Frage an die Röhrenexperten: Warum zerrt eine Röhrenendstufe?

[Giusto]

Ich würde nur zu gerne wissen, was eine Röhrenendstufe zum zerren bringt. Mit Lautsprechern kenne ich mich gut aus, in Sachen Verstärker habe ich aber nur ein Grundwissen. Ich verstehe zwar das Funktionsprinzip eines Röhrenverstärkers, aber für diese Frage reicht mein Wissen nicht aus. Kann sie nicht mehr Spannung liefern oder nicht mehr Strom? Ist beides der Fall?
Hintergrund ist die Idee eine 2x12 Box zu bauen, die man zwischen Parallel- und Reihenschaltung umschalten kann. So könnte die Endstufenzerre nach Wahl bei niedrigeren oder höheren Lautstärken eintreten, immerhin ist die Impedanz einer Reihenschaltung zweier Chassis vier mal so hoch wie die Parallelschaltung. Bei der Reihenschaltung fließt also bei gleicher Spannung nur ein Viertel des Stroms wie bei einer Parallelschaltung.
Eine Box mit zwei 16 Ohm Chassis könnte man so zwischen 8 und 32 Ohm umschalten.
Ich trete bei der Frage gerade auf der Stelle, deswegen benötige ich euer wissen.

Danke schon mal.

 

[Stefan_L_01]

Ich würde nur zu gerne wissen, was eine Röhrenendstufe zum zerren bringt.....

*Bitte sinnvoll zitieren. Der Post steht direkt darüber!*

^
Du musst wenn Du Deine Box von der Impedanz umschaltest, eine Impedanzanpassung an Deine Endstufe machen. Dafür haben die Ausgangsübertrager (OT) sekundärseitig mehrere Leitungen, über die man die Impedanz meist an der Rückseite der Amps per Schalter dann umschalten kann. Geringe Fehlanpassungen werden manchmal bewusst in Kauf genommen. Aber die Endstufe sieht in der Regel immer die gleiche Last, egal welche Box du dranhängst, wenn Du die Anpassung machst
Die Anpassung entspricht der klassischen Leistungsanpassung, Eingangs = Ausgangsimpedanz.
Verschiedene Endstufenröhren und Anordnungen (z.B. 1x2 oder 2x2, Typ el84 oder el34) haben verschiedene Innenwiderstände, also brauchst Du immer den richtigen OT mit den richtigen Schaltmöglichkeiten für Deine Box.

 

[Giusto]

Eine höhere Impedanz schadet dem Verstärker ja nicht, es geht nur Leistung verloren. Immerhin ist die Lautsprecherimpedanz auch nicht linear und hat den angegebenen Wert nur im Bereich knapp über und knapp unter der Resonanzfrequenz.
Bitte korrigiere mich, wenn ich falsch liegen sollte. Eine hochohmige Box sollte man problemlos an einem Ausgang betreiben können, der für eine niederohmige Box ausgelegt ist. Das kostet Leistung, aber genau das ist ja mein Ziel, um den Amp früher zum Zerren bringen zu können. Die minimale Impedanz darf nur nicht unterschritten werden und ohne Lastwiderstand sollte man den Amp auch nicht betreiben.

 

[Thhherapy]

Eine Endstufenröhre fängt zu zerren an wenn sie in die Sättigung kommt.
Das war irgendwie so, das im lufleeren Raum eine Elektronenwolke um die Kathode gebildet wird. Da es "Sättigung" heißt nehm ich mal an das irgendwann so viele Elektonen herummschwirren das keine mehr "platz haben"?
Das hat aber nichts mit der angeschlossenen Impedanz zu tun. Dieser Sättigungspunt ist immer der selbe, den kann man nicht irgendwie verschieben.

Eine Fehlanpassung der Impedanz ist immer schlecht, sonnst würde es den Umstand der richtigen Impedanz ja gar nicht geben.
Es kommt auf den Amp und die Bauweise an, wie sehr er eine Fehlanpassung verträgt.

Bei einer Unteranpassung fließt mehr Strom duch Röhre und Ausgangsübertrager, was bei einer Unterdimensionierung von diesen schaden kann.
Bei einer Überanpassung wird die Röhre mehr belastet.

Egal wie, laut meinen Wissen sollte sich das alles nicht auf die Zerrung auswirken.
Bin aber auch kein Röhrenexperte.

 

[Telefunky]

... Eine hochohmige Box sollte man problemlos an einem Ausgang betreiben können, der für eine niederohmige Box ausgelegt ist. Das kostet Leistung, ...

falsch... es kostet in der Regel den Ausgangsübertrager...
(einfach mal Google/Wiki über die Grundlagen von Röhrenverstärkern)
was du beschreibst ist typisch für Transistor-Endstufen, dort wird die Leistung aber nach einem anderen Prinzip umgesetzt

'Zerre' entsteht dadurch, dass die Signalform nicht mehr korrekt wiedergegeben wird, dafür kann es verschiedene Gründe geben
(steht auch in den Verstärker-Grundlagen)

cheers, Tom

 

[Giusto]

falsch... es kostet in der Regel den Ausgangsübertrager...

Ich dachte, dass das nur passiert, wenn man keinen oder einen extrem hohen Lastwiderstand hat. Die Impedanzkurve üblicher Lautsprecher steigt ja auch stark an, ohne das es dem Verstärker schadet.

'Zerre' entsteht dadurch, dass die Signalform nicht mehr korrekt wiedergegeben wird

Das passiert doch entweder, wenn der Verstärker nicht mehr Strom, oder eine höhere Spannung liefern kann

(steht auch in den Verstärker-Grundlagen)

Wo finde ich die? In der Sammlung wichtiger Themen ist das Thema nicht aufgeführt.

 

[VS73]

Du kannst eine Röhre mit einer Art Feuerwehrschlauch mit Hahn/Ventil vorne dran vergleichen. Mit relativ wenig Kraftaufwand am Ventil kannst du den Wasserstrom steuern. Wenn du das Ventil auf und zu drehst passiert das selbe mit dem Wasserstrom.
Wie weit du das Ventil aufdrehst entspricht der aktuellen Amplitude deines Eingangssignals. Im cleanen Bereich ist die maximale Amplitude des Eingangssignals gerade so groß, dass das Ventil gerade so voll aufgedreht wirst. Fütterst du die Röhre mit stärkeren Eingangssignalen kann irgendwann trotzdem nicht mehr Wasser fließen, da das Ventil ja eh schon ganz offen ist und die Wassermenge vom Wasserdruck/Schlauchdurchmesser/etc. begrenzt wird. Da großen Amplituden werden dann einfach oben abgeschnitten und nicht mehr proportional verstärkt, also das Signal verzerrt.

Bei der Röhre ist die maximale Menge der Elektronen (pro Zeit) dadurch gegeben, wie viele Elektronen von der Kathode freigesetzt werden. Das wäre das ganze etwas vereinfacht erklärt.

- - - Aktualisiert - - -

falsch... es kostet in der Regel den Ausgangsübertrager...
(

Kannst du das genauer angeben... ich kenne ein paar Röhrenverstärker, die ea ausdrücklich erlauben hörer Widerstände anzuschleißen (z. B. Mesa Boggie 2:90). Ich habe aber auch neulich in einer Diskussion erklärt bekommen, dass das durchaus zu Schäden kommen kann. Ich würde gerne wissen, wie empfindlich Verstärker gegenüber solchen Fehlanspassungen sind. Oder hängt es einfach nur davon ab, ob der OT ausreichen dimensioniert wurde?

 

[Giusto]

Du kannst eine Röhre mit einer Art Feuerwehrschlauch mit Hahn/Ventil vorne dran vergleichen. Mit relativ wenig Kraftaufwand am Ventil kannst du den Wasserstrom steuern. Wenn du das Ventil auf und zu drehst passiert das selbe mit dem Wasserstrom.
Wie weit du das Ventil aufdrehst entspricht der aktuellen Amplitude deines Eingangssignals. Im cleanen Bereich ist die maximale Amplitude des Eingangssignals gerade so groß, dass das Ventil gerade so voll aufgedreht wirst. Fütterst du die Röhre mit stärkeren Eingangssignalen kann irgendwann trotzdem nicht mehr Wasser fließen, da das Ventil ja eh schon ganz offen ist und die Wassermenge vom Wasserdruck/Schlauchdurchmesser/etc. begrenzt wird.

Dein Beispiel finde ich gut.
Wenn ich jetzt ein Reduzierstück in den Schlauch einbringe, um die Durchflussmenge zu begrenzen (höherer Widerstand), kann schon nicht mehr Wasser fließen, wenn das Ventil noch nicht ganz aufgedreht ist.
Das ist mein Denkansatz.

Da großen Amplituden werden dann einfach oben abgeschnitten und nicht mehr proportional verstärkt, also das Signal verzerrt.

Bei einem größeren Widerstand kann bei der gleichen Spannung weniger Strom fließen, die Spitzen im Signal werden also schon bei kleinerer Leistung abgetrennt.

Gegen die zu hohe Impedanz würde ja auch ein Paralleler Widerstand helfen, der zugeschaltet wird, wenn die Box in Reihenschaltung betrieben wird.

 

[Stefan_L_01]

Das Zusammenspiel der Röhre mit OT und Last ist nicht mit einem einfachen Widerstand zu vergleichen

http://www.valvewizard.co.uk/se.html

les mal vor allem den letzten Absatz.
Gibt auch ein gutes Kapitel für PushPull Amps dort

 

[Giusto]

Englisch ist zwar nicht meine Muttersprache, aber ich versuche mich mal da durch zu wurschteln.

 

[Telefunky]

... Kannst du das genauer angeben... ich kenne ein paar Röhrenverstärker, die ea ausdrücklich erlauben hörer Widerstände anzuschleißen (z. B. Mesa Boggie 2:90). Ich habe aber auch neulich in einer Diskussion erklärt bekommen, dass das durchaus zu Schäden kommen kann. Ich würde gerne wissen, wie empfindlich Verstärker gegenüber solchen Fehlanspassungen sind. Oder hängt es einfach nur davon ab, ob der OT ausreichen dimensioniert wurde?

eben drum... man kann es nicht pauschalisieren
im Einzelfall müsste man die Arbeitsweise der Schaltung verstehen und die Ausführung des Übertragers einschätzen können
der Satz '...kostet den Übertrager...' war nur ein 'schlimmster-Fall' Wortspiel auf die Formulierung 'kostet nur Leistung...'
(genauso pauschal und sinnfrei - kann vorkommen, muss aber nicht... nur wer will das riskieren ?)
bei einem 100 Euro China-Teil ist es kein Beinbruch, aber wenn's ein altes Teil erwischt kann das sehr ärgerlich sein
(der Ausgangsübertrager ist die teuerste Komponente des gesamten Verstärkers, wenn er hochwertig ausgeführt wurde)

cheers, Tom

 

[Giusto]

(der Ausgangsübertrager ist die teuerste Komponente des gesamten Verstärkers, wenn er hochwertig ausgeführt wurde)

Steckt auch viel kupfer und Eisen drin, vom Fertigungsaufwand ganz zu schweigen.

Das ist der Grund, warum ich auch lieber hier um Rat frage, statt einfach drauf los zu probieren.
Wenn eine zu hoche Impedanz schädlich ist könnte in Widerstand parallel zur Box (oder ein RCL Glied), der bei der Reihenschaltung dazu geschaltet wird, das Problem lösen. Verbrät zwar Leistung, aber das ist das Ziel.

 

[Rockin'Daddy]

Naja, nichts anderes macht ein Power-Attenuator oder ein Powersoak.
Die Dinger sind ja auch nicht ganz neu.

 

[VS73]

Dein Beispiel finde ich gut.
Wenn ich jetzt ein Reduzierstück in den Schlauch einbringe, um die Durchflussmenge zu begrenzen (höherer Widerstand), kann schon nicht mehr Wasser fließen, wenn das Ventil noch nicht ganz aufgedreht ist.
Das ist mein Denkansatz.

Der Ansatz hinkt leider stark... nach den Röhren kommt ja z. B. noch der Ausgangüberträder, einen Trafo, den man em ehesten vlt. mit einer Art Getriebe vergleichen kann.

Dein Ansatz entspricht eher dem, dass man gleich eine Röhre mit weniger Leistung verwendet.

 

[Giusto]

Naja, nichts anderes macht ein Power-Attenuator oder ein Powersoak.
Die Dinger sind ja auch nicht ganz neu.

Ein Powersoak ist ein Spannungsteiler, ich will keinen Widerstand in Reihe zu den Chassis, parallel ist mir egal.

 

[netstalker]

Egal ob End- oder Vorstufenzerre: Die (gewollten) Verzerrungen eines Röhrenverstärkers einstehen (vor allem) dadurch, dass ein Verstärker keine Signale mehr verstärken kann, wenn die Ausgangsspannung der Röhrenstufe die Betriebsspannung erreicht.
Ich versuche das technisch aber nicht zu kompliziert zu erklären:
Angenommen ein (idealer) Verstärker verstärkt um den Faktor 10
- am Eingang 100mV werden am Ausgang 1 Volt
- 1 Volt werden 10 Volt
- 10 Volt werden 100 Volt

Nehmen wir auch an, am Eingang liegen Signale einer Gitarre an (bereits vorverstärkt); diese haben eine Dynamik von 0,1V bis 20 Volt.
Der Verstärker läuft mit einer Anodenspannung von 150V.
Bis zur Eingangsspannung von 15 Volt funktioniert der Amp problemlos linear, es kommen bis zu 150 Volt raus - danach entsteht am Ausgang ein Signal das im Anstieg bis zu 150V "schön" aussieht dann aber in eine "Gerade" übergeht weil keine höhere Spannung zur Verfügung steht - der Amp ist in der Sättigung.

Der daraus resultierende "Knick" bewirkt (nach Fourier - einfach Googeln) sog.Oberwellen - die wir als Verzerrungen wahrnehmen.
Auch wirkt hier die Dimensionierung und das Design des Netzteils (Siebelkos, Drosseln, der "Sag" von Röhrengleichrichtern, ...) noch mit - da wird der Klang ganz schön verbogen.
Alles lässt sich im Endeffekt von einer nichtlinearen Behandlung des Ausgangssignals herleiten.

Je linearer ein Amp ist desto "trockener" klingt er (an der Gitarre - im HiFi-Bereich ist das manchmal ganz erstrebenswert).

Die Profis unter euch mögen mir die Vereinfachung verzeihen, ich will auch nicht auf Übernahmeverzerrungen, nichtlineare Bauteile usw. eingehen - die Frage war Endstufenverzerrung ....

 

[Giusto]

Dann ist es doch nur Clipping.
Wichtig für die Zerre ist wenn ich das richtig verstanden habe nur dass die Spitzen des Signals gekappt werden, weil der Verstärker keine höhere Spannung liefern kann. Mit einem höheren Lastwiderstand geschieht das bei der gleichen Spannung, aber einem kleineren Strom, also bei weniger Leistung und somit bei geringeren Pegeln.
Wenn ich das richtig verstehe ist mein Vorhaben also umsetzbar, es stellt sich nur die Frage, ob ein paralleler Widerstand (oder RCL Glied) nötig ist, weil die Übertrager das möglicherweise nicht mit machen.
Nach meinem Verständnis kann der Übertrager bei einer höheren Impedanz nicht kaputt gehen. Bitte stellt das richtig, falls ich mit meiner Erklärung falsch liege.

die Spannung bleibt gleich, durch den höheren Lastwiderstand fällt am Übertrager sogar weniger Spannung ab. Der Strom ist auch kleiner. Den höheren Lastwiderstand an der Sekundärwicklung gibt der Übertrager an die Primärwicklung weiter. Ich verstehe also nicht, wodurch der Übertrager zerstört werden sollte.

Je linearer ein Amp ist desto "trockener" klingt er (an der Gitarre - im HiFi-Bereich ist das manchmal ganz erstrebenswert).

Im Hifi bereich ist Linearität höchstes Gebot. Klangfärbung durch die Wiedergabekette ist eine Verfälschung und nicht im Sinne von Hifi, da damit eine möglichst unverfälschte Wiedergabe erreicht werden soll.
Bei Lautsprechern für Gitarrenamps gelten andere Regeln, das macht es einfacher.

 

[netstalker]

"Nur" Clipping ist Verzerrung - sogar der initiale Grund für diese (wie gesagt - Fourier) - nur äußert sich das bei einem Röhrenamp anders als bei einem Transistoramp.
Wie funktionieren Bodentret-Verzerrer? Indem man Dioden benutzt um das Signal mehr oder weniger zu clippen....

Ein höherer Lastwiderstand ist nicht unschädlicher als ein zu geringer; es entstehen Spannungsüberhöhungen die zum Durchschlagen an den Röhrensockeln bzw. der Primärwicklung führen (können).
Bei Kurzschluss oder zu geringem Widerstand geht der AÜ wegen Stromüberhöhung zu Grunde. Es muss "Leistungsanpassung" herrschen damit alles funktioniert.
Eine rein Ohmsche Betrachtung führt hier zu Fehlanpassungen; die komplexen Widerstände müssen im entsprechenden Frequenzbereich betrachtet werden.

 

[Stefan_L_01]

Egal ob End- oder Vorstufenzerre: Die (gewollten) Verzerrungen eines Röhrenverstärkers einstehen (vor allem) dadurch, dass ein Verstärker keine Signale mehr verstärken kann, wenn die Ausgangsspannung der Röhrenstufe die Betriebsspannung erreicht.

Stimmt eben auch nicht. Les den Link von Valvewizard von mir s.o.
Im OT ist elektromagnetische Energie gespeichert, die im AC (Spule) freigesetzt wird. Dadurch kann die Spannung im OT im class A Betrieb die doppelte Anodenspannung erreichen.

 

[Statler]

Nach meinem Verständnis kann der Übertrager bei einer höheren Impedanz nicht kaputt gehen. Bitte stellt das richtig, falls ich mit meiner Erklärung falsch liege./QUOTE]

Bin nur drübergeflogen über die bisherigen Beiträge, aber bisher scheint Dich noch niemand klipp und klar auf diesen schon ganz am Anfang gemachten Fehler hingewisen zu haben.

Das, wovon Du ausgehst, gilt nur für Tranistorendstufen.
Bei denen ist eine Mindestimpedanz angegeben, die Du nicht unterschreiten darfst, alles drüber ist okay.

Bei Röhrenendstufen kann Dich eine Fehlanpassung aber viel Geld kosten, egal in welcher Richtung (soweit ich weiß, ist hier aber eine zu niedrige Boxenimpedanz immerhin eher noch besser verträglich als eine zu hohe).