(Online seit 09.10.2005. Letzte Bearbeitung: 08/27//2011)

Radios using pushpull audio amplifiers or ultra-linear audio power amplifiers

(Sorry, only in German)

Radios mit Ultra-Linear-Röhren-Endstufen
und Gegentaktendstufen

(Online seit 09.10.2005. Letzte Bearbeitung: 27.08.2011)

Die typische Massenschaltung für Standardendstufen ist die Eintakt-A-Schaltung. Hier wird eine Röhre zur NF-Leistungsverstärkung genutzt. Der Arbeitspunkt der Röhre liegt möglichst in der Mitte der Anodenkennlinie. Wird nicht zu stark angesteuert, bleibt die negative und positive Halbwelle im halbwegs geraden Teil der Kennlinie. Der mittlere Anodenstrom ändert sich kaum. Typische Klirrfaktoren liegen bei ca. 10 %. Es fließt ein relativ hoher durchschnittlicher Anodenruhestrom. Mit Gegentakt-Endstufen (Zwei Leistungsröhren, eine Phasenumkehrröhre) kann die Ausgangsleistung deutlich erhöht werden. Üblicherweise wird der Arbeitspunkt in den Bereich AB gelegt, auch B. Es fließt nur ein relativ geringer Anodenruhestrom. Durch die Gegentaktanordnung verbessert sich der Klirrfaktor auf ca. 2-5 %. In den Röhren steigt je an Ansteuerung der mittlere Anodenstrom im Takt dieser Ansteuerung. Die Arbeitspunkt-Variante C (kein Ruhestrom) wird kaum angewandt, da der Klirrfaktor zu hoch ist. Es gibt auch Gegentakt-A-Anwendungen, die einen guten Klirrfaktor liefern, bei relativ geringer Ausgangsleistung.

Ultra-linear audio power amplifiers
Around 1955 began in Germany the discussion of the in other countries well proven ultra-linear power amplifiers. With this principle the screen grids of the putput tubes are connected to the taps of the output transformer, so that the schreen grids add to the available power and additionally reduce reduce distortion (distortion factors of under 1 % were achieved). In that way the tube becomes something of an in between of triode and pentode. In these years appeared several articles on the subject in the technical journals. In the beginning the advantages of the principle were certainly questioned. Various publications pointed out the increase of output power but also contrarily the reduction of output powe. The circuitry was always understood as being a negative feedback variant. In contrast to negative feedback via the secondary of the output transformer was a more broadband reduction of distortion expected with the negative feedback via the screen grid. However, a combination of both variants of negative feedback was used.

In the "Lehrbuch der Funkempfangstechnik" by H.Pitsch, 1963 the author describes the principle together with a list of reference. It can also be employed in single ended Class A output stages with pentodes or tetrodes.

A couple of years it was modern to build this way push-pull Class AB tube amplifiers. I myself have built around 1965 a tube amplifier using two EL84 tubes in push-pull together with an ultar-linear output transformer and an additional single EL84 tube for the tweeter. This equipment is still in use! The output transformer (type GU14) bought from distributor Radio-Arlt had a then whopping price tag of DM (Deutsch Marks) 37.50. It has a primary of 2 times 4 kilo-ohms with an output capability of 15 watts.

A problem at first was obtaining suitable output transformers. Reading the article of W. Aschermann in Funktechnik magazine, issue 27, 1955 on page 478, one gets an idea of complexity of how to determine the best circuitry.

One circuit variant without galvanic connetion to the output transformer was introduced in the radio set Loewe Opta Hellas 2841. The screen grids were connected to separate windings (see table below). Details can be found in Funktechnik magazine 1955, issue 13, page 271. Unclear meaning see question 1.

Questions:

1. At this time it is still unclear, whether the with (?) marked windings in the list below were part of the output transformer or extra transformers. Actually can in this way no ultra-linear negative feedback be achieved.
2. At this time it is still unclear, whether in the list below with (??) marked windings were part of an ultra-linear circuit or had they other tasks?Actually can in this way no ultra-linear feedback be achieved.
   Example of the Grundig 5040W radio set: For the screen grid of the EL12 tube an extra transformer with tapped windings is used. In the service data sheet this transformer is called filter choke. The anode current for the first stages was filtered here. Why is the screen connected to the choke. Was it intended to achive negative feedback of hum voltage within the final amplifier tube? (See schematic below).

There were also ultra-linear output transformers with multiple windings to increase bandwidth.

Certainly radios with ultra-linear audio circuitry are an interesting collecting field.

(Translation by Peter Stepponat)

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Um 1955 kam in Deutschland die Diskussion über die schon im Ausland bewährte 'Ultra-linear-Röhren-Endstufen' auf. Bei diesem Prinzip wird das Schirmgitter einer Lautsprecher-Endstufenröhre mit an den Ausgangstransformator so angeschlossen, daß das Schirmgitter mit NF-Leistung liefert und darüber hinaus den Klirrfaktor der Schaltung reduziert (Klirrfaktoren unter 1% waren erreichbar).

Die Pentode wird dadurch zu einem Zwischending von Triode und Pentode. In diesen Jahren können diverse Artikel in den Fachzeitschriften zum Thema gefunden werden.

Jedenfalls wurde der Vorteil des Prinzipes anfangs durchaus auch in Frage gestellt. In den verschiedenen Publikationen wird unterschiedlich auf eine Steigerung der Ausgangsleistung, aber auch gegenteilig auf eine Reduzierung der Ausgangsleistung hingewiesen.

Die Schaltung wird aber immer als eine Gegenkopplungs-Variante verstanden. Im Gegensatz zur Gegenkopplung über die Sekundärseite, soll bei der Schirmgittergegenkopplung eine breitbandigere Klirrfaktor-Reduzierzung möglich gewesen sein. Es wurde aber eine Kombination beider Gegenkopplungsvarianten eingesetzt.

Im 'Lehrbuch der Funkempfangstechnik' von H. Pitsch, 1963 wird das Prinzip mit Literaraturquellen beschrieben. Auch bei Eintakt-A-Endstufen mit Pentoden oder Tetroden ist es anwendbar.

Es war einige Jahre modern, Gegentakt-AB-Röhrenendstufen so aufzubauen. Ich selbst habe so um 1965 einen Röhren-Vollverstärker mit 2 * EL84 ind Gegentakt mit Ultralinear-Trafo und zusätzlicher Eintakt-EL84 für die Höhen aufgebaut.

Dieses Gerät ist noch heute aktiv! Der Trafo (Typ GU14) von Radio-Arlt kostete damals uebrigens stolze 35,70 DM. Er hatte eine Primär-Impedanz von 2 * 4 kOhm. Leistung 15 Watt.

Problematisch war zuerst die Beschaffung geeigneter Transformatoren. Wenn man den Artikel von W. Aschermann in Funktechnik Heft 17 aus 1955, Seite 478 liest, sieht man die Komplexität der Bestimmung der Auslegung der besten Schaltung.

Eine Schaltungsvariante ohne galvanische Ankopplung an den Trafo wurde beim Loewe Opta Hellas 2841 vorgenommen. Die Schirmgitter arbeiteten auf eigene Wicklungen (siehe Tabelle unten). Details sind der Funkschau 1955, Heft 13, Seite 271 zu entnehmen. Unklare Bedeutung, siehe Frage 1.

Fragen:

Es hat auch Ultra-Linear-Transformatoren mit verschachtelter Wicklung zur Steigerung der Bandbreite gegeben.

Sicherlich sind Radios, die das Ultra-Linear-Prinzip anwandten, ein interessantes Spezial-Sammelgebiet.

Artikel zum Thema:

Funkschau, 1955, Heft 13, Seite 271
Loewe Opta Hellas Plastik.
(Siehe Frage 1 weiter oben)