Systemeinordnung der Brückenendstufe

Triode oder Pentode?

Die Pentodenschaltung ermöglicht die höchste Leistungsausbeute einer Röhre. Das Ia/Ua Kennlinienfeld von Pentoden zeigt ein deutliches Schwellenverhalten mit einem abrupten übergang zum Sättigungsstrom.

Für die Praxis bedeutet das:
- exakte Anpassung an die jeweilige Lautsprecherimpedanz erforderlich,
- Impedanzausgleich der Lautsprecher erforderlich.

Triodenkennlinien weisen kein solches Schwellenverhalten auf. Sie enthalten eine systembedingte Gegenkopplung, die über den "Durchgriff" bestimmt wird und haben daher einen niedrigeren dynamischen Innenwiderstand, verhalten sich also bei Widerstandsanpassung toleranter.

Für die Praxis bedeutet das:
- keine exakte Anpassung an die jeweilige Lautsprecherimpedanz erforderlich,
- kein Impedanzausgleich der Lautsprecher erforderlich,
- niedrigere Ausgangsleistung durch die "Regelreserve" der internen Gegenkopplung.

Push-Pull und Single-Ended

Diese Schaltungsvarianten sind unabhängig vom Röhrentyp (Triode oder Pentode).

Single Ended

Diese Schaltungen führen das Signal über die Kennlinie eines einzelnen Röhrensystems und erzeugen wegen der Kennlinienkrümmung (Ia ~ Ua3/2) eine Unsymmetrie der Amplituden, was ein kontinuierlich abfallendes Klirrspektrum bewirkt.

Der klangliche Eindruck ähnelt daher eher dem eines Saiteninstrumentes, bei dem höhere Oktaven zum Mitschwingen angeregt werden. Ein gleichmäßig abfallendes Klirrspektrum wird als harmonisch empfunden, wenn die erste Oberwelle im Abstand der Grundfrequenz vorhanden ist und der ursprünglichen Ton wird als "voller" wahrgenommen. Das wusste schon Pythagoras.

Push-Pull

Diese Schaltungen haben ihren Ursprung in Gitarren- und Kinoverstärkern, bei denen es auf hohe Ausgangsleistungen ankam und Verzerrungen eher toleriert wurden. Sie erzeugen den typischen Jukebox-Klang. Bei gleichem Röhrentyp erreichen sie bei doppelter Röhrenzahl eine etwa vierfache Ausgangsleistung.

Eine besondere Push Pull Schaltungsvariante ist unter dem Namen Parallel Push Pull bekannt. Hier wird das Ausgangssignal nicht durch Addition der Gegentaktkomponenten erzeugt, sondern durch deren Subtraktion. Nachteilig dabei ist, dass bei doppeltem Netzteilaufwand lediglich eine Leistungsverdopplung gegenüber einer Single Ended Schaltung erreicht wird, wohl aber ein besonders niedriger Gesamtklirr. Daher wurden solche Schaltungen für Monitorverstärker in der Studiotechnik verwendet.

Allen Schaltungsvarianten gemeinsam ist die Durchleitung des Speisestroms durch den Ausgangsübertrager, was mit der Gefahr der Zerstörung von Bauteilen durch Induktion bei Schaltvorgängen im Betrieb und im Fehlerfall verbunden ist. Bei Push-Pull kommen Gegentaktübertrager zum Einsatz, die die magnetische Vorlast durch entgegengerichtete Speiseströme kompensieren.

Bei Single-Ended besteht die Problematik dauernder magnetischer Vorlast der Ausgangsübertrager. Diese unvermeidbare Vormagnetisierung erfordert zur Vermeidung von Sättigungseffekten das Einfügen eines Luftspaltes in den Eisenkreis, wodurch die übertrager hinsichtlich Wirkungsgrad und Bandbreite ineffizienter werden. Die Induktionsproblematik besteht ebenfalls.

Brückenschaltung

Eine Brückenschaltung hebt die praktischen Hauptnachteile von Röhrenverstärkern weitestgehend auf. Dies sind:

- Speisestromführung über Ausgangsübertrager mit den beschriebenen Wirkungen, - Erfordernis des BIAS-Abgleichs beim Röhrenwechsel, - Verwendung von selektierten Röhren.

Die Brückenschaltung entspricht rechnerisch und praktisch einer Single-Ended Stufe mit ca. dreifacher Leistungsausbeute. Eine magnetische Vorlast der Eintakt-Ausgangsübertrager entfällt jedoch, was den praktischen Einsatz solcher Verstärker. durch die Leerlauf- und Kurzschlussfestigkeit der Ausgangsterminals in jeder Lastsituation erheblich erleichert.

Die Amplitudensymmetrie mit der Folge schwach ausgeprägter ungeradzahliger Harmonischer wird von dem zugrundeliegenden Doppel-Gegentaktprinzip vererbt, was sich aber schaltungstechnisch einstellen (anheben) lässt. Damit kann das Klirrspektrum in seiner Charakteristik von Push Pull auf Single Ended kontinuierlich übergeleitet werden. Der Gesamtklirr ist dabei mit typisch -60dB sehr niedrig. Die resultierende Betriebsart der Brückenschaltung ist Class A.

Die Hauptvorteile der Brückenschaltung in der Zusammenfassung:

- Single-Ended Class A Klang bei halber Push Pull Leistung,
- sehr niedriger Gesamtklirrfaktor,
- Austausch einzelner (unselektierter) Röhren ohne Einstellarbeiten,
- keine Lautsprecher mit Impedanzausgleich erforderlich,
- automatische Impedanzanpassung im Praxisbereich zwischen 2 und 10 Ohm,
- unkritisches Verhalten der Lautsprecherterminals bei Zu- und Abschaltung von Lasten im Betrieb mit Eingangssignal,
- konstante Belastung des Netzteils unabhängig von der Aussteuerung¹




¹ Die Brückenschaltung arbeitet mit Konstantstrom. Wird mehr Leistung an die Lautsprecher abgegeben, verringert sich die Anodenverlustleistung entsprechend.



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