Labortagebuch Dezember 2015

23.12.15: Phasenumkehr mit Doppeltriode 6SN7  von Marcus Gedanitz

 
Diesmal habe ich etwas größeres vor. Und zwar habe ich mich vom Buch Röhrenprojekte 6 - 60 Volt inspirieren lassen. Das Buch hatte ich mir damals kurz nach Erscheinen als Drucksache gekauft, dann aber leider an den falschen verliehen. So blieb mir nur der Neuerwerb als PDF download.  Es soll ein 60 Volt low Cost Gegentaktverstärker mit der 6080, bzw 6AS7 werden. Die 6080 bzw 6AS7 ist für verhältnissmäßig kleines Geld bei BTB zu bekommen. Das Datenblatt dazu sieht vielversprechend aus. So kann man bei Ub 60 Volt, einem Rk von etwa 110 Ohm eine Automatische Gittervorspannung von -10 V gewinnen und es bleiben noch 50 V Uak übrig. Dabei wird sich der Anodenstrom auf etwa 90 mA! einstellen. Pro System versteht sich.

Dazu habe ich heute eine Möglichkeit für eine Phasenumkehrstufe gesucht.  Was ich derzeit an Röhren zur Verfügung habe, wurde untersucht. Für gut brauchbar befunden habe ich die 6SN7. Diese Röhre macht bei Uak 60V und Ug 0V immerhin rund 5 mA Anodenstrom pro System. Herausgekommen ist ein Differenzverstärker mit Konstantstromquelle.

 
Der hier verwendete Transistor MPSA 42 ist rein zufällig gewählt. Ursprünglich hatte ich einen BC547 verbaut, da ich angenommen habe, dass die max. zuläsige Uce nicht erreicht wird. Jedoch war der Transistor nach kurzer Zeit anderer Meinung. Der MPSA42 verträgt immerhin Uce 300V. Davon hatte ich nach fertigstellung meiner Nixie-Uhr einige übrig.

 
Nach Weihnachten mache ich an der Sache weiter.  Mal sehen wie sich der Vertärker entwikelt. Da gibt es noch so einige Aufgaben zu erledigen, wie z.B. das finden geeigneter Low Cost Trafos. Dimensionierung des Netzteils, da die 6080 allein für die Heizung immerhin 2,5A bei 6,3V sehen möchte.
 

18.12.15: JFET-Ersatztypen für den BF245 


Der BF245A/B/C  ist abgekündigt und nur noch schwer zu bekommen. Auf der Suche nach einem Ersatz im TO92-Gehäuse bin ich auf den J111/112/113 gestoßen, der von mehreren Firmen hergestellt wird.  Hauptanwendung sind eigentlich Chopper und Signalschalter, Verstärkeranwendungen eher nicht. Vermutlich kann der J111 im HF-Bereich nicht mit einem BF245A mithalten. Aber im NF-Bereich sollte es gehen, denn die Daten sind ähnlich. Eine weitere Alternative wäre der BF256B, den es auch noch bei Reichelt gibt.

Eine JFET-Übersicht: https://www.fairchildsemi.com/application-notes/AN/AN-6609.pdf

SMD-FETs BF545A/B/C, by Eric Sterckx

In addition to the replacement types you mention, and which no doubt are reasonable alternatives, I would like to point out that NXP still manufacture the part, albeit in an SMD package, as the BF545A/B/C. If you compare the datasheets, you will see that all electrical parameters are identical, except, of course, the maximal power dissipation, which is smaller for the SMD device. Also, the parasitic impedances of the package will be better.
 
You will find the original Philips datasheet at e.g.:
www.pci-card.com/bf245.pdf
And the NXP part's datasheet is at:
http://cache.nxp.com/documents/data_sheet/BF545A_BF545B_BF545C.pdf

15.12.15: NF-Röhren bei kleiner Anodenspannung  

Alexander Bofinger schrieb: Bei einem Messverstärker mit einer bei Ub=30V batteriebetriebenen ECC83 in Kathodenbasisschaltung bei einem Anodenabfallwiderstand Ra von 30 Kilohm und einer Vorspannung der Gitters per Anlaufstrom mit einem Ableitwiderstand Rg von 12 Megohm war die Spannungsteilung zwischen Triode und Anodenabfallwiderstand Ra nahezu symmetrisch. Also gehe ich von einem Gesamtwiderstand von ca. 60 Kilohm und einem Anodenstrom Ia von etwa 500 µA aus. Die Röhre hat sich auch bei weitaus höherem Ra bis 150 Kilohm noch betreiben lassen, wurde dann aber recht driftanfällig.

Hingegen konnte ich die ECC81 überhaupt nicht per Anlaufstrom vorspannen, habe allerdings keine niedrigen Rg getestet, weil mir gerade der hochohmige Eingang wichtig ist. Außerdem erwies sich die ECC81 als sehr empfindlich gegenüber Instabilitäten in der Heizung. Verringerte sich die Heizspannung infolge sich erschöpfender Batterien nur geringfügig, ging Ia schnell gegen Null, obwohl die ECC81 an sich deutlich niederohmiger konzipiert ist als die ECC83. Für den Kopfhörerverstärker habe ich mich so für die Vorspannung per Kathodenwiderstand entschieden und auf eine hinreichende Glättung der Heizung geachtet.

Wie deckt sich das mit Ihren Erfahrungen? Insbesondere interessiert mich welche, an und für sich rein bauartbedingte, Leerlaufverstärkungen µ bei derart niedrigen Ub bzw. Ua anzusetzen sind. Gelten noch die aus den Datenblättern? Leider stand mir keine entsprechende Messtechnik zur Verfügung. Wie sieht es mit der NF-Pentode EF86 aus? Gibt es mit der bei Niederspannung schon irgendwelche Erfahrungen?

Auf 30 V komme ich aus folgendem Grund: In 'Röhrensteinzeit', den späten 20er Jahren und den frühen 30ern, waren Netzteile zur Versorgung mit Gleichstrom aus in Europa schon recht verbreitetem Wechselstrom für kleine Leistungen noch technisch schwierig aufzubauen und selten, für Privatleute faktisch unerschwinglich. '40 Volt' aus Batterien (20 Bleiakkuzellen in Serie) waren ein durchaus gängiger Standard. Später setzten sich dann 22,5 V und Vielfache davon, 45 V und 90 V, als Standards durch, für die spezielle 'Anodenbatterien' im Handel waren. Nach heutigen Normen gelten ±24V gegen Masse als obere Grenze sicherer Kleinstspannung (nicht mehr 60 V), sprich 48 V wären noch 'salonfähig'. +-15 V sind für Schaltungen mit OP-Amps mit Halbleitern gängig; so liegen 30 V auf der Hand.

Antwort: Mit den kleinen Spannungen arbeiten solche Röhren am besten, die  für große Anodenströme ausgelegt sind, also z.B. ECC82, ECC85 oder EL95 oder sogar die E182CC, die bis zu 60 mA schafft. Die ECC83 war für hohe Spannungsverstärkung bei wenig Strom ausgelegt. Da bleibt dann z.B. bei 12 V kaum noch Anodenstrom übrig. Bei 10 M Gitterwiderstand laden sich die meisten Röhren am Gitter auf ca. -1 V auf. Bei Ua = 12 V sind sie dann schon vollständig gesperrt. Deshalb muss ich leider den Eingang und den Ausgang relativ niederohmig machen. Die meisten Röhren bringen dann nur noch eine Spannungsverstärkung von 2 bis 5. Die theoretische Leerlaufverstärkung µ wird dann nicht mehr erreicht.

Nach meiner Einschätzung sind solche NF-Röhren wie die ECC83, EF86 und EABC80 nicht gut für sehr keine Spannungen bis 12V geeignet. Aber bei 30 V habe ich es nie getestet. Kann durchaus sein, dass sie sich da schon ganz "normal" verhalten. Allerdings muss man den Arbeitswiderstand verkleinern, was dann auch wieder Verstärkung kostet. Üblich war z.B. 220 k bei 250 V. Da kam man fast an µ heran, also z.B. fast 100-fach. Wenn man nur noch 22 k verwenden kann, bekommt man vermutlich nur noch 10-fache Spannungsverstärkung.

9.12.15: Entstörung von Schaltnetzteilen


Schaltnetzteile sind aus Gründen der Energieersparnis eine gute Sache, aber bei vielen Experimenten problematisch, weil sie größere Störungen verursachen. Bei Modul-Bus tritt das Problem im Zusammenhang mit Röhrenversuchen auf dem RT100 auf. Roger hat deshalb eine spezielle Filterplatine zur Entstörung entwickelt. Letzte Woche war ich bei ihm im Labor (bei den KainkaLabs in Bochum) um die Wirkung des Filters genauer zu untersuchen. Die Ergebnisse haben wir in einem Video festgehalten. Beim Anschauen ist mit aufgefallen, dass ein Teil der als Rauschen bezeichneten Störungen tatsächlich die Signale von Rundfunksendern sind.


Das Schaltbild zeigt das Prinzip eines Schaltreglers in einem Steckernetzteil. Der Transistor schaltet mit rund 30 kHz. Der Kondensator C1 soll das Schaltsignal und seine Oberwellen am Ausgang dämpfen, hat aber die unangenehme Eigenschaft, eine Wechselspannung an den Ausgang zu legen.

Man muss vier Arten von Störungen unterscheiden:

- 50-Hz-Leerlaufspannungen gegen Erde
- Restsignale der Schaltfrequenz gegen Erde
- Reste des Schaltsignals zwischen  den Polen des Ausgangs
- Eine Restwelligkeit im kHz-Bereich als Ergebnis der internen Spannungsregelung

Nachtrag von Wolfgang Hartmann:

Meine Praxis zeigt mir seit langer Zeit, dass eine Versorgung über Netzteil immer einige Störungen bringt.  Ich hatte einmal einen Qadro Verstärker mit 4 Endverstärkern eingesetzt. Dabei habe ich gelernt, dass die Versorgung am störungsfreiesten funktioniert, wenn man einen Auto-Akku benutzt. Der wird geladen mit einem Netzteil. Aktiviert wird er nur über Akkubetrieb.  Ich habe auch meine analogen elektronischen Schaltungen auf ca. 12 Volt ausgerichtet. Alles funktioniert sehr störungsfrei über Akku, nicht über Netzteil.  Analoge Netzteile funktionieren offensichtlich störungsfreier als digitale Netzteile. 

8.12.15: Hall Sensor mit zwei Drähten von Gerd Sinning


Mit einem Hall-Effekt Sensor kann man sonst verborgene Magnetfelder aufspüren. Dieser funktioniert mit einem HAL556 von Micronas. Das ist ein Zwei-Draht Sensor, der mehr Strom zieht, wenn der Südpol eines Magneten in der Nähe ist. Die Schaltung ist denkbar einfach, der Sensor ist über eine rote LED und einen 220 Ohm Widerstand über einen Schalter mit dem Pluspol einer 9V-Batterie verbunden.


Auch ohne Magnetfeld zieht der Sensor Strom, ca. 2 bis 3 mA, und die LED leuchtet. Das zeigt, dass eingeschaltet ist. Ohne Strom gibt es auch keinen Hall Effekt. Wenn nun der Pol eines Magneten am Sensor liegt, dann fließen ca. 15 mA und die LED leuchtet heller, so wird das Magnetfeld angezeigt. Die Schaltung ist in einem gedruckten Gehäuse, zwei Messingstreifen sind die Kontakte zur Batterie. Der HAL556 ist ein SMD-Bauteil (SOT-89A) und braucht eine kleine Platine, sonst brechen die Beinchen ab (schon passiert), mit Platine ist es stabil.

 

3.12.15: Experimente mit Röhren


Das dritte Video zum Buch Radiobau-Miniprojekte gibt eine Übersicht von Röhren-Schaltungen bis zum einfachen UKW-Empfänger. Das Bild zeigt einen Kurzwellenempfänger mit zwei Batterieröhren 2SH27L. Hier wurden Röhrensockel für Chassis-Montage verwendet. Im RT100 dagegen sind Fassungen für Printmontage eingebaut. Die eigentliche Schaltung wird auf einer Steckplatine verdrahtet. Das Buch zeigt einige typische Experimente mit dem System.


Gerade ganz aktuell gibt es neue Röhren-Adapter für den Einsatz auf Steckplatinen bei AK-Modul-Bus. Erst vor zwei Wochen wurde die Idee besprochen, und schon sind sie fertig. Dank an Klaus Hagemann, der immer noch Platinen für die Firma zeichnet!


Die wichtigsten Fassungen sind vertreten: Miniatur, Noval, Magnoval und Oktal. Die Verbindungsstifte wurden einseitig angebracht, damit die Fassung möglichst wenig Fläche auf dem Steckboard verdeckt.