Seit längerer Zeit höre ich sehr viel Musik mit meinen SET 211 Verstärker und ich hatte auch einige Freunde und Bekannte bei mir zu Gast. Zum Teil sind es auch Personen, die wie ich, das HiFi Hobby intensiv betreiben.
Alle die bei mir zu Besuch waren, sind über den Klang und dem Ergebnis des SET 211 sehr, sehr zufrieden und daher habe ich mich einmal mehr mit den Thema der Ausgangsübertrager beschäftigt, insbesondere weil über die von mir eingesetzten Ausgangsübertrager ( AÜ ) hier etwas geschmunzelt wurde.
Aus diesen Grund dachte ich mir, wie kann es denn sein, dass meine Bekannten und ich, beim Hören so zufrieden sind, obwohl diese AÜ nichts sein können...
Deswegen machte ich mich daran mehr über die Theorie der AÜ in Erfahrung zu bringen und habe versucht das Gelernte best möglich messtechnisch zu erfassen.
Eines der Sachen die ich erfahren habe - die mir allerdings schon bewusst war - ist, dass der AÜ eine komplexe Komponente ist, um die sich leider aber auch einiges an Mythen und Sagen ranken. Noch schlimmer wird es wenn man technische Daten vergleichen möchte, denn die differieren von Hersteller zu Hersteller sehr stark.
Als Entwickler bin ich eher pragmatischer Natur und das soll heißen, die eingesetzten Bauteile müssen in die Rahmenbedingungen passen.
Aus meiner Sicht hat frihu das sehr in meinen Sinne in einen seiner Artikel beschrieben:
https://www.frihu.com/roehrentechnik/uebertrager/3/
Ich möchte hier nicht auf alles eingehen, wird auch nicht gehen, aber ein paar grundsätzliche Rahmenbedingungen müssen geschaffen werden, um aussagekräftige Ergebnisse zu bekommen und diese zu deuten. Im einzelen wären das:
- Frequenzgang mit definierten F3 ( -3dB ) Frequenzen
- Leistung bei unterschiedlichen Ausgangspegel
- und natürlich Klirr
So einfach das Obige klingt so kontrovers sind die Meinungen drüber und daher möchte ich an dieser Stelle definieren was mir wichtig wäre:
Im Gegensatz zu Transistorverstärkern ist der Frequenzgang eines Röhrenverstärkers sehr abhängig von dem AÜ. Zum Einen leidet die Wiedergabe in tiefen Frequenzen durch immer geringer werdenden Primärimpedanzen, die die Leistungsröhren stärker beanspruchen, aber auch unter immer stärker einsetzenden Sättigungserscheinungen der Eisenkerne. Im oberen Frequenzspektrum leidet der Frequenzgang unter parasitären Einflüssen die für stärkere Dämpfung sorgen. Desweiteren hat eine Erdung der Sekundärwicklung auch Einfluß auf den Frequenzgang, was in diesen Thread schon oft besprochen wurde.
Aus diesen Grund sollten Frequenzgänge im Tieftonbereich bei unterschiedlichen Ausgangspegel gemessen werden. Ob nun der theoretisch Maximalpegel das Maß der Dinge sein sollte, sei mal dahin gestellt, dieser sollte jedoch representativ sein. Im oberen Frequenzspektrum wird z.B. wie gesagt der Einfluß der parasitären Kapazitäten und Eigenschaften wichtig sein. Diese sind glücklicherweise nicht so stark abhängig von der Leistung und machen sich auch bei geringeren Pegel bemerkbar.
Die Frage ist, was ist ein "guter" Frequenzgang und welche Bandweite sollte dieser abdecken. Bei modernen HiFi Geräten wird mittlerweile ein glatter Frequenzgang von mindestens 20Hz - 20kHz erwartet. Dies lässt sich bei SE oder SET Konzepten, insbesondere wenn keine Rückkopplung ( NFB ) benutzt wird, nicht realisieren. Deshalb meine ich dass eine -3dB bei 20Hz und 20kHz ausreichend ist, allerdings im Tieftonbereich < 100Hz bei maximalen Ausgangspegel.
Wie auch immer gemessen wird, es sollten Messreihen entstehen, die unter definierten Bestimmungen durchgeführt werden, damit Ergebnisse verglichen werden können.
Im Einzelnen bin ich wie folgt vorgegangen:
- Messreihe bei 1kHz einpegeln ( 0 dB )
- AÜ Frequenzgang mit Leistungsröhre bestimmen ( 211 Triode in diesen Fall ).
Dabei wird die Leistungsröhre mit einer transitorisierten Vorstufe betrieben.
In meinen Fall eine LINN LK100 mit der ich die 211 Triode bis ca. 3 Watt aussteuern kann. Die Transistorvorstufe benutze ich, da sie die 211 Triode linear betreiben kann. Das gilt je nach Röhrenvostufen Konzept nicht und diese Einflüsse sollten die Messung nicht beeinflussen.
- AÜ im Tieftonbereich < 100Hz mit unterschiedlichen Ausgangspegel messen um die Einfüsse der Eisenkerne und Primärimpedanz zu ermitteln
- Klirrmessung bei Maximalpegel
Als Ausgangsbasis soll der in meiner SET 211 Endstufe gewählte Arbeitspunkt ( BIAS ) dienen, da ich für diese Bedingungen die AÜs habe fertigen lassen. Die Dimensionierungsbasis ist in folgender Grafik zu sehen.
SET-211-OPT-BIAS.jpg
Der von mir gewählte BIAS liegt bei Ua = 1050V, Ia=55mA, was eine Gitterspannung Ug von -60V bedeutet. Dies lässt eine lineare Ansteuerung im Class-A Betrieb ( nur negative Gitterspannung ) von Ug = 0 bis -120V zu. Zu sehen sind unterschiedliche Lastkennlinien ( Ra ) von 10kOhm ( rote Gerade ), 15kOhm ( blaue Gerade ) und 20kOhm ( grüne Gerade ). Erstere habe ich mit einbezogen, weil es eine sehr gängige Primärimpedanz von AÜs darstellt, die im Markt angeboten werden. 10kOhm werden im Allgemeinen als unpassend für die 211 Triode gesehen, da diese für einen höheren Klirr sorgt. Allerdings, wie zu sehen, bei höherer Ausgangsleistung ( 13W ). 15kOhm wird von den meisten als bester Kompromis gesehen, den es bedeutet gute Leistungsausbeute bei annehmbaren Klirr. Mit 20kOhm erhält man die geringste Leistungsausbeute, dafür aber das beste Klirrverhalten.
Ich könnte auf viele Erläuterungen eingehen, die für den gewählten BIAS und für die 15kOhm Ra sprechen, werde das aber an dieser Stelle nicht weiter besprechen, außer, dass dieser Parameter und die daraus resultierende Leistung die Basis für die Dimensionierung der AÜs waren.
Wie bereits gezeigt, musste mein Trafo-Hersteller drei Anläufe nehmen, um bezüglich des Frequenzgangs für mich gute Ergebnisse zu erzielen. Bei einer Ausgangsleistung von ca. 1 Watt an 6 Ohm sieht der Frequenzgang betrieben von den LINN LK100 als Vorstufe und der 211 Triode als Leistungsröhre wie folgt aus:
SET-211-OPT-TBT-15K-06-20-FG-SolidPRE-Open-GND.jpg
Bei 20kHz und nicht geerdeten Ausgang des AÜs ( rote Kurve ) wird der Pegel um ca. 1dB gedämpft. Wird der Ausgang geerdet, dann liegt der -3dB bei ca. 20kHz.
Wie besprochen, ist der Ausgangspegel bei niedrigen Frequenzen im Wesentlichen von zwei Faktoren abhängig, nämlich der immer geringer werdenden Primärimpedanz und mögliche Sättigungserscheinungen vom Eisenkern. Daher müssen für diesen Frequenzbereich Frequenzgänge bei unterschiedlichen Pegel durchgeführt werden um zu erkennen welchen Einfluss das auf den Frequenzgang hat. Dies habe ich für zwei höhere Pegel durchgeführt, einmal für ca. 6Vp bedeutend 3W an 6 Ohm und für 10Vp und ca. 8,3W an 6 Ohm. Wie gesagt, eingepegelt habe ich bei 1 kHz.
SET-211-OPT-TBT-15k-06-20-FG-Power.jpg
Bei 6Vp / 3W an 6 Ohm wird bei 20Hz der Pegel um ca. 1dB gedämpft und -3dB bei einen Pegel von 10Vp / 8,3W an 6 Ohm.
Das sind erstmal gute Ergebnisse, aber weil mich das aufgrund der aufgeführten Kritik bezüglich der Übertrager etwas stutzig gemacht hat, da viele behaupteten meine AÜs sein nicht asureichend, habe ich mir einige Sinussignale am Ozsilloskop angeschaut und bin dabie wie fogt vorgegangen:
- Bei 1kHz Maximalpegel und Leistung ermittelt ( keine sichtbaren Verzerrungen vom Signal )
- Bei gleichen Eingangspegel Messungen bei 100Hz und 30Hz durchgeführt
- Messung bei halber Leistung
Bei 1kHz ergaben sich folgende Maximalpegel bevor sichtbare Verzerrungen auftraten:
11Vp an 6 Ohm = 10Watt
Sei es bei 5 Watt ( halbe Leistung ) oder 10 Watt, bei 100Hz sahen die Sinuskurven gut aus.
Bei 30Hz konnte bei gleichen Einganspegel immerhin noch ein Ausgangspegel erreicht werden, der nur -0,5dB unter dem von 1kHz und 100Hz lag. Das finde ich hervorragend.
Im Einzelnen sahen die Sinus Kurven bei 5 Watt / 6 Ohm wie fogt aus:
SET-211-OPT-TBT-15k-06-20-5W-100Hzi.jpg
SET-211-OPT-TBT-15k-06-20-5W-030Hzi.jpg
Bin ich auf ermittelte Maximalleistung von 10Watt an 6 Ohm gegangen dann zeigten sich die Sinuskurven bei 100Hz und 30Hz wie folgt:
SET-211-OPT-TBT-15k-06-20-9W-100Hzi.jpg
SET-211-OPT-TBT-15k-06-20-9W-030Hzi.jpg
Leider konnte ich das 30Hz Signal wegen der Periodendauer und Belichtungszeit der Kamera nicht komplett auf das Bild bekommen, aber es sei gesagt das auch unter diesen Bedingungen der Pegel nur um -0,5dB fiel. Erst wenn man das Eingangsignal um weitere 0,5dB erhöht hat, erkannte man am 30Hz Signal am Oszilloskop eintrentende Verzerrungen, die ich rot eingekreist habe. Der Null Durchgang ist nicht mehr eine Tangente / Gerade, sondern weißt bereits kleine Knicke auf, die die Grenzen andeuten.
OK, ich lasse mir vorwerfen, dass ich nicht bis 20Hz runter gegangen bin, muss jedoch in die Runde die Frage werfen wie relevant das überhaupt ist. Oder, schaut man sich viele der Datenblätter von renommierten AÜ-Herstellern an, dann werden in den allermeisten Fällen Maximalleistungen eher bei 40 bzw. 50Hz angegeben, seltener wie z.B. bei Lundahl durchgehend bei 30Hz. Das war auch der Grund weshalb ich bei den gezeigten Sinus nur bis 30Hz gegangen bin ...
Bei den Frequnzgänge ist zu beachten, dass der Klirr nicht in die Messung eingeht, sondern nur das Grundsignal. Daher möchte ich noch eine Klirrmessung von 30Hz - 1 kHz bei Maximalpegel ( 10Watt an 6 Ohm ) beifügen.
SET-211-OPT-TBT-15K-06-20-THD.jpg
Der Klirr > 100Hz liegt im Bereich dessen was unterschiedliche Simulationen berechnen. Unterhalb von 100Hz macht sich wie gesagt zum Einen die immer geringere Primärimpedanz bemerkbar, was zu einen erhöhten Klirr führt, wie auch wahrscheinliche Sättigungseffekte.
Fazit: Ja, diese AÜs wiegen nur ca. 2,5kg, sie erfüllen aber 100% deren Einsatzforderungen, die ich zusammenfassend wie fogt angeben würde:
Frequenzgang Sekundärseite geerdet bei 10W / 6 Ohm: 20Hz -3dB bis 20kHz -3dB
Frequenzgang Sekundärseite offen bei 10W / 6 Ohm: 20Hz -3dB bis 20kHz -1dB ( leider schafft die Audiokarte von meinen Messsystem keine höheren Frequenzen ... )
