Trioden / Tetroden im Schaltbetrieb

[Bernhard _. (Firma: dl1bg) (bernhard_)]

Hallo zusammen,

wie ihr von meinen anderen Fragen zum Thema vielleicht wisst, möchte ich 
einen Klasse F Verstärker von PY2KO nachbauen.

Mittlerweile ist für mich klar, dass ich dazu Röhren in der Klasse 300 W 
Anodenverlustleistung verwenden möchte, deshalb hier konkretere Fragen 
dazu.

Ganz konkret: ich möchte eine Röhre so im schaltenden Betrieb fahren, 
dass im Idealfall das angehängte Bild herauskommt. Wenn das Ganze 
weniger hart abläuft ist es auch nicht schlimm, aber die Röhre muss eben 
zwischen Sättigung und fast stromlos geschaltet werden innerhalb von 
einigen ns.

Eine Tetrode schirmt ja ihr Steuergitter gegen die Anode ab und sollte 
damit schnell schalten können. Andererseits gibt es viele Trioden mit 
sehr kleiner Gitterkapazität (GI-7B), die explizit schnell pulsend 
genutzt wurden. Was ist nun besser?

Hat jemand von euch Erfahrungen mit dem Thema oder kann mir sagen ob das 
mit Trioden in der Praxis überhaupt gehen kann?

Vielen Dank im Voraus
Bernhard

[Günter Lenz (Gast)]

Was ist das Ziel? Geht es darum, ein Signal zu erzeugen,
das einem Rechteck möglichst nahe kommt? Das geht mit deiner
Schaltung nicht, da ja schon ein Tiefpaß nachgeschaltet ist.
Oder geht es darum, einen guten Wirkungsgrad zu erreichen?
Soll damit gesendet werden? Dann ist dieser Verstärker nur
für CW oder FM zu gebrauchen. Bei Röhren wird ja der
Wirkungsgrad besser, wenn eine möglichst hohe
Anodenspannung verwendet wird. Das Ganze wird auch noch
Frequenzabhängig sein. Einfach mal aufbauen, und messen
und beobachten was passiert.

[Bernhard _. (Firma: dl1bg) (bernhard_)]

Entschuldigung, das hätte ich klarer formulieren müssen.
Mit "herauskommt" meinte ich, dass die Anodenspannung und -Strom so 
verlaufen wie angehängt. Schaltbetrieb eben.

[Frank W. (frank_w)]

meinst Du den:

http://www.813am.qsl.br/artigos/py2ko/burrico/quaggi.pdf

Gruß Frank

[B e r n d W. (smiley46)]

Hallo Bernhard

Ist das korrekt, 14A Anodenstrom? Im Datenblatt steht Idc = 400 mA, bei 
einem Tastverhältnis von 50:50 würde ich einen Ipeak von ca. 800mA 
erwarten. IMO müsste das Gitter stärker negativ vorgespannt werden. Auch 
sollte das Gitter keine positiven Spannungen abbekommen, denn ein 
Betriebszustand mit Gitterstrom wird im Datenblatt nicht erwähnt.

Der Anodenstrom geht hier nur auf Null, weil keine Spannung mehr da ist. 
Laut Datenblatt wird das Gitter im Class A Betrieb schon auf -55V 
voreingestellt und hier dürften es -100 Volt werden. Mach mal nur eine 
Drossel mit 200µH in die Anodenleitung und parallel dazu einen 
Lastwiderstand von 1500 Ohm. Dann läßt sich erst mal die Ansteuerung 
optimieren.

Gruß,
Bernd

[Bernhard _. (Firma: dl1bg) (bernhard_)]

@  Frank Wa: ja

Nochmal weils im Bild verwirrend ist: es werden GI7B verwendet, die 
Kapazitäten im Modell habe ich angepasst.
Ein paar GI7B als Versuchsobjekte habe ich übrigens bestellt.

@ Bernd
Die 14 A Anodenstrom waren natürlich übertrieben, genauso wie die 
Gitterspannungen; ich wollte nur das Prinzip zweigen.
Ansonsten möchte ich schon weit über den spezifizierten Strom gehen, 
weil der ja nur bei sehr geringer Anodenspannung fließt und daher auch 
wenig Verlustleistung erzeugt.

Die Schaltung ohne Schwingkreis habe ich mal angehängt. Allerdings 
glaube ich, dass dieser essenziell dazugehört, weil mit Schwingkreis der 
Anodenstrom eben auch ohne Abfall der Anodenspannung herunter geht. In 
"Gesamt.png" sieht man bei 90,6 µs recht schön, dass die Triode im 
Stromnulldurchgang in Sättigung gerät, das ist bei rund 30 V 
Gitterspannung.

Die Effizienz der Schaltung beträgt übrigens rund 75 %.

So, Optimismus mal ausgeschaltet. Die Gitterspannung von -210 / 90 V ist 
natürlich unsinning, außerdem verstehe ich nicht wieso sie bei 90 V 
nicht weiter sinusförmig ansteigt. Und der Gitterstrom von 700 mA peak 
bei 90 V ist vermutlich auch nicht ganz ok...

Weitere Ideen: fällt euch eine Möglichkeit ein, die Gitterspannung (HF 1 
bis 30 MHz) rechteckförmiger zu bekommen? Gibt es eine Möglichkeit, die 
Frequenz "mechanisch" zu dritteln? Dann könnte man die Endstufe auf der 
3. harmonischen betreiben.

Viele Dank und Grüße
Bernhard

[B e r n d W. (smiley46)]

> die Gitterspannung (HF 1 bis 30 MHz) rechteckförmiger zu bekommen

Die Ansteuerspannung erhöhen und dann begrenzen oder mit einem 
Begrenzer-Verstärker. Dadurch entsteht eine trapezförmige Spannung und 
die 3. Harmonische wird automatisch erzeugt.

Nachtrag:
Im Endeffekt begrenzt die Endstufen-Röhre die Gitterspannung bei den 
positiven Halbwellen selber, es muss lediglich der Strom auf ein 
erlaubtes Maß begrenzt werden.

Ein zu hoher Kathodenstrom kann das Kathodenmaterial abtragen und 
reduziert die Lebensdauer der Röhre.

[Bernhard _. (Firma: dl1bg) (bernhard_)]

Danke, Bernd! Genauso hätte ich mir das vorgestellt, ich muss jetzt erst 
mal die Verstärkung der Schaltung errechnen damit ich mir den Begrenzer 
ausmalen kann.

@all
Zum Spaß habe ich mal eine FFT des Ausgangssignals bei 30 MHz gemacht.
Die Güte des Pi-Filters ist 6 unter Last, den Bauteilen habe ich reale 
parasitäre Widerstände zugewiesen.
Wie zu erwarten ist die erste sichtbare harmonische die dritte, die 
Dämpfung seht ihr selbst.

>> Ein zu hoher Kathodenstrom
Stimmt, daran habe ich noch nicht gedacht. Immerhin hat die GI7B einen 
indirekt geheizten Emitter, da ist hoffentlich etwas mehr Material da.
Bei rund 2,8 kW Ausgangsleistung (die ich nicht vorhabe, war halt die 
nächste Stufe nach 1 kW) stellen sich rund 2,2 A RMS ein bei einer 
Effizienz von 75 %. Das sind 700 W Verlustleistung, alleine die Anoden 
der GI7B können 2*350...

[Bernhard _. (Firma: dl1bg) (bernhard_)]

Hallo zusammen,

jetzt habe ich noch ein paar Fragen zur Gitteransteuerung. Bernd 
schreibt ja, dass die positive Gitterspannung durch den Gitterstrom 
begrenzt wird wenn ein ausreichender Serienwiderstand vorhanden ist.

Leider verstehe ich das Datenblatt
http://frank.pocnet.net/sheets/018/g/GI7B.pdf
nicht ganz, hier meine Fragen...

Im Datenblatt wird ein mindest-Serienwiderstand von 10 kOhm gefordert. 
Aber wenn außerdem die Spannung und die Verlustleistung des Gitters 
begrenzt sind, dann ist doch der Widerstandswert unnötig. Oder wird die 
Gitterspannung lastlos spezifiziert und sie ist real mit Gitterstrom 
immer niedriger?


Danke, Grüße
Bernhard

[B e r n d W. (smiley46)]

Hallo Bernhard

IMO ist das der max. Widerstand des DC-Pfades nach GND bzw. zur 
Bias-Einstellung. Nur dann kann ein ausreichend stabiler Arbeitspunkt 
garantiert werden.

Oft schaltet man in die Gitterleitung einen Widerstand mit mehreren 100 
Ohm, um parasitäre Schwingungen zu unterdrücken. In diesem Fall wird 
dieser Widerstand möglicherweise Teil des 10k DC-Pfades.