Besonderheiten bei Verstärkerröhre und Audio-Röhrenverstärker

Die Elektronenröhre hatte in letzter Zeit bei HighEnd-HiFi-Enthusiasten wieder einen hohen Stellenwert bekommen. Von "praktiker" gibt es mit "ITM BicepTube" und "ITM GroovTube" Endstufe und Phono-Vorverstärker in Röhrentechnik für höchste Ansprüche zu Kosten, zu denen man gerade bessere 08/15-Geräte bekommt. - Auf dieser Seite werden die wesentlichsten Grundlagen zu Röhrenverstärkern im Vergleich zum wohl heute vertrauten Umgang mit einem Transistor-Verstärker erläutert, was für das Verständnis der Röhrenverstärker-Projekte hier unter praktiker.at hilfreich sein dürfte. Zudem wird kurz auf die Geschichte der in Österreich erfundenen Verstärkerröhre eingegangen.

Verstärker-Röhre - eine österreichische Erfindung

"ITM BicepTube" und "ITM GroovTube" sind österreichische Entwicklungen, die zudem auf einer ebenfalls österreichischen Erfindung basieren. Auf der vom österreichischen Physiker Robert von Lieben erfundenen Verstärker-Röhre. Hier kurz die Geschichte dieser - auch "Lieben-Röhre" genannten - Verstärker-Röhre:

Johann Heinrich Goebel (1818 - 1893), ein in die USA ausgewanderter deutscher Uhrmacher, hatte die Idee, einen aus Bambusfaser hergestellten Kohlefaden in einen luftleer gepumpten Glaskörper einzuschmelzen und Strom durchzuschicken. Der Faden glühte, verbrannte aber nicht, da der Sauerstoff fehlte. Der findige Uhrmacher beleuchtete mit seinen Glühlampen das Schaufenster seines Geschäfts in New York. Die anfängliche Sensation verging, Goebels Erfindung geriet in Vergessenheit. Das war 1848.

Erst Thomas Alva Edison (1847 - 1931) griff 1880 auf diese Erfindung zurück. Er machte bei seinen Experimenten mit den Glühlampen eine interessante Entdeckung: Wenn er in den Glaskörper eine Metallelektrode einschmolz und den glühenden Glühfaden mit dem negativen und die Elektrode mit dem positiven Pol einer Stromquelle verband, floss Strom durch den luftleeren Raum der Glühlampe. War die Elektrode negativ zum Glühfaden, trat diese Erscheinung nicht auf.

Der österreichische Physiker Robert von Lieben (1878 - 1913) fügte als Erster zwischen dem Glühfaden (Kathode) und der in dem Glaskörper eingeschmolzenen Elektrode (Anode) ein siebartiges Gitter ein. Wenn er an dieses Gitter eine kleine Spannung anlegte, veränderte sich der Strom von Kathode zu Anode. Man konnte also den Strom, der vom Glühfaden durch die Maschen des Gitters hindurch zur Elektrode floss, leistungslos steuern. Lieben nannte dieses Gitter deshalb Steuergitter. Er erhielt am 4. März 1906 ein deutsches Patent auf dieses "Kathodenstrahlenrelais":

"Die vorliegende Erfindung bezweckt, mittels Stromschwankungen kleiner Energie solche von großer Energie auszulösen, wobei Frequenz und Kurvenform der ausgelösten Stromschwankungen denen der auslösenden entsprechen ..."

Das war die Geburtsstunde der Verstärkerröhre.

Unterschiede Transistoren- zu Röhrenverstärker

Die wichtigsten systembedingten Merkmale eines Röhren- im Vergleich zum Transistorverstärker

• Höherer Ausgangswiderstand
• Geringerer Dämpfungsfaktor
• Gutmütigeres Clipping-Verhalten
• Angenehmeres Klirrverhalten (geradzahlige Oberwellen, hauptsächlich 1. und 2. Ordnung).
• Beim Vergleichen der jeweiligen Stärken in den Verstärkungseigenschaften zwischen Röhre und Transistor arbeitet die Röhre als Spannungsverstärker sehr linear und der Transistor als Stromverstärker sehr linear.
• Röhren können keine hohen Ströme verarbeiten bzw. liefern. Sie können aber sehr wohl mit extrem hohen Spannungen arbeiten und daher gewaltige Leistungen erzielen. Diese wiederum sind mit Transistoren nicht auf so kleinem Raum (!) und geringem Aufwand realisierbar wie mit der Röhre. Deswegen beispielsweise Senderöhren in Rundfunk-Sendern, die mit etlichen tausend Volt Anodenspannung betrieben werden.
• Röhrenverstärker bei vorhandenem Signal (am Eingang) dürfen nicht ohne Last (Widerstand oder Lautsprecher) am Ausgang betrieben werden. Es würden dadurch Überspannungen passieren, die möglicherweise Übertrager und Röhren zerstören würden.

Unterschiede hinsichtlich der Arbeitsweise mit Röhren

• Bedeutend höhere Spannungen - bis 400 Volt: Daher Arbeiten nur an ausgeschaltetem und spannungsfreiem Gerät. Vor dem Berühren unbedingt Spannungsfreiheit aller Elkos überprüfen, da sich diese mitunter nur sehr langsam entladen (mitunter mehrere Minuten).
• Vorsicht besonders bei den Endröhren: Die Kolbentemperatur kann mehr als 200°C erreichen.
• Alte Elektroniker-Regel unbedingt beachten: Beim Messen eine Hand in die Hosentasche!