Hohe Klangtreue mit Röhrenverstärkern

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Der Siegeszug des Röhrenverstärkers

Sinfonia, Magnat und Cayin sind nur einige Hersteller, die in diesem Jahr Hi-Fi-Röhrenverstärker auf den Markt warfen. Was macht die Faszination für diese Gerätegattung aus, dass sie auch hundert Jahre nach ihrer Entstehung noch nicht zum alten Eisen gehört?

Anfang des 20. Jahrhunderts erblickte die Elektronenröhre das Licht der Welt und es war, als hätte die Menschheit nur auf sie gewartet. Als einziges Bauteil, das damals elektronische Signale verstärken konnte, kam sie in einer Flut von Neuentwicklungen zum Einsatz. Ohne Röhrentechnik hätte es kein Radio, keinen Plattenspieler, keinen Tonfi lm und keinen Computer gegeben. Nach dem Zweiten Weltkrieg zeichnete sie maßgeblich für den E-Gitarren-Sound verantwortlich und prägte damit das Lebensgefühl ganzer Generationen. 

Der Siegeszug der Röhre begann mit der 1913 entwickeltenRöhrentriode. Die besteht aus einer Glasglocke, die einen luftleerenRaum umschließt. Darin befinden sich ein Draht (Kathode), einAuffangblech (Anode) und ein als Steuergitter bezeichnetesDrahtgeflecht. Der Draht schleudert bei Erhitzung negativ geladeneElektroden aus, die bei einigen hundert Volt Spannung vom positivgeladenen Blech angezogen und aufgefangen werden. Auch am Steuergitterliegt eine Spannung an. Je negativer sie ist, desto weniger Strom fließtdurch die Röhre, weil sich gleichgerichtete Ladungen abstoßen – die vonder Kathode kommenden negativ geladenen Teilchen haben es schwerer, amebenfalls negativ geladenen Gitter vorbei zu kommen. über dieGitterspannung lässt sich so der Stromfluss in der Röhre beeinflussen,wobei schon eine kleine Spannungsänderung eine hohe StromundLeistungsänderung zur Folge hat. Dadurch eignet sich die Triode alsVerstärker und kommt bis heute im Vorverstärkerteil von Hi-Fi-Amps zumEinsatz.

Allerdings hat die Triode einige Nachteile: Anode undSteuergitter wirken wie ein Kondensator, der hohe Frequenzen passierenlässt. Dadurch kommt es bei hochfrequenten Signalen zu unerwünschtenRückkopplungen der Ausgangsspannung an der Anode auf das Gitter. Bei derWeiterentwicklung, der Tetrodenröhre, versucht man, dies durch einzusätzliches Schirmgitter zu verhindern. Zwischen Anode und Steuergitterangebracht, soll es mit seiner positiven Spannung die beiden Bauteilevoneinander abschirmen. Nun taucht jedoch ein neues Problem auf: Die indie Anode eintreffenden Elektronen lösen durch ihre Wucht andereElektronen aus dem Blech heraus, die – ohne große Bewegungsenergie – mitabgeprallten Elektronen eine Elektronenwolke um das Anodenblech bilden.Sinkt die Anodenspannung bei hoher Aussteuerung der Röhre unter dieSpannung des Schirmgitters ab, zieht das positiv geladene Schirmgitterdie Elektronen am stärksten an. Damit lässt der Anodenstrom stark nachund das Ausgangssignal verzerrt, weil ein Teil des Stroms über dasSchirmgitter abfließt und nicht mehr als Anodenstrom zur Verfügungsteht. Das hat eine geringere Ausgangsspannung und Ausgangsleistung zurFolge. Mit einem dritten Gitter, dem Bremsgitter, hält man in der 1926entwickelten Pentode, die Elektronen vom Schirmgitter fern.

DasBremsgitter besitzt ein stark negatives Potential, um diestehendenTeilchen der Elektronenwolke abzustoßen. Dabei ist esgrobmaschig, damitdie von der Kathode kommenden schnellen Elektronenhindurchfliegenkönnen. Pentoden lassen sich weiter aussteuern alsTrioden und Tetroden,was sie zu beliebten Endstufenröhren macht. DiePentodenröhre läutetein den fünfziger Jahren das Hi-Fi-Zeitalter ein,denn hochwertigeRöhrenverstärker konnten das Audio-Signal für damaligeVerhältnisseauffallend linear verstärken. Hi-Fi, die Abkürzung vonHigh Fidelity,bedeutet schließlich nichts anderes als ‚Hohe(Klang-)Treue‘. Doch warman sich schon damals der Nachteile derRöhrentechnik bewusst: Röhrensind aufwendig herzustellen und somitteuer. Sie brauchen Zeit und vielStrom, um sich aufzuheizen. Weil einGroßteil der investierten Energiein Wärme umgesetzt wird, ist ihrWirkungsgrad niedrig, der Verschleißdafür umso höher. Sie verstärkenden Frequenzbereich nicht linear undleicht verzögert. Außerdem habensie einen hohen Klirrfaktor, verzerrendas Signal also recht stark.

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