HiFi & HighEnd Röhrenverstärker, Audio-Röhrentechnik

Anno Domini 19. Juno 2015

Verstärker-Tuning oder -Reparatur?

Eine EL84 derart zu »befeuern« wie im Kalypso-Schaltplan dargestellt, ist schlichtweg overkill. Prinzipiell reicht eine einzige ECC83 (12AX7), um mit zwei EL84 gut und gerne 15 HiFi-Watt zu produzieren. Das aber nur nebenher.

Anstatt EL84 sitzt im Remus-Verstärker die bereits erwähnte KT90. Und das ist ein doch etwas aussergewöhnlicher Glaskolben.

KT90

Die KT90 war eine Entwicklung des ehemaligen jugoslawischen Röhrenherstellers Ei und sollte eine Weiterentwicklung der EL519 darstellen. Die EL519 (respektive PL519) wurde früher als Schaltröhre in Farb-Fernseher eingesetzt (Horizontalablenkstufe), ähnlich wie EL504 oder EL509 (bzw. deren P-Pendants). Ausserdem wurde sie explizit als Ersatz für KT88 entwickelt – ist aber nicht identisch, denn die KT90 ist wesentlich kräftiger und…

…sie ist vor allem ein »steiler Zahn«. Heisst: Sie kann mehr Strom liefern, als die KT88. Wenn die KT90 sich an die EL519 anlehnt, dann sollte das auch so sein. Man kann mit solchen Röhren wirklich »hübsche« und vor allem sehr schnelle Verstärker bauen. Mit »hübsch« meine ich: Da wo die KT88 anfängt zu schwächeln, legt die KT90 noch einen kleinen Zahn zu.

So wie im Remus beschaltet, lässt man die KT90 jedoch nicht. Da auch noch die Gridstopper am Steuergitter fehlen, wird die KT90 garantiert das machen, was auch eine EL519 (EL504, EL509) gerne macht: Sie lässt sich gerne zum hochfrequenten schwingen anregen. Unterstützt wird diese Neigung dann noch durch die Art, wie die Schirmgitter angeschlossen sind. Kommt die Verdrahtungsart hinzu (zu lange, ungeschirmte, Verbindungswege) braucht man sich über eine schwingende Schaltung nicht zu wundern und ist logische Konsequenz.

Mit den gekreuzten Schirmgittern erhält man übrigens einen Gegentakt-Oszillator. Das ist eine Vorläuferschaltung der PLL-Schaltungstechnik (Phasenregelschleife). Vermutlich wollte man damit das Phasen-Kuddelmuddel, die in der Phasenumkehrstufe ihren Ursprung hat, korrigieren.

Die Meinung ist einhellig: Bloß weg damit.

Möchtegern-Paraphase

Die Phasenumkehrstufe ist nun dafür verantwortlich, dass aus einem Eintakter ein »Zweitakter« – also ein Gegentaktverstärker – wird. Hier gibt es verschiedene Standardschaltungen. Die hier eingesetzte Schaltung soll eine Paraphase darstellen – ein Asbach-uraltes Schaltungsprinzip.

Paraphase for Beginners

Im Prinzip setzt sich eine Paraphase aus zwei Kathodenbasis-Röhrengrundschaltungen zusammen. Die eine Kathodenbasis (im Schaltbild das obere Triodensystem) verstärkt und dreht die Phase um 90° (invertiertes Signal). Dieses »gedrehte« Signal wird einer zweiten Kathodenbasis über einen »Abschwächer« zugeführt. Hier wird das Signal wiederum verstärkt und um 90° »gedreht« und entspricht somit der Phasenlage des Eingangssignals (nicht-invertiertes Signal). Theoretisch lediglich ein »-1 Multiplizierer«.

Praktisch ist der »-1 Multiplizierer« nicht machbar. Man bekommt das trotzdem relativ gut im Griff – aber nicht so wie hier in diesen Verstärkern – das nennt sich dann Floating Paraphase. Ein grosses (ungelöstes) Problem der Paraphase ist aber, dass es Zeit braucht, um das nicht-invertierte Signal zu erzeugen. Legt man im Signalweg der unteren Röhre noch einen Kondensator (wie hier geschehen), der natürlich noch mehr Zeit braucht, um sich umzuladen (Zeitkonstante), dann ist das Chaos da. Chaos heisst: Übernahmeverzerrung (war mal ein Totschlagargument von Eintakt-Extremisten, als man Push-Pull Class-B Verstärker baute).

Übernahmeverzerrung heisst (salopp ausgedrückt): Beim »zusammensetzen« des invertierten und nicht-invertierten Signals im Übertrager klafft ein zeitliches Loch. Fährt man die Endröhren dazu noch in Class-B Betrieb (maximale Leistungsausbeute), so wie es früher auch McIntosh gemacht hatte, dann hat man ein »kleines« Problem, weil Class-B ebenfalls zu Übernahmeverzerrung neigt.

Perfekt wird das Chaos, wenn noch eine Gegenkopplung dazu kommt. Paraphase und Gegenkopplung – das verträgt sich nicht sonderlich gut. Die Gegenkopplung, die ja eigentlich stabilisieren bzw. korrigieren soll, kann wegen der zeitlichen Differenz nie nicht richtig arbeiten. Unter Umständen wird aus der Gegenkopplung eine Mitkopplung. Als Folge davon fängt die Paraphase an zu schwingen. Das hatte auch McIntosh erkannt und man ist schnell von der (floating) Paraphase zu der »schnöden« Long Tailed Pair-Schaltung gewechselt.

In der Remus-Schaltung versuchte man nun, das Chaos nicht perfekt werden zu lassen und setzte eine symmetrische, lokale, Gegenkopplung ein. Eine Gegenkopplung, wie auch immer gestaltet, kommt allerdings immer zu spät. Auch wenn diese Betrachtungsweise eher theoretischer Natur ist, sollte man das nicht ausser Acht lassen. Wird die Gegenkopplung jedoch aus der Trafowicklung gewonnen und sowohl an den Kathoden der Endröhren und (!) an der Paraphase angeschlossen haben wir mehrere Baustellen, die nie fertig werden.

Das Paradoxon hier: Die Gegenkopplung wirkt in sich selbst gegen. Sie korrigiert (fast) zur gleichen Zeit an mehreren Stellen und man hat dann irgendwie das elektronische Henne-Ei Prinzip.

Übertrager

So wie hier der Übertrager beschaltet ist, sieht das zunächst eben nach McIntosh oder Quad aus. Hauptmerkmal derartiger Verstärker ist die Kathoden-Gegenkopplung (Endröhren) welche aus einer separaten Übertragerwicklung »erzeugt« wird.

Damit das richtig funktioniert, ist allerdings eine äusserst aufwendige und ganz spezielle Wickeltechnik unabdingbar – nämlich die bifilare Wickeltechnik. McIntosh nannte das unity coupled und hält noch heute Patente darauf. Hierbei wird nicht mit einem durchgehenden Draht, sondern mit zwei Drähten die Primärspule(n) aufgebracht und das nicht einfach so, sondern exakt nebeneinander liegend. Der Übertrager wird dann so beschaltet, dass der Stromfluss gegenphasig ist. Die (notwendige) Kopplung geschieht rein induktiv.

Ich bezweifele aber, dass die hier eingesetzten Ringkern-Übertrager bifilar gewickelt wurden. Vielmehr ist zu vermuten, dass einfach eine zusätzliche Wicklung für die Kathodengegenkopplung aufgebracht wurde, was zwar auch irgendwie funktioniert – aber eben nur irgendwie.

Standfest ist das alles nicht. Abgesehen von der gekreuzten Schirmgittern findet sich in keinem mir bekannten Schaltbild eine Gegenkopplung an die Phasenumkehrstufe, geschweige denn an zwei Stellen zugleich.

Verstärker-Umbau!

Irgendwie erinnert mich der Remus an DMC, jene Automobilfirma, die den DeLorean schuf. Wir alle wissen heute, dass so ein DeLorean nur mit Flux-Kompensator gut funktioniert.

Und deshalb machen wir es wie die Jungs von »Gas Monkeys Garage«. Wir nehmen die Karosserie und bauen einen neuen Motor und ein neues Getriebe ein. Heisst: Wir bauen den Verstärker komplett neu auf und orientieren uns dabei ganz einfach an bewährte Schaltungen. Ganz ohne Gedöns.

Keep It Small and Simple. KISS eben.