Röhren-Verstärker mit der ECL 86 - Vorstufen-Röhre gleich mit eingebaut.


(Teilweise entstammen die hier gezeigten Schaltungen aus Winfried Knoblochs Buch Röhrentechnik ganz modern, Pflaum Verlag, München 1993)
Da habe ich doch nun tasächlich die schöne Einleitung, die ich mir für diese Seite ausgedacht hatte, bereits für die Hauptseite verwendet..! - Was nun?
Tja. Dann werde ich nun die einleitenden Worte ersparen und sofort an's Eingemachte gehen.
Ich starte sofort mit einem einfachen Mono-Verstärker, mit der ECL 86 als Vorverstärker und der ECL 86 als Endstufe. - Nein, es sind keine zwei, ist ist nur eine ECL 86.
Diese Röhre besitzt in seinem Glaskolben zwei Systeme; ein das Vor- und ein Endstufensystem, elektrisch getrennt. - Es gibt auch Doppelsysteme, die verwenden die Kathode gemeinsam wie z.B. die ECL 113 oder - viel früher schon im DKE, dem Deutschen Klein-Empfänger mit seiner VCL 11. Hier kann man nicht von einem elektrisch getrennten System sprechen.
Eine solche Röhre, mit einem Doppelsystem, macht es uns natürlich sehr einfach, mit nur einer einigen Röhre einen Verstärker aufzubauen. Im folgenden Bild wird eine solche komplette Verstärkerstufe gezeigt - auch hier ohne eine Klangregelung - wie diese aufgebaut wird habt Ihr ja bereits im Kapitel "Klangregelung" gelernt.


Nein, hier liegt kein Fehler vor, es sind wirklich nur diese paar Bauteile, mit der dieser Verstärker aufgebaut wird. - Einfacher geht's nicht..
Auch hier erkennt man wieder sehr schön die spannungsgesteuerte Spannungs-Gegenkopplung, von der ich vorher, auf einer anderen Seite, bereits schon sprach. Die Gegenkopplung wird über ein frequenzbestimmendes RC-Glied, aufgebaut aus einem 330 Ohm-Widerstand und einem 10 nF-Kondensator von der Sekundärseite des Ausgangsübertragers zur Trioden-Kathode geführt.
Der Ausgangstrafo ist ein M65-Kern mit 72 Blechen. Die Primärwicklung erhält 3600 Windungen 0,35 CuL, die Sekundärwicklung 115 Windungen 1,0 mm CuL.
Wenn man sich einen "guten" Ausgangstrafo gönnen will, muß man sich etwas mehr Mühe machen:
Man wickelt zunächst 1700 Wdg. 0,18 mm CuL, dann gut isolieren, darüber werden 58 Wdg. 0,55 mm CuL gewickelt. - Wieder gut isolieren, dann, genau wie am Anfang: 1700 / 0,18, isolieren, 58 / 0,55. Danach werden die Lagen 1 und 3 der Primärwicklung hintereinandergeschaltet - also Ende der Lage 1 an Anfang Lage 3. Ende der Lage 3 ist der Punkt wo im Schaltbild, in der Schaltung, die Spannung U1 angeschlossen wird, Anfang Lage 1 ist an der Anode der Pentode angeschlossen.
Die Lagen 2 und 4 der Sekundärwicklung werden ebenfalls in Reihe geschaltet; hier werden Ende Lage 2 mit Anfang Lage 4 verbunden. - Ende der Lage 4 ist der Anschlußpunkt für die Gegenkopplung.
Dieser so geschaltete Transformator bekommt einen erheblich besseren Wirkungsgrad, er produziert weniger Verzerrungen, der Verstärker klingt erheblich besser.

Nun zu der Stromversorgung dieses Verstärkers - er wird mit einem Silizium- oder Selengleichrichter - in Brückenschaltung - aufgebaut. Dieses Netzteil wird auch für den anschließend vorgestellten Stereoverstärker verwendet.


Wer keine Drossel besitzt oder sie nicht selber wickeln will (nach den Angaben zur Drosselherstellung, s. meine Seite "Transformatoren und Drosseln - Selbstgewickelt!", der kann auch hierfür einen keramischen Lastwiderstand von etwa 4 -5 kOhm verwenden. Bei nur einem einkanaligen Verstärker kommt man mit einem 4-Watt-Widerstand aus - bei der Stereo-Version wird's kritisch. Hierfür würde ich auf jeden Fall eine Drossel vorziehen, vor allem beim späteren Einsatz des Verstärkers, besonders bei der Basswiedergabe, würde man im direkten Vergleich einen erheblich besseren Klang, eine getreuere Basswiedergabe bemerken. - Ein Widerstand ist eben nun einmal ein Widerstand, er "schluckt" Spannung, eine Drossel hingegen schluckt nicht einfach, sie filtert in erster Linie nur das Netzbrummen heraus und bildet keinen direkten Widerstand.
Der 4,7 kOhm-Widerstand nach dem ersten Sieb-Elko (350 Volt) ist allerdings auch ein keramischer Lastwiderstand mit einer Mindestbelastbarkeit von 4 - 5 Watt. Die beiden nächsten Ladeelko's sind auch auf 350 Volt ausgelegt.
Der Netztrafo ist ein M65-Trafo mit 52 Blechen. Die Primärwicklung erhält 1630 Windungen / 0,25 mm CuL.
Die Sekundärwicklung 1 - die für die Anodenspannung - wird mit 2300 Wdg. / 0,15 mm CuL, die 6,3-Volt- Heizwicklung mit 53 Wdg. / 0,9 mm CuL gewickelt.

Mit dem nächsten Schaltbild stelle ich einen Gegentaktvertstärker, mit 2 x ECL 86, vor.


Zu beachten sind hier die in Klammern gesetzten römischen Ziffern - die (I) der ersten Triode gehört zur (I) der in der Schaltung oben eingezeichneten Pentode, ist also als Röhre 1 zu verstehen. Die Gegenkopplung wird mit einem Trimmpotentiometer R3 auf geringste Verzerrungen eingestellt.
Der Ausgangsübertrager ist hier natürlich "ein wenig aufwändíger"..
Hier wird ein M74 mit 92 Blechen verwendet. Die Primärwicklung wird, wie vorher beim kleinen Monoverstärker schon beschrieben, wechselschichtig ausgeführt. Es sind hierbei 2 x 2100 Wdg. / 0,2 mm CuL auf Wicklung 1 und 3, auch hier wieder hintereinandergeschaltet. - Die Sekundärwicklung(en) 2 und 4 werden aus 2 x 50 Wdg. / 0,56 mm CuL., parallel geschaltet, hergestellt.
Als nächste Schaltung stelle ich einen Dreikanal-Verstärker vor, der (fast) kein Auge trocken - äh, pardon, keine Wünsche offen, wollte ich natürlich sagen - läßt.


Wenn man genau hinschaut bemerkt man hier den zuerst beschriebenen Mono-Verstärker für den (oberen) linken Kanal und den (unteren) rechten Kanal, sowie den Gegentaktverstärker, in der Mitte eingezeichnet.
- Das verwendete Netzteil reicht auch hierfür aus..!
Der Gegentaktverstärker ist für die gemeinsame Baßwiedergabe über einen Sub-Woofer vorgesehen. Die niedrigen Frequenzen für diesen Mitten-Verstärker werden bereits am Eingang ausgefiltert und hier auf eine Leistung von deutlich über 12 Watt gebracht.
Die beiden Seitenkanal-Eintaktverstärker geben je ca. 6 Watt ab, bei einem Frequenzgang bis zu 45 kHz.

Somit könnte man, eigentlich, das Kapitel ECL 86 als abgeschlossen betrachten. - Wenn es denn da nicht noch eine weitere Einsatzmöglichkeit dieser Universal-Röhre gäbe..

Gute Endstufen benötigen eine standesgerechte Signalaufbereitung durch einen Vorverstärker, er hat mehrere Aufgaben zu erfüllen: Mit ihm werden die verschiedenen Tonquellen angewählt, deren Signale werden nach Bedarf verstärkt, man stellt Balance- und Lautstärke ein und für Tonbandaufnahme und Kopfhörerbetrieb wird jeweils ein Ausgang zur Verfügung gestellt. - Weiterhin erwartet man allgemeinhin, daß in einem guten Vorverstärker auch eine Klangregelung einbezogen ist.

Im folgenden Bild stelle ich den Schaltplan eines - anderen... - Vorverstärkers vor, er stammt von Gerhard Haas, Fa. Experience :


Hier wurde auf eine ungewöhnliche Lösung zurückgegriffen. Die klassischen Vorverstärkerröhren sind ECC 81, ECC 82 und ECC 83. Oft findet man auch die EF 86 oder sogar die ECC85 und die die ECC 88.
Die ECL 86 ist eine spezielle Röhre, die in den Rundfunkempfängern der Röhren-Hoch-Zeit, etwa von 1962 bis zum endgültigen Ende etwa 1968, Einsparungen brachte. - Ihr Vorläufer waren die leistungsschwächere ECL 82, davor die noch schwächere ECL 80.
Indem man ein Triodensystem mit einer Leistungspentode in einen Kolben integrierte konnten Platz und Verdrahtungsaufwand gespart werden. Nach dem Hochfrequenzgleichrichter, wie die EABC80, wurden Lautstärke-, Balance-sowie Höhen-und Tiefensteller vor oder um diese Doppelröhre aufgebaut.
Das Triodensystem sorgte für einen ausreichend hohe Verstärkung, die steile Endpentode brachte auch noch ausreichende Verstärkung so daß insgesamt für eine genügend hohe Eingangsempfindlichkeit des NF-Teils gesorgt war.
Für einen Stereo-Verstärker bietet die ECL 86 besondere Vorteile, nicht nur die einer Endstufenröhre !
Das Triodensystem ist mit einer halben ECC 83 identisch. Dieses bietet eine hohe Leerlaufverstärkung von ca. 100. Der Pentodenteil kann mit Strömen bis 36 mA aufwarten, was im Betrieb als Leistungsverstärker für 4 W ausreicht. Die Triode ist, wie im Bild erkennbar, über R2 gleichstrommäßig eingestellt. Wechselstrommäßig sind R2 und R5 parallel geschaltet, was eine höhere Leerlaufverstärkung ermöglicht. Über C1 gelangt das Signal an das Steuergitter der Pentode, diese ist über die Kathodenwiderstände kräftig gegengekoppelt.
Durch die gewählte Beschaltung wird die Pentode auf etwa 20 mA Arbeitsstrom festgelegt und durch die eng tolerierten Widerstände streng an ihren Arbeitspunkt gezwungen. Die engtolerierten Metallschicht- und Metalloxidwiderstände halten die Daten der Verstärkerstufen auch über lange Zeit konstant.
Über C7 und C8 wird das Signal ausgekoppelt, hier werden zwei Auskoppelelkos parallel geschaltet.
R 13 sorgt für gleichstrommäßige Entladung der Auskoppelelkos. Zur Signalkopplung wurden extra Elkos mit relativ hoher Kapazität gewählt - dadurch ist sichergestellt, daß bis zu tiefsten Frequenzen kein nennenswerter Abfall oder "Phasengang" eintritt. Beim Einsatz guter Elkos ist mit keinerlei Signalverfälschung, d.h. Klirrfaktor, zu rechnen.
Über R4 wird das Ausgangssignal auf die Kathode der Triode gegengekoppelt. Durch einfaches Verändern von R4 kann die Verstärkung der Anordnung eingestellt werden.
Die Betriebsspannung wird über R14 und C6 entkoppelt. - Im Netzteil muß ausreichend gesiebt werden, somit haben diese Bauteile nur noch Entkopplungsfunktion. Die Zuleitungen sowie der unterschiedliche Strombedarf der verschiedenen Verstärkerteile, die über die Betriebsspannung Einfluß nehmen könnten, werden dadurch eliminiert.
Die Betriebsspannung der Triode wird zusätzlich über R8 und C2 entkoppelt. R7 dient als Entladewiderstand. Falls die Schaltung unter Strom gesetzt wird, ohne daß eine Röhre steckt oder wenn die Heizung ausgefallen ist, sorgt dieser Widerstand nach dem Abschalten des Stroms für eine Entladung der Elkos. Eine nicht zu unterschätzende Sicherungsvorrichtung! - Gute Elkos können auch 14 Tage nach dem Abschalten noch gefährliche Spannungen halten.
Bei der hier vorgesehen Anwendung hat diese vorgestellte Schaltung den Vorteil, daß damit sehr klirrarme, aber doch röhrentypische Verstärkung nach Belieben möglich ist. - Hoher Eingangswiderstand und ein echt niederohmiger Ausgang garantieren dies.
Bei rund 12 mA Treiberstrom können am Ausgang ohne Bedenken längere Kabel angeschlossen werden, ohne daß jeglicher Qualitätsverlust zu befürchten ist. Außerdem besteht durch den Einsatz eines solchen Vorverstärkers absolut keine Notwendigkeit, überteuerte "Superkabel" einzusetzen.
Wie ich weiter oben bereits erwähnt hatte sind die üblichen Vorverstärker sind meist mit ECC 83 oder ähnlichen Doppeltrioden aufgebaut. Mit diesen Röhren muß meist recht hochohmig und damit störanfällig gearbeitet werden. Weiterhin kann man bei vielen Konzepten einen starken Anstieg des Klirrfaktors bei höherer Aussteuerung und niederohmigen Lasten beobachten.
Mit der ECL 86 geht man diesen Problemen elegant aus dem Weg. Der Triodenteil sorgt für hohe Verstärkungsreserven. Zwangsläufig muß hier mit niedrigem Strom gearbeitet werden, was hochohmige Beschaltung nach sich zieht. Gäbe man solche Signale auf längere Leitungswege, müßten aufgrund der unvermeidlichen Schalt-und Kabelkapazitäten Verluste im Hochtonbereich hingenommen werden. - Deshalb müssen beim Aufbau eines mit der ECL 86 aufgebauten Voverstärkers sämtliche Verdrahtungswege denkbar kurz ausfallen, damit hier nichts zu befürchten ist.
Damit ein Vorverstärker HiFi-gerecht wird, müssen an ihn einige Anforderungen gestellt werden. Geht man von einem CD-Player mit einer Kanaltrennung von 100 dB bei 10 kHz direkt in Monoendstufen, ist praktisch mit keiner wesentlichen Verschlechterung des Signals zu rechnen. Wird ein Vorverstärker zwischengeschaltet, sollte dieser für Störabstand, Klirrfaktor und Kanaltrennung beste Werte aufweisen.
Die Kanaltrennung hängt aber sehr stark vom mechanischen Aufbau ab !

Im Netzteil darf hier in keiner Weise gespart werden, will man exzellente technische Daten und bestmöglichen Klang haben. Brummstörungen sind immer lästig, vor allem wenn Kopfhörerbetrieb vorgesehen ist. Kopfhörer werden auch als "akustische Lupe" bezeichnet, die Störsignale gnadenlos aufzeigen. Geregelte Hochspannung und Gleichstromheizung sind deshalb unbedingt notwendig.

Die meisten HiFi-Freunde lieben den Klang pur ohne jegliche Veränderung. In manchen Fällen sind aber doch Klangeinsteller notwendig. - Seien es schwierige Raumverhältnisse oder teure Boxen, die man nicht ausmustern will, manche müssen ihren eigenen Gehörfehler etwas korrigieren können, wenn z.B. das Ohr im Hochtonbereich unempfindlicher geworden ist.
Deshalb ist hier noch einmal, auch der Vollständigkeit halber, eine aktive Klangeinstellung - diesesmal dann mit einer ECL 86 - beschrieben.
Im folgenden Bild ist das Blockschaltbild gezeigt, wie ich es bereits auf der Vorverstärker-Seite beschrieben hatte.


Es wurde absichtlich einer aktiven Lösung der Vorzug gegeben. - Passive Klangsteller haben in der Regel eine Einfügungsdämpfung von 20 dB, die Einstellkurven sind nicht unbedingt symmetrisch zur Bezugsfrequenz von l kHz- bzw. zur 0-dB-Linie.
Die Störanfälligkeit hochohmiger Schaltungen wurde auch schon mehrfach erwähnt. Es gibt auch die andere Lösung, bei der vor und hinter den passiven Klangstellern jeweils ein Nachverstärker geschaltet ist. Dafür genügt eine Doppeltriode pro Kanal. Damit hat man zwar die Dämpfung eliminiert, nicht jedoch das Problem der Hochohmigkeit.
Im folgenden Bild ist die Schaltung wieder mit der ECL 86 gezeigt.


Mit freundlicher Genehmigung Elektor-Verlag GmbH, Aachen. Quelle: "High-End mit Röhren" von Gerhard Haas www.elektor.de.

Die Röhre mit der Beschaltung stellt den kompletten Vorverstärker, mit aktiver Klangregelung.
Mit ihm haben wir einen niedrigen Ausgangswiderstand, einen hohen Eingangswiderstand - und genügend Verstärkungsreserve.
Der Stellbereich der Klangregelung wurde auf ±10 dB, bezogen auf die Endfrequenzen, festgelegt, dieses genügt bei weitem für Klangkorrekturen. Wenn man bedenkt, daß 10 dB eine zehnfache Anhebung oder Absenkung der Leistung bei Endstellung der Potis bedeuten, ist dies allemal ausreichend für Korrekturen.
Die im Bild vorgestellte Klangregelung läßt sich jederzeit in einem der bereits beschriebenen Verstärkerkonzepte einfügen.

Dieser Röhren-Vorverstärker hat - wenn man so will - einen Plus- und einen Minus-Ausgang, an C11 und an C8. Gegenüber dem Steuergitter der Triode hat die Kathode der Pentode negative Phasenlage. Damit haben wir den invertierenden Ausgang. - Von hier könnte das Signal auch ausgekoppelt werden. Man kann es allerdings ebenfalls niederohmig an der Anode der Pentode abnehmen, mit gleicher Phasenlage wie das Eingangssignal... - damit läßt sich die Klangregelung bequem und phasenrein in vorhandene Konzepte einschleifen.
Wer diese Schaltung in eines der beschriebenen Endstufenschaltungen einfügen möchte, kann dies ohne Bedenken tun. - Die Stromversorgungen sollten jedoch so ausgelegt sein, daß jederzeit genügend Reserven für den höheren Heiz- und Anodenstrombedarf der ECL 86 zur Verfügung stehen.

Einen weiteren sehr interessanten ECL 86 - Verstärker aus dem ponischen Raum bekam ich von einem Besucher meiner Seiten zugesandt, ein Gegentaktverstärker, gleich mit kompletten Ausgangsübertrager-Daten. Und dieser sogar noch mit Ultralinear-Anschluß!





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