EL36 AMP - Idee für einen Verstärker mit Mastervolume


Experimental!

Bei diesem Projekt ging es mir darum, einen möglichst einfachen Verstärker mit Mastervolume zu entwerfen. Also wenig Knöpfe und Bedienelemente. Die Idee hatte ich nach der Lektüre des Buches "Designing Tube Preamps for Guitar and Bass" von Merlin Blencowe - ein tolles und sehr inspirierendes Buch, wie ich finde.

Was die Abbildungen angeht, können sich nach der Inbetriebnahme des Verstärkers noch Änderungen ergeben haben!


Bild des fertigen Verstärkers
Verstärker von vorne

<Top>

Schaltung:


Schaltplan EL36
              Amp
Schaltplan <...als PDF>

Zuerst ein Hinweis: Offenbar gibt es unter dem Namen EL36 zwei unterschiedliche Röhren. Die eine stammt von der EL6 ab und ist mit einer Anodenverlustleistung von 18W angegeben. Die andere, hier verwendete, ist von der Heizung abgesehen, identisch mit der PL36, für die lediglich 12W Pav angegeben sind. Im Netz findet verschiedene Berichte, die der E/PL36 eine Belastung bis zu 20W attestieren. Meine Erfahrungen mit diesem Projekt scheinen das zu bestätigen. Dennoch sei darauf hingewiesen, dass die Röhren hier außerhalb ihrer Spezifikation betrieben werden!

Die Schaltung habe ich auf einer Lötleiste aufgebaut. Den Aufbau auf einen "Turret Board" finde ich prinzipiell schön und passend. Er ist m.E. aber nicht so günstig, wenn man die Schaltung noch entwickelt und deshalb vielleicht Bauteile tauschen muss. Das geht bei der Lötleiste besser.

Im Eingang wird eine ECC83 benutzt. Die erste Stufe ist mit dem vergleichsweise großen Arbeitswiderstand und dem eher "hot" eingestellten Arbeitspunkt auf möglichst hohe Verstärkung ausgerichtet.

Danach folgt eine kapazitiv angekoppelte Impedanzwandlerstufe, die die Klangregelung niederohmig ansteuert.

Die Klangregelung bewirkt rechts von der Mittelstellung eine Höhenanhebung, während in der anderen Richtung die Höhen bedämpft werden. Hier kann man z.B. durch Wahl anderer Werte für die Kondensatoren den Grundsound des Verstärkers stark beeinflussen. Für den Kondensator auf der "Bass"-Seite hatte ich zuerst 3.3nF vorgesehen, weil ich eine leichte Absenkung in den Mitten erreichen wollte. Die Klangregelung wurde dadurch aber ziemlich extrem. Auf der einen Seite zu basslastig, auf der anderen Seite spitz und in der Mittelstellung eine Mischung aus beidem. Mit 2x 1nF gefällt mit der Klang nun deutlich besser, geht allerdings wieder eher in Richtung "Tweed".

Da es keinen Bassregler gibt, muss man die Wiedergabe der tiefen Brequenzen nach der Fertigstellung vermutlich noch etwas tunen. Ein guter Ansatzpunkt ist z.B, der Koppelkondensator im Ausgang des Kathodenfolgers. Hier hatte ich ursprünglich 100nF vorgesehen - den Wert wegen zu üppiger Bässe später aber auf 47nF reduziert.

Dann folgt die Pentode einer ECF80. Deren Arbeitsgerade war ursprünglich so ist so eingestellt, dass die Übersteuerung symmetrisch erfolgt ("Through Knee"). Dadurch wollte ich die Mastervolume-Verzerrung dem Klangverhalten einer übersteuerten Endstufe annähern. Der Sound wurde dadurch aber etwas kühl und es kam beim Spielen nicht die richtige Freude auf.

Mittlerweile habe ich die Arbeitsgerade steiler gemacht und über den charakteristischen Knick der Pentodenkennlinie gelegt ("Above Knee"). Dadurch wird die Übersteuerung eher unsymmetrisch und der Klang nähert sich dem einer Triode mit der sprichwörtlichen "Wärme". Überhaupt ist es ganz erstaunlich, welche klanglichen Veränderungen man durch Variation der Lage der Arbeitgerade, des Arbeitspunktes und/oder der Schirmgitterspannung erreichen kann. Hier gibt es viel Raum für Experimente. Allerdings sollte man die Grenzwerte für Anoden- und Schirmgitterbelastung sowie für den Gitterstromeinsatz des Steuergitters dabei nicht aus den Augen verlieren.

Die ECF80 gibt es auch als Russisches Equivalent. Die Röhre heißt dann 6F1P und ist recht günstig zu haben (...oder auch 6F12P - allerdings mit abweichender Beschaltung der Anschlüsse!).

Wegen der hohen Verstärkung der Pentodenstufe folgt dann ein Spannungsteiler, der den Pegel wieder verringert. Natürlich könnte man die Verstärkung der Pentode auch gleich so einstellen, wie benötigt. Für Experiment mit der Beschaltung der Pentode ist es aber gar nicht so schlecht, diese Einstellmöglichkeit für die Steuerspannung der Endstufe zu haben.

Das folgende Triodensystem der ECF80 erledigt in Kathodynschaltung die Phasenumkehr.

Der nachfolgende Mastervolumeregler ist mit einem 2x24 Stufenschalter und einzelnen Widerständen aufgebaut, weil ein Stereopoti an dieser Stelle zu schlechte Gleichlaufeigenschaften hätte. Die Schrittweite liegt mit den angegebenen Widerstandswerten bei 2dB. Für geräuschlosen Betrieb muss der Schalter unterbrechungsfrei umschalten ("Make-Before-Break")! Die Gitter der Endröhren müssen durchgehend Massebezug haben.

Der Regler ist direkt vor den Endröhren angeordnet, damit auch die Phasenumkehr in die Verzerrung der Vorstufe eingeht. Falls man nur einen Schalter mit z.B. 12 Stellungen hat, könnte auch eine Einteilung der Stufen in einen  anfänglichen 6dB Schritt gefolgt von einer Schrittweite von 3 oder 4 dB funktionieren. Ich habe ein Bash Shellscript geschrieben, mit dem man für unterschiedliche Schrittweiten die benötigten Widerstände für ein logarithmisches Poti ausrechnen kann. Der Link befindet sich unten auf dieser Seite.



Mastervolume Regler
Links der Tone-Regler - Rechts das Mastervolume-Poti

Das Netzteil orientiert sich an einem Trafo, den ich noch hatte und ist deshalb vielleicht nicht ganz optimal. Das "Choke Input Filter" entlockt der Drossel jedenfalls ein elektromagnetisches Feld, das -gerade in einem Alu-Chassis- nur schwer zu bändigen ist. Der Bereich unter der Drossel musste großflächig mit Mu-Metall abgeschirmt werden, um das Brummen in den Griff zu bekommen. Die Elkos und Koppelkondensatoren müssen i.A. etwa 500V Gleichspannung (330V RMS  x 1.414 = 467V^) aushalten, weil die Siebwirkung der Drossel erst einsetzt, wenn die Röhren aufgeheizt sind und Strom fließt.

Für ein "herkömmliches" Netzteil mit Ladekondensator hinter der Gleichrichtung würde man einen Trafo mit etwa 2x200V~ benötigen. Die große Drossel hinter dem Netztrafo könnte dann entfallen. Die Endstufe benötigt hier allerdings nur 250V Anodenspannung, sodass man bei den R/C Filtern im Netzteil für die Widerstände eher kleinere Werte wählen muss - was die Siebwirkung verschlechtert. Hier wird man um eine Drossel für die Versorgung der Vorstufe und der Schirmgitter wohl nicht herumkommen.

Das "Hochlegen" der Heizung ist erforderlich, weil die max. zulässige Differenz zwischen Heizung und Kathode für die ECF80 mit lediglich 100V angegeben ist. Die Kathode der Kathodynstufe liegt jedoch bereits auf 80V zu denen noch die Sprechwechselspannung hinzu kommt.


Verstärker von innen
Blick ins Innere

Die Endstufe ist mit zwei EL36 von RFT aus der ehemaligen DDR aufgebaut. Diese Beam-Power-Tetroden werden nicht oft verbaut und deshalb bekommt man sie günstig. Ursprünglich wurde diese Röhre zur Hochspannungserzeugung in Fernsehern eingesetzt und nicht unbedingt als Audioverstärker. Die Russische Ausführung heißt 6P31S. Der gemeinsame Kathodenwiderstand sollte mindestens 10W vertragen. Die Ausgangsleistung beim optischen Einsatz der Übersteuerung am Oszilloscop beträgt etwa 18W.

Erste Eindrücke:

  • Meine ECF80 und auch die EL36 von RFT neigen zur Mikrofonie. Eigentlich hatte ich von beiden Typen genügend Exemplare. Da ich aber diejenigen mit den geringsten Nebengeräuschen auswählen musste, ist die Anzahl der benutzbaren Röhren doch geschrumpft (...später habe ich statt der EL36 russische 3p31s Röhren ausprobiert. Mein Eindruck ist, das die Version mit schwarz glänzenden Anodenblechen sehr gut funktioniert). Man muss also überlegen, ob man einen Verstärker mit vergleichsweise "exotischen" Röhren aufbauen möchte. Bei aktuell noch produzierten Röhren hat man natürlich eine größere Auswahl...
  • Für den Kathodenwiderstand der Endstufe habe ich nun einen Hochlastwiderstand benutzt und diesen auf das Chassis geschraubt. Der vorherige Einbauort auf der Lötleiste zwischen den Elkos war wegen der Hitzeentwicklung ungünstig.
  • Von dem Masterregler sollte man sich keine realistische Endstufenverzerrung bei Flüsterlautstärke versprechen. Es geht eher darum, das Verhältniss von Vor- und Endstufenverzerrung regeln zu können.
  • Die Pentode der ECF80 hat starken Einfluss auf den Gesamtsound des Verstärkers. Die Röhre fügt dem Klang eine helle, etwas metallische Komponente bei, die vermutlich von der Zunahme der 3. Harmonischen "K3" herrührt. Die Intensität dieses Effekts lässt sich durch die Lage der Arbeitsgeraden beeinflussen. Wenn sie unterhalb des Knicks im Kennlinienfeld ("Below Knee") verläuft, nimmt der K3 "gefühlt" zu. Wenn die Arbeitsgerade oberhalb des Knicks ("Above Knee") gelegt wird, kehrt klanglich deutlich die Wärme zurück.


<Top>

Script zur Berechnung des Masterreglers:

Das Poti für den Mastervolume-Regler ist mit einem Stufenschalter und diskreten Widerständen realisert. Man benötigt ein logarithmisches Stereopoti mit gutem Gleichlauf. Der Wert beträgt hier 220KOhm. Um unterschiedliche Schrittweiten und Werte einfach berechnen zu können, habe ich ein Bash-Shellscript geschrieben. Das Script ist sehr einfach gehalten und ich habe mir nicht die Mühe gemacht, unsinnige Eingaben des Benutzers abzufangen. Wenn man Quatsch eingibt, hängt es sich u.U. auf. Deshalb ist die Benutzung auf eigene Gefahr. Ich übernehme keine Haftung bei Datenverlust, etc.!


Ausgabe des Scripts
                    schaltpot.sh
Ein- und Ausgabe des Scripts

Das Script fragt nach dem Start die Zahl der Schalterstellungen, den Widerstandswert des Potis in KOhm und die Schrittweite in dB ab. Dann werden die berechneten Widerstandswerte und die am nächsten liegenden Normwerte der E24 Reihe ausgegeben. Wenn Gnuplot installiert ist, wird auch noch die Kennlinie des Potis ausgegeben.


Kennlinie des Potis
Kennlinie des Potis

Auf der X-Achse ist die Schalterstellung eingetragen, die Y-Achse gibt den jeweiligen Widerstandswert an. Für einen 12-Stufigen Schalter könnte man hier die ersten beiden Werte 62K und 47K zu 110K zusammenfassen. Man bekäme einen Schalter mit einem 6dB-Schritt am Anfang und nachfolgenden 3dB-Schritten. Die letzte Stellung läge bei -33dB.

Hier der Link zum Script.

<Top>

Sounds:

Hier ein Zusammenschnitt von vier Passagen aus einem Sessionmitschnitt von meinem Kumpel Benno: Soundbeispiele

Amp von vorne
Gehäuse von vorne...


Amp von hinten
...und von der Rückseite

<Top>


Impressum

[Top | Home]