Röhre

Welche ECC83 darf’s denn sein?

Manfred Zollner

Zur ECC83 (sowie zu den Vergleichstypen 12AX7 und 7025) nennen die Datenblätter identische Betriebs- und Grenzdaten. Trotzdem fördern sowohl Messungen als auch Hörversuche Unter­schie­de zutage. Nicht nur zwischen Röhren verschiedener Hersteller, sondern auch innerhalb der Röhren eines Herstellers – trotz angeblicher Selektion. Die Ursache ist darin zu sehen, dass bei der Selektion zu wenig Wert auf das Großsignalverhalten gelegt wird, dass Aussteuergrenzen und Gitterstrom nicht hinreichend kontrolliert werden. Insbesondere im Kathodenfolger kommt es dann zu wesentlichen Unterschieden im Betriebsverhalten, d.h. im Klang.

 

Welche Röhre steckt man in den Plexi? Die 7025-Highgrade mit druckvollen Bässen und seidigen Höhen? Oder die 12AX7A-C mit tighten Bässen und seidigen, detaillierten Höhen? Die 12AX7LPS mit tighten Bässen und jeder Menge Treble? Oder doch die Siemens ECC83? Bzw. Mullard, Philips, Telefunken, Sovtek, JJ, EH, SED…, oder wie sie sonst heißen mögen. Fragen wir doch einfach die Experten, die müssten uns das ja sagen können. Können sie: „Völlig wurscht“, schreibt uns da etwa der pragmatische Praktiker, „jede Röhre hat ihren eigenen Sound“, meint hingegen der allmonatlich dichtende Kolumnist. Ja was denn nun?

Beide haben unrecht! Beschränken wir uns zunächst auf die Eingangsröhre, um die Vielfalt in Gren­zen zu halten. Sie verstärkt, so sie eine 12AX7 (bzw. ECC83, bzw. 7025) ist, ungefähr 50fach, und beginnt zu verzerren, wenn die Eingangsspannung ungefähr 1 V überschreitet. Das vom Halstonabnehmer einer Standard-Strat abgenommene Rhythmusspiel wird sie fast nicht verzerren, den vom Brachial-Motoriker mit dem Super-Humbucker erzeugten Power-Chord schon. Verzerrt die Röhre nicht, ist sie sehr einfach zu beschreiben; verzerrt sie, muss man etwas genauer hinsehen. Solange die Eingangsröhre ohne wesentliche (d.h. hörbare) Ver­zerrung arbeitet, ist ihre Verstärkung der wichtigste Parameter. Dass sie mikrofonisch ist, und Rauschen, Brummen oder Knistern produzieren kann, sei angemerkt, aber hier nicht vertieft. Alle Röhren können laut Datenblatt ab 0 Hz bis in den MHz-Bereich arbeiten, das sollte reichen. Dass im Gitarrenverstärker der Übertragungsbereich dann doch viel kleiner ist, liegt an der peri­pheren Beschaltung (Koppel-C, Widerstandsniveau, Röhren- und Aufbau­kapazi­täten), und nicht primär an der Röhre. Die Verstärkung der 12AX7 streut aufgrund fertigungs­bedingter Toleranzen um unge­fähr ±1 dB, das kann man im ersten Schritt ignorieren. Und weil auch die Röhrenkapazitäten etwas toleranzbehaftet sind, wird die obere Grenzfrequenz geringfügig variieren – und das war’s. Zumindest bei annähernd verzerrungsfreiem Betrieb.

Bei Übersteuerung ändert sich die Situation: Mit zunehmend (positiver) Eingangsspannung beginnt Gitterstrom zu fließen, und deshalb wird der Eingangswiderstand immer kleiner. In der „Physik der Elektrogitarre“ [https://hps.hs-regensburg.de/~elektrogitarre] sind hierzu viele Details erläutert, die Kurzfassung lautet: Je positiver die Eingangsspannung, desto nieder­ohmiger der Röhreneingang, und desto mehr wird der Tonabnehmer belastet und seine Span­nung verzerrt. Mag der Pickup mit seinen 5.8 kΩ auch niederohmig erscheinen, bei seiner Reso­nanz (um 3-4 kHz) wird er hochohmig. Entsprechende Messungen dürfen folglich nicht mit dem 50-Ω-Laborgenerator durchgeführt werden, sie erfordern einen Spezialgenerator mit Pickup-typischem Innenwiderstand.

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Gitterstrom bei Trioden

Manfred Zollner

In vielen Gitarrenverstärkern werden die Röhren oft übersteuert, d.h. außerhalb ihres lehrbuch­mäßi­gen Bereichs betrieben. Das oft zitierte Dogma, Verstärkerröhren seien in ihrem Eingangs­kreis sehr hochohmig, verliert in diesem Betriebszustand seine Gültigkeit: Der Eingangwider­stand bemisst sich dann nicht mehr nach MΩ, sondern kann Werte um (oder sogar kleiner als) 1 kΩ erreichen. Die Folge sind einseitige Signalbegrenzungen (Verzerrungen, deshalb macht man’s ja), sowie Potentialverschiebungen bei Koppelkondensatoren, und als deren Konsequenz Sperr­verzerrungen (Blocking Distortion). Reihenuntersuchungen an 74 Trioden (ECC83 bzw. 12AX7) zeigten allerdings, dass die Röhreneigenschaften bei dieser Betriebsform starke Streuungen aufweisen – die einsetzenden Gitterströme sind sehr unterschiedlich, die damit ein­hergehenden Verzerrungen auch. Es verwundert deshalb nicht, dass Gitarristen einzelnen Röh­ren einen speziellen Sound zuschreiben. Dessen Ursache ist jedoch nicht im Frequenzgang zu suchen („druckvolle Bässe, jede Menge Treble“), sondern in der individuellen Verzerrungscharakteristik der Röhren. Die fertigungsbedingt stark streut – und zu wenig kontrolliert wird.

Als wichtigste Triodenparameter werden üblicherweise genannt: Steilheit, Innenwiderstand, Leerlaufverstärkung, sowie Anodenstrom und Gitterspannung im Arbeitspunkt. Eventuell auch noch Heizspannung und -strom, und Grenzparameter wie maximale Anodenverlustleis­tung und maximale Anodenspannung. Der Gitterstrom gehört nicht zu den als wichtig erach­teten Parametern. Nur ganz selten findet man hierzu in Datenblättern Hinweise, und dann auch nur in der Form Ig < 0.2 µA. Daraus könnte man den Schluss ziehen, dass bei der Eingangswiderstand der Röhre mindestens 5 MΩ beträgt, und folglich als ausreichend hoch­ohmig angesehen werden darf. Bei Gitarrenverstärkern, deren Röhren stark ausgesteuert werden, ist diese Betrachtung aber unzweckmäßig – hier können auch viel kleinere Eingangs­widerstände auftreten.

Gängige Triodenmodelle gehen von der Annahme aus, dass von der glühenden Kathode Elek­tronen durch das Steuergitter zur Anode fliegen. Statt „durch das Gitter“ kann man auch sa­gen: „an den Gitterdrähten vorbei“. Einige Elektronen treffen dabei aber direkt auf die Gitter­drähte, freunden sich mit ihrer neuen Umgebung an, und fließen als Elektronenstrom aus dem Gitter heraus. Mit üblicher Vorzeichendefinition (technische Stromrichtung) bedeutet das: in das Gitter fließt ein positiver Gitterstrom hinein. Solange das Gitterpotential negativ gegen­über der Kathode ist, versuchen die Elektronen aber, diesem Hindernis auszuweichen; sie flie­gen lieber zur positiven Anode, die den weitaus größten Teil des Kathodenstroms aufnimmt. Doch sobald (bei Aussteuerung) Kathoden- und Gitterpotential ungefähr gleich groß werden, gewinnt das Gitter als Landeplatz an Attraktivität. Je positiver das Gitter, desto mehr Elektro­nen landen auf ihm. Mag der Gitterstrom unter irgendwelchen Datenblattbedingungen auch kleiner als 0.2 µA sein, bei posi­tiver Aussteuerung kann er auch größer als 500 µA werden. Und unter diesen Bedin­gun­gen ist der Röhreneingang nicht mehr hochohmig, sondern über­raschend niederohmig.

 

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N.N.

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