Klangregler für Röhrenverstärker: Tiefeneinstellung

Die folgende Schaltung aus [1] dient zur Einstellung der Tiefen (Bass) und ist für Röhrenvorstufen in NF-Verstärkern vorgesehen. Gegenüber der Mitteleinstellung des Potentiometers, bei der ein exakt konstanter Frequenzgang mit der "Verstärkung" 0,5 (d.h. einer Dämpfung um Faktor 2) vorliegt, können die tiefen Töne sowohl angehoben als auch gedämpft werden. Für ω→∞ kommt man unabhängig von der Potentiometerstellung auf den Verstärkungsfaktor 0,5. Diese Schaltung findet in [2] zusammen mit einer aktiven Röhrenstufe zur Höheneinstellung Anwendung, wobei auf die UKW-Doppeltriode UCC85 zurückgegriffen wurde.

Literatur

  1. M. Blencowe: Designing Tube Preamps for Guitar and Bass. Wem publishing, 2012, 2nd Edition, S. 198.
  2. Röbenack, K.: Audioverstärker mit Röhrenvorstufe - Einfache Schaltungen zum Selberbauen.
    Printed by CreateSpace, Juli 2014 (ISBN: 978-1500482206), Abschnitt 4.2. Auch als Kindle-Edition verfügbar.

Schaltung des Klangreglers

Berechnung des Frequenzgangs

Die Netzwerkgleichungen werden über Maschenstromanalyse aufgestellt. Für die erste Masche (Eingangsspannung U1, über R1, C und R2) erhält man \[ R1I1+\frac{1}{sC}I1-\frac{1}{sC}I2+R2I1-U1=0, \] für die zweite Masche (über C und R3) ergibt sich die Beziehung \[ \frac{1}{sC}I2-\frac{1}{sC}I1+R2R3=0. \] In Matrixnotation kann man die Gleichungen folgendermaßen formulieren: \[ \begin{pmatrix}R2+R1+\frac{1}{s\,C} & -\frac{1}{s\,C}\cr -\frac{1}{s\,C} & R3+\frac{1}{s\,C}\end{pmatrix} \begin{pmatrix}I1 \cr\cr I2\end{pmatrix}= \begin{pmatrix}U1\cr\cr 0\end{pmatrix}. \] Aus dieser Gleichung erhält man die Maschenströme I1 und I2. Die Ausgangsspannung U2 ergibt sich aus \[ U2=I1\,R2+a\,I2\,R3 =\frac{\left( \left( s\,C\,R2+a\right) \,R3+R2\right) \,U1}{\left( s\,C\,R2+s\,C\,R1+1\right) \,R3+R2+R1} . \] Die Übertragungsfunktion ist der (komplexe) Verstärkungsfaktor zwischen U1 und U2: \[ G(s)=\frac{\partial U2}{\partial U1}= \frac{\left( s\,C\,R2+a\right) \,R3+R2}{\left( s\,C\,R2+s\,C\,R1+1\right) \,R3+R2+R1}. \]

Amplitudenfrequenzgang

Für die Parameter R1=R2=100kΩ, R3=1MΩ und C=10nF erhält man in Abhängigkeit von der Poteniometerstellung $a\in[0,1]$ folgenden Frequenzgang:

Symbolische Berechnung

Computer algebra system WxMaxima und Control engineering package COMA.