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

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Abschlußbericht Mixed Signal Baugruppen 2006/7 Gitarrenverstärker WILDCAT WILDCAT BASSMAN Der Netztransformator, ein dem Original-Trafo entsprechendes Replacement der Firma TAD, hat drei Sekundärwicklungen: - die separate Heizwicklung für die Gleichrichterröhre mit einer Spannung von 5V - Die Wicklung für die Anodenversorgung mit Mittelanzapfung und einer weiteren Anzapfung für die Gewinnung der negativen Gittervorspannung - Die Heizwicklung für die Vor- und Endröhren mit einer Spannung von 6,3V Die Heizwicklung 6,3V hat eine Mittelanzapfung, die an Masse gelegt ist, dadurch hat man, im Massebezug gesehen, zwei gegenphasige Heizspannungen, deren Felder sich, bei vorhandener Symmetrie in der Anordnung der Verkabelung und der Röhrenelektroden gegenseitig aufheben. Damit wird das durch die Heizspannung in den Signalweg eingebrachte Brummen reduziert. Mit der Gleichrichterröhre V2001 (GZ34) erfolgt die Zweiweggleichrichtung der Anodenversorgungsspannung. Mit dem Standby-Schalter kann die Anodenversorgung, unter Beibehaltung der Röhrenheizung, unterbrochen werden. C2002 und C2003 bilden, mit zusammen 40uF, den Ladekondensator. Dieser Wert ist, für heutige Verhältnisse recht klein, so daß sich schon bei geringen Ausgangsleistungen eine recht hohe Brummspannung ergibt. Bei kleinen Ausgangsleistungen arbeitet die Endstufe im Klasse-A Betrieb. Schwankungen der Versorgungsspannungen wirken sich so kaum auf das Signal aus, da sie zu gleichen Stromänderungen in beiden Wicklungen des Ausgangstrafos führen und damit nicht zu einer Änderung des magnetischen Flusses in seinem Kern beitragen. Beim Übergang in den B-Betrieb zeigt sich dagegen eine deutlich sichtbare 100 Hz-Modulation des Ausgangssignals. Wie ausführliche, im Kapitel „Das WILDCAT Low-Noise Netzteil“ beschriebenen, Untersuchungen zeigen, führt die Wegnahme dieses Brumms, bei gleichzeitiger exakter Reproduktion des Spannungseinbruchs, jedoch zu einem eher „langweiligen und braven“ Klang, die „Bizzeligkeit“ und das Durchdringungsvermögen fehlen. Offensichtlich ist die 100 Hz-Modulation bei größeren Ausgangsleistungen als ein klangbildendes Merkmal und nicht als ein Störeinfluß zu betrachten. Die Versorgungsspannungen für die Schirmgitter der Endröhren und für die Vorstufen werden mit der Siebdrossel (10H) geglättet, so daß an diesen praktisch kein 100 Hz-Brumm mehr vorhanden ist. Es schließt sich eine weitere Filterkette, bestehend aus einzelnen R/C-Filtern an. Da die einzelnen Filterelemente Grenzfrequenzen im Bereich von 10Hz besitzen (die RC-Filter für die Vorstufen sogar im Bereich von 1,5Hz) und bei Zweiweggleichrichtung Störfrequenzen über 100Hz auftreten, kann davon ausgegangen werden, dass die Brummunterdrückung an den Schirmgittern besser als 20dB ist und für die Vorstufen besser als 40dB. Die Gittervorspannungen der Endstufenröhren müssen zwar stabil sein, es wird aber praktisch keine Leistung benötigt. Die Widerstände R 1025 und R 1026 in der Endstufenschaltung bilden einen Tiefpass mit C 2009 und C 2010. Die Grenzfrequenz liegt mit 0,7Hz deutlich unterhalb der unteren Grenzfrequenz des Verstärkers. Man kann daher davon ausgehen, dass das Verstärkersignal an den Schleifern der Potentiometer P 2001 und P 2002 (fast) vollständig gedämpft ist. Das bedeutet, daß, wie in der Originalschaltung, der dynamische Innenwiderstand der Gitterspannungsquelle im Audio- Signalbereich vernachlässigbar ist. Dies ist für das Verhalten im Overdrive-Betrieb von Bedeutung, bei dem kurzzeitig Gitterstrom fließen kann. Der Widerstand R 2003 bildet mit C 2008 und dem nachfolgenden Netzwerk (näherungsweise ein 60kΩ Widerstand) einen Tiefpass mit einer Grenzfrequenz von 1,3Hz. Damit ist eine Brummunterdrückung von fast 40dB an C 2008 zu erwarten, die dann von dem zuvor genannten Tiefpass noch auf über 60dB verbessert wird. Außerdem bildet R 2003 zusammen mit dem nachfolgenden Widerstandsnetzwerk einen Spannungsteiler, der die auf den negativen Scheitelwert gleichgerichtete Transformatorspannung (ca. -60V) durch 1,25 teilt, sodass an C 2008 eine Gleichspannung von -48V zu erwarten ist. Über die Potentiometer können die beiden Gittervorspannungen einzeln von -40V bis -48V eingestellt werden. Damit lassen sich die Ruheströme in den Endstufenröhren getrennt voneinander zwischen 27mA und 57mA (ermittelt aus Kennlinienfeld 5881 im Triodenbetrieb) einstellen. Die einstellbare Gittervorspannung stellt eine Abweichung von der Original-Bassman Schaltung dar. Die Motivation Seite 3-70
Abschlußbericht Mixed Signal Baugruppen 2006/7 Gitarrenverstärker WILDCAT WILDCAT BASSMAN hierfür ist die Möglichkeit einer exakten Symmetrieeinstellung der Ruheströme, da bei unsymmetrischen Ruheströmen der Transformatorkern im Arbeitspunkt nicht gleichfeldfrei ist. Das statische Verhalten der Anodenversorgung im Ruhezustand Im folgende ist ein vereinfachtes Ersatzschaltbild der Anodenversorgung dargestellt. Die darin verwendeten Parameter wurden wie folgt ermittelt: - Sekundärspannung des Netztrafos: 2 x 325V, aus Kuehnel, Seite 148 - Ohmscher Widerstand des Netztrafos: Sekundär 2 x 49 Ohm, primär 2 Ohm, aus Kuehnel, Seite 148 - Ohmscher Widerstand der Netzdrossel: 107 Ohm, aus Kuehnel, Seite 148 - Induktivität der Netzdrossel: 10H, aus Kuehnel, Seite 148 - Anodenstromaufnahme der Endstufe 2 x 30mA = 60mA aus vorstehender eigener Berechnung - Schirmgitterstromaufnahme der Endstufe 2 x 0,6mA = 1,2mA aus Kuehnel, Seite 148 - Stromaufnahme der Eingangsstufe: 2 x 1,6mA = 3,2mA aus vorstehender eigener Berechnung - Stromaufnahme der Treiberstufe: 1,4mA aus vorstehender eigener Berechnung - Stromaufnahme der Kathodenfolgerstufe: 1,8mA aus vorstehender eigener Berechnung - Stromaufnahme Phasensplitter: 2 x 1,5mA = 3mA aus vorstehender eigener Berechnung Alle genannten Stromaufnahmen beziehen sich auf den Ruhezustand ohne Signal 230V 2R 49R 49R 6 4 GZ34 2 8 + 40uF Endstufe Anoden 107R 60mA Endstufe Schirmgitter Ersatzschaltbild der Anodenversorgung mit Strömen im Ruhezustand ohne Signal 10H 4K7 1,2mA Phasensplitter Im ersten Schritt soll der primärseitige Widerstand des Netztransformators auf die Sekundärseite transformiert werden. Man erhält ein Windungsverhältnis n von 325 / 230 = 1,41, damit ergibt sich ein sekundärseitig wirksamer Widerstand von 2 Ohm * n 2 = 2 Ohm * 2 = 4 Ohm, der resultierende Gesamtwiderstand ist 49 Ohm + 4 Ohm = 53 Ohm. Im folgende Schritt soll der stromabhängige Spannungsabfall an der Gleichrichterröhre näherungsweise als ohmscher Widerstand modelliert werden. Hier kann jedoch nicht einfach die statische Kennlinie der Röhre betrachtet werden, da nur während eines bestimmten Teils der Halbwelle der Netzspannung ein Strom fließt, der dann ein dem Kehrwert des Zeitanteils des Stromflusses proportionalen Wert hat. Der Zeitanteil hängt aber wiederum vom Spannungsabfall an der Röhre und am Innenwiderstand des Netztrafos ab. 20uF + 20uF + 10K 3mA + 10uF Seite 3-71 6,4mA Eingangsstufe Treiberstufe Kathodenfolger
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