Montag, 15. September 2014

Das Katodyn im Equilibrium

The 'Equilibrium Cathodyne' Phase Splitter
A feedback loop from anode of cathodyne to the gain stage provides equal output impedances with respect to ground. The impedance between the inverting and the non inverting output is reciprocal value of mutual conductance of the cathodyne triode (i.e. Cathode follower) under all circumstances such as symmetrical, asymmetrical, inverting or non inverting and floating.

Das Ein-µ-Katodyn

Das Katodyn als Phasendrehstufe ist eigentlich nichts neues, dachte ich bisher.
Mit dem neuen Wissen über Trioden, das uns heute zur Verfügung steht Klick, lassen sich die bekannten Nachteile(Split-Load Phase Splitter’s Achilles Heel Klick and scroll down) ) der Katodynschaltung eliminieren indem man eine Triode mit einem µ von Eins verwendet. Namentlich sind das die unterschiedlichen Quellwiderstände, die jeder Ausgang für sich, bietet.
Bei dem hier vorgestellten Katodyn entspricht die Ausgangsimpedanz an jedem einzelnen Ausgang der Parallelschaltung von anoden- und katodenseitiger Impedanz. Der Betrag der Spannungsverstärkung zwischen Anode und Katode beträgt 1 und von jedem Ausgang nach Masse 0,5.
Eine passend eingestellte Gegenkopplung von der Anode der Katodynstufe zur Stufe davor und eine dem Gegenkopplungsglied auf der Anodenseite entsprechende zusätzliche katodenseitige Belastung, verleiht dem Katodyn die gewünschten Eigenschaften. Das Katodyn ist damit im Equilibrium.

Das Schaltbild zeigt die Experimentierschaltung mit einer ECC83.

Um Rg zu bestimmen, oszillographiert man an der Anode der Verstärkerstufe. Man schließt mit einem Kondensator (von einigen µF) den anodenseitigen Ausgang signalmäßig kurz und bestimmt die Signalspannung der Verstärkerstufe am Oszilloskop.
Dann entfernt man den Kurzschluß und bestimmt einen Rg bei dem die Signalspannung auf die Hälfte gegengekoppelt wird. Dabei müssen beide Widerstände Rg den gleichen Widerstandswert besitzen. (z.B. mit Tandempoti arbeiten.)
Die Dimensionierung der Experimentierschaltung erfolgte durch ausprobieren, die Spannungswerte wurden daran gemessen. Wird die Katodenseite kurzgeschlossen, verdoppelt sich die Signalspannung auf der Anodenseite und umgekehrt – wie man das von einer Übertragerwicklung her kennt.

Auch diese Schaltung Klick benimmt sich signalmäßig wie eine Übertragerwicklung die über Widerstände symmetriert wird und in gewissen Grenzen floaten kann. Das eröffnet viele neue Anwendungsmöglichkeiten für das unity-mu-cathodyne.

Nach den erfolgreichen Experimenten mit der Schaltung, wollte ich das 1µ-Katodyn berechnen. Dabei stellte sich heraus, dass es gar kein passendes µ gibt, welches dem Katodyn die erhofften Eigenschaften verleiht.

Ich habe die Formeln mit einem Versuchsaufbau mit der ECC230, 6080 überprüft.

http://wombatamps.blogspot.de/2011/11/on-output-impedence-of-cathodyne-phase.html

http://valvewizard.co.uk/cathodyne.html

Es zeigt sich, die Behauptung vom Wizard die Spannungsverstärkung am Katodenausgang des Katodyn und der eines "Katodenflogers" seinen identisch, ist falsch.
Anodenbasisschaltung:
A=mu/(mu+1)
Und unbelastetes Katodyn:
A=mu/(mu+2)

Resultate der Messung an der 6080/ECC230

Statisch: R=22K, Ub=240V, Ua=160V, Ug=40V, Uk=80V

Signalmässig:
ug=7V5, ua=3V4, uk=3V4, ua=11V @uk=0, uk=4V6 @ua=0, ri=820R µ=1,5

µ=11V/7V5=1,5 für die 6080

Es bleibt also bei der Variante mit Rückkopplung zur Erzielung gleicher Ausgangsimpedanzen beim Katodyn.

Die signalmäßige Berechnung der Schaltung gestaltet sich ganz einfach, wenn man die Fälle kurzgeschlossener Anodenausgang und kurzgeschlossener Katodenausgang betrachtet.

Im ersten Fall hat man eine Verstärkerstufe in Katodenbasisschaltung mit nachgeschaltetem Katodenfolger. Der Ausgangswiderstand der Anordnung entspricht dem Kehrwert der Steilheit der Katodenfolgerstufe Rö2:

ra=1/s [von Rö2]

Im zweiten Fall erhält man zwei in sich gegengekoppelte Katodenbasisstufen deren Verstärkungsziffer durch die Gegenkopplung betragsgleich zum Wert vom ersten Fall eingestellt ist.

Man kann sich Fall zwei auch als Verstärkerstufe mit nachgeschaltetem Anodenfolger denken.

Bei korrektem Abgleich beträgt die Verstärkung vom Eingang der Schaltung bis zwischen die Ausgangsklemmen vu(Katodenbasisstufe) x vu(Folger). Hier kann man die bekannten Formeln einsetzten

also: vu=s x (rvRö1IIRa) x µRö2/(µRö2+1)

Dabei ist vu der Betrag der Verstärkung, s die Steilheit, und rv der differentielle Widerstand der Röhre.

Es ist natürlich interessant, wie man zumindest näherungsweise den Widerstandswert für die beiden Widerstände Rg bestimmen kann.

Ich habe mir eine Formel dafür aus dem Operationsverstärker-Ersatzschaltbild für eine Triode abgeleitet was Ihr ja schon aus dem RIAA 2001 Blog kennt:

Bei symmetrischem Betrieb des Katodyn bricht die Signalspannung am Katodenausgang nach GND gemessen um die Hälfte zusammen weil die Gegenkopplung die Signalspannung zwischen den Klemmen konstant hält.

Dazu müsste man gedanklich im Ersatzbild dem Widerstand rg einen Widerstand gleicher Größe parallelschalten. Der Wert dieses gedachten Widerstandes entspricht dem gesuchten Rg für das Katodyn.

re im Ersatzbild wird durch die Parallelschaltung des Katodenwiderstandes mit dem von der Triode untersetzten Ra gebildet:

re=RkIIRa/µ = (Rk x Ra/µ) x (Rk+Ra/µ)

Jetzt braucht man nur noch den Faktor mit dem man re multipliziert und das ist weniger als µ. Deshalb, weil der Katodenfolger µ/(µ+1) die Ausgangsspannung mindert und die Gegenkopplung nicht zum Gitter sondern zur Katode geht. Ich subtrahiere deshalb 2 von µ unter der Bedingung das µ für beide Trioden gleich ist. Nun kann man re x (µ-2)=rg setzen. Da Rg=rg:

Rg=Ra/µIIRk x (µ-2) = (Rk x Ra/µ) x (Rk+Ra/µ) x (µ-2)

Mit den Werten der Katodyn-Line-Pre Schaltung mit ECC82: Ra=220K, Rk=4K7, µ=17

Ra/µ=220K/17=12K9

Ra/µIIRk= 12K9*4K7/(12K9+4K7)= 3K44

Rg=3K44x15= 51K6

Damit weiß man nun in welcher Größenordnung der auszuprüfende RG liegt.

ECL86 Klick

cathodyne-line-pre Klick

6080=ECC230; Katodyn trifft Loftin u. White

Letzte Bearbeitung am 09.12.2014

http://gratis-besucherzaehler.de

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