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Burkhard Kainka

Röhren-Projekte von 6 bis 60 V

Elektor-Verlag, Aachen

Titelei.fm Seite 1 Donnerstag, 30. Oktober 2003 9:30 09

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2003 Elektor-Verlag GmbH, 52072 Aachen

Die in diesem Buch veröffentlichen Beiträge, insbesondere alle Aufsätze und Artikel sowie alle Entwürfe, Pläne, Zeichnungen und Illustrationen sind urheberrechtlich geschützt. Ihre auch auszugsweise Vervielfältigung und Verbreitung ist grundsätzlich nur mit schriftlicher Zustimmung des Herausgebers gestattet.

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Umschlaggestaltung: Ton Gulikers, Segment, Beek (NL)

Grafische Gestaltung: Burkhard Kainka

Satz und Aufmachung: Jürgen Treutler, Headline, Aachen

Druck: WILCO, Amersfoort, Niederlande

Printed in the Netherlands039010-1/D

ISBN 3-89576-142-7

1. Auflage, 2003Elektor-Verlag GmbH, Aachen

Titelei.fm Seite 2 Donnerstag, 30. Oktober 2003 9:30 09

Vorwort

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Vorwort

Röhren sind wieder „in“. High-Tech-Audiogeräte wie MP3-Player, CD-Player oder der digitale Rundfunk kommen erstrichtig zur Geltung, wenn ein Röhrenverstärker den perfektenSound veredelt. Um am Ausgang der PC-Soundkarte kann stattIC-bestückter Aktivboxen auch ein selbst gebautes Röhrengerätarbeiten. Der Einbau eigener Röhrenschaltungen in den PCselbst bringt den individuellen Geschmack erst richtig zur Gel-tung. Wenn statt einer LED das geheimnisvolle Glühen eineRöhrenkathode die Betriebsbereitschaft signalisiert, dann hebtsich das Gerät deutlich aus der Masse ab.

Wer sich als Einsteiger an die Arbeit mit Röhren wagt, stolpertvielleicht erst einmal über die üblicherweise verwendeten hohenSpannungen. Bis zu 250 Volt in einem Eigenbauprojekt? HoheSpannungen können schnell ungemütlich werden. Abgesehen vonder Gefährdung für Leib und Leben ist auch die Gefahr für elek-tronische Bauelemente nicht zu unterschätzen. Ein kleiner Fehlerreicht, und teure Technik verabschiedet sich für immer. Aber hoheSpannungen müssen nicht sein, denn Röhren kommen auch mitviel weniger aus. Was bisher oft übersehen wurde, wird hier zumPrinzip erhoben: Röhrenschaltungen mit ungefährlichen Span-nungen. Eine Röhre, die ursprünglich für eine Anodenspannungvon 600 Volt entwickelt wurde, kann durchaus auch bei 12 V ar-beiten.

Dieses Buch richtet sich an Leser, die technischen Abenteuerngegenüber aufgeschlossen sind. Teilweise handelt es sich um eineReise zurück in die Geschichte der Röhrentechnik. Mehr als50 Jahre alte Konzepte werden in einem neuen Gewand wiederentdeckt. Teilweise aber werden alte Röhren völlig neuartig ein-gesetzt. High-Tech und Tradition treffen hier aufeinander.

Ich wünsche allen Lesern viel Freude mit alten und neuen Röhren!

Burkhard Kainka

www.b-kainka.de

Roehrenbuch.book Seite 3 Dienstag, 28. Oktober 2003 12:42 12

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Inhaltsverzeichnis

Vorwort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1. Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2. Röhrengrundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.1 Aufbau und Funktion von Röhren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142.2 Röhrentypen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192.3 Schaltungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212.4 Neue und gebrauchte Röhren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

3. Röhrendaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

3.1 Die Niederspannungsröhre ECC86 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273.2 Doppeltrioden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293.3 Steile HF-Trioden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323.4 Die Niederspannungsröhre EF98 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363.5 HF-Pentoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373.6 Batterieröhren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403.7 Leistungspentoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443.8 Mehrfachröhren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

4. NF-Verstärker mit Trioden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

4.1 Der erste Test: Heizspannung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 564.2 Gitterstrom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 574.3 Ein Kopfhörerverstärker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 584.4 Ausgangsübertrager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 584.5 Die Kennlinie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 604.6 Positive Gittervorspannung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 614.7 Einsatz von Senderöhren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 634.8 Mehrstufige Verstärker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

5. Stereo-Kopfhörerverstärker mit EL84 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

5.1 Überlegungen zum Klangbild . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 685.2 Schaltungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 695.3 Kennlinien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 725.4 Der Ausgangsübertrager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 745.5 Kondensatorkopplung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78


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6. Klasse-A-Leistungsverstärker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

6.1 Kopfhörerverstärker mit EL95 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 806.2 Einsatz von Batterieröhren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 826.3 NF-Universalverstärker mit ECL80 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 836.4 Leistungsverstärker mit PL504 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 846.5 RC-Kopplung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 866.6 PPP-Verstärker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 876.7 Tetroden-Verzerrungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 896.8 Leistungsendstufe mit zwei EL504 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 926.9 Röhrengleichrichter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

7. Gegentaktverstärker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

7.1 Gegentaktstufe mit ECC85 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 967.2 Zwei mal ELC82 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 977.3 Hybridverstärker mit EL504 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 997.4 Gegentaktendstufe EL34 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

8. Detektorradios mit Röhren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

8.1 Die Doppeldiode EAA91 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1038.2 Ein zweistufiger Empfänger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1048.3 Antennenkopplung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

9. Das Audion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

9.1 Trioden-Audion ohne Rückkopplung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1079.2 Audion mit ECC81 und Rückkopplung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1089.3 Trioden-Audion mit nur 4,5 V . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1119.4 Ein Pentoden-Audion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1129.5 Ein 0V2-Empfänger mit EF80 und ECL80 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1149.6 Audion mit Batterieröhre DF91 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1159.7 Ein Zweikreiser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1179.8 Ein UKW-Pendelaudion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1189.9 Pendelschwingungen bei 1 MHz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121

10. HF-Oszillatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

10.1 Grundschaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12310.2 Mittelwellenoszillator mit geringer Spannung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12510.3 UKW-Oszillator in Gitterbasisschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12610.4 Ein Quarzoszillator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12810.5 Ein Tetrodenoszillator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128


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10.6 Amplitudenmodulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13010.7 Ein Teslagenerator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

11. Ein Röhren-Superhet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134

11.1 Die Schaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13411.2 Aufbau und Abgleich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13611.3 Schaltungserweiterungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137

12. Messtechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

12.1 Röhrenvoltmeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13912.2 Elektrometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14012.3 Isolationsmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14112.4 Das Grid-Dipmeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14112.5 Eichmarkengeber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14312.6 Ein Synchrondetektor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145

Anhang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147

Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150

Stichwortverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151


7. Gegentaktverstärker

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7. GegentaktverstärkerDie meisten HiFi-Verstärker mit Röhren arbeiten als Gegentakt-verstärker. Zwei gleiche Röhren teilen sich die Arbeit. Daraus er-geben sich einige Vorteile in Bezug auf den Wirkungsgrad und dieVerzerrungen. Hier soll das Prinzip zunächst an einfachen Beispie-len erprobt werden. Ein Stereoverstärker mit vier EL34 zeigt dieSpitze der erreichbaren Leistung bei geringen Anodenspannun-gen.

7.1 Gegentaktstufe mit ECC85Die erste, sehr einfache Gegentaktschaltung soll mit einer Doppel-triode aufgebaut werden. Damit eine Betriebsspannung von 12 Vausreicht, wird hier die steile HF-Röhre ECC85 verwendet.

Bild 7.1 zeigt das Prinzip der Gegentakt-Endstufe. Zwei Röhrenwerden gegenphasig angesteuert. Das Ausgangssignal wird imGegentakt-Ausgangstransformator wieder zusammengesetzt. DieSchaltung verwendet auch im Eingang einen Transformator mitgeteilter Wicklung für die Phasenumkehr. Für den Probeaufbauwurden Netztransformatoren geteilter Primärwicklung für 2 x115 V verwendet. Die Sekundärseite war für 12 V ausgelegt.

Beide Trioden arbeiteten bei kleiner Aussteuerung im Klasse-A-Betrieb wie zwei Eintakt-Endstufen. Der Ruhestrom beträgt rund1 mA pro System. Bei größerer Aussteuerung wird jede Röhre fürsich bis zu Spitzenströmen von 10 mA übersteuert, das zusam-mengesetzte Signal hat aber nur relativ geringe Verzerrungen. Im

Extremfall arbeiten beideRöhren im B-Betrieb, d.h.jede Röhre verstärkt nureine Halbwelle und istwährend der anderenHalbwelle komplett ge-sperrt. Diesen Fall zeigtBild 7.2, wobei die Span-nung an einem der Katho-denwiderstände gemes-sen wurde. Bild 7.1: Ein Gegentaktverstärker mit einer Doppeltriode


7.2 Zwei mal ELC82

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Damit zwei Halbwellen eines B-Ver-stärkers verzerrungsfrei zusammen-gesetzt werden können, müssen bei-de Röhren genau gleiche Daten auf-weisen. Auch die Anforderungen anden Übertrager sind hoch. In der Pra-xis verwendet man eher den AB-Be-trieb, der nicht so hohe Anforderun-gen stellt. Für einen Gegentaktver-stärker mit zwei EL34 und einerAusgangsleistung von 35 W wird z.B.ein Ruhestrom von 75 mA pro Röhreempfohlen. Bei Vollaussteuerung steigt der Strom nur bis auf95 mA. Das bedeutet, dass bis etwa zur halben Aussteuerung nochreiner A-Betrieb vorliegt, erst darüber hat jede Röhre für sichmerkliche Verzerrungen, die sich zum größten Teil gegenseitigaufheben.

Die kleine Gegentaktverstärker mit einer ECC85 ist natürlich eherals Übungsobjekt zu verstehen. An einer Last von 32 Ohm konnteeine Ausgangsspannung bis zu 1 V erzielt werden. Das entsprichteiner Leistung von ca. 30 mW, also rund 0,1% der Ausgangsleis-tung, die zwei EL34 bei einer Betriebsspannung von 375 V liefern.

Mit zwei ECC85 lässt sich ein brauchbarer Stereo-Kopfhörerver-stärker für PC-Anwendungen bauen. Bei einem direkten Betrieban der 12-V-Versorgung lassen sich beide Röhren in Reihe heizen.Prinzipiell kann mit einer höheren Versorgungsspannung als 12 Veine größere Ausgangsleistung erzielt werden. Versuche haben al-lerdings gezeigt, dass mit der ECC85 bei höheren Spannungen ge-legentlich Stabilitätsprobleme auftreten. Je nach Verdrahtung kön-nen Steukapazitäten dazu führen, das man ungewollt einen Ge-gentakt-HF-Oszillator baut.

7.2 Zwei mal ELC82Die Daten der ECL82 erlauben den Aufbau eines ernsthaft einsetz-baren Gegentaktverstärkers kleinerer Leistung für eine Spannungvon 32 V. Die Betriebsspannung wurde so gewählt, dass auch zweiPCL82 mit Serienheizung 16 V/300 mA, verwendet werden kön-nen. Die beiden Endpentoden bringen einen Strom von jeweils

Bild 7.2: Der Anodenstrom in Klasse-B-Betrieb



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10 mA. Mit einem geeigneten Ausgangsübertrager ist dabei schonausreichender Lautsprecherbetrieb möglich.

Für die gegenphasige Ansteuerung der Endpentoden wird einePhasenumkehrstufe mit einem der beiden vorhandenen Trioden-systeme eingesetzt. Diese Stufe bietet keine Spannungsverstär-kung, weil die Röhre über ihren Kathodenwiderstand voll gegen-gekoppelt ist. Trotzdem reicht ein Eingangssignal von ca. 1 Veff fürdie volle Aussteuerung.

Beide Endröhren besitzen Kathodenwiderstände, die das Katho-denpotential um 1 V anheben. Damit ergibt sich eine Gittervor-spannung von –1 V und ein Betrieb ohne Gitterstrom. Dies istwichtig, weil ein Gegentaktverstärker mit erheblichen Verzerrun-gen auf einsetzenden Gitterstrom reagieren kann. In die Anoden-leitungen der Endröhren sind zusätzliche Dämpfungswiderstän-de von 47 Ω gelegt, um mögliche Eigenschwingungen im UKW-Bereich zu verhindern. Der Verstärker arbeitet nun ohne hörbareVerzerrungen.

Der kritischste Punkt bei einem Röhren-Gegentaktverstärker derAusgangsübertrager. Für den Versuch wurde ein Netztrafo mit ge-teilter Primär- und Sekundärseite und den Daten 2 x 115 V / 2 x12 V und einer Leistung von 30 W verwendet. Der Übertrager lie-ferte gute Lautstärke bei einer Sinus-Ausgangsleistung bis etwa0,5 W, eine verzerrungsfreie Übertragung und einen ausgegliche-nen Frequenzgang zwischen etwa 20 Hz und 10 kHz. Die untere

Grenzfrequenz hängtstark von der Induktivitätund vom Anschlusswi-derstand ab. Die relativniedrige Impedanz von600 Ω sichert die Tiefen-widergabe. Die obereGrenzfrequenz wird vorallem durch Streuindukti-vität des Übertragers be-grenzt. Durch Parallel-schalten der Sekundär-wicklungen erreicht manauch mit einem einfachenNetztrafo brauchbare Er-

Bild 7.3: Gegentaktendstufe mit zwei ECL82


7.3 Hybridverstärker mit EL504

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gebnisse. Genauere Untersuchungen zur Verwendung von Netz-trafos als Ausgangsübertrager findet man in Kap. 5.5.

7.3 Hybridverstärker mit EL504In Kap. 6.8 wurde bereits ein Stereoverstärker mit je zwei paralle-len PL504 oder EL504 im Eintaktbetrieb vorgestellt. Die Schaltungkann mit relativ wenig Aufwand für Gegentaktbetrieb umgebautwerden. Vor allem bei größerer Aussteuerung tritt aber im Ver-gleich zur ECL82 ein zusätzliches Problem auf. Die PL504 muss bisin den Bereich einsetzender Gitterströme ausgesteuert werden.Eine Triode in einer Phasenumkehrstufe könnte diese Ströme nichtverzerrungsfrei liefern, weil sie zu hochohmig ist.

Um eine gegenphasige Ansteuerung ohne eine Vorstufenröhreund auch ohne einen NF-Übertrager zu realisieren, werden hierTransistoren eingesetzt. Diesen Weg wird zwar mancher engagier-te Röhrenfreund als Stilbruch empfinden, er löst aber die Proble-me der Ansteuerung, die sich speziell bei geringer Anodenspan-nung ergeben. Die Transistorschaltung ist ausreichend niederoh-mig, um die Röhren bis in den Bereich positiver Gitterspannungenauszusteuern. Der Klang wird weiterhin im Wesendlichen vonden Endröhren bestimmt, da die Transistorstufe sehr linear arbei-tet.

Bild 7.4: Die Gegentaktendstufe mit gemischter Bestückung



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Die Phasenumkehrstufe arbeitet als Differenzverstärker mit festeingestelltem Arbeitspunkt bei ausreichend guter Symmetrie. Zu-sätzlich wird ein hochohmiger Eingang und eine ausreichendeSpannungsverstärkung erzielt. Zwischen Vorstufe und Endstufeliegt eine RC-Kopplung. Damit ist der Arbeitspunkt der Röhrenunabhängig von der Transistorstufe.

Im Vergleich zur Eintaktendstufe mit den gleichen Röhren wirdmit dem Gegentaktverstärker eine etwa doppelt so große Aus-gangsleistung erzielt. Die Endstufe zeigt bei leichter Übersteue-rung geringere Verzerrungen als die Eintaktversion, weil die Sig-nale symmetrisch und sehr weich in die Begrenzung gehen.

Gerade bei der Zweckentfremdung von Netztrafos als Ausgangs-übertrager hat die Gegentaktschaltung noch einen weiteren Vor-teil. Während bei relativ großen Gleichströmen in der Eintakt-schaltung die Gefahr besteht, den Trafo in die magnetische Sätti-gung zu treiben, heben sich die Wirkungen der entgegengerichteten Ströme einer Gegentaktendstufe im Trafo praktischauf, sodass nur die Wechselstromanteile das Magnetfeld aufbau-en. Gerade der Einsatz einer geringen Anodenspannung bei rela-tiv großen Ruheströmen führt wegen des geringen Außenwider-stands dazu, dass nun mit einfachen Netztrafos gute Ergebnissezu erzielen sind. Insgesamt ergibt sich mit dieser Schaltung daherein guter Klang und ein günstiges Kosten-Nutzenverhältnis.

Bei extremer Übersteuerung besonders durch impulsartige Spit-zen in der Musik zeigt sich eine Schwäche der Schaltung. Die RC-Kopplung führt dann dazu, dass sich die Gitter durch übermäßi-gen Gitterstrom negativ aufladen. Daraus ergeben sich dann eineVerschiebung des Arbeitspunktes und damit zusätzliche Verzer-rungen. Die verbesserte Schaltung in Kap 7.4 vermeidet diesenNachteil durch eine galvanische Kopplung.

7.4 Gegentaktendstufe EL34Während die EL504 vom Aufbau her eine Bündeltetrode ist unddeshalb besonders gut auch bei geringer Anodenspannung arbei-tet, handelt es sich bei der EL34 um eine echte Pentode, die in gro-ßen Endverstärkern gern wegen ihrer geringen Verzerrungen ein-gesetzt wird. Trotz der größeren Anode erreicht man im Vergleichzur EL504 bei gleicher Spannung einen geringeren Anodenstrom.


7.4 Gegentaktendstufe EL34

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Dafür werden aber Probleme mit möglichen Tetrodenverzerrun-gen zuverlässig vermieden. Die EL34 ist im Vergleich zur EL504relativ teuer, sieht aber auch besser aus. Zwar könnte man die Mei-nung vertreten, es sei reine Verschwendung, solch edle Röhren beinur 60 V zu betreiben. Aber die Möglichkeit, preiswerte Netztra-fos als Ausgangsübertrager einzusetzen, führen zu einem gewis-sen Ausgleich.

Die teuren Röhren rechtfertigen einen größeren Aufwand bei deroptimalen Ansteuerung. Hier soll deshalb eine RC-Kopplung mitder Vorstufe vermieden werden. Eine reine Gleichspannungs-kopplung verhindert eine Verschiebung des Arbeitspunkts beiÜbersteuerung der Röhren. Die Schaltung aus Kap 7.3 kann nichtdirekt übernommen werden, weil sie keine negativen Ausgangssi-gnale liefert. Statt dessen wird nun die Ansteuerung durch Opera-tionsverstärker gewählt. Zwar führt dies zu einem etwas aufwen-digerem Netzteil mit einer zusätzlichen negativen Betriebsspan-nung, aber dieser geringe Mehraufwand ist gerechtfertigt, wennes darum geht, das optimale Ergebnis aus den Röhren herauszu-holen.

Die Treiberschaltung besteht aus einem invertierenden und einemnichtinvertierenden Verstärker mit ca. 3,3-facher Spannungsver-stärkung. Die Steuergitter der Endröhren werden über Widerstän-de von 1 kΩ gesteuert. Diese sorgen zum Einen für eine wirksame

Bild 7.5: Gegentaktverstärker mit der EL34



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HF-Dämpfung und verhindern so parasitäre Schwingungen. ZumAnderen führen sie zu einer Begrenzung des Gitterstroms bei star-ker positiver Aussteuerung.

Der Test zeigt eine wesentlich größere Ausgangsleistung und ge-ringere Verzerrungen als im Eintaktbetrieb (vgl. Kap. 6.8). JedeRöhre hat einen Ruhestrom von ca. 50 mA. Bei Vollaussteuerunggelangt man bei nur geringen Verzerrungen des Ausgangssignalsbis in den echten B-Betrieb, d.h. jeweils eine der Röhren kann sper-ren. Der Verstärker reagiert sehr gutmütig auf Übersteuerung. DasAusgangssignal wird weich und symmetrisch begrenzt. Insge-samt ergibt sich ein guter Klang und eine für den normalen Ein-satz voll ausreichende Lautstärke.

Ein kompletter Stereoverstärker mit vier EL34 lässt sich mit einemKostenaufwand um 100 Euro realisieren, während üblicherweiseein einzelner Gegentaktübertrager bereits teurer ist. Dazu kommtdas gefahrlose Arbeiten bei geringen Spannungen und die geringeWärmeentwicklung der Röhren, sodass ein offener Verstärkerohne Schutzgitter praktikabel bleibt.

Bild 7.6 zeigt den Aufbau in besonders flacher Bauweise. DasChassis wird von einem Holzrahmen getragen und ist zusammenmit den Trafos schwarz gespritzt. Vier große Elkos dienen der Sie-bung der Betriebsspannung. Für den Aufbau und die Schaltungs-erprobung danke ich Johannes Schmitz, bei dem die Endstufe nundauerhaft im Einsatz ist. Selbst nach dem strengen Urteil seinerEhefrau erhielt dieses Gerät das Prädikat „Wohnzimmer-taug-

lich“. Es zeigt damit an-schaulich, welche über-zeugenden Ergebnisseman mit Röhren auch beigeringen Anodenspan-nungen erreichen kann.

Bild 7.6: Der fertig aufgebaute Verstärker


8.1 Die Doppeldiode EAA91

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8. Detektorradios mit RöhrenDie Geschichte der Röhren ist eng mit der Radiotechnik verbun-den. Das ursprüngliche Ziel war es, die alten Kristalldetektorendurch etwas Zuverlässigeres zu ersetzen. Mit den ersten Röhrenkamen dann auch schnell sehr brauchbare Radios. Der ursprüng-liche Reiz ist heute immer noch zu spüren. Bis spät in die Nachtsitzt der Radio-Fan vor seinem Gerät, den Kopfhörer aufgesetztschweift er durch in den Äther. Er lauscht gespannt auf ferne Sta-tionen und betrachtet das geheimnisvolle Glühen der Röhre unddie Skala seines Drehkondensators.

Wer heute Ausschau nach einfachen Versuchen mit Elektronen-röhren hält, wird immer noch auf Radioschaltungen stoßen. Hiersollen einige einfache Versuche mit geringen Anodenspannungenvorgestellt werden. Zwar ist mit höheren Spannungen mehr anVerstärkung und Lautstärke zu erreichen. Aber mit kleinen Span-nungen geht es entspannter zu. Außerdem hat man wesentlichweniger Probleme mit dem Netzteil. Oft reicht schon ein einfachesSteckernetzteil aus.

8.1 Die Doppeldiode EAA91Ein einfacher Detektorempfänger lässt sich nicht nur mit einerGermaniumdiode aufbauen, sondern auch mit einer Röhrendiode.Man kann z.B. eines der beiden Diodensysteme in einer EAA91verwenden.

Die Röhrendiode arbeitet wie eine Halbleiterdiode als elektrischesVentil. Immer wenn die Anode positiv geladen ist, zieht sie freie

Elektronen von derKathode an, sodassStrom fließt. Wennaber die Anode ne-gativ gegenüberder Kathode ist,werden die Elek-tronen zurückge-stoßen, sodass keinStrom fließt. DieHochfrequenz-Bild 8.1: Detektorradio mit einer Röhre


8. Detektorradios mit Röhren

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spannung wird auf diese Weise von der Diode gleichgerichtet unddemoduliert. Die Demodulatorschaltung ist sehr hochohmig undnicht gut geeignet, um direkt einen Kopfhörer zu treiben. Deshalbmuss in den meisten Fällen ein NF-Verstärker mit hochohmigemEingang nachgeschaltet werden.

8.2 Ein zweistufiger EmpfängerEine EAA91 ist nicht mehr leicht zu bekommen. Für den erstenVersuch kann aber auch eine Doppeltriode ECC81 verwendet wer-den, deren eines System als Diode geschaltet wird. Dazu muss nurdas Steuergitter und die Anode zu einer Dioden-Anode zusam-mengeschaltet werden. Die andere Hälfte der Röhre dient alsKopfhörerverstärker.

Die Spulendaten von 20 Windungen auf einem Spulenkörper mitFerrit-Schraubkern umd dem Durchmesser 10 mm gelten für denKurzwellenbereich zwischen etwa 6 MHz und 15 MHz. Zwar istes oft üblich, die ersten Radioversuche im Mittelwellenbereichdurchzuführen. Dabei ist man allerdings davon abhängig, dass inrelativer Nähe ein kräftiger Mittelwellensender steht. Auf Kurz-welle dagegen erreicht man bereits mit einer einfachen Drahtan-tenne von 3 bis 10 m Länge gute Ergebnisse und vor allem amAbend auch Fernempfang.

Man darf allerdings hier keine überzogenen Erwartungen an dieTrennschärfe des Empfängers stellen. Eine gute Schwingkreisspu-le mit relativ dickem Draht kann zusammen mit einem luftisolier-ten Drehkondensator eine Güte von 100 erreichen. Bei einer Emp-fangsfrequenz von 6 MHz erhält man damit eine Bandbreite von60 kHz. Der Kanalabstand ist aber im Kurzwellen-Rundfunkbe-reich oft nur10 kHz, sodass manoft mehrere Sendergleichzeitig hörenkann. Eine bessereTrennschärfe er-reicht man dagegenmit dem weiter un-ten beschriebenenAudionempfängermit Rückkopplung. Bild 8.2: Verwendung einer Triode als Diode


8.3 Antennenkopplung

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Für die Schaltung bietet sich auch der Einsatz einer MehrfachröhreEABC80 an. Sie enthält außer einer Triode auch eine Doppeldiodeund eine weitere einzelne Diode mit eigener Kathode. Das Trio-densystem sollte allerdings mit höherer Spannung von ca. 24 V be-trieben werden, um eine ausreichende Steilheit zu erreichen.

8.3 AntennenkopplungBei jedem Empfänger vom Detektor bis zum Superhet kommt esdarauf an, die Antenne möglichst effektiv an den Eingangs-schwingkreis anzukoppeln. Um die Anpassung anschaulich zuverdeutlichen, soll von einem konkreten Beispiel ausgegangenwerden. Eine typische und besonders effektive Kurzwellenanten-ne ist der Dipol. Zwei Drähte mit jeweils einer Länge von einemViertel der Wellenlänge werden lang ausgespannt. Die Anschlissein der Mitte haben dann eine Impedanz von 50 Ohm. In der Praxisspielt auch noch die Aufhängung der Antenne bzw. ihr Abstandzur Erde eine Rolle. Auch gibt es einen von der Drahtdicke abhän-gigen Verkürzungsfaktor, der dazu führt, dass die Antenne etwaskürzer als eine halbe Wellenlänge sein muss. Aber diese Feinheitensind für eine Empfangsantenne weniger wichtig. Es reicht zu wis-sen, dass eine Dipolantenne für das 41-m-Band aus zwei ca. 10 mlangen Drähten bestehen muss.

Ganz entscheidend ist, dass die Antenne an einen Lastwiderstandvon 50 Ohm ein Maximum an Leistung abgibt. Ist der Empfänger-Eingang zu hochohmig, dann arbeitet die Antenne praktisch wieein Generator im Leerlauf, d.h. es fließt weniger Strom als die An-tenne liefern könnte. Ist der Lastwiderstand zu klein, dann brichtdie Spannung übermäßig stark ein. Es kommt also darauf an, denSchwingkreis so anzukoppeln, dass die Antenne möglichst genaumit ihrem Fußpunktwiderstand abgeschlossen wird. Dies kannz.B. durch eine Koppelspule erfolgen.

Die Koppelspule bildet zusammen mit der Schwingkreisspule ei-nen Transformator. Das Wicklungsverhältnis bestimmt das Ver-hältnis der Impedanzen auf der Primär- und der Sekundärseite.Man muss also zunächst einmal die Impedanz des Schwingkreisesabschätzen. Hier wird der Fall angenommen, dass der Drehko im41-m-Band bei etwa 200 pF steht. Bei 7 MHz hat der Schwingkreis-kondensator von 200 pF einen Wechselstromwiderstand von


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