Röhrenverstärker selber bauen - Leseprobe

10:10 Uhr
Seite 1
FRANZIS
14.04.2011
PC & ELEKTRONIK
Richard Zierl
Röhrenverstärker
selber bauen
Aus dem Inhalt:
• Vorverstärker mit Trioden und Pentoden
• Entzerrer für IEC/RIAA und weitere
Schneidkennlinien
• MC-Vorstufen passiv und aktiv mit
Röhren und Transistoren
• Klangregler, einfach und luxuriös
• Kompletter Röhren-Vorverstärker mit
Umschalteinheit
• Kopfhörerverstärker in Klasse-A-Technik
• Klasse-A-Endstufen mit bis zu 6 Watt
Ausgangsleistung
• Klasse-AB-Gegentakt-Endstufen mit bis
zu 100 W Ausgangsleistung
• PA-Verstärker und ELA-100-V-Verstärker
• Netzteilschaltungen für Röhren-Endstufen
• Messungen an Röhrenverstärkern
Röhrenverstärker erleben derzeit eine Renaissance. Dafür gibt es
viele Gründe. Für den einen ist es der Spaß am Selberbauen, für
den anderen der Wohlklang des Röhrenverstärkers und ein Dritter
liebt es einfach, kreativ zu sein und eigene Konzepte zu entwickeln.
Der Bau eines Röhrenverstärkers muss nicht teuer sein – zumindest
nicht teurer als der Bau eines gleichwertigen Halbleiterverstärkers.
Röhren sind inzwischen wieder preiswert erhältlich. In Sonderaktionen
werden neue Röhren für wenige Euro pro Stück verkauft. Außerdem
muss nicht in jedem Fall ein spezieller Netztransformator oder Übertrager gekauft werden. Auch bei der Beschaffung der Einzelteile ist
Kreativität gefragt. Selbst wenn Röhrenverstärker nach alten,
bewährten Konzepten gebaut werden – durch die besseren Bauteile
entsteht in jedem Fall ein Gerät, das auch heutigen Ansprüchen
genügt.
Dieses Buch trägt dazu bei, dass der Einstieg in das Thema „Röhren“
gut gelingt. Alle Schaltungen sind so einfach wie möglich gehalten.
Mit einem Simulationsprogramm können Sie dann problemlos auch
komplexere Schaltungsvarianten testen und optimieren. Auf diese
Weise können Sie so lange experimentieren, bis Sie die für Sie ideale
Schaltung gefunden haben. Wählen Sie aus mehr als 50 Schaltungsvorschlägen die passende aus und bauen Sie sich die persönliche
Traum-Hi-Fi-Anlage.
Mit der auf der beiliegenden CD-ROM enthaltenen Software können
Sie die Schaltungen den persönlichen Bedürfnissen anpassen und
deren Funktionen optimieren.
Egal, ob Sie die vorgestellten Schaltungen einfach nachbauen, die
Schaltungen abwandeln und optimieren oder gar eigene Schaltungen
neu entwickeln möchten: dieses Buch bietet Ihnen in allen Entwicklungsphasen wertvolle und unverzichtbare Unterstützung.
Die beiliegende Software macht die
Entwicklung eigener Schaltungen zum
Kinderspiel.
In 14 Modulen berechnen Sie per
Mausklick unter anderem die Bauteilwerte für folgende Schaltungen:
• Verstärkerstufen mit Trioden und
Pentoden
• Gegentakt-B-Endstufe mit Pentoden
• Netztrafo und Drossel für
Röhrennetzteil
• Ausgangsübertrager für Eintaktund Gegentakt-Endstufen
• Klangregler nach Baxandall
• Verschiedene Schaltpotentiometer
mit 12 bzw. 24 Stufen
Röhrenverstärker selber bauen
65054-0 U1+U4_PEK
ISBN 978-3-645-65054-0
ISBN 978-3-645-65054-0
Zierl
Euro 29,95 [D]
Besuchen Sie uns im Internet www.franzis.de
PC & ELEKTRONIK
Richard Zierl
Röhrenverstärker
selber bauen
Schaltungen bauen, berechnen und simulieren
• Vorverstärker mit Trioden und Pentoden
selber bauen
• Messungen an Röhrenverstärkern durchführen
• Kopfhörverstärker bauen
5
Vorwort
Röhrenverstärker erleben derzeit eine Renaissance. Dafür gibt es viele Gründe.
Für den einen ist es der Spaß am Selberbauen, für den anderen der Wohlklang
des Röhrenverstärkers und ein Dritter liebt es einfach, kreativ zu sein und eigene
Konzepte zu entwickeln.
Der Bau eines Röhrenverstärkers muss nicht teuer sein – zumindest nicht teurer
als der Bau eines gleichwertigen Halbleiterverstärkers. Röhren sind inzwischen
wieder preiswert erhältlich. In Sonderaktionen werden neue Röhren für wenige
Euro pro Stück verkauft. Außerdem muss nicht in jedem Fall ein spezieller Netztransformator oder Übertrager gekauft werden. Auch bei der Beschaffung der
Einzelteile ist Kreativität gefragt.
Selbst wenn Röhrenverstärker nach alten, bewährten Konzepten gebaut werden –
durch die besseren Bauteile entsteht in jedem Fall ein Gerät, das auch heutigen
Ansprüchen genügt.
Dieses Buch ist nicht für den Neueinsteiger in die Welt der Elektronik geeignet.
Sie sollten mit den Grundlagen der Elektronik vertraut sein und am besten auch
über ein wenig handwerkliche Erfahrung verfügen. Lediglich mit Elektronenröhren müssen Sie sich bisher nicht beschäftigt haben.
Dieses Buch trägt dazu bei, dass der Einstieg in das Thema »Röhren« gut gelingt.
Alle Schaltungen sind so einfach wie möglich gehalten. Mit einem Simulationsprogramm können Sie dann problemlos auch komplexere Schaltungsvarianten
testen und optimieren. Auf diese Weise können Sie so lange experimentieren, bis
Sie die für Sie ideale Schaltung gefunden haben. Wählen Sie aus mehr als 50
Schaltungsvorschlägen die passende aus und bauen Sie sich die persönliche
Traum-Hi-Fi-Anlage.
7
Inhaltsverzeichnis
1
Was spricht für Schaltungen mit Elektronikröhren?............................ 11
2
Aufbau und Funktion von Elektronenröhren ....................................... 17
2.1
Aufbau und Funktion von Dioden ...........................................17
2.2
Aufbau und Funktion von Trioden...........................................20
2.3
Aufbau und Funktion von Pentoden .......................................22
2.4
Bezeichnungsschema für Elektronenröhren ...........................24
3
Einstieg in die Röhrentechnik ............................................................ 25
3.1
Altgeräte reparieren ...............................................................27
3.2
Altgeräte verbessern ..............................................................32
3.3
Altgeräte zerlegen und Einzelteile gewinnen ..........................33
3.4
Traumgerät aus den 60er-Jahren: Quad II ...............................37
4
Individuelle Schaltungsentwicklung .................................................. 39
4.1
In vier Schritten zum persönlichen Traumgerät.......................39
4.2
Schaltung berechnen .............................................................40
4.3
PC-Berechnungsprogramme für Röhrenschaltungen...............42
4.3.1 TCJ Push-Pull Calculator .........................................................42
4.3.2 TCJ My Stock Database...........................................................44
4.3.3 TCJ Filter Designer ..................................................................44
4.3.4 Tube CAD ...............................................................................45
4.3.5 SE Amplifier CAD ....................................................................46
4.3.6 Audio Gadgets .......................................................................46
4.3.7 Tube Manual ..........................................................................47
4.4
Einführung in das Simulationsprogramm LTspice IV ...............47
4.4.1 Programm installieren und einrichten ....................................49
4.4.2 Neue Schaltung anlegen ........................................................50
4.4.3 Bauteile einfügen, drehen und löschen..................................52
4.4.4 Schaltung verdrahten.............................................................58
4.4.5 Signale benennen ..................................................................59
4.4.6 Oszilloskop (Transientenanalyse) ..........................................60
4.4.7 Fourier-Analyse ......................................................................62
4.4.8 Frequenzganganalyse (AC-Analyse)........................................65
4.4.9 Tastaturkürzel ........................................................................66
4.5
MELETE 2010 – ein optimierender SPICEModellgenerator für Trioden...................................................67
4.6
PHOIBE 2010 – Berechnung von Transformatoren,
Drosseln und Übertragern inklusive SPICEModellgenerator ....................................................................68
8
Inhaltsverzeichnis
4.7
4.8
4.9
4.10
4.11
4.12
4.13
ENIPEUS 2010 – grafisch-interaktiver SPICEModellgenerator für Trioden und Pentoden ............................69
AOIDE 2011 – CAD-Programm zur Berechnung von
Röhrenverstärkerschaltungen ................................................71
ALEKTO 2011 – CAD-Programm zur Berechnung von
Klangregelschaltungen und Stufenpotenziometern ................74
ToneStackCalculator ..............................................................76
Hi-Fi-Selbstbau Klirrfaktor Generator ......................................76
AudioTester – die Eier legende Wollmilchsau .........................77
Hinweise zum praktischen Schaltungsaufbau ........................81
5
Messungen an Elektronenröhren – kurze Einführung ......................... 83
5.1
Einfaches Röhrenprüfgerät.....................................................83
5.2
Kommerzielles Röhrenprüfgerät .............................................86
5.3
Kennlinien messen ................................................................87
5.4
Röhrenkennwerte aus den Kennlinien bestimmen..................89
5.5
SPICE-Parameter bestimmen..................................................90
6
Messungen an Röhrenschaltungen – kurze Einführung ...................... 91
6.1
Vorsichtsmaßnahmen ............................................................91
6.2
Betriebsspannungen messen.................................................92
6.3
Ausgangsleistung messen .....................................................94
6.4
Frequenzgang messen ...........................................................98
6.5
Geräuschspannungsabstand messen ....................................99
6.6
Klirrfaktor messen............................................................... 100
7
Audio-Röhrenschaltungen ............................................................... 101
7.1
Frequenzbereich ................................................................. 102
7.2
Einfacher Vorverstärker mit Triode....................................... 102
7.3
Einfacher Vorverstärker mit Pentode ................................... 111
7.4
Trickreicher Vorverstärker in Kaskodenschaltung mit
E88CC ................................................................................. 114
7.5
Einfacher RIAA-Vorverstärker mit Trioden ............................ 116
7.6
Luxus-Schallplattenentzerrer mit umschaltbarer
Entzerrung .......................................................................... 120
7.6.1 Entzerrungsanpassung mit der Klangregelung des HiFi-Verstärkers...................................................................... 128
7.7
MC-Vorstufe ........................................................................ 129
7.8
Klangregelstufe mit Trioden ................................................ 138
7.9
Hochwertige Klangregelstufe mit Triode/Pentode................ 144
7.10
Kompletter Hi-Fi-Vorverstärker mit Trioden/Pentoden.......... 149
7.10.1 Universeller Röhrenvorverstärker ........................................ 152
7.11
Potenziometer mit Stufenschalter für höchste
Präzision............................................................................. 155
7.11.1 Lineares Schaltpotenziometer............................................. 155
7.11.2 Negativ logarithmisches Schaltpotenziometer .................... 156
Inhaltsverzeichnis
9
7.11.3 Geschaltetes Lautstärkepotenziometer ............................... 156
7.12
Umschaltmatrix mit Reedrelais............................................ 157
7.13
Einfacher Verstärker für Kopfhörer in Klasse-ASchaltung ........................................................................... 159
7.14
Einfacher Verstärker für Lautsprecher in Klasse-ASchaltung ........................................................................... 163
7.15
Einfacher Verstärker der Klasse A mit EF 86 und EL 95......... 166
7.16
Endstufe Klasse A mit EL 84 ................................................ 170
7.16.1 Wie viel Klirrfaktor erträgt der Mensch? ............................... 174
7.17
Endstufe Klasse A mit EL 84 und elektrostatischen
Hochtönern ......................................................................... 175
7.17.1 Aufbau und Funktion eines elektrostatischen
Lautsprechers ..................................................................... 175
7.17.2 Betrieb eines Klasse-A-Röhrenverstärkers mit einem
elektrostatischen Hochtöner ............................................... 177
7.18
Endstufe Klasse A mit 300B ................................................ 179
7.19
Endstufe Gegentakt AB mit 2 x ECL 84................................. 182
7.20
Endstufe Gegentakt AB mit ELL 80....................................... 187
7.21
Endstufe Gegentakt AB mit 2 x EL 95................................... 191
7.22
Endstufe Gegentakt AB mit 2 x EL 84................................... 194
7.23
Hi-Fi-Endstufe Gegentakt AB mit 4 x EL 84 ........................... 199
7.24
Hi-Fi-Endstufe Gegentakt AB mit 2 x EL 34 ........................... 205
7.25
PA-Verstärker Gegentakt B für E-Gitarren ............................. 209
7.26
ELA-100-V-Verstärker Gegentakt B (2 x EL 34) ..................... 213
7.27
Aussteuerungsanzeige mit Zeigerinstrumenten................... 218
7.28
Aussteuerungsanzeige mit einem magischen Auge ............. 219
8
Netzteil für Röhrenschaltungen........................................................ 223
8.1
Preiswertes Röhrennetzteil mit zwei
Halogentransformatoren ..................................................... 224
8.1.1 Spannungsverdopplung von 12 V auf 24 V.......................... 226
8.2
Netzteil mit altem Röhrennetztransformator ........................ 227
8.3
Netzteil mit Spezialtransformator........................................ 230
8.4
Netzteil mit Gleichrichterröhre EZ 80 ................................... 234
8.5
Lautsprecherschutzschaltung ............................................. 237
9
Krönung einer audiophilen Röhrenanlage: ein Hornlautsprecher...... 239
9.1
Funktion und Vorteile von Hornlautsprechern ..................... 239
9.2
Hinweise für den Selbstbau ................................................ 240
10 Daten der verwendeten Elektronenröhren ........................................ 249
10.1
SPICE-Modelle von Norman Koren ....................................... 249
10.2
Triode E 88 CC..................................................................... 250
10.3
Triode ECC 81...................................................................... 251
10.4
Triode ECC 82...................................................................... 252
10.5
Triode ECC 83...................................................................... 252
10
Inhaltsverzeichnis
10.6
10.7
10.8
10.9
10.10
10.11
10.12
10.13
10.14
10.15
10.16
Triode/Pentode ECF 80........................................................ 253
Triode/Pentode ECF 82........................................................ 254
Triode/Pentode ECL 84 ....................................................... 255
Pentode EF 86 ..................................................................... 257
Pentode EL 34..................................................................... 257
Pentode EL 41..................................................................... 258
Pentode EL 84..................................................................... 259
Pentode EL 95..................................................................... 260
Doppelpentode ELL 80 ........................................................ 260
Anzeigeröhre EM 84 ............................................................ 261
Diode EZ 80 ........................................................................ 262
Stichwortverzeichnis ....................................................................... 263
17
2
Aufbau und Funktion von
Elektronenröhren
Erstmals wurden die drei wichtigsten Röhrentypen in den ersten Jahren des 20.
Jahrhunderts entwickelt. Lee de Forest (USA) und Robert von Lieben (Deutschland) erfanden gleichzeitig und unabhängig voneinander die Verstärkerröhre mit
einem Steuergitter.
2.1
Aufbau und Funktion von Dioden
Die Basiserfindung stammt von dem universellen Erfindergenie Thomas Alva
Edison. Er wies den glühelektrischen Effekt experimentell nach. Wird in einem
evakuierten Glaskolben ein Metalldraht zum Glühen gebracht, können mit einer
ebenfalls eingeschmolzenen Gegenelektrode Elektronen nachgewiesen werden.
Wird die Gegenelektrode mit dem Pluspol einer Batterie und der Glühdraht mit
dem Minuspol verbunden, fließt ein kräftiger Strom. Wird die Batterie umgekehrt angeschlossen, fließt kein Strom. Atomphysiker wiesen nach, dass der
Stromfluss sowohl im Vakuum als auch im Metalldraht aus negativ geladenen
Elektronen besteht. Das anschauliche Atommodell dieser Zeit zeigt Bild 2.1. Im
Zentrum befindet sich ein positiv geladener Kern, der von negativ geladenen
Elektronen umkreist wird. Atome sind im Normalfall nach außen hin neutral. Es
sind so viele negative Elektronen wie positive Kernladungen vorhanden. Wird
z. B. der Metalldraht im Röhreninneren auf über 1.000 °C erhitzt, verlässt das
Elektron auf der äußersten Bahn die Atomhülle und fliegt im Vakuum frei
umher. Eine positiv geladene Elektrode im luftleeren Glaskolben zieht diese
freien Elektronen an. Solange der erhitzte Draht freie Elektronen erzeugt – vom
Minuspol der Batterie werden ständig Elektronen nachgeliefert –, bleibt dieser
Stromfluss bestehen (Bild 2.2).
18
Kapitel 2: Aufbau und Funktion von Elektronenröhren
Bild 2.1: Einfaches Atommodell
Bild 2.2: Schema
des glühelektrischen
Effekts
Luftleer muss der Glaskolben deshalb sein, weil die Elektronen sonst ständig mit
Luftmolekülen zusammenstoßen würden. Bei jedem Zusammenstoß würden sie
Energie verlieren. Aufgrund der immens hohen Zahl an Gasmolekülen würden
die Elektronen ihre gesamte Bewegungsenergie verlieren und niemals die Metallelektrode erreichen. Ein Stromfluss würde sich nicht ergeben.
Bild 2.3: Symbol einer Röhrendiode
Zurück zur luftleeren Röhrendiode. Bild 2.3 zeigt das korrekte Schaltbild für die
Röhre und rechts daneben das vertraute Schaltbild für eine Halbleiterdiode.
2.1 Aufbau und Funktion von Dioden
19
Letzteres zeigt mit der Pfeilrichtung die Durchlassrichtung einer Diode, von der
Anode zur Kathode. Aber entdeckt wurde doch, dass die Elektronen von dem
erhitzten Metalldraht (Kathode) zur positiven Metallelektrode (Anode) fließen?!
Das wird die tatsächliche oder physikalische Stromrichtung genannt. In der Realität
fließen Elektronen vom Minuspol zum Pluspol. Als die Stromrichtung im neunzehnten Jahrhundert aber festgelegt wurde, wusste man das noch nicht.
Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Graf von Volta erfand im Jahr 1800 die
Batterie und legte die technische Stromrichtung fest. Er ging fälschlicherweise
davon aus, dass der Strom vom Plus- zum Minuspol der Batterie fließt.
Im Schaltbild der Röhrendiode ist manchmal zu sehen, dass es einen Bogen gibt,
der den Glühdraht symbolisiert, und einen Punkt als Zeichen für die Kathode.
Die Kathode ist der Teil der Röhre, von dem die freien Elektronen herrühren.
Tatsächlich handelt es sich bei der Kathode um ein kleines Röhrchen aus Nickel,
das mit Bariumoxid beschichtet ist. Sind Glühdraht und Kathodenröhrchen
elektrisch isoliert, handelt es sich um eine indirekt geheizte Röhre. Sind beide
elektrisch miteinander verbunden oder gibt es gar kein Kathodenröhrchen, liegt
eine direkt geheizte Röhre vor.
Bild 2.4: Typische Kennlinie
einer Röhrediode
Bild 2.4 zeigt die Kennlinie der Röhrendiode. Die Stromdichte steigt exponentiell
mit zunehmender Anodenspannung an. Am bedeutsamsten aber ist die Tatsache,
dass die Röhrendiode Strom nur in eine Richtung passieren lässt. Deshalb kann
dieses Bauteil zur Gleichrichtung von Wechselspannung genutzt werden.
Als Beispiel für eine Röhrendiode zeigt Bild 2.5 die einstmals häufig in Radios
eingesetzte EZ 80.
20
Kapitel 2: Aufbau und Funktion von Elektronenröhren
Bild 2.5: Röhrendiode EZ 80
Eckdaten einiger Röhrendioden
Bezeichnung
Maximale Anodenspannung
Maximaler Anodenstrom
EZ 80
2 x 350 V
90 mA
EZ 81
2 x 350 V
450 mA
EZ 150
2 x 400 V
2.500 mA
GY 11
1.600 V
750 mA
2.2
Aufbau und Funktion von Trioden
Die ersten Jahre des 20. Jahrhunderts waren eine Zeit des Aufbruchs in die
Zukunft. Seit Jahrzehnten gab es die weltweite Übertragung von Nachrichten
mittels elektrischer Signale (Morsezeichen) auf Nachrichtenkabeln. Seit wenigen
Jahren gab es sogar schon die funktechnische Nachrichtenübermittlung (drahtlose Übermittlung mittels Radiowellen von Guglielmo Marconi). Selbst der
Halbleitereffekt war bereits bekannt, mangels Basiswissen im Bereich Quantenphysik aber praktisch noch nicht nutzbar. Was es aber nicht gab und wonach seit
Jahrzehnten weltweit fieberhaft geforscht wurde: ein Bauteil, eine Schaltung, mit
der elektrische Signale verstärkt werden können, ein sogenanntes Telegrafenrelais.
1906 kamen zwei Männer unabhängig voneinander auf die gleiche geniale Idee.
Wird im Glaskolben einer Röhrendiode im Bereich zwischen Kathode (Glühdraht) und Anode ein Drahtgitter eingebaut, kann mit einer kleinen Spannung
an diesem Steuergitter der Röhrenstrom (je nach Belastbarkeit der Röhre) beliebig verändert werden. Ein kleines Signal am Steuergitter führt so zu einem
großen Signal am Anodenwiderstand. Das lange gesuchte Telegrafenrelais war
gefunden. Lee de Forest aus den Vereinigten Staaten und Robert von Lieben aus
Deutschland waren die Entdecker. Aber nicht nur die ermüdeten Strom-einStrom-aus-Signale des Morsealphabets konnten regeneriert werden, sondern
auch Sprache und Musik. Damit wurde eine Lawine losgetreten. Radio, Fernsehen und Audiotechnik begannen wahr zu werden und erlebten einen unvorstellbaren Aufschwung.
2.2 Aufbau und Funktion von Trioden
21
Bild 2.6: Symbol einer Triode
Bild 2.6 zeigt das Schaltbild einer Triode. Moderne Röhren sind üblicherweise
indirekt geheizt. Deshalb wird die Kathode getrennt von den Heizungsanschlüssen herausgeführt. Die Eingangs- und Ausgangskennlinie einer typischen Eingangstriode zeigt Bild 2.7.
Bild 2.7: Typische Kennlinien von Trioden
Die Höhe der Anodenspannung hat einen gewissen Einfluss auf die Verstärkung. Das
kann in der Praxis recht unangenehm sein. Während des Verlaufs eines sinusförmigen Signals schwankt die Anodenspannung natürlich entsprechend. Damit
schwankt aber auch die Verstärkung. Das hat zur Konsequenz, dass das verstärkte
Signal nicht mehr exakt sinusförmig ist, also verzerrt wird. Mehr zur Funktion von
Röhren und zur Berechnung von Röhrenschaltungen finden Sie in der Buchreihe
Lehrbuch der Elektronenröhren, Band 1 bis Band 4, von Heinrich Georg Barkhausen.
Auf die Schaltungspraxis konzentriert, ist auch das Buch Elektronenröhren und ihre
Schaltungen von Martin Kulp sehr empfehlenswert. Verständlich sind auch die in
englischer Sprache verfassten Handbücher Radiotron Designer’s Handbook von
F. Langford-Smith und Theory And Applications Of Electron Tubes von Herbert
J. Reich. Alle genannten Bücher sind nur noch gebraucht erhältlich.
Bild 2.8: Triode ECC 83
22
Kapitel 2: Aufbau und Funktion von Elektronenröhren
Als Beispiel zeigt Bild 2.8 den Typ ECC 83, eine auch heute noch sehr beliebte
NF-Anfangsdoppeltriode.
Eckdaten einiger Trioden
Bezeichnung
Maximale Anodenspannung
Maximaler Anodenstrom Steilheit
ECC 83
300 V
8 mA
1,6 mA/V
EC 158
300 V
150 mA
25 mA/V
ED 8000
300 V
150 mA
16 mA/V
300 B
450 V
100 mA
5,5 mA/V
2.3
Aufbau und Funktion von Pentoden
Im Lauf der Zeit verstand man die Vorgänge in der Vakuumröhre immer besser.
So wurde eine weitere Drahtwendel, das Schirmgitter, zwischen Steuergitter und
Anode eingeführt. Dieses Gitter schützt das Steuergitter vor schädlicher Einflussnahme durch die Anode. Eine weitere Drahtwendel, das Bremsgitter, platziert
zwischen Schirmgitter und Anode, erhöht die Effektivität der Verstärkerröhre.
Infolge der hohen Geschwindigkeit der Elektronen beim Auftreffen auf das
Anodenblech schießen sie andere Elektronen aus dem Blech heraus. Das vermindert im Endeffekt den Verstärkungsfaktor. Um das zu verhindern, erhält das
Bremsgitter gegenüber der Anode ein stark negatives Potenzial. Dadurch werden
die herausgeschlagenen Elektronen reflektiert und wieder zurück zum Anodenblech geschickt. Fünf Elektroden hat diese Röhre. Im Altgriechischen heißt die
Zahl 5 pénte. Daraus leitet sich der Name Pentode ab.
Bild 2.9: Symbol einer Pentode
Bild 2.9 zeigt das Schaltbild der Pentode. Sie wurde schnell zum wichtigsten Verstärkungselement in der Elektronik. Produziert in unvorstellbar hohen Stückzahlen, wurde sie über Jahrzehnte in der Weitverkehrstechnik und der Unterhaltungselektronik erfolgreich eingesetzt. Erst der konzentrierte Einsatz von vielen
tausend Röhren in den ersten Computern der 40er-Jahre offenbarte die Grenzen
dieser Technik. Die Heizung verschlingt viel Leistung und erzeugt eine gewaltige
Menge an Wärme. Konzentriert auf ein kleines Volumen lassen sich Massen von
Röhren nicht mehr zuverlässig betreiben. Ganze Heerscharen von Technikern
waren nur noch damit beschäftigt, defekte Röhren auszutauschen. Die Zeit war
reif für den Transistor.
2.3 Aufbau und Funktion von Pentoden
23
Bild 2.10: Typische Kennlinien von Pentoden
Der Verlauf der Eingangskennlinie von Triode und Pentode ist identisch (Bild
2.10). Der lange gerade Ast der Kennlinie prädestiniert die Pentode zum Einsatz
als verzerrungsarme Verstärkerröhre für Audiosignale. Die Ausgangskennlinie
zeigt, dass der Anodenstrom oberhalb einer bestimmten Anodenspannung kaum
mehr von der Höhe der Anodenspannung abhängt. Die Anode hat praktisch
keine Rückwirkung mehr auf das Steuergitter. Das trägt wesentlich zu einer verzerrungsarmen Verstärkung von Audiosignalen bei. Einen kleinen Wermutstropfen gibt es aber leider auch: Das unvermeidliche Eigenrauschen von Pentoden ist etwa um den Faktor 3 größer als das bei Trioden. So ist es nicht
erstaunlich, dass in hochwertigen Hi-Fi-Röhrenverstärkern in den Eingangsstufen Trioden zu finden sind – zumindest dort, wo es um die Verstärkung kleiner
Signale geht.
Bild 2.11: Pentode EL 84
Als Beispiel ist in Bild 2.11 die auch heute noch weitverbreitete NF-Leistungspentode EL 84 zu sehen.
24
Kapitel 2: Aufbau und Funktion von Elektronenröhren
Eckdaten einiger Pentoden
Bezeichnung Maximale Anodenspannung
Maximaler Anodenstrom
Steilheit
EL 95
550 V
35 mA
5 mA/V
EL 84
550 V
65 mA
10 mA/V
EL 34
800 V
150 mA
11 mA/V
EL 156
800 V
180 mA
11 mA/V
2.4
Bezeichnungsschema für Elektronenröhren
Im Zusammenhang mit dem Thema »Röhrenverstärker für Audio« sind es im
Wesentlichen die Röhren der E-Serie, die von Interesse sind. »E« steht für
indirekt geheizte Röhren mit 6,3 V Heizspannung (Gleich- oder Wechselspannung).
Der zweite (und eventuell dritte) Buchstabe kennzeichnet den Röhrentyp entsprechend nachfolgender Tabelle:
Buchstabe
Röhrentyp
A
HF-Diode
B
HF-Doppeldiode
C
Triode für Vorstufen
D
Triode für Endstufen
E
Tetrode
F
Pentode für Vorstufen
L
Pentode für Endstufen
M
Magisches Auge
Y
Einweg-Gleichrichterdiode
Z
Zweiweg-Gleichrichterdiode
25
3
Einstieg in die
Röhrentechnik
Voraussetzung für einen sinnvollen Einstieg sind gute Kenntnisse und praktische
Erfahrung auf dem Gebiet der modernen Elektronik. Es schadet nicht, wenn Sie
bereits Verstärker mit Transistoren aufgebaut und zum Laufen gebracht haben.
Auch auf dem Gebiet Netzteile sollten Sie über ausreichende praktische Erfahrung verfügen. Dann wissen Sie auch um den sicheren Umgang mit gefährlich
hohen Spannungen.
Für Einsteiger in die Röhrentechnik gibt es gute und absolut gefahrlose Möglichkeiten, die ersten Schritte zu machen. Beschäftigen Sie sich praktisch mit kleinen
Röhrenprojekten, bei denen eine niedrige Anodenspannung (unter 60 V) verwendet wird. Im Franzis Verlag gibt es Lernpakete mit entsprechenden Röhrenschaltungen. Die mit hohen Spannungen verbundenen Gefahren entfallen dabei.
Die eigentliche röhrenspezifische Schaltungstechnik können Sie ebenso spielerisch wie gründlich auch mithilfe geeigneter Simulationsprogramme kennenlernen. Dann kann man sich am Lötkolben nicht die Finger verbrennen und
hohe Spannungen können keinen Schaden anrichten. Besonders gut für die
Simulation von Röhrenschaltungen geeignet ist das kostenlose Programm
LTspice IV der Firma Linear Technologies. Das Programm wird im nächsten
Kapitel vorgestellt. Dort erfahren Sie nicht nur, wie man damit arbeitet, sondern
auch, wo das Programm im Internet heruntergeladen werden kann.
Viele Experimente und Schaltungsvariationen, die in der Realität Tage und
Wochen an Arbeitszeit verschlingen würden, können Sie an einem verregneten
Samstag in einigen wenigen Stunden durchführen. Mit einem Mausklick ändern
Sie den Wert eines Bauteils und sehen sofort, wie sich diese Änderung auf das
Verhalten der Schaltung auswirkt. Am PC stehen dann auch Berechnungsprogramme zum Entwickeln von Röhrenschaltungen zur Verfügung. So steht Ihnen
zu Hause eine komfortable und ideale Entwicklungsumgebung zur Verfügung.
Wenn sich weitergehendes Interesse an der Thematik entwickelt, sind die
Wünsche in der Regel schon viel konkreter. Dann müssen sowieso neue Bauteile
beschafft werden, die auch ruhig etwas mehr kosten dürfen.
Wie aber kann man sich mit einer Technik befassen, wenn die benötigten Bauteile nicht neu gekauft werden und nicht bereits vorhanden sind? Da gibt es
mehrere Möglichkeiten: Gehen Sie im Keller und auf dem Dachboden auf die
Suche nach vergessenen Radios, Fernsehgeräten, Tonbandgeräten oder Musiktruhen, die mit Röhren bestückt sind. Besuchen Sie Flohmärkte und halten Sie
Ausschau nach den o. g. Geräten. In den meisten Fällen werden Sie Glück haben
26
Kapitel 3: Einstieg in die Röhrentechnik
und ein altes Röhrengerät für 5 bis 10 Euro pro Stück erhalten. Achten Sie aber
darauf, dass im Gerät noch alle Röhren vorhanden sind! Zur Sicherheit können
Sie ein zweites Röhrenaltgerät erstehen und sichern sich damit gute Chancen,
dass jedes wichtige Bauteil in wenigstens einem der beiden Gerät in funktionsfähigem Zustand ist.
Fragen Sie im Wertstoffhof nach alten Röhrenradios oder -fernsehern. In der
Regel ist das Personal sogar froh, wenn Sie ein solches Gerät mitnehmen, die
Entsorgung von Elektronikschrott ist nämlich extrem teuer. Die dort abgegeben
Geräte sind meist defekt. Also lohnt es sich auch hier, gleich zwei alte Geräte zu
erwerben. Mit Sicherheit kommen Sie an brauchbare alte Röhrenradios, wenn Sie
durch den Anzeigenmarkt eines Sammlerklubs stöbern. Für 10 bis maximal 20
Euro bekommen Sie dort ein funktionsfähiges Röhrenradio aus den 50er- oder
60er-Jahren. In Deutschland finden Sie einen großen Sammlerklub unter
www.gfgf.org. Monatlich werden dort Dutzende geeigneter Geräte angeboten.
Natürlich könnten Sie auch eine Online-Börse im Internet nutzen. Erfahrungsgemäß sind die Preise dort aber im Durchschnitt zu hoch und der Zustand der
Geräte ist oft erbarmungswürdig. Viele Bauteile sind dann nicht mehr zu gebrauchen.
Besitzen Sie erst einmal ein altes Röhrengerät, gibt es verschiedene Ansätze, in
diese für Sie neue Technik einzusteigen:
• Sie können das Altgerät reparieren und nutzen.
• Sie können das Altgerät verbessern, erweitern und nutzen.
• Sie können das Altgerät zerlegen und alle benötigten Bauteile für den Bau
eigener Schaltungen gewinnen.
Alle drei Möglichkeiten werden nachfolgend vertieft. Jeder sollte den Weg wählen, der ihm persönlich am besten zusagt.
Sicherheitshinweis
Unabdingbare Voraussetzung für alle nachfolgend beschriebenen Aktivitäten
ist, dass sich der Neuling zuerst im Umgang mit lebensgefährlich hohen Spannungen kundig macht. Dazu zählen theoretische Kenntnisse über alle notwendigen Vorsichtmaßnahmen beim Umgang mit Spannungen über 60 V. Aber
auch praktische Kenntnisse in Bezug auf den sicheren Anschluss von Messgeräten, die sachgerechte Nutzung eines Netztrenntransformators, die sachgerechte Entladung von Hochspannungs-Elektrolytkondensatoren usw.
müssen bereits vorliegen. All das muss geübt werden, ebenso eine überlegte
Arbeitsweise. Hektische oder nachlässige Aktionen können katastrophale
Folgen haben – bis hin zu lebensbedrohlichen Verletzungen.
Eine kostenlose Trainingsmöglichkeit für Einsteiger besteht u. a. darin, dem
örtlichen Amateurfunkverein beizutreten. Dort können Sie an von Fachleuten
betreuten Übungen teilnehmen. Hauptsächlich geht es dort natürlich ums
Funken, Sicherheitsfragen stehen aber immer im Vordergrund.
3.1 Altgeräte reparieren
3.1
27
Altgeräte reparieren
Ein defektes Röhrengerät zu reparieren ist nicht so einfach wie die Reparatur
eines undichten Fahrradschlauchs. Im Gegenteil: Das Reparieren von elektronischen Geräten war und ist ein Ausbildungsberuf, der sich heute Informationselektroniker mit Schwerpunkt Geräte- und Systemtechnik nennt. Die Reparatur von
Röhrengeräten steht natürlich nicht mehr auf dem Lehrplan. Die Ausbildung
dauert drei Jahre.
Im Lauf der Jahrzehnte hat sich gezeigt, was an einem Röhrenradio typischerweise Schaden nimmt. Ursache für den Ausfall der betreffenden Bauteile sind
nicht konstruktive Mängel, sondern Materialprobleme. Heutige Bauteile werden
mit besseren Materialien und besseren Herstellverfahren produziert. In der Regel
treten bei einem konkreten Gerät nie alle Fehler gleichzeitig auf. Für einen ersten
Ansatz spricht aber nichts dagegen, erst einmal alle potenziell defekten Bauteile
zu tauschen. Es sind nicht sehr viele und sie sind nicht teuer. Außerdem geht es
um Röhrenverstärker. Am Röhrenradio interessiert also nur der Verstärkerteil.
Gerade der ist allerdings besonders gefährdet.
Hauptübeltäter sind die Koppelkondensatoren zwischen den Verstärkerstufen.
Diese Kondensatoren liegen zwischen der Anode der vorhergehenden Röhre und
dem Steuergitter der nachfolgenden Röhre. Als Dichtungsmaterial wurde seinerzeit Teer oder eine teerähnliche Masse verwendet. Erhöhte Umgebungstemperatur
und hohe Luftfeuchtigkeit nagen ständig an der Konsistenz dieser Verschlussmasse. Ganz allmählich dringt dann Luftfeuchtigkeit (Wasserdampf) in den
Folienkondensator ein. Als Folge davon beginnt der Isolationswiderstand (er hat
ursprünglich einen Wert, der bei vielen Gigaohm liegt) langsam zu sinken. Das
hat dramatische Konsequenzen. Als Koppelkondensatoren sollen sie die hohe
positive Spannung an der Anode der vorhergehenden Röhre von der geringen
negativen Spannung am Steuergitter der betreffenden Röhre trennen. Das funktioniert aber nur, solange der Isolationswiderstand groß genug ist (ca. 10 GΩ).
Sinkt dieser Widerstand immer weiter, wird die negative Vorspannung am
Steuergitter immer mehr verringert und schließlich sogar positiv. Erst wird also
der Arbeitspunkt der Röhre immer mehr verschoben, der Anodenstrom steigt.
Bei positivem Steuergitterpotenzial schließlich wird die Röhre überlastet und
nimmt schnell Schaden. Wenn es sich dabei um die Endpentode handelt, führt
der langsam ansteigende Anodenstrom fatalerweise dazu, dass die Primärwicklung des Übertragers durchbrennt. Das geht relativ rasch, ein »probeweises«
Einschalten für wenige Minuten genügt, wenn das Isolationsproblem genügend
weit fortgeschritten ist.
Im folgenden Beispiel wird das in großer Stückzahl gebaute Röhrenradio Grundig
Type 2099 »repariert«, um schon im Vorfeld Schäden zu verhindern. Die Bilder
3.1 und 3.2 zeigen das Gerät. Wenn Sie den Deckel aus Pappe am Gehäuseboden
entfernen, sehen Sie auf die Schaltung (Bild 3.3). Die Bauteile des NF-Teils und
Netzteils sind auf der rechten Seite angeordnet.
28
Kapitel 3: Einstieg in die Röhrentechnik
Bild 3.1: Typischer
Dachbodenfund
Bild 3.2: Blick in das alte Röhrenradio
Bild 3.3: Unteransicht des alten Röhrenradios
3.1 Altgeräte reparieren
29
Das Schaltbild dieses Empfängers finden Sie im Internet. Entscheidend für die
Nutzung als Audioverstärker sind die NF-Treiberstufe und die Klasse-AEndstufe, bestückt mit den Röhren EABC 80 und EL 84. Benutzt wird der PhonoEingang, dort können CD/DVD- und mp3-Player direkt angeschlossen werden.
Die Drucktaste Platte/Phono ist zu aktivieren. Von dort kommt das Signal über
das Lautstärkepotenziometer und die Klangregelschaltung zum Steuergitter des
Triodensystems in der Verbundröhre EABC 80. Schließlich gelangt das verstärkte
Signal über einen Koppelkondensator zum Steuergitter der NF-Endpentode EL
84. Das Netzteil ist mit einem (damals modernen) Selengleichrichter ausgestattet.
Die Lautsprecherbestückung kann sich sehen lassen. Ein dynamischer OvalBreitbandlautsprecher überträgt alles einigermaßen gleichmäßig zwischen etwa
70 Hz und 17 kHz. Zwei elektrostatische Hochtöner unterstützen die räumliche
Höhenwiedergabe im Frequenzbereich 5–20 kHz.
Schalten Sie das Radio nicht ein, um zu testen, ob es vielleicht noch funktioniert
– auch nicht probeweise. Gerade damit könnten Sie den Übertrager, der nur
schwer zu ersetzen wäre, innerhalb kurzer Zeit zerstören.
Die folgenden Bilder zeigen potenziell gefährdete Bauteile. Hauptübeltäter sind
(s. Bild 3.4) Hochspannungs-Folienkondensatoren, häufig mit Teer gedichtet.
Alle Kondensatoren im NF-Teil dieser Bauart sollten in jedem Fall gegen neue
Folienkondensatoren mit 400 V Spannungsfestigkeit getauscht werden.
Bild 3.4: Defekte
Koppelkondensatoren
Weniger gefährdet sind Elektrolytkondensatoren (Bild 3.5). Trotzdem – schon
weil neue Elkos 47 µF/350 V nicht viel kosten – sollten sie ebenfalls getauscht
werden. Treffen Sie z. B. im Bereich Klangregelschaltung auf Kondensatoren, die
so aussehen wie in Bild 3.6, müssen diese nicht getauscht werden. Styroflex-Kondensatoren sind hermetisch dicht und nicht durchschlaggefährdet.
30
Kapitel 3: Einstieg in die Röhrentechnik
Bild 3.5: Typische Elektrolytkondensatoren
Bild 3.6: Typische
Styroflexkondensatoren
Als Hochspannungsgleichrichter kommen moderne Selengleichrichter zum Einsatz. Bild 3.7 zeigt zwei gängige Ausführungsformen. Falls notwendig werden sie
durch vier Siliziumdioden 1N4007 in Brückenschaltung ersetzt. Den Übertrager
sehen Sie in Bild 3.8. Im Zweifelsfall prüfen Sie mit dem Multimeter, ob bei einer
Wicklung eine Unterbrechung vorliegt. Gegebenenfalls führen Sie diese Prüfung
auch beim Netztransformator (Bild 3.9) durch. Der Korb des Ovallautsprechers
(Bild 3.10) darf nicht beschädigt sein. Die elektrostatischen Hochtöner (Bild
3.11) sind nur selten defekt. Im Zweifelsfall schalten Sie sie einfach ab.
Bild 3.7: Typische Selengleichrichter
3.1 Altgeräte reparieren
Bild 3.8: Typischer EintaktAusgangsübertrager
Bild 3.9: Typischer Netztrafo
Bild 3.10: Typische
Ovallautsprecher
31
32
Kapitel 3: Einstieg in die Röhrentechnik
Bild 3.11: Elektrostatische Lautsprecher
Sind die Hochspannungs-Folienkondensatoren getauscht worden, kann das
Gerät schrittweise in Betrieb genommen werden. Mit einem Regeltrenntransformator wird die Versorgungsspannung für den Verstärker langsam bis auf 230 V
gesteigert. Messen Sie dabei ständig den Strom am Pluspol des Hochspannungsgleichrichters. Viel mehr als 50 mA dürfen nicht fließen.
Ist alles in Ordnung, haben Sie einen kleinen Röhrenverstärker mit eingebautem
Lautsprecher. Nun können Sie bereits Musik genießen und erkunden, ob
Röhrentechnik das ist, was Ihnen wirklich Spaß macht.
3.2
Altgeräte verbessern
Vielleicht hatten Sie das Glück, statt eines kleinen Tischradios eine Musiktruhe aus
der Röhrenzeit zu ergattern. Nachdem Sie die oben beschriebene Rettungsaktion
durchgeführt haben, möchten Sie diesen Röhrenverstärker, der möglicherweise
bereits in Stereo-Ausführung vorliegt, vielleicht ertüchtigen. In erster Linie sollte
der Röhrenverstärker weder hörbar rauschen noch brummen. Einige einfache, in
der Regel erfolgreiche Maßnahmen werden nachfolgend beschrieben.
Gegen das Brummen können Sie zweierlei Änderungen vornehmen. Ersetzen Sie
den Selengleichrichter durch vier Siliziumdioden 1N4007 in Brückenschaltung.
Überbrücken Sie jede Diode mit einem 47-nF-Keramikkondensator. Dann
können Sie die Hochspannungs-Elektrolytkondensatoren im Netzteil, üblicherweise 2 x 50 µF, gegen zwei neue Elkos à 220 µF/350 V ersetzen. Manchmal hilft
auch ein Drahttrimmer 680 Ω/2 W weiter. Er wird parallel zur Heizspannungswicklung am Netztransformator angeschlossen. Der Abgriff wird auf Masse
gelegt. Dann können Sie durch einen sorgfältigen Trimmerabgleich das
Brummen bis zur Unhörbarkeit minimieren.
Unangenehmes Rauschen wird mitunter vom Gitter- und/oder Anodenwiderstand der Eingangstriode produziert. Tauschen Sie diese Widerstände gegen
3.3 Altgeräte zerlegen und Einzelteile gewinnen
33
moderne Ausführungen, am besten Metallfilmwiderstände, mit gleichem Widerstandswert.
Bei Gegentaktendstufen kann es nicht schaden, den Ruhestrom der Endpentoden
zu überprüfen. Alle vier Röhren, in der Regel vom Typ EL 84, sollten den
gleichen Ruhestrom zeigen. Eingestellt wird der Ruhestrom durch Anpassung des
jeweiligen Kathodenwiderstands.
Musiktruhen verfügen über große dynamische Lautsprecher. Der Klang einer
solchen Anlage ist wohltuend abgerundet. Die Korbaufhängung ist weich, das
Ein- und Ausschwingverhalten nach heutigen Maßstäben unmöglich hoch.
Lassen Sie sich davon aber nicht abschrecken. Allein Ihr Ohr ist der Maßstab. Ob
Unterhaltung, Jazz oder Klassik – viele Menschen kann der Klang einer guten
Musiktruhe begeistern.
3.3
Altgeräte zerlegen und Einzelteile gewinnen
Auch wenn der einfachste und schnellste Weg zu Röhrenwohlklang darin besteht,
ein geeignetes Röhrengerät (Verstärker, Musiktruhe, Radio) zu ertüchtigen,
möchten viele Ihre eigenen Schaltungsideen verwirklichen. Noch immer steht in
diesem Kapitel im Vordergrund, den ersten Einstieg in die Röhrentechnik so
kostengünstig wie möglich zu gestalten.
Statt also das Röhrenradio zu reparieren, wird es fachgerecht zerlegt. Dann haben
Sie anschließend alle Spezialbauteile, die für den Bau eines Röhrenverstärkers
benötigt werden: Eingangstriode und Endpentode, Übertrager und Netztransformator und eventuell eine Drossel. Gegebenenfalls handelt es sich sogar um
eine Gegentakt- und/oder Stereo-Ausführung. Für einfachere Lautsprecherboxen, aktiv oder passiv, gewinnen Sie auch noch geeignete dynamische Chassis.
Ideal sind ein größerer Ovallautsprecher und ein kleiner Hochtonlautsprecher.
Speziell für dieses Sammelsurium werden anschließend zwei einfache Schaltungen vorgestellt, die jeweils zu praktischen kleinen Röhrenverstärkern führen.
Aus dem alten Röhrengerät werden Röhren, Übertrager, Netztransformator und
gegebenenfalls die Lautsprecher übernommen. Alle übrigen Materialien des
Radios werden im Wertstoffhof entsorgt.
34
Kapitel 3: Einstieg in die Röhrentechnik
Bild 3.12: Schaltung eines kleinen Klasse-A-Röhrenverstärkers
Bild 3.13: Ausgangssignal
Bild 3.12 zeigt eine geradlinige Schaltung für einen kleinen Röhrenverstärker in
Klasse-A-Technik mit einer EL 84 in der Endstufe und einer EABC 80 in der
Vorstufe. Mit 0,5 Veff Eingangsspannung liefert der Röhrenverstärker 4 W an
einen 4-Ω-Lautsprecher ab. In Bild 3.13 sehen Sie das Ausgangssignal. Die lokale
3.3 Altgeräte zerlegen und Einzelteile gewinnen
35
Gegenkopplung mit R7 und C8 von der Anode zum Steuergitter der Endpentode
unterdrückt die Schwingneigung. Eine globale Gegenkopplung von der Sekundärseite des Übertragers zum Steuergitter der Eingangstriode (R3 und C5) sorgt
für geringen Klirrfaktor. Bei 4 W Ausgangsleistung ergibt sich ein Klirrspektrum
wie in Bild 3.14 gezeigt. Der Gesamtklirrfaktor kges liegt bei 1,2 %. Der relativ
hohe Ruhestrom der EL 84 von 52 mA verhindert an dieser Stelle Schlimmeres.
Bei 1 W Ausgangsleistung sinkt der Klirrfaktor kges auf 0,38 % (Bild 3.15). Erfreulich geradlinig ist der Frequenzgang, wie Bild 3.16 zeigt.
Bild 3.14: Klirrspektrum bei 4 W Ausgangsleistung
Bild 3.15: Klirrspektrum bei 1 W Ausgangsleistung
36
Kapitel 3: Einstieg in die Röhrentechnik
Bild 3.16: Frequenzgang
Stückliste:
Br1
C1
C2
C3
C4
C5
C6
C7
C8
C9
C10
C11
C12
C13
F1
L1
P1
P2
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7
R8
SP1
V1
V2
= 4 mal 1N4007
= 220 µ/350 V
= 1 µ/350 V
= 100 n/350 V
= 470 µ/16 V
= 47 n/350 V
= 10 n/350 V
= 100 n/350 V
= 100 n/350 V
= 1.000 µ/10 V
= 100 n/350 V
= 100 n/350 V
= 220 µ/350 V
= 220 µ/350 V
= 250 mA
=1H
= 47k log
= 250/1 W
= 82k
= 1k2
= 100
= 1k
= 1k
= 470k
= 470k
= 180
=4Ω
= EABC 80
= EL 84
3.4 Traumgerät aus den 60er-Jahren: Quad II
37
Bild 3.17: Spezialbauteile
Bild 3.17 zeigt noch einmal alle Bauteile, die dem Altgerät entnommen werden.
Von links sind das die Röhre EABC 80, der Ausgangsübertrager, die Endpentode
EL 84 und der Netztransformator. Die übrigen für den Röhrenverstärker benötigten Teile werden neu beschafft und verbaut.
3.4
Traumgerät aus den 60er-Jahren: Quad II
Als Anregung für eigene Experimente sehr gut geeignet ist ein Traumgerät aus
den 60er-Jahren: der legendäre Röhrenverstärker Quad II. Das Schaltbild finden
Sie im Internet. Unter anderem eine raffinierte Gegenkopplung in der Gegentaktstufe verleiht ihm einen sehr guten Klang. Ansonsten ist die Schaltung eher
schlicht und konservativ. Wer dem Risiko einer eigenen Entwicklung aus dem
Weg gehen möchte, kann einfach diesen Klassiker nachbauen.
Kritisch in Bezug auf die Audioqualität ist, wie immer bei Röhrenverstärkern, der
Ausgangsübertrager. Die Firma www.welter-electronic.de liefert diesen Spezialübertrager unter der Bezeichnung APP1.
Für den Selberbauer hier die notwendigen Angaben:
Kern: M 85
Windungszahlen primär: Y-Z: 3 x 160 Wdg. + 3 x 160 Wdg. + 3 x 160 Wdg.,
0,25 CuL
U– V: 160 Wdg., 0,8 CuL
V–W: 160 Wdg., 0,8 CuL
X–Y: 3 x 160 Wdg. + 3 x 160 Wdg. + 3 x 160 Wdg.,
0,25 CuL
263
Stichwortverzeichnis
A
Abschirmung 82
Anode 19, 22
Anodenstrom 13
Anzeigeröhre 220
Arbeitspunkt 27
Ausgangskennlinie 23
Ausgangsleistung 94
Ausgangsübertrager 37
Aussteuerungsanzeige 218
Aussteuerungsbereich 13
B
Bändchenlautsprecher 175
Barkhausen-Formel 89
Bewertungsfilter 99
Bremsgitter 22
Brummen 32
Elektronen 17
Elektrostatische
Lautsprecher 175
Endpentode 33
Entzerrer 117
Entzerrung 120
umschaltbare 121
E-Serie 24
F
Ferritperle 110
FFT-Funktion 96
Folienkondensator 27
Fourier-Analyse 62
Frequenzbereich 102
Frequenzgang 98, 102
Frequenzganganalyse 65
G
C
CAD-Programm 71, 74
CCIR 125
D
Digitaloszilloskop 96
Drahttrimmer 32
Drossel 33, 228
DSO 96
Gegenkopplung 14, 104
Gegentakt AB 182
Gehäuse 82
Geräuschspannungsabstand
99, 100
Gleichlaufanalysator 203
Gleichrichterröhre 234
Glühdraht 17
Eigenklirrfaktor 96
Eigenrauschen 23
Eingangskennlinie 11, 23,
88
Eingangstriode 33
Einschaltverzögerung 232
ELA-100-V-Übertrager 215
ELA-100-V-Verstärker 213
K
Kaskodenschaltung 114
Kathode 19
Kathodenwiderstand 104
Kennlinie 11, 13, 87
Kennwerte 249
Klangregelstufe 138, 144
Klangregelung 128
Klangregler 138
Klasse-A-Endstufe 29
Klasse-A-Schaltung 159
Klirrfaktor 96, 100, 174
Klirrfaktor Generator 76
Klirrfaktoranalysator 100
Kombi-Oszilloskop 93
Kopfhörer 159
Kopfhörerverstärker 163
L
Lautsprecherschutzschaltung 237
Leistungsdaten 39
Leuchtbandröhre 220
M
H
E
Isolationswiderstand 27
Isophone 159
Heizung 22
Hi-Fi-Vorverstärker 149
Hochtöner 30
Hochtonlautsprecher 33
Hornlautsprecher 239
MC-Übertrager 130
MC-Vorstufe 129
MC-Vorverstärkerstufe 130
Multimeter 91
Musiktruhe 32
N
I
Netzteil 223
Netztransformator 30, 33
IEC 98/RIAA 122
Instrumentenverstärker 209 NF-Generator 95, 100
264
Stichwortverzeichnis
Oszilloskop 91
Ovallautsprecher 33
Röhrenverstärker 32, 34, 37
Röhrenvoltmeter 92
Röhrenvorverstärker 152
Rückkopplung 110
Ruhestrom 33
P
S
NF-Treiberstufe 29
O
PA-Verstärker 209
Pentode 22
Potenziometer 141
Push-Pull Calculator 42
Schaltpotenziometer 142,
155
Schellack 128
Schirmgitter 22
Schneidefrequenzgang 117
Schneidkennlinie 122
Q
Schwingungsneigung 110
Quellenumschaltung 149
SE Amplifier CAD 46
Selengleichrichter 29, 30
R
Sicherheitshinweis 26
Rauschen 32, 113
Simulation 25
Reedrelais 141, 154, 157
Regeltrenntransformator 32 Simulationsprogramm 47
Spannungsverdopplung
RIAA-Vorverstärker 116
226
Röhrendiode 18
SPICE-Modellgenerator 40
Röhrenkennwerte 89
für Trioden 67
Röhrennetzteil 224
SPICE-Parameter 40, 90,
Röhrenprüfgerät 83, 86
249
Röhrenradio 27
SPICERöhrentechnik 25
Simulationsprogramm 40
Röhrentyp 24
SPICE-Simulator 49
Steuergitter 20, 22
Stromsteuerung 12
T
TCJ Filter Designer 44
Telegrafenrelais 20
Tonabnehmer 117
Transformator 228
Transientenanalyse 60
Trenntransformator 91
Triode 21
Tube CAD 45
U
Übertrager 30, 33
Ultralinearschaltung 198
Ultralinearübertrager 198
Umschaltbare Entzerrung
121
Umschaltmatrix 157
V
Verzerrungen 12
Vorverstärker 102, 111, 114
10:10 Uhr
Seite 1
FRANZIS
14.04.2011
PC & ELEKTRONIK
Richard Zierl
Röhrenverstärker
selber bauen
Aus dem Inhalt:
• Vorverstärker mit Trioden und Pentoden
• Entzerrer für IEC/RIAA und weitere
Schneidkennlinien
• MC-Vorstufen passiv und aktiv mit
Röhren und Transistoren
• Klangregler, einfach und luxuriös
• Kompletter Röhren-Vorverstärker mit
Umschalteinheit
• Kopfhörerverstärker in Klasse-A-Technik
• Klasse-A-Endstufen mit bis zu 6 Watt
Ausgangsleistung
• Klasse-AB-Gegentakt-Endstufen mit bis
zu 100 W Ausgangsleistung
• PA-Verstärker und ELA-100-V-Verstärker
• Netzteilschaltungen für Röhren-Endstufen
• Messungen an Röhrenverstärkern
Röhrenverstärker erleben derzeit eine Renaissance. Dafür gibt es
viele Gründe. Für den einen ist es der Spaß am Selberbauen, für
den anderen der Wohlklang des Röhrenverstärkers und ein Dritter
liebt es einfach, kreativ zu sein und eigene Konzepte zu entwickeln.
Der Bau eines Röhrenverstärkers muss nicht teuer sein – zumindest
nicht teurer als der Bau eines gleichwertigen Halbleiterverstärkers.
Röhren sind inzwischen wieder preiswert erhältlich. In Sonderaktionen
werden neue Röhren für wenige Euro pro Stück verkauft. Außerdem
muss nicht in jedem Fall ein spezieller Netztransformator oder Übertrager gekauft werden. Auch bei der Beschaffung der Einzelteile ist
Kreativität gefragt. Selbst wenn Röhrenverstärker nach alten,
bewährten Konzepten gebaut werden – durch die besseren Bauteile
entsteht in jedem Fall ein Gerät, das auch heutigen Ansprüchen
genügt.
Dieses Buch trägt dazu bei, dass der Einstieg in das Thema „Röhren“
gut gelingt. Alle Schaltungen sind so einfach wie möglich gehalten.
Mit einem Simulationsprogramm können Sie dann problemlos auch
komplexere Schaltungsvarianten testen und optimieren. Auf diese
Weise können Sie so lange experimentieren, bis Sie die für Sie ideale
Schaltung gefunden haben. Wählen Sie aus mehr als 50 Schaltungsvorschlägen die passende aus und bauen Sie sich die persönliche
Traum-Hi-Fi-Anlage.
Mit der auf der beiliegenden CD-ROM enthaltenen Software können
Sie die Schaltungen den persönlichen Bedürfnissen anpassen und
deren Funktionen optimieren.
Egal, ob Sie die vorgestellten Schaltungen einfach nachbauen, die
Schaltungen abwandeln und optimieren oder gar eigene Schaltungen
neu entwickeln möchten: dieses Buch bietet Ihnen in allen Entwicklungsphasen wertvolle und unverzichtbare Unterstützung.
Die beiliegende Software macht die
Entwicklung eigener Schaltungen zum
Kinderspiel.
In 14 Modulen berechnen Sie per
Mausklick unter anderem die Bauteilwerte für folgende Schaltungen:
• Verstärkerstufen mit Trioden und
Pentoden
• Gegentakt-B-Endstufe mit Pentoden
• Netztrafo und Drossel für
Röhrennetzteil
• Ausgangsübertrager für Eintaktund Gegentakt-Endstufen
• Klangregler nach Baxandall
• Verschiedene Schaltpotentiometer
mit 12 bzw. 24 Stufen
Röhrenverstärker selber bauen
65054-0 U1+U4_PEK
ISBN 978-3-645-65054-0
ISBN 978-3-645-65054-0
Zierl
Euro 29,95 [D]
Besuchen Sie uns im Internet www.franzis.de
PC & ELEKTRONIK
Richard Zierl
Röhrenverstärker
selber bauen
Schaltungen bauen, berechnen und simulieren
• Vorverstärker mit Trioden und Pentoden
selber bauen
• Messungen an Röhrenverstärkern durchführen
• Kopfhörverstärker bauen