RIAA-Impedanz (Zout)

Das Zout (Impedanz) der Pentode ist ein grosser Stolperstein beim PasAk-Nachbau oder bei »Eigenkreationen«. Ein viel zu oft vorkommender Fehler (Irrtum) ist, die Beschaltung der Röhrensysteme isoliert zu betrachten. Fakt ist, am Zout der Pentode hängt alles ab. Wunder-Kondensatoren helfen nicht!

Das »Gewürge« um Zout

Wie in den vorhergegangenen PasAk-Artikeln beschrieben, kann man als Pentode alles einsetzen, deren man habhaft werden kann. Ich nehme halt Fernseher-Röhren. Wer die Original-Schaltung aufbauen will, setzt auf die EF94 bzw. 6AU6 (12AU6) und schaltet dahinter eine Triode mit einer Anodenverlustleitung von Pa = max. 4W. Da gibt es einige Kandidaten (auch preiswerte).

RIAA-Impedanz

Der eigentliche Filter ist bei einem RIAA-Entzerrer nicht das grosse Geheimnis. Das Geheimnis liegt im Zout bzw. der Impedanz, der den Filter dann so arbeiten lässt, wie gewollt. Und ich nehme es jetzt vorweg: Bitte sich nicht sklavisch an die 75kΩ als Ra festkrallen.

Denn, wenn es nicht klingt (oftmals zuwenig Tiefen, immer noch zuviele Höhen), dann hat man zuwenig Impedanz. Einfach, oder?

Pentoden-Zout

Ein Faustformel-Fehler: Die Ausgangsimpedanz setzt man zu oft mit dem Arbeitswiderstand Ra, hier eben 75kΩ, gleich. Bei einer normalen Verstärkerschaltung funktioniert diese Betrachtungsweise, nicht aber hier. Hier können 500Ω über Wohl und Wehe entscheiden.

Also: Datenblatt zu der betreffenden Pentode herauskramen und nach dem Röhreninnenwiderstand (Ri) suchen. In einigen Datenblättern ist kein fester Wert vorgegeben bzw. das Ri ist schaltungsabhängig. Bei der EF94 bleibt man bei 1MΩ. Als nächstes benötigt man die Formel für zwei parallel geschaltete Widerstände und befüllen die Variablen mit den Zahlenwerten von Ra (hier75kΩ) und Ri.

Bei einem Ri von 1MΩ (EF94) ergibt das ein Zout von gerundet 70kΩ. Die EF86 (Ri 2,5MΩ) »macht« daraus immerhin 72,8kΩ. Die Differenz zu 75kΩ, auf die sich das Filter bezieht, macht sich deutlich bemerkbar.

Um einigermaßen auf die Nenn-Impedanz zu kommen, müsste man im Falle der EF94 einen Ra von etwa 81,5kΩ einsetzen. Das ist richtig, wenn man die Pentodenschaltung isoliert betrachtet. Aber das ist ja bereits als »Fehler« (Irrtum) bekannt.

Da ist nämlich noch die direkt angekoppelte Triode, die ihrerseits (nebst Beschaltung) der Ausgangsimpedanz parallel liegt und damit deutlich absenkt. Die Differenz muss daher ausgeglichen werden (höherer Ra-Wert der Pentode).

Achtung! Falle(n)!

Wird das Signal über einen Koppelkondensator zur Triode geleitet, dann entpuppt sich der notwendige Gitterableitwiderstand (oftmals 1MΩ) der Triode ebenfalls als »Bösewicht«, der die Zeitkonstanten des Entzerrers »abschaltet«.

Schaut man sich das Original-Schaltbild genauer an, dann gibt es da ein klitzekleines Detail, das man garantiert übersehen bzw. gar nicht beachtet hat. Die Rede ist von dem Siebwiderstand (R8) der die Spannungsversorgung Pentode – Triode »trennt«. Man könnte es auch »entkoppeln« nennen.

original-rus-pasak

Obwohl der RIAA-Filter nebst dem Arbeitswiderstand (75kΩ) in fast allen Schaltungsvariationen gleich ist, gibt es einen kleinen Unterschied: Der Wert dieses Siebwiderstandes (R8). In der Originalschaltung (EF94) sind es 15kΩ, mit EF86 bleiben 6kΩ. Je niedriger der Innenwiderstand der Pentode, desto höher muss der »Entkoppelwiderstand« werden. Erst mit dem »richtigen« Entkoppelwiderstand kann die Schaltung so arbeiten, wie sie soll.

Dieser Widerstand (pro Kanal natürlich) erfüllt drei Aufgaben: Er macht die Spannungsversorgung für die Pentode noch »sauberer«, er entkoppelt von der Triode und »stabilisiert« das Zout bzw. macht sie unabhängig von dem, was nach der Pentode folgt.

Oder noch einfacher ausgedrückt: Dieser »Entkoppelwiderstand« gaukelt der Pentode vor, als ob sie alleine in der Schaltung sitzt und gleicht die Differenz zum Zout aus. Und damit passt die isolierte Betrachtung der Pentodenschaltung wieder. Voila.

Natürlich beeinflusst dieser Widerstand dann auch das Verhalten der Pentode, d.h. Ruhestrom und die Verhältnisse am Schirmgitter müssen angepasst werden. Für den »Entkoppel-&-Ausgleich-Widerstand« folgende drei Nährungswerte für Ua von etwa 200V bis 230V bezogen auf 75kΩ Ra

ca. Ri Pentode          ca. pro Kanal
     500kΩ               27kΩ - 39kΩ
       1MΩ               12kΩ - 22kΩ
       2MΩ                5kΩ - 10kΩ

Das mag nicht behagen, die Arbeitsweise der Pentode derart vom Zout abhängig zu machen.

Wie schon angedeutet, kann man den Filter natürlich auch gegen Masse beschalten. Trotzdem hat man die Ausgangsimpedanz im Auge zu behalten. Nur ist es mit dieser Variante deutlich einfacher. Heisst, an dem »Betriebsverhalten« der Pentode wird nicht gerüttelt und man kann mit entsprechendem Ra und einem zusätzlichen Serienwiderstand – vor dem Filter – die richtige Impedanz »einstellen«.

Das heisst nun: Auch wenn die Schaltung abgewandelt wird, ist es wichtig, der Pentode glauben zu machen, sie sei alleine in dieser Schaltung. Wird kein Entkoppelwiderstand eingesetzt und das Signal womöglich noch über einen Koppelkondensator zur Triode geführt (um bei 20Hz -3dB zu erreichen), dann muss Ra deutlich erhöht werden und dürfte sich, je nach Pentode, um die 100kΩ bewegen!

Ein kleines bisschen Rechnerei (Parallelschalten von Widerständen) lohnt sich also. Mit einer Tabellenkalkulation ein Kinderspiel.

Zum Schluss

Mit einem Augenzwinkern will ich noch den Hinweis geben, dass sich u.U. 78kΩ Zout deutlich besser anhören können, als der rechnerische Wert. Das kann man nun als Hinweis werten, warum es klangliche Unterschiede bei den Phono-Preamps gibt (die es eigentlich gar nicht so deutlich geben sollte). Wobei ich nicht gesagt haben will, dass das absichtlich geschieht…

Das kann man nun auch so werten, dass die richtige Ausgangsimpedanz gefunden ist, wenn es sich gut anhört. Fertig.

Die Rechnerei und das Erreichen der 1%-Toleranz geht mit Halbleitern wesentlich besser, als mit den 20%-tigen »toleranten« Röhren. Gerade bei Röhrenschaltungen gilt generell, Fünfe auch mal gerade sein zu lassen.

Das ist bei anderen Schaltungen (auch Halbleiter) mit passiver Entzerrung nicht anders!

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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