Mittwoch, 5. Januar 2011

Die Magie der Single Ended Triode


Woher stammt der vermeintliche "Mythos" vom überragenden Klang einer Single Ended Triode (SET)? Nun, dafür gibt es handfeste technische Gründe - das Konzept der SET ist allen anderen Verstärkerkonzepten [Parallel Single Ended (PSE), Push-Pull (PP), Tetroden/Pentoden, Transistor] deutlich überlegen.

Häufig ist zu lesen oder zu hören, Röhrenverstärker klängen "wärmer" oder "geschönter" als Transistorverstärker. Und Röhren – insbesondere SET – könnten keinen sauberen, tiefen und druckvollen Bass produzieren. Das sind Märchen, die vom falschen Umgang mit Röhrenverstärkern herrühren, insbesondere verursacht durch die Verwendung ungeeigneter Lautsprecher.




Seltenheit: Sylvania 2A3 Dual-Monoplate - man beachte die beiden separaten Systeme!


Vergleich Röhre vs. Transistor
Die Röhre ist gegenüber dem Transistor thermisch stabiler. Sie wird mithilfe einer Heizung auf ihre fixe Betriebstemperatur gebracht – das Musiksignal und die abverlangte Leistung haben auf diese keinen Einfluss. Im Gegensatz dazu wird ein Transistor im Takt der Musik erwärmt und kühlt wieder ab. Dieser Effekt produziert ständige Veränderungen im Molekulargefüge des Transistors, welche zu nichtlinearen Verzerrungen führen – diese werden beim Musikhören als unnatürlich wahrgenommen.

Die Röhre – insbesondere die Triode – verfügt gegenüber dem Transistor über eine deutlich linearere Kennlinie. Damit kommen Röhren prinzipiell ohne schaltungstechnische (und damit den Klang verschlechternde) Korrekturmaßnahmen aus.

Röhren sind viel übersteuerungsfester als Transistoren und verfügen damit über einen größeren Dynamikbereich. In der Konsequenz kommen Röhrenschaltungen mit weniger verstärkenden Stufen aus als Transistoren – bei SET reichen zwei.

Röhren besitzen ein "natürlicheres" Verzerrungsverhalten als Transistoren. Verzerrungen (="Klirr") sind (unerwünschte) erzeugte Vielfache der Ursprungsfrequenz f, also 2f, 3f etc. – entsprechend dem Klirrfaktor k2, k3 etc. Bestimmte Vielfache ("Harmonische") – insbesondere die doppelte Frequenz (2f, Oktave) und die dreifache Frequenz (f3, Terz) kommen in der Natur als Obertöne vor und werden als natürlich und nicht störend empfunden. So wird k2 beispielsweise erst ab 10% wahrgenommen – die 2A3 produziert bei voller Leistung "nur" ca. 5% k2. Hier "glänzen" Transistoren mit besseren Messwerten – ohne dass es Vorteile bringt.

Vielfache wie k9 oder k11 kommen in musikalischen Strukturen hingegen nicht vor – k11 wird beispielsweise bereits ab 0,01% unerträglich. Hier versagen Transistorverstärker sehr häufig – von Röhrenverstärkern wird dieser Klirr dagegen nicht produziert. Deshalb heben Hersteller von Transistorverstärkern in ihren Prospekten gerne das nominell geringe Verzerrungsverhalten hervor – ohne Bezugnahme auf die Klirrart (k2, k3, k4, k5,…) ist diese Angabe jedoch völlig ohne Aussagekraft. Der Kunde wird durch dieses "window dressing" bewusst geblendet; häufig darf man sogar annehmen, dass es der Hersteller einfach nicht besser weiß…

Bis auf wenige rühmliche Ausnahmen – wie z.B. Geräte von Nelson Pass, der es einfach "kann" – sind Transistorverstärker für hochwertige Musikreproduktion daher untauglich.


SET vs. PSE, PP, Pentoden & Tetroden
SET waren die ersten "Tonverstärker" überhaupt, welche zu Beginn der 30er Jahre des 20. Jahrhunderts zum Beispiel in Kinos – meist in Verbindung mit großen Hornsystemen - eingesetzt wurden, als der Tonfilm den Stummfilm ablöste. Eine Hand voll Watt reichten da völlig aus…

Direkt geheizte Trioden haben einen geringeren Innenwiderstand als andere Röhrentypen – daher kann auf linearisierende Maßnahmen wie z.B. Gegenkopplung verzichtet werden.
Darüber hinaus verfügen Trioden über ein "musikkompatibleres" Klirrspektrum als Tetroden oder Pentoden.

Der Knackpunkt bei PP-Verstärkern generell ist die zusätzliche Splitterstufe (zusätzliche Bauteile!), die das Signal in eine positive und eine negative Halbwelle zerlegt. Jeweils separate Stufen verstärken beide Teilsignale; diese werden im Ausgangsübertrager wieder zusammengefügt. Neben dem Nachteil des doppelten Bauteilaufwands für die beiden Verstärkerzüge funktioniert dieses Prinzip nur perfekt bei 100%iger Symmetrie beider Zweige – selbst bei minimalen Toleranzen (gar nicht zu denken an Alterungsprozesse) ein zum Scheitern verurteiltes Unterfangen. Durch die praktisch immer vorhandene Asymmetrie beider Verstärkerzweige kommt es beim "Zusammenfügen" des Signals zu so genannten Übernahmeverzerrungen – und zwar im Nullpunkt des Signals, also dort, wo der meiste Schaden angerichtet wird.



Taugt nix: Push-Pull-Schaltung


In abgeschwächter Form gilt der Nachteil zweier parallel arbeitender Verstärkerzüge pro Kanal auch für die PSE-Schaltung. Der Vorteil doppelter Leistungsausbeute (wer braucht die?) und die damit einhergehende Halbierung der Verzerrungen bei gleicher Lautstärke (die Verzerrungslinie einer Triode steigt ja linear mit der Leistung) erfordert wiederum eine exakte Bauteilpaarung/Symmetrie, insbesondere bei den Endröhren.

Nun lässt sich diese Betrachtung gar auf die Spitze treiben: Eine "Standard" 2A3 verfügt über zwei parallel operierende Kathodensysteme – demzufolge entspricht eigentlich nur die 2A3 "Monoplate" der reinen Lehre… Aber das führt vielleicht etwas zu weit.



 Taugt was: Übertrager von Tamura


Somit wird klar, dass SET die einzig geeigneten Verstärker zur qualitativ hochwertigen Musikwiedergabe sind. Im Folgenden einige Beispiele für die im Customer-Bereich leider inzwischen auch schon etwas dünner werdende Auswahl an SET:

  • Air Tight 300B
  • Yamamoto A06-2/A08/A09 (AD1, 45, 2A3, 300B - als Bausatz, Vertrieb: JAC Music)
  • Dynavox DynaWatt 2A3 SE (wird nicht mehr produziert)
  • Shindo (diverse, werden nicht mehr gebaut/in Europa nicht mehr vertrieben)
  • Sun Audio SV-2A3 / 300B (Vertrieb: Audio Life, Niederlande)
  • Welter 2A3, 300B, EBIII (werden nicht mehr produziert)

Gerne werde ich hier eine Bildergalerie einrichten mit schönen Bildern von SET-Verstärkern – jedes mir per Email zugesandte, geeignete Bild (min. 1600 x 1200, max. 1 MB Größe) wird an dieser Stelle veröffentlicht!

Weitere Postings zu diesem Thema:
Die Entwicklung der Triode

Kommentare:

  1. Ein kleiner Hinweis: Bei einer Push-Pull-Endstufe erzeugt die "Splitterstufe" ein gleichphasiges und ein gegenphasiges Signal. So, wie das im Text geschildert ist, trifft das nur auf eine Class-B-Endstufe zu. Das waren z.B. mal die (schrecklich klingenden!) Bahnhofsverstärker, bei denen man selbst im Röhrenzeitalter keine Ansage verstehen konnte. Beim Class-A-Push-Pull werden die beiden Signale im Ausgangsübertrager dann so zusammengefügt, dass sie sich gleichphasig addieren. Vielleicht mag mein Freund Björn aus Hamburg mal einen ausführlicheren Text zur Problematik des Push-Pull-Verstärkers schreiben?

    Musikalische Grüsse,
    Götz Wilimzig

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  2. Hallo,

    obige Aussagen hätte ich früher vermutlich auch unterschrieben...bis ich einen wirklich sehr sehr guten PP Amp (6BG6GA mit Zwischenübertrager) eines wohl beleumdeten und in D vorallem für seine SE Amps bekannten japanischen Herstellers gehört habe, der es in Sachen Musikalität, Emotionalität und Nuanciertheit (das was mir bei anderen PP Amps im Vergleich zu meiner 300B immer gefehlt hat) mit den besten SE Amps aufnehmen kann. Auch mit den SE Amps aus dem gleichen Hause, die in den einschlägigen Kreisen, zu den Besten ihrer Spezies gezählt werden. Ein Freund von mir betreibt übrigens die gleichen PP Amps neben einem Paar "größerer" 300B SE besagten Herstellers...klar klingen die unterschiedlich, aber man kann hier beleibe nicht mehr in besser oder schlechter unterteilen. Man darf raten, mit welchen er meistens hört :) Es kommt halt drauf an, wer wie etwas macht und umsetzt. Ich habe schlussendlich meine 300B Monos (ein "kleineres" Modell aus besagter jap. Manufaktur) verkauft, weil die 6BG6GA PP Monos die musikalisch fesselnderen und involvierenderen Verstärker sind. Wobei deren Leistungsvorteil zumindest an meinen Lsp keine wirkliche Rolle spielte.

    MfG

    Ron

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  3. Finde nichts unangenehmer, als wenn innerhalb der Röhrenszene, die sich leider sowieso viel zu oft durch Andeutungen laviert, mit solchen Geheimniskrämereien gearbeitet wird, ohne Ross und Reiter zu nennen. Was sollen diese Spielchen?

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