Dies ist eine von mir im Februar 2014 erbaute Stereo-PPP-Endstufe mit 4 6V6-Endröhren, 100 Volt-Übertrager als Endübertrager, 300 mV Vollaussteuerung und einer Gesamtleistung von 2 x 1o Watt Rms.

Unter allen Endstufenschaltungen ist die PPP oder Circlotronschaltung für mich derweil die interessanteste. Am Anfang hat man Bedenken, da das Prinzip nicht direkt verständlich erscheint und der Stromlaufplan ein wenig ungewohnt wirkt. Hat man das Prinzip erst einmal verstanden und die Endstufe aufgebaut, da kommt man aus dem Staunen nicht mehr heraus. Die Endstufe funktioniert einmal optimal eingestellt ohne Probleme und mit bester Wiedergabequalität. Das PPP steht für Push-Pull-Parallel, wobei das Parallel  nicht so ganz stimmt. Die Endröhren und Spannungsquellen werden nämlich in Reihe vom Gleichstrom durchflossen, während das Wechselstromsignal gegensinnig, also im Gegentakt durch den Endübertrager fließt.  Es müsste also eher "Gegen-Parallel-Endstufe" heißen. Da passt auch der Name "Circlotron ", der in den fünfziger Jahren üblich war schon  besser. Die Leistung entspricht mehr oder weniger der traditionellen Gegentaktschaltung, wenn man vom minimalen Leistungsverlust der Kathodenwiderstände absieht und sich mit A-Betrieb zufrieden gibt. Es handelt sich bei dieser Endstufe um zwei individuelle Gegentakt-Anoden-basisschaltungen, die beim Zusammenarbeiten und vom gemeinsamen Massepunkt aus gemessen allerdings nicht mehr als solche betrachtet werden können, da beide Spannungsquellen sich bei jeder Halbwelle mehr oder weniger gegeneinander verschieben. Bei 300 Volt Anodenspannung hat man am Endübertrager ein maximales entkoppeltes Signal von 240 Volt SS.  Am Gitter 1 wird natürlich ein mindest ebenso hohes Pegel verlangt. Wie dieses zustande kommt, dazu später.

Bei dieser Prinzipschaltung gelten alle Spannungsangaben in Bezug auf den gemeinsamen, Künstlich geschaffenen Massepunkt an der Mitte des Endübertragers, der für die Vorstufen einen gemeinsamen, stabilen Bezugspunkt darstellt. Zum besseren Verständnis der Schaltung sollte man die anliegenden Spannungen auf ihn beziehen. Zur Messung der einzelnen Anodenbasisschaltung allerdings gelten die Regeln derselben auch weiterhin und insofern muß hier auch jede Anodenbasisschaltung einzeln behandelt werden und die ganze Wicklung des Endübertragers miteinbezogen werden. Betrachten wir erst mal den Gleichstromfluss in grüner Farbe ohne Wechselstromsignal an den Gittern. Gehen wir davon aus, dass die beiden Spannungsquellen die gleiche stabile Spannung (300V) liefern und die beiden Röhren ungefähr gleich durchgeschaltet sind, ( 43 mA Ruhestrom, -15 Volt an den Gittern ). 0 Volt an beiden Katoden bedeutet somit, dass keinerlei Stromfluss am Endübertrager zustande kommt. Die beiden Systeme, also jeweils eine Spannungsquelle und eine Endröhre als Verbraucher liegen in Reihe mit 0 Volt an den Katoden und 300 Volt an den Anoden. Es handelt sich hier um 2 Anodenbasissysteme, die über den gemeinsamen Verbraucher miteinander in Verbindung stehen, jedoch bei Gleichstromsymetrie alle beide separat durch ihre jeweilige Spannungsquelle gespeist  werden. Der Gleichstromfluss am Endübertrager  ist also 0 im Idealfall.

Beim Anlegen einer Wechselspannung wird eine Röhre abwechselnd durchschalten während die andere sperrt. Die Prinzipschaltung zeigt in roter Farbe das maximale Durchschalten von Röhre 1 und den maximalen Sperrzustand von Röhre 2. Die roten Pfeile stellen den Hauptstromfluss dar von Spannungsquelle 1 über Röhre 1, anschliessend durch den Endübertrager und wieder zurück zur Spannungsquelle1.  Am Endübertrager liegt nun ungefähr die maximale Spannung von 240 V SS bei maximaler Klasse A-Aussteuerung an. Die Katode  von Röhre 1 hat +120 Volt, während ihre Anode um den gleichen Betrag abnimmt, also auf 180V abfällt. Die Spannungsgegenkopplung an den Endröhren ist also enorm und nur so lässt sich erklären, warum diese Art von Endstufe sich extrem schwingungsarm erweist.. Die Kathodenspannung addiert sich zum Pluspol der Spannungsquelle 2 respektiv zur Anode von Röhre 2 hin zu +420 Volt . +420 Volt an der Anode von Röhre 2 in Bezug auf -120 Volt an deren Katode ergeben insgesamt 540 Volt an Röhre 2. Die Anodenspannung von Röhre 1 subtraiert sich über deren stabile Spannungsquelle zur Kathode von Röhre 2. Es entsteht also eine Spannungsverschiebung der beiden Spannungsquellen und dies bei jeder Halbwelle entgegengesetzt. Dieselbe Spannungsverschiebung von max. 240V liegt jetzt am Endübertrager an.

Die hohe Aussteuerung der Röhren wird erzielt,  indem die Anodenspannung der gegenüberliegenden Endröhre zur Gitter2-Steuerung benutzt wird, ein Bootstrapkondensator zwischen Katode Rö1 und Anode Rö2 geschaltet wird und dessen Wechselspannung an das Gitter2 der Röhre 1 gelegt wird. Auf diese Weise wird durch das zusätzliche Pushen des Gitter2 die Kathodenwechselspannung der Röhre 1 unterstützt  und die Spannungsverstärkung der Röhre näher an die maximale Verstärkung herangeführt.  Auch dient dieser Elko der weiteren Glättung der gegenüberliegenden Anodenspannungsversorgung, besonders wichtig bei Einweggleichrichtung. Desweiteren ist diese Bootstrapspannung mit der Anode der jeweiligen Phasenumkehrstufe verbunden. Auf diese Weise erzielt man bei der PPP-Endstufe nicht nur Stromverstärkung (Anodenbasisschaltung), sondern auch eine sehr hohe Spannungsverstärkung in der Umkehrstufe,  die die Signalspannung am Gitter 1 der Endröhren auf die benötigten 85 Volt eff. bringt. Allerdings findet diese Bootstrapunterstützung nur im A-Betrieb statt, d. h. solange die sperrende Endröhre nicht den Durchlassminimum  erreicht hat. Die Gleichspannung an den Anoden der Phasenumkehrtrioden sollte so um die 190 bis 200 Volt betragen. ( von mir als bester Wert festgestellt )

Eine Bootstrapschaltung dient dazu, durch Rückkopplung eines Signals auf eine Verstärkerstufe davor mit Hilfe zweier in Reihe geschaltete Widerstände oder einer Diode eine zusätzliche Spannungsverstärkung zu erreichen. Betrachtet man nun die oben gezeigte Prinzipschaltung der PPP, bei der verschiedene Autoren von Bootstrap-Kondensatoren sprechen, so stellt man fest, dass diese Kondensatoren parallel, allerdings über Widerstände 1,5 bis 6,8 KOhm zu jeweils einer der beiden Spannungsquellen liegen. Da stellt man sich die Frage, wo soll denn hier eine zusätzliche Verstärkung entstehen, wenn die Spannungsquellen bei Belastung einigermassen stabil bleiben. Die einzige Verstärkung die hier entsteht, ist die Kompensation des  Spannungsabfalls am eigenen in Reihe geschaltenen Widerstand und die ist vernachlässigbar. Es würde also genügen, das Gitter2 einfach über Widerstand an die gegenüberliegende Anode anzuschließen.

Ein  Versuch ohne Bootstrapkondensatoren und jeweilige Widerstände hat dies bestätigt. Der Versuch hat gleiche Verstärkung mit weniger Verzerrungen des Ausgangssignals erbracht. Die Schaltung " PCL86--SRPPP " funktioniert sehr gut auf diese Weise, allerdings mit 2-Weg-Gleichrichtung.

Weshalb also dieser Bootstrapkondensator?. Dieser Bootstrapkondensator mit Widerstand hat in Wirklichkeit die Funktion eines zweiten Netzbrummglättungsgliedes, da ja in den 50ger Jahren überwiegend Einweggleichrichter bei der PPP verwendet wurden. So kam man pro Endstufe mit einer doppelten Gleichrichterröhre aus. Dass Einweggleichrichtung einen großen Nachteil wegen mangelnder Spannungsstabilität und Glättung aufweist, weiß jeder. Bei dieser PPP-Schaltung allerdins spielte dies keine große Rolle, da symetrische Spannungsabnahme sowie Netzbrumm vom Endübertrager kompensiert wurden. Solange diese Symetrie am Ausgangsübertrager besteht, hört man keinen Brumm, ausser man verwendet Röhren mit grossen Verstärkungstolleranzen, unsymetrische Endübertrager oder unterschiedliche Anodenspannungen. Der Netzbrumm ist dann bei Volllast am meisten zu hören.

Natürlich ist es nie schlecht, wenn man Störquellen wie Brumm von vorne herein eliminiert. So hat man hier die Möglichkeit, Röhren mit nicht so guten Werten zu verwenden ohne dass der Klang des Verstärkers darunter leidet. Auf jeden Fall ist der Name Bootstrap-Kondensator ebenso wie die PPP-Bezeichnung des Gesamtprojektes komplett fehl am Platz.

Die PPP- Endstufe benötigt 2 komplet voneinander getrennte Anodenspannungswicklungen, bei Stereo werden deren 4 gebraucht. Am besten sollten die Wechselspannungen am Trafo bei 220 bis 240 Volt liegen. Dies ergibt eine gleichgerichtete und geglättete Gleichspannung von300 bis 330 Volt. Höhere Spannungen sind nicht zu empfehlen, da wie aus der Prinzipschaltung ersichtlich, die Wechselspannung an der sperrenden Endröhre gefährliche Dimensionen annimmt und auch durch die in diesem Fall größere erforderliche Gittervorspannung sehr viel Hitze an den Kathodenwiderständen produziert wird. Da Trafos mit 4 gleichen und getrennten Wicklungen kaum zu finden sind, hat man die Möglichkeit, sich 2 kleinere Trafos zu besorgen mit 70 bis 100 mA maximale Belastung jeder Wicklung. Die Heizwicklungen lassen sich nach Belieben zusammenschalten. Man sollte genug Sicherungshalter einplanen um jede Spannung wenigstens 1 Mal abzusichern.

Entgegen  früherer Angaben im Internet, eine einzelne Diode würde bei diesem Verstärker genügen und es wäre kein Brumm hörbar, habe ich mich trotzdem für Brückengleichrichter entschieden. Bei einzelnen Dioden fällt die Anodenspannung bei momentaner Belastung zu sehr ab. Eine Drossel mit zweitem Glättungskondensator braucht man bei der Schaltung allerdings wirklich nicht, da erstens der Bootstrap-Elko der gegenüberliegenden Röhre die Funktion des zweiten Glättungsgliedes übernimmt und zweitens, bei richtigem Anschluss der Netztrafowicklungen die restlichen Netzbrummspannungen sich am Endübertrager gegenseitig aufheben. Der Restbrumm wird also von der Endstufe selbst kompensiert, da dieser Brumm phasengleich an den Endröhren und somit  an den Kathoden anliegt.

Da ich bei der SRPP-Endstufe gute Erfahrung mit den 100-Volt-Übertrager als Endübertrager gemacht habe, kam derselbe auch bei diesem Verstärker als Alternative zu den bei PPP-Endstufen verwendeten Spar-Übertragern zum Einsatz. Auch hier wird der Endübertrager nicht vom Gleichstrom durchflossen und kann demnach von leichter Bauweise sein. Beim SRPP brachte er die Bässe linear bis in den einstelligen Herzbereich und erfüllte bei höheren Frequenzen ebenfalls die Erwartungen.. Die PPP-Endstufe braucht allerdings eine Mittelanzapfung, die für den gemeinsamen Nullpunkt des Verstärkers wichtig ist.

Zur Berechnung des Trafos ist folgendes zu überlegen: die höchstmögliche Ausgangsspannung an der Endstufe beträgt bei 300 Volt Anodenspannung so um die 240 Volt SS. Das sind rund 160 Volt eff. Geht man von einem Gesamtstrom von 2 x 40 mA aus, so kommt man auf einen Gesamtwiderstand am Endübertrager von 2000 Ohm. Nun hat der 5-Watt-Anschluss an sämtlichen 100-Volt-Übertrager genau 2000 Ohm. Die induktive Mitte findet man bei 1/4 des Gesamtwiderstandes, also beim 500-Ohm-Anschluss oder bei der 4-fachen Leistung, d.h. beim 20-Watt-Anschluss. Manchmal findet man beide Angaben auf den Trafos, manchmal auch nur eine der Beiden. Der Anschluss erfolgt also wie auf dem Bild dargestellt. Bei der Maximalspannung fließen  maximal 80 mA durch den Übertrager ( 160V / 2000 Ohm ). Bei 43 mA Ruhestrom durch jede Endröhre kann man also davon ausgehen, dass der Verstärker bis zum Anschlag im A-Betrieb arbeitet, was über den ganzen Bereich einen guten Klirrfaktor garantiert. Die Leistung am Endübertrager errechnet sich wie folgt: 160 Volt eff. multipliziert mit 80 mA Gesamtstrom ergeben theoretisch 13 Watt Rms-Leistung. Abzüglich der Verluste an den Endröhren und am Endübertrager bleiben am 4 Ohm Lautsprecher ziemlich genau 10 Watt RMS übrig.

Bei 6L6 oder EL34 Röhren käme demnach bei derselben Anodenspannung ein Übertrager mit 40/10 Watt oder 1000/250 Ohm-Wicklungen in Betracht wenn man hier von 2 x 80 mA Ruhestrom ausgeht.

P.S. Misst man die Induktivität der beiden Teilwicklungen, so kommt man auf ziemlich den gleichen Wert von einigen Henri. Misst man die Wicklungen allerdings mit einem Ohmmeter durch, so hat man einen Unterschied von 1 zu 2 ungefähr ( z:B. 30 u. 80 Ohm ) Dies entsteht wahrscheinlich durch Verwendung von verschiedenen Drahtstärken bei den verschieden möglichen Wattzahlanschlüssen. Die kleine ohmsche Differenz hat allerdings keine merkbaren Folgen sowohl am Oszilloskop als auch hörbar und kann demnach vernachlässigt werden. Wichtig ist hier die einfache Beschaffbarkeit dieser Übertrager sowie der Kleine Preis und das geringe Gewicht.

Eine weitere preiswerte Möglichkeit bietet ein Ringkernnetztrafo mit 2 x 115 V  u. 2 x 6 V, dessen Spulen wie gezeigt in Reihe zusammengeschaltet werden und somit als Spartrafo betrieben wird. Die Farben der Anschlussdrähte entsprechen denen eines handelsüblichen BLOCK - Ringkerntrafo. Der Spartrafo hat den Vorteil, dass ein Teil der Übertragung elektrisch erfolgt. Der Kern des Trafos kann aus diesem Grund etwas kleiner gewählt werden. Der Wirkungsgrad ist ebenfalls besser als bei Trenntrafos. Am besten wäre hier ein Trafotyp, bei dem die Sekundärwicklungen innerhalb der beiden Primärwicklungen gelegen sind, also automatisch schon verschachtelt sind ( vom Hersteller leider nicht angegeben )

Zum Aufbau der Schaltung dient eine chinesische Platine, die für traditionelle Gegentaktverstärker mit EL34-Röhren gefertigt wurde. Die Umänderungen an einer solchen Platine bleiben im Rahmen des Machbaren zumal das Vorverstärkerteil mit Phasenumkehrstufe fast komplett übernommen wird.

Als Endröhren habe ich die 6V6 gewählt, weil diese mit sehr geringer Verlustleistung betrieben werden können und  optisch sehr gut ins Bild eines schönen Amps hineinpassen. 4 x 0,5 Ampere Heitzstrom und 4 x 43 mA Anodenstrom machen insgesamt nur 65 Watt für die Stereoendstufe. Als Vorverstärkerröhre kommt wie traditionell  eine Hälfte einer ECC83 zur Verwendung, die allerdings nur mit rund 55 Volt Anodenspannung betrieben wird, da sie ohne Koppelkondensator an der Kathodenfolgerstufe ( Umkehrstufe )hängt. Da die Umkehrstufe mit ECC83  wegen ihrer hohen Verstärkung und der dazu noch zusätzlichen Bootstrap-Mitkopplung zu Brumm und Hochfrequenzschwingen neigen, sind diese beiden Röhren mit ECC82 bestückt worden. Dies im Gegensatz zu anderen Autoren, die allesamt ECC83-Röhren angeben. Dabei reicht die Verstärkung der ECC82 vollauf, die Endröhren bis zum Maximum auszusteuern.

Zu einem Teil habe ich bewusst hier nur über das Allerwichtigste geschrieben und auch versucht, fehlende Informationen im Internet  zu analisieren und weiterzugeben. Dazu kommen diejenigen, die spezifisch mit diesem mit 100-Volt-Übertrager ausgerüstetem Verstärker zu tun haben. Ich empfehle aus diesem Grund jedem, der einen solchen Verstärker bauen möchte, ebenfalls und besonders sich jene Artikel  Ende der 50ziger Jahre anzusehen. Das Circlotron wurde 1959 erstmals vorgestellt. Bei dieser Schaltung sind folgende Änderungen mit Erfolg durchgeführt worden:

-Einsparung einer Vorverstärkerröhre durch direkte Kopplung der Vorverstärkeranode auf das Gitter der Phasenumkehrstufe:

-durch allzuhohe Verstärkung / Brumm sind die ECC83 in der Phasenumkehrstufe durch ECC82 ersetzt und die Widerstandswerte angepasst worden:

-Aus Kosten-Platz-Beschaffungsgründen sind zwei 100-Volt-Übertrager zum Einsatz gekommen, die vielleicht nicht an die Güte und den Wirkungsgrad eines speziell gewickelten Sparübertragers herankommen, ihren Dienst jedoch besser als erwartet und im ganzen Frequenzbereich ohne jegliche Verzerrung erfüllen. Die Bandbreite liegt bei weniger als 10 Herz bis über 20 Kiloherz:

-Die 6V6 Endröhren gehen äußerst sparsam mit dem Stromverbrauch um und sind bekanntlich unempfindlich gegen kurzzeitige Überlastungen. Sie laufen hier mit 43 mA Ruhestrom an der Grenze des erlaubtem Maximums und arbeiten so bis zur Maximalspannung von 240 V SS im A-Betrieb.  Ausserdem kommen sie mit weniger als 500 mA Heizstrom aus.

-Brückengleichrichter halten die Anodenspannung wesentlich stabiler bei Wechselbelastung.

Alles in allem hat diese Endstufe mich sehr positiv überzeugt, hat einen tollen Klang mit satten, klaren Bässen, präzisen Höhen und läuft ohne zusätzliche Frequenzbeschneidung linear über die ganze hörbare Bandbreite.

Hoffe, Sie werden genau so viel Freude an dieser Endstufe haben wie ich selbst !

Nockels Serge                                                                           Bollendorf   Februar 2014