Montag, 1. November 2021

Schirmgittercascode

Den Lesern der Forenfalle dürfte die Blöhbaumcascode sog. BestPentode aus dem Blöhbaum Patent bekannt sein.
Es geht darum, dass Stromverteilungsrauschen bei Pentoden weg zu bekommen. Dafür hat sich Blöhbaum die galvanisch gekoppelte Schirmgittercascode als rauscharmen Pentodenverstärker patentieren lassen.


Leider bringt die als nun BestPentode bezeichnete Anordnung keinen Vorteil gegenüber der galvanisch gekoppelten Cascode Schaltung. Sie ist deshalb kaum auf die üblichen Pentodenschaltungen anwendbar bei denen die Anodenspannung in der Größenordnung der Schirmgitterspannung liegt oder darunter. Anleitung

Die Lösung für dieses Problem ist die wechselstromgekoppelte Cascode Schaltung. Dadurch, dass das Schirmgitter nicht mehr über den "Dreipol" mit Strom versorgt wird, darf dieser auf einem niedrigeren Potential liegen.


So ist es möglich die Kennlinie vom überspannten Bereich an zu nutzen. Damit ist nun die Unterdrückung des Verteilungsrauschens für alle Pentodenverstärkerstufen mit einem sog. "Dreipol" möglich. Stellvertretend habe ich die Schaltung eines Verstärkers mit der Pentode EF86 von einem Tonbandgerät als Simulationsgrundlage verwendet.

Auslegung der Schaltung:

Man bestimme an der Originalschaltung die Anodenspannung beim negativen Spitzenwert des Niederfrequenz-Signals. Das sind in dieser Applikation +12V bei Vollaussteuerung.
Mit dem Basisspannungsteiler stellt man den Transistor so ein, dass sich eine etwas niedrigere Spannung ergibt. Ich habe 10V gewählt. Damit ist sicher gestellt, dass der Transistor ("Dreipol") nicht in die Sättigung kommt. Der Stromausgang des Dreipols ist nicht mit dem Schirmgitter verbunden und das Schirmgitterpotential kann beliebig und unabhängig vom Potential des Dreipols sein. In diesem Fall +50V wie in der Originalschaltung.
 
Die wechselstromgekoppelte Schirmgittercascode unterscheidet deshalb grundlegend von der Patentschaltung und wird von deren Patentansprüchen nicht abgedeckt.

Man bestimme den Schirmgitterruhestrom.
Der Strom durch den Transistor soll mindestens dem Schirmgitterruhestrom entsprechen. R7 wird entsprechend gewählt.

Nun hat man zwei Möglichkeiten. Entweder belässt man den Arbeitswiderstand R1 und mindert den Ruhestrom so weit, dass die Anodenspannung ihren Sollwert, hier +35V bekommt oder man belässt den Ruhestrom und verringert den Arbeitswiderstand entsprechend. Ich habe mich für Letzters entschieden weil ich den Arbeitspunkt der Röhre unverändert beibehalten will. Da die Schirmgittersteilheit sich nun hinzuaddiert, entspricht die Verstärkung der, der Originalschaltung trotz des kleineren Arbeitswiderstandes R5.

Um die BestPentode irgendwie ans laufen zu bringen muss man mit dem Arbeitswiderstand R2 die Anodenspannung über die Schirmgitterspannung ziehen. Dabei muss man einen bitteren Kompromiss zwischen Verstärkungsminderung und Aussteuerungsminderung wählen. Die BestPentode ist in dieser klassischen Pentodenapplikation dem Original in Verstärkungsziffer und oder Aussteuerbarkeit unterlegen.  Um dieser Zwickmühle zu entgehen wählt der Patentinhaber laut dieser Quelle
baddiwad – lab jc
Quote: Frank gets around this in various ways, for example, the above mentioned MTA circuit (folding a “Best Pentode” stage into a P type device that is loaded “downwards”).
einen P-Stromspiegel.

In Arbeit, Fortsetzung folgt ...



Suchbegriffe: Rauscharmer Pentodenverstärker Cascode Kaskode Caskode low noise pentode amplifier screen grid cascode Triode Transistor kapazitiv gekoppelte Cascode AC coupled cascode partition noise