Penthode: Die Abhängigkeit des Anodenstroms von Ug2

Während die Abhängigkeit des Anodenstroms von der Steuer-Spannung U_g1 bei Röhren - und hier speziell bei Penthoden - allgemein bekannt ist, scheint das für seine Abhängigkeit von der Schirmgitter-Spannung U_g2 nicht der Fall zu sein.

Kennlinien der RENS1284

In den Steuerkennlinien der RENS1284, einer HF Penthode, sind 2 Verläufe eingetragen. (Datenblatt TFK 1.12.33)

Diese unterscheiden sich vor allem in der Höhe der Spannung am Schirmgitter U_g2 (hier V_sg).

Wie man an der weiteren Beschriftung sieht, spielt die Anodenspannung U_a (hier V_a) dabei - in einem weiten Bereich (50V bzw. 75V bis 200V) - praktisch keine Rolle.

Der Anodenstrom I_a (hier J_A) hängt zwar - wie gewohnt - von der Spannung des Steuergitters U_g (hier V_G) ab, aber eben auch von der Größe der Schirmgitter-Spannung.

Die Änderung der Schirmgitter-Spannung ergibt in dieser Darstellung eine Parallel-Verschiebung der Steuer-Kennlinie.

Wenn man genau hinschaut, kann man in diesen Steuerkennlinien tatsächlich das Ausgangs-Kennlinien-Feld I_a = f(U_a) einer Triode (AC2) sehen, Abb 54. [1]

 

• Und in der Tat hat das Teilsystem (Kathode, Steuergitter, Schirmgitter) einer Tetrode, Penthode, Hexode usw. "Trioden-Charakter", wie aus den Steuerkennlinien I_a = f(U_g1) zu sehen ist.

 

In Abb. 104 [1] ist links (b) zu sehen, daß die Größe des Anodenstroms (doch) leicht von der Anodenspannung abhängt. (Die Gleichung oben lautet richtig: I_a = f(U₁) bei U_g2 = konst.)

Diese "leichte" Abhängigkeit des Anodenstroms I_a von der Anodenspannung U_a drückt sich im Ausgangs-Kennlinien-Feld rechts (a) in dem leichten Anstieg der Kennlinien aus. Gäbe es (idealerweise) keine Abhängigkeit von U_a, wären die Ausgangs-Kennlinien exakt horizontal.

 

Kennlinien der AF7

Die AF7 ist die Weiterentwicklung der RENS1284.

Ergänzend zu der Darstellung bei der RENS1284 ist hier auch noch die Messung des Stromes des Schirmgitters I₂ = I_g2 dargestellt. [1] Idealerweise sollte sich I_g2 bei einer Änderung der Anodenspannung U_a im Bereich (50V < U_a < 200 V) im Diagramm (a) überhaupt nicht ändern, also dann, wenn die Ausgangskennlinien im Diagramm (b) (fast) horizontal verlaufen.

Aber das Teilsystem "Kathode, Steuergitter, Schirmgitter" ist keine "ideale" Triode, bei der alle emittierten Elektronen auf das als "Anode" wirkende Schirmgitter auftreffen. Vielmehr ist es ja beabsichtigt, daß die überwiegende Mehrzahl der Elektronen duch die Zwischenräume des Schirmgitters zur Anode fliegen sollen. Aufgrund dieser (notwendigen) Zwischenräume gibt es einen "Durchgriff" der Anode, was zur Folge hat, daß sich die Kennlinien im Diagramm (a) leicht "auffächern".

Aus den Werten für U_a  in (a) erkennt man, daß die Richtung des "Auffächerns" für den Anoden-Strom I_a genau anders herum ist als beim Schirmgitter-Strom I_g2. Das stimmt überein mit der Darstellung in Diagramm (b), wo mit steigender Anodenspannung der Anodenstrom I_a ansteigt und der Schirmgitterstrom I_g2 sinkt.

 

Kennlinien der AL4

Die AL4 (oder die EL11) zeigt (konstruktionsbedingt) eine etwas größere Steigung im Ausgangs-Kennlinien-Feld, Abb 105 a.[1]

Das bedeutet, daß bei dieser Röhre der Anodenstrom (etwas) stärker durch die Höhe der Anodenspannung beeinflußt wird, Abb 105 b.

Aus dem Dreieck läßt sich die Steilheit S = ΔI_a / ΔU_g1 bestimmen.

 

• Die praktische Unabhängigkeit des Anodenstroms I_a von der Anodenspannung U_a bei Lautsprecher-Röhren hat auch zur Folge, daß i.a. im "Radio" die Anoden-Ruhe-Spannung (Arbeitspunkt) um den Spannungsfall (ca. 30 V) am Ausgangsübertrager geringer ausfällt als die Schirmgitterspannung U_g2.
• Daß bei Lautsprecher-Röhren die Schirmgitter-Spannung (ohne NF Aussteuerung) etwas höher ist als die Anodenspannung, ist also völlig "normal" und folglich "unschädlich".

Kennlinien von Noval- und Pico-Röhren

Es werden beispielhaft die Eingangskennlinen I_a = f(U_g1) (Steuerkennlinien) einiger Lautsprecher-Penthoden betrachtet. (Alle aus TFK Datenblättern)

Aus den Grafiken Abb. 102, Abb. 104, Abb. 105 ist erkennbar, daß diese Steuerkennlinien praktisch kaum von der Höhe der Anodenspannung abhängen. In den Datenblättern für Endröhren ist es daher i.a. üblich, nur eine Anodenspannung anzugeben, und meist ist U_g2 = U_a angegeben.

Steuerkennlinien für unterschiedliche Schirmgitter-Spannungen, wie bei der RENS1284, findet man nur für solche Penthoden, die nicht nur als Lautsprecher-Röhren vorgesehen sind.

Kennlinien E(C)L82 & P(C)L82

 

Links: Steuerkennlinien des "L" Systems der ECL82; Rechts: Steuerkennlinien des "L" Systems der PCL82

Die Steuerkennlinien der P(C)L82 stellen den (seltenen) Fall dar, wo für U_g2 = 170V zwei unterschiedliche Anodenspannungen (170 V & 200 V) angegeben sind. Und man erkennt die leichte Auffächerung der betreffenden Steuerkennlinie.

Ansonsten unterscheiden sich die (publizierten) Steuerkennlinien von E(C)L82 und P(C)L82 nicht.

Kennlinien EL95 & PL95

Die EL95 und die PL95 unterscheiden sich nur in den Daten für die Heizung (6,3 V / 200 mA bzw. 4,5 V / 300 mA). Die publizierten Datenblätter sind ansonsten identisch.

 

Wie bereits (oben) bei der RENS1284 festgestellt wurde, und auch bei den Steuerkennlinien der E(C)L82 bzw. P(C)L82 zu sehen ist, ergibt eine Änderung der Höhe der Schirmgitter-Spannung eine Parallel-Verschiebung der Steuer-Kennlinie.

In den Steuerkennlinien der EL95 / PL95 (links) sind die Kurven für 2 unterschiedliche Schirmgitterspannungen gezeichnet.

Die PL95 wird aufgrund ihrer Heizspannung von 4,5 V gerne als "Ersatz" für nur noch schwer beschaffbare alte 4 V Lautsprecherröhren verwendet, wie z.B. RES164 oder RENS1374d. 

Diese alten Lautsprecherröhren verwenden andere Spannungen für das Schirmgitter. Man kann nun für die PL95 als "Ersatz" durch Parallel-Verschiebung der Steuerkennlinie (näherungsweise) heraus bekommen, wie groß der Anodenstrom der PL95 als "Ersatz" dann wird. 

 

Kennlinien der EL13

Die EL13 ist eine (eher seltene) Endröhre mit "Stahlröhren-Sockel", die praktisch identische Daten zur EL95 hat.

Somit ist die EL95 ein perfekter Ersatz für die EL13, aber auch für die EL8, die bis auf den "Topfsockel" identisch zur EL13 ist.

Kennlinie EL84

Von der EL84 gibt es in den Datenblättern nur eine Steuerkennlinie (schwarz).

Bei den Meßwerten bzw. Betriebswerten sind die Daten für 3 Arbeitspunkte (AP1, AP2, AP3) angegeben.

AP1: I_a = 48 mA; U_g1 = -7,3 V

AP2: I_a = 36 mA; U_g1 = -6,4 V

AP3: I_a = 36 mA; U_g1 = -8,4 V

Während die Punkte AP1 & AP3 auf der gegebenen Steuerkennlinie (schwarz) liegen, liegt der AP2 auf der nach rechts verschobenen (magenta) Steuerkennlinie.

Nachdem der AP2 im Diagramm markiert ist, muß die Steuerkennlinie (als Ganzes) so weit nach rechts verschoben werden, bis sie genau durch diesen AP2 geht.

Die Arbeitspunkte AP2 & AP3 entsprechen (fast) dem Arbeitspunkt der EL41. Die EL41 hat allerdings einen anderen Wert für den Kathodenwiderstand, also bei "Ersatz" nicht nur Umsockeln.

Weil aber die Arbeitspunkte AP2 & AP3 in der erzielten Sprechleistung und dem Außenwiderstand den Werten entsprechen, die mit der EL41 zu erzielen sind, wurde die EL41 von der EL84 auch bei Geräten mit ca. 4 W Sprechleistung (ab ca. 1953) verwendet - selbst dann, wenn einige der Empfangs-Röhren noch Rimlock-Sockel haben.

Die Ablösung der EL41 durch die EL84 (mit AP2 oder AP3) betraf insbesondere kleinere Empfänger mit Spartrafo und kleinerem Gehäuse, sowie kleinerem Lautsprecher. Diese Ablösung wurde von beiden großen Röhren-Herstellern (TFK und Valvo) empfohlen.

 

[1]: Kammerloher, J.: Hochfrequenztechnik 2, Elektronenröhren und Verstärker, 8.A., C.F. Winter, 1958

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