Parallel Single-Ended (PSE)

Parallel oder »Einfach« Single-Ended Röhrenverstärker sind Geschmackssache. Und darüber soll man nicht streiten. Genausowenig, wie man die Röhren parallel schalten soll. Da gibt es doch recht oft eine »seltsame« Auffassung von Röhrentechnik. Nicht umsonst haben sich Parallel Single-Ended (PSE) Röhrenverstärker (vornehmlich aus dem esoterischen High-End Bereich) einen zweifelhaften Ruf erworben. Ein Großteil der lötenden HiFi-Hobby-Bastler macht das hingegen, soweit ich das überblicken konnte, richtig.

Auch wenn in der Überschrift »Single-Ended« steht – prinzipiell gilt das Folgende für alle Röhrenschaltungen, in denen Röhren parallel geschaltet werden. Also auch (oder gerade) für Gegentakter (Push-Pull).

Um einen weit verbreiteten Irrtum sofort auszuräumen: Zwei parallel geschaltete 300B, 2A3, EL34 oder KT88 haben mit der ursprünglichen, also einzelnen, Röhre (bis auf den »Namen« und der Glasform) kaum noch etwas gemeinsam. Starker Tobak?

Warum überhaupt Parallel?

Man schaltet vorzugsweise Trioden aus dem Grund parallel, um eine höhere Leistung zu erzielen. Eine 2A3, beispielsweise, schafft unter Aufbringung allergrösster Mühen, vielleicht saubere drei Watt. Das macht selbst an 90dB-Lautsprecher kaum Spass. Mit zwei parallel geschalteten 2A3 wird die Ausgangsleistung nahezu verdoppelt. Viel mehr wird vom Verkäufer oder in den Verstärker-Prospekten nicht hören oder finden. Die höhere Ausgangsleistung ist aber nicht alles…

1+1=1

Auch die Kenndaten der Röhren ändern sich. Natürlich. Das Datenblatt zu den einzelnen Röhren ist, ohne »Neuberechnung«, nahezu wertlos. Bei zwei Röhren gleichen Typs gilt: Einige Datenblattangaben verdoppeln, andere Werte halbieren sich (fast). Aus zwei parallel geschalteten 2A3 wird alles, bloss keine 2A3.

In der theoretischen Technik braucht man nur Anode mit Anode, Steuergitter mit Steuergitter und Kathode mit Kathode zu verbinden (bei Pentode noch die beiden Schirmgitter). Voila – Fertig? Denkste. So einfach ist das nicht. Das macht man so selbst bei den Transistoren nicht – und wenn doch, wird das innerhalb von Minuten daneben gehen.

Das direkte Parallelschalten von Trioden sieht man recht häufig bei Vorstufenröhren (Kleinsignal-Röhren), wie beispielsweise ECC81, ECC82 oder ECC83 und funktioniert bei den kleinen Vorstufenröhren auch ganz gut. Riesige Vorteile gibt es vor allem im Hochfrequenzbereich. Für Audiozwecke bleibt eigentlich nur die höhere Verstärkung und der geringere Innenwiderstand übrig. Das funktioniert hier deshalb so gut, weil sie gleichmäßig (!) aufgeheizt und mechanisch kaum nennenswerte Toleranzen aufweisen.

Bei zwei physikalisch getrennten Röhrensystemen gibt es aber Toleranzen. Vergessen Sie das Ausmessen. Die Toleranzen sind da – quasi »von Geburt an«. Dass sich zwei Röhren unterschiedliche Aufheiz-Zeiten genehmigen, weiss jeder versierte Bastler. Es sollte also einleuchten, dass es von einer Röhre kein 100%-tig identisches Pendant gibt – selbst dann nicht, wenn in einer »grossen« Röhre zwei Systeme stecken. Die 6AS7G (Doppeltriode) ist diesbezüglich berühmt-berüchtigt.

Gerade bei den »grossen« Endröhren (2A3, 300B, 6AS7G, EL34, KT88…) sollte man sich das »harte« Parallelschalten verkneifen. Besonders bei der 6AS7G, die da geradezu verführt! Was die Macher von sog. »ultimativen« High-End Röhrenverstärker machen, sollte man nicht nachäffen. Egal mit welchen Argumenten da herumgeschlagen wird. Was nämlich anfangs noch funktioniert, fährt irgendwann, mit »Karacho«, gegen die Wand. Der Kollateralschaden ist oftmals höher, als der Gegenwert von zwei neuen Röhren.

Gauma (GaU mit Ansage)

Man kann es drehen und wenden wie man will: Die Röhrensysteme altern unterschiedlich. Der (stolze) Besitzer eines solchen PSE-Röhrenverstärkers hilft dabei sogar kräftig mit: Nämlich jedes Mal, wenn er den Verstärker anschaltet.

Bedingt durch die unterschiedlichen Aufheiz-Zeiten kommt die Röhre in einen komplett falschen Arbeitspunkt, die auch zuerst Betriebstemperatur erreicht. Und wenn es nur zehn Sekunden sind. Das summiert sich mit der Zeit und irgendwann ist es eben soweit.

Ist diese Röhre im sterben begriffen, übernimmt die andere, langsamere, Röhre zunehmend diese zusätzliche Last. Die langsamere, noch »gesunde«, Röhre kommt nun auch zunehmend in einem Arbeitspunkt, in der sie nur eins kann: ebenfalls zu sterben. Besonders bei direkt geheizten Trioden (2A3, 300B, 845) ist der Heizfaden, in Parallelschaltung, der Schwachpunkt schlechthin.

Kommt dazu die Class-A Betriebsweise (Self-BIAS), werden beide Röhrensysteme permanent hoch belastet. Entsprechend bekommt der Alterungsprozess noch den Turbo eingelegt.

Bei Pentoden, mit ihrer höheren Steilheit, kommt zu alledem noch hinzu, dass das Röhren-Duo gerne anfängt, hochfrequent zu schwingen. Die unterschiedliche Alterung lässt sich leider nicht verhindern, wohl aber die Neigung, hochfrequent zu schwingen.

»Richtiges« PSE

In einem »guten« PSE-Röhrenverstärker sind nur die Anoden direkt parallel geschaltet. Alle anderen Elektroden separat, also getrennte Gridstopper – noch besser, wenn auch noch der Koppelkondensator aufgeteilt wird (macht weniger Ärger mit Mister Miller). Dazu, je Kathode, einen (aufgeteilten) Kathodenwiderstand. Bei Pentoden kommt noch je ein Schirmgitterwiderstand hinzu. Was anderes sollte es nicht geben.

Und doch findet man Schaltungskonzepte, die ich persönlich nicht nachbauen würde. Mal werden alle Elektroden direkt miteinander verbunden, ein anderes Mal hat das Röhren-Duo zwar Gridstopper, aber einen gemeinsamen Kathodenwiderstand. Und dann finden sich auch PSE-Schaltungen mit EL34 in der die Kathodenwiderstände komplett fehlen, dafür aber allen Ernstes angeraten wird, zwei 220Ω-Schirmgitterwiderstände quasi »antiparallel« (ergibt so oder so immer 110Ω) zu verschalten.

Der Kathodenwiderstand (mal wieder)

Parallel Single-Ended wird häufig in Class-A realisiert (Self-BIAS). Und das heisst: Full power. In einer derartigen Röhrenschaltung muss zwangsläufig auch ein dicker Leistungswiderstand eingesetzt werden. Solche Widerstände sind dafür gebaut, ordentlich Leistung »wegzustecken« und brennen daher so leicht nicht durch. Die zusätzliche »Sicherungsfunktion« ist also nicht mehr gegeben!

Das finale Lebensende einer Röhre geht dann einher mit »kleinen« Showeffekten, oft auch mit Pyrotechnik. Man soll sich ja nicht auf Schmelzsicherungen verlassen, aber gerade bei Class-A Parallel Single-Ended können solche Sicherungen (Plural!) tatsächlich (vielleicht, hoffentlich) das Schlimmste (also den GaU) verhindern.

Generell gilt ja: Wenn etwas nicht stimmt oder anfängt aus dem Ruder zu laufen, macht sich das in den Ruheströmen bemerkbar. Bei einem gemeinsamen Kathodenwiderstand ist es da schwer zu erkennen, welche Röhre da anfängt herum zu zicken.

Getrennte Kathodenwiderstände können leistungsmäßig halbiert werden. Logisch, oder? Aus einem 40W-Kathodenwiderstand werden dann zweimal 20W. Und diese Leistung darf man durchaus aus zwei 10W-Widerstände »herstellen« (parallel schalten). Und da kommen wir in einem Leistungsbereich, wo es auch »leicht durchbrennbare« Drahtwiderstände gibt.

Class-A vs. Class-A1

In Class-A1, also mit Ruhestromreglung, kann der Kathodenwiderstand leistungsmäßig noch niedriger ausfallen. Da sind fünf Watt schon sehr großzügig. Geeignete Widerstände, quittieren, wenn es sein muss, völlig unspektakulär ihren Dienst. Gerade in Parallel Single-Ended sollte man also doch mit einstellbarem Ruhestrom arbeiten, also Class-A1. Das ist die einzigste Möglichkeit, unterschiedliche Ruheströme (Toleranzen, Alterungsprozess) auszugleichen und bringt noch so nebenbei drei weitere Vorteile mit: Es ist schonender für die Röhren, ist eine Art Anti-Pyrotechnik-Versicherung und es macht sich bemerkbar in der Jahresendabrechnung des Stromlieferanten.

PSE Class-A1

Übrigens…

Kollateralschaden bedeutet, wenn es Herr Murphy »gut« gemeint hat: Wirtschaftlicher Totalschaden (schweineteuere Röhren, aufgesprengter 50W Aluminium housed Widerstand, geplatze Elkos, defekter Übertrager) und einen sehr zerknirschten Ex-PSE-Besitzer.

Neue Endröhren

Da man mit dem Parallelschalten von Endröhren eine »neue« Röhre »generiert«, kann man ja mal versuchen, wie es klingt, wenn eine 300B mit einer EL34 oder KT88 verschaltet wird. Was sich zunächst etwas wirr anhört, gibt es tatsächlich. Das klangliche Ergebnis ist durchaus interessant.

Auch eine 6AS7G deren einzelne Triodensysteme mit je einer EL34 oder EL504 (!) parallel geschaltet werden, darf man »riskieren«. Bei solchen Experiementen gibt es eigentlich nichts, was nicht geht. Das funktioniert mit Class-A1 wunderbar.

Nur auf Eins hat man dabei zu achten: Die beiden Röhren müssen sich in etwa auf gleichem Betriebsspannungs-Niveau bewegen und man sollte den Röhren Zeit geben, sich erst »warm zu machen«, bevor die Anodenspannung dazu kommt.

frihu

…hört gerne Musik. Über Röhrenverstärker. Musikrichtung egal. Ausser Jazz, Hip-Hop, House, Metal, Trash, Schlager, Volksmusik, Gangsta-Rap (noch schlimmer, wenn in Deutsch gebrüllt). Da krieg' ich ein Hörnchen. Autor der Bücher: Hören mit Röhren, Röhrenschaltungen und High-End Röhrenschaltungen. Artikel in hifi-tunes (Röhrenbuch 2): Bauteileauswahl für Röhrenverstärker und EL509 Single-Ended Röhrenverstärker im Selbstbau

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