Liebe Gemeinde…. Halt, falscher Beruf.
Ich bekomme immer öfters Anfragen zu Röhrenverstärkern (bzw. deren Funktionsweise), auch schreiben viele Ratsuchende ihre Fragen direkt in dieses Magazin.
Da es auf Lautsprecherbau.de naturgemäß um den Bau von Lautsprechern und nicht um Glühlampen mit dubiosen Zusatzanschlüssen geht, werden diese Kolumnen hier erfahrungsgemäß sehr schnell geschlossen.
In der Hoffnung, dass es als Verweis zusagt, schicke ich daher dieses kleine Kompendium, als Ergänzung zu Rincewinds letztlicher Veröffentlichung zur Auswahl eines Verstärkers.
Folgende Zusammenfassung ist keine Werbung á la „Verstärker X ist besser als Verstärker Y“; ich halte diese wertfrei. Was gefällt, muss jeder selbst wissen. Zudem spare ich mir jedwedes Rumgefuchtel mit Kennlinien und Schaltungsdetails etc., für sowas gibt es das Internet und diverse andere Foren / Suchmaschinen. (Jahaaa, das Internet wurde nicht nur erfunden, damit Ihr eure Katzenphotos da rein laden könnt!)
Außerdem geht es hier um wie gesagt Lautsprecher, dieses Pamphlet soll also lediglich Lust auf mehr (bestenfalls Selbstbau) machen und eine kleine Hilfe bieten, wenn man demnächst im Laden vor einer Raumheizung für fünf Schleifen steht und sich fragt „Brauche ich das wirklich?“
Sicherheitshinweis: Als Elektrofachkraft muss an dieser Stelle von mir darauf hingewiesen werden, dass ein handelsüblicher Röhrenverstärker mit lebensgefährlichen Spannungen arbeitet und daher kein Bastelprojekt für " Freizeitelektriker" darstellt.
Ich distanziere mich hiermit von allen Todes- und Unfällen, die auf ambitioniertes Heimwerken auf Basis dieser Zeilen zurückzuführen sind!
Zur Geschichte:
Einst lebte ein Mann namens Edison. Dieser erfand eine an sich simple Sache, für die wir ihm jedoch trotzdem dankbar sind. Es handelte sich dabei um einen kleinen luftleeren Glaszylinder mit einem Kohlefaden, dessen moderne Nachfolger bis heute wohltuendes Licht in europäischen Wohngemächern spenden würden, hätten sich die Lobbysklaven der EU nicht für das viel bessere Quecksilber- und Elektroschrottlastige Licht der Kompaktleuchtstoffröhre entscheiden lassen.
Was eher weniger bekannt ist: Er hat nach seinem Durchbruch mit selbigem Leuchtkörper noch weiter damit herumexperimentiert, zusätzliche Anschlüsse angebracht und so entdeckt, dass ein heißer Draht Elektronen aussendet, welche einen Stromfluss durch den luftleeren Raum ermöglichen. Dies ist bekannt als der Edison-Richardson-Effekt, oder einfach ausgedrückt: Glühemission.
Ein paar Jahre später entdeckte ein gewisser Herr De Forest, dass man diesen Stromfluss mittels eines geladenen Drahtgitters steuern kann; Die erste “Röhre“ war geboren.
Begriffserklärung:
Welche Röhrentypen gibt es?
Man unterscheidet Röhrentypen von der Anzahl der Steuergitter, hier die „HiFi“-Relevanten:
Triode – Diese Röhre hat ein Steuergitter und unter den Röhren das geringste Grundrauschen.
Tetrode – Diese Röhre hat ein Steuergitter und ein Schirmgitter, welches die elektrischen Eigenschaften der Röhre in Hinsicht auf eine Endstufenanwendung positiv beeinflusst.
Pentode – Diese Röhre hat zusätzlich zum Steuer- und Schirm- noch ein Bremsgitter, von den genannten Röhrentypen ist sie der modernste, mit ihr lassen sich Schaltungen hoher Dynamik realisieren. Die Pentode ist außer in einigen Liebhaberanwendungen der heutige Standard in Audioverstärkern.
„Magisches Auge“ – Diese Röhre dient nicht der Verstärkung, sonder der Aussteuerungsanzeige eines Signals. Sie ist eher als Spielerei zu betrachten, doch bietet sie einen hervorragenden Blickfang, der einen Röhrenverstärker optisch zu etwas Außergewöhnlichen macht.
Welche Verstärkertypen gibt es?
Darauf ist Rincewind in seinem Beitrag zur Auswahl des richtigen Verstärkers bereits hinreichend eingegangen. Einen "Class A"-Röhrenverstärker bezeichnet man auch als Eintakt- oder "SingleEnded"-Verstärker, einen "Class AB" als Gegentakt- oder "PushPull"-Verstärker. Die Besonderheit von marktüblichen Röhrenverstärkern liegt in der Verwendung eines Ausgangsübertragers (s.u.)
Zwar gibt es den Exoten der transistorähnlichen „Eisenlose Endstufe“ ohne Ausgangsübertrager, auf die ich hier aber nicht weiter eingehe. Der Aufbau ist verzwickt und kann bei Fehlkonstruktion nicht nur den Lautsprecher, sondern evtl. auch den Anwender killen J
Welche Verstärkerschaltungen gibt es?
Viele. Beschränken wir uns auf die wichtigsten Drei: (Alle diese Schaltungen können mit einer Pentode realisiert werden. (Oder mit der namensgebenden Röhrentype)
Triodenschaltung – Wie der Name schon sagt mit einer Triode realisiert, oder einer Pentode, bei der das Schirmgitter Anodenpotential hat. Klanglich sehr fein auflösend und sehr präsent, einige Trioden spielen als Endstufe „unten rum“ sehr vollmundig, was Mancher als zu basslastig empfinden kann.
Pentodenschaltung – Namensgebend mit der Pentode realisierbar, das Schirmgitter wird am der Anode gegenüberliegenden Wicklungsende des Übertragers angeschlossen, sehr dynamisch, viel „Rums“ im Bass, allerdings das Ganze auf Kosten bzw. kleiner Einbußen an Auflösung.
Ultralinearschaltung – Ein Kunstgriff, bei der das Schirmgitter der Pentode mit einem Wicklungsabgriff von etwa 40% des Ausgangsübertragers verbunden wird. Diese Schaltung vereint das Beste von Triode und Pentode als Kompromiss.
Was sind die maßgeblichen Komponenten eines Röhrenverstärkers?
Netzteil – Wichtig für einen guten Verstärker ist zuallererst einmal ein gescheites Netzteil.
Dieses liefert die verschiedenen Spannungen für die Heizwendeln der Röhren, Anodenspannungen etc. Da bei einem Eintaktverstärker bereits zu Beginn beinahe der volle Betriebsstrom fließt, kann man sich überdimensionale Siebkapazitäten im Netzteil sparen, dafür muss die gleichgerichtete Anodenspannung absolut brummfrei sein, da man diese Brummspannung von 100Hz sonst permanent als störendes Geräusch in den Boxen hört. (Als Siebung bietet sich gut eine Kombination aus Drossel und Kondensator an.)
Beim Gegentaktverstärker werden dem Netzteil hingegen Impulsspitzen abgefordert, hier ist es wichtig, dass Trafo und Siebkapazität diese liefern können, da es ansonsten zu deutlich hörbaren Spannungseinbrüchen kommt.
Vorstufe – Eine Röhrenvorstufe wird auf Grund deren geringen Grundrauschens meist mit Trioden hoher Empfindlichkeit realisiert. Die Vorstufe hebt den Eingangspegel um, um damit nachgeschaltete größere Röhren „befeuern“ zu können.
Treiberstufe – Bei entsprechend großen Endstufenröhren wird zumeist eine Treiberstufe zwischen Vor- und Endstufe geschaltet, die eine weitere Pegelanhebung zum Betrieb der Endstufenröhren zur Aufgabe hat. Bei den meisten Gegentaktverstärkern dienst sie außerdem der Phasenumkehr des Signals für die zweite Endstufenröhre.
Endstufe – Die Endstufe verstärkt den Pegel auf ein Niveau, welches dann zum Betrieb des Ausgangsübertragers genutzt werden kann.
Ausgangsübertrager – Beim Ausgangsübertrager handelt es sich um die spezialisierte Form eines Transformators. Die Endstufenröhren liefern ein Signal hoher Spannung und niedrigen Stroms, die Lautsprecher benötigen es aber andersherum. In diesem Prinzip liegt auch die vielfach bemängelte Unfähigkeit eines Röhrenverstärkers begründet, sehr niedrige Frequenzen widerzugeben zu können. Nicht weil die Röhren es nicht könnten, sondern weil dann im Ausgangsübertrager schlichtweg keine Induktion mehr stattfindet. Da der Ausgangsübertrager bei einem Eintaktverstärker bereits im Leerlauf mit einem hohen Gleichstrom beaufschlagt und davon in die magnetische Sättigung getrieben würde, besitzen Eintaktübertrager einen Luftspalt im Kern, um dem entgegenzuwirken. Gegentaktübertrager hingegen haben eine andere Primärwicklung, um den AB-Betrieb mit zwei Röhren zu ermöglichen. Man kann also nicht jeden Übertrager für jede Verstärkerschaltung hernehmen.
Der Ausgangsübertrager ist eines der kritischten Bauteile eines Röhrenverstärkers. Die teuerste Röhre bringt rein gar nichts, wenn der Übertrager nichts taugt.
Daher folgende Grundsätze:
-Auf Trafoblech sehr hoher Güte und Permeabilität achten, damit ein möglichst hoher Wirkungsgrad erzielt wird.
-Den Übertrager gerne eine Leistungsklasse höher wählen als benötigt, um einen niedrigeren Frequenzgang zu ermöglichen.
-Auf verseilte Wicklung achten, auch das begünstigt Frequenzgang und Wirkungsgrad.
Worauf ist beim Verstärkerbau zu achten?
Neben zu Anfangs erwähnter Achtsamkeit, sich nicht beim Basteln zu verletzen oder umzubringen,
lege ich dem Hobbyisten folgende Faustregeln ans Herz, damit das erste Verstärkerprojekt gelingt und grobe Anfängerfehler vermieden werden.
Masseführung – Um Brummschleifen zu vermeiden, muss die Masse konsequent sternförmig ausgeführt werden, wobei der Sternpunkt am Fuß des Siebelkos zu liegen hat. Die Masse des Lautstärkepotentiometers ist als Stufenmasse zu realisieren, sprich, sie geht an die Masse der Vorstufenröhre.
Röhrenheizung – Röhren werden klassisch mit Wechselstrom beheizt. Um einen möglichen Heizungsbrumm zu eliminieren, werden die Heizleitungen verdrillt, nahe am Gehäuse verlegt und mit zwei Widerständen zur Masse symmetriert. Wer diesen „Stilbruch“ und den Mehraufwand betreiben möchte, darf natürlich mit Gleichstrom heizen.
Signalleitungen – Leitungen innerhalb des Verstärkers, die den Eingangspegel führen, sollten geschirmt werden, um unerwünschte Störeinstreuungen zu vermeiden.
Anordnung – Um eine induktive Einkopplung der 50Hz-Netzfrequenz in die Ausgangsübertrager zu vermeiden, sind diese mit etwas Abstand und 90° gedreht zum Netztransformator zu montieren. Ebenso sollten Elkos nicht in unmittelbarer Nähe zu Wärmequellen montiert werden, da dies deren Lebensdauer herabsetzt.
Und zum Schluss die häufigsten Fragen (Neudeutsch: „FAQ“)
?: In meiner Röhre ist so ein silbernes Zeugs am Glaskolben. Ist das ein Zeichen von Abnutzung?
!: Nein. Das silberne Zeugs nennt man Getter, es handelt sich dabei um eine spezielle Metallbedampfung, um „herumstreunende“ Luftmoleküle einzufangen und das Hochvakuum in der Röhre aufrecht zu erhalten. Solange es silbern ist, ist alles ok. Ist es milchig-weiß, hat die Röhre Luft gezogen und ist somit defekt.
?: Bei meinem Röhrenverstärker ist so ein tiefblaues Leuchten am Glaskolben der Leistungsröhren zu sehen. Sind die Röhren damit defekt?
!: Nein. Einige Leistungsröhren weisen diesen Effekt auf, das sind lediglich freie Streuelektronen innerhalb der Röhre, die sich auf dem Glas sammeln und es zum Leuchten („Fluoreszieren“) anregen. Das hat weder klangliche Auswirkungen, noch ist es ein Zeichen für irgendwelche gefährliche Strahlung. Sollte es allerdings violett zwischen den Platten in der Röhre leuchten, ist dies ein Zeichen, dass die Röhre Luft zieht und bald hinüber ist.
?: Ich habe gehört, dass ein Röhrenverstärker nie ohne Last betrieben werden sollte. Stimmt das?
!: Ja. Zwar gibt es leerlauffeste Röhrenverstärker, doch sollte man es im Zweifelsfall einfach nicht tun. Ohne Last fangen viele Röhrenverstärker an, unkontrolliert zu schwingen. Das heißt, im Ausgangsübertrager wird eine sehr hohe Spannung induziert, bis die Wicklungen durch einen Überschlag kurzgeschlossen werden. Dann ist erst einmal der Übertrager, wenn nicht sogar kurze Zeit später die Röhre hin. Im Umkehrschluss ist ein Röhrenverstärker dafür kurzzeitig kurzschlussfest, wobei auch das vermieden werden sollte und in jedem Fall eine hohe Belastung der Endstufe darstellt.
?: Ich habe mir sagen lassen, um eine gute Klangqualität aufrecht zu erhalten, sollte man einmal im Jahr den kompletten Röhrensatz seines Verstärkers tauschen. Stimmt das?
!: Nein! Ein Verstärker, der das nötig machen würde, ist ein schlampig konstruierter Röhrenfresser mit falschen Arbeitspunkten und gehört in die Tonne. Die durchschnittliche Lebensdauer einer Röhre bei nominalen Betriebswerten findet sich in deren Datenblatt. Eine zu alte Röhre klingt im wahrsten Sinne des Wortes „taub“. Es gibt Röhrenradios, die seit 40 Jahren mit dem ersten Röhrensatz spielen und immer noch gut klingen. Auch kann ein Vorstufensatz locker 4-5 Endstufensätze bespielen.
?: Manche Händler bieten „Matched Pairs“ und „Matched Quads“ an. Was ist das?
!: Das sind Röhren, die auf identische elektrische Werte hin selektiert wurden und daher im Betrieb keine Unterschiede zueinander aufweisen. Man kann sich so einiges an händischer Abstimmung sparen.
?: Manche Hersteller bewerben ihre Verstärker mit „Autobias“. Was ist das?
!: auf Deutsch sagt man dazu automatische Gittervorspannungserzeugung. Da Röhren über ihre Lebensdauer hin altern und ihre Werte verändern, muss die Gittervorspannung geregelt werden, damit keine Arbeitspunktverschiebung stattfindet. Dies kann z.B. je nach Schaltung über einen Widerstand, oder ein so genannten „Autobias-Modul“ erfolgen. Verstärker ohne „Autobias“ haben Trimmpotentiometer, um den Ruhestrom manuell einzustellen. Der Vorteil liegt darin, dass man evtl. verschiedene ähnliche Röhrentypen an ihrem optimalen Arbeitspunkt im selben Verstärker betreiben kann, wenn man auf „Tuberolling“ steht und den direkten Vergleich will.
- Und zum guten Schluss die Mutter aller Fragen (Trommelwirbel bitte!)-
?: Welcher Verstärker ist denn jetzt der Richtige für meine Boxen? Transe oder Röhre? Wenn Transen doch besser sind, wieso hören manche Röhre? Und wenn Röhre, welche? Und soll ich eher was mit Rums oder wenig Watt nehmen? Und welche Röhre klingt am besten? Und Und Und…
!: Wenn man in eine Eisdiele geht und fragt, welches Eis einem am besten schmeckt, wird der Eisverkäufer einen freundlich anlächeln, mit einer ausschweifenden Geste in die Auslage verweisen und sagen: „Probier´s aus!“ Ebenso verhält es sich mit diesem Thema, es ist schlichtweg nicht möglich, dazu eine objektive Aussage zu treffen. Dazu sind die Geschmäcker und Ansprüche der Menschen zu verschieden. Auch meine Empfehlungen für bestimmte Verstärkertypen basieren letzten Endes auf meinem persönlichen Geschmack.
Nachsatz:
Man kann zwar vermuten, dass der Lautsprecher am Ende der Wiedergabeketten ihr Sklave ist, da er all das umsetzen muss, was ihm von ihr geliefert wird. Doch ist Er in Wahrheit Ihr Zuchtmeister, denn er offenbart dabei gnadenlos jede ihrer Schwächen. Man zäume das Pferd also besser von hinten auf.
Es wäre doch sehr schade, wenn man erst sündhaft teures HiFi-Gerümpel anschafft, nur um dann festzustellen, dass es an der persönlichen Traumbox so klingt, wie ein Laternenpfahl ganz unten schmeckt.
Soll heißen:
Baut euch eine feine Box, dann sucht euch den passenden Verstärker dafür, nicht umgekehrt.
Und sowohl vor dem Bau der Box, als auch anschließend mit der Box zusammen, das Probehören nicht vergessen! Letztendlich sind es Eure Ohren, denen etwas gefallen muss, nicht denen eines Verkäufers, HiFi-Journalisten oder den meinen. Das ist wie die Frage, was jetzt mehr Musik ist, Bach oder Bieber. Eine objektive Antwort gibt es nicht, hören ist subjektiv.
Gruß,
-Sparky
