Signal-Rausch-Verhältnis: Den Röhrengleichrichter entmystifizieren

Ich werde oft nach der Röhrengleichrichtung in Gitarrenverstärkern gefragt. Für viele Spieler ist es ein Thema, das aus technischer und gestalterischer Sicht einer etwas tieferen Prüfung bedarf. Bedenken Sie zunächst, dass ein Röhrengleichrichter kein Gerät zur Audioverstärkung ist. Wie wirkt es sich auf den Klang eines Verstärkers aus, wenn kein Audiosignal durch ihn hindurchgeht? Werfen wir einen Blick.

Der Vorverstärker und die Endstufenröhren Ihres Verstärkers benötigen zum Betrieb Gleichspannung. Der Leistungstransformator des Verstärkers wandelt die eingehende AC-Netzspannung auf die erforderlichen Pegel um. Der Gleichrichter der Stromversorgung, egal ob es sich um eine Vakuumröhre oder eine Siliziumdiode handelt, wandelt die Wechselspannung in Gleichspannung um. Diese Gleichspannung wird gefiltert und dann an die verschiedenen Verstärkerstufen weitergeleitet, die dort ihre spezifischen Aufgaben erledigen.

Das leistungsstarke Netzteil muss in der Lage sein, über einen längeren Zeitraum hinweg die maximale Dauernennleistung des Verstärkers zu liefern. Die meisten ausgereiften Verstärker können Hunderte von Stunden lang ununterbrochen mit voller Leistung betrieben werden, ohne dass dabei so viel Wärme entsteht, dass der Bediener verletzt wird oder eine Komponente ausfällt. Trotzdem geht es heiß her.

Eine Gleichrichterröhre in einem typischen röhrengleichgerichteten Netzteil: R1 und R2 stellen den inneren Kupferwiderstand in der Primärwicklung des Transformators dar, und R3 und R4 stellen denselben in der Sekundärwicklung des Transformators dar. RA stellt den Innenwiderstand der Röhre zwischen den Anoden und der Kathode dar. Bei einem siliziumgleichgerichteten Netzteil ist RA viel niedriger und erzeugt daher weniger Wärmeverluste.

Wenn Sie mit geringer Lautstärke spielen, stellen Sie keine große Belastung für die Stromversorgung Ihres Verstärkers dar. Bei Gig-Lautstärke fängt man jedoch an, deutlich mehr Leistung daraus zu ziehen. Wenn Sie das Gerät mehrere Stunden am Stück betreiben, wird der Kupferdraht im Leistungstransformator heiß. Kupferdraht weist als unvollkommener Leiter einen Widerstand gegen den Stromfluss auf, und dieser inhärente Widerstand führt dazu, dass sich der Draht erwärmt, wenn der Strombedarf steigt. Der Widerstand einer bestimmten Drahtlänge ist fest, was bedeutet, dass etwas nachgeben muss, wenn die Temperatur steigt, und dass es sich dabei um Spannung handelt. Wenn sich Ihr Leistungstransformator erwärmt, nimmt die von ihm erzeugte Spannung ab. Bei einem typischen Verstärker ist dieser Rückgang nicht groß, aber spürbar.

Wenn wir einen Röhrengleichrichter in die Gleichung einbeziehen, wird der Effekt des durch Wärme verursachten Spannungsverlusts übertrieben. Der Grund dafür ist, dass der Gleichrichter auch über einen gewissen Innenwiderstand verfügt, der unter Volllast zu einem Gesamtabfall von bis zu 50 Volt beiträgt. Das ist eine Menge. Siliziumdioden haben Vakuumröhren-Gleichrichter längst überholt, da sie wesentlich kostengünstiger waren und die Montage weniger arbeitsintensiv war. Aber es gab noch einen anderen Grund: Sie sind aufgrund des geringen Innenwiderstands effizienter. Dieser Unterschied im Innenwiderstand bedeutet, dass Silizium- und Vakuumröhrengleichrichter im Allgemeinen nicht direkt austauschbar sind. Die Verwendung eines steckbaren Siliziumgeräts anstelle eines Röhrengleichrichters kann dazu führen, dass an den Filterkondensatoren überschüssiger Gleichstrom auftritt.

Ein Röhrengleichrichter kann den Ausschlag geben, wenn das Ziel darin besteht, einen Verstärker im Vintage-Stil zu produzieren. Auch wenn wir einen ähnlichen Spannungsabfall im Leistungstransformator herbeiführen können, könnten Puristen das Fehlen des Originalteils als Ausweichmanöver betrachten, um Geld zu sparen, obwohl es in Wirklichkeit lediglich zu einem zuverlässigeren, wartungsfreundlicheren Gerät führen kann. freie Gestaltung. Allerdings kann ein Durchhängen der Transformatorkonstruktion dazu führen, dass die Temperatur im Leistungstransformator mit der Zeit schneller ansteigt. In diesem Fall ist möglicherweise ein größeres, schwereres und teureres Teil erforderlich, um diesen Nachteil zu bewältigen. In einigen Fällen lässt sich die Anpassung eines Leistungstransformatordesigns an moderne gesetzliche Vorschriften durch den Einsatz eines Röhrengleichrichters vereinfachen, um die Einhaltung der Sicherheitsvorschriften zu erleichtern. Wir sehen häufig Neuauflagen von Verstärkern, deren Leistung sich von den Originalen unterscheidet, einfach weil sie regulatorische Hürden überwinden müssen, die zum Zeitpunkt der Erstellung der Originale nicht existierten. Ein geschickter Ingenieur kann solche Hindernisse oft umgehen, und der geschickte Einsatz von Transformatortechnologie und Röhrengleichrichtung sind wertvolle Werkzeuge im Kit.

Meiner Erfahrung nach ist der praktischste Einsatz eines Röhrengleichrichters in Zweispannungsnetzteilen, wo ein Hoch- und ein Niedrigleistungsmodus erforderlich sind. Für den Hochleistungsmodus ist ein großer, stabiler Leistungstransformator erforderlich, um maximale Leistungsparameter zu erfüllen. Der Nachteil? Ein Leistungstransformator mit hoher Kapazität liefert tendenziell eine steifere Leistung, wenn er nicht mit oder nahe dem maximalen Potenzial betrieben wird, beispielsweise in einem Niedrigleistungsmodus. Hier glänzt der Röhrengleichrichter wirklich: Er kann verwendet werden, um den Spannungseinbruch in einem Netzteil zu verstärken, der sich sonst unnachgiebig anfühlen würde.

Unabhängig davon, ob das Designziel ästhetisch, praktisch oder wirklich neuartig ist, ist es gut, die Wahl zu haben. Neben der Genugtuung, mehr leuchtende Röhren in unseren Verstärkern summen zu sehen, ist es schön zu wissen, dass die Spieler den zusätzlichen Aufwand zu schätzen wissen, der mit der Entwicklung neuer Designs rund um diese vertrauten Flaschen verbunden ist.

[Aktualisiert am 14.10.21]