Röhrenverstärker Bastelei, EL84 SE

[Radiomann]

Hallo,

in Jogis RöBu wurden 2 Verstärker messtechnisch verglichen: 1. eine als Triode geschaltete Pentode, 2. die Pentode in üblicher Beschaltung:
http://www.jogis-roehrenbude.de/Leserbr ... el%202.htm

Zitat:
"Vergleicht man meine Pentodenendstufe ( http://www.jogis-roehrenbude.de/Leserbr ... pitel1.htm) mit dieser Triodenendstufe, so kann vom Frequenzgang und vom Klirrverhalten die Pentode der Triode ohne Gegenkopplung nicht das Wasser reichen.
Schwankungen im Impedanzverlauf des Lautsprechers wirken sich bei der Pentode bedeutend stärker aus als bei einer Triode.
Erst mit einem gut linearisierten Lautsprecher entsteht Gleichstand. Nur wer hat einen gut impedanzlinearisierten Lautsprecher?"

Und was die Triode betrifft, da hat sich mittlerweile ein eigenes Treffen von kompetenten Fachleuten etabliert: Das jährliche ETF (European Triode Festival).

[rettigsmerb]

Endstufe oder Vorstufe macht schon einen Unterschied (Leistungs- oder nur Spannungsverstärkung); hier ging es ja nur um die Vorstufe.

Hallo PL504,

besten Dank, Du hast das Thema verstanden

Andere Beispiele:

"Neumann-Flaschen" (Professionelle Kondensator-Mikrophone mit Vorverstärker). In den meisten Modellen kommen Penthoden zum Einsatz. Nur in ganz frühen Serien (bis ca. 1939) und in einigen wenigen Nachkriegsmodellen wurden Trioden verwendet.

Die Wiedergabe-Vorstufen in den allermeisten Röhren-Tonbandgeräten arbeiten mit Penthoden.

usw...


Grüssekes,
Herbert

[Dirk508]

Nö, hier geht`s eigentlich um die Verzerrungen einer NF-Vorstufe an einer simplen ohmschen Last. Und dazu kam bisher nichts.

Nochmals:

Eine Penthode überträgt wegen ihrer besseren Rückwirkungsfreiheit ein Signal mit erheblich weniger Verzerrungen als eine Triode gleicher Steilheit. Das wird über das konstant vorgespannte Schirmgitter erreicht, wodurch der Anodendurchgriff erheblich sinkt.

Stelle ich Daten aus Hamburg zur EF86 ein.
Wenn man diese Kenntnisse wie er hat, kann man ersehen, dass die EF als Pentode mit Kges= 5% klirrt wenn man ihr 22Veff abverlangt, das aber als unguenstigter Fall.
Als Triode nach VALVO aber nur 3,1 bis 4,5 % kges. je nach Arbeitspunkteinstellung.

Wir können dieses Thema gern weiter ausdiskutieren, aber bitte auf sachlicher und fachlicher Ebene.

Also ??

Gruß Dirk

[rettigsmerb]

ok - dann kopiere ich nun einen Beitrag, den ich bereits in einem Nachbarforum verfasst und veröffentlicht habe, auch hierher. Die physikalischen Vorgänge in einer Elektronenröhre werden dadurch vielleicht etwas transparenter. Alternativ dazu empfehle ich das Standardwerk über Röhren vom "Röhrenpapst" Heinrich Barkhausen.

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Warum Penthoden? oder: Wie wurde eine Krücke zum Renner

Hallo Röhrenfreunde,

sicherlich wird sich der eine oder andere schon gefragt haben, was es mit so genannten "Mehrgitterröhren" auf sich hat. Dieser Beitrag soll ein wenig Licht ins Dunkel bringen.

Grundsätzlich gesehen tut eine Triode in der so genannten "Kathodenbasisschaltung" zunächst einmal das, was man von ihr erwartet. Durch kleine Spannungsänderungen am Steuergitter gegenüber der Kathode wird eine relativ grosse Anodenstromänderung hervor gerufen. Das ist der gewünschte Verstärkereffekt. Damit wäre doch schon alles gut, oder? Leider Nein!

Dummerweise passiert in der Triode im "dynamischen Betrieb" etwas ganz und gar Unerwünschtes. Es treten nämlich so genannte "Rückwirkungen" auf, die das Ausgangssignal gegenüber dem Eingangssignal recht spürbar "verbiegen". Dies wird mit "Nichtlinearen Verzerrungen" bezeichnet. Schuld daran ist der so genannte "Durchgriff". Aber was ist das?

Der Durchgriff umschreibt, dass der Anodenstrom in einem nicht linearen Zusammenhang mit der Anodenspannung steht. Der dynamische Innenwiderstand einer ausgesteuerten Triode ist also nicht proportional. Bei Ansteuerung der Triode mit einem reinen Sinussignal bewirkt dies, dass die positiven Halbwellen des Ausgangssignals gedehnt und die negativen HW gestaucht werden. Im Audio-Bereich z.B. ist das eine Katastrophe, das Klangbild wird unsauber, verzerrt.

So stellt sich die Frage, wie man die "Krücke" von Triode in ihrer Konstruktion so abändern kann, damit dieser Fehler möglichst vermieden wird.

Zunächst könnte man den Abstand zwischen Anode und Steuergitter vergrössern. Das bewirkt zwar eine Veringerung des Durchgriffes, erhöht jedoch den Innenwiderstand der Röhre. Auch könnte man den Abstand des Steuergitters zur Kathode verringern. Dies stösst jedoch bald an die Grenzen dessen, was technologisch machbar ist und ab dem sich daraus thermische Probleme ergeben.

An dieser Stelle noch eine Ergänzung: Weiterhin kann man den Abstand der Steuergitterdrähte verringern, sowie dafür ein sehr viel dünneres Material verwenden. Dies gipfelte in der Entwicklung der Spanngittertechnik. Solche Trioden besitzen eine extrem hohe Steilheit, einen sehr geringen Durchgriff und sagenhaft niedrige Rauschwerte. Ende der Ergänzung.

Eine andere Idee wäre das Einfügen eines weiteren Gitters mit fester positiver Spannung, welches Anode und Steuergitter von einander abschirmt. Dies führte zur Entwicklung der so genannten "Schirmgitterröhre", auch als "Tetrode" oder Vierpolröhre bezeichnet. Die feste positiver Schirmgitterspannung sorgt für eine Verringerung der Kapazität zwischen Steuergitter und Anode und senkt den Durchgriff. Alles prima, möchte man meinen. Halt - auch dieses Ding hat zwei Seiten!

Die positive Schirmgitterspannung führt zur Beschleunigung der Elektronen, welche nach der Anode streben. Kommen sie dort an, schlagen sie dort wegen der hohen Aufprallenergie so genannte "Sekundärelektronen" heraus. Diese sind dem eigentlichen Elektronenstrom entgegen gerichtet. Der Zusammenprall der entgegenläufigen Elektronen verursacht ein erhöhtes, unerwünschtes Rauschen. Nun sind Sekundärelektronen sehr viel langsamer und können deshalb mit einem zusätzlichen, weitmaschig ausgelegten Gitter "eingefangen" werden. Dieses dritte Gitter wird deshalb auch als "Fanggitter" oder "Bremsgitter" bezeichnet. Damit ist die "Penthode" oder "Fünfpolröhre" geboren. Penthoden haben somit die geringsten Verzerrungen, wegen der Vielzahl der Gitter jedoch auch einen höheren Innenwiderstand.

Wegen der relativ grossen Abstände innerhalb des Röhrensystems eigenen sich Penthoden nur für einen Frequenzbereich bis etwa UKW. Darüber hinaus machen sich die Laufzeiten innerhalb des Röhrensystems sehr negativ bemerkbar, was irgendwann zu Phasenverschiebungen von 180° und mehr führt. Das lässt auf den ersten Blick harmlose, einfache Verstärkerschaltungen plötzlich und unerwünscht zu waschechten Oszillatoren werden!

Im UHF-Bereich z.B. werden deshalb wieder Trioden mit sehr geringen Elektrodenabständen verwendet. Siehe auch: Spanngitterröhren. Diese werden nicht in Kathodenbasis- sondern in Gitterbasisschaltung betrieben, um parasitäre Kapazitäten zwischen Kathode und Anode weitestgehend unschädlich zu machen. Die Eingagangsimpedanz sinkt dadurch naturgemäss auf einige hundert Ohm. Verzerrungen spielen hier im Gegensatz zum Audio-Bereich eine untergeordnete Rolle. Wer von uns hört schon 900MHz...?

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VG, Herbert

[Dirk508]

Ja, hab`s im W-G-Forum gefunden. Und da hat doch keiner dem Mod. widersprochen.

Dummerweise passiert in der Triode im "dynamischen Betrieb" etwas ganz und gar Unerwünschtes. Es treten nämlich so genannte "Rückwirkungen" auf, die das Ausgangssignal gegenüber dem Eingangssignal recht spürbar "verbiegen". Dies wird mit "Nichtlinearen Verzerrungen" bezeichnet. Schuld daran ist der so genannte "Durchgriff". Aber was ist das?

Der Durchgriff umschreibt, dass der Anodenstrom in einem nicht linearen Zusammenhang mit der Anodenspannung steht. Der dynamische Innenwiderstand einer ausgesteuerten Triode ist also nicht proportional. Bei Ansteuerung der Triode mit einem reinen Sinussignal bewirkt dies, dass die positiven Halbwellen des Ausgangssignals gedehnt und die negativen HW gestaucht werden. Im Audio-Bereich z.B. ist das eine Katastrophe, das Klangbild wird unsauber, verzerrt.

Durchgriff definiert die nötige Spannungsänderung am Gitter (prozentual zur Anodenspannungänderung), um die Wirkung der Anodenspannungsänderung auf den Anodenstrom zu kompensieren.

D=-(delta Ug/delta Ua) *100 (bei Ia konstant)

Also ein linearer Bezug. Wie soll dadurch ein unlinearer Ri zustande kommen?

Gruß Dirk

[rettigsmerb]

Ja, hab`s im W-G-Forum gefunden. Und da hat doch keiner dem Mod. widersprochen.

Dummerweise passiert in der Triode im "dynamischen Betrieb" etwas ganz und gar Unerwünschtes. Es treten nämlich so genannte "Rückwirkungen" auf, die das Ausgangssignal gegenüber dem Eingangssignal recht spürbar "verbiegen". Dies wird mit "Nichtlinearen Verzerrungen" bezeichnet. Schuld daran ist der so genannte "Durchgriff". Aber was ist das?

Der Durchgriff umschreibt, dass der Anodenstrom in einem nicht linearen Zusammenhang mit der Anodenspannung steht. Der dynamische Innenwiderstand einer ausgesteuerten Triode ist also nicht proportional. Bei Ansteuerung der Triode mit einem reinen Sinussignal bewirkt dies, dass die positiven Halbwellen des Ausgangssignals gedehnt und die negativen HW gestaucht werden. Im Audio-Bereich z.B. ist das eine Katastrophe, das Klangbild wird unsauber, verzerrt.

Durchgriff definiert die nötige Spannungsänderung am Gitter (prozentual zur Anodenspannungänderung), um die Wirkung der Anodenspannungsänderung auf den Anodenstrom zu kompensieren.

D=-(delta Ug/delta Ua) *100 (bei Ia konstant)

Also ein linearer Bezug. Wie soll dadurch ein unlinearer Ri zustande kommen?

Gruß Dirk

Dann schaue Dir bitte einmal die Kennlinienschar einer Triode an. Wir reden vom dynamischen Betrieb und nicht von statischen Werten.

VG,
Herbert

[Dirk508]

Ok, dynamisch.

Schau mal:

Triode2.JPG

Triodenschaltung:
Ua=250V
Ra=100k
Arbeitspkt: Ug=-3V
Ansteuerung:4Vss
Anodenswing:-60V / +53V
Unsymmetrie=6,2%

Pentode2.JPG

Pentode:
Ua=250V
Ra=30k
Arbeitspkt: Ug=-2V
Ansteuerung: 2Vss
Anodenswing: -62V / +48V
Unsymmetrie: 12,7%

Die Triodenschaltung verzerrt deutlich weniger.

Gruß Dirk

[Dirk508]

Da von Herbert scheinbar nichts mehr kommt, möchte ich das nicht so stehen lassen.　

Bei Ansteuerung der Triode mit einem reinen Sinussignal bewirkt dies, dass die positiven Halbwellen des Ausgangssignals gedehnt und die negativen HW gestaucht werden. Im Audio-Bereich z.B. ist das eine Katastrophe, das Klangbild wird unsauber, verzerrt.

Wie man an dem Anoden-Swing der Triode von +53V//-60V erkennt, ist's genau umgekehrt. Die positive Halbwelle des Ausgangssignals ist gestaucht, die negative gedehnt.

Bei der Pentode sieht man, dass diese durchaus auch ein unsymmetrisches Ausgangssignal zustande bringen kann.

Liegt aber nur an dem leicht ungünstigen Arbeitspunkt. Beim Arbeitpunkt Ug=-1,5 wird's dann schön symmetrisch mit gleichem Swing + 60V//-60V.

Was aber nicht bedeutet, dass das Signal dann verzerrungsfrei ist. Nur sind die geradzahligen Oberwellen jetzt weniger, damit auch der K2,K4....

Pentodentypisch ist aber, dass beide Halbwellen gestaucht werden. Sieht man am Oszillogramm der Anodenspannung nicht so offensichtlich wie eine Unsymmetrie. Ein Sinus wird also rechteckähnlicher, es sind ungradzahlige Oberwellen hinzugekommen, was dann den K3,K5... ergibt. Und K3 hört sich schlimmer an, K2 ist eben der "warme Röhrensound"

Zur prozentualen Größe der Verzerrungen hat Johann ja schon das Datenblatt zitiert.

Gruß Dirk

[Radiomann]

Hallo,

im nachfolgenden Link ist erklärt, warum bei der Triode die pos. Halbwelle (+Ug) gedehnt und die negative (-Ug) gestaucht sind:
http://www.radau5.ch/pdf_files/roeren_3.pdf
Bei der Pentode (S-förmige Kurve) sieht man die symmetrische Abflachung in Rtg. Rechteck.

Die Gründe für beide Verzerrungen und damit dem Entstehen des Klirrs liegt in den Nichtlinearität der jeweiligen Kennlinien und ja - es bedarf dazu tatsächlich der dynamischen Kennlinienfelder.
In dem Link finden sich auch Berechnungen zum Klirrfaktor, Punkt 2 und Punkt 3.
Keine Verzerrungen gäbe es nur dann, wenn die Kurven Geraden wären; dann entständen keine Oberwellen. In der Praxis findet sich Solches jedoch nicht.

Damit sollten nach Studium des Links die Zusammenhänge verständlich sein.

[edi]

Inzwischen ist der Thread ja schon beinahe ein "Pro/ Kontra Penthoden/ Trioden- Thread" geworden.
Da möchte ich auch etwas beitragen.

Ich denke, die Wahl von Trioden als Vorstufe(n) war schon immer eine wirtschaftliche Erwägung. Von Anfang an finden wir fast überall NF- Vortrioden, lange vor der Zeit des HiFi.

Wenn man auf die Preise in den Röhrenlisten schaut, wird's klar: An der klanglichen Überlegenheit wird es nicht gelegen haben.

Wo nicht geringste Eingangsspannungen zu verstärken sind, ist die Triode (als Vorstufe) vollkommen ausreichend, und fertigungsmäßig günstiger, damit billiger. Hinter dem Demodulator steht genug NF an, daß keine hochverstärkende Röhre nötig ist.
Eine Penthode würde zusätzliche Bauelemente, außer Schirmgitter- R und C evtl. welche, unm die hohe Verstärkung durch Gegenkopplung wieder herunterzusetzen, benötigen.
Das würde ein Gerät erheblich-und unnötig- verteuern.

Die letzten -in Millionen Geräten verbauten- Vorstufentrioden (z. B. EABC80, ECC81- 83) waren zwar Massenware, aber ausgereift, und besseres dürfte mit Röhren kaum möglich sein. Da findet jeder "seine" Triode.

DEN Röhrensound erreicht man ohnehin nicht allein durch Verwendung einer Trioden- Vor- oder Endstufe.
Den besten Sound erreicht ein Gerät, Radio oder Verstärker, auch nicht durch die Röhrenwahl oder die Farben der Lautsprecherpappe, sondern durch eine bedachte Wahl ALLER Komponenten, eine geeignete Schaltung, also der gesamten Übertragungskette, den Bauelementen (Treiber- und A- Trafos !) bis hin zum Lautsprecher und dem Gehäuse als letzten Gliedern der Kette.

Es gibt Radios, die mit EL84 einfach nur Musik machen, mittelmäßiger Klang, gerade genug zum Musikdudeln, aber auch welche, die phantastisch klingen, zweifellos die meisten Großsuper aller Hersteller, bei denen an nichts gespart wurde, aber mit unter den besten -meinem Gehör nach- relativ einfache Mittelsuper, bei mir z. B. eines mit Triode der EABC80 und EL84 (Funkwerk Dresden "Zwinger") ,das andere EABC80 plus dem (seinerzeit schon veraltetem) DDR- Urgestein, der fetten Doppeltetrode UEL51 (Stern Radio Sonneberg "Erfurt 1"). die Konkurrenten, Schaub- Lorenz, SABA und Loewe Opta, lassen natürlich ebenfalls nichts an Klang vermissen.

Eine Vorstufen- Pethode zu "triodisieren"... klar, ist möglich, funktioniert sicher auch gut, aber- unnötig. Eben, wie @Radiowerkstatt schreibt, suboptimal.

Beide, Triode und Penthode, können mit entsprechender Beschaltung mit geringem Klirrfaktor betrieben werden. Es ist gar nicht nötig, die Maximalwerte zu diskutieren. Bessere Geräte verwenden ohnehin mehrere Trioden, in den Doppeltrioden, um den Verluste durch Klangstellglieder und deren Gegenkopplungen auszugleichen.

Eine Endpenthode triodisieren, ist ein anderes Thema- wenn jemand unbedingt eine Endtriode wünscht, ist es eine gute Möglichkeit- die Auswahl ist ja heute nicht mehr so groß, und die geeigneten Röhren teuer.

Übrigens war es immer das Bestreben der Entwickler, einen Klirrfaktor möglichst nahe an Null zu erreichen.
Ja, bestimmte Anteile an Oberwellen klingen eben "harmonischer", Harmonien und Dissonanzen kennt jeder Musiker oder Musikinstrumentenbauer, aber: Wir haben ja ein Wiedergabegerät, im Idealfall sollte eigentlich weder kein (hörbarer) K₂, K₃ oder K_sonstwas da sein, also gar kein Unterschied zwischen Triode, Pethode oder Transi hörbar sein.

Und- wenn ich mir vorstelle, durch wieviele digitale Stufen, Wandler, sowie Bearbeitungen mittels Software, usw. ein vom Radio oder CD bekommenes Signal heute gegangen ist- trotzdem ist die Qualität heutiger NF- Quellen Größenordnungen besser, als zur Röhrenzeit möglich.

Edi