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Leistungspentode an einem mathematisch idealem Uebertrager in verschiedenen Schaltungsvarianten verdeutlicht anhand der EL34

Gegenueberstellung von:
Pentodenschaltung, Ultralinearschaltung, Ultralinearschaltung mit Kathodengegenkopplung (Ultrapentodenschaltung, und Ultratriodenschaltung) und Triodenschaltung




AC Kleinsignalanalyse simuliert mit PSPICE.
verwendetes EL34 roehrenmodell von Norman L. Koren
Alternativen und mehr gibts auch bei Duncan
einige der schaltungsanregungen von Menno van der Veen









schaltungsaufbau mit mathematisch idealem atr (1:1 prim/sec uebersetzung, 33% ul-anzapfung, 20:1 prim/cfb uebersetzung):
(darstellung mit einem signal-quellenwiderstand von 1kohm)


   


Differenzieller Ausgangswiderstand sowie Frequenz- und Phasengang von einer(!) EL34 bei ca. 400Volt / 40mA


die kurven in den ri-grafiken von oben nach unten:

pentodenschaltung mit stromgegenkopplung
pentodenschaltung
ultralinearschaltung
superpentodenschaltung
supertriodenschaltung
triodenschaltung


bei hochohmigem signal-quellenwiderstand von 100kohm

   



dasselbe nochmal mit signal-quellenwiderstand von 10kohm

   



dasselbe nochmal mit signal-quellenwiderstand von 1kohm

   




das eigentlich paradoxe verhalten, dasz ein hoeherer treiberwiderstand einen geringeren ausgangswiderstand nach sich zieht - wie es zb bei der pentoden- und ul-schaltung bei hoeheren frequenzen gut zu beobachten ist - kann man auch einfach als fruehes ueberhandnehmen der parasitaeren kondensatorwirkungen der roehre ansehen.
ueberspitzt formuliert, mutiert die roehre also bei hoeheren frequenzen zum kondensator mit zunehmend wirkungslosen steueranschlueszen.
dieses grundsaetzlich kapazitive verhalten wird bei der anwendung von gegenkopplungen leider schnell zum bestimmenden stabilitaetskriterium.

daneben ist es bezuegklich der breitbandigkeit des frequenzganges durchaus lohnenswert auf die niederohmigkeit der ansteuerung ein gewisses augenmerk zu legen, wie zb. anhand der -3db punkte (obere grenzfrequenz von knapp 50khz bei 100kohm bzw. 3mhz bei 1kohm quellwiderstand) fuer die ultraliearschaltung schoen ersichtlich ist.


dasz stromgegenkoppung zwar eine eine erfreulich hohe bandbreite bietet , dagegen aber die geringere verstaerkung und der erhoehten innenwiderstand steht, ist ebenfalls gut zu sehen.





Frequenz- und Phasengang bei unterschiedlichen Lastwiderstaenden


nochmal 10kohm signal-quellwiderstand jedoch bei 700ohm lastwiderstand

 


nochmal 10kohm signal-quellwiderstand jedoch bei 70kohm lastwiderstand

 




eine deutliche beeinfluszung der verstaerkung und der ubertragungsbandbreite ist augenfaellig mit einer variation des lastwiderstandes verbunden.




Abhaengigkeit des differenzieller Eingangswiderstand von der Schaltungsvariante und den Lastbedingungen

zur besseren orientierung und vergleichbarkeit sind die verlaeufe von ein paar reinen kapazitaeten (25pf 50pf 100pf 200pf und 400pf) zusaetzlich eingeblendet


bei lastwiderstaenden von 700ohm, 7k und 70k

     



     



schoen zu erkennen ist das paradox anmutende verhalten, dasz eine geringere belastung des ausgangs - also bei groeszeren lastwiderstaenden - eine hoehere eingangskapazitaet zur folge hat.
auszerdem ist gut zu sehen, dasz sich die verstaerkung der verschiedenen schaltungsvarianten gravierend auf die eingangsimpedanz abbildet.







auch wenn es zb. wohl keinen "realworld"- ausgangsuebertrager geben wird der auch noch im mhz bereich ampitude und phase tadellos aufrechterhaelt (wie der oben angenommene ideal-atr), ist es in meinen augen doch recht interessant zu sehen was sozusagen das "bauelement roehre" alleine in verschiedenen umgebungen fuer ein verhalten zeigt.

daneben ist jedem natuerlich selbst ueberlassen, sich zu sinnhaftigkeit und gueltigkeit obiger ueberlegungen und ergebnisse seine eigenen gedanken zu machen.


allzeit gutes gelingen wuenscht
michael gerstgrasser

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