Der WILDCAT Bassman Plus (PDF, 7,2 MB) - EMSP

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Abschlußbericht Mixed Signal Baugruppen 2006/7 Gitarrenverstärker WILDCAT WILDCAT BASSMAN Die Analyse der Endstufe Allgemeines In der Endstufe findet die für das Treiben des Lautsprechers notwendige Leistungsverstärkung statt. In Analogie zu der Schaltung des Bassman 5F6-A wie auch den allermeisten anderen Gitarrenverstärkerschaltungen ist die Endstufe des WILDCAT Bassman Plus eine Klasse-AB- Gegentaktendstufe. Sie hebt sich von dem Eintaktverstärker (z. B. Kathodenschaltung) im Wesentlichen durch einen höheren Wirkungsgrad und eine bessere Ausnutzung der magnetischen Eigenschaften des Transformatorkerns ab. In den folgenden Abschnitten sollen nun zunächst Funktionsweise und Besonderheiten von Röhren- Gegentaktendstufen geschildert werden. Anschließend wird dann die Endstufe des Bassman im Speziellen behandelt. Die prinzipielle Funktionsweise einer Gegentaktendstufe In der folgenden Abbildung ist die Prinzipschaltung einer Gegentakt-Endstufe dargestellt. Der Ausgangstransformator TR1 hat entweder zwei identische Primärwicklungen oder eine Wicklung mit Anzapfung in der Mitte. Im Arbeitspunkt fließt durch beide Wicklungen ein geringer Ruhestrom. Da der Ruhestrom durch die beiden Teile der Primärwicklung jeweils in entgegen gesetzter Richtung fließt, heben sich die zugehörigen Magnetfelder auf und der Transformatorkern ist feldfrei. Es ist keine Vormagnetisierung vorhanden, der Trafokern kann symmetrisch und mit größtmöglicher Amplitude ausgesteuert werden. Besitzt der Transformator eine genügend große Primärinduktivität, sodass bei der unteren Grenzfrequenz des Verstärkers der Magnetisierungsstrom noch gering ist, kann er näherungsweise als idealer Spannungsübersetzer angesehen werden. Eingang Phasensplitter direkter Ausgang invertierter Ausgang Prinzip der Gegentaktendstufe V1 5 V2 5 8 3 8 3 4 4 +Ub +Ub +Ub P1 P2 SEC LOAD Seite 3-56

Abschlußbericht Mixed Signal Baugruppen 2006/7 Gitarrenverstärker WILDCAT WILDCAT BASSMAN Es wird zunächst der sogenannte B-Betrieb betrachtet, der bei größeren Ausgangsleistungen auftritt: In der positiven Halbwelle des Eingangssignals ist V1 leitend, während V2 gesperrt ist. Es fließt dann ein dem Eingangssignal proportionaler Strom durch die Primärwicklung P2 des Ausgangstrafos, der dann, um das Übersetzungsverhältnis des Trafos vergrößert durch den Lastwiderstand fließt. Die am Lastwiderstand abfallende Spannung erscheint dann, um das Übersetzungsverhältnis des Trafos vergrößert, zwischen der Versorgungsspannung +Ub und der Anode von V1. Der Transformator übernimmt die Anpassung zwischen der hohen Impedanz der Röhrenstufe (sie arbeitet mit hohen Spannungen und kleinen Strömen) und der geringen Impedanz des Lautsprechers, der große Strömen bei kleinen Spannungen benötigt. In der negativen Halbwelle des Eingangssignals drehen sich die Verhältnisse um: V1 ist nun gesperrt, während V2 leitend ist, nun ist die andere Hälfte der Primärwicklung, P2 stromdurchflossen. Die Polarität des im Kern erzeugten Magnetfelds ist umgekehrt, als dies beim Stromfluß durch P1 und V1 der Fall war. Damit ergibt sich auch ein nun umgekehrter Stromfluß durch die Sekundärwicklung und die Last. An P2 ist die positive Versorgungsspannung am Wicklungsanfang (durch Punkt gekennzeichnet) angeschlossen, während sie bei P1 am Wicklungsende angeschlossen ist. Daraus resultiert die unterschiedliche Wirkrichtung der von beiden Wicklungen verursachten magnetischen Flüssen im Kern. In der Praxis muß man die Endröhren stets mit einem Ruhestrom betreiben, um Verzerrungen in der Nähe des Nulldurchgangs des zu verstärkenden Signals zu vermeiden. Diese Ruheströme sind für beide Endröhren identisch. Aufgrund der bereits besprochenen entgegengesetzten Wirkrichtungen der von P1 und P2 verursachten magnetischen Flüsse heben sich die durch die Ruheströme erzeugten magnetischen Flüsse gegenseitig auf. Bei geringer Aussteuerung der Gegentakt-Endstufe wird keine der beiden Röhren vollständig gesperrt, der Strom in der positiv angesteuerten Röhre nimmt um genau den Betrag zu, um den der Strom in der negativ angesteuerten Röhre abnimmt. Dies ist der sogenannte A-Betrieb. Es ist zu beachten, daß, sowohl im A- als auch im B-Betrieb, bedingt durch die magnetische Kopplung der Primärwicklungen P1 und P2, die Spannung an Anode der gesperrten oder weniger leitenden Röhre höher als die Versorgungsspannung ist, da sich die Differenzspannung zwischen Anode und Versorgungsspannung der „anderen“ Röhre, entgegengesetzt gepolt, zur Versorgungsspannung addiert. Betrachtung des Ausgangswiderstands und der Gegenkopplung Es werden hier Pentoden als Endröhren verwendet. Durch das zwischen Anode und Steuergitter befindliche Schirmgitter ist der Anodenstrom bei gegebener Steuergitter- und Schirmgitterspannung weitgehend von der Anodenspannung unabhängig. Die Pentode arbeitet somit im Sinne einer spannungsgesteuerten Stromsenke. (Die in den Vorstufen verwendeten Trioden arbeiten dagegen als steuerbarer Widerstand) Als Beispiel dient die Kennlinie der häufig in Gitarrenverstärkern verwendeten Pentode 6L6GC: Die Röhre wirkt bei einer Gitterspannung von 10V nur bis zu einer Anodenspannung von ca. 25V als (geringfügig steuerbarer) Widerstand und geht oberhalb von 25V in den Stromsenkenbetrieb über. Wie man sieht, hängt der Anodenstrom bei konstanter Schirmgitterspannung hauptsächlich von der Gitterspannung ab und nur geringfügig von der Anodenspannung (fast waagerechte Kennlinie). Seite 3-57

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