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Hybridverstärker

Röhrenklang mit Mega-Power / Hybridverstärker mit 150 Watt

Quelle: https://roehrenmusik.jimdofree.com/hybridverst%C3%A4rker/r%C3%B6hrensound-mit-mega-power/

Betrachtet man den ganzen Aufwand eines guten Röhrenverstärkers, so neigt man schon manchmal dazu, sein Interesse an diesen Dinger aufzugeben und sich moderneren Verstärkeranlagen zuzuwenden. Röhrenverstärker haben unzählige Nachteile gegenüber Transistorverstärker wie Gewicht, Preis, Klirrfaktor, Hitze, hoher Stromverbrauch und geringe Leistung. Würden Nostalgiegefühle und die weitverbreitete Meinung eines besonderen runden Klanges bei der Röhre nicht existieren, so wäre sie längst gestorben. Aber was macht denn eigentlich den guten Klang bei Röhren aus? Keiner weiss es mit Bestimmtheit. Es kann nicht an der besseren Musikqualität der Elektronenemission liegen, denn es gibt mittlerweile unzählige billige, moderne Verstärker mit besserer Bandwiedergabe und auch besserem Klirrfaktor. Allerdings klingt ein Röhrenverstärker bei gleichem Klirrfaktor besser als sein Transistorrivale, weil er hauptsächlich harmonische Oberwellen erzeugt, die für das Ohr angenehmer klingen.

Der Aufbau eines jeden Verstärkers ist der gleiche. Das Signal wird erst auf ein gewisses Spannungsniveau verstärkt, die Spannungsverstärkung sozusagen, dann kommt die Tonformung, gegebenenfalls die Umkehrstufe, schlussendlich die Stromverstärkung zur Leistungsanpassung an die stromschluckenden Lautsprecher. Dabei entstehen beim Röhrenverstärker die meisten Verzerrungen an den Endröhren in Verbindung mit ihren Endübertrager. Bei mehr Strom und weniger Spannung, wie es bei Transistorverstärkern üblich ist, könnte man doch den Impedanzproblemknoten lösen und diese Dinger einfach weglassen.

Warum also nicht mal die Vorzüge der Röhren und Transistoren kombinieren? Mein Entschluss steht fest. Ich werde einen Verstärker entwerfen mit Röhrenspannungsverstärkung und nachträglicher Transistorstromverstärkung.

Ein Hybridverstärker also, von Röhrenfreaks nicht akzeptiert, aber dennoch eine gute Lösung für Leute, die wissen, dass vieles ohne Kompromisse nicht zu bewerkstelligen ist.

  1. zur Verwendung kommen für Stereoausführung maximal 2 Röhren
  2. die Stromverstärkung übernimmt eine 150 Watt Transistorgegentaktendstufe
  3. Die Röhren werden an 300 Volt- Anodenspannung, die Transistorendstufe an 84 Volt - betrieben
  4. Anodenspannung durch Spannungsvervierfachung nach Delon oder separat mit Trafo.
  5. die Ausgangsleistung sollte 100 Watt Sinus an 4 Ohm betragen
  6. als Endstufennetztrafo kommen die 2 vorhandenen Trafos von je 2 x 30 Volt ~ 150 VA zum Einsatz.

Nachdem mehrere Versuche scheiterten, eine Röhrenvorstufe galvanisch an eine Transistorendstufe zu koppeln, und dann beim Einschalten und Durchgehen durch Überhitzung mehrere nicht billige Bipolar- und auch Darlingtontransistoren den Geist aufgaben, habe ich dieses Projekt erst mal zur Seite gelegt und zwischendurch an einem UKW-Empfänger gebastelt. Folgendes wurde mir so langsam klar:

  1. Röhrenvorstufe und Transistorendstufe müssen galvanisch voneinander getrennt sein.
  2. Für einfachen Aufbau eignen Darlingtontransistoren sich wegen schwieriger Temp.kompensation nicht.
  3. bei einfachen Bipolartransistoren reicht die Stromverstärkung nicht aus
  4. Mosfettreibertransistoren hätten eine zu hohe Gate-Source-Verlustspannung ( über 7 Volt )
  5. als beste Lösung kommt also die Komplementäre Darlington-Gegentaktendstufe mit bipolaren Transistoren in Frage. Die Emitterwiderstände der Treibertransistoren geben hier die Möglichkeit, in Verbindung mit hohen Widerstandswerten des Basisspannungsteilers, eine gut funktionierende Temperaturkompensation auf einfachste Weise herzustellen. Bei der folgenden Schaltung erhöht der Ruhestrom der Endtransistoren sich maximal auf 55 mA und dies bei ungekühltem Versuch auf über 120 Grad Celsius. Da die Stromverstärkung der komplementären Darlington ungefähr 50 x 200 = 10000 beträgt und somit die Basis des Treibertransistors maximal 1 mA zieht, reicht ein 10facher Röhrenruhestrom von rund 10mA. In folgender Schaltung wird eine ECC83 und eine ECC99 für Stereoausführung verwendet. Hier werden 80fache Spannungsverstärkung und 12 mA Ruhestrom realisiert. Die Spannungsverstärkung der ECC83 reicht hier gerade, um den Hybrid mit einem Eingangssignal von 0,5 Volt eff. voll auszusteuern. Die Anpassung an die relatv niederohmige Transistorendstufe wird durch die Anodenbasisschaltung der ECC99 sichergestellt. Der Anodenwiderstand der ECC83 setzt sich zusammen aus R14 und Innenwiderstand der ECC99, also teils SRPP und teils klassische Kathodenbasisschaltung, was dieser Röhrenkombination in Form einer sehr großen Bandbreite zugute kommt. Die Ruhestromverlustleistung dieser 2 x 100 W Stereoendstufe beträgt insgesamt 13 Watt, verglichen mit ungefähr 250 Watt bei einer Röhrenendstufe gleicher Leistung.

Versuch:Vorstufe mit ECC83 / ECC99 und getrenntem 300V-Netzteil

Hybridverstärker: Röhrensound mit Megapower / Serge Nockels, Bollendorf, Oktober 2015

Auf den ersten Blick arbeitet diese Endstufe einwandfrei. Eingestellt auf 30 mA Ruhestrm steigert sie sich beim Überhitzen auf maximal 60 mA, was ganz ok ist. Der Ruhestrom wird hier begrenzt durch R10 / R11, die die Basis-Emitterspannung der Treibertransistoren beim Erhitzen herabsetzen. Die Dioden D1 und D2 begrenzen die von den Röhren gelieferte Wechselspannung auf 85 Volt SS. R12 / R13 verhindern ein Hochfrequenzschwingen und können anders als bei Schalter etwas hochohmiger sein, da sie bei Niederfrequenz nicht zum Steigern der Schaltgeschwindigkeit nötig sind. Desweiteren verhindern C5 / C6 und C7 / R14 das Hochfrequenzschwingen. Da der Ausgang 180 Grad phasenverschoben ist, muß die Gegenkopplung an das Gitter der ersten Röhre geführt werden. Diese Endstufe hat bei 8 Ohm 60 und bei 4 Ohm 100 Watt Sinus, was bei 84 Volt Speisespannung an den Endtransistoren auch erwartet wird. Zur vollständigen Aussteuerung der Transistoren brauchen die Röhren eine Anodenspannung um die 300 Volt.

Grosser Nachteil dieser Schaltung…………, sollte die positive oder die negative Speisespannung durch einen nicht vorhersehbaren Defekt ausfallen, so führt der Spannungsteiler keinen Strom mehr und über R6 oder R7 wird die gegenüberliegende Seite durchgeschaltet. Der volle Gleichstrom der noch intakten Speisespannung fließt jetzt über den Lautsprecher. Bei 8 Ohm und 40 Volt kann man also mit 5 A rechnen, bei 4 Ohm mit 10 A. Man könnte den Lautsprecher mit einer trägen Sicherung dagegen schützen und die Schaltung so belassen. Besser ist jedoch, man schaut sich das nächste Schaltbild an, bei dem dieses Problem gelöst ist.

Hybridverstärker: Röhrensound mit Megapower / Serge Nockels, Bollendorf, Oktober 2015

Die beidenTransistoren T8 / T9 werden im Normalbetrieb kaum durchgesteuert. Die Basis-Emitter-spannung wird durch C9 / C10 konstant gehalten. Diese steigt empfindlich im Fall eines größeren Gleichstromanstiegs an R10 / R11 und sperrt hierdurch T4 / T5. Die Dioden D3 / D4 vermeiden eine Umpolung der beiden Elkos, die je nach Aussteuerung bis zu 8 Volt betragen kann.

Sollten Sie sich entschliessen, eine ähnliche Entstufe zu bauen, wünsche ich Ihnen dabei viel Spass……………………………….Nockels, Serge.

Projektarbeit: Hybrid-Verstärker

Quelle: https://alfred-schulze.de/ithmz/wp-content/uploads/GPA/Projektarbeit%20Manuel%20Quinones%20Ramos.pdf

Projektarbeit: Hybrid-Verstärker v3.2.6 von Manuel Guinones Ramos

Röhrenklang mit Transistor-Power / Hybridverstärker mit 8/15 Watt

# März 2023

Gegenüber dem 150W-Hybridverstärker "Röhrenklang mit Mega-Power" funktioniert die Temperaturkompensation/Klirrgradreduktion der Röhre noch besser.

Hybridverstärker mit 8 Watt an 8 Ohm / 15 Watt an 4 Ohm Netzteil für den Hybridverstärker Foto des getesteten Hybridverstärkers

eine Sammlung für ein späteres eigenes Projekt