Toleranzen von Röhren mit zwei gleichen Systemen
Toleranzen von Röhren mit zwei gleichen Systemen
In einem Nachbarforum kam es zu einer Diskussion über Kennlinien von Röhren und deren Toleranzen, speziell bezüglich Symmetrie bei Röhren mit zwei gleichen Systemen.
Herr F. B., der auch im RM.org angemeldet ist, stellte dazu eine interessante Frage.
Zitat:
Diese Röhren (ELL80 und ECLL800) werden ja oft in einer Gegentaktschaltung verwendet, wo ein "match pair" verwendet werden muss. Wurde die Gegentakteignung vom Röhrenhersteller geprüft und nicht geeingte Röhren nicht in den Handel gebracht?
(Was ich aus Kosteneffizienzgründen nicht annehme).
Oder funktioniert die Gegentaktschaltung immer innerhalb dieser hohen Toleranzen? Wenn es aber gelungen ist, die Toleranzen der beiden Systeme innerhalb einer Röhre kleiner zu halten, warum ist das nicht bei getrennten Röhren gelungen?
Es ist eine auf den ersten Blick einfache Frage.
Eine einfache Frage, aber mit Gehalt und daher möglicherweise nicht "leicht verdaulich".
Hier also meine Antwort zur Frage der Symmetrie bei Doppelröhren, speziell ELL80 und ECLL800
Wenn der Röhrenhersteller sich vornimmt, hier war es LORENZ, eine Röhre mit zwei identischen Systemen zu bauen, kann er das innerhalb bestimmter Grenzen wohl handhaben. QQE 3/12, ECC8x sind Beispiele für Röhren, die auch mit Doppelsystemen aufgebaut sind.
2 Stck EL95 gleich machen, durch eine Vorselektion der Katoden, sicher auch.
Er muesste die Röhren in zweifach Boxen stecken, oder als Industrieware speziell codieren. Will er das, kann er's auch. Die Röhren EL95 oder ELL80 und ECLL800 bestehen nur aus einer Type, keine Untergruppen. Warum? Bei Röhren 500 Stck. als Paar suchen und sortiert in wieviele Gruppen? Und sortiert verpacken? Wohin mit dem Rest? Ach so, als Bestückung von Einzel- Endstufen! Wieviele sind das dann gepaart? Aus 10.000, 50.000 oder mehr aussuchen? 500 Stck. aus 10.000 sind 2% oder wenn 5.000 = 5%. Er muss somit 100% exakt testen um die 2% oder 5% zu finden.
In meinem Text zu den Toleranzen von Röhren stehen +/- 30 % Abweichung als üblich, die sind dort auch belegt.
Das Beispiel 34% ist eine Grösse aus der Statistik, um zeigen dass auserhalb davon nur 2*13,5% bzw. 2* 2,35% liegen. Mit diesen ± 30% muss der Entwickler klar kommen. Wenn nicht? Siehe im Artikel die Zeilen mit den AQL Abnahme-Bedingungen. Der Hersteller der Röhren muss, wenn er es angibt, das auch garantieren.
Wenn die Vorgaben des Laborleiters den Entwickler zwingen zu sparen, was die Ausbeute der Fabrik nicht mindert, ist er gezwungen, eine Lösung zu wählen die nicht seiner Vorstellung entspricht, so sieht das aus.
Bild 1 zeigt drei Versionen von richtigen, nur möglichen und ungünstigen Katodenwiderständen, mit denen Röhrentoleranzen ausgeglichen werden bzw. sollten. Die obere Reihe zeigt die technisch korrekte Schaltung, jede Röher hat ihren eigenen Ausgleichswiderstand. In der mittleren Reihe, die einzig mögliche Lösung bei Doppelsystemen mit einem gemeinsamen Katodenpin.Die untere Reihe zeigt eine völlig ungeeignete aber trotzdem verwendete Version. Alle Systeme erhielten zwecks Sparsamkeit, nur einen gemeinsamen Widerstand. Der zwar, wie gezeigt, auch 9,43 Volt bereitstellt, aber als Ausgleich versagt!
Die Regel sagt:
"Jeder Röhre ihren eigenen Katodenwiderstand, mit dem die Röhrenstreuung ausgeglichen wird".
Wenn jedoch mit der ELL80 zwei Systeme an einer Katodenkombination liegen müssen, kann man mit 2 ELL80 oder 4x EL95 auch nur eine gemeinsame Kombination vorsehen. In der Fabrikation (und einige Zeit lang) geht das gut. Egal ob zwei EL95 eine ELL80 oder eine ECLL800 nur einen gemeinsamen Katodenwiderstand haben, steigt, wenn ein System den Anodenstrom erhöht, z.B. wegen positivem Gitterstrom (GAS), dadurch die Spannung an den verbundenen Katoden ebenfalls an. Die zweite, dritte und vierte wird dadurch aber im Strom herunter geregelt.
Das geht solange "gut", bis diese eine (überlastete) Röhre ausfällt. Dann folgt ihr die nächste nach. Weil das bei vielen Firmen so gehandhabt wurde, spricht das eigentlich fuer eine Symmetrie von Mehrfachröhren.
Hier ein Beispiel einer ECLL800 als Beleg dass solche Differenzen von Haus aus nicht hoch sind. Der Freundeskreis um “H. Ölkers Berlin”, hat fuer mich viele Daten von 6 Stck. ausgewaehlten ECLL800 nach verschiedenen Metoden gemessen.
Die Ergebnissse auf FUNKE W19 stehen hier:
Bild 2 zeigt die Messungen ausgewählter ECLL800. Man sieht, die Ströme liegen recht eng beieinander. Nr.6 mit ca.20% Differenz.
Mit den allgemein von Röhre zu Röhre und auch innerhalb einer Doppelröhre zu erwartenden Steuwerten wird wie folgt verfahren: Bei normaler Unterhaltungs-Elektronic, gibt es in der Serienfertigung, unter anderem auch Prüfungen wie Ausgangsleistung und Klirrfaktor. Die Untergrenzen sind meist grosszügig ausgelegt. Zum Beispiel ein Braun Stereo-Radio RC9 Die Daten nennen eine max. Ausgangsleistung: von 7 Watt per Kanal. Geht es um Eckdaten, stehen 5 Watt bei einem Klirr von 0,8%. Zwischen den 5 und 7 Watt verstecken sich die Steuungen jeder Art, auch die der ELL80. Nur die 5 Watt sind eingehalten.
Bild 3 zeigt die original Daten zur Toleranz der Ausgangsleistung.
Beim Maximalwert von 7Watt gibt keine Definition, dort gehen die Röhrendaten voll ein. Der belegte.Wert mit 0,8% wird bei 5Watt ermittelt. Eine technisch saubere Angabe. Eben Braun!
Normal sind Angaben der Nennleistung bei Eintakt-Schaltungen bei einem Klirr ≤ 10% üblich. Bei Gegentakt 0 ≤ 5% So werden auch Röhrendaten definiert, wenn sonst nichts dabei steht. Braun ist da vorbildlich mit seinen 0.8% Klirr.
Der NF-Prüfplatz im Prüffeld zeigt an, ob die vorgegebene Leistung unterhalb des erlaubten Klirrfaktors erreicht wird. Bei nicht HiFi-Modellen mit 2*EL84 oder 2*EL95, bzw. 1- oder 2-mal ELL80, oder ECLL800 wird der Mindeswert von Pnenn aus der Pilotserie (20 bis 50 Stck.) entnommen. Es streuen ja nicht nur die Röhren, sondern auch Netztrafo, Ausgangstrafo, Gleichrichter, Elkos und Widerstände. Da komnen auch gegenseitige Kompensationen vor. Diese Endröhren werden aus dem Karton bestückt und, wenn es wo fehlt, ist der Techniker im Prüffeld aktiv. Gibt es einen Ausfall, wird die Röhre einer Schiedsstelle im Werk zugeleitet und dort weiterbehandelt. Die Firmen haben Verträge mit AQL Grenzen, in denen die zulässige Ausfallrate in Prozenten definiert ist.
Damit ist die Frage für "Standard-Radios" beantwortet.
Gaenzlich anders sieht das bei HiFi-Modellen nach DIN 45500 aus.
Der Entwickler hat Normen und Ziele die zu 100% erfüllt sein müssen.
Bild 4 zeigt einen Auszug aus den Mindestanforderungen, für HiFi Verstärker Nach Din 45500 Blatt6. Dort sind die zu ereichenden Daten eng gefasst, wenn der Begriff HiFi und absolut wenn HiFi nach Din 45500 verwendet wird. HIFI ist uralt und nicht geschützt.
Bild 5 zeigt die Vorgaben zu den Werten nach Bild 4. Beachten Sie bitte, dass die 6 und 10 Watt für Röhrenmodelle gedacht waren, um zu einem vernünftigen Preis, HiFi Wiedergabe zu ermöglichen. Beachten Sie auch, dass alle Werte 10 Minuten lang zu messen sind. Die Firma Braun, die maßgeblich am Blatt 6 verantwortlich war, hat sich mit dem RC9 dicht an die DIN-Norm gelegt, ohne HiFi zu beanspruchen.
Bild 6 zeigt Angaben einer GRUNDIG Röhren Endstufe NF10 (2xELL80). Dort findet man die garantierten Werte nach Din 45500. Der hierauf folgende Text, beschreibt grob, was zu tun war, um trotz Streudaten der ELL80 die Werte 10 min. lang zu garantieren.
Wenn der Entwickler mit den Standard-Toleranzen nicht klar kommt, muss er seine Werte reduzieren und die Toleranzen aufweiten. Wenn das nicht erlaubt wird, muss er eine Einschränkung in einer Bestellvorschrift (BV) fixieren und natürlich dem Lieferanten den Aufwand und die Ausbeute bezahlen.
Diese Bestellvorschrift enthält dann Soll- und Grenzwerte, dazu die AQL Gruppe von 0,06 bis 6,5. Der Laborleiter, der Einkauf und die Kalkulation werden da kräftig mitreden.
Bei Halbleitern hatte GRUNDIG sicher 500 oder mehr BV's. Was in Foren laufend bemängelt wird, weil diese BV's niemand kennt.
Je nach Preisklasse der Modelle sind dann Vorkehrungen getroffen, in der Produktion oder im Service, die Toleranzen der Endstufen zu beherrschen, die der Entwickler nicht anders in den Griff bekommt. Das sind z.B. Justagen von Bias (Arbeitspunkt) und Symmetrie, was wiederum Geld kostet. Details, was und warum, spare ich mir.
Bild 10 Dieses Hilfsmittel, bekommt der Entwickler protokoliert vom Röhrenherteller. Mittelwert- und Grenzwert-Muster stehen ihm, neben anderen Grenzmustern bei der Auslegung der Schaltung zur Verfügung
Bild 7 zeigt einen Auschnitt der GRUNDIG HiFi Endstufe NF20 2x15Watt nach DIN 45500. Feste Gittervorspannung und jede, der 4 EL84 hat einen eigenen Katodenwiderstand. Hervoragende Übertrager und fernbleiben von den vom Hersteller propagierten 17 Watt, ermöglichen das Einhalten der Sollwerte. Die Endprüfung, um die 10 min zu simulieren, kurzzeitiges Absenken der Netzspannung am Messplatz.
Bild 8 zeigt wie man in den USA Werte einhält. Es ist dort üblich die Ausgangsleistung, streng nach Intermodulation einzustellen. Dazu gibt es einen Bias-Regler für Ruhestrom und einen Regler Symmetrie zur Justage minimaler Intemodulations-Verzerrungen. Der SCOTT 202 war kein lowprice model.
Bild 9 zeigt diese sinnvolle Einrichtung bei einem deutschen Verstärker , K&H VS110.von 1967/68 Festpreis:DM:1388,- ID26740 im RMorg.
Bei Röhren sind mir BV's nicht bekannt. Es wird dann auf die Serien :“rot”, "blau” oder “gelb” der Industrie Typen zurückgriffen. Normaler Weise nur in der Elektroniksparte.
Das sollte genügen, obwohl das ein Thema mit Tiefgang ist. Man sollte daher unbedingt den Artikel zu den Angaben in Röhrendaten, von mir, lesen.
Danke an:Prof. D. Rudolph, Henning Oelkers, Jörg Rennebarth, alle Mitglieder im RMorg.
Hans M. Knoll
Für diesen Post bedanken, weil hilfreich und/oder fachlich fundiert.
Zusatzfrage aus dem RMorg.
Das RMorg.Mitglied H. Ing. Drabek, machte sich Gedanken zu obigen Artikel und den dort gezeigten Ausschnitten der Verstärker Stufen.
Frage von Ing. K. Drabek via Mail: Ich weiss ja nicht welche Anforderungen an die Verstärker gestellt werden. Klirr , Dämpfung etc. Aber bei allen Beispielen erkennt man eine Leitung von "hinten nach vorne" wenn ich es richtig sehe.
Die Beantwortung dieser Frage von Herrn Ingenieur R. Drabek, wäre als Anhang zu obigen Artikel wie ich meine, nicht zwingend notwendig.
Damit die Anwort dazu, auch für spätere Leser auffindbar wird, steht diese als eigenständiger Text dort: HIER
Hans M.Knoll
Für diesen Post bedanken, weil hilfreich und/oder fachlich fundiert.