Warum einen Abwärtstransformator nach einer Vakuumröhre in einen Ventilverstärker einbauen?

Ich forsche an Ventilverstärkern. Ich fand dieses Schema für einen:

Der Eingang wird also vom ersten Ventil verstärkt, und das verstärkte Signal wird dann vom zweiten Ventil erneut verstärkt, oder?

Meine Frage ist, warum die Spannung heruntergefahren wird, bevor sie zum Lautsprecher geht. Es erscheint mir sinnlos, die Spannung mit den Ventilen zu erhöhen und dann wieder abzusenken. Alle Schaltpläne, die ich online finden kann, tun dies. Warum?

(Bezieht sich die 300-V-Schiene oben auf den Transformator? Wenn nicht, wofür?)

Es ist eine Frage der Impedanz.

Die Anodenspannung (Plattenspannung) der Röhre variiert über einen weiten Bereich, während der Strom über einen viel kleineren Bereich variiert. Wenn Sie die Ausgangsimpedanz als definieren

Dies ergibt normalerweise einen ziemlich hohen Wert für eine typische Vakuumröhre in der Größenordnung von Tausenden von Ohm.

Andererseits haben die meisten Lautsprecher eine niedrige Impedanz - in der Größenordnung von 4 bis 16 Ω - was bedeutet, dass sie eine relativ höhere Stromänderung bei einer relativ geringeren Spannungsänderung wünschen.

Beachten Sie, dass es sich in beiden Fällen um die gleiche Leistung (Spannung × Strom) handelt, die der Verstärker tatsächlich erzielt - eine Erhöhung der Signalleistung von Eingang zu Ausgang.

Der Transformator sorgt für diese Impedanzänderung. Es tauscht einen Hochspannungshub gegen einen Hochstromhub aus. Ohne sie würden Sie nur einen winzigen Bruchteil der tatsächlich an den Lautsprecher gelieferten Signalleistung erhalten, die durch den relativ geringen Strom in der Röhre begrenzt ist.

Aus einem Kommentar:

Irgendeine Idee, wofür die 300V-Schiene ist? Ist es einfach eine Stromversorgung für die Ventile? Warum ist es so Hochspannung?

Die 300-V-Stromversorgung wird aus dem gleichen Grund benötigt: Der Ausgang der Impedanz der Röhre ist von Natur aus hoch.

Die 6V6-Röhre ist für einen Plattenstrom von 50 mA (Durchschnitt) ausgelegt, was bedeutet, dass der Signalstromhub weniger als ± 40 mA (Spitze) betragen muss. In ähnlicher Weise ist die Röhre für eine Plattenspannung von 250 V ausgelegt (nominell, wird jedoch in dieser Hinsicht häufig übersteuert), so dass die Signalspannung weniger als etwa ± 120 V (Spitze) betragen muss.

Die am Ausgang verfügbare Signalleistung ist daher der Effektivstrom multipliziert mit der Effektivspannung oder:

Wenn Sie eine niedrigere Plattenspannung verwenden, wird die verfügbare Leistung proportional verringert.

Beachten Sie, dass dies bei einer Ausgangsimpedanz von:

Für die Ansteuerung eines 8-Ohm-Lautsprechers verwenden Sie einen 3000-Ohm-8-Ohm-Transformator (Übersetzungsverhältnis 19,4: 1), der für den Lautsprecher 4,38 V _RMS und 548 mA _RMS liefert .

Zusätzlich zu dem, was Dave Tweed sagte (+1), verhindert der Transformator in diesem Fall auch, dass der Gleichvorspannungsstrom zum Lautsprecher fließt, und entkoppelt die Gleichtakt-Eingangs- und -Ausgangsspannungen.

Der Plattenstrom von V1 liegt im Leerlauf auf einem Mittenwert. Das Eingangssignal bewirkt, dass der Plattenstrom vom Mittenwert entsprechend den Spitzen und Tälern des Eingangssignals sowohl nach oben als auch nach unten geht.

Selbst wenn es einen Lautsprecher gäbe, der an die Platte des 6V6 impedanzangepasst wäre, wäre der Gleichvorspannungsstrom durch ihn nicht wünschenswert. Der Transformator sperrt auch Gleichstrom, während die relevanten Wechselstromteile des Signals weitergeleitet werden.

Beachten Sie, dass die Impedanzanpassung immer noch der Hauptgrund ist. Da dafür ohnehin ein Transformator erforderlich ist, hat der Schaltungsentwickler ausgenutzt, dass er auch Gleichstrom sperrt und die Gleichtakt-Eingangs- und Ausgangsspannungen entkoppelt sind. Aufgrund dieser letzteren Tatsache kann eine Seite des Lautsprechers geerdet werden, obwohl die Primärwicklung des Transformators an 300 V angeschlossen ist.

Kurzantwort: Reduzieren Sie die Ausgangsimpedanz, um eine erhebliche Spannungsbelastung zu vermeiden

Für eine gute Basswiedergabe ist der Lautsprecher ein Linearmotor / Generator mit Gegen-EMK für Kick-Drum-Impulse. Daher muss die Ausgangsimpedanz viel niedriger sein als der Lautsprecher. Dies wird auch Damping Factor = Zspeaker / Zout genannt und beträgt nur 20 bei billigen Endstufen mit niedriger Leistung, 100 bei guten Endstufen und 1000 bei Endstufen mit hoher Leistung.

Was ist das bei einem Röhrenverstärker?

1. Das hängt vom Rohr-Zout ab, dividiert durch das Windungsverhältnis des quadratischen Transformators.

2. Die Impedanzreduzierung des Windungsverhältnisses n² reduziert also die hohe Ausgangsimpedanz auf etwas niedriger als die Lautsprecherimpedanz.

3. Ohne Spezifikationen ist es schwer zu erraten, aber nie so gut wie der normale Zustand, aber es beeinträchtigt die harmonische Verzerrung durch Gegen-EMK. Nicht nur die weiche Begrenzung der Röhre, sondern auch der schlechte Dämpfungsfaktor können für manche Gitarristen "angenehm", sondern für Audio "matschig" sein Experten mit breitem Spektrum.

4. Da das Windungsverhältnis auch die Spannung um n verringert, muss der Röhrenspannungshub n-mal größer sein als das, was der Lautsprecher sieht

5. ZB also vielleicht 9 mal größerer Swing und VDC und / 81 Reduzierung der hohen Ausgangsimpedanz. Vielleicht mehr Windungsverhältnis ... 20; 1 Spannungsverhältnis ist 400: 1 Impedanzverhältnis, möglicherweise ergibt sich ein Dämpfungsfaktor von <10, dh schlechter DF Deshalb verwendeten sie oft 16 Ohm Lautsprecher.

6. Übrigens: Viele Röhrenverstärker-Designs sind viel besser als dieses.

Ich muss Ihre irreführende Terminologie korrigieren. Es ist ein Impedanzanpassungs-Leistungstransformator , kein Abwärtstransformator!

Damit Sie die Antwort verstehen, müssen Sie Folgendes wissen:
1) Der Zweck eines Verstärkers besteht darin, die Leistung (nicht Strom oder Spannung) zu verstärken .
2) Vakuumröhrengeräte können nur "kleine" Ströme liefern, aber hohe Spannungen verarbeiten.
3) Vakuumröhren hatten Impedanzen von K Ohm , während die Lautsprecherimpedanzen in der Größenordnung von Ohm lagen .

Da P = VI ist, muss für die maximale Leistungsverstärkung bei Geräten mit kleinen Strömen die maximale Spannung verwendet werden , die das Gerät verarbeiten kann (dies ist die Antwort auf Ihre Frage nach dem "Warum hohe Spannungen").
Da die maximale Leistungsübertragung zwischen zwei Geräten auftritt, wenn deren Impedanzen übereinstimmen, war der Impedanzanpassungs-Leistungstransformator die ideale Lösung für dieses Problem (und die anderen in den anderen Antworten genannten Probleme).

Die Spannungsschienen eines beliebigen Stromkreises werden aus Gründen des "Energieerhaltungssatzes" benötigt. Obwohl die Signalleistung verstärkt wird, geht dies zu Lasten der von den Spannungsschienen gelieferten Leistung.