Der WILDCAT DELUXE AUTHENTIC und der WILDCAT DELUXE PLUS · Abschlußbericht Mixed Signal...

Abschlußbericht Mixed Signal Baugruppen 2006/7 Gitarrenverstärker WILDCAT WILDCAT DELUXE

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Der WILDCAT DELUXE AUTHENTIC und der WILDCATDELUXE PLUS

Von Jorgos Estrella, Sebastian Gonzales, Neels-Janosch Hofmeyr und Henry Westphal


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Der WILDCAT Deluxe Authentic und der WILDCAT Deluxe Plus

Der WILDCAT Deluxe Authentic entspricht exakt dem FENDER TWEED DELUXE MODEL 5E3. Er ist, imGegensatz zu den anderen WILDCAT-Verstärkern, wie das Original mit Metallchassis undHandverdrahtung ausgeführt. Die Originalschaltung ist unverändert übernommen, ohne die Zusätzeoder Veränderungen, wie sie beim WILDCAT Deluxe Plus vorhanden sind.

Der WILDCAT Deluxe Plus ist ein Gitarrenverstärker auf der Basis des legendären FENDER TWEED DELUXEMODEL 5E3 mit zuschaltbarem Federhall auf der Basis des FENDER TWIN Reverb und mitzuschaltbarem Master-Volume. Über einen weiteren Einschleifpunkt können Zusatzgeräte, wie etwaein Bandecho, eingeschleift werden. In seiner Grundeinstellung entspricht der WILDCAT Deluxe Plusexakt dem originalen FENDER Deluxe 5E3. Auch er wird mit einer speziellen Lautsprecherboxbetrieben, die einen exakten Nachbauten des ursprünglichen Lautsprechers des DELUXE 5E3 enthältund deren Abmessungen und Materialien denen des Originalgeräts entsprechen.

Ausschnitt aus der Leiterplatte des WILDCAT Deluxe Plus


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Der FENDER Deluxe, der Verstärker von Scotty Moore

Scotty Moore war der erste Gitarrist von Elvis Presley. Er ist einer der einflußreichsten undmeistgehörtesten Gitarristen überhaupt, auch wenn sein Name einer großen Mehrheit nicht bekanntist. Er hat den Stil der E-Gitarre in der Rock- und Popmusik maßgeblich geprägt.

Er wurde 1931 geboren und ist noch heute (2007) „Live on Stage“ zu erleben. 1954 war seine erstegemeinsame Session mit Elvis Presley in den SUN-Studios in Memphis. Hierbei prägte er denrevolutionären, neuen Sound der ersten Elvis-Aufnahmen. 1955 begann der explosionsartige Aufstiegvon Elvis Presley zum Weltstar, mit Scotty Moore an der E-Gitarre und Bill Black am Kontrabass anseiner Seite.

Scotty Moore und Elvis Presley Quelle: www.scottymoore.net

Scotty Moore hat mit seinem FENDER Deluxe Musikgeschichte geschrieben:

1954 gab es in den USA strikt getrennte Musikkulturen von "Schwarz" und "Weiß", repräsentiert durchden „schwarzen“ Rhythm‘n‘ Blues und die weiße „Country-Music“. Sam Philips, der Inhaber von SUN-Records in Memphis, war gezielt auf der Suche nach einem Sänger, der diese Grenzen überwindet.Sam Philips wird wie folgt zitiert:

"Wenn ich einen weißen Mann finden könnte, der die Stimme und das Einfühlungsvermögen eines

Schwarzen hat, dann könnte ich eine Million Dollar machen"

Elvis Presley ließ sich 1953 im Sun-Studio für private Zwecke aufnehmen, Sam Philips wurde dabei aufseine außergewöhnliche Stimme aufmerksam. Es wird aber auch gesagt, daß Scotty Moore, der beiSUN-Records als Session-Musiker tätig war, den Kontakt zu Sam Philips herstellte, nachdem ergemeinsam mit Elvis Presley bei sich zu Hause musiziert hatte.


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Elvis Presley, Bill Black, Scotty Moore und Sam Philips im SUN-Studio 1954

Sam Philips bringt Scotty Moore, Bill Black und Elvis Presley zu einer ersten Aufnahmesession am5.7.1954 zusammen. Es geht nicht so richtig voran, die Richtung ist unklar. Dann ist Pause. Die Musikeralbern herum, improvisieren über dem R&B-Song "That's allright Mama" von Arthur Crudup aus demJahr 1949. Scotty Moore improvisiert über dem Gitarrenriff. Elvis Presley greift die Sache auf,kombiniert gesanglich schwarzen Blues, kirchliche Gospel-Musik und Country-Elemente.

Auf einmal ist der neue Sound da. Sam Philips ist begeistert. Sofort wird aufgenommen Scotty Moorespielt hierbei über seinen FENDER Deluxe 5B3. „That's allright Mama“ wird als Platte herausgebrachtund auf der Radiostation WHBQ gespielt. Aufgrund zahlreicher Höreranrufe wird der Song in dergleichen Nacht noch 15 mal gespielt .

Am nächsten Tag gehen 5000 Vorbestellungen für die Platte bei SUN-Records ein.

Die Bedeutung des Songs ist heute nur schwer erfassbar, da unsere heutigen Hörgewohnheiten einResultat der durch ihn angestoßenen Entwicklung sind

"That's allright Mama", die erste Elvis-Schallplatte, von 1954


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Ein FENDER Deluxe 5B3, wie ihn Scotty Moore gespielt hat Quelle: www.scottymoore.net

Scotty Moore hat bis 1956 mit seinem FENDER Deluxe 5B3 gespielt. Der Verstärker hat 5 Röhren, dieAusgangsleistung beträgt gerade einmal 14 Watt. Das folgende Bild zeigt einen Live-Auftritt am 4.3.1955 in Dekalb, Texas mit Jimmy Davis, Scotty Moore, Elvis Presley und Bill Black. Man sieht denFENDER Deluxe 5B3 auf einem Klappstuhl in der Mitte der Bühne.

Es fällt auf, wie wenig Equipment die Musiker damals benötigten, der Vergleich mit dem heute beiLive-Konzerten „benötigten“ umfangreichen Equipment gibt zu denken.

Live-Auftritt 1955 mit Jimmy Davis, Scotty Moore, Elvis Presley und Bill Black

Quelle: www.scottymoore.net


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Wie man sich anhand der zahlreich verfügbaren Mitschnitten von Elvis-Konzerten aus den frühem1950-er Jahren überzeugen kann, war die, trotz der geringen Ausgangsleistung, großeDurchdringungskraft der Gitarre Scotty Moores dafür entscheidend, daß diese Konzerte nicht schonzu Beginn im Chaos endeten. Über weite Strecken ist nur noch die Gitarre Scotty Moores zu hören,alle anderen Elemente der Musik werden von den kreischenden Teenagern übertönt.

Das „Innenleben“ des FENDER Deluxe 5B3

Schaltplan und Originalbauteile des FENDER Deluxe 5B3 sind nicht mehr verfügbar. Daher haben wiruns mit dem Nachfolgemodell FENDER Deluxe 5E3 beschäftigt. Es ist die Basis unseres WILDCATDeluxe Plus und unseres WILDCAT Deluxe Authentic.


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Auschnitt aus dem handverdrahteten Chassis eines FENDER Deluxe 5E3.


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Der DELUXE 5E3 ist heute wieder extrem populär. Die kleine Ausgangsleistung von 14W erleichtertPlattenaufnahmen, da schon bei geringen Lautstärken verzerrt gespielt werden kann. Es existierenviele kommerzielle, private und universitäre Nachbauten, die teilweise sehr gut dokumentiert sind.Alle Originalbauteile heute noch (oder wieder) problemlos erhältlich.

Eines der zahlreichen Angebote für einen Reissue des FENDER Deluxe aus dem Internet (2007)


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Es ist faszinierend nachzuvollziehen, wie mit einer einfachst aufgebauten Schaltung, bestehend ausnur wenigen, dafür aber den „richtigen“ Bauelementen, ein Klang entsteht, der Musikgeschichtegeschrieben hat.

Die Endstufe und die Gleichrichterröhre des WILDCAT Deluxe Authentic


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Die Analyse der Schaltung des FENDER Deluxe

Die Schaltung in der Übersicht

Es sind zwei Eingangsstufen mit je zwei Eingängen vorhanden. Diese Eingangsstufen sind mit denbeiden Systemen der 12AY7 aufgebaut. Wenn man die jeweils „untere“ Eingangsbuchsen verwendet,dann wird das von der Gitarre kommende Signal mit den beiden 68K-Widerständen durch zweigeteilt. Wenn man die obere Buchsen verwendet, dann gelangt das Signal über die beiden dannparallelgeschalteten 68K-Widerstände an die Gitter der 12AY7. Das Signal wird nicht direkt an dieGitter angeschlossen, um HF-Störungen zurückzuhalten, die 68K-Widerstände und die Millerkapazitätder Eingangsstufe bilden einen Tiefpaß. Die Schaltsymbole für die Klinkenbuchsen sorgen zunächstfür Verwirrung, denn der Massepol ist nicht mitgezeichnet. Die Pfeile stellen den Schaltkontakt dar,wenn sich kein Stecker in der Klinkenbuchse befindet, ist der Schaltkontaktanschluß mit dem „heißen“Kontakt der Buchse verbunden. Beide Eingangsstufen besitzen einen gemeinsamen, kapazitivüberbrückten, Kathodenwiderstand zur Erzeugung der Gittervorspannung.

Der Originalschaltplan

Die Ausgangssignale der beiden Eingangsstufen gelangen über das Klangregelnetzwerk und dieLautstärkeregler an das Gitter der Treiberstufen aufgebaut mit einem System der 12AX7. DieLautstärkeregler (1 MOhm) sind so geschaltet, daß sich eine gewisse gegenseitige Beeinflussungbeider Kanäle ergibt. Man erkannt, daß bei ganz „heruntergedrehtem“ Lautstärkeregler dasAusgangssignal der jeweiligen Eingangsstufe kurzgeschlossen ist, bei ganz „aufgedrehtemLautstärkeregler ist das Ausgangssignal der Eingangsstufe direkt mit dem Gitter der Treiberstufeverbunden. Am Gitter der Treiberstufe findet eine Summierung der Ausgangsspannungen der beidenEingangsstufen statt, mit einer durch die Einstellungen der Lautstärkeregler bestimmten Gewichtung.Das Klangregelnetzwerk (1 MOhm-Potentiometer und 0,005 uF sowie 0,0005uF-Kondensatoren) wirkt,in Bezug auf die Höhenanhebung (Wirkung des „oberen“ Kondensators) nur auf das Signal der


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„oberen“ Eingangsstufe, während die Abschwächung der Höhen (Wirkung des „unteren“Kondensators) auf beide Signale gleichermaßen wirkt.

Die Treiberstufe bewirkt eine weitere Spannungsverstärkung und steuert die, mit dem anderen Systemder 12AX7 aufgebaute Phasenumkehrstufe in Kathodynschaltung an.

Die Phasenumkehrstufe hat identische Arbeitswiderstände (56K) im Anoden. und im Kathodenkreis.Da der Anodenstrom gleich dem Kathodenstrom ist (wenn nicht durch Übersteuerung ein Gitterstromfließt) ergeben sich an beiden Widerständen identische Spannungsabfälle. Bei positiver werdenderAnsteuerung steigt das Kathodenpotential an, während das Anodenpotential absinkt. Man erhält alsogleich große, aber entgegengesetzte Ausgangssignale an den beiden Ausgängen der Stufe. DieSpannungsverstärkung der Stufe ist etwas kleiner als 1. Mit dem 1500 Ohm-Kathodenwiderstand wirddie Gittervorspannung der Stufe erzeugt, die über den 1 MOhm-Gitterwiderstand an das Gittergelangt.

Die Ausgangssignale der Phasenumkehrstufe steuern die Gegentakt-Endstufe, aufgebaut mit zweiRöhren 6V6 GT an. Mit dem kapazitiv überbrückten 250 Ohm-Kathodenwiderstand wird dieGittervorspannung für die Endröhren erzeugt. Die 1500 Ohm-Widerstände haben die Aufgabe, inVerbindung mit der Millerkapazität einen Tiefpaß zu bilden um somit einer möglichen HF-Selbsterregung der Stufe vorzubeugen. Die 220KOhm-Widerstände sind die üblichenGitterableitwiderstände. Der Ausgangsübertrager fügt die beiden halbwelligen Signale der beidenZweige der Gegentakt-Endstufe wieder zu einem „vollständigen“ Signal zusammen und bewirkt dieImpedanzanpassung an den niederohmigen Lautsprecher. Die durch die Ruheströme der Endröhrenverursachten Magnetfelder im Kern des Ausgangsübertragers heben sich gegenseitig auf, so daßdieser ohne Vormagnetsierung arbeitet.

Die Netzgleichrichtung erfolgt mit der Röhre 5Y3GT, es findet eine ZweiweggleichrichtungAnwendung. Die einzelnen Betriebsspannungen werden mit Siebwiderständen undSiebkondensatoren geglättet. Die bei größeren Verstärkern übliche Siebdrossel ist hier nichtvorhanden.

Die Eingangsstufe

Die Analyse der Schaltung beginnt mit der Eingangsstufe. Da jedoch die Betriebsspannungen derStufen nicht aus dem Schaltbild hervorgehen, wurde diese Analyse auf Basis der an unserem, bereitsvor der Durchführung der Analyse fertiggestelltem, Aufbau des WILDCAT Deluxe Plus gewonnenenMeßwerte für die Versorgungsspannungen durchgeführt.


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Der Originalschaltplan mit hervorgehobener Eingangsstufe

Die gemessene Versorgungsspannung der Eingangsstufe betrug 245V. Auf diesem Wert beruht diefolgende Analyse der Stufe.

Es soll nun der Arbeitspunkt der Eingangsstufe bestimmt werden.

Die beiden Röhrensysteme der 12AY7 besitzen einen gemeinsamen Katodenwiderstand. Da beideSysteme identisch beschaltet sind, kann man davon ausgehen, daß die durch sie fließenden Strömeglich groß sind. Daher kann man ein einzelnes Röhrensystem für sich betrachten, wenn man dazuden Wert des Kathodenwiderstandes verdoppelt. Die so gewonnen Ergebnisse lassen sich dann aufdie miteinander verkoppelten Systeme übertragen.

Zunächst wird die Arbeitsgerade in das Kennlinienfeld eingetragen. Der tatsächliche Arbeitspunkt derRöhre muß auf dieser Gerade liegen.

Hierzu kann der Kathodenwiderstand vernachlässigt werden.

Unter der Annahme einer völlig gesperrten Röhre ergäbe sich ein Strom von 0mA, an der Anodewürde die volle Versorgungsspannung von 245V anliegen.

Unter der Annahme einer kurzgeschlossenen Röhre wäre die Spannung an der Anode 0V, es würde245V / 100kOhm = 2,45mA fließen.

Die Arbeitsgerade ist dann durch die Punkte (245V / 0mA) und (0V / 2,45mA) definiert.


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Auszug Datenblatt 12AY7 von General Electric mit Arbeitsgerade (pink) und Gittergerade (blau)

Der tatsächliche Arbeitspunkt liegt am Schnittpunkt der Arbeitsgeraden und der Gittergeraden. DieGittergerade stellt die Abhängigkeit des Spannungsabfalls am Kathodenwiderstand (entspricht hierder Gittervorspannung) vom Anodenstrom dar. Der hier wirksame Kathodenwiderstand ist 2 * 820Ohm = 1640 Ohm.

Wenn man eine Gitterspannung von –5V (in Bezug auf die Kathode, die gegenüber der Masse positivist) annimmt, dann muß hierbei ein Anodenstrom von 5V / 1640 Ohm = 3,0mA fließen.Wenn man eine Gitterspannung von –2V annimmt, dann muß hierbei ein Anodenstrom von 2V /1640 Ohm = 1,2mA fließen.

Die Gittergerade wird zwischen dem Schnittpunkte der Kurve für die Gittervorspannung –5V mit der3,0mA-Achse und dem Schnittpunkt der Kurve für die Gittervorspannung –2V und der 1,2mA-Achseaufgespannt.

Es kann nun der folgende Arbeitspunkt abgelesen werden:- Anodenstrom 1,1mA, hieraus folgt eine Gittervorspannung von 1,1mA * 1640 Ohm = 1,80V- Anodenspannung 125V => Potential der Anode 125V + 1,8V = 127V

Bei der Betrachtung beider Stufen ist wiederum ein halbierter Kathodenwiderstand bei doppeltemStrom wirksam, die ermittelten Werte für das Kathodenpotential können also einfach übernommenwerden.

Am WILDCAT Deluxe wurden die folgenden Spannungen gemessen:- Kathodenpotential 1,95V Abweichung + 8%- Anodenpotential 138V Abweichung + 9%

Diese Abweichungen sind kleiner als die bei Röhrenschaltungen üblichen Toleranzen von bis zu 20%.


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Von dem nun bekannten Arbeitspunkt ausgehend, kann die Verstärkung der Stufe anhand desentsprechenden Diagramms im Datenblatt abgeschätzt werden. Hierzu wird der Verstärkungsfaktor µund der Innenwiderstand rp abgelesen. Hierbei wird auf die Kurvenzüge für eine Anodenspannung(Eb) von 150V Bezug genommen, es wird hierbei ein wenig zur 50V-Kurve hin interpoliert.

Auszug Datenblatt 12AY7 von General Electric mit eingezeichneter Abschätzung des

Verstärkungsfaktors und des Innenwiderstands

Der Verstärkungsfaktor µ kann mit 44 abgeschätzt werdenDer Innenwiderstand rp kann mit 36kOhm abgeschätzt werden.

Um die Verstärkung der Stufe zu bestimmen, wird das folgende Kleinsignal-Ersatzschaltbild verwendet:

Kleinsignal-Ersatzschaltbild der Stufe


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Die Verstärkung bestimmt sich dann wie folgt:

Diese Formel kann wie folgt anschaulich erklärt werden:Man geht von einer Modellierung der verstärkenden Funktion der Röhre in Form einerspannungsgesteuerten Spannungsquelle aus, deren Ausgangsspannung ist dann µ * vi, mit Vi alsEingangsspannung.

Die damit (theoretisch vorhandene) ausgangsseitige Signalspannung, µ * vi wird durch einenSpannungsteiler aus rp und Rl heruntergeteilt, bevor man sie tatsächlich abgreifen kann.

Vor Anwendung der Formel muß noch der äußere Widerstand Rl bestimmt werden. Unter derAnnahme, daß der der Eingangsstufe folgende Lautstärkeregler „voll aufgedreht“ ist, ist das dann dieParallelschaltung des Anodenwiderstandes (100kOhm) und des Lautstärkereglers (1MOhm),entsprechend 91kOhm, der mögliche Einfluß des Klangregelnetzwerkes wird vernachlässigt.

)3691(

91*44

Ω+ΩΩ−=kk

kv = -32

Der Ausgangswiderstand der Stufe ist rp parallel Rl, das ist 26 kOhm

Mit der nun bekannten Verstärkung der Stufe kann die Miller-Kapazität und damit die Grenzfrequenzabgeschätzt werden.

Die Kapazität zwischen Anode und Gitter der 12AY7 ist 1,3pF. (Quelle: Datenblatt General Electric)Es erscheint sinnvoll, die Parallelschaltung einer durch die Verdrahtung entstehenden Kapazität von2pF anzunehmen. Damit ergibt sich eine Gesamtkapazität von 3,3pF.

Diese Kapazität wird nun um den Faktor (1 - Verstärkung) multipliziert, um die wirksame Miller-Kapazitätzu erhalten. Es ergibt sich ein Wert von 3,3pF * (1 – - 32) = 3,3pF * ( 1 + 32) = 106pF.

Diese Kapazität bildet einen Tiefpaß mit den 68kOhm Gittervorwiderständen. Hierbei ist zu beachten,daß diese entweder parallelgeschaltet sind oder aber als Spannungsteiler wirksam sind, in beidenFällen ist der Wert 68kOhm / 2 = 34kOhm als Quellwiderstand wirksam.

Damit ergibt sich eine obere Grenzfrequenz von 44 kHz.Die untere Grenzfrequenz der Stufe resultiert aus der Parallelschaltung des Kathodenwiderstands (820Ohm) mit dem Kathodenkondensator (25uF), es folgt eine untere Grenzfrequenz von 8 Hz.


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Das Klangregelnetzwerk und die Treiberstufe

Der Originalschaltplan mit hervorgehobenem Klangregelnetzwerk und hervorgehobener Treiberstufe

Zur Erleichterung der Betrachtung wird der zunächst untersuchte Schaltungsteil noch einmalvergrößert dargestellt, wichtige Bauteile wurden mit Indices versehen.

+ 245 V

Rk=1,5 kΩ

Ra=100 kΩ

12AX7

Vol11 MΩ

Vol21 MΩ

Ua

25 µF

Tone1 MΩ

Ck1=0,1 µF

0,5 nF

5 nF

Ue1

Ue2

5 nF

Ck2=0,1 µF

A

Vergrößerte Darstellung des betrachteten Schaltungsteils, mit Bauteileindices


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Mit dem dem Gitter der 12AX7 vorgeschalteten passiven Netzwerk wird der Klang und die Lautstärkeder beiden Eingangskanäle eingestellt. Die Wirkungsweise des Klangreglers ist, wie bereitsbeschrieben, für beide Eingangssignale unterschiedlich.

Die Schaltung wurde mit Pspice simuliert, um ihre Übertragungseigenschaften zu bestimmen. Dasfolgende Bild zeigt die Simulationsschaltung:

C1500p

C25n

R1500k

R2500k

R3500k

R4500k

R5500k

R6500k

0

0

R_Last

10meg

0

0

0

V110V0Vdc

Ri

20k

C3

0.1u

Die Simulationsschaltung für das Klangregelnetzwerk, mit Eingangsspannung am „oberen“ Eingang.

Die von der Quelle V1 abgegebene sinusförmige Spannung gelangt über eine Nachbildung desInnenwiderstandes der vorhergehenden Stufe, mit Ri bezeichnet über den Koppelkondensator C3 aufdas Klangregelnetzwerk. (Der Wert für Ri ist mit 20kOhm ein wenig zu niedrig angesetzt, richtig wären

26kOhm, der dadurch entstehende Fehler ist jedoch vernachlässigbar) Der ausgangsseitigeWiderstand Rlast wurde mit 10MOhm modelliert, da praktisch kein Stromfluß in den Gitteranschluß dervom Netzwerk angesteuerten Röhre fließt.

Die Lautstärkeregler werden mit den Widerständen R3/R4 und R5/R6 modelliert. Alle Simulationenwerden mit beiden Lautstärkereglern in ihrer Mittelstellung durchgeführt.

Der „Tone“-regler wird mit den Widerständen R1 und R2 modelliert.

Es werden insgesamt 6 Simulationsläufe durchgeführt:

Mit Eingangssignal an „oberem“ Eingang:- „Tone“-Regler in der linksseitigen Endstellung- „Tone“-Regler in der Mittelstellung- „Tone“-Regler in der rechtsseitigen Endstellung

Mit Eingangssignal an „unterem“ Eingang:- „Tone“-Regler in der linksseitigen Endstellung- „Tone“-Regler in der Mittelstellung- „Tone“-Regler in der rechtsseitigen EndstellungFür alle 6 Fälle wird der Amplitudenfrequenzgang in dB im Frequenzintervall 1 Hz bis 30 kHzaufgenommen.


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Signal an Ue1:

Frequenzgang in dB mit Eingangssignal am „oberen“ Eingang, „Tone“-Regler in der linksseitigen

Endstellung

Frequenzgang in dB mit Eingangssignal am „oberen“ Eingang, „Tone“-Regler in der Mittelstellung


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Frequenzgang in dB mit Eingangssignal am „oberen“ Eingang, „Tone“-Regler in der rechtsseitigen

Endstellung

Signal an Ue2:

Frequenzgang in dB mit Eingangssignal am „unteren“ Eingang, „Tone“-Regler in der linksseitigen

Endstellung


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Frequenzgang in dB mit Eingangssignal am „unteren“ Eingang, „Tone“-Regler in der Mittelstellung

Frequenzgang in dB mit Eingangssignal am „unteren“ Eingang, „Tone“-Regler in der rechtsseitigen

Endstellung


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Die Betrachtung der, mit dem „linken“ System der 12AX7 aufgebauten, Treiberstufe entspricht derVorgehensweise, die bereits bei der Eingangsstufe angewendet wurde.

Die gemessene Versorgungsspannung der Treiberstufe betrug 245V. Auf diesem Wert beruht diefolgende Analyse der Stufe.

Es soll nun der Arbeitspunkt der Treiberstufe bestimmt werden.

Zunächst wird die Arbeitsgerade in das Kennlinienfeld eingetragen. Der tatsächliche Arbeitspunkt derRöhre muß auf dieser Gerade liegen.

Hierzu kann der Kathodenwiderstand vernachlässigt werden.

Unter der Annahme einer völlig gesperrten Röhre ergäbe sich ein Strom von 0mA, an der Anodewürde die volle Versorgungsspannung von 245V anliegen.

Unter der Annahme einer kurzgeschlossenen Röhre wäre die Spannung an der Anode 0V, es würde245V / 100kOhm = 2,45mA fließen.

Die Arbeitsgerade ist dann durch die Punkte (245V / 0mA) und (0V / 2,45mA) definiert.

Auszug Datenblatt 12AX7 von General Electric mit Arbeitsgerade (pink) und Gittergerade (blau)

Der tatsächliche Arbeitspunkt liegt am Schnittpunkt der Arbeitsgeraden und der Gittergeraden. DieGittergerade stellt die Abhängigkeit des Spannungsabfalls am Kathodenwiderstand (entspricht hier


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der Gittervorspannung) vom Anodenstrom dar. Der hier vorhandene Kathodenwiderstand ist 1500Ohm.

Wenn man eine Gitterspannung von –2V (in Bezug auf die Kathode, die gegenüber der Masse positivist) annimmt, dann muß hierbei ein Anodenstrom von 2V / 1500 Ohm = 1,3mA fließen.Wenn man eine Gitterspannung von –1V annimmt, dann muß hierbei ein Anodenstrom von 1V /1500 Ohm = 0,66 mA fließen.

Die Gittergerade wird zwischen dem Schnittpunkte der Kurve für die Gittervorspannung –2V mit der1,3mA-Achse und dem Schnittpunkt der Kurve für die Gittervorspannung –1V und der 0,66mA-Achseaufgespannt.

Es kann nun der folgende Arbeitspunkt abgelesen werden:

- Anodenstrom 0,85mA, hieraus folgt eine Gittervorspannung von 0,85mA * 1500 Ohm = 1,28V- Anodenspannung 155V => Potential der Anode 155V + 1,28V = 156V

Am WILDCAT Deluxe wurden die folgenden Spannungen gemessen:- Kathodenpotential 1,2V Abweichung + -7%- Anodenpotential 172V Abweichung + 10%

Diese Abweichungen sind kleiner als die bei Röhrenschaltungen üblichen Toleranzen von bis zu 20%.

Von dem nun bekannten Arbeitspunkt ausgehend, kann die Verstärkung der Stufe anhand desentsprechenden Diagramms im Datenblatt abgeschätzt werden. Hierzu wird der Verstärkungsfaktor µund der Innenwiderstand rp abgelesen.

Auszug Datenblatt 12AX7 von General Electric mit eingezeichneter Abschätzung des

Verstärkungsfaktors und des Innenwiderstands

Nachteilig an diesem Diagramm ist, daß die Werte nur für eine Anodenspannung von 100V zurVerfügung stehen, während die tatsächliche Anodenspannung ca. 170V beträgt. Es werden jedoch


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die hier abgelesenen Werte verwendet, da die sonst übliche Methode der Bestimmung desInnenwiderstands mittels Anlegen einer Tangente im Kennlinienfeld ebenfalls fehlerbehaftet ist.

Der Verstärkungsfaktor µ kann mit 100 abgeschätzt werdenDer Innenwiderstand rp kann mit 60kOhm abgeschätzt werden.

Um die Verstärkung der Stufe zu bestimmen, wird wiederum das folgende Kleinsignal-Ersatzschaltbildverwendet:

Kleinsignal-Ersatzschaltbild der Stufe

Die Verstärkung bestimmt sich dann wie folgt:

Vor Anwendung der Formel muß noch der äußere Widerstand Rl bestimmt werden. Da die folgendeStufe eingangsseitig die Eigenschaften eines Kathodenfolgers hat, kann deren Eingangsimpedanz alspraktisch unendlich betrachtet werden. Daraus folgt, daß Rl dem Wert des Anodenwiderstandes von100 kOhm entspricht.

)60100(

100*100

Ω+ΩΩ−=kk

kv = -63

Die auf die Treiberstufe folgende Phasenumkehrstufe in Kathodynschaltung erzeugt zweigegenphasige Ausgangssignale. In der folgenden Zeichnung ist die Stufe noch einmalverdeutlichend dargestellt:


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+ 245 V

12AX722 nF

0,1 µF

0,1 µF

220 kΩ

220 kΩ

Ra=56 kΩ

Rk=56 kΩ

Rk ’=56 kΩRG=1 MΩ

Verdeutlichende Darstellung der Phasenumkehrstufe mit Bauteilindices

Die Stufe arbeitet, in Bezug auf Rk, als Kathodenfolger. Das bedeutet, daß das „untere“Ausgangssignal der Eingangsspannung nahezu folgt, die Spannungsverstärkung der Stufe ist nahe+1. Da aber, außer im Zustand der Übersteuerung, in dem ein Gitterstrom fließt, der Anodenstromgleich dem Kathodenstrom ist, ergibt sich am Widerstand Ra, der den gleichen Wert wie Rk hat, einidentischer, aber gegenphasiger Spannungsabfall. Die Wechselspannung am „oberen“ Ausgang istdaher betragsgleich und gegenphasig zur Spannung am „unteren“ Ausgang.

Zur Bestimmung des Arbeitspunktes kann sinngemäß wie bei den bereits betrachteten Stufenvorgegangen werden.

Die Gleichstrom- und Gleichspannungsverhältnisse an der Röhre würden sich nicht ändern, wennman Rk direkt in Serie mit Ra schalten würde und in diesem Zuge das „untere Ende“ von Rk‘ direkt anMasse legen würde.

Man hätte dann, da Versorgungsspannung und Wert der Kathodenwiderstände identisch sind,praktisch zur zuvor besprochenen Stufe identische Verhältnisse, lediglich der Anodenwiderstand ist mit56kOhm + 56kOhm = 112kOhm um 12% größer, was eine leichte Verschiebung der Arbeitsgeradenmit sich bringt.

Diese Verschiebung liegt jedoch im Bereich der ohnehin vorhandenen Toleranzen, so daß man auchhier mit guter Berechtigung einen Strom von 0,85mA durch die Röhre annehmen kann.

Es folgt dann ein Potential am „oberen Ende“ von Rk (wir betrachten jetzt wieder die tatsächlicheSchaltung) von 0,85mA * 56 kOhm = 48V und ein Anodenpotential von 245V – (0,85mA * 56 kOhm)= 245V – 48V = 197V.

Die am Prototyp gemessenen Potentiale betrugen 44,5V bzw. 205V, das entspricht einerAbweichung von –7% bzw. +4% zu den berechneten Werten, was als gute Übereinstimmunggewertet werden kann.

Der Verstärkungsfaktor µ wurde bei dem vorhandenen Arbeitspunkt bereits ermittelt, er beträgtungefähr 100.

=1500Ohm


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Die Spannungsverstärkung der Schaltung wird mit dem folgenden Kleinsignal-Ersatzschaltbildgenauer bestimmt:

+

-

vg

rp Ra vo

µ·vg

i

Rk

Rk ’vi

RG

Das Kleinsignal-Ersatzschaltbild der Kathodynstufe

Wir erhalten für die Spannungen:

( ) 0' =⋅−⋅+++ gkkap viRRRr µ und mit iRvv kig ⋅−= für den Strom:

kkap

i

RRRr

vi

)1(' µµ

++++= , mit rp = Ri , = 60kΩ als Innenwiderstand

und Ra = Rk = 56kΩ parallel 220kΩ = 45kΩ, Anoden- undKathodenwiderstand, die Gitterableitwiderstände derFolgestufe sind den Anoden- bzw. Kathodenwiderständenwechselstrommäßig parallelgeschaltet

Die Ausgangspannung ist iRv a−=0 bzw. iRv k−=0 und somit beträgt die

Wechselspannungsverstärkung:

( ) =+++

−==

akp

a

i

o

RRr

R

v

vA

µµ

1' 0,96

Die Ausgangsimpedanz beider Ausgänge unterscheidet sich erheblich, da es sich beim „unteren“Ausgang um einen niederohmigen Kathodenfolger handelt, also eine sehr starke Gegenkopplungwirksam ist und beim „oberen“ Ausgang diese Gegenkopplung fehlt, womit dieser wesentlichhochohmiger ist.


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Die Endstufe

Der Originalschaltplan mit hervorgehobener Endstufe

Zunächst soll der Gleichstrom-Arbeitspunkt der Stufe nachvollzogen werden. Hierfür wurden dieAnodenversorgungsspannung und die Schirmgitterversorgungsspannung am Prototyp gemessen, dadas Originalschaltbild keine Spannungsangaben enthält.

Es wurden, bei Abwesenheit eines Eingangssignals, die folgenden Spannungen gemessen:

Anodenversorgung: 397VSchirmgitterversorgung: 346V

Der Ruhestrom durch die Röhren wurde mit der folgenden Simulationsschaltung ermittelt:


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Simulationsschaltung zur Bestimmung des Ruhestroms

Für Gleichströme kann der Ausgangsübertrager als Kurzschluß modelliert werden.

Es ergab sich eine Spannung von 22V über dem Kathodenwiderstand (R2), woraus ein Strom von88mA durch diesen Widerstand folgt. Es kann von symmetrischer Stromaufteilung zwischen beidenRöhren ausgegangen werden, womit dann ein Ruhestrom von 44mA pro Röhre folgt.

Der tatsächliche Meßwert der Spannung über dem Kathodenwiderstand beträgt ebenfalls 22V.

Hierbei fällt die recht hohe Anodenverlustleistung an den Endröhren auf, sie beträgt 44mA * (397V –22V) = 16,5W. Das liegt über dem Grenzwert von 14W im Datenblatt Tung-Sol (Summe aus Anoden-und Schirmgitterverlustleistung). Tatsächlich werden die Röhren außerhalb der Spezifikation betrieben,das wird auch in der Publikation „Modified 5E3 Deluxe Guitar Amplifier“ von James Milsk und GabeJacome (University of Illinois) explizit erwähnt. Die starke Überhitzung der Röhren ist zudem deutlich zuspüren wenn man die Hand in die Nähe der im Betrieb befindlichen Röhren bringt.

Nun soll die Ausgangsleistung de Endstufe bestimmt werden.

Dazu muß zunächst der wirksame Ausgangswiderstand bestimmt werden. Dieser ergibt sich aus dermittels des Ausgangsübertragers transformierten Impedanz des Lautsprechers, diese hat denNominalwert 8 Ohm.

Das Übersetzungsverhältnis des Ausgangsübertragers ist nicht dokumentiert, daher wurde dervorhandene Übertrager (Replacement von TAD) ausgemessen. Es wurde ein Übersetzungsverhältnisvon 8 ermittelt. (Bezug: Primärwicklung zwischen beiden Anodenanschlüssen)

Da sich die Impedanz quadratisch mit dem Übersetzungsverhältnis transformiert, ergibt sich eineprimäseitige Impedanz von 8 Ohm * 162 = 8 Ohm * 256 = 2,05 kOhm, wenn man diePrimärwicklung als Gesamtheit betrachtet, wie es für den A-Betrieb der Endstufe zutreffend ist. BeiBetrachtung der Verhältnisse an einer einzelnen Röhre muß diese Impedanz durch 2 geteilt werden.


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Die vorliegende Endstufe wird jedoch meistens im B-Betrieb arbeiten. Zwischen der Mittelanzapfungder Primärwicklung und der Anode der gerade leitenden Röhre ist dann jedoch nur eine Impedanzvon 8 Ohm * 82 = 8 Ohm * 64 = 512 Ohm wirksam.Nun könnte die entsprechende Arbeitsgerade in das Kennlinienfeld der 6V6 eingetragen werden.

Die Kennlinien in den Röhren-Datenblätter der verschiedenen Hersteller beziehen sich jedoch stetsauf eine Schirmgitterspannung von 250V, die tatsächlich anliegende Spannung ist mit 346Vwesentlich höher, so daß die Gültigkeit der Kennlinien für den vorliegenden Fall angezweifelt werdenmuß.

Daher wurde mit Hilfe einer Spice-Simulation eine neues Kennlinienfeld erstellt.Das folgende Bild zeigt die Simulationsschaltung.

Die Simulationsschaltung zur Ermittlung des Kennlinienfeldes


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Es ergab sich das folgende Kennlinienfeld:

Das mittels Simulation ermittelte Kennlinienfeld mit eingetragener Arbeitsgerade für den B-Betrieb

(pink) und für den A-Betrieb (blau)

Die Arbeitsgerade für den B-Betrieb kann in diesem Fall nicht direkt eingezeichnet werden, da derWert 397V / 512 Ohm nicht mehr zeichnerisch darstellbar ist. Daher wird mit Spannungsdifferenzengearbeitet und aus der Spannung 297V (Praktisch 300V) der Strom 100V / 512 Ohm = 195mA daszweite Wertepaar gebildet.

Mit der Arbeitsgerade für den A-Betrieb (1kOhm) wird sinngemäß verfahren.

Da sich jedoch die Gittervorspannung von der Versorgungsspannung subtrahiert, müssen dieKennlinien mit der 0mA- Achse noch um 22V „nach links“ geschoben werden. (Hier ist eine gewisseInkonsistenz vorhanden, da für die Ermittlung des Kennlinienfeldes die Gittervorspannung nicht vonder Anodenspannung abgezogen wurde, der dadurch entstehende Fehler kann jedochvernachlässigt werden).

Weiterhin ist zu bedenken, daß die Versorgungsspannung bei steigender Belastung „einbricht“ hierfürwerden, entsprechend der Meßergebnisse am Prototyp, 30V einkalkuliert, das ergibt dann insgesamteine Verschiebung der Arbeitsgeraden um 22V + 30V = 52V „nach links“.

Diese Verschiebung ist in dem obigen Kennlinienfeld schon berücksichtigt.

Es muß nun der Punkt gefunden werden, an dem der Übergang vom A-Betrieb zum B-Betrieb erfolgt.Die Gittervorspannung ist –22V. Die Röhre ist bei einer Gitterspannung von –37V praktisch gesperrt.Das ist eine Aussteuerung um 37V – 22V = 15V. Das Gitter der anderen, leitenden, Röhre hatgleichzeitig eine Spannung von 22V –15V = 7V.

Damit ergibt sich ungefähr die folgende, „kombinierte“ Arbeitsgerade:


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Das mittels Simulation ermittelte Kennlinienfeld mit eingetragener „kombinierter“ Arbeitsgerade für

den B-Betrieb (pink) und für den A-Betrieb (blau)

Nun soll die Ausgangsleistung am „Knickpunkt“ der Kennlinie abgeschätzt werden. DerMomentanwert der Spannung über der Hälfte der Primärwicklung ist 350V – 225V =125V. Damit liegtüber der gesamten Primärwicklung eine Spannung von 125V *2 = 250V an. Unter der Annahmeeines sinusförmigen Verlaufs dieser Spannung liegt dann eine Effektivspannung von 250V * 0,707 =176V über der Primärwicklung an. Das entspricht einer Leistung von (176V)2 / 2048 Ohm = 15W. Unterder Annahme von 10% Verlusten im Ausgangsübertrager und in den Zuleitungen ergäbe sich danneine Leistung von 13,5W an einem angeschlossenen 8 Ohm-Lastwiderstand.

Am Prototyp wurde die folgende Messung der Ausgangsleistung vorgenommen:Anstelle des Lautsprechers wurde eine 8 Ohm Dummy-Load angeschlossen. Der Verstärker wurde miteinem 1kHz-Sinussignal angesteuert. Die Ansteuerung wurde solange erhöht, bis gerade dieBegrenzung der Ausgangsspannung erreicht wird. Damit ergab sich ein maximaler Momentanwertder Ausgangsspannung von 13,8Vs. Das entspricht einem Effektivwert der Sinusspannung von 9,76V,woraus eine tatsächliche Ausgangsleistung von 11,9W folgt.

Zwischen den beiden Anodenanschlüssen der Endröhren liegt dann eine Wechselspannung von13,8Vs * 16 Übersetzungsverhältnis des Ausgangsübertragers = 220V an. In der vorherigenAbschätzung wurde diese Spannung mit 250V angenommen. Aufgrund der vielen Unsicherheiten inder obigen Abschätzung bzw. dem ihr zugrundeliegenden Kennlinienfeld kann man die Abweichungzwischen errechneten und gemessenen Werten (250V zu 220V bzw. 11,9W zu 13,5W) als hinreichendklein ansehen.

Es sei jedoch bemerkt, daß die maximale unverzerrte Ausgangsleistung und der Übergang vom A-zum B-Betrieb nicht identisch sein müssen, es handelt sich hier nur um eine Abschätzung vonGrößenordnungen.

Die untere Grenzfrequenz der Endstufe im Kleinsignalbereich, bedingt durch das Verhältnis desKathodenkondensators zum Kathodenwiderstand ist unterhalb des hörbaren Frequenzbereichs:

FRCf

µ252502

1

2

1

⋅Ω⋅Π⋅=

Π⋅= Hzf 25=


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Der WILDCAT Deluxe Authentic

Das Konzept

Der WILDCAT Deluxe Authentic ist eine exakte Reproduktion der Originalschaltung des FENDER Deluxe5E3 in klassischer Handverdrahtung. Als Netz- und Ausgangstransformatoren wurden exakte, denOriginal-Bauteilen entsprechende, Nachfertigungen der Firma TAD (www.tubeampdoctor.com)verwendet. Für die anderen Bauteile wurden ebenfalls hochwertige Ausführungen verwendet, dieden im Originalgerät von Fender verwendeten Bauteilen weitgehend entsprechen. So wurdenbeispielsweise Kohlemassewiderstände anstelle von Schichtwiderständen eingesetzt.

Als Lautsprecherbox kam eine Spezialanfertigung der Firma TAD zum Einsatz, bei der der eingesetzteLautsprecher und die sonstigen akustischen Parameter dem Originalgerät entsprechen.

Der WILDCAT Deluxe Authentic mit Spezial-Lautsprecherbox


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Die Realisierung

Der Verstärker wurde komplett in Handverdrahtung aufgebaut. In den Augen vieler Musiker ist dasGefühl, über einen handverdrahteten Verstärker zu spielen wichtig. Der Verstärker wird nicht alstechnisches Gerät im herkömmlichen Sinne gesehen, er ist viel mehr Teil des Gesamtkunstwerks derAufführung. Daher ist seine „Authentizität“ für viele Musiker genau so wichtig wie die zur Musik und ihrerEntstehungszeit passende Wahl der Kleidung oder der Frisur für den Auftritt. Die Handverdrahtung desVerstärkers zeigt zudem, daß es sich um ein „teures Stück“ und nicht um ein Massenprodukt handelt.Die Übersichtlichkeit der Handverdrahtung gibt zudem die Sicherheit, „daß da nicht irgendwo nochein Chip versteckt ist“.

Der WILDCAT Deluxe Authentic


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Im Gegensatz zum Originalgerät wurde das Chassis nicht als Rückleiter verwendet, die Masseführungwurde entsprechend des Signalflusses mittels Verdrahtung realisiert, die Masse wurde nur an einereinzigen Stelle mit dem Chassis verbunden. In diesem Sinne wurden auch isolierte Eingangsbuchsenverwendet. Durch diese Maßnahmen werden Rückströme aus dem Netzteil oder der Endstufe vonden Vorstufen ferngehalten. Gemäß der Publikation „Modified 5E3 Deluxe Guitar Amplifier“ vonJames Milsk und Gabe Jacome (University of Illinois) konnte damit der Störpegel gegenüber einem„Original-Deluxe“ deutlich gesenkt werden.

Blick auf die Verdrahtungsseite des WILDCAT Deluxe Authentic


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Die elektrischen Ergebnisse

Bei der Inbetriebnahme zeigten sich keine Auffälligkeiten. Es zeigte sich eine hinreichendeÜbereinstimmung zwischen den erwarteten und den tatsächlich gemessenen Werten. Die tatsächlichgemessenen Werte sind bereits im vorangegangenen Abschnitt dokumentiert und den berechnetenWerten gegenübergestellt worden.

Hier ist noch einmal eine zusammenfassende Gegenüberstellung angegeben:

Potentiale gegenMasse

Berechnet Gemessen Abweichung [%]

Kathode Vorstufe 1,8 V 1,95 +5Anode 1 Vorstufe 127 V 134 +6Anode 2 Vorstufe 127 V 138 +9

Kathode Treiberstufe 1,28 V 1,2 -7Anode Treiberstufe 156 172 +10Anode Umkehrstufe 197 205 +4

Kathodenwid.Umkehrstufe

48 44,5 -8

Kathode Endstufe 22 21,9 -0,5

Größe Berechnet Gemessen Abweichung [%]Ausgangsleistung 13,5 W 11,9W -12

Aufgrund der bereits beim WILDCAT Deluxe Plus gemachten Erfahrungen wurde die 240V-Primärwicklung des Netztransformators verwendet, da sich bei Verwendung der 230V-Wicklung zuhohe sekundärseitige Spannungen ergeben.


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Die klanglichen Ergebnisse

Der WILDCAT Deluxe Authentic „bringt“ einen authentischen, rauhen, bluesigen Klang, der sofort anR&B und Rock’n’Roll-Aufnahmen aus den frühen 1950-er Jahren erinnert. Dank der geringenAusgangsleistung des Verstärkers tritt die Endstufenverzerrung schon bei „noch erträglichen“Lautstärken ein.

Am 18.07. 2007 spielten „Ike and the Capers“ unter Verwendung des WILDCAT Deluxe Authentic Elvis-Songs aus der SUN-Ära, bei denen Scotty Moore einst in den Jahren 1954 und 1955 über seinenFENDER Deluxe gespielt hatte. Die Ähnlichkeit des Gitarrensounds und des klanglichenGesamteindrucks zu den damaligen Aufnahmen war verblüffend.

Der (hier jedoch verdeckte) WILDCAT Deluxe Authentic live on Stage beim Auftritt von Ike and the

Capers in der klassischen SUN-Besetzung am 18.07.2007 in der TU-Berlin (Michael Kirscht, Ike Stoye,

Axel Praefcke)


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Der WILDCAT Deluxe Plus

Das KonzeptDer WILDCAT Deluxe Plus entspricht in seiner Grundeinstellung exakt dem FENDER Deluxe 5E3, erbesitzt aber einen zuschaltbaren Federhall, ein zuschaltbares Master-Volume und eineEinschleifschnittstelle zwischen Vor- und Treiberstufe um weitere klangliche Ausdruckmöglichkeiten zuerschließen. Weiterhin wurde eine Anschlußmöglichkeit für eine zukünftige High-Gain-Vorstufevorgesehen.

Der WILDCAT Deluxe Plus


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Die RealisierungDer WILDCAT Deluxe Plus ist in Leiterplattentechnik aufgebaut. Auf der Leiterplatte befindet sich die„eigentliche“ Schaltung des DELUXE und die Federhall-Schaltung, die in einem gesonderten Kapitelbeschrieben wird. Es ist die gleiche Federhall-Schaltung, die auch beim WILDCAT Bassman Pluseingesetzt wird, sie stammt aus dem FENDER Twin Reverb. Die Federhall-Schaltung wird aus einemvöllig unabhängigen, gesonderten Netzteil versorgt, um die für den Klangeindruck kritische Dynamikder Anodenversorgung bei Belastungsänderungen nicht durch zusätzliche Verbraucher am„eigentlichen“ Netzteil zu verändern.

Die Leiterplatte des WILDCAT Deluxe Plus


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Die Schaltung im DetailDie folgenden Betrachtungen beziehen sich auf den dieser Dokumentation beiliegenden Schaltplandes WILDCAT Deluxe Plus. Es wird an dieser Stelle nur auf die zusätzlich eingefügten Schaltungsteileeingegangen.

Es besteht die Möglichkeit, der Eingangsstufe eine zukünftig zu realisierende High-Gain-Vorstufevorzuschalten, diese wird mittels der Steckverbinder J7008 bis J7010 kontaktiert. Die Umschaltungzwischen der direkten Verbindung der Eingangsbuchse mit der Eingangsstufe oder dem Weg überdie High-Gain-Vorstufe geschieht mittels der VACTROL-Optoswitches OC6001 und OC6002. Diesearbeiten ähnlich wie ein Optokoppler, anstelle der üblichen Fotodiode ist jedoch ein Fotowiderstandals Empfangselement vorhanden. Aufgrund der Zeitkonstante des Fotowiderstandes im zweistelligenMillisekundenbereich ist ein clicfreies Umschalten möglich. Wenn das Signal /OVERDRIVE über den ander Frontplatte angebrachten Schalter mit Masse verbunden wird, dann fließt Strom durch dieFotodiode in OC6002, womit dann dessen Fotowiderstand leitet und das Ausgangssignal der High-Gain-Vorstufe auf die Eingangsstufe des Verstärkers gelangt. Gleichzeitig leitet aber auch D6001,womit dann der Basisstrom von Q6001 kurzgeschlossen wird, damit wird der Stromfluß durch dieLeuchtdiode von OC6001 unterbrochen, die direkte Verbindung zwischen Eingangsbuchse undEingangsstufe ist gesperrt. Der Spannungsteiler aus R6004 und R6005 vermeidet ein teilweisesAufsteuern von Q6001 aufgrund der Flußspannung von D6001.

Gleichzeitig mit der High-Gain-Vorstufe ist auch das, über J6001 angeschlossene, Master-Volume-Potentiometer wirksam, da es bei einem mit Masse verbundenen /OVERDRIVE-Signal über OC6003und C6001 wechselstrommäßig parallel zum Anodenwiderstand der mit V1002A aufgebautenTreiberstufe geschaltet wird. Eine Verringerung des Widerstandswertes dieses Potentiometers reduziertdie Verstärkung dieser Stufe. Der Wert von C6001 ist mit 1uF so gewählt, daß dieVerstärkungsabnahme im hörbaren Bereich nicht in störendem Maße frequenzselektiv ist.

Das Master-Volume-Potentiometer ist auch in Verbindung mit der Federhall-Schaltung nützlich, dadiese eine zusätzliche Verstärkung einbringt, die mit dem Master-Volume wieder reduziert werdenkann.

Die Bandecho-Schnittstelle befindet sich zwischen den Eingangsstufen und der Treiberstufe. (Hierzuwurde die Leiterplatte mittels Nachverdrahtung modifiziert, die ursprünglich vorgeseheneEinschleifung des Echos zwischen der Treiberstufe und der Endstufe ist nicht sinnvoll, da hier schon sohohe Signalpegel vorhanden sind, daß das Bandecho übersteuert wird)

Die Bandecho-Schnittstelle ist mit einer Kathodenfolger-Stufe (V5001A) gepuffert, um einen Abfall desFrequenzgangs durch die Kapazität des Anschlußkabels zu vermeiden. Die Dimensionierung derPufferstufe wurde in Anlehnung an die Phasenumkehrstufe des Deluxe festgelegt.

Die Bandecho-Schnittstelle ist dann wirksam, wenn das Relais K1002 durch den dazugehörigenfrontplattenseitigen Schalter unter Strom gesetzt wird. Bei stromlosem Relais ist der Eingang derTreiberstufe direkt mit dem Laustärker/Klangregelnetzwerk verbunden, so wie es beim Originalgerätder Fall ist.

Die Federhall-Stufe wird zwischen der Treiber- und der Endstufe eingeschleift. Wenn das Relais K1001durch das Schließen des dazugehörigen Schalters auf der Frontplatte stromdurchflossen ist, dann istdie Federhall-Stufe im Signalweg. Bei stromlosem Relais ist der Eingang der Endstufe, wie imOriginalgerät, direkt mit der Treiberstufe verbunden.

Die Federhall-Schaltung wird in einem gesonderten Kapitel beschrieben, der einzige Unterschied derhier realisierten Schaltung zur dort beschriebene Schaltung ist der Ersatz des mechanischen Schalterszum Kurzschluß der Empfangsspule der Hallspirale durch einen, clicfreien, VACTROL-Optoswitch.


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Die elektrischen Ergebnisse

Zunächst wurde der Verstärker unter der (naheliegenden) Verwendung der 230V-Primärwicklung inBetrieb genommen. Da sich zu hohe Sekundärspannungen und damit zu hohe Verlustleistungenzeigten, wurde zu einem späteren Zeitpunkt die 240V-Primärwicklung verwendet.

Die nun folgenden Meßwerte wurden noch unter Verwendung der 230V-Primärwicklungaufgenommen.

Leerlaufspannung der Anodenwicklung des Netztrafos (GZ34 gezogen, andere Röhren geheizt): 385Veff, gemessen mit Multimeter.

Zunächst wurde der Verstärker ohne Eingangssignal betrieben. Es zeigten sich die folgendenMeßwerte:

Spannung über C2001: Mittelwert 397V, Brumm 34VssSpannung über C2002: 346V, kein BrummSpannung über C2003: 254V, kein BrummSpannung an Anode GZ34: 440Vs

Spannung über C1010 (Kathoden Endröhren): 22,7VDaraus folgt ein Ruhestrom von 45,4mA je Röhre, entsprechend einerAnoden/Schirmgitterverlustleistung von 17W (!) pro Röhre. Dieser Wert ist über dem Datenblatt-Limitvon 14W.

Anstelle des Lautsprechers wurde eine 8 Ohm-Dummy-Load angeschlossen. Der Verstärker wurde miteinem 1kHz-Sinussignal so weit ausgesteuert, daß gerade die Begrenzung des Ausgangssignalseinzusetzen begann. Hierbei ergab sich eine Ausgangsspannung von 13,8Vs, das entspricht einemEffektivwert von 9,76V und einer Leistung von 11,9W an 8 Ohm.

Bei der soeben beschriebenen Aussteuerung stellten sich die folgenden Spannungen ein:


Die Aussteuerung wurde weiter erhöht, so daß sich eine Rechteckspannung am Ausgang ergabt DieAmplitude der Rechteckspannung war +/- 11,1V. Damit gab der Verstärker eine Leistung von 15,4Wab. Es stellen sich die folgenden Spannungen ein:


Die folgenden Messungen wurden wieder ohne Eingangssignal ausgeführt.

An der Eingangsstufe wurden die folgenden Potentiale gemessen:

Kathode (R1007/C1001): 2,02V Berechnet 1,8VAnode V1001/1: 132V Berechnet 127VAnode V1001/8: 129V Berechnet 127V

An der Treiberstufe wurden die folgenden Potentiale gemessen:

Kathode V1002/3: 1,21V Berechnet 1,28V


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Anode V1002/1: 171V Berechnet 156V

An der Phasenumkehrstufe wurden die folgenden Potentiale gemessen:

Kathode V1002/8: 45,5V Berechnet 44,5VAnode V1002/6: 209V Berechnet 197V

Nun wurde die Trafo-Primärwicklung 230V verwendet.

Der Verstärker wurde ohne Signal betrieben. Es stellten sich die folgenden Spannungen ein:

Spannung über C2001: Mittelwert 377V, Brumm 30VssSpannung über C2002: 328V, kein BrummSpannung über C2003: 240V, kein Brumm

Der Verstärker wurde mit einem 1kHz-Sinussignal und 8 Ohm Dummy-Load bis zur Verzerrungsgrenzeaufgesteuert. Es ergab sich eine Ausgangsspannung von 27,5Vss = 9,72Veff an 8 Ohm, was einerLeistung von 11,8W entspricht.

Es stellten sich die folgenden Spannungen ein:


Die Aussteuerung wurde weiter erhöht, so daß sich eine Rechteckspannung am Ausgang ergab. Esstellten sich die folgenden Spannungen ein:


Um den Ruhestrom durch die Endröhren zu reduzieren, wurde der Wert von R1019 von 10 Ohm auf47Ohm erhöht, womit sich der insgesamt wirksame Kathodenwiderstand von 250 Ohm auf 287 Ohmerhöhte. Damit wurde die, ohnehin zu knapp dimensionierte, Betriebsspannung desKathodenkondensators C1010 überschritten, es wurde statt des ursprünglich vorgesehenen Wertes25uF / 25V der Wert 10uF / 50V eingebaut (der eigentlich „richtige“ Wert 25uF / 50V war zum Zeitpunktder Inbetriebnahme nicht vorhanden) Die damit einhergehende Erhöhung der unterenGrenzfrequenz von 25 auf 55Hz machte sich klanglich nicht bemerkbar.

Eine Heizkreiszuleitung wurde über 100 Ohm mit Masse verbunden, um das Brummen zu reduzieren.


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Die klanglichen Ergebnisse

Der WILDCAT Deluxe Plus entspricht klanglich weitgehend dem WILDCAT Deluxe Authentic. Mit demeingebauten Federhall und der Bandecho-Schnittstelle ist jedoch eine deutliche Erweiterung derklanglichen Möglichkeiten vorhanden, man kann jedoch jederzeit zum „Original-Deluxe“zurückschalten. Die höhere Verstärkung bei Verwendung der Federhall-Stufe schafft zusätzlich eineninteressanten, im Originalgerät nicht vorgesehenen, Overdrive-Sound. Mit dem Master-Volume kannman diesen Effekt jedoch unwirksam machen oder auch kontrolliert einsetzen. Von besonderemNutzen ist es, daß man den Verstärker, dank seiner kleinen Ausgangsleistung, auch mit „nocherträglichen“ Lautstärken im Overdrive „fahren“ kann.

Der WILDCAT Deluxe Plus wird mit der selben Spezial-Lautsprecherbox betrieben, die auch mit demWILDCAT Deluxe Authentic zum Einsatz kommt.

Am 09.06.2007 spielten „Ike and the Capers“ auf der Langen Nacht der Wissenschaften an der TU-Berlin mit dem WILDCAT Deluxe Plus Elvis-Songs, wie etwa „Blue Moon Of Kentucky“ oder „That’s AllrightMama“ aus den Jahren 1954 und 1955, bei denen Scotty Moore einst über seinen FENDER Deluxegespielt hat. Die Stücke klangen „live“ überraschend ähnlich wie auf den alten Sun-Aufnahmen.

Der WILDCAT Deluxe Plus (nur die Lautsprecherbox am rechten Bildrand sichtbar) live on Stage beim

Auftritt von Ike and the Capers in der klassischen Trio-Besetzung der frühen 1950-er Jahre am

09.06.2007 anläßlich der langen Nacht der Wissenschaften in der TU-Berlin (Ike Stoye ,Michael

Kirscht, Axel Praefcke)

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Der WILDCAT DELUXE AUTHENTIC und der WILDCAT DELUXE PLUS · Abschlußbericht Mixed Signal...

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