Empfindliches Tonfrequenz-Röhrenvoltmeter und Ausgangsleistungsmeßgerät

Technische Eigenschaften :

Spannungsmeßbereiche 0...0,01/0,03/0,1/0,3/1/3/10/30/100/300 Volt

Leistungsmessung 0...120 mW / 12 W an 4,5 und 7 kOhm

Frequenzbereich 30 Hz...100 kHz

Eingangswiderstand etwa 1,5 MOhm

Leistungsaufnahme etwa 15 Watt


Bei dem Aufbau einer NF-Verstärker-Anlagedes ist nicht nur der Verstärkungsfaktor, sondern auch der Frequenzgang von Bedeutung. Auch bei einem Magnet-System eines Plattenspielers ist der letztere sehr wichtig und kritisch. Um die Frequenzkurven von Plattenspielern durch Entzerrer-Vorverstärker richtig "hinzubiegen", muß man die Spannung bei allen Tonfrequenzen messen können. Das hier beschriebene Tonfrequenz-Röhrenvoltmeter ein hierfür ausgezeichnetes Gerät, ist dabei auch noch gegen Überspannung sehr unempfindlich. Man kann damit auch Leistungs- und Empfindlichkeitsmessungen an Empfängern durchführen. Die Schaltung wird im folgenden Bild gut veranschaulicht.


Die vielseitige Verwendbarkeit ist gegeben durch den Spannungsmeßbereich-Umschalter S 1 in Verbindung mit dem Eingangs-Umschalter S 2. Die Umschaltmöglichkeiten sind im folgenden Bild, Teil a bis d, aufgeführt.


Insgesamt hat S 2 acht Schaltstellungen. Die einzelnen Funktionen dieser Stellungen sind:

Stellung 1, Bild a:
Direkte galvanische Verbindung zwischen der zu messenden Tonfre-quenzspannung und dem Röhrenvoltmeter. Mit dem Spannungsmeßbereich-Umschalter S 1 wird der entsprechende Meßbereich eingestellt. Ist die zu messende Spannung in der Größenordnung unbekannt, so fängt man mit dem größten Bereich (300 V) an und geht von Stufe zu Stufe herunter, bis die Spannung gut abgelesen werden kann. Im kleinsten Meßbereich, dessen Vollausschlag 0,01 Volt beträgt, sind 10 Mikrovolt noch gut ablesbar.

Stellung 2, Bild b:
Der Eingang des Röhrenvoltmeters ist abgetrennt und an Masse gelegt, um Messungen in den unteren Bereichen zu unterbrechen. Die Empfindlichkeit des Gerätes ist nämlich so groß, daß im 0,01-Volt-Bereich eine Annäherung der Hand bis auf etwa 10 cm Entfernung an die Eingangsbuchsen genügt, um den Zeiger in den Endausschlag zu bringen. Es hat sich im Gebrauch als praktisch herausgestellt, diese Ausschaltstellung nicht am Anfang, sondern an zweiter Stelle vorzusehen.

Stellungen 3 und 4, Bild c:
"Eichspannung" und "Eichen". Die Zeigerausschläge sollen in beiden Schaltstellungen gleich sein. Ist ein Unterschied zwischen beiden Ausschlägen vorhanden, so werden sie durch Verstellen des Potentiometers P auf den gleichen Wert eingestellt.

Stellung 5, Bild d:
Leistungsmessung in Watt für 7 kOhm Ausgang. Das Röhrenvoltmeter wird an die Primäranschlüsse des Ausgangsübertragers angeschlossen. Der Zeigerausschlag gibt den Wert an der in Watt geeichten Skalenteilung an.

Stellung 6, Bild d:
Leistungsmessung wie in Stellung 5, jedoch für 4,5-kOhm-Empfänger-bzw. Verstärkerausgang.

Stellung 7, Bild d:
Empfindlichkeitsmessung für 7-kOhm-Ausgang. Es gilt die 120-mW-Skala, so daß 50 mW für Empflndlichkeitsmessungen abgelesen werden können.

Stellung 8, Bild d:
Empfindlichkeitsmessung wie in Stellung 7, jedoch für 4,5 - kOhm -Empfängerausgang.

Das Gerät besteht aus einem zweistungen Verstärker, dessen erste Stufe eine Pentode und zweite Stufe eine Triode enthält. Die Gesamtverstärkung ist 1000-fach, so daß bei einer Eingangsspannung von 0,01 Volt am Ausgang 10 Volt vorhanden sind.
Der Verstärker ist gegengekoppelt. Die Gegenkopplung und damit der Verstärkungsgrad ist mit dem Regler P einstellbar.
Bei Röhrenalterung ändert sich auch der Verstärkungsgrad und das Röhrenvoltmeter würde die zu messende Spannung falsch anzeigen. Um dies zu vermeiden, besitzt S 2 die beiden Kontrollstellungen 3 und 4.
In Schaltstellung 3 wird eine Spannung von etwa 7 Volt aus dem Netztransformator mit R 25 = 10 kOhm belastet und vom Röhrenvoltmeter gemessen. In Schaltstellung 4 wird dieselbe Spannung direkt über den 10-kOhm-Widerstand R 22 und den Meßgleichrichter auf das Anzeigeinstrument gegeben.
Ist in beiden Schaltstellungen 3 und 4 die Anzeige gleich, so stimmt auch der Verstärkungsgrad und die Messungen werden richtig.

Der mechanische Aufbau
Der Aufbau des Röhrenvoltmeters bereitet keine Schwierigkeiten, wenn man die für Tonfrequenzverstärker erforderlichen Regeln anwendet. Es empfiehlt sich, ein Anzeigeinstrument mit 1 mA Vollausschlag und einer großen spiegelhinterlegten Skala zu verwenden.

Zur Abschirmung wird das Gerät in ein Metallgehäuse eingebaut und mit einer Erdbuchse versehen. Da die Meßleitung meistens abgeschirmt sein muß, ist eine zweipolige zentrische Eingangsbuchse (Cinch-Buchse) vorteilhaft, deren Abschirmteil vom Gehäuse isoliert montiert wird.
Sind die Eingangskondensatoren C 1 und C 2 Becherkondensatoren, so werden sie vom Gehäuse isoliert montiert.
Das Röhrenvoltmeter braucht nur selten nachgeeicht zu werden. Das Potentiometer P bekommt deshalb keinen Drehknopf, sondern wird durch ein Loch im Gehäuse mit dem Schraubenzieher eingestellt.
Der Meßgleichrichter Gl 1 besteht aus vier Dioden in Brückenschaltung.

Der Spannungsteiler
Für die Unterteilung des Spannungsteilers R 1 bis R 12 sind zwei Größen von Bedeutung:
Der Gesamtwiderstand und die Eingangsspannung am Gitter der Röhre Rö l.
Der Gesamtwiderstand des Spannungsteilers muß 1,5 MOhm betragen und die Eingangsspannung am Gitter von Rö 1 muß bei Endausschlag immer 0,01 Volt sein. Die Widerstände R 1, R 3, R 4 und R 6...R 12 lassen sich nach folgender Formel berechnen:


Die Widerstände R 2 und R 5 nach der Formel:


Rx = Gesuchter Widerstand in Ohm
Rges = Gesamtwiderstand des Spannungsteilers in Ohm (1,5 x 10 hoch 6 Ohm)
Ra = Vorhergehende Widerstände in Ohm
Um = Meßspannungsbereich in Volt
Ue = Eingangsspannung am Gitter von Rö 1 in Volt (0,01 V)
Uu = Meßspannung (232 bzw. 23,2 V)
A = Anzeige (290 bzw. 29 V)

Die Widerstände (1-%-ig) werden zweckmäßig vor dem Einbau auf einer Meßbrücke genau abgeglichen. Die Spannungsmeßbereiche 300 V und 30 V dienen gleichzeitig als Leistungsmeßbereiche an 7-kOhm-Ausgangswiderständen.

Nach der Formel U = (Wurzel aus) R x N ergeben sich für 7 kOhm und 12 W U = (Wurzel aus) 7000 x 12 = 290V
und für 120 mW = 0,12 W
U = (Wurzel aus) 7000 x 0,12 = 29 V
Für die Leistungsmessung an 4,5 kOhm sind dagegen die Widerstände R 2 und R 5 notwendig. Die hierfür erforderlichen Spannungen betragen 232 V und 23,2 V; das Gitter der Röhre muß also an einen Punkt des Spannungsteilers gelegt werden, der eine höhere Spannung führt, damit wieder die gleiche Watt-Skala verwendet werden kann. Zur Eichung der Skala dient ein gutes Vergleichsinstrument.
Zunächst wird der Verstärkungsgrad mittels des Potentiometers P in Stellung 4 des Schalters S 2 so eingeregelt, daß sich der gleiche Zeigerausschlag wie in Stellung 3 ergibt. Dann wird die 30-Skala im 300-V-Bereich geeicht, in dem eine 300-Volt-Wechselspannung angelegt wird. Sie ergibt den 30-Endstrich.
Danach wird die Spannung schrittweise herabgesetzt und die vom Hilfsinstrument angezeigten Werte werden auf die Röhrenvoltmeter-Skala übertragen. Die Teilung ist im unteren Bereich bis etwa 20% quadratisch und dann linear. Auf gleiche Weise wird die 100-Skala im 100-Volt-Bereich geeicht.
Für die Leistungsanzeige genügt für die Watt- und Milliwattskala eine Teilung, die wie nach dem folgenden Bild mit verschiedener Bezifferung ausgeführt wird.


Die Werte dieser Teilung errechnen sich aus der Leistungsformel
Für U werden die Spannungen der entsprechenden 30-Skala eingetragen. - Diese Werte sind bereits in der nachfolgenden Tabelle fertig ausgerechnet.


Watt

0,1

0,5

1

2

3

4

5

6

8

10

12


Milliwatt

1

5

10

20

30

40

50

60

80

100

120


Skalenteile

(30 - Teilung)

2,6

5,8

8,4

11,8

14,3

16,8

18,7

20,5

23,7

26,5

29


Verwendete Widerstände und Kondensatoren :

R

C

R 1

50 Ohm

R 14

200 Ohm

C 1

1 uF

R 2

12,5 Ohm

R 15

1 M

C 2

1 uF

R 3

87,5 Ohm

R 16

0,5 M

C 3

5 nF

R 4

350 Ohm

R 17

2 M

C 4

16 uF

R 5

125 Ohm

R 18

35 k

C 5

16 uF

R 6

875 Ohm

R 19

500 Ohm

C 6

0,5 uF

R 7

3,5 k

R 20

68 Ohm

C 7

50 nF

R 8

10 k

R 21

0,2 M

C 8

25 uF

R 9

35 k

R 22

10 k

C 9

16 uF

R 10

0,1 M

R 23

50 k

C 10

0,1 uF

R 11

0,35 M

R 24

3 k

C 11

0,5 uF

R 12

1 M

R 25

10 k

C 12

50 uF

R 13

2 k

P

100 Ohm

 

Viel Erfolg beim Nachbau !

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