HiFi mit “P-Röhren” (Prelude)

E-Röhren vs. P-Röhren

Fast alle P-Röhren (auch sog. »Rundfunk-« bzw. »Radioröhren«) sind für einen anderen Verwendungszweck vorgesehen gewesen. Die »lachen« über den NF-Frequenzbereich von 16Hz bis 22kHz und den Betriebsbedingungen. Ab 30 Kilohertz (Langwelle) fing der Arbeitsalltag derartiger Röhren an. In Fernsehgeräten mussten einige Röhren zudem Ströme liefern können, den lange Zeit kein Halbleiter liefern konnte. Nachteile dieser Röhren:
1) Im Datenblatt steht natürlich nichts von Niederfrequenz. Alles was man dem Datenblatt dann entnehmen kann, sind bestimmte Betriebsbedingungen und Grenzwerte.
2) Viele P-Röhren quittieren einen unsauberen Aufbau mit schwingenden Schabernack. Lange Kabelwege, Eyeletboard (bei Freiverdrahtung)? Vergessen Sie’s. Platine? Nur für die kleinen Vorstufenröhren und nur mit von Hand optimierten Leiterbahnen. »Dicke« Leistungsröhren wie PL504 (EL504) oder gar PL509 (EL509) auf Platine zu setzen, ist sowieso eine gaaanz schlechte Idee…

Im Gegensatz zu E-Röhren werden P-Röhren strommäßig beheizt: Üblicherweise 300mA bei unterschiedlich hohem Spannungsbedarf. Bei den E-Röhrentypen ist das ja genau umgekehrt. Der Grund hierfür war keine technische Erfordernis, sondern hatte ihren Ursprung aus der »Erbsenzählerabteilung« von (zB.) damaliger Fernsehgerätehersteller. Man sparte sich schlichtweg den teueren Trafo ein. Die Heizfäden der Röhren wurden seriell geschaltet und nutzte damit die geltende Physik aus: In einer Serienschaltung fliesst durch jeden Widerstand immer der gleiche Strom. Je nachdem an welcher Position sich der Widerstand (Heizfaden) befand, mit entsprechend hoher Spannung. Bis auf die Heizungsanforderung entsprechen die »restlichen« Parameter weitgehenst denen der E-Röhrentypen. Ad hoc fällt mir nur ein Fall ein, wo diese Formel gänzlich versagt: Eine PL84 oder UL84 ist keine EL84, sondern hat das E-Pendant als EL86. Die P-Röhren wurden vorzugsweise in damalige Fernsehgeräte eingesetzt. Daher eben auch »Fernseher-Röhre«. Mit den sog. U-Röhren verhält es sich übrigens ähnlich.

Allein aus diesem Grund sind P-Röhren (oder diese »unsäglichen« U-Röhren) also für HiFi nicht tauglich. Einfach so. Steht im Datenblatt noch so etwas wie »Regelbetrieb« oder »Impulsbetrieb«, dann gehört die Röhre, nach Meinung der »Outsider« auf den Schießstand. Das ist natürlich Quatsch mit Soße. Solche Aussagen gibt es wirklich nur in »Tschörmänie«. Woanders ist man weiter… Da baut man einen Vorverstärker mit ECH-Röhren. Nähme man diese Aussage für bare Münze, dann wäre die 300B, 211, 845 oder 805 ebenfalls für HiFi mindestens weniger geeignet. Diese Röhren waren alle mal nicht für HiFi vorgesehen. Mit etwas Know How lässt sich aber jede Röhre für andere Zwecke einsetzen. Es gibt nur wenige Röhren, die sich da standhaft weigern. Western Electric nutzte die 211 beispielsweise auch als Gleichrichterröhre. Na was, denn? Was soll man denn machen, wenn es Gleichrichterröhren, die den Anforderungen genügen, überhaupt nicht gibt? Natürlich hätte man bei Western Electric eine derartige Gleichrichterröhre herstellen können. Das wäre aber damals viel zu teuer geworden. Auch eine simple Gleichrichterröhre »macht« man nicht »mal eben so«.

Heizung von P-Röhren (Stromspeisung)

Was früher galt, gilt heute auch: Man beheizt die Röhren in der Art, für die sie konstruiert wurden. Und damit fängt das »Dilemma« an.

Man kann zwar eine (eine!) P-Röhre spannungsmäßig beheizen. Wenn aber mehrere P-Röhren eingesetzt werden sollen, die blöderweise auch noch unterschiedlich hohe Spannungsanforderungen (ich weiss, Strom und Spannung…) haben, wird mit einem »Mordstrafo« rechnen müssen. Und mit immensen Kosten. Spätestens ab diesem Punkt mutieren wir auch zu »Erbsenzähler«.

Auch das Parallelschalten mehrerer P-Röhren (zB. die PCC189) ist keine so gute Idee, weil die Röhren bzw. die Heizfäden dafür nicht »gemacht« wurden (auch wenn im Datenblatt 7V / 300mA steht).

Allein der Begriff »strommäßige Beheizung« (bzw. Stromspeisung) führt bei den Bastlern (besonders bei den »Anfängern«) häufig zu komplizierten Gedankenprozessen, die eigentlich gar nicht notwendig sind. Da schmeisst man dann sehr gerne die berühmte Konstantstromquelle mit LM317 in den Raum.

Sie glauben doch wohl nicht im ernst, dass derartige Röhren damals mit einer Konstantstromquelle beheizt wurden? Abgesehen davon, dass es so etwas wie LM317 noch gar nicht gab. Die Heizfäden der Röhren waren seriell geschaltet und lagen meist (indirekt) auf Netzpotential (Nein, das machen wir heute nicht nach!). Fertig. Lief einfach.

Und zwar genauso lange, bis ein Heizfaden im Einschaltmoment einfach durchbrannte (oft war es die Booster-Diode) und damit den Stromkreis unterbrach. Ein Heizfadenbruch (gleichbedeutend mit einem Warpkernbruch) kam damals zwar vor, aber so oft auch wieder nicht. Eine »Amok-laufende« HZA-Röhre sowie Haarrisse in den Leiterbahnen gab es öfter. Einzige »Sicherungsmaßnahmen« waren: NTC (bzw. Urdoxwiderstände), seriell geschalteter Kondensator oder Eisenwasserstoffwiderstände. Das musste reichen, um den »PTC-Effekt abzumildern. Hat auch gereicht.

Heizungsproblem?

Sicher, eine LM317-Konstantstromquelle ist nahezu ideal, wird aber häufig doch falsch eingesetzt. Man könnte (fast) die gleiche Wirkung auch mit Gleichspannung – hrm – Gleichstrom, NTC (mit zunehmender Temperatur sinkt der Widerstand) und zwei Widerstände erzielen. Zwei Widerstände deshalb, weil nun mal eben zwei Leitungen zum Heizfaden führen. Und für den Gleichstrom reicht ein Gleichrichter und ein dicker Elko – die »richtige« Trafospannung vorausgesetzt. Auch mit Konstantstromquelle gilt, dass alle verwendeten »P-Heizfäden« seriell zu schalten sind. Eine Kanaltrennung ist eigentlich overkill. Wer sein hifi-deles Gewissen beruhigen will, legt nach jedem Röhren-Heizfaden einen kleinen Kondensator gegen Masse, der etwaige Wechselspannung ableitet.

Unbestreitbarer Vorteil der Konstantstromquelle: Sie lässt die Heizspannung langsam »hochlaufen« (ein NTC ist schneller) und man erhält einen brummfreien Strom. Ideal für Phono-Entzerrer (Vorverstärker allgemein) und Röhren, die an geheimen Orten nur noch paarweise existieren.

konstantstromquelle

Der LM317 ist übrigens immer mit einem Kühlkörper zu versehen. Oftmals wird hierzu das Metall-Chassis genutzt (der LM317 wird dann isoliert – also mit Glimmerfolie – verbaut). Soll aber ein Leistungsverstärker mit LM317-Schaltung beheizt werden, dann gerät der Regler sehr schnell an seine Leistungsgrenze und es wird etwas komplizierter bzw. man muss die Konstantstromquelle zu »verstärken« (zB. TL431 als Regler für den Leistungstransistor IRF840).

Beispiel: Eine »typische« Endröhre (PL83, PL84) zieht sich den 300mA Heizstrom bei 15V. Für einen Gegentakter in Stereoausführung wäre demnach ein 60V~ Spannungsabgriff (für Wechselstromheizung) bzw. 45V~ (nach Gleichrichtung und Siebung etwa 60V Gleichspannung) nötig. Das geht mit einem LM317, auch wenn die Heizung kanalgetrennt erfolgt, nicht mehr. Ausserdem stellt sich die Frage, warum man bei einem Gegentakt-Verstärker unbedingt mit Gleichstrom heizen will. Das macht man auch bei den E-Röhrenverstärkern nicht (oder kaum).

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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