Röhrenverstärker mit Fernsehröhren PL504 - Bericht aus 2004 (in wenigen Punkten überarbeitet 2014)

Hallo zusammen,

der Röhrenverstärker mit den PL504 war mein erstes richtiges Röhrenprojekt. Mit diesem Amp hatte ich damals den ersten Bastelwettbewerb bei www.tubeland.de im Jahr 2004 gewonnen. Leider sind die Fotos damals nicht besonders gut geworden.

Vor ein paar Jahren rettete ich mein elterliches Röhrenradio vom Sperrmüll und bin nach einiger Zeit auf weiteres Interesse für Röhrenradios gestossen. Röhren waren für mich bis vor kurzem Neuland. Kurz danach erworb ich über ebay eine Schachtel voll (gebrauchter) Röhren zum Schnäppchenpreis. Darunter waren auch viele Fernsehröhren, die ich für meine Radios nicht verwenden konnte. Dies brachte mich auf den Gedanken: Wie wärs denn mit einem Röhrenverstärker aus Fernsehröhren?

Ich wollte aber keinen Wohnzimmerverstärker mit oben freistehenden Röhren, sondern ein Gerät, daß etwas robuster gebaut ist. Denn neben dem reinen Musikhören wollte ich das Gerät auch als Übungsverstärker im Proberaum unserer damaligen Band einsetzen. Herausgekommen ist dann ein Stereoverstärker im 19-Zoll-Gehäuse mit Frontfenster, so daß man die Röhren auch glimmen sieht (sonst hätte man sich die Mühe mit den Röhren sparen und gleich einen Transistorverstärker bauen können). Als weitere optische Aufwertung erhielt das Gerät eine Aussteuerungsanzeige mit zwei magischen Bändern.

In meinem Röhrenbestand befanden sich als "dickere" Röhren vor allem PL504's. Ich fand im Internet auch mehrere Schaltungen hierzu. Es liegt mir aber nicht, nur eine Schaltung einfach nachzubauen. So experimentierte ich mit verschiedenen Aufbauten. Ich testete die Beschaltung der Endröhren mit automatischer und fester Gittervorspannungserzeugung. Mit verschiedenster Beschaltung der Schirmgitter (Anzapfungen an AÜ über Widerstände, feste Vorspannungen, etc), sowie verschiedene Vorstufen und Phasenumkehrungen.

(Bild vom Versuchsaufbau:)

Schaltungsbeschreibung:

1. Endstufe

Herausgekommen ist dann eine Endstufe mit 2 PL504 im Gegentakt, wobei die Röhren alsTrioden geschaltet wurden. Die Schirmgitter sind jeweils mit der Anode verbunden. Ich fand, daß dann auch bei Übersteuerung der Endstufe ein noch akzeptables Verhalten (mäßige Verzerrungen) gegeben war. Ich begann mit einer Anodenspannung von 300 V und tastete mich dann zur Leistungssteigerung vor bis auf ca. 420 V. Die Gittervorspannungserzeugung erfolgt über eine feste separate und einstellbare negative Spannung. Mit der vorhandenen Annodenspannung mußte die Vorspannung für die Gitter ungewöhnlich hoch sein um einen niedrigen Ruhestrom von ca. 25 mA pro Röhre einstellen zu können.

Auch bedingt dies eine hohe Ansteuerspannung durch die Vorröhren. Da ich nur eine einzige Doppelröhre für die Vorstufe einsetzte (für Vorverstärkung und Phasenumkehr) war die hohe Ansteuerspannung nicht einfach zu lösen. Ich probierte sowohl mit Negadyn-Schaltung, als auch mit Differenzverstärkerschaltung zur Phasenumkehr. Als beste Lösung fand ich eine Pentode als Vorverstärker. Diese lieferte zum einen ein ausreichend hohes Signal für die erste Endröhre. Die zweite Endröhre wird über eine einfache Phasenumkehr mit einer Triode und Verstärkung = 1 angesteuert. Pentode und Triode vereint in einer Röhre hatte ich reichlich. Ich verwendete dazu eine PCF802 (sicherlich sind auch ähnliche Röhren wie PCF82 geeignet).

2. Netzteil

Heizung:

Da ich nur P-Röhren verwendete, erfolgte die Heizung auch klassisch als Serienheizung, und zwar als Gleichstromheizung. Ob eine Gleichstromheizung gegenüber einer Wechselstromheizung Vorteile bezüglich Brummen bringt, weiß ich nicht. Zumindest ist der Mehraufwand für eine Gleichstromheizung nur minimal. Der verwendete Ringkerntrafo liefert 2 x 30 V - ergibt zusammen 60 V. Gleichrichtung mittels Brückengleichrichter und Siebkondensatoren ergab ca. 80 V Gleichspannung. Daraus ergab sich folgende Rechung:

Röhre Heizspannung
PL504 27V
PL504 27V
PCF802 9V
PM84 4V (ca.)
Insges. Pro Kanal - Serienschaltung 67 V

Die restliche Überspannung vernichtete ich pro Kanal mit einem Vorwiderstand von 39 Ohm. Dieser arbeitet gleichzeitig als Einschaltstrombegrenzung für die Röhren.

Anodenspannung:

Als Stromquelle für die Anodenspannung verwendete ich einen handelsüblichen Trenntrafo (Reichelt). Dieser lieferte verschiedene Sekundärspannungen von 205 bis zu 260V bei 150 VA. Also genügend Reserve für 2 Kanäle. Da die Spannung zu niedrig war, schaltete ich die gleichgerichtete Spannung des Trenntrafos in Serie mit der gleichgerichteten Heizspannung von 80 Volt. Dies ergibt - je nach Verwendetem Anschluß des Trenntrafos - bis zu ca. 440 Volt Gleichspannung nach Siebung. Ich schaltete den Trenntrafo so, daß ca. 400 Volt Anodenspannung resultierten. Weiter wollte ich die Anodenspannung aus verschiedenen Gründen (Verlustleistung der Röhren? Spannungsfestigkeit der Kondensatoren - Mehraufwand für Reihenschaltung derselben) nicht erhöhen.

Gittervorspannung:

Die Gittervorspannung erzeugte ich einfach aus einem vorhandenen Kleintrafo (ca. 65 V Wechselspannung) mit Gleichrichtung und Siebung. Die Spannung ist für beide Endstufen regelbar. Außerdem ist zur Einstellung der Symetrie ein weiterer Trimmer vorhanden.

3. Aussteuerungsanzeige:

Aus Gründen der Einfachheit bezüglich der Heizung blieb ich auch bei den Aussteuerungsanzeigen bei P-Röhren. Die PM84 entspechen etwa der EM84 bei etwas niedriger Anodenspannung. Die Schaltung ist dieselbe.

Aussteuerungsanzeige und Endstufe werden für einen Stereoverstärker zweimal aufgebaut.

Abgleich:

Zuerst die Potis für die Ruhestromeinstellung auf Minimum (=höchste Gitterspannung) einstellen. Eingangssignal an den Eingang geben und mit einem Oszi die Signale an den Gittern der Endröhren messen. Beide Signale müssen gleich hoch sein. Der Abgleich erfolgt mit dem Poti in der Anodenleitung der Vorstufenpentode (= Einstellung der Verstärkung der Phasenumkehr der Triode auf 1). Als nächstes wird der Ruhestrom der Endröhren eingestellt. Dazu zwischen Anode je Endröhren und des Ausgangsübertragers jeweils einen Strommesser legen und die Höhe des Ruhestroms mit den Trimmern für die Höhe der Gitterspannung, bzw den Trimmern für die Symetrie pro Endröhre auf etwa 40 mA einstellen (beide Röhren für beide Endstufen gleich).

Die Breite der Leuchtbalken der Aussteuerungsanzeige in Ruhestellung und die Empfindlichkeit können mit zwei Potis geregelt werden.

Wer eine Gegenkopplung vorsehen will sollte Trimmer zur Einstellung verwenden (ca. 50 kOhm mit in Serie geschaltetem 10 KOhm Festwiderstand) um beide Kanäle auf die gleiche Verstärkung einstellen zu können. Auf Grund der hervoragenden Ausgangsübertrager (www.tubeland.de) habe ich auf eine Gegenkopplung verzichtet.

Aufbau:

Das Gerät wird in ein stabiles 19-Zoll-Metall-Gehäuse eingebaut. Da das Gerät möglichst klein sein sollte (nur 2 HE = 88mm Höhe) wurden die Röhren liegend eingebaut. Die Röhrensockel sind an einem Aluwinkel festgeschraubt. Gleichzeitig ist die Platine über Abstandshalter mit dem Aluwinkel verschraubt. Die Anschlüsse der Röhrensockel sind mit kurzen Drahtstücken an die Platine angeschlossen. Die 1 K-Schutzwiderstände an den G1's der Endröhren sind direkt zwischen Röhrenanschluß und Platine gelötet.

Das Gehäuse ist aus Lochblech gebaut um eine ausreichende Lüfung zu gewährleisten. An der Hinterseite ist ein Lüfter angebracht.

Um die Röhren beobachten zu können erhielt das Gehäuse an der Vorderseite ein Fenster. Hinter diesem befinden sich gleichzeitig die Aussteuerungsanzeigen.

Alle Masse- und Stromversorgungsleitungen sind konsequent sternförmig zum Netzteil zu führen.

Dies war mein erster Röhrenverstärker. Ich finde er klingt gut. Er klingt irgendwie frischer, lebendiger wie ein Transistorverstärker. Dem wird Klang etwas hinzugefügt (harmonische Verzerrungen). Eine Messung des Frequenzgangs zeigte auch, daß dieser nicht so ideal linear wie bei einer Transistorendstufe ist. Die Endstufe wirkt ähnlich wie ein wohl dosierter Exiter. Sicherlich gibt es noch vieles zu verbessern.

Vorsichtshinweise:

Ein Röhrenverstärker ist nichts für Anfänger! Im Gerät werden sehr hohe Spannungen verwendet, die teilweise erheblich über der Netzsspannung liegen. Diese Spannungen sind bei Berührung lebensgefährlich!. Sowohl beim Experimentieren als auch beim Aufbau von Röhrenverstärkern ist deshalb sorgfältig und vorsichtig vorzugehen. Insbesondere sind für den Aufbau des Gerätes auch bestehende Vorschriften, wie Isolierung, Erdung, etc. zu beachten. Ich übernehme keinerlei Haftung, aus Risiken und Folgen, die beim Nachbau der Schaltung entstehen! Hinweis zu meinem Aufbau: Die verwendeten Lochbleche des Gehäuses würden es ermöglichen mit einem Draht o.ä. Spannungsführende Teile im Inneren zu verwenden. Das Gerät gehört so nicht in Kinderhand. Außerdem wird das Gerät nur in einem Rack eingebaut betrieben, so daß ein zusätzlicher Berührungsschutz gegeben ist.

Ergebnis:

Sauberer, frischer Klang. Ausreichend Power für unseren Proberaum. Auch geeignet zum leisen Musikhören. Ausgeglichener Frequenzgang von 20 Hz bis ca. 20 Khz mit leichtem Abfall der Höhen (ich schätze ca. 3 db bei 20 Khz). Am Osziloskop zeigen sich bei Speisung mit einem Sinusgenerator saubere Ausgangskurven bis zu Vollaussteuerung.

Nebengeräusche:

Rauschen: Nicht hörbar

Brummen: Nur wenn man das Ohr direkt an den Lautsprecher legt

Netztrafo: Brummte etwas. Nachdem ich die Wicklungen (lose gewickelt) mit Klarlack (Bootslack) eingestrichen habe und das ganze trocknete: Kein Brummen mehr.

Lüfter: Der eh leise Billiglüfter wurde mit Widerständen von 1,5 Kohm in Serie zum Lüfter 'gedrosselt'. Die Luftleistung reicht aus (langsames Umwälzen genügt). Dafür ist der Lüfter jetzt schon bei leisester Musik nicht mehr hörbar.

Unterlagen:

(anklicken - Bild speichern - anschließend mit Bildbearbeitung ansehen und ausdrucken - dabei auf richtige Größe vergrößern):

  Endstufe Netzteil Aussteuerungsanzeige
Platine(n)

  EndPl.jpg

  NTAPl.jpg

NTBPl.jpg

  AusstPl.jpg

Bestückung  

EndBest.jpg

  NTBest.jpg

 

AusstBest.jpg

Nachstehend noch einige Fotos vom Aufbau und vom fertigen Gerät:

Nachtrag 2014: Der Röhrenverstärker läuft noch immer problemlos mit dem ersten Röhrensatz.

Haftungsausschluss siehe dort