschickt.

Nachwort: Die Idee, diesen Amp zu bauen, bekam ich durch eine Schaltung von Shishido-Japan,der Spezialist für positive grid - Wuchtbrummen ist. Er ist der eigentliche Vorläufer und Entwickler dieser SE-Trioden-Amp Schaltungen und ihm gebührt die Ehre. Angespornt hat mich dabei der schöne Erfolg mit dem kleinen 812A-SE-Triodenamp, der mit Ug = 0 Volt arbeitet und einen sehr schöne Klang hat (ausserdem hat es mich immer gewurmt, das diese verherrlichten 211/845 so unverschämt teuer sind. Was man mit denen machen kann, kann man mit 805, 833, 838 auch bauen und für viel weniger Geld.)
Bedanken will ich mich auch bei Ralf Sürtenich, die 6EA7/6EM7 Vorstufen-Idee ist von ihm, und bei so mancher Flasche guten Rotwein in Düsseldorf haben wir die dann ausgearbeitet und "auf den Punkt" gebracht.
Desweiteren natürlich auch bei Rainer Baule, der für meine "verrückten" Projekte immer zu begeistern war und bei so manchem Kaffee bei ihm zu Hause gleich alles durchrechnete, gleich nach den Blechkernen wühlte und mich verabschiedete mit den Worten: du hast es ja nicht so eilig mit den Trafos, nicht? - Dann aber nach einer Woche am Telefon meinte, wann ich denn endlich meine Trafos abholen kommen würde, die hätten schon ne dicke Staubschicht drauf. Mach weiter so,mein Bester!
Dank natürlich auch an Jogi,der mir die Möglichkeit gab, diesen Beitrag hier einzustellen.

Viel Spass beim Nachbau, und vor allem Geduld!
Gruss Volker

* Anhang: Volker Messergebnisse, im Forum veröffentlicht:

Ich bin zwar nen büschen spät dran,das teil sollte eigentlich im märz fertig sein,aber dann musste es als sendermodulator herhalten,aber nun ist es geschafft:
einige daten:SE-triodenamp mit endstufe 838,vorstufe über trafokopplung (Lundahl LL1671) mit doppeltriode 6EM7/6EA7 in loftin-white schaltung,Aü vom Rainer Baule,5Kohm RA und 8 ohm ausgang,kern EI130,netzteil mit 2x866 gleichrichtern, HV-trafo EI150(Rainer Baule:verschärftes lob für beide teile!),drosselung pro kanal mit 2 x 10 Hy (engel trafo) und doppelter einschaltverzögerung (stromstossunterdrückung des ladeelkos),Ua=780 Volt,G1=+20 Volt,ruhestrom ca 120mA pro röhre(das steckt die wuchtbrumme 838 locker weg). hier die messdaten:sinuston am eingang,lastwiderstand 8 ohm am ausgang,effektive leistung mit HP-wattmeter gemessen(US army), unverzerrt(kontrolle der kurvenform mit oscar und klirrfaktormessbrücke)

30 Hz 22,7 Watt
40 Hz 24,1 Watt
50 Hz 28,7 Watt
100 Hz 35,4 Watt
300 Hz 35,7 Watt
500 Hz 39,0 Watt
800 Hz 39,0 Watt
1 Khz 39,0 Watt
2 Khz 39,0 Watt
3 Khz 35,5 Watt
5Khz 28,7 Watt
8 Khz 23,7 Watt
10Khz 19,4 Watt
12 Khz 19,4 Watt
15Khz 17,5 Watt
18 Khz 15,5 Watt
20 Khz 12,9 Watt
25Khz 10,8 Watt
30 Khz 6,8 Watt

Höreindruck: gehört an meinen Cerwin-Vega CD70 boxen-260 watt max.leistung,sensitivity 98 db(1watt@1meter), 3-wege mit crossover 250/3500 Hz und 12 zoll bass,bassreflexboxen,ca 1/2 meter abstand von der wand:wie bei den Aü´s vom rainer baule üblich:der bass ist voll da,knochenhart auch mit impulsen,sehr klar,ohne jegliche ein-und ausschwingvorgänge der membran(gegenkopplung über alles mit 2,2Kohm von secundär Aü auf kathode der vorstufentriode).mittellagen zeichnen sehr deutlich,ebenfalls klar mit feiner auflösung,höhen sind present ohne aufdringlich zu sein(da ich schon 50 jahre auf dem buckel habe,ist meine hörkurve sowieso schon ziemlich schlapp). immerhin bei 18 khz noch reine unverzerrte 15,5 watt ins ohr geblasen zu bekommen,das lässt sich schon gut an. insgesamt ist der verstärker für normale wohnungen viel zu stark,weniger als die hälfte reicht völlig aus.
die sendetriode 838 macht wirklich richtig druck,die ist nicht in die knie zu bekommen(die einstellung mit ca. 95 watt verlustleistung steckt sie allemal weg),allerdings holt man diese power nur über trafokopplung aus sie heraus,und die Lundahl LL1671 funktionieren ausgesprochen gut, sind ihr geld voll wert und kann ich wirklich empfehlen.

Nochmals zu den messwerten:diese sind ausgesprochen konservativ gemessen worden,bei inkaufnahme eines klirrfaktors von 1% ist noch mehr herauszuholen,vor allem in den mitten-und höhenlagen,allerdings gefällt er mir so wie er ist, denn bei musikaussteuerung des amps ist sowieso alles anders,hier zählt nur der höreindruck.
gruss volker

PS:das war auch mein letzter grosser amp,wollte auch mal soon knaller bauen,ist gelungen,und eines behaupte ich mit voller überzeugung:er klingt wesentlich besser als jeder wavac-amp mit der 838,den ich in studios in milano und lugano gehört habe,die kommen nicht an diese leistung heran,brummen ausserdem(meiner nicht) und vom sound klingen die ungefähr so,als hätte man die box mit heissem griesbrei aufgefüllt. für mich war es eigentlich eine selbstbestätigung,das man mit sehr sehr viel weniger geld(ich habe insgesamt ca 700 euro ausgegeben,natürlich mit viel eigenarbeit und spass an der sache) eine wesentlich besseres resultat erzielen kann.
die geldausgabe dieser fertigen sogenannten high-end verstärker steckt nur im design und dem marketing,unterstützt durch endloses gesabbel und geschwafel sogenannter fachzeitschriften,aber nicht in der technik und in der schaltung,was nützt mir ein aus dem vollen block gefrästes alugehäuse,wenn das teil dann auch noch brummt und absolut nicht klingt?
PPS:soll ich euch jetzt noch viel spass beim nachbau wünschen?

Und nun folgen die Fotos, die Volker mir zu seinem 838-Amp zusandte :

Volker stellte diese abschliessenden Daten nun ins Forum:
Übertragungsbereich 40 Hz bis 22 Khz bei plus 0,5 db der Kurve, Leistung 35 Watt bei 1%THD.
Übertragungsbereich 25 Hz bis 26 Khz bei plus 0,5 db der Kurve, Leistung 30 Watt bei 1% THD (eigentlich etwas weniger, aber ich runde auf).
Bei minus 3 db geht die kurve bei 30 Watt von 10 Hz bis 35 Khz, THD nicht gemessen. - So bleibt er jetzt.
Erfolgte Änderungen: Sekundärseite des IT invertiert, Übersetzungsverhältnis geändert auf 1 : 0,5 - Primärseite des AÜ invertiert wegen GK, Gk - Widerstand geändert von 2,2 Kohm auf 4,7 Kohm, will heissen : ich habe den GK-Faktor erniedrigt.

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