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Röhrenklang - Mythos oder Tatsache

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Christoph Jänichen
Christoph Jänichen
 
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25.Nov.05 21:22

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Reply  |  You aren't logged in. (Guest)   1 Guten Tag allerseits,

hier und da liest man immer wieder mal vom warmen, weichen "Röhrenklang". Ich konnte bisher insbesondere bei alten Radios einen vollen Klang ausmachen, der aber meiner Ansicht nach nicht von den Röhren, sondern vom Holzgehäuse herrührt. Eine Röhre kann doch an sich nicht klingen. Was ist also dran am "Röhrenklang"?

mit fröhlichen Grüßen - C. Jaenichen
Karl-Heinz Bradtmöller
Karl-Heinz Bradtmöller
 
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25.Nov.05 22:25

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Reply  |  You aren't logged in. (Guest)   2 Hallo Herr Jänichen,
besonders in der Anfangszeit, wo der Transistor die Röhre abzulösen begann, konnte man deutlich die Verzerrungen im Klangvergleich zwischen röhrenbetriebenen Geräten, Röhren-Portables und Transistorportables heraushören.
Die Ursache ist in der Endstufenbeschaltung der meisten Geräte zu suchen.
Die Transistorendstufen- AB/Kennlinie weist im Nulldurchgang eine Verzerrung bei leisen Lautstärken auf, die durch die Ruhestromkompensation mithilfe eines NTC-Widerstandes nie
ideal bei allen Betriebstemeraturen ausgeglichen werden konnte, hier kommt es auch oft zu hörbarem, sogenannten "statistischen" (thermischen) Rauschen, ebenso steigt der Klirrfaktor fast sprunghaft bei Erreichen der Aussteuerung im Bereiche UB/2 - (2 x UCE) an, wie sie bei der Endstufe mit einer Pentode nicht oder in anderer Form vorliegt. Die ersten Transistorendstufen arbeiteten zudem mit Eingangs- und Ausgangsübertragern, bevor die Komplementärpärchen erfunden wurden. Hier ist der Übergang von gutem zu verzerrtem Klang ziemlich abrupt, nicht zuletzt bedingt durch die übliche Batterieversorgung mit Spannungen zwischen 6 Volt und 12 Volt. Bei Autoradioboostern hilft man sich mit dem Trick der zwei gegenphasig angesteuerten
Endverstärkern mit masseneutralem Lautsprecheranschluß, aber auch hier ist die Leistungsgrenze bei ca. 25 Watt erreicht, will man höhere Leistungen, verwendet man einen Spannungswandler.
Auch wurde gern die Röhre als Verstärkerelement in Gitarrenverstärkern beibehalten, da die Röhre auch Überlastungen durch falsche Ansteuerung besser verkraftet. Daher gewinnt der subjektive Eindruck des Röhrenklangs seine typische Charakteristik, eben die sogenannte "Pentodencharakteristik". Die Bassfrequenzwiedergabe ist allerdings stärker durch die Dimensionierung des Ausgangsübertragers abhängig.

P.S.: Der Braun Regie 550 zum Beispiel benötigt für die Endstufe eine UB von ca. 80 Volt, um in den Spitzen nicht zu verzerren. Das ist ja fast schon Anodenspannung einer Röhre.

Herzlichst,
Ihr K.-H. B.

This article was edited 25.Nov.05 22:42 by Karl-Heinz Bradtmöller .

Manfred Pfingsten
Manfred Pfingsten
 
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26.Nov.05 09:34

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Reply  |  You aren't logged in. (Guest)   3 Hallo, Herr Jänichen,

zu dem Thema werden Sie unzählige Diskussionen, Meinungen und Berichte im Internet finden. Allerdings ist auch viel "Voodoo" dabei, was man nicht ernst nehmen sollte.

Ich persönlich gehöre zu denen, die der Meinung sind, dass Röhrenverstärker anders und besser klingen als Transistorverstärker (ich meine damit aktuelle lieferbare Verstärker, nicht alte Röhrenradios zu alten Transistorradios).

Das Röhrenv. anders klingen, sagen eigendlich fast alle übereinstimmend, ob sie besser klingen, ist Geschmacksache und hängt ja vom subjektiven Höreindruck ab.

Die Gründe liegen u.a.: am höheren Klirrfaktor, geringeren Dämpfungsfaktor, das geringe Maß an zusätzlich erzeugten Oberwellen und natürlich am Ausgangsübertrager. Für die Transistorverstärker-Fan's sind das alles Klangverfälschungen, was vermutlich stimmt.
Allerdings bin ich bei den tech. Details nur "halbwissender", die genauen technischen Hintergründe wissen die Fachleute viel besser.

Gruß
Manfred Pfingsten

This article was edited 26.Nov.05 09:39 by Manfred Pfingsten .

Karl-Heinz Bradtmöller
Karl-Heinz Bradtmöller
 
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26.Nov.05 12:25

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Reply  |  You aren't logged in. (Guest)   4 Hallo,
hier ein Mikrophonaufnahme-Beispiel eines Gegentakt-Röhren-Endverstärkers:
http://www.radiomuseum.org/audio/sprache/EHRF_02~~1.mp3

Also, ich bin vom Röhrensound begeistert.
Allerdings muß man hier dazu sagen, daß die Verstärker alleine nicht das Klanggeschehen ausmachen, es ist auch die optimale Anpassung an die Lautsprecher zu erwähnen.

Auf Anfrage antwortete Firma Sennheiser bezüglich der Aktivboxen-Anlage Sennheiser Philharmonic (Kostenpunkt ca. 30000,00 DM), daß nur mit selektierten Aktivboxen das  Ergebnis zu erreichen wäre. Diese Anlage mit zwei Lautspechern mit fortlaufenden Seriennummern hatte ich bis ca. 1975 in einem privaten Tonstudio zu "betreuen".
Meine Verbesserungsvorschläge betrafen das lästige statistische Rauschen der Transistorendstufen mit Germaniumtransistoren (AD150) und das Einschaltknallen, sowie  hochfrequente Einstrahlstörungen. 
Für diese Probleme wurde eine akzeptable Lösung gefunden. (Der große Sendesaal des WDR-Köln Wallrafplatz hatte übrigens vor Jahren  diese Aktivboxen auch installiert.)

Interessanterweise sollte man erwähnen, daß es Hybridgeräte von SABA gibt, die den Hochfrequenzteil mit Röhren bestücken, die Endstufe mit Germanium-Leistungstransistoren.
Wohl eher aus Patzgründen, nicht etwa der besseren Qualität der Endstufen wegen.
Diese knallten nämlich oft durch, sei es durch einen Kurzschluß am Lautsprecherausgang, sei es einfach durch "Overload". So etwas habe ich bei Röhrenendstufen nie erlebt. Den einzigen
Worst Case in Form eines durchgeschlagenen Ausgangstransformators hatte ich selbst einmal herbeigeführt, indem ich bei Vollast den Lautsprecherstecker zog. Also genau das Gegenteil vom Worst-Case eines Transistorverstärkers, der Leerlauf verkraftet, aber keinen Kurzschluß.
Um den Leerlauf-Worst-Case abzuhelfen, kann man an den Lautsprecherausgang einen 47 Ohm-Widerstand ( etwa 2 Watt) parallelschalten, der im Normalfall nicht ins Gewicht fällt, bei abgezogenem Lautsprecher aber die Endstufe schützt.
Einmal handelte es sich um ein Anpassungsproblem einer Elektronenorgel , die, man höre und staune, vollständig röhrenbestückt war. Was hernach passierte war folgendes, der Kunde griff einmal voll in die Tasten, so daß auch der halbe Stadtteil vom Orgelsound beglückt wurde, und, peng,
die Mitteltöner der angeschlossenen HiFi-Boxen waren perdu. Dem Verstärker hat das nichts ausgemacht. Die 47-Ohm-Widerstände waren ja von mir fest eingelötet.

Alles in allem gewinne ich den Eindruck, daß Röhrenverstärker einfach einen total satten Sound bringen, nicht nur bei der erwähnten Elektronenorgel, diesem Monstrum, mit Verlaub gesagt, Transistorendstufen haben demhingegen IMHO eine Schärfe, die nicht immer  erwünscht wird.

Herzlichst, Ihr K.-H. B.

This article was edited 26.Nov.05 13:12 by Karl-Heinz Bradtmöller .

Konrad Birkner † 12.08.2014
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26.Nov.05 15:02

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Reply  |  You aren't logged in. (Guest)   5 Es ist schwierig, dem subjektiven Klangempfinden exakte Messwerte gegenüberzustellen.
Natürlich sind erstklassige Werte für Frequenzgang, Anstiegszeit (Impulsverhalten), harmonische und Intermodulationsverzerrungen, Quellwiderstand (z.Bedämpfung) etc schon fast eine Garantie für einen guten Verstärker. Wenn jetzt auch noch die Lautsprecher mithalten können (was schon schwieriger ist), kann nicht mehr viel fehlen.
Aber: wieviel schlechter dürfen die einzelnen Parameter einzeln und in Kombination denn werden, um nicht zu stören? ....das ist kaum zu beantworten.

Tatsache ist, dass z.B. das Impulsverhalten (etwa beim Klavieranschlag) beim Röhrenverstärker günstiger verläuft als beim Transistorgerät.
Die Röhrenkennlinie ist oben gekrümmt ehe sie in die Sättigung verläuft. Beim Transistor tritt am oberen Knick ein hartes clipping auf, das viel unangenehmer empfunden wird als der "Röhrenklirr". Ganz typisch zu beobachten bei den Fuzz- Verzerrern welche das Verhalten der klassischen Rockgitarrenverstärker, wie Fender etc., nachbilden (wollen).
Aber so weit brauchen wir gar nicht zu gehen.

Beim Röhrenverstärker sind meist Lautsprecher mit relativ hohem Wirkungsgrad im Einsatz. Die Leistungsspitzen treten nur kurzzeitig auf und werden vom Lautsprecher leicht verkraftet. Beim Transistorgerät sind die Spitzen natürlich auch die selben. Der Unterschied liegt aber darin, dass diese Spitzenleistung beim Halbleiter gleich seiner möglichen Dauerleistung ist. Ich muss also die Lautsprecher höher belastbar machen, obwohl ich es gar nicht lauter brauche.
 
Die mit Transistoren leichter erzielbare höhere Leistung erlaubt andererseits den Einsatz klein bauender Boxen, die den Frequenzgang durch starke innere Bedämpfung ausgleichen. Dadurch haben es moderne Boxen schwer an Röhrenverstärkern. Abgesehen von folgendem Nachteil:
Für einen bestimmten Schalldruck muss eine kleine Membran eine grössere Amplitude bringen (Basspumpe...).
Das bringt aber Intermodulationsverzerrungen mit sich, weil während der relativ langsamen Bewegung auch die höheren Frequenzen überlagert sind und ein durchaus störender Dopplereffekt eintritt. Die höheren Töne sind "verknurrt", sie klingen rauh sobald gleichzeitig ein starker tiefer Ton dabei ist.
Also trennt man die Tonbereiche auf 2 oder 3 oder gar 4 Wege auf. Aber selbst phasenkompensierte Weichen schaffen es nicht ganz. Störend bemerkbar wird das vor allem bei klassischer Musik, wo dann beispielsweise eine Solovioline irgendwie doch nicht original klingt, obwohl Leistung, Frequenzgang und Klirrgrad der Anlage messtechnisch untadelig sind. Hier sind  Breitbandsysteme mit grosser Membranfläche unschlagbar, vor allem, wenn eine Anzahl identischer Chassis in Gruppen geschaltet sind. Kleine Chassis sind masseärmer und haben mit hohen Tönen weniger Probleme. Als guter Kompromiss haben sich Kombinationen aus Breitband und (sub-)woofer erwiesen, wie z.B. die Acustimass von Bose und andere. Sie trennen bei ca. 130-170 Hz. Wenn dann der Tieftöner klirrarm ist, können die tiefen Töne nicht mehr geortet werden.Er kann (fast) beliebig im Raum versteckt werden. Macht der Sobwoofer aber Klirr in die Bereiche um 200+ Hz hinein, dann hört man sehr wohl, wo diese Box steht und es ist nix mit der stolzen Anlage (solche sind leider nur allzu viele auf dem Markt).
All dies gilt jetzt eigentlich nur für die sogenannte E-Musik bei Normalbeschallung im Heim oder kleinen Saal. Die U-Musik stellt andere Anforderungen. (Dies ist keinesfalls eine Wertung der Musikrichtungen !)

Meiner Meinung nach haben die frühen Transistorverstärker mit ihren Übernahmeverzerrungen bei kleinem Signal den Ruf der ganzen Sippschaft verdorben. Beide Techniken, Röhre und Halbleiter, liefern Spitzenergebnisse, wenn gut angewendet. Das Pauschalurteil "Röhre klingt besser" halte ich für unberechtigt. Es ist eben ein Mythos, und in Glaubensfragen lässt sich nicht sachlich argumentieren.


Anmerkung: Der oben erwähnte Tod eines Mitteltöners an einer E-Orgel ist eigentlich fast zwangsläufig. Die Orgel bringt bei einem Dauerton ihre volle Leistung auch bei höheren Frequenzen. Bei "normaler" Musik wird diese Leistung nur im Tieftonbereich auftreten. HiFi-Boxen sind in ihrer Leistungsangabe fast immer auf den Tieftöner bezogen, Mittel- und Hochtöner sind erheblich schwächer dimensioniert! Also kann ich einer 100 W 3-Kanal-Box die 100 W nur bis zu einigen hundert Hz zumuten. bei 1-2 kHz wird sich der Mitteltöner kurz und schmerzlos verabschieden. Er verträgt nämlich meistens nur die Hälfte!
Fazit: HiFi-Boxen sind als Instrumentenlautsprecher nicht optimal (milde ausgedrückt). Nicht umsonst betreibt man hierfür hart eingespannte Chassis in offenen Boxen... und der Frequenzgang spielt nur eine zweitrangige Rolle.


This article was edited 26.Nov.05 19:36 by Konrad Birkner † 12.08.2014 .

Karl-Heinz Bradtmöller
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28.Nov.05 07:19

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Hallo Herr Birkner,
ist zwar jetzt etwas off topic, aber danke, daß Sie mir bestätigen, daß der Defekt des Mitteltöners bei besagter Orgelansteuerung nicht auf meinen Fehler bei der Anpassung der Röhrenschaltung zurückzuführen ist.
Der junge Mann wollte nämlich Schadenersatz dafür, was ich ablehnte, zu Recht meine ich,
und diese Meinung finde ich nun nochmals bestätigt.

Auf das Thema Röhren im Vergleich zum Transistor in der Elektroakustik komme ich später noch zurück.

Herzlichst, Ihr
Karl-Heinz B.
Lothar Conrad
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04.Dec.05 12:54

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Reply  |  You aren't logged in. (Guest)   7 Hallo Allerseits

Es ist tatsächlich etwas dran am subjektiv "vollen" Klang der Röhre.

Um das zu verstehen versuche ich hier ein paar Grundlagen zu zeigen.

Wie arbeitet das Menschliche Ohr, wie hört man etwas?
Das Ohr führt quasi eine Art Fourier Echtzeitanalyse des anliegenden "Geräusches" durch, das heist es zerlegt ein Geräusch in seine Grundtöne. Dies wird über die abnehmende Schneckenform des Innenohrs und den darin liegenden Härchen ducrchgeführt. Diese Härchen werden durch die Spannungsmaxima einer stehende Welle bewegt.
Die Spannungsmaxima einer Welle sind frequenz- und damit laufzeitabhängig. Durch die Schneckenform wird also ein Geräusch in seine Grundfrequenzen zerlegt und dadurch werden in der Schnecke an den entsprechenden Stellen die Spannungsmaxima der einzelnen Grundschwingungen des Geräusches wahrgenommen.
Daher ist unter anderem auch die Ortung einer Schallquelle, auch nur mit einem Ohr, erst möglich: Phasenverschiebungen und damit verbunden eine Oberwelle durch Summen- und Differenzbildung der beiden auftreffdenden Signalanteile. Daher ist auch die besondere Ohrmuschelform beim Menschen notwendig, sonst währen wir nicht in der Lage ein Geräusch räumlich 360° zu orten!

In der Vergangenheit war es wohl notwendig besonders auf Geräusche mit plötzlichen Änderungen zu reagieren (knackender Zweig, raschelndes Laub etc).
Daher hat man dafür eine besondere Hörempfindlichkeit und wird automatisch alamiert, d.h. sowas wird eher als unangehm empfunden.

Wenn ein Signal einen abknickenden oder impulsartigen Verlauf hat, so würde man vorwiegend sehr viele Oberwellenanteile bekommen.
Hat ein Signal dagegen keine "Knicke" im Verlauf, so werden eher nur einige wenige Harmonische erzeugt.

Betrachtet man die Kennlinie einer Röhre im Vergleich zum Transistor, so sieht man das die Röhre nicht scharf begrenzt, sondern eher sanft "verwäscht". Daher werden bei stark ausgesteuerter Röhre i.A. einige wenige geradzahligen Harmonischen erzeugt (Buckel)
Der Transistor erzeugt beim Begrenzen sehr viele ungeradzahlige Harmonische (Rechteck)

Ein Bewerten des Klirrfaktors hilft hier aber nicht, da der Klirrfaktor nicht die "Art" der Verzerrung berücksichtigt, aber das Ohr ja genau dies tut!

Deswegen nimmt man ein anderes Oberwellenspektrum (aufgrund von Verzerrungen) extrem unterschiedlich wahr, auch bei absolut gleichem Klirrfaktor !

D.h. ein paar sehr hochfrequente Oberwellen, erzeugt durch rechteckförmige Begrenzung des Signals bei stark ausgesteuertem Transistor, werden u.U. sehr störend empfunden, während die wenigen Oberwellen einer verzerrenden Röhre eher als angenehm empfunden werden.

Das dürfte aber soweit alles schon bekannt sein.

Wieso aber klingt eine Röhre schon anders, wenn sie noch lange nicht soweit aussteuert, daß sie verzerrt?

Da bei der Röhre ohne besondere Massnahmen schon im normalen Arbeitsbereich die Kennlinie etwas gekrümmt oder bauchig ist, kommen bereits ein paar, aber nicht sehr hochfrequente Oberwellen hinzu. Diese werden auch eher "angenehm" empfunden. In der Natur würde dies einem leichten Hall, aber keinesfalls einer Gefahr entsprechen. Durch den geringen Oberwellenanteil ist dies somit keine "Gefahr", ist also nicht unangenehm.

Um das nochmal zu verdeutlichen: Das Ohr kann die Richtung eines Geräusches wahrnehmen, indem es eine Frequenzanalyse durchführt.
Hall (wie in einem grossen Raum) wird durch Laufzeitunterschiede erzeugt. Dabei entstehen Oberwellen, wenn das Signal mit unterscheidlicher Laufzeit im Ohr zusammentrifft. Das Ohr wertet das Oberwellenspektrum aus. Bei Hall wird vorwiegend nur 1 Oberwelle erzeugt (Summen- und Differenzsignal)
Dasselbe passiert aber auch bei einer gekrümmten Kennlinie.
Daher klingt "der Röhrensound" meist irgendwie "Voller", da nur wenige Oberwellen hinzukommen (wie beim Hall), der Klang scheint auch nicht mehr aus einem einzigen Punkt herzukommen. sondern etwas verstreuter zu sein, die Röhre klingt irgendwie "breiter".

Denselben Effekt kann man auch erreichen, indem man einen ganz kleinen Hallanteil oder Chorus (nur ein paar ms) auf einen üblichen Transistorverstärker gibt: schon klingt er nicht mehr "trocken", sondern viel "voller", "weicher" etc.

Daher passt es eigentlich auch irgendwie schon: die Röhre klingt voller, breiter, wärmer etc.



Viele Grüsse


Lothar





Lothar Conrad
Lothar Conrad
 
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04.Dec.05 13:23

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Reply  |  You aren't logged in. (Guest)   8 Hallo Karl-Heinz
Wenn ich an irgendwelchen Lautsprechern herumbastel, dann kommt immer gleich eine kleine (Halogen)Birne 12V, 10-100W, je nach Lautsprechererleistung, mit rein, als "Sicherung". Damit hat man auch gleichzeitig eine "optische Überlastanzeige". Es lassen sich u.A. hervorragend durchgebrannte Doppelfadenlampen von Autoscheinwerfern "recyclen", bei denen noch ein Faden geht.
Gerade die winzigen Mittel- und Hochtönerspulen sind da sehr dankbar dafür.


Grüsse

Lothar
  
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