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Mißverständnisse um Röhren / Röhrenverstärker
 
   
 
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Inhalt:
 Allgemeines
 Wahre und falsche Aussagen zu Röhren
    Röhrenschaltungen arbeiten ohne Gegenkopplung
 Röhren besitzen viel linearere Kennlinien als Transistoren
 Röhren benötigen im Gegensatz zu Transistoren keine Ansteuerleistung
 Röhren sind aufgrund der viel höheren Betriebsspannung linearer als Halbleiter
 Röhren sind viel robuster als Halbleiter
 Röhren sind spannungsgesteuerte, Transistoren stromgesteuerte Bauelemente
 Röhren sind rauschärmer als Transistoren
 Röhren besitzen eine höhere Bandbreite als Transistoren
 Röhren produzieren einen weicheren, angenehmeren Klang als Halbleiter
 Röhrenverstärker besitzen einen luftigeren Klang als Transistorverstärker
 Röhren verschleißen und müssen regelmäßig ausgetauscht werden
 Röhren sollten nie ohne Anodenspannung betrieben werden
 Röhre A klingt besser als Röhre B
 Lötleistenaufbau d.h.Handverdrahtung ist qualitativ hochwertiger als Leiterplatte
 Verwandte Themen:
 Röhrentypen
 Schaltungen


Allgemeines

Um Röhrenverstärker und speziell die Röhre als Bauteil ranken sich zahlreiche Märchen, Mythen und Legenden. Leider ist es wie so oft mit Märchen, Mythen und Legenden, daß sie zwar einen wahren Kern besitzen, aber durch das häufige Weitererzählen wichtige Informationen verloren gingen und Unwahres vorsätzlich oder in Unkenntnis frei dazuerfunden wurden, weil's so schön in die Geschichte hineinpaßt. Als Konsequenz ist leider Vieles, was in HiFi- oder Musikerkreisen über Röhren und Röhrenverstärker erzählt wird, einfach nur hahnebüchener Unsinn.

In Gitarrenverstärkern wurden Röhren immer schon verwendet, und dort können sie auch absolut Sinn machen: Denn wenn man schon seit 20 Jahren mit der Gitarre X und dem Röhrenverstärker Y den gewünschten Klang erzeugt, gibt es keinen Grund, eine der Komponenten auszutauschen, nur weil sie nicht mehr dem neuesten Stand der Technik entspricht. Andererseits kann man mit Röhren auch durchaus HiFi-Verstärker bauen, die diesen Namen laut HiFi-Norm wirklich verdienen, allerdings ist die Meßlatte hierfür ziemlich niedrig. Wer damit zufrieden ist, den sollte man nicht versuchen, mit roher Gewalt von Transistorverstärkern zu überzeugen. Andersherum aber bitte auch nicht. Bei Röhrenanhängern, insbesondere aus dem HiFi-Lager, ist leider zunehmend eine Art Sektenbildung mit allen negativen Konsequenzen incl. Talibanisierung d.h. extremistischer und verbohrter aber völlig wirklichkeitsferner Sichtweise zu beobachten, die man als rational denkender Mensch genausowenig wie religiösen Extremismus gutheißen kann. Nachfolgend werden daher einige der oft gehörten Behauptungen auf sachlicher Ebene etwas näher beleuchtet.

Anmerkung in eigener Sache: Auch wenn es möglicherweise ein bestimmter Personenkreis so auslegen mag, liegt mir überhaupt nicht daran, Elektronenröhren zu diskreditieren. Ich bin auch keineswegs der Röhrenhasser, als der ich per eMail, im zu CCInfo gehörigen "Schwarzen Brett Technik" oder in anderen Foren mit Hinweis auf diese Seite schon öfters beschimpft wurde, sondern besitze sogar gleich mehrere Röhrenverstärker in unterschiedlicher Schaltungstechnik und mit unterschiedlichen Röhrentypen, die ich als Gitarrenverstärker benutze - z.T. schon seit vielen Jahren. Ein Einsatz in HiFi-Verstärkern käme mir allerdings aus guten Gründen (s.u.) nie in den Sinn. Wenn ich grundsätzlich negativ gegenüber Elektronenröhren eingestellt wäre, würde ich sicher nicht auf etlichen Seiten Grundlagen und Basisschaltungen von  Elektronenröhren erklären. Die Bilder der Röhren, die Sie in dieser WebSite finden (wie z.B. die verschiedenen  ECC83 bzw. 12AX7), stammen übrigens aus meinem eigenen Röhrenfundus, der weit im dreistelligen Stückzahlbereich liegt, so daß man von einer grundsätzlich negativen Einstellung meinerseits zu Röhren ganz sicher nicht reden kann. Für mich ist eine Röhre ein elektronisches Bauteil, das wie jedes andere Bauteil bestimmte Vorteile aber auch gewisse Nachteile besitzt. Ich sehe dies nüchtern und sachlich aus Sicht eines Ingenieurs, der sowohl Röhren- als auch Halbleiterschaltungen entwickelt, und keinesfalls mit verklärten Augen wie einige Zeitgenossen, die zudem meistens kein echtes Fachwissen besitzen und oft genug nicht einmal eine  Katodenbasisschaltung von einem  Katodenfolger unterscheiden können, sondern lediglich Gerüchte und Legenden nachplappern, ohne diese auch nur ansatzmäßig begründen zu können. Nicht vernachlässigen sollte man die Tatsache, daß von militanten Röhrenverfechtern oft kommerzielle Interessen verfolgt werden. Ein Schelm, wer Böses dabei denkt!

Ziel meiner Ausführungen ist es, einen unverkrampften und sachlichen Umgang mit Röhren und Halbleitern zu vermitteln, wozu auch gehört, eklatante Nachteile darzulegen sowie absolut unzutreffenden Behauptungen und Mythen entgegenzutreten. Entsprechend lesen sich viele der nachfolgenden Passagen aus Sicht der Röhren-Taliban natürlich sehr negativ. Selbstverständlich besitzen Röhren, die ruhig vor sich hinglimmen und vielleicht sogar noch einen echten Hingucker von Glaskolben besitzen, mehr Charme als "in schwarzes Plastik eingegossener Fliegenschiß" sprich ein winziges Siliziumplättchen im Kunststoffgehäuse sprich Halbleiterbauelemente. Dies wird wohl kaum jemand in Abrede stellen wollen. Röhren aber als überlegenes Bauelement hinzustellen, wie dies gewisse Gruppierungen gern in demagogischer Weise tun, entspricht jedoch absolut nicht der Realität. Für klangneutrale Verstärker haben Röhren im Vergleich zu Halbleitern nämlich ausschließlich Nachteile. Dies ist nicht weiter verwunderlich, denn Röhren sind Technik von vor 100 Jahren, die zudem seit 50 Jahren nicht mehr weiterentwickelt wurde. Bei Instrumentenverstärkern muß ich gestehen, daß ich persönlich auch dort keinerlei Vorteile von Röhren ausmachen kann. Zumindest verwende ich wieder meistens meine selbstgebauten Halbleiterverstärker, die eine deutlich flexiblere Klangformung zulassen als ein Vollröhrenverstärker und zudem ganz erheblich weniger rauschen. Es ist allerdings nie mein Ziel gewesen, bekannte Röhrenverstärker mit Halbleitern nachzuahmen, sondern einen Klang zu erzielen, der mir gefällt. Wer exakt den Klang des Röhrenverstärkers XY haben möchte, dem kann ich nur empfehlen, nicht nach Alternativen Ausschau zu halten, sondern genau diesen Verstärker zu kaufen und vor allem auch exakt die originalen Lautsprecher, weil diese meistens deutlich klangprägender sind als der Verstärker.

Man sollte Röhren nicht mystifizieren, sondern besser wie Oldtimer auf dem Automobilsektor betrachten: Sie entsprechen zwar nicht dem letzten Stand der Technik, aber sie besitzen einen gewissen Charme, und aufgrund des einfachen Schaltungsaufbaus kann man recht gut selbst Hand anlegen, sofern man mit der lebensgefährlichen Hochspannung sachkundig und verantwortungsvoll umgehen kann. Um im Vergleich zu bleiben: Auch der legendäre und inzwischen unbezahlbar teure Ferrari GTO kann objektiv einem modernen Sportwagen zu einem Hundertstel des Preises in keinem einzigen objektiven Bereich das Wasser reichen, auch wenn angeblich früher alles besser war.


Wahre und falsche Aussagen zur Röhre

Hier nun einige Aussagen, zu denen weiter unten der Wahrheitsgehalt und die Hintergründe beleuchtet werden:
  1.  Röhrenschaltungen arbeiten ohne Gegenkopplung
  2.  Röhren besitzen viel linearere Kennlinien als Transistoren
  3.  Röhren benötigen im Gegensatz zu Transistoren keine Ansteuerleistung
  4.  Röhren sind aufgrund der viel höheren Betriebsspannung linearer als Halbleiter
  5.  Röhren sind viel robuster als Halbleiter
  6.  Röhren sind spannungsgesteuerte, Transistoren stromgesteuerte Bauelemente
  7.  Röhren sind rauschärmer als Transistoren
  8.  Röhren besitzen eine höhere Bandbreite als Transistoren
  9.  Röhren produzieren einen weicheren, angenehmeren Klang als Halbleiter
  10.  Röhrenverstärker besitzen einen luftigeren Klang als Transistorverstärker
  11.  Röhren verschleißen und müssen regelmäßig ausgetauscht werden
  12.  Röhren sollten nie ohne Anodenspannung betrieben werden
  13.  Röhre A klingt besser als Röhre B
  14.  Lötleistenaufbau d.h. Handverdrahtung ist qualitativ hochwertiger als Leiterplatte



1. Röhrenschaltungen arbeiten ohne Gegenkopplung und klingen daher besser

Das Wort Gegenkopplung wird von den Röhrenanhängern im HiFi-Bereich gerne als Schimpfwort und als Synonym für den Quell allen Übels verwendet. Gleichzeitig wird darauf verwiesen, daß Röhrenverstärker angeblich ohne Gegenkopplung auskommen und daher viel bessere klangliche Eigenschaften haben als Halbleiterverstärker. Die Wahrheit ist, daß Instrumentenverstärker mit Röhren wie z.B. Gitarrenverstärker tatsächlich oft ohne Wechselstromgegenkopplung als externe Schaltungstechnik auskommen. Dies geschah ursprünglich aber keineswegs aus klanglichen Gründen, sondern war allein durch den hohen Preis von Röhren begründet. Man war aus Kostengründen immer sehr darauf bedacht, mit möglichst wenigen Röhren auszukommen und trotzdem die erforderliche Verstärkung zu erzielen. Denn mit Wechselstromgegenkopplung verringert sich die Verstärkung, so daß man zum Ausgleich eine, zwei oder noch mehr zusätzliche Verstärkerstufen hätte vorsehen müssen. Der durch die fehlende Wechselstromgegenkopplung bereits ohne Begrenzungseffekte relativ hohe Klirrfaktor wird in diesem Fall gern in Kauf genommen bzw. sogar als Klangfarbe begrüßt. Eine Gleichstromgegenkopplung ist übrigens bei fast ausnahmslos jeder röhrenbestückten Audioverstärkerschaltung vorhanden und wird gern zur Arbeitspunkteinstellung sowie -stabilisierung verwendet, sodaß wir die generell gehaltene Aussage "ohne Gegenkopplung" sogleich als falsch entlarven können. Eine Ausnahme bilden lediglich direkt geheizte Röhren, bei denen eine wirksame Gleichspannungsgegenkopplung schaltungstechnisch nicht so einfach zu bewerkstelligen ist.

Röhrenverstärker für HiFi-Anwendungen sind fast ausnahmslos auch wechselspannungsmäßig gegengekoppelt. Und solche, die tatsächlich mindestens der HiFi-Norm genügen, sind es immer. Anders läßt sich der in der HiFi-Norm geforderte maximale Klirrfaktor nicht erreichen, denn die Gegenkopplung linearisiert die Kennlinie und verringert dadurch den Klirrfaktor. Die Kennlinien von Röhren sind in elektrischer Hinsicht erheblich krummer, als man optisch meint; legen Sie ruhig einmal ein Lineal an die Eingangskennlinie, und zwar an die Stelle des Arbeitspunkts! Ohne Gegenkopplung wäre der Klirrfaktor aufgrund der annähernd quadratischen Kennlinie so hoch, daß der Verstärker strenggenommen nicht als HiFi-Verstärker bezeichnet werden darf, weil sie die in der HiFi-Norm festgeschriebenen Mindestanforderungen nicht erfüllen, die gemessen an heutigen Standards ohnehin schon sehr lasch sind.

Eine vorhandene Gegenkopplung wird übrigens von Elektroniklaien oft nicht als solche erkannt, denn man muß keineswegs das Ausgangssignal auf den Eingang zurückführen, um einen Verstärker gegenzukoppeln, auch wenn dies von Leuten mit gesundem Halbwissen oft behauptet wird. Diese Art der Über-Alles-Gegenkopplung kann man nämlich nur bei Verstärkern mit hoher Brandbreite, hoher Verstärkung und ausreichender Phasenreserve gewinnbringend anwenden. Diese Voraussetzungen sind bei Röhrenverstärkern im Gegensatz zu modernen Halbleiterverstärkern meistens nicht gegeben: Insbesondere der aus HiFi-Sicht unselige Ausgangstrafo begrenzt die Bandbreite durch seine Streuinduktivität und Wicklungskapazität, die einen ungewollten Tiefpaß mit hoher Steilheit (-12 dB pro Oktave) bilden, sehr deutlich. Da ein Transformator keinen Gleichstrom übertragen kann, gibt es zusätzlich eine untere Grenzfrequenz, die von seiner Dimensionierung abhängt. Daher können keine beliebig tiefen Töne übertragen werden. Zudem ist die Übertragungsbandbreite eines Transformators zu allem Übel auch noch abhängig von der zu übertragenden Leistung und nimmt mit zunehmender Aussteuerung ab. Ein Leistungstransformator im Signalpfad ist nicht nur wegen seiner stark begrenzten Bandbreite ein äußerst übles Bauelement sondern auch wegen der signalverfälschenden Hysterese- und Sättigungseffekte des Kernmaterials. Sehen Sie sich ruhig einmal die Hysteresekennlinien des verwendten Kernmaterials an, dann werden Sie sofort verstehen, warum sich der Begriff "Ultralineartransformator" nur auf die Art der Wicklungsausführung bezieht, nicht aber auf das Übertragungsverhalten des Trafos. Durch Hysterese bzw. Sättigung des Kernmaterials produziert der Ausgangsübertrager nennenswerte Signalverzerrungen, die deutlich über dem eines Low-Cost-Halbleiterverstärkers liegen und zudem mit der allseits beliebten und angeblich ach so toll klingenden 1. Oberwelle (k2) absolut nichts zu tun haben.

Die sogenannte Über-alles-Gegenkopplung, die bei Halbleiterschaltungen mit großem Erfolg angewendet wird, hat bei Röhrenverstärkern leicht zur Folge, daß sie "dank" der durch vor allem den Ausgangsübertrager verursachten Phasenverschiebung schlicht zu spät kommt und dann versucht, einen bereits begangenen und damit vergangenen Fehler zu korrigieren, was die Sache nur verschlimmbessert. Insbesondere bei dynamischen Vorgängen, die bei Musiksignalen eher die Regel als die Ausnahme sind, macht sich das negativ bemerkbar. Aus diesem Grund verwendet man bei Röhren eine andere Strategie: Man koppelt die einzelnen Stufen in sich durch z.B. einen Katodenwiderstand gegen und sorgt damit dafür, daß die einzelnen Stufen linearisiert werden oder verwendet eine Gegenkopplung über einige wenige Stufen. Aufgrund der sehr geringen Leerlaufverstärkung (Triode ca. 30, Pentode ca. 150, moderner Operationsverstärker jedoch locker 1.000.000) kann man keine starke Gegenkopplung anwenden, so daß sich die Linearisierung in Grenzen hält. In Summe ergibt sich ein bestimmter Restfehler, der sich in einem erhöhten Klirrfaktor manifestiert und den man entweder hinnimmt oder durch eine ganz schwache Über-alles-Gegenkopplung ein wenig zu verringern versucht. Manche Röhrenverstärker lassen den Betrieb mit oder ohne äußere Gegenkopplung zu, d.h. der Anwender kann die (ohnehin schwache) Über-alles-Gegenkopplung abschalten. Wie objektiv schlecht sich Röhren im Vergleich zu Halbleitern verhalten, können Sie ersehen, wenn Sie die Meßwerte der  Katodenbasisschaltung (Elektronenröhre),  Sourceschaltung (FET) und  Emitterschaltung (Bipolartransistor) miteinander vergleichen. Wenn das noch nicht reicht, werfen Sie einen Blick auf die Meßwerte von  Operationsverstärkern und halten Sie ein Taschentuch bereit, um sich Sie Tränen aus den Augen zu wischen!

Zusammengefaßt kann man sagen, daß durch Verzicht auf Gegenkopplung keinesfalls ein besserer Klang erzielt werden kann, denn Gegenkopplung linearisiert die Übertragungskennlinie. Niedrige Verzerrungen bei hoher Aussteuerungsfähigkeit kann man nur mit starker Gegenkopplung erreichen. Bei Halbleitern mit großem Erfolg eingesetzte Gegenkopplungsstrategien wie die starke Über-alles-Gegenkopplung kann man jedoch wegen des unseligen Ausgangsübertragers auch bei hohem Materialeinsatz nicht unverändert auf Röhrenverstärker übertragen, weil sonst der Verstärker leicht zu schwingen anfängt.


2. Röhren besitzen viel linearere Kennlinien als Transistoren

Um es vorweg zu nehmen: Wer sich auch immer diese Behauptung ausgedacht hat, sie ist absolut unwahr. Richtig ist, daß ungefähr die Hälfte der sogenannten Eingangskennlinie einer Röhre optisch einigermaßen gerade aussieht. Wenn man ein Lineal daneben hält, sieht man aber sofort, daß der optische Eindruck stark täuscht, denn die Kennlinie ist bei einer idealen Röhre in jedem Punkt der Kennlinie quadratisch, also in keinem einzigen Punkt linear. Die Eingangskennlinie eines Bipolartransistors sieht dahingegen schon rein optisch vergleichsweise krumm aus. Allerdings ist dies ein Paradebeispiel dafür, Äpfel mit Birnen zu vergleichen: Bei Röhren beschreibt das oft fälschlicherweise als Eingangskennlinie bezeichnete UG-IA-Diagramm die Abhängigkeit des Anodenstroms von der Gitterspannung, d.h. wie sich die Ausgangsgröße durch die Eingangsgröße beeinflussen läßt. Bei Bipolartransistoren beschreibt die Eingangskennlinie die Abhängigkeit des Basisstroms von der Basisspannung, d.h. wie sich der Eingangsstrom durch die Eingangsspannung verändert, also etwas gänzlich anderes. Darüber, wie die Ausgangsgröße von der Eingangsgröße abhängt, ist damit überhaupt nichts gesagt. Der Eingangskennlinie eines Transistors würde eine Kennlinie entsprechen, in der der Steuergitterstrom in Abhängigkeit von der Gitter-Katodenspannung aufgetragen ist.

Um Äpfel wirklich mit Äpfeln zu vergleichen, muß man sich als Pendant zur sogenannten Röhren-Eingangskennlinie bei Transistoren die Abhängigkeit des Kollektorstroms von der Basis-Emitter-Spannung ansehen. In den Datenblättern wird eine solche Kennlinie jedoch nicht angegeben, weil sie beim Entwurf von Transistorschaltungen keine Rolle spielt und daher nicht benötigt wird. Allerdings gibt es ein Pendant zur Steilheit einer Röhre, nämlich die Stromverstärkung eines Sperrschichttransistors. Wenn man die Kennlinie der Steilheit S einer Röhre mit der Kennlinie der Stromverstärkung hFE (auch β genannt) eines Transistors vergleicht, kann man für die Röhre jedoch keinen Vorteil ausmachen - ganz im Gegenteil. Die Steilheit ist dabei das Verhältnis von Anodenstrom zu Gitterspannung, während die Stromverstärkung das Verhältnis von Kollektorstrom zu Basisstrom ist. Röhren werden ja üblicherweise durch eine Spannung und Bipolartranistoren durch einen Strom angesteuert, weshalb man in beiden Fällen die Abhängigkeit von Ausgangsgröße zu Eingangsgröße vergleichen muß, und das ist nun mal bei Röhren die Steilheit und bei Bipolartransistoren die Stromverstärkung.
 
Bild 1a: Steilheit S in Abhängigkeit vom Anodenstrom Bild 1b: Stromverstärkung hFE in Abhängigkeit vom Kollektorstrom

Die für diesen Vergleich verwendete PC86 ist eine hochwertige, rauscharme Triode in  Spanngittertechnologie mit nur einem einzigen System pro Röhre (von unkundigen "Röhrengurus" trotzdem gern als Fernsehschrott verunglimpft, einfach weil sie auch heute noch nach deren Vorstellungen viel zu preiswert ist, weil sie in zeitgenössischen Fernsehgeräten zum Einsatz kam und in großer Stückzahl gefertigt wurde), während es sich beim BC550 um einen rauscharmen Feld-Wald-und-Wiesen-Bipolartransistor älteren Typs handelt, der für lächerliche 0,03 € incl. MwSt. den Besitzer wechselt. Im Idealfall wäre die Steilheit eine Gerade parallel zur x-Achse, wie sie als rote Linie in Bild 1a dargestellt ist. Tatsächlich nimmt sie nichtlinear mit dem Anodenstrom zu. Dies bedeutet, daß in jedem beliebigen Arbeitspunkt die positive Halbwelle des Eingangssignals wegen der zunehmenden Steilheit stärker verstärkt wird als die negative Halbwelle, wo die Steilheit zurückgeht. Beim Transistor ist hingegen die Stromverstärkung in einem großen Bereich weitgehend konstant und weicht lediglich bei ganz kleinen Strömen und sehr großen Strömen vom rot dargestellten Idealverlauf ab. Legt man den Arbeitspunkt in den linearen Bereich, wird der Eingangsstrom auch ohne Gegenkopplung sehr linear verstärkt.

Die von einigen verbissenen Röhrenanhängern verbreitete Meinung, daß Röhren von Natur aus viel linearer als Transistoren arbeiten, ist daher absolut unzutreffend und eine Diskreditierung der Transistoren. Zudem gibt es Transistorentypen, die vom Wirkungsprinzip (elektrostatische Beeinflussung) wie Röhren arbeiten und daher auch die qualitativ gleichen Kennlinien besitzen: Feldeffekttransistoren. Auch diese werden von bestimmten Kreisen nur als Halbleiter-Teufelszeug betrachtet und als Ausdruck der Geringschätzung als Sand (in Anspielung auf das Halbleitermaterial Silizium, Quarzsand besteht aus Siliziumdioxid) oder Plastik (in Anspielung auf das oft verwendete Gehäusematerial) bezeichnet - offenbar weil nicht sein kann, was nicht sein darf.

Kleine Anmerkung: Die immer wieder vorgebrachte Argumentation, der Vergleich in Bild 1a und 1b sähe nur deshalb so schlecht für die Röhre aus, weil es sich bloß um Fernsehschrott handele, und bei einer audiophilen Röhre sei es völlig selbstverständlich umgekehrt, nervt gewaltig. Als Vergleich wurde die PC86 nur deshalb verwendet, weil bei ihr der Anodenstrom mit ca. 10 mA in der gleichen Größenordnung liegt wie der Kollektorstrom des BC550; die ECC83 liegt ein gutes Stück darunter. Hier zur Vervollständigung die Kennlinie der für die Röhren-Taliban heiligen und völlig überteuerten  Telefunken ECC803S (genauso wie die PC86 eine  Spanngitterröhre):
Bild 1c: Steilheit S in Abhängigkeit vom Anodenstrom
(Telefunken ECC803s)

Na, sieht das etwa besser aus? Natürlich nicht! Der Grund dafür ist schlicht und ergreifend das Wirkungsprinzip der Elektrostatik. Auch die beste, tollste und teuerste Röhre kann das nicht ändern. Was ein wenig anders ist als in Bild 1a ist lediglich die Skalierung: Die ECC803s ist für kleinere Ströme als die PC86 spezifiziert, und auch die Steilheit ist deutlich geringer.

Abgesehen davon ist die "Rohkennlinie" des jeweiligen Bauelements absolut unerheblich. Wichtig ist, wie die Übertragungskennlinie der fertig aufgebauten Verstärkerstufe aussieht. Und gerade hier wirkt sich die bei Transistorschaltungen allgegenwärtige Gegenkopplung sehr positiv aus. Durch die hohe Bandbreite und hohe Gesamtverstärkung von Verbundschaltungen kann man nicht nur einzelne Stufen stark gegenkoppeln und auf diese Weise linearisieren, sondern auch eine im Vergleich zu Röhrenschaltungen vergleichsweise starke Über-alles-Gegenkopplung verwenden, so daß Rest-Nichtlinearitäten ohne negative Nebenwirkungen nahezu vollständig ausgebügelt werden. Wie linear Röhrenschaltungen im Vergleich zu Halbleiterschaltungen tatsächlich sind, können Sie anhand der Verzerrungsmeßwerte und Intermodulationsmeßwerte einer  Katodenbasisschaltung (Elektronenröhre),  Sourceschaltung (FET),  Emitterschaltung (Bipolartransistor) und  Elektrometerschaltung (Operationsverstärker) ersehen, die aus Gründen der leichten Vergleichbarkeit alle so dimensioniert waren, daß ihre Spannungsverstärkung Faktor 10 betrug. Die Fraktion der Röhrentaliban möge bitte nicht vergessen, vorher ein Taschentuch bereitzulegen.


3. Röhren benötigen im Gegensatz zu Transistoren keine Ansteuerleistung

Dies ist schon wieder ein Gerücht, das der Überprüfung nicht standhält. Dabei klingt es so einfach und logisch: "Das Gitter ist ja nur ein wendelförmiger Draht (bzw. Drahtgeflecht bei frühen Röhren), das sich isoliert von allen anderen Anschlüssen im Hochvakuum befindet. Entsprechend kann kein Gitterstrom fließen, weshalb die Ansteuerung leistungslos erfolgt."

Wie bitte, es kann kein Gitterstrom fließen? Sorry, aber wenn jemand so etwas behauptet, ist sein physikalisches und vor allem elektrotechnisches Verständnis ziemlich limitiert. Mit dieser Begründung dürfte auch kein Anodenstrom fließen, denn die Anode befindet sich ebenfalls isoliert im Hochvakuum. Gitterstrom fließt vielmehr gleich aus zwei verschiedenen physikalischen Gründen! Grund Nr. 1 ist die Tatsache, daß das Gitter den von der Katode emittierten Elektronen einfach im Weg steht, denn diese müssen auf dem Weg zur Anode zwingend an diesem vorbeifliegen. Die allermeisten Elektronen werden zwar bei negativer Gitter-Katoden-Spannung elektrostatisch vom Gitter ferngehalten, aber ein geringer Teil trifft trotzdem auf das Gitter auf, weil die abstoßende elektrostatische Kraft nicht groß genug war. Dies gilt sogar bei einer völlig "gesperrten" Röhre d.h. bei maximaler elektrostatischer Abstoßung: Einige Elektronen schaffen es immer zum Gitter, auch wenn es bei sehr negativer Gitter-Katoden-Spannung nicht übermäßig viele sind. Es stellt sich deshalb immer ein Gitterstrom ein, der von außen in die Röhre hineinfließt (technische Stromrichtung, die Elektronen fließen ja aus der Röhre heraus). Dieser Gitterstrom ist keineswegs konstant sondern nimmt mit steigender, aber immer noch negativer Gitter-Katoden-Spannung zu. So ist es nicht verwunderlich, daß in fast jedem Röhrendatenblatt ein maximaler Wert für den Gitterableitwiderstand spezifiziert ist, der üblicherweise zwischen einigen hundert kΩ und einigen wenigen MΩ liegt und genau deswegen nicht beliebig hochohmig gewählt werden darf, weil er eben diesen Gitterstrom ohne allzu großen Spannungsabfall ableiten muß. Alternativ kann man entsprechend den Datenblattvorgaben einen höheren Wert verwenden, um die Gittervorspannung nicht über den Katodenwiderstand sondern über den Gitterableitwiderstand, durch den ja der Gitterstrom fließt, zu erzeugen. Grund Nr. 2 für die nicht leistungslose Ansteuerung ist, daß das Gitter mit u.a. der Katode eine Kapazität bildet. Bei Wechselspannung fließt daher immer auch ein Strom. Bei Niederfrequenzanwendungen ist dieser kapazitive Strom normalerweise zwar sehr gering, aber bei Hochfrequenzanwendungen kann er durchaus beträchtlich werden.

Da wegen der unvermeidlichen ohmschen Widerstände in realen Schaltungen immer eine Leistung notwendig ist, um einen Strom fließen zu lassen, kann von leistungsloser Steuerung wirklich keine Rede sein. Darüberhinaus besitzen übliche Feldeffekttransistoren im Vergleich zu üblichen Röhren einen deutlich geringeren statischen Eingangsstrom (dort heißt er natürlich Gate-Strom). Hier zum groben Vergleich zwei typische Werte aus den Datenblättern:
 Röhre: E83CC <200 nA
FET:2N3819<2 nA
Der Gatestrom des sehr preisgünstigen Universal-FETs ist also um Faktor 100 kleiner als der Gitterstrom der professionellen Ausführung der ECC83. Bei MOS-FETs kann er sogar noch um einige Größenordnungen (also Zehnerpotenzen) kleiner als bei FETs sein. Selbst Bipolartransistoren stehen bzgl. des Eingangsstroms im Vergleich zu Röhren nicht ganz so schlecht da, wie bestimmte Kreise sie gern sähen: Bei einem Kollektorstrom von 1 mA (das ist bei Röhrenvorstufen ein typischer Anodenstromwert und auch bei Transistorvorstufen kein unüblicher Kollektorstrom) und einer Stromverstärkung von 500, was für einen Feld-Wald-und-Wiesentyp wie den BC550C ein typischer Wert ist, beträgt der Eingangsstrom auch nur 2 μA. Das ist zwar Faktor 10 mehr als bei der E83CC, aber diese verliert den Vergleich mit dem FET gleich um Faktor 100. Nicht verschwiegen sei, daß speziell bei Niederfrequenz-FETs die Eingangskapazität meistens über der von Röhren liegt. Vor allem bei extrem rauscharmen Niederfrequenz-FETs ist die Eingangskapazität sogar erheblich größer, aber im Gegenzug rauschen sie auch ganz erheblich weniger als die rauschärmsten Röhren. Man kann allerdings auch sehr kapazitätsarme FETs herstellen, wie die für den GHz-Bereich angebotenen Typen beweisen.

Fazit: Sowohl Transistoren aller Art als auch Röhren aller Art benötigen eine Ansteuerleistung. Sogar die vielgeschmähten Bipolartransistoren schlagen sich hierbei wackerer, als viele Leute glauben. Die niedrigste Ansteuerleistung benötigen im Niederfrequenzbereich Kleinleistungs-MOS-FETs.


4. Röhren sind aufgrund der viel höheren Betriebsspannung linearer als Halbleiter

Es scheint logisch: Wenn man eine hohe Betriebsspannung verwendet und nur einen kleinen Teil des Ausgangsspannungsbereichs nutzt, ist das Verhalten linearer, als wenn man fast den gesamten Bereich nutzt. Aber auch hier muß man die Sache etwas näher beleuchten: Wenn die Übertragungskennlinie relativ krumm ist, ist diese Aussage richtig. Bei Röhren nehmen die Verzerrungen ("Klirrfaktor") im Linearbereich mit zunehmender Ausgangsspannung immer weiter zu; dies erfolgt wegen der nicht konstanten Steilheit (siehe hierzu auch Punkt 2 weiter oben) ungefähr proportional mit der Aussteuerung. Ab einem bestimmten Punkt, wenn Begrenzungseffekte einsetzen, steigen die Verzerrungen stark an. An diesem Übergangspunkt vom Linearbetrieb in den Begrenzungsbereich sind die Verzerrungen schon sehr hoch. Beispielsweise bezieht sich die Angabe der Abgabeleistung von Endröhren oder die maximale Ausgangsspannung von Vorstufenröhren in Röhrendatenbüchern meistens auf stolze 10% Klirrfaktor. Durch eine kleine Ausgangsspannung bezogen auf die Betriebsspannung kann man bei Röhren daher die Verzerrungen reduzieren. Aber speziell bei Endstufenröhren nutzt man den möglichen Spannungshub nahezu voll aus, um überhaupt eine akzeptable Ausgangsleistung erzielen zu können. Auch die Treiber- und Phasensplitterstufe müssen oft eine hohe Ausgangsspannung liefern, um die üblichen Leistungsröhren voll aussteuern zu können. Insofern ist die Behauptung, daß bei Elektronenröhren die Ausgangsspannung nur einen kleinen Bruchteil der Betriebsspannung beträgt, bestenfalls bei Vorstufen richtig. Doch auch hier lohnt es sich, sich die Details genau anzuschauen: Die in Vorstufen gern verwendeten Trioden besitzen eine sehr hohe Sättigungsspannung, die den überhaupt nutzbaren Ausgangsspannungshub stark begrenzt. Von beispielsweise 200 V einer ECC83-bestückten Eingangsstufe kann bei den oft verwendeten 1,2 mA Anodenstrom im Arbeitspunkt ein Bereich von mindestens 70 V überhaupt nicht genutzt werden, d.h. der Aussteuerungshub ist trotz 200 V Versorgungsspannung auf ca. 130 V begrenzt.

Bei linearem Verhalten des aktiven Elements ist obige Behauptung, daß eine im Vergleich zur Ausgangsspannung hohe Versorgungsspannung die Verzerrungen reduziert, jedoch absolut falsch. Beispielsweise können moderne Operationsverstärker bei absolut linearem Verhalten eine Ausgangsspannung liefern, die bis auf wenige zehntel Volt an die Betriebsspannung heranreicht. Es besteht in einem solchen Fall überhaupt keine Notwendigkeit, eine Betriebsspannung zu wählen, die um Größenordnungen größer als die Ausgangsspannung ist.

Vergleichen Sie einfach einmal die Meßwerte von  Röhren und  Operationsverstärkern: Bei einem Ausgangsspannungshub von lediglich 5000 mV (d.h. 5,5% der Betriebsspannung von 90 V) produzierte selbst die als hochwertige Treiberröhre geschätzte E88CC (militärische Ausführung der ECC88, in diesem Fall eine NOS-Siemens-Röhre, die heutzutage fast unbezahlbar ist) einen erheblichen Klirrfaktor. Beim vom Design her sehr alten und extrem preiswerten Doppel-Operationsverstärker TL072 muß man hingegen bei einem Ausgangsspannungshub, der 33,5% seiner Betriebsspannung von 8,4 V entspricht (d.h. 2810 mV), schon aufpassen, daß man sich in der Anzahl der Nullen hinter dem Komma nicht verzählt.

Die vergleichsweise hohe Betriebsspannung von konventionellen Röhrenschaltungen hat sogar einen Nachteil, den eingefleischte Röhren-Taliban nicht gerne hören, zumal in der heutigen Zeit zahlreiche Leute Angst vor Strahlung haben: Wenn man Elektronen kräftig beschleunigt (also Energie zuführt) und dann auf der Anode ziemlich brutal und abrupt abbremst, geben die Elektronen diese Energie wieder ab, und zwar als sogenannte Bremsstrahlung. Bremsstrahlung ist dabei ein harmlos klingendes Wort für u.a. Röntgenstrahlung. Röntgenröhren arbeiten übrigens genau nach diesem Prinzip, allerdings mit deutlich höheren Spannungen. Bei röhrenbestückten RADAR-Anlagen waren die Betriebsspannungen und Ströme jedoch so hoch, daß eine ungewollt starke Bremsstrahlung auftrat, durch die nicht wenige Menschen verstrahlt wurden und einige sogar am dadurch hervorgerufenem Krebs starben. Als nichtradikaler Techniker muß man jedoch anmerken, daß die ausgesandte Röntgenenergie bei üblichen Verstärkerröhren sehr gering ist und weit unter derjenigen der allgegenwärtigen natürlichen Hintergrundstrahlung liegt.


5. Röhren sind viel robuster als Halbleiter

Ob diese These stimmt, können Sie sarkastisch gesagt gern selbst ausprobieren, indem Sie beispielsweise Ihre maßlos überteuerte  Telefunken-ECC803S-Vorverstärkerröhre und einen billigen Kleinleistungstransistor aus Brusthöhe auf einen Steinfußboden fallen lassen. Das Resultat braucht man wohl kaum näher zu beschreiben. Aber auch elektrisch sind Röhren keineswegs robuster als Halbleiter: Es ist richtig, daß bei Halbleitern eine max. Betriebsspannung spezifiziert ist, oberhalb der sie zerstört werden, sofern die Betriebsspannung ausreichend niederohmig ist. Dies ist aber auch bei Röhren so. Wenn die max. zulässige Betriebsspannung überschritten wird, erfolgt ein Spannungsüberschlag, wobei bei niederohmiger Spannungsquelle das Innere der Röhre durch den entstehenden Lichtbogen geradezu weggebrannt wird. Daß dies nicht nur theoretisch so ist, können Sie ganz leicht selbst ausprobieren, indem Sie bei voller Aussteuerung bei Ihrem Röhrenverstärker mit Ausgangstrafo die Zuleitung zum Lautsprecher unterbrechen. Die Endröhren sowie oft auch der Ausgangstrafo sind dann nur noch Schrott.

Halbleitern wird gerne nachgesagt, daß sie gegenüber Überströmen viel empfindlicher reagieren als Röhren. Richtig ist, daß Leistungshalbleiter wie z.B. IGBTs oder Power-MOS-FETs für kurze Zeit Stromspitzen klaglos hinnehmen, die selbst bei nicht sehr leistungsfähigen Exemplaren viele hundert Ampere betragen dürfen. Ein gutes Beispiel hierfür sind Computer-Blitzgeräte für Fotokameras, bei denen heutzutage ein IGBT, wie man ihn auch in HiFi-Endstufen findet, eine Spannung von meistens zwischen 300 und 450 V bei nahezu Kurzschlußbedingungen und damit Strömen von 500 A und mehr klaglos schaltet. Fließen derart hohe Ströme nicht nur wie hier kurz sondern längere Zeit, wird der Halbleiter thermisch überlastet und nimmt Schaden, was theoretisch auch bei Röhren der Fall wäre. Nur sind mit Elektronenröhren (gasgefüllte Schaltröhren lassen wir außen vor, da man mit diesen keine linearen Verstärker bauen kann) solche Hochstromanwendungen absolut undenkbar, weil sie hierfür viel zu hochohmig sind und den Strom auf viel niedrigere Werte begrenzen. Eine Verstärkerröhre gilt schon dann als außerordentlich leistungsstark, wenn man sie mit einem Anodenstrom von lediglich 0,5 A beaufschlagen kann.

Dauert bei einem Halbleiter der exorbitant hohe Stromfluß lange an, so heizt er sich auf und wird bei Überschreiten der max. zulässigen Chiptemperatur beschädigt. Bei Röhren sind zwar hingegen nur deutlich geringere Ströme möglich, aber trotzdem heizt sich auch eine Röhre aufgrund der hohen Spannung und damit einhergehenden Verlustleistung sehr schnell über das zulässige Maß auf, woraufhin im schlimmsten Fall ihr Innenleben verschmort. Doch schon weit davor lösen sich durch die hohe Temperatur angelagerte und bis dahin unschädliche Atome bzw. Moleküle von den Blechen und verschlechtern das Hochvakuum in der Röhre, was auch das Getter nicht verhindern oder rückgängig machen kann, denn dieses kann nur einige wenige chemische Stoffe absorbieren. Durch die freien Ionen entsteht eine Hysterese in den Kennlinien, sodaß sich für einen ansteigenden Strom eine andere Kennlinie ergibt als für einen fallenden. Nicht ohne Grund enthält jedes Röhrendatenblatt Angaben über die maximal zulässige Anoden- und Gitterverlustleistung! Eine überlastete Röhre ist daher Schrott, auch wenn hinten noch irgendein Signal herauskommt, das eine mehr oder weniger grobe Ähnlichkeit mit dem Eingangssignal besitzt. Das völlige Verschmoren dauert aufgrund der durch den viel kleineren Strom auch viel kleineren erzeugten Wärmemenge natürlich länger als das Zerstören eines Halbleiters. Dies mag der Grund sein, worauf sich das Märchen der größeren Robustheit von Röhren stützt. Dieses Verhalten sorgt allerdings für viel Verdruß bei der Fehlersuche, denn die hystereseverseuchten Kennlinien sorgen zwar für höhere Verzerrungen, aber selbst ein Klirrgrad von abenteuerlichen 10% läßt sich auf dem Oszilloskop mitunter nur mit einiger Mühe erkennen. Über einen computergestützten Meßplatz zur Analyse der Röhrenkennlinien oder gar einen Spektrumanalysator, mit denen die Ursache leicht zu ermitteln wäre, verfügen nur die wenigsten Werkstätten. Bei Halbleitern gibt es hingegen keine Grauzone: Entweder sie funktionieren einwandfrei oder sie haben überhaupt keine Funktion mehr, was im Falle des Falles die Fehlersuche ungemein erleichtert.

Bislang wurde aber nur das "nackte" Bauelement betrachtet. In der Praxis hat man es jedoch mit Halbleitern oder Röhren im Schaltungsverbund zu tun. Bei Halbleitern ist es üblich, sie mit allerhand Schutzschaltungen wie z.B. einer Überstrom- und Temperaturbegrenzung zu versehen, so daß Halbleiterschaltungen nahezu "unkaputtbar" sind, wenn man nicht gerade auf die glorreiche Idee kommt, z.B. den Lautsprecherausgang einer HiFi-Endstufe direkt mit dem 230-V-Netz zu verbinden. Bei Röhren gibt es hingegen in der Regel keinerlei Schutzschaltungen, schlicht weil sie in Röhrentechnik nicht möglich sind. Wird beispielsweise ein Leistungsverstärker in Röhrentechnologie ohne Last sprich ohne angeschlossenen Lautsprecher betrieben, kommt es sofort zu Funkenüberschlägen, wenn ein Eingangssignal angelegt wird, wodurch er augenblicklich ernsthaften Schaden nimmt. Leistungsverstärker in Halbleitertechnologie kann man hingegen völlig problemlos ohne Last betreiben; auch ein satter Kurzschluß der Lautsprecheranschlüsse führt im Gegensatz zu Röhrenverstärkern nicht zu Beschädigungen am Verstärker.

Wenn man als Robustheit auch die Ausfallhäufigkeit versteht, ziehen Röhren ohnehin mit großem Abstand den Kürzeren. Es ist nicht nur so, daß ihre Lebensdauer (MTBF-Wert) selbst bei Röhren für die militärische Verwendung auf wenige tausend Betriebsstunden beschränkt ist, sondern bis zum Ausfall verändern Röhren auch ihre Kennlinien recht stark. Halbleiter leben um Größenordnungen länger und verändern ihre Kennlinien so gut wie garnicht. Hinzu kommt, daß Halbleiter üblicherweise in die Leiterplatte eingelötet werden, wodurch eine zuverlässige und langzeitstabile Verbindung besteht. Röhren werden mit Ausnahme der in Audiogeräten unüblichen Miniaturröhren dagegen mittels eines Sockels kontaktiert. Leider sind Steckkontakte im Vergleich zu Lötverbindungen extrem unzuverlässig. Die Reparatur ist in einem solchen Fall nach Demontage des Gehäuses zwar sehr einfach durch Herausziehen und erneutes Einsetzen der Röhre zu bewerkstelligen, aber erst einmal funktioniert das Gerät plötzlich nicht mehr, was gemäß Murphy meistens dann passiert, wenn man es am wenigsten gebrauchen kann. Und zuerst einmal weiß man nicht, ob ein Bauteil ausgefallen ist oder ob lediglich ein (nach Öffnen des Geräts) leicht zu behebendes Kontaktproblem vorliegt.

Ein weiterer Aspekt der Robustheit ist die Resistenz gegenüber mechanischen Schwingungen oder mechanischen Schocks. Röhren bestehen aus filigranen Drähten und Blechen, die sich relativ zueinander bewegen, wenn sie mechanischen Schwingungen ausgesetzt werden. Dadurch ändern sich im Takt der Schwingungen die Kennlinien, sodaß sich auch das Ausgangssignal in diesem Takt ändert. Es kommt also zu Störungen des Nutzsignals durch die mechanischen Schwingungen. Aber es kommt noch schlimmer: Dauern diese Schwingungen längere Zeit an oder werden mechanische Schocks mehrfach wiederholt, kommt es unweigerlich zu Brüchen der Drähte oder Bleche, wodurch es zu einem Versagen der Röhre kommt. Störungen des Ausgangssignals durch mechanische Schwingungen sind bei Halbleitern absolut unbekannt, weil es keinen physikalischen Effekt gibt, der dies bewerkstelligen könnte. Auch ihre Resistenz gegenüber mechanischen Schwingungen ist um Größenordnungen höher als die von Röhren. Vor diesem Hintergrund ist es verständlich, warum beispielsweise in der MiG 29 keine normalen Röhren sondern spezielle Bleistiftröhren mit sehr dicken Drähten statt dünner Bleche und noch dünnerer Gitterdrähtchen spazieren flogen. Diese waren zudem nicht gesockelt sondern wie Halbleiter fest eingelötet.

Sie sehen, es ist sinnvoll, sich die Sachlage etwas genauer anzusehen, bevor man scheinbare Fakten ungeprüft weiterverbreitet. Nur in einem Punkt sind Röhren in der Tat robuster als Halbleiter: Röhren sind von Natur aus unempfindlich gegenüber EMP (Electro Magnetic Pulse). Es handelt sich hierbei um einen elektromagnetischen Impuls, der bei der Detonation von Atombomben entsteht und Halbleiter zerstören kann. Hier sollte man jedoch die Kirche im Dorf lassen: Erstens kann man auch Halbleiterschaltungen EMP-fest machen, was bei militärischen Geräten schon lange der Fall ist, und zweitens ist es kaum sinnvoll, über die Funktionsfähigkeit von HiFi-Anlagen oder Instrumentenverstärkern auch nur ein einziges Wort zu verlieren, wenn in einer Entfernung von 100 km eine Atombombe explodiert.


6. Röhren sind spannungsgesteuerte, Transistoren stromgesteuerte Bauelemente

Diese Aussage ist fast richtig, denn im theoretischen Idealfall ändert sich der Anodenstrom einer Röhre quadratisch mit der Gitterspannung, während sich der Kollektorstrom eines Bipolartransistors linear mit dem Basisstrom ändert. Die ganze Wahrheit ist, daß sich der Anodenstrom auch über den Gitterstrom und der Kollektorstrom über die Basisspannung steuern läßt. Allerdings ist in beiden Fällen der Zusammenhang nicht linear. Zudem ist der Bipolartransistor nicht die einzige Art von Transistoren; darüberhinaus werden nämlich oft Sperrschicht-Feldeffekttransistoren (FET), Metalloxyd-Feldeffekttransistoren (MOS-FET und Power-MOS-FET), IGBTs etc. verwendet. Bei all diesen Typen ist der Zusammenhang zwischen Drainstrom und Gatespannung quadratisch. Auch deren Ausgangskennlinien ähneln auffallend denen von Röhren (genaugenommen denen von Pentoden, wobei Halbleiter natürlich weder einen Schirm- noch Bremsgitteranschluß besitzen), was auch nicht wirklich überrascht, weil bei diesen Transistoren der Elektronenfluß wie bei Röhren elektrostatisch über das Gate beeinflußt wird. Das physikalische Wirkungsprinzip ist absolut das Gleiche wie bei Röhren, nur daß die Elektronen nicht durch ein makroskopisches Vakuum fliegen sondern durch einen Halbleiter fließen, daß keine Heizung erforderlich ist und daß die Durchlaßverluste ganz erheblich geringer sind. Von verblendeten Röhren-Taliban wird übrigens gern behauptet, daß es für ein Elektron viel schöner sei, gemütlich durch ein Hochvakuum zu fliegen, als sich durch Halbleiter zu quälen. Abgesehen davon, daß die Vakuumqualität in einer Röhre ziemlich beschränkt ist, verlassen die Elektronen die Katode nicht freiwillig, sondern müssen durch eine hohe Temperatur geradeazu hinausgeprügelt werden. Außerdem prallen die auf eine hohe Geschwindigkeit beschleunigten Elektronen nach diesem angeblich "gemütlichen" Flug hart auf die Anode auf - und zwar so hart, daß sie dabei nicht nur Bremsstrahlung abgeben (also u.a. auch Röntgenstrahlung) sondern auch andere Elektronen aus der Anode herausschlagen. Nicht ohne Grund besitzen Pentoden ein Bremsgitter, denn dieses hat die Aufgabe, diese sogenannten Sekundärelektronen wieder einzusammeln. Außerdem kann man locker argumentativ dagegenhalten, daß in einem Halbleiter die Elektronen mit wenigen Millimetern pro Sekunde wirklich langsam und gemütlich durch ein absolutes Vakuum (zwischen den Atomkernen befindet sich außer Elektronen wirklich absolut garnichts) fliegen und dabei vor allem nirgendwo aufprallen, sondern bestenfalls zeitweise in eine Umlaufbahn um einen Atomkern einschwenken.

Egal, ob ein Bauelement spannungs- oder stromgesteuert ist, es kommt auf das Verhalten einer Schaltung an und nicht auf die Kennlinien eines nackten Bauelements. Transistorverstärker werden nämlich bei Audioverstärkern so beschaltet, daß die Ausgangsspannung linear von der Eingangsspannung abhängt. Dadurch, daß bei Bipolartransistoren ein nennenswerter Eingangsstrom zur Steuerung benötigt wird, ist allerdings der Eingangswiderstand einer simplen Emitterschaltung geringer als der einer Röhrenschaltung. Wenn dies stört, kann man diesen entweder mit kleinen Schaltungstricks stark erhöhen (Bootstrapschaltung), Feldeffekttransistoren verwenden, mehrere Transistoren kombinieren oder aber gleich einen  Operationsverstärker verwenden. Einfachstschaltungen mit Transistoren sind in der Niederfrequenzelektronik schon lange so gut wie ausgestorben, denn durch Kombination mehrerer Transistoren, die bekanntlich kaum Kosten verursachen, und erst recht mit einem Operationsverstärker kann man die Eigenschaften einer Schaltung sehr stark verbessern - auch was den Eingangswiderstand angeht, der z.B. bei CMOS-Operationsverstärkern Werte annehmen kann, die mit Röhren nicht erreichbar sind. Mit Röhren sind solche Verbundschaltungen hingegen aus technischen und kommerziellen Gründen nur sehr begrenzt möglich.


7. Röhren sind rauschärmer als Transistoren

Röhren und Transistoren fügen dem Nutzsignal Rauschen hinzu, was verständlicherweise unerwünscht ist. Wie stark dieses hinzugefügte Rauschen ist, hängt stark vom verwendeten Röhren- oder Transistortyp, der verwendeten Schaltung und zusätzlich vom Signalquellenwiderstand ab. Ganz grob kann man sagen, daß Bipolartransistoren für Signalquellen mit niedrigem Innenwiderstand wie z.B. Moving-Coil-Tonabnehmer am besten geeignet sind, Röhren und Sperrschicht-FETs hingegen für Signalquellen mit hohem bis sehr hohem Innenwiderstand wie z.B. Gitarrentonabnehmer oder Kristall-Mikrofone. MOS-FETs sind am besten für Signalquellen mit extrem hohem Innenwiderstand geeignet, die allerdings für Audioanwendungen unüblich sind.

Wer meint, Rauschen sei ein Privileg von Transistoren, und Röhren seien davon verschont, irrt sich. Die Ursachen für das Rauschen sind vielfältig und für Laien nicht unbedingt einfach verständlich. Am verständlichsten dürfte es sein, daß ein Teil des Röhrenrauschens dadurch begründet ist, daß ein konstanter Anodenstrom nicht wirklich absolut konstant ist. Ein konstanter Strom würde bedeuten (Physiker, speziell solche mit Vertiefungsrichtung Quantenmechanik, brechen jetzt bitte ob des stark vereinfachten Vergleichs nicht in Lachen aus), daß die Elektronen sehr dicht mit gleichem Abstand hintereinander in Reih' und Glied aus der Katode austreten und auch genauso auf der Anode auftreffen. In der Realität verhalten sich Elektronen aber völlig zufällig. Das Austreten der Elektronen kann man mit einer Wolke vergleichen, aus der zahlreiche Wassertröpfchen abregnen. Hierbei ist es absolut zufällig, wann sich wo ein Wassertröpfchen befindet. Treffen die Regentropfen auf einen Gegenstand auf (in der Röhre wäre das die Anode), so ist die Zahl der auftreffenden Wassertröpfchen pro Zeiteinheit nicht konstant sondern zu jedem Zeitpunkt geringfügig anders, was bei einem Blechdach als charakterisches Prasselgeräusch hörbar wird. Übertragen auf die Elektronen heißt das, daß in einem Moment viele Elektronen auf einmal auf die Anode auftreffen, im nächsten Moment aber kein einziges. Der Anodenstrom, also die Anzahl der eintreffenden Elektronen pro Zeiteinheit, bleibt im Mittel zwar konstant, aber wenn man zu verschiedenen Zeiten Schnappschüsse macht, liegt der aktuelle Wert mal unter und mal über dem Mittelwert. Genau dies macht sich als Rauschen bemerkbar. Hinzu kommt, daß die Elektronenwolke am Gitter ähnlich wie Luft, die durch einen Lattenzaun weht, "verwirbelt" wird und dadurch noch ungleichmäßiger auf die Anode trifft. Dies hat zusätzliches Rauschen zur Folge und ist auch die Erklärung dafür, warum Trioden grundsätzlich rauschärmer sind als Pentoden. Letztere enthalten bekanntlich 2 Gitter mehr als Trioden.

Gute Röhren sind je nach Typ bezüglich des Rauschens bei hohen Innenwiderständen der Signalquelle sicherlich nicht schlecht, aber Sperrschicht-FETs sind im Schnitt einfach noch besser, schlicht weil die Entwicklung nicht vor fast 40 Jahren eingestellt wurde sondern immer noch vorangetrieben wird. Zum Vergleich: Die rauscharmen Spanngitterröhren PC86 und PC88 besitzt ein Rauschen, das einem Widerstand von ca. 240 Ω entspricht, also ca. 2 nV/. Dies gilt jedoch nur für sehr hohe Frequenzen, zu tiefen Frequenzen nimmt das Rauschen drastisch zu. Ein FET des Typs 2SK369 rauscht jedoch mit 0,75 nV/ erheblich weniger, was dem Rauschen eines 35-Ω-Widerstands entspricht, und das auch bei sehr tiefen Frequenzen. Bei niedrigem Innenwiderstand der Signalquelle ist hingegen der Bipolartransistor das Maß aller Dinge, mit dem weniger als 0,5 nV/ zu erreichen sind, was einem Widerstand von 15 Ω entspricht. Man sollte allerdings berücksichtigen, daß man durch unpassende Schaltungsauslegung die Qualitäten selbst des besten Bauelements zunichte machen kann, so daß das Potential eines Bauelements oft nicht ausgeschöpft wird. Wenn ich in manchen Schaltplänen von Gitarrenverstärkern in der Eingangsstufe 68-kΩ-Widerstände in Reihenschaltung mit dem Gitter sehe, frage ich mich schon, ob die Schaltplanentwicklung dem Praktikanten oder gar dem Reinigungspersonal oblag, denn bei diesem Wert rauscht alleine schon dieser Widerstand mit 34 nV/. Die Diskussion sollte man daher nicht auf ein Bauteil beziehen sondern auf die gesamte Schaltung.

Zwei Punkte seien nicht verschwiegen, die zwar nicht direkt unter das Thema Rauschen fallen sondern eher unter Störgeräusche: Erstens sind alle Röhren mehr oder weniger mikrofonisch, d.h. wenn man sie erschüttert, erzeugen sie durch die Relativbewegung zwischen Katode, Gitter und Anode Störgeräusche. Dies ist auch dann der Fall, wenn Schall auf die Röhre einwirkt. Man kann dies testweise provozieren, indem man mit einem Bleistift oder aus Sicherheitsgründen besser mit einem Plastikstab leicht an eine Röhre tippt, was ein mehr oder minder lautes "Plopp" im Lautsprecher zur Folge hat. Bei gleicher Mikrofonieempfindlichkeit ploppt die Eingangsröhre dabei deutlich lauter als eine der nachfolgenden Röhren, weil das Signal an der Einangsröhre stärker verstärkt wird das die Signale der nachfolgenden Röhren. Die allseits beliebte und auch in vielen sogenannte High-End-Röhrenverstärkern anzutreffende  ECC83 ist im Gegensatz zur gern als "Fernsehröhrenschrott" bezeichneten PC86 oder PC88 keine Spanngitterröhre und folglich vergleichsweise mikrofonisch. Zweitens ist vor allem bei direktgeheizten Röhren mit Wechselstromheizung ein deutliches Netzbrummen vernehmbar, das man nicht vermeiden kann und das jedes Rauschen übertönt. Bei Halbleitern gibt es solche Effekte überhaupt nicht; sie sind grundsätzlich weder mikrofonisch noch brummen sie.


8. Röhren besitzen eine höhere Bandbreite als Transistoren

Wenn man in den 60er Jahren Röhren mit Transistoren verglich, war das Ergebnis eindeutig: Die damals üblichen Germaniumtransistoren waren nicht nur bezüglich der Bandbreite den Röhren deutlich unterlegen. Dies ist eine Tatsache, die hartnäckig immer wieder bis heute erzählt wird, obwohl dies schon lange nicht mehr zutrifft. Genauso wie es seinerzeit spezielle Hochfrequenzröhren gab, sind schon lange spezielle Hochfrequenztransistoren erhältlich, die problemlos im GHz-Bereich bei niedrigsten Betriebsspannungen einsetzbar sind. Anders wären die geringen Abmessungen von z.B. Mobiltelefonen auch gar nicht zu gewährleisten. Stellen Sie sich diese nur einmal mit Röhren vor! Die heutzutage für erstaunlich wenig Geld erhältlichen LNCs (= Low Noise Converter), die zum Empfang des Satellitenfernsehens verwendet werden, arbeiten in einem Frequenzbereich von über 10 GHz und rauschen mit weniger als 0,2 dB trotzdem unglaublich wenig. Mit Röhren wäre dies überhaupt nicht möglich.

Im Niederfrequenzbereich setzt man natürlich keine speziellen Hochfrequenztransistoren ein, die dafür speziell optimiert sind, sondern für diese Anwendung besser geeignete Niederfrequenztransistoren. Dies war bei Röhrenschaltungen nicht anders; die bekannte ECC83 ist eine ausgesprochene Niederfrequenzröhre und für den UKW-Bereich genauso untauglich wie Niederfrequenztransistoren. Die Bandbreite von typischen Niederfrequenzverstärkern beträgt ohne diesbezügliche Optimierungsmaßnahmen trotzdem üblicherweise einhundert bis einige hundert kHz, was für Audiosignale ganz deutlich mehr als ausreichend ist. Bei Röhrenverstärkern wird die Bandbreite vor allem durch den nahezu unvermeidlichen Ausgangsübertrager sowohl zu tiefen als auch hohen Frequenzen hin dermaßen drastisch reduziert, daß er bei voller Aussteuerung nur mit Mühe und Not für den Audiobereich ausreicht. Dies trifft auch auf sogenannte Ultralinearübertrager zu, wobei sich der Begriff auf die Wickeltechnik bezieht und keineswegs auf das Übertragungsverhalten. Dementsprechend tritt auch bei extrem teuren Nobelröhrenverstärkern ein eklatanter und damit oft hörbarer Baß- und nicht selten auch Höhenabfall auf, der sich meßtechnisch leicht nachweisen läßt. Der Baßabfall verschiebt sich zudem bei wachsender Aussteuerung durch die Kernsättigung des Ausgangsübertragers zu höheren Werten hin. Gern wird daher in den technischen Daten der Frequenzgang bei sehr niedriger Ausgangsleistung angegeben, um zu kaschieren, daß bei höherer Ausgangsleistung ein merklicher Baßabfall einhergehend mit Verzerrungen eintritt. Hinzu kommt, daß Röhrenschaltungen zwangsläufig recht hochohmig aufgebaut sind, so daß sich bei jeder der Vorstufen schon bei geringen Streukapazitäten Tiefpaßfilter mit niedrigen Grenzfrequenzen ergeben. Solche Probleme sind Halbleiterverstärkern wegen des niederohmigen Aufbaus und des Fehlens von Übertragern im Signalpfad völlig fremd.

Als Argument wird immer wieder gern hervorgebracht, daß es immer noch Hochfrequenzanwendungen gibt, in denen Röhren zum Einsatz kommen. Das ist korrekt. Man sollte dabei jedoch nicht vergessen, daß es sich dabei jedoch in den allermeisten Fällen um spezielle Hochleistungssenderöhren handelt. Diese sind mit den üblichen Audio-, Radio- oder Fernsehröhren weder bzgl. Aufbau noch Preis vergleichbar. Zudem werden sie immer weiter von Halbleitern verdrängt. Neuentwicklungen mit Röhren gibt es hier schon lange nicht mehr, aber bestehende Anlagen reißt man deswegen noch lange nicht ab, sondern betreibt sie aus Kostengründen weiter und ersetzt regelmäßig die Senderöhre durch ein neues Exemplar, da Röhren einem nennenswerten Verschleiß unterliegen. Dies ist auch der Grund, warum auch heute noch Senderöhren gefertigt werden. Halbleiter verschleißen hingegen nicht und brauchen daher auch nicht regelmäßig ausgetauscht zu werden.


9. Röhren produzieren einen weicheren, angenehmeren Klang als Halbleiter

Oft wird behauptet, daß Röhrenverstärker durch die im Linearbereich (d.h. bei eher geringer Aussteuerung, ohne daß der Verstärker in die Begrenzung gerät) geradzahligen Oberwellen einen weichen und angenehmen Klang produzieren, während Halbleiterverstärker wegen der ungeradzahligen Oberwellen kalt und ausdruckslos bis schrill klingen.

Diese Aussage ist gleich in mehrfacher Hinsicht falsch. Es fängt schon damit an, daß man falsche Bezeichnungen benutzt: Die erste Oberwelle f1 ist nämlich identisch mit der zweifachen Grundfrequenz f0, die zweite Oberwelle f2 der dreifachen Grundfrequenz und so weiter. Richtig ist, daß in geringem Maß zusätzlich erzeugte ungeradzahlige Oberwellen (vor allem die erste Oberwelle f1, also diejenige mit doppelter Grundfrequenz, man nennt sie auch k2, wenn man von Klirrfaktor redet) den Klang für das Ohr oft angenehmer und harmonischer machen. Geradzahlige Oberwellen (also ungeradzahlige Vielfache der Grundfrequenz wie k3, k5 etc.) machen den Klang hingegen eher aggressiver, spitzer und zwingender, weshalb Sie besonders bei den "bösen Buben der Rockmusik" das Mittel der Wahl sind.

Allerdings sind aus HiFi-Sicht jegliche zusätzlich erzeugten Oberwellen abzulehnen, egal ob geradzahlig oder ungeradzahlig. Diese Forderung wird von Halbleiterverstärkern vorbildlich erfüllt: Deren Klirrfaktorangabe besitzt üblicherweise im Gegensatz zu Röhrenverstärkern so viele Nullen hinter dem Komma, daß man aufpassen muß, sich nicht zu verzählen. Es ist absolut unzutreffend, daß Halbleiterverstärker im Linearbetrieb Oberwellen mit ungeradzahligem Vielfachen der Grundfrequenz (also k3, k5 usw.) in nennenswertem Umfang produzieren - der extrem niedrige Klirrfaktor, der ja die Summe der zusätzlich erzeugten Oberwellen quantifiziert, beweist es. Oberwellen mit ungeradzahligem Vielfachen der Grundfrequenz in nennenswerter Dosis werden nur bei Übersteuerung erzeugt, aber dies ist auch bei Röhrenverstärkern (auch bei Eintaktendstufen) der Fall; nur die Zusammensetzung der Oberwellen mit geradzahligem Index (also wieviel f2 sprich k3, f4 sprich k5, ...) und der Übergang von Linear- in Übersteuerungsbetrieb ist unterschiedlich. Dieser Bereich ist für HiFi-Verstärker aber ohnehin eine Tabuzone und damit völlig irrelevant.

Einfache Röhrenvorstufen (siehe  Röhrengrundschaltungen) wie übrigens auch einfache Vorstufen mit Feldeffekt- und als für viele Leute dicke Überraschung auch Sperrschichttransistoren ( Transistorgrundschaltungen) produzieren in der Tat immer Oberwellen mit geradzahligem Index - je größer die Aussteuerung desto mehr, wobei man durch den Grad der Gegenkopplung den Klirrfaktor beeinflussen kann. Glauben Sie nicht? Vergleichen Sie ruhig einmal die Meßwerte von  Katodenbasisschaltung (Elektronenröhre),  Sourceschaltung (FET) und  Emitterschaltung (Sperrschichttransistor) miteinander. Sie werden feststellen, daß Röhren bei gleicher Verstärkung mehr Verzerrungen produzieren als FETs und FETs mehr Verzerrungen als Sperrschichttransistoren. Alle Bauelemente produzieren als zusätzliche Oberwellen vorzugsweise die erste Oberwelle (d.h. k2) und nur in geringem Maße die zweite Oberwelle sprich k3 - auch der vielgeschmähte Sperrschichttransistor, der angeblich ausschließlich k3 produziert und deswegen angeblich sehr gräßlich klingt.

Falsch ist zudem, daß Röhrenverstärker ausschließlich Oberwellen mit geradzahligem Vielfachen der Grundfrequenz produzieren. Daß selbst einfache Verstärkerstufen zusätzlich zu k2 auch k3 produzieren, kann man anhand der oben erwähnten Meßwerten gut erkennen. Bei Gegentaktendstufen werden Oberwellen mit ungeradzahligem Vielfachen der Grundfrequenz (z.B. 1. Oberwelle entsprechend k2) schaltungsbedingt nahezu unterdrückt, so daß auch bei den gängigsten Röhrenendstufen Oberwellen mit geradzahligem Vielfachen bei weitem dominieren (also 2., 4. etc. Oberwelle entsprechend k3, k5 etc.). Dabei ist es übrigens völlig egal, ob es sich um Pentoden- oder Triodenbetrieb handelt. Lediglich Eintaktendstufen, die man in kundigen Kreisen auch gern single ended oder kurz SE nennt, produzieren im Linearbetrieb vorzugsweise k2 - das aber in beträchtlichem Maße. Aufgrund ihrer systembedingt sehr niedrigen Maximalleistung, die meistens nur im einstelligen Watt-Bereich liegt, geraten Eintaktendstufen jedoch leicht in die Übersteuerung und produzieren dann ebenfalls ordentlich k3, denn sowohl die positive als auch die negative Halbwelle wird dabei "gestaucht". Bei der Kombination von Vor- und Endstufen hängt es stark von der Schaltungstechnik und -auslegung ab, ob bei Röhrenverstärkern die geradzahligen oder ungeradzahligen Oberwellen dominieren. Insbesondere bei vielen HiFi-Verstärkern in Röhrentechnik überwiegen entgegen der weitverbreiteten Meinung eben nicht die Oberwellen mit ungeradzahligem Vielfachen der Grundfrequenz, wobei das Verzerrungsniveau allerdings bei niedriger Aussteuerung insgesamt relativ gering ist. Bei Instrumentenverstärkern treten Oberwellen mit ungeradzahligem Vielfachen normalerweise im "Linearbetrieb" auf, weil die Vorstufen meistens völlig ohne jede Gegenkopplung arbeiten. Bei hoher Aussteuerung und erst recht bei Übersteuerung (der Übergang ist bei Röhrenverstärkern fließend) werden hauptsächlich Oberwellen mit geradzahligem Vielfachen erzeugt (entsprechend Klirrfaktor mit ungeradzahligem Index), die man sehr gut zur Klangerzeugung benutzen kann, was viele Gitarristen schon seit etlichen Jahrzehnten zu schätzen wissen. Eine nicht allzu stark verzerrte  Elektrogitarre klingt jedoch keineswegs unangenehm, sondern bekommt lediglich mehr Biß, was auch gleich die Behauptung widerlegt, Oberwellen mit ungeradzahligem Vielfachen der Grundfrequenz hätten einen schlechten Klang zur Folge.

Halbleiterverstärker sind üblicherweise so ausgelegt, daß im Linearbetrieb die Verzerrungen extrem gering sind und man schon sehr gutes Equipment benötigt, um sie meßtechnisch überhaupt nachzuweisen. Ein Gesamtverzerrungsgrad um 0,01% oder noch weniger ist eher die Regel als die Ausnahme, während es bei Röhrenverstärkern schwierig ist, außer bei sehr kleiner Aussteuerung Werte von unter 0,5% zu erreichen (und zwar real bei Nennausgangsleistung gemessener Wert statt beschönigender Prospektangabe). Die Wiedergabe eines guten Halbleiterverstärkers ist absolut originalgetreu. Außerdem ist es absolut kein Problem (auch kostenmäßig), einen Halbleiterverstärker mit extrem hoher Ausgangsleistung zu bauen, wodurch man vermeidet, daß er selbst bei sehr lauter Wiedergabe auch nur in die Nähe der Begrenzung gerät. PA-Verstärker, die zur Ansteuerung der riesigen Schallwände bei Rock-/Pop-Konzerten verwendet werden, können Ausgangsleistungen zur Verfügung stellen, die jedem Hochleistungsheizlüfter zur Ehre gereichen würden und im Kilowattbereich liegen. Auch HiFi-Verstärker in Halbleitertechnik besitzen eine Abgabeleistung, die fast immer weit über den wirklichen Erfordernissen liegen. Röhrenverstärker sind hingegen üblicherweise nicht sehr leistungsstark und können bei Impulsspitzen leicht für kurze Zeit in die Begrenzung geraten, wodurch die Verzerrungen deutlich zunehmen. Dabei handelt es sich immer um Oberwellen mit ungeradzahligem k-Index - also diejenigen, die gewissen Kreise gern als Argument für den angeblich schlechten Klang von Transistorverstärker heranziehen.

Bei HiFi-Verstärkern sind Verzerrungen und Nebengeräusche, und nichts anderes sind ja schließlich zusätzlich generierte Oberwellen, absolut unerwünscht, denn es handelt sich dabei um Abweichungen vom Originalsignal. Zusätzlich generierte Oberwellen muß man daher als Effekt strikt ablehnen, auch wenn der Klang mit Oberwellen möglicherweise angenehmer erscheint. Wer unbedingt den Klang seiner Musikanlage mit zusätzlichen Oberwellen verändern möchte (von HiFi-Anlage kann man dann aber nicht mehr reden), sollte lieber ein Effektgerät verwenden. Bei Studioaufnahmen ist es ohnehin üblich, quer durch alle Musikstilrichtungen sogenannte Aural Exciter einzusetzen, die genau dies tun. Diese Geräte, die übrigens keine neue Erfindung sind, sondern die es schon seit vielen Jahrzehnten gibt (anfänglich in Röhrentechnik), tun nichts anderes, als dem Originalsignal in einer durch den Anwender einzustellenden Intensität künstlich generierte Oberwellen hinzuzumischen. Der große Vorteil solcher Geräte gegenüber Röhrenverstärkern ist der, daß der Effektgrad stufenlos einstellbar ist und auch abgeschaltet werden kann, wenn man ihn leid ist.

Bei Übersteuerung, und das ist vor allem bei Gitarrenverstärkern eher die Regel als die Ausnahme, macht es sich klanglich positiv bemerkbar, daß Röhren schon lange vor Erreichen der theoretisch möglichen Aussteuerungsgrenzen relativ weich in die Begrenzung geraten, so daß sich ein zwar verzerrter Klang einstellt, der durch Oberwellen mit geradzahligem Index (also ungeradzahligem k-Index) begründet ist, der sich aber trotzdem "musikalisch" anhört. Aber auch hier gibt es Unterschiede, die sowohl durch die Kennlinien der verwendeten Röhren als auch durch die Schaltungstechnik begründet sind. Bei einem besonders weichen Übergang redet man gern von einem singenden Sound, der gern in Jazz, Blues, Pop etc. Anwendung findet. Durch geeignete Röhrenwahl und/oder entsprechende Schaltungstechnik kann man erreichen, daß ein Röhrenverstärker relativ hart in die Begrenzung gerät. Solche Verstärker klingen fast schon so kratzig wie Transistorverstärker und werden gern von den "bösen Jungs" der Musikbranche verwendet. Auf der anderen Seite kann man einen weichen Übergang in die Begrenzung auch bei Transistorverstärkern erreichen.

Sie können sich dies aufgrund der immer wieder gehörten Behauptung, daß Transistoren angeblich immer hart in die Begrenzung gehen, nicht vorstellen? Dann schauen Sie sich doch einmal das nachfolgende, von einem 2-Kanal-Oszilloskop abfotografierte Bild an, in dem bei leichter Übersteuerung die Ausgangssignale einer  Katoden-Basis-Schaltung (sprich Röhre) und einer  Sourceschaltung (sprich Feldeffekttransistor) übereinandergelegt sind. Verwendet wurden für diesen Versuch eine Miniaturpentode des Typs 1J18B (militärische Bleistiftröhre) und ein FET des Typs BF246, die beide ohne jede Gegenkopplung (d.h. insbesondere lagen Katode bzw. Source direkt auf Masse) mit einer Betriebsspannung von 30 V betrieben wurden, um vergleichbare Ergebnisse zu erzielen. Die 1J18B wurde übrigens aufgrund Ihrer weichen Sättigungskennlinien und ihrer Eignung für niedrige Betriebsspannungen ausgewählt, der BF246 hingegen war einfach gerade greifbar.


Bild 2: Übersteuerungsverhalten Röhre / Feldeffekttransistor

Eingangspegel und Arbeitspunkt wurden so eingestellt, daß sich eine möglichst gute Übereinstimmung des Ausgangssignals ergab (am Oszi durch Wahl dessen Eingangsverstärkung normiert, da der maximale Spannungshub der Pentode bei gleicher Betriebsspanung naturgemäß kleiner als der eines FETs ist). Man sieht, daß bei hohen Ausgangsspannungen die Verläufe nahezu identisch sind, was ja auch das Ziel war. Röhre bzw. FET befinden sich dabei im Anlaufbereich, in dem der Anoden-/Drainstrom ungestört von irgendwelchen "Dreckeffekten" quadratisch in Bezug zur Eingangsspannung zunimmt. Im Bereich niedriger Ausgangsspannungen ergibt sich aber eine sichtbare Abweichung. Dies ist der Bereich, in dem Röhre bzw. FET in die Sättigung geraten. Wer jetzt erwartet, daß wenigtens in diesem Bereich die Röhre ein weicheres Verhalten an den Tag legt, liegt falsch: Der FET geht viel weicher in die Sättigung als die Röhre. Nachfolgend sehen Sie die Ausgangssignale nochmal einzeln:

 
Bild 3a: Übersteuerungsverhalten Röhre 1J18B Bild 3b: Übersteuerungsverhalten Transistor BF246

Wenn man genau hinsieht, wird man feststellen, daß beim Transistor sich die positive Halbwelle ein wenig stärker in der Begrenzung befindet als bei der Röhre. Dies wurde durch einen im Vergleich geringfügig zu hohen Eingangspegel verursacht, um auch bei der negativen Halbwelle eine möglichst große Übereinstimmung zu erzielen. Nimmt man den Eingangspegel ein bißchen zurück, wird die negative Halbwelle beim Transistor noch etwas weicher begrenzt. Man könnte jetzt argumentieren, daß die Betriebsspannung röhrenuntypisch niedrig war und die Röhre bei höherer Betriebsspannung ein viel besserers Verhalten an den Tag legt. Dies ist aber nicht richtig: Erstens handelt es sich um eine Niederspannungsröhre und zweitens wird der Übergang in die Begrenzung bei höherer Betriebsspannung noch härter, da der Übergangsbereich weitgehend unabhängig von der Betriebsspannung ist, der absolute Spannungshub aber mit steigender Spannung ansteigt. Das Verhältnis von Linearbereich zu Sättigungsbereich wird mit steigender Betriebsspannung immer größer; entsprechend nimmt der Sättigungsbereich in Bezug auf den gesamten Ausgangsspannungshub weiter ab, weshalb der Übergang immer härter wird.

Fairerweise muß gesagt werden, daß es Feldeffekttransistoren und Röhren mit den unterschiedlichsten Kennlinien gibt. Auch Feldeffekttransistoren unterscheiden sich im Übersteuerungsverhalten leicht voneinander, genauso wie sich unterschiedliche Röhren voneinander unterscheiden. Die Unterschiede sind jedoch deutlich geringer, als viele Leute vermuten.


10. Röhrenverstärker besitzen einen luftigeren Klang als Transistorverstärker

Röhrenverstärker besitzen im Vergleich zu Transistorverstärkern einen extrem hohen Ausgangswiderstand sprich einen sehr geringen Dämpfungsfaktor. Das Baßlautsprecherchassis des angeschlossenen Lautsprechersystems wird dadurch nicht im erforderlichen Maße bedämpft. Es kann daher in einem gewissen Maße unkontrollierte Bewegungen vollführen, die ein Transistorverstärker fast vollständig verhindert. Oft werden diese Klangverfälschungen als "luftiger" Klang bezeichnet, weil das Lautsprecherchassis recht ungehindert auf seiner Eigenfrequenz ausschwingen kann. Es ist eine bekannte Tatsache, der sogar hartnäckige Röhrenverfechter nicht widersprechen, daß es etliche Lautsprechersysteme gibt, die an einem Röhrenverstärker nicht gut klingen. Es handelt sich dabei um Systeme, die für einen guten Klang eine hohe elektrische Bedämpfung benötigen und ohne diese Bedämpfung noch mehr Eigenleben an den Tag legen als ein durchschnittliches Lautsprechersystem.

"Luftiger Klang" ist daher nur eine Umschreibung für eine unpräzise Wiedergabe und damit das genaue Gegenteil von HiFi. Den gleichen Effekt können Sie bei einem bestehenden Transistorverstärker erreichen, indem Sie einen Hochlastwiderstand von ein bis einigen Ohm in die Lautsprecherzuleitung einschleifen, der den Innenwiderstand erhöht und damit die Dämpfung deutlich verringert. Das kann man auch schaltungsmäßig ohne Leistungsverlust erreichen, aber nur schlecht bei bestehenden Verstärkern nachrüsten.

Daß vieles rund um Röhren ohnehin nur demagogische Meinungsmache ist, sieht man daran, daß unter Röhrenverfechtern mit Trioden bestückte Leistungsverstärker als die Krone des Verstärkerbaus gelten. Gern rühmt man den angeblich sagenhaften Triodenklang. Der physikalische Hintergrund ist, daß Trioden zwar eine deutlich geringere Ausgangsleistung produzieren als Pentoden, aber gleichzeitig auch einen ganz erheblich geringeren Innenwiderstand besitzen und damit den angeschlossenen Lautsprecher deutlich stärker bedämpfen und damit näher an Transistorverstärker heranrücken. Es wird also genau das als Non-plus-Ultra herausgestellt, was bei Transistorverstärkern angeblich so furchtbar schlecht ist.

Bei Gitarrenverstärkern wird im Gegensatz zu HiFi durch den niedrigen Dämpfungsfaktor des Verstärkers in Verbindung mit den durch die oft offenen Lautsprechergehäusen ohnehin nur wenig gedämpften Lautsprecherchassis und vielen starken Einbrüchen im Frequenzgang ein Klang produziert, der für einige Musikstile sehr gut zu gebrauchen ist. HiFi ist hier eher nicht gefragt, denn der Verstärker dient hier der Klangformung. Nicht ganz ohne Grund aber meistens erheblich übertrieben gibt es in Musikerkreisen heiße Diskussionen um das beste Lautsprecherchassis.

Exkurs: Warum ist der Ausgangswiderstand von Röhrenverstärkern hoch und der von Transistorverstärkern gering?
In Röhrenendstufen werden meistens Pentoden (eher selten Trioden) verwendet, die in  Katodenbasisschaltung betrieben werden. Die Last d.h. der Ausgangstransformator ist dabei an die Anode angeschlossen. Dummerweise setzt eine Röhre eine Eingangsspannung am Gitter in einen Strom an der Anode um, d.h. die Röhre bildet eine sogenannte Stromquelle, deren Innenwiderstand idealerweise unendlich hoch ist. Röhren sind jedoch (in diesem Fall glücklicherweise) keine idealen Bauteile, weshalb der Innenwiderstand dieser Stromquelle bei Leistungsröhren nicht sehr hoch ist - einige kΩ bei Pentoden bzw. einige hundert Ω bei Trioden. Der Ausgangstrafo transformiert diesen Widerstand an der Primärseite entsprechend seines Windungsverhältnisses zwar auf der Sekundärseite, an der der Lautsprecher angeschlossen ist, auf einen kleineren Wert herunter (größenordnungsmäßig im Bereich um 500:1). Hinzu kommt jedoch noch der nicht vernachlässigbare Kupferwiderstand der Sekundärwicklung, weshalb der Innenwiderstand ohne Gegenkopplung selbst bei Trioden noch hoch ist.

In Transistorverstärkern werden im Gegensatz dazu die Endstufentransistoren so gut wie ausnahmslos als  Emitterfolger betrieben, und zwar vorteilhafterweise in komplementärer Schaltungstechnik, also unter Verwendung von npn- und pnp-Transistoren (bzw. n- und p-Kanal-Typen im Falle von MOSFETs oder IGBTs). Diese Schaltungsart besitzt schon von Haus aus einen sehr kleinen Ausgangswiderstand, produziert nur sehr wenige Verzerrungen, und man kann auf den unseligen und trotzdem teuren Ausgangstrafo verzichten. Wenn man nun noch, wie bei Transistorverstärkern üblich, eine äußere Gegenkopplung vorsieht, kann man den Ausgangswiderstand auf so kleine Werte vermindern, daß man sich schon Tricks überlegen muß, um ihn überhaupt messen zu können.

Es gibt zwar schon sehr lange Verstärkerkonzepte von Röhrenverstärkern, bei denen die Endstudenröhren als Katodenfolger verschaltet sind und damit ein ähnlicher Vorteil wie bei Emitterfolgern erzielt wird, aber diese hatten sich wohl aus Aufwandsgründen nicht durchgesetzt. Zudem ist mit Röhren ohnehin keine komplementäre Schaltungstechnik möglich, weil es physikalisch bedingt keine "p-Kanal-Röhren" gibt.


11. Röhren verschleißen und müssen regelmäßig ausgetauscht werden

Es hält sich in manchen Kreisen hartnäckig das Gerücht, daß Röhren in einem festen Rhythmus ausgetauscht werden müssen. Oft werden 1 oder 2 Mal pro Jahr genannt. Hier muß man sehr deutlich differenzieren: Bei einem häufig genutzten Gitarrenverstärker, der andauernd übersteuert wird, kann das unter ungünstigen Umständen tatsächlich der Fall sein. Wird eine Röhre nicht sonderlich beansprucht, ist ihre Gebrauchsdauer jedoch deutlich länger. Es gibt Röhrenradios aus den 50er Jahren, die trotz nahezu täglichen Betriebs bis heute ohne jeden Röhrenwechsel überlebt haben.

Lebensdauerbeschränkende Effekte gibt es im wesentlich drei: Einmal kann wie bei einer Glühlampe der Heizfaden durchbrennen. Dann ist definitiv Feierabend, denn die ungeheizte Katode kann keine Elektronen mehr emittieren. Dieser Fall ist jedoch eher selten. Weiterhin kann eine Röhre durch Überlastung im Innern teilweise oder ganz verschmoren, so daß sich zumindest die Kennlinien mehr oder minder stark ändern. Bei einem sauberen Schaltungsdesign kann dies z.B. bei einem Kurzschluß der Lautsprecheranschlüsse passieren. Auf der anderen Seite nimmt die Emission der Katode im Laufe der Zeit ab. Der Katoden- und damit der Anodenstrom reduziert sich dementsprechend und mit ihm die Übertragungskennlinie der Schaltung. Die Geschwindigkeit, mit der dies geschieht, hängt von zahlreichen Einflußgrößen wie z.B. dem Grad der Übersteuerung und der Gebrauchsdauer ab. Als Anwender kann man leider die Reduktion der Emission nicht zuverlässig feststellen. Klarheit gibt nur ein Röhrenprüfgerät. Bei HiFi-Verstärkern in Röhrentechnik sollte man daher die Röhren regelmäßig überprüfen (lassen). Bei Instrumentenverstärkern ist dies nicht unbedingt erforderlich, da es ja nicht auf möglichst originalgetreuen Klang ankommt: Solange man mit dem Klang und der Ausgangsleistung zufrieden ist, besteht keine Veranlassung, die Röhren überprüfen bzw. austauschen zu lassen.

Ein kostenintensiver Austausch der Röhren ist aber auch bei deutlich reduzierter Emission nicht unbedingt nötig. Normalerweise kann man Röhren im Bedarfsfall nämlich ein- bis zweimal problemlos regenerieren, was nur wenige Sekunden dauert. Nur leider sind viele Werkstätten davon wenig begeistert, weil man an einer Regeneration kaum etwas, an einem neuen Satz Röhren aber recht ordentlich verdient. Entsprechend wird auch oft völlig unnötig der komplette Satz ausgetauscht, obwohl die Vorstufenröhren meistens (aber nicht immer!) deutlich weniger schnell verschleißen als Endröhren, die speziell bei Instrumentalverstärkern oft an der Grenze ihrer Belastbarkeit betrieben werden und je nach Verstärkerhersteller und -modell auch schon mal drüber.


12. Röhren sollten nie ohne Anodenspannung betrieben werden

Einerseits gibt es das Gerücht, man solle Röhren nie ohne Anodenspannung betreiben, andererseits wird oft empfohlen, beim Einschalten erst einmal die Heizung ein paar Minuten warmlaufen zu lassen, bevor man die Anodenspannung einschaltet. Diese kontroversen Forderungen kann man natürlich nicht gleichzeitig erfüllen, und Sie werden sich vielleicht fragen, welche richtig ist. Die Antwort lautet schlicht: Keine - jedenfalls nicht in dieser Schärfe.

Die Heizung sorgt dafür, daß die Katode ihre Betriebstemperatur erreicht, so daß sie im erforderlichen Maße Elektronen emittieren kann. Beim Einschalten ist die Katode jedoch zuerst einmal kalt und erwärmt sich nur mit endlicher Geschwindigkeit und vor allem nicht an allen Stellen gleich schnell. Wenn in dieser Phase die volle Anodenspannung anliegt, fließt über anfänglich sehr kleine und sehr wenige Emissionsinseln auf der Katode der gesamte Anodenstrom, was eine hohe Stromdichte an diesen Stellen zur Folge hat. Dadurch altern sie schnell und verlieren dabei ihre Emissionsfähigkeit. Bei fehlender Anodenspannung fließt naturgemäß kein Anodenstrom und damit auch kein Katodenstrom, was für die Katode schonender ist. Insofern ist ein Vorheizen durchaus sinnvoll. Die Katode erreicht allerdings bei der üblichen Konstantspannungsspeisung schon nach weit unter einer Minute nahezu die volle Emission, sodaß minutenlanges Vorheizen unnötig ist. Zudem steigt die Anodenspannung nach dem Einschalten des Geräts nur langsam und vor allem mit Verzögerung an, da auch die Katode des Röhrengleichrichters erst einmal ihre Betriebstemperatur erreichen muß, um einen Stromfluß zu erreichen, und auch die Siebelkos wollen erst einmal geladen werden. Bei Geräten mit gutem Schaltungsdesign ist diese Zeitkonstante dabei so lang, daß sie gut mit der Zeitkonstante für das Aufheizen der Verstärkerröhren korrespondiert. Wir können daher als Ergebnis festhalten, daß minutenlanges Vorheizen absolut nicht notwendig ist. Eine Ausnahme bilden manche Geräte neueren Datums, bei denen der Heizstrom elektronisch begrenzt wird; dies ist zwar schonend für die Heizwendel, verlängert aber die Aufheizzeit je nach Dimensionierung beträchtlich. Gut konstruierte Geräte mit einer solchen Einschaltstrombegrenzung schalten automatisch die Anodenspannung zum richtigen Zeitpunkt zu.

Aber was passiert beim Heizen ohne Anodenspannung? Wenn man Röhren mit einer Katode, die mit einem Erdalkalioxid beschichtet ist (das ist bei allen "modernen" Röhren der Fall), sehr lange ohne Anodenspannung und damit ohne Anoden- bzw. Katodenstrom betreibt, bildet sich kurz unter der Oberfläche der Katode langsam eine sogenannte Zwischenschicht, die die Emission dauerhaft verringert. Dieser Effekt tritt aber nur dann auf, wenn bei eingeschalteter Heizung sehr lange keine Anodenspannung anliegt. Die Aussage, man solle Röhren nie ohne Anodenspannung betreiben, ist daher falsch. Richtig ist allerdings, daß man sie nicht unnötig lange ohne Anodenspannung betreiben sollte.

Für eine kurze Pause lohnt es sich nicht, sich darüber den Kopf zu zerbrechen. Ob man die Anodenspannung abschaltet oder nicht, ist für eine Zeitdauer von z.B. einer Stunde völlig egal. Während dieser Zeit bildet sich weder bei ausgeschalteter Anodenspannung eine nennenswerte Zwischenschicht noch verschleißt bei eingeschalteter Anodenspannung während dieser absolut gesehen doch recht kurzen Zeit die Katode nennenswert. Bei längeren Pausen empfiehlt es sich ohnehin, Röhrengeräte -wie alle anderen Geräte auch- komplett auszuschalten, womit man beide Effekte verhindert. Unnötig häufiges Aus- und Wiedereinschalten sollten man allerdings vermeiden, weil Heizwendeln vornehmlich beim Einschalten durchbrennen.


13. Röhre A klingt besser als Röhre B

Wenn mit Klang Mikrofonie gemeint ist (bei hoher Lautstärke klingt der Verstärker dann wie bei einer wohldosierten akustischen Rückkopplung nach, d.h. reagiert nicht sofort auf eine Wegnahme oder Änderung der Ansteuerung), ist die Antwort ganz klar ja. Es gibt mehr oder weniger mikrofonische Röhrentypen, und auch bei gleicher Typenbezeichnung unterscheiden sich hierin die Röhren verschiedener Hersteller und verschiedener Fertigungschargen bzw. Fertigungsstandorte. Es gibt auch spezielle mikrofoniearme Sondertypen von bekannten Röhrentypen. Schuld an der Mikrofonie ist das Innenleben der Röhre, das sich bei mechanischer Schwingungsbelastung je nach Aufbau mehr oder weniger gegeneinander bewegen kann. Insbesondere die Gitter sehen nicht nur optisch wie Spiralfedern aus, sondern verhalten sich tatsächlich ungewollt wie eine Feder (Ausnahme:  Spanngitterröhren). Durch die Relativbewegung ändert sich der Elektronenfluß, da z.B. der Abstand zwischen Gitter und Katode die Kennlinien beeinflußt, wodurch der Anodenstrom und damit das Ausgangssignal durch das Schwingungssignal moduliert und dadurch hörbar wird.

Wenn mit Klang die Musikwiedergabe an sich gemeint ist, so muß man ein wenig differenzieren. Bei übersteuertem Betrieb (z.B. Gitarrenverstärker) kommt es für den verzerrten Klang ganz erheblich darauf an, wie die Kennlinien kurz vor dem Sättigungsbereich aussehen, d.h. wie der Übergang in die Begrenzung erfolgt. Hierin unterscheiden sich viele Röhren mitunter durch die unvermeidlichen mechanischen Toleranzen, so daß klangliche Unterschiede tatsächlich vorhanden sind. Dies betrifft aber nicht nur Röhren unterschiedlicher Hersteller sondern auch Röhren aus einer Produktionscharge eines einzigen Herstellers. Selbst die heute gern mystifizierten Telefunkenröhren waren vor Produktionstoleranzen nicht gefeit.

Im Linearbetrieb und dort beim Vergleich gleicher Röhrentypen verschiedener Hersteller gibt es zwar auch Unterschiede, aber diese sind -abgesehen von der Mikrofonieempfindlichkeit- recht gering und wirken sich vor allem klanglich nicht aus. Jedenfalls ist es absoluter Humbug, wenn bestimmte Röhren bestimmter Hersteller als audiophil bezeichnet werden und andere als schlechtklingender Müll abgetan werden. Röhren bestehen ja "nur" aus dünnen Blechen und Drähten, die in bestimmter Weise zueinander angeordnet sind. Wenn die Anordnung und Materialien bei einem Röhrentyp festliegt, wodurch sollten Klangunterschiede zwischen wirklich baugleichen Röhren begründet sein? Es handelt sich hierbei schlicht um Meinungsmache und/oder Abzocke. Es gibt jedenfalls keinerlei technische Gründe, wieso eine Röhre "straffere" Bässe, "cremigere" Mitten und "seidigere" Höhen haben sollte als eine baugleiche andere. Toleranzen in der Mechanik haben nämlich zwar Einfluß auf die Kennlinien und die Verstärkung, aber diese Kennlinien sind völlig frequenzneutral.

Nicht nur bei der weitverbreiteten ECC83 bzw. 12AX7 und deren "Verwandtschaft" (5751, 6057, 7025, CV4004, E83CC, ECC803S, ECC283, ECC808, 6N2P etc.) werden aber leider oft Äpfel mit Birnen verglichen, da man alle diese Röhren gerne über einen Kamm schert, schlicht weil sie ähnliche Daten besitzen und meistens sogar pinkompatibel sind. Dabei wird leicht vergessen, daß es sich z.T. um im Aufbau unterschiedliche Röhren handelt, die man schon rein optisch leicht voneinander unterscheiden kann. Es hat nämlich durchaus einen Grund, warum diese Röhren unterschiedliche Typenbezeichnungen besitzen. Und im Falle der Telefunken  ECC803S, der Tesla E83CC sowie bei der nicht pinkompatiblen ECC283 handelt es sich um Spanngitterröhren, die deutlich anders aufgebaut sind, was sich natürlich auch in ihren Eigenschaften niederschlägt, speziell was die Mikrofonie angeht. Auch wenn die erzielbare Maximalverstärkung und der Arbeitspunkt leicht unterschiedlich sein kann, wirken sich diese Unterschiede im Linearbereich klanglich nicht aus (Klangeinflüsse durch Mikrofonie außen vor) - außer wenn die leicht unterschiedlichen Kennlinien zu einer nennenswerten Arbeitspunktverschiebung führen.

Viel mehr als Fertigungsunterschiede zwischen Röhren verschiedener Hersteller machen sich in Gegentaktendstufen Unterschiede zwischen den Röhren in den beiden Signalpfaden bemerkbar, egal von welchem Hersteller sie stammen. Bereits kleine Unterschiede in den Kennlinien haben eine unterschiedliche Verstärkung für positive und negative Signale zur Folge. Denn aufgrund der meist nur schwachen Gegenkopplung werden Unterschiede nicht wie bei Halbleiterverstärkern automatisch kompensiert. Man sollte daher in HiFi-Verstärkern nach Möglichkeit gepaarte, d.h. auf nahezu identische Kennlinien hin ausgesuchte Röhren verwenden. Bei Instrumentalverstärkern reicht es hingegen aus, den Ruhestrom beider Pfade richtig einzustellen, denn eine möglichst lineare Wiedergabe erwartet man in diesem Fall ohnehin nicht.

Leider ist es so, daß nicht selten für teures Geld angeblich gepaarte Röhren ("matched tubes") verkauft werden, die man bestenfalls als amateurhaft ausgemessen bezeichnen kann. Besonders bei "Spezialanbietern", die Ihnen supertolle, ausgemessene Röhren zu hohen Preisen verkaufen wollen, sollten Sie mißtrauisch sein. Zielführend ist ausschließlich die Methode, die Kennlinien in ihrem kompletten Verlauf auszumessen d.h. die Kennlinienschar aufzunehmen und danach zu selektieren. Sogenannte Röhrentester, die aus der Röhrenära stammen, sind hierfür absolut ungeeignet, denn mit ihnen kann man höchstens einzelne Meßpunkte aufnehmen. Benötigt wird vielmehr ein rechnergesteuertes Testsystem, das die kompletten Kennlinien ausmißt. Ich persönlich kaufe nie selektierte Röhren, weil es bei Instrumentalverstärkern nicht notwendig ist. Aber wenn (z.B. für HiFi-Verstärker), dann würde ich darauf bestehen, daß der Ausdruck des Kennlinienfelds jeder Röhre mitgeliefert wird. Eine Selektion dahingehend, daß lediglich der Ruhestrom im Arbeitspunkt gleich ist ("Ein-Punkt-Selektion"), ist übrigens absolut sinnlos, denn erstens kann man mit dem meistens ohnehin vorhandenen Symmetrierpotentiometer die Ruhestromsymmetrie sehr leicht einstellen und zweitens sagt die Übereinstimmung in einem einzigen Kennlinienpunkt überhaupt nichts über den Rest der Kennlinienschar aus. Es kann sogar sein, daß bei einer Ein-Punkt-Selektion 2 Röhren als Paar verkauft werden, die schlechter zusammenpassen als 2 Röhren, deren unterschiedlicher Strom im Arbeitspunkt eine Kompensation mittels des Symmetrierpotis notwendig macht, deren Kennlinienschar ansonsten aber ähnlicher ist.


14. Lötleistenaufbau d.h. Handverdrahtung ist qualitativ hochwertiger als Leiterplatte

Früher, als Leiterplatten noch nicht üblich waren, wurden Röhrenschaltungen so aufgebaut, daß die Bauteile möglichst direkt an die Röhrenfassungen gelötet wurden, die ihrerseits am sogenannten Chassis festgeschraubt waren. Allerdings konnten meistens bei umfangreichen Schaltungen nicht alle Bauteile dort Platz finden. Also verwendete man sogenannte, ebenfalls am Chassis festgeschraubte Lötleisten, an die man die zusätzlichen Bauelemente anlöten konnte. Bei Lötleisten handelt es sich um Lötösen, die auf nichtleitendem Material wie Pertinax oder (selten) Keramik befestigt sind. Die "fliegende Verdrahtung" an Röhrenfassungen und Lötleisten hat einige Nachteile, weshalb man sie heutzutage tunlichst vermeidet:
  • Nach heutigen Normen zu kleine Kriechstrecken
  • Geringe mechanische Stabilität der daran angelöteten Bauelemente d.h. Kurzschlußgefahr
  • Lange Verdrahtungswege d.h. hohe Induktivität der Verdrahtung
  • Sehr schlechte EMV*-Eigenschaften
  • Erhöhte Schwingneigung
  • Hohe Streuung der Leitungsinduktivität
  • Hohe Streuung der Leitungskapazität
  • Zeitaufwendige und fehleranfällige Fertigung
  • Dadurch hohe Fertigungskosten
* EMV = Elektromagnetische Verträglichkeit
(Störabstrahlung bzw. Empfindlichkeit gegenüber Störeinstrahlung)

Einen reproduzierbaren Aufbau erreicht man, indem man die Verdrahtung exakt identisch ausführt. Dies gelingt am besten durch Verwendung einer Leiterplatte, bei der die Positionierung der Bauelemente, die Leiterbahnführung und die Abstände exakt vorgegeben sind. Als Ergebnis erhält man Geräte mit sehr geringer Exemplarstreuung - zumindest was die Verdrahtung betrifft. Ein Lötleistenaufbau ist daher aus elektronischer Sicht keinesfalls besser als ein Leiterplattenaufbau, sondern das Gegenteil ist der Fall.

In manchen Foren wird behauptet, daß Niederfrequenzverstärker mit Lötleistenaufbau einen besseren Klang besäßen als solche, die auf Leiterplatten aufgebaut sind. Um es deutlich zu sagen, diese Behauptung ist völliger Blödsinn und entbehrt jeglicher Grundlage. Der Lötleistenaufbau hat zwar einige Nachteile (s.o.), aber sofern der Aufbau nicht schwingt, ist bei gleicher Schaltung und gleichen Bauelementen keinerlei Unterschied zwischen Lötleisten- und Leiterplattenaufbau hörbar. Als Argument für Klangunterschiede kann man hierbei noch nicht einmal die durchaus gegebene unterschiedliche Verkabelungsinduktivität oder -kapazität heranziehen, denn beide wirken sich nur im Hochfrequenzbereich aus (bei UKW-Radios liegt die Empfangsfrequenz immerhin um mehr als Faktor 5000 über dem Hörbereich).

Aber kaum etwas hat ausschließlich Nachteile, und so ist es auch beim Lötleistenaufbau. Wenn man eine Röhrenschaltung von Grund auf entwickelt, greift man auch heute noch gern auf den Lötleistenaufbau zurück. Der Aufbau ist zwar vor allem bei etwas umfangreicheren Schaltungen unübersichtlich und fehleranfällig, aber man kann mit mäßigem Aufwand Modifikationen an der Schaltung vornehmen, die über das Ändern von Bauteilewerten (was auch bei Leiterplattenaufbau leicht möglich ist) hinausgehen. So kann man z.B. weitere Stufen hinzufügen, andere Röhrentypen mit anderer Sockelbeschaltung verwenden oder sogar die gesamte Schaltungstopologie ändern. Ein weiterer, zumindest theoretischer Vorteil des Lötleistenaufbaus ist, daß sich die einzelnen Kontakte in den Röhrenfassungen ein bißchen bewegen und so den Stiften der Röhre anpassen können. Dadurch sind die Stifte der Röhre nur einer minimalen seitlichen Kraft ausgesetzt, was zumindest in der Theorie verhindert, daß der Pin wegen andaurnd wirkender Seitenkraft undicht wird und die Röhre darüber "Luft zieht". Bei eingelöteten Fassungen sind die Seitenkräfte tendenziell etwas höher, weil die Kontakte nicht weitgehend frei beweglich in der Luft hängen, sondern an einer Seite eingelötet sind und damit ihre Position dort nicht kraftarm ändern können. Die Unterschiede sind jedoch in der Praxis gering, weil auch die Handverkabelung die Kontakte mechanisch ein wenig fixiert. Während des Lötens sollte daher in beiden Fällen eine Röhre (wegen der unvermeidlichen Toleranzen idealerweise die letztendlich angedachte Röhre) in der Fassung stecken, damit die Kontakte in der richtigen Ausrichtung fixiert werden.
  

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