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Spanngitterröhren
 
   
 
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Inhalt:
Allgemeines
Spanngitter - Konstruktionsdetails
Vorteil von Spanngitterröhren
Historie und Übersicht über Spanngitterröhren
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Telefunken ECC803S


Allgemeines

Unter Spanngitter versteht man eine besondere Gitterkonstruktion. Nachfolgend erfahren Sie, was eine Spanngitterröhre von einer "normalen" Röhre unterscheidet und welche Vorteile ein Spanngitter bietet.


Spanngitter - Konstruktionsdetails

Um zu verstehen, was eine Spanngitterröhre ist, sei zunächst noch einmal an den Aufbau von "normalen" Verstärkerröhren aus der Frühzeit der Röhrentechnik erinnert. Bei einer  Triode ist um das Heizelement (hier als Glühwendel dargestellt) mehr oder minder freitragend in einem kleinen Abstand spiralförmig ein dünner Draht herumgewickelt, der das Gitter bildet, siehe Bild 1:


Bild 1: Aufbau einer Röhrentriode

Das Problem dieser an Spiralfedern erinnernden Konstruktion ist, daß sie mechanisch nicht sonderlich stabil ist und bei den geringsten Erschütterungen, wie sie z.B. durch Schall hervorgerufen werden, zu mechanischen Schwingungen angeregt wird. Bei diesen Schwingungen verändert sich der Abstand zwischen Katode und Gitter, so daß sich die Steilheit der Röhre im Takte der Schwingungen verändert. Dadurch wird das Nutzsignal durch die mechanischen Schwingungen des Gitters moduliert. Dieses höchst unerwünschte Verhalten wird als Mikrofonie bezeichnet. Man kann die Neigung zu mechanischen Schwingungen zwar durch noch dickere Gitterdrähte erhöhen, aber dies ist nur begrenzt möglich, und eigentlich sollte der Gitterdraht so dünn wie möglich sein, um den vorbeifliegenden Elektronen möglichst wenig im Weg zu stehen. Man will sie ja nicht mit dem Gitter einfangen, was einen hohen Gitterstrom zur Folge hätte. Durch geschickten Einsatz von zusätzlichen Halte- und Stützdrähten kann man zwar die Mikrofonie vermindern, aber sie bleibt stets präsent.

Spanngitterröhren sind grundsätzlich anders aufgebaut. Bei ihnen ist der Gitterdraht extrem dünn, meistens deutlich dünner als ein menschliches Haar. Damit die Windungen des Gitters in Position bleiben, bedient man sich eines Tricks: Man verwendet einen Rahmen und wickelt auf ihn mit sehr hohem Zug den Gitterdraht. Durch den hohen Zug bilden die einzelnen Windungen keine hübsche Spirale mehr, sondern werden zwischen dem Rahmen absolut geradegezogen. Wie Saiten sind damit die Windungen fest auf den Rahmen gespannt, wodurch sich die einzelnen Windungsteile nur noch um wenige Mikrometer bewegen können. Durch den hohen Zug, die kurze "Saitenlänge" und den geringen Durchmesser wird zudem erreicht, daß die Eigenfrequenz über dem Hörbereich liegt und damit im Audiobereich nicht mehr stört. Ganz nebenbei fängt sich das Gitter bei gleicher Windungszahl dank seiner deutlich geringeren Fläche weniger Elektronen ein, wodurch sich ein verringerter Gitterstrom ergibt. Üblicherweise nutzt man den geringeren Durchmesser des Gitterdrahts jedoch, um die Windungszahl zu erhöhen, was eine höhere Steilheit ergibt.

Ein weiterer Vorteil von Spanngitterröhren ist, daß durch den mechanisch sehr stabilen Gitteraufbau der Abstand zwischen Gitter und Katode deutlich verringert werden kann, ohne daß man Gefahr läuft, daß aufgrund mechanischer Schwingungen das Gitter die Katode berührt, was zusätzlich der Steilheit zugute kommt. Abstände bis herab zu 35 μm(= 0,035 mm) waren hierbei gängige Praxis. Als Ergebnis der Bemühungen erhält man bei Spanngitterröhren gegenüber "normalen" Röhren ein deutlich verbessertes Mikrofonieverhalten und eine höhere Steilheit.

 
Bild 2: Spanngitter einer Pentode (PCF86) Bild 3: Normales Gitter einer Triode (PCF86)
Klicken Sie auf die Bilder, um sie größer zu sehen.

In Bild 2 sehen Sie eine Mikroskopaufnahme des Spanngitters des Pentodenteils der PCF86 (was man auf dem kleinen Bild hauptsächlich sieht, ist das Schirmgitter) und zum Vergleich in Bild 3 des eher normal gestalteten Kerbgitters des Triodenteils der PCF86. Dieses Kerbgitter ist dabei schon relativ modern und spanngitterähnlich aufgebaut, d.h. es ist fast gerade zwischen den beiden dicken Haltedrähten gespannt statt spiralförmig ausgeführt, was die Mikrofonieempfindlichkeit senkt. Der Unterschied zu einem echten Spanngitter ist aber augenfällig, da bei letzterem der Gitterdraht erheblich dünner ist. Was man nicht sieht: Bei einem Spanngitter ist der Gitterdraht bezogen auf seinen Querschnitt deutlich stärker gespannt und auch deutlich dichter an der Katode positioniert. Wenn man weiß, auf was man achten muß, kann man das Spanngitter in Bild 2 gerade noch unter dem Schirmgitter erkennen. Klicken Sie daher bitte auf das Bild, um ein vergrößertes mit Erklärungen zu öffnen. In der Mitte sieht man jeweils die weißliche, flache Katode und links und rechts davon jeweils einen relativ dicken Stützdraht. Zwischen diesen beiden Stützdrähten ist der Gitterdraht gespannt - sehr dünn beim Spanngitter und relativ dick beim konventionellen Kerbgitter. Der Draht des Spanngitters ist dabei so dünn, daß es bei der Mikroskopaufnahme zum Farbschillern kam. Da es sich beim Spanngittersystem der PCF86 um eine Pentode handelt, sind zusätzlich das Schirmgitter und das Bremsgitter sichtbar, die beide eine große Maschenweite besitzen und aus vergleichsweise sehr dickem Draht hergestellt sind.

  
Bild 4: PCF86 Schärfeebene auf Spanngitter Bild 5: PCF86 Schärfeebene auf Schirmgitter Bild 6: PCF86 Schärfeebene auf Bremsgitter
Klicken Sie auf die Bilder, um sie größer zu sehen.



Vorteil von Spanngitterröhren

Die Vorteile von Spanngitterröhren sind schnell aufgezählt: In allererster Linie sind Spanngitterröhren erheblich weniger mikrofonisch als konventionelle Röhren. Dies hat Vorteile nicht nur in der Audiotechnik, wofür Röhren heutzutage fast ausschließlich eingesetzt werden, denn in der Röhrenära benötigte man für professionelle bzw. militärische Anwendungen auch Röhren für Umgebungen mit hoher Schwingungsbelastung, für die Spanngitterröhren prädestiniert waren. Ein weiterer Vorteil von Spanngitterröhren ist ihre höhere Steilheit, die dadurch bedingt ist, daß man einerseits aufgrund des mechanisch stabilen Aufbaus den Abstand zwischen Gitter und Katode extrem stark vermindern und zweitens aufgrund des kleineren Drahtdurchmessers zusätzlich die Steigung des Gitters reduzieren kann. Weiterhin ergibt sich durch den geringen Drahtdurchmesser und den geringen Abstand zur Katode ein etwas geringeres Rauschen.


Historie und Übersicht von Spanngitterröhren

Die erste Spanngitterröhre brachte Siemens 1952 in Form der Weitverkehrsröhre C3g auf den Markt. Im Laufe der Zeit folgten zahlreiche weitere. Speziell gegen Ende der Röhrenära häuften sich die Neuvorstellungen von Spanngitterröhren. Anfänglich handelte es sich um Röhren für den professionell Einsatz, die entsprechend teuer waren, aber zunehmend fanden sie Eingang in den Massenmarkt. Speziell die in Fernsehgeräten verwendeten P-Röhren wurden in sehr hohen Stückzahlen gefertigt und waren auch als Spanngitterröhren dementsprechend preisgünstig.

Hier ohne Anspruch auf Vollständigkeit eine kleine Liste von Spanngitterröhren:
 
  • 6922
  • 6DJ8
  • 6ES8
  • 6S19P
  • 6S45P
  • 6N23P
  • 7308
  • 7DJ8
  • 7ES8
  • 8223
  • C3g
  • CCa
  • D2a
  • E88CC
  • E188CC
  • E283CC
  • E288CC
  • EC86
  • EC88
  • EC93
  • ECC86
  • ECC88
  • ECC189
  • ECC801S
  • ECC802S
  • ECC803S
  • EF183
  • EF184
  • EL503
  • PC86
  • PC88
  • PC93
  • PC900
  • PCC88
  • PCC189
  • PCF86 (nur Pentodensystem)
  • PCF200 (nur Pentodensystem)
  • PCF801
  • PCL84 (nur Pentodensystem)
  • PFL200 (nur Pentodensystem)
  • PL802
  

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Letzter Upload dieser Seite: 05.11.2016 (Untergeordnete Seiten können aktueller sein)