Spannungsversorgung von Röhrenverstärkern

- Gasherd oder Ceranplatte -

Versorgungsspannung

Moderne, halbleitergleichgerichtete, stabilisierte Netzteile machen z.B. in hochverstärkenden Phonostufen Sinn. Schöner, optisch sowieso und klanglich bei Linestufen und Endtrioden, sind Röhrengleichrichtungen.

Wie bei den Trioden gibt es direkt und indirekt geheizte Typen von Gleichrichterröhren die in der Regel als Zweiphasen bzw. Vollweggleichrichter (Fullwave) daherkommen.

Die Beschaltung ist simpel und erlaubt im Prinzip zwei Möglichkeiten: Kondensator-Input und Drossel-Input.

Der größte praktische Unterschied zwischen Kondensator-Input und Drossel-Input ist sicherlich die unterschiedliche erzielte Ausgangsgleichspannung, die beim Drossel-Input deutlich niedriger ausfällt. Bei stromhungrigen Endstufen wird also ein deutlicher größerer Trafo (VoltAmpere) benötigt. Bei Vorstufen mit geringerem Strombedarf hat man mehr Möglichkeiten zum Experimentieren und kann zum Beispiel mit einem Trafo mit mehreren Abgriffen zwischen den Varianten umbauen. Zu beachten ist, dass die Drossel bei Drossel-Inputschaltung anderen Belastungen ausgesetzt ist und dafür ausgelegt sein muss.

Bei den Drosseln muss man also auf die Strombelastbarkeit und die Induktivität schauen. Ebenfalls steigt die Siebwirkung im Vergleich zu einem Ohmschen Widerstand mit dem durchfließenden Ruhestrom, was den klanglichen Nutzen von Drosseln bei Vorverstärkern eher minimiert.

Aufpassen muss man auf den ersten Ladekondensator, der nicht zu groß gewählt werden darf. Angaben finden sich in den jeweiligen Datenblättern der Gleichrichterröhren. Generell bringt ein großer Kondensator einen hohen Siebfaktor, der Grenzwert sollte aber nicht unbedingt ausgereizt werden.

Anschließen kann man je nach Geschmack mehrere Siebglieder, wobei man mit Anzahl, Widerstandswerten und Kapazitäten eher sparsam umgehen sollte. Wenn es nach z.B. drei Siebgliedern immer noch brummt liegt es meist an etwas anderem als unzureichender Netzsiebung. An zumindest einer Stelle zwischen den Siebgliedern sollte auch ein Entladewiderstand zwischen plus und minus angeordnet werden (Größenordnung 470k/680K, 2 Watt).

Wichtig ist es auf ausreichend Spannungsfestigkeit der Kondensatoren und Belastbarkeit der Widerstände zu achten. Gerade beim Einschalten können hier je nach Gesamtkonzept des Verstärkers ganz andere Verhältnisse herrschen als im betriebswarmen Zustand.

In diesem Zusammenhang ist das unterschiedliche Verhalten von direkt und indirekt geheizten Röhren sowohl der Trioden wie der Gleichrichterröhren zu beachten. Bei indirekt geheizten Röhren benötigt die Kathode länger um auf Betriebstemperatur zu kommen und den Ruhestrom fließen zu lassen. Schaltet man also eine direkt geheizte Gleichrichterröhre mit indirekt geheizten Trioden zusammen, steht erstmal die volle Gleichspannung hinter der Gleichrichterröhre auch an Anoden der Signalröhren, da ein Spannungsabfall an den Sieb- und Anodenwiderständen erst mit dem Aufbau des Ruhestroms eintritt. Es macht also Sinn, in einem Verstärker entweder nur direkt oder nur indirekt geheizte Röhren einzusetzen.



Heizspannung

Unkritisch bezüglich der Art der Heizung sind im Prinzip die ‚modernen‘ indirekt geheizten Noval-Typen (von empfindlichen Phonostufen vielleicht abgesehen).
Bei den alten Trioden muss man unterscheiden zwischen indirekt und direkt geheizten sowie den Röhren, die seinerzeit sowieso für Batteriebetrieb ausgelegt waren.
Wenngleich direkt geheizte Endtrioden meist problemlos mit symmetrierter Wechselspannung beheizt werden können, ist das bei vielen direkt geheizten Vorstufenröhren schon kritisch.
Wenn es also funktioniert ist die einfachste Beheizung der Röhren die direkte Verwendung der passenden symmetrierten Wechselspannung vom Trafo.
Die Symmetrierung kann entweder historisch korrekt über eine Mittelanzapfung der Trafosekundärwicklung erfolgen. Hierfür braucht man jedoch heutzutage entweder alte Trafos oder eine Sonderanfertigung eines Trafowicklers. Auch ist der Mittenabgriff selten „genau in der Mitte“, sodaß diese Lösung nur für Endröhren infrage kommt.

Wechselstromheizung über Trafo und MittenabgriffWechselstromheizung über Trafo und Mittenabgriff

Die andere Möglichkeit besteht mit Symmetrierwiderständen oder einem entsprechenden Poti.

Die Widerstände sollten in der Größenordnung von 20 R bis maximal 100 R bei 6,3 V Heizungen liegen. Mit 2-Watt-Typen liegt man auf der sicheren Seite, z.B. für eine 4 V Heizung: P = 4,0 V ² / 33 R = 0,5 Watt

Wechselstromheizung mit Symmetrierung über FestwiderständeWechselstromheizung mit Symmetrierung über Festwiderstände

Alternativ lassen sich die Widerstände auch durch ein entsprechendes Entbrummpoti (Humbucker) ersetzen

Wechselstromheizung mit Symmetrier-Poti Wechselstromheizung mit Symmetrier-Poti

Wichtig ist das Verdrillen der Leitungen und das richtige Verlegen der Litzen – möglichst weit weg von allen anderen, insbesondere signalführenden Leitungen, lieber etwas schräg und schief als z.B. gebündelt parallel zum Signalpfad.
Sollte dennoch ein heizungsbedingter Brumm zu vernehmen sein genügt prinzipiell ein einfache Brückengleichrichtung mit zwei- oder drei RC-Siebgliedern.

Eigentlich sollte sich damit jegliches Heizungsbrummen erübrigen. Falls dennoch Brummen auftritt, liegt es eher an den übrigen Stolperfallen (Kabelverlegung, Masseführung, Trafoabschirmung etc.).
Stabilisierte Spannungsversorgungen auf Basis LM317 oder LT1085 kann man selber bauen, hier gibt es im Netz viele gute Schaltungsvorschläge oder auch schon fertig bei einigen High-End-Anbietern kaufen.
Oder man macht es wirklich Old-School und heizt mit einer Batterie – im Modellbauhandel gibt es genügend Akkutypen, die auf die meisten Spannungs- und Stromanforderungen der Röhren passen, ggf. muss mit einem Poti die Spannung angepasst werden, die Kapazität sollte logischerweise für mindestens 2-3 Hörsessions reichen.

Soweit zur Theorie der für das das schlichte Arbeiten der Röhre notwendigen Heizspannung. Interessant ist der Punkt aber auch in klanglicher Hinsicht. Bei direkt geheizten Trioden, bei denen der Heizfaden ja die Kathode ist, liegt es auf der Hand, dass die Art der Heizspannungsversorgung Einfluss auf das Verhalten der Röhre und damit auf den Verstärkerklang hat. Daher lohnt es sich allemal, einen Verstärker einmal so aufzubauen, dass man z.B. über eine separat zugeführte Heizspannung mehrere Möglichkeiten zum Heizen hat um sich ein eigenes Bild über diesen Einfluss zu machen.