ForWatt 500 - Bau eines Röhrenverstärkers mit 6x KT120

Fertigungstoleranzen Röhren. Man liest davon das Fertigungstoleranzen bis hinein in den zweistelligen Prozentbereich gehen können.
Was aber genau, und wieso, was sind die Ursachen usw. usw. dazu findet man nicht wirklich viel.
So weit ich mich noch erinnere, bei Pentoden langt es nicht aus nur nach Bias zu selektieren, sondern auch deren Steilheit sollte(!) zueinander passen. Zumindest bei den Pentoden innerhalb einer Bank.

KT88 und 6550 sind an sich ja recht ähnliche Pentoden. Ich weiss nicht ob die Annahme so zulässig ist, aber angenommen man betrachtet beide Röhren als wären es Röhren des gleichen Typs die mit unterschiedlichen Fertigungstoleranzen behaftet sind.
Die eine Röhre liege dabei meinetwegen am oberen Rand von Fertigungstoleranzen, die andere dagegen am unteren.

Versucht man beide Röhren mittels separat einstellbaren Bias auf Gleichlauf zu trimmen, man beißt regelrecht auf Granit. Der ganz Schuß geht völlig nach hinten los als dass es denn etwas positives bewirken könnte.

Die KT88 zieht bei gleich großer Biasspannung mehr an Ruhestrom (Faktor ~1,4), benötigt also weniger Biasspannung als die 6550 für gleich großen Ruhestrom in Höhe von 25mA (pro Röhre).
Dagegen hat die 6550 aber mehr Spannungsverstärkung, und damit beginnt das Dilemma. Wenn beide Röhren auf gleichen Ruhestrom 25mA eingestellt sind, dann hinkt die KT88 der 6550 bei Ansteuerung mit Wechselsignal spannungsmäßig komplett hinterher. Mit der Folge, dass dann auch die Anodenströme stark unterschiedlich groß werden. Die unterschiedlichen Spannungshübe mitteln sich zwar gegenseitig wieder aus (weil die Anoden miteinander verbunden sind), die unterschiedlichen Anodenströme bleiben aber stehen.

Ein deutlich besseres Gesamtbild ergibt sich (hier im Spice-Modell mit KT88/6550) wenn beide Röhren mit der gleichen Biasspannung angesteuert werden. Im A-Betrieb (Kleinsignalverhalten) sind die Spannungshübe trotz unterschiedlicher Ruheströme erstmal weitgehend identisch. Der Übergang in den B-Betrieb verläuft bei beiden Pentoden qualitativ zwar unterschiedlich (was zu erwarten war), was sich in Summe aber gegenseitig wieder ausmittelt. Die Spannungshübe im B-Betrieb sind zwar etwas unterschiedlich, aber bei weitem nicht derart arg unterschiedlich wie bei separat eingestellten Bias pro Pentode.


Also wenn das ganze Dingen mein Projekt wäre, das ganze Vorhaben mit den 6xKT120 und der separaten Biaseinstellung pro Röhre.
Bevor ich anfangen würde da irgend etwas zu bauen. Wenn irgendwie möglich dann würde ich zu aller erst eine Versuchsschaltung aufbauen mit der man anhand eines Loses an Röhren akribisch analysieren kann was mit so einer separat einstellbaren Biasschaltung bei den Röhren überhaupt möglich ist zu erreichen an Gleichlauf.
Ich bin an der Stelle dann nämlich auch zu wenig Röhrenexperte. Ich hab keinerlei Ahnung in welche Richtung die Steilheit wegdriftet wenn z.B. Röhre A -3V weniger Biasspannung benötigt als Röhre B. Oder ob da überhaupt ein Zusammenhang besteht, oder Parameter völlig unabhängig voneinander in die eine oder andere Richtung driften können so von wegen Fertigungstoleranzen.
 
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Die Toleranzen der KT120 sind zu gross.

Eben, die großen Toleranzen bei den KT120.

Großzügig dimensioniertes Steckboard hast du. Testschaltung für eine KT120 aufbauen mit ohmscher Last und einstellbaren Bias.
Jede einzelne Röhre auf gleich hohen Ruhestrom einstellen, und dann schauen wie hoch jede einzelne KT120 verstärkt bei definierter Eingangswechselspannung.
Trial and Error!
 
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Auf einem Steckboard würde ich das bei 850 V nicht machen wollen.

Ich habe das Ganze aber schon gemacht im Mywatt 400. Da fiel mir ja auf, dass bei gleich eingestelltem Ruhestrom die KT120 alle sehr unterschiedlich hoch liefen. Bei Maximalaussteuerung differierten die Ruheströme teilweise zwischen 130 und 280 mA. Bei einigen Kannen ging der Ruhgestrom unter Volllast von 220mA langsam auf 130mA runter - m. E. ein Zeichen für eine BIAS-Instabilität durch den hochohmigen BIAS-Kreis mit 139k Rg im Mywatt.

Ich habe jetzt 6 KT120 liegen, die individuell auf gleichen BIAS eingestellt bei max. Aussteuerung zwischen 200 und 230mA liegen, das ist akzeptabel. Aber auch mit denen war der BIAS beim runterregeln des Signals immer verstellt.

Deshalb werde ich die LTPI/CF-Schaltung mit der ECC99 auf dem Steckbrett aufbauen und an einem Lastwiderstand von 15k messen.
 
Auf einem Steckboard würde ich das bei 850 V nicht machen wollen.
Man muß das ja nicht zwingend bei 850V durchziehen.

...- m. E. ein Zeichen für eine BIAS-Instabilität durch den hochohmigen BIAS-Kreis mit 139k Rg im Mywatt.
Wenn es ein grundsätzliches Problem darstellt, dann würde ich erwarten dass es alle KT120 in gleicher Wiese betrifft, und nicht nur ein paar einzelne dieser Röhren.

Ich habe jetzt 6 KT120 liegen, die individuell auf gleichen BIAS eingestellt bei max. Aussteuerung zwischen 200 und 230mA liegen, das ist akzeptabel. Aber auch mit denen war der BIAS beim runterregeln des Signals immer verstellt.

Ich habe hier im Spice-Modell jede Röhre individuell auf gleich hohen Ruhestrom eingestellt, und dann jede einzelne Röhre Vollaussteuerung mit Wechselsignal bis Headroomgrenze Ug 0V

KT88 - 161.6mA
6550 - 172.3mA

Das wäre so weit akzeptabel.

Werden jetzt aber beide Röhren parallel innerhalb einer Bank betrieben (bei individueller Biasansteuerung)

KT88 - 143.1mA
6550 - 178.3mA

Die Anodenströme laufen arg auseinander!
 
Zwischen 6550 und KT120 ist das ja klar.

Innerhalb der drei parallel geschalteten ist es spannend, und wenn man Exemplare für einen 850V-Amp sucht, muss man auch bis 850V testen, gerade auf den letzten Metern differieren die Röhren recht stark.
 
Dass die KT120 so heftige Toleranzen aufweist dürfte vermutlich daran liegen, dass sie fast nirgendwo eingesetzt und demnach kaum noch produziert wird bzw. beim Fertigungsprozess so wie nichts automatisiert ist. Daher kann man sie wohl auch nur dann am Rande ihrer Spezifikation betreiben, wenn man alles per Hand ausmisst und optimiert. Wenn mal eine Röhre ausgetauscht werden muss, geht alles von vorne los.
 
Eben! Und ich frag mich an der Stelle ja auch nur wie weit man mit individuell einstellbaren Bias/Ruhestrom pro Röhre überhaupt kommt wenn daneben die Steilheit der Röhren in alle Himmelsrichtungen abweicht.
 
Heute ist es etwas weitergegangen. Habe leider wenig Zeit.

Erstens habe ich die Einschaltstrombegrenzung eingebaut. Der 1000VA-Ringkern würde sonst alle Netzsicherungen auslösen.

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Hier sieht man auch schon die vier von sechs installierten Keramikfassungen für die Endröhren.

Das ist ziemlich tricky, erst die Löcher in den Fassungen von 3,8 auf 4mm auffeilen und dann so installieren, dass sowohl der Retainer oben als auch die Lötöse unten einigermassen gerade bleiben. Die neigen dazu, sich mitzudrehen, mit Zahnscheiben richtig eingesetzt, bekomme ich das aber leidlich hin.

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Hier die BIAS-Poti-Arie plus die 7 Messpunkte:

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Wenn die Fassungen alle befestigt sind, muss ich noch die Turretboards probe-befestigen und sehen, dass alles passt.

Die Reihenfolge der Verdrahtung ist auch eine Frage. Ich werde wohl erst die Hochvolt-Leitungen an den Endröhren plus Heizung verdrahten. Wenn die BIAS-Mimik verdrahtet ist, kommt man da unten nicht mehr so gut dran.

Dann den Netztrafo und die Primär-/Sekundär-Verkabelung und das Netzteil, den Preamp zum Schluss.
 
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Konnte es nicht lassen…

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Zwei Turretboards mit forked Turrets, da kann man unten drumwickeln und oben die Drähte einfach einlegen.

Die beiden letzten Fassungen und den Trafo habe ich auch installiert.
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Da muss ich noch eine Leiste für die verschiedenen Abgriffe der Anodenspannungen unterbringen.

Die Vorstufenröhren werden mit 12,6V AC geheizt, ggf. wird das gesiebt.
 
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Irritiert hat mich eine Fassung. Ich hatte eine KT120 probegesteckt, beim Ziehen hing ein Kontakt der Fassung an der Röhre.

Ich habe die goldenen Keramikfassungen genommen, weil ich besseren Kontakt und bessere Hitzeverträglichkeit vermute. Die Kontakte werden zwar fester sitzen, wenn sie verlötet sind, trotzdem irritiert mich das.

Kennt jemand diese Goldfassungen?

Bei den Belton-Fassungen ist mir das noch nie passiert. Die sind aber aus einem Spezialplastik und haben keine Vergoldung der Kontakte.
 
Heute hing es etwas weiter, die Zeit fehlt…

Als erstes habe ich die Primärseite des Ringkern verdrahtet.

Vom Kaltgerätestecker über eine Sicherung 6,3A T zum Netzschalter, von dort zum Einschaltstrombegrenzer mit 2 Kontakten 8A, das sollte reichen.

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Alles schön berührungssicher.

Rechts in der Mitte ist eine 5-polige Leiste für die obere AC-Railspannung, 0 - 180 - 240 - 290 - 320 V. Damit kann ich die maximale Anodenspannung anpassen, indem ich ein Kabel umlöte.

Wenn das funktioniert, werde ich die Heizung verlegen, danach das Netzteil-Turret aufbauen.

Dann erst die Endstufe mit der BIAS-Mimik (das wird komplex), zuletzt die Vorstufe.
 

Die Primär- und Sekundärseite sind verdrahtet, die Einschaltstrombegrenzung funktioniert, alle Wechselspannungen stehen.

Der Standby schaltet jetzt die Wechselspannungen von 290V statt der Gleichspannungen von ca. 425V. Das soll den Schalter schonen, weil bei AC kein Abreissfunke entsteht.

Der Trafo hat zwei Heizspannungen, einmal 6,3V 12A und einmal 12,6V 2A. Ich gehe davon aus, dass ich beide Spannungen mit 100 Ohm gegen Masse symmetrieren muss, oder?

Zur Not kann ich mit der 12,6V-Wicklung eine geregelte Heizspannung erzeugen.

Die 1 Ohm/1%-Kathoden-Messwiderstände habe ich auch eingebaut, da kommt man später schlecht ran.

Als nächstes werden die Leitungen für Anodenspannung und G2-Spannungen verlegt, danach die 1k 5W-G2-Widerstände. Dann die Netzteilplatine bestücken und alle Elkos verdrahten, dann die Leerlauf-Spannungen messen. Wenn die stimmen, kommt die Vorstufenplatine mit den Eingangsbuchsen. Für den CF muss ich noch zwei Lötpfosten an der Fassung befestigen, da ich dort die Beschaltung im fliegenden Aufbau machen muss.
 
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Den Trafo zu verdrahten, ist echt tricky! Da es sein kann, dass noch etwas geändert werden muss, kommen die Fotos, wenn ich mir sicher bin.

Wenn da etwas falsch ist, knallt es, und das kann ziemlich heftig sein.

Vor allem die ganze Geschichte mit dem Standby-Schalter habe ich ja geändert, das sieht jetzt ganz anders aus als im Layout.

Das Gleiche gilt für die Verschaltung des CF samt BIAS-Steuerung. Da kann ich nicht mehr nach dem Layout gehen, sondern muss die geänderte Schaltung im Kopf haben.
 
Zum Glück bleibt die Vorstufe gleich, da fallen nur die Ausgangs-C samt 470k Parallel-Widerstände weg.

Die sechs Koppel-C kommen jetzt auf die Netzteilplatine, wo bisher die Beschaltung von V5 war.
 
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Zur Not kann ich mit der 12,6V-Wicklung eine geregelte Heizspannung erzeugen.
Dann kommen aber kaum 12,6V DC raus. Die Gleichrichter fressen ca. 1V. Von den also theoretischen 18V Spitze-Spitze bleiben nur 17V. Die wirst du aber nicht schaffen, weil durch den hohen Stromfluss diese Spannung ganz schön rippelt, auch wenn die Stützcap 1mF wäre. Und dann braucht der LDO auch noch ca. 2V Luft, um die Ausgangsspannung stabil zu halten. Habe es selber ausprobiert, aus 6,4VAC 6,3VDC zu zaubern. Für 5V hat es gereicht. Man kann bestimmt bissl was rausholen mit shottky dioden als Graetzbrücke. Und den LDO geschickt raussuchen. … just my 2c
 
Da magst Du recht haben, ist ja nur eine Überlegung, falls es brummt.

Wichtiger ist die Frage, ob ich sowohl die Endstufenheizung 6,3V als auch die Vorstufenheizung 12,6V mit 100 Ohm-Widerständen symmetrieren muss.

Es gibt einen Schaltplan mit drei Heizungskreisen, 6,3V für die Kannen und zwei mal 25,2V für je zwei Vorstufenröhren in Serie. Da steht in rot daneben, dass man die 25,2V-Kreise NICHT symmetrieren soll.
 

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