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Spannungsverstaerker, Phasenumkehrstufe und Impedanzwandler mit Trioden verdeutlicht anhand der ECC83

Innenwiderstand, Phasengang und Frequenzgang bei Variation von Anodenwiderstand, Kathodenwiderstand, Lastwiderstand, Koppelkondensatoren und Signalquellwiderstand



AC Kleinsignalanalyse simuliert mit PSPICE.
verwendetes ECC83 roehrenmodell von Norman L. Koren
Alternativen und mehr gibts auch bei Duncan








schaltungsaufbau fuer innenwiderstand sowie frequenz- und phasengang
(darstellung mit einem signal-quellenwiderstand von 10kohm)


   








Auswirkung des Anodenwiderstandes und Signalquellwiderstandes auf den differenziellen Ausgangswiderstand sowie Frequenz- und Phasengang


ca. 1mA/Roehre mit 250V/22kOhm bzw 400Volt/220kOhm Versorgungsspannung/Anodenwiderstand



an einer Signalquelle mit 100kohm

   


dasselbe nochmal an einer Signalquelle mit 10kohm

   


dasselbe nochmal an einer Signalquelle mit 10ohm

   





schoen zu erkennen ist, dasz der quellenwiderstand auf die erzielbare bandbreite groszen einflusz hat.
ebenfalls gut zu sehen ist, dasz das gain-bandwidth produkt bei unterschiedlichen verstaerkungen - herbeigefuehrt durch veraenderungen des anodenwiderstandes - relativ konstant bleibt.

die zusaetzliche belastung dieser schaltung durch den eingangswiderstand oder auch die eingangskapazitaet einer nachfolgenden stufe ist dem anodenwiderstand einfach parallel zu sehen.
wuerde jene schaltung mit dem 220k anodenwiderstand zb durch einen eingangswiderstand der nachfolgenden stufe mit grad genau 24k zusaetzlich belastet, ergaeben sich praktisch die selben (24k//220k=22k) kurvenverlaufe wie fuer jene der obigen 22k-andondwiderstandsschaltung.




schaltungsaufbau fuer frequenz- und phasengang bei unterschiedlicher lastankopplung
(darstellung mit einem signal-quellenwiderstand von 10kohm)



 




auswirkung der lastankopplung auf frequenz- und phasengang



 



beachtlich ist, dasz ein anstieg der verstaerkung bei tiefen frequenzen, bedingt durch die abkoppelung der zusatzlast (eingangswiderstand der nachfolgende stufe zb.), auftritt, der - bei allzu kleinem koppelkondensator - moeglicherweise unerwartet bzw. unerwuenscht ist.
andererseits ist dieser effekt aber auch zu einer teilweisen kompensation bzw. einem equalizing am unteren frequenzende nutzbar.
man sieht zudem sehr schoen das etwas paradox anmutende verhalten, dasz der groeszte koppelkondensator unter diesen umstaenden keinswegs die tiefstmoegliche untere grenzfrequenz garantiert.





schaltungsaufbau fuer frequenz- und phasengang fuer variierenden kathodenwiderstand
(darstellung mit einem signal-quellenwiderstand von 10kohm)



   




auswirkung unterschiedlicher kathodenwiderstandswerte auf innenwiderstand, frequenz- und phasengang



   



mit zunehmenden widerstandswerten sinkt die verstaerkung dieser schaltung bedingt durch die stromgegenkoppelnde wirkung des kathodenwiderstandes. das gain-bandwidth produkt bleibt ebenfalls wieder ungefaehr konstant. der strom durch die triode wird wegen der variierung der gitterspannung kraeftig veraendert, was in den schaltungsschemas direkt ablesbar ist.
bei ungefaehr gleichen werten von anoden- und kathodenwiderstand wird die verstaerkung zu 1. dieser sonderfall laezt sich sinnvoll zur phasenumkehr nutzen, da das idente signal ja auch nichtinvertierend am kathodenanschlusz abgreifbar ist. der aussteuerbarkeit waeren jedoch in dieser einfachen ausfuehrung - bedingt durch die geringe kathoden-dc-spannung von wenigen volt - eher enge grenzen gesetzt.

der innenwiderstand der schaltung steigt mit zumehmender stromgegenkopplung etwas an ebenso dessen obere grenzfrequenz.
beim einsatz als phasenumkehrstufe nicht unwesentlich sowie unuebersehbar ist der nahezu um eine ganze groeszenordnung geringere innenwiderstand der signalauskoppelung am kathodenabgriff im vergleich zum jener am anodenabgriff.

bei passender dimensionierung (und ohne anodenwidestand sowie mit dc-gekoppeltem steuergitter zb.) ist so eine kathodenfolgerschaltung, ihres unschagbar geringen innenwiderstandes wegen, ein idealer treiber fuer "schwierige" lasten, auch wenn sie keine spannungsverstaerkung mehr zu bieten hat.





allzeit gutes gelingen wuenscht
michael gerstgrasser

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