Wie funktioniert ein Röhren-Amp? Part 1

Röhre

Die Funktionsweise eines Röhren-Verstärkers ist für mich als Laie immer wieder ein Phänomen und ich habe mich mal ein wenig intensiver mit der Materie befasst.

Hier möchte ich – ganz laienhaft – die Funktionsweise eines Röhrenverstärkers mit Kathodenbias erklären:

Röhren

In jedem Röhrenverstärker sitzen mehrere Vorstufen- und Endstufenröhren, über welche die Verstärkung läuft.

In der Mitte des Röhrenglaskolbens sitzt eine Kathode, sprich ein elektrischer Minuspol. Diese Kathode kann man mit einer minmalen positiven Ladung belegen. Der Ruhestrom, sprich der Strom, der durch den Schaltkreit fließt, wenn er nicht aktiv ist, wird Bias genannt und in dem oben gennanten Fall durch die Wahl der Kathode bestimmt (Kathodenbias).

Eine andere Variante, die in vielen Verstärkern eingesetzt wird, ist die Einstellung des Ruhestroms mit Hilfe eines Trimmpotis oder bestimmter Widerstände (fixed Bias).

Vor allem wenn die Kathode in der Röhre gut vorgeheizt ist, ist sie in der Lage unzählige Elektronen (negativ geladene elektrische Teilchen) auf den Weg zu schicken.

Um die Kathode herum befindet sich die sogenannte Anode. Ein positiv geladener Pol, der in Musikerkreisen als “Plate” bezeichnet wird.
Obwohl auch die eigentlich Kathode in einer Verstärker-Röhre eine leichte positive Ladung aufweisen kann, ist die positive Ladung der Anode so viel höher, dass die Elektronen im Vakuum einer Röhre ungebremst in Richtung der Anode fliegen würden.

Grid

Um dieses Elektronen-Feuer mit Hilfe eines dritten elektrischen Feldes steuern zu können, wird ein Gitter (“grid”) zwischen Kathode und Anode gebaut. Und hier kommt die minimale positive Ladung der Kathode ins Spiel: Das Gitter hat eigentlich keine Ladung. Dadurch, dass die Kathode jedoch eine minimale positive Ladung trägt, wirkt es, als habe das Gitter eine negative Ladung. Da sich das Gitter nah an der Kathode befindet, hält es die negativ geladenen Elektronen solange an Ort und Stelle bis das Gitter mit einer positiven Ladung beschickt wird.

Diese positive Ladung bekommt das Gitter, wenn man es mit der relativ geringen Spannung der Pickups verbindet. Das Gitarrensignal der Pickups löst einen Flug der Elektronen von der Kathode zur Anode aus, welcher letztlich ein genaues Abbild des Gitarrensounds verstärkt.

Ist der Eingangspegel zu hoch, übersteuert die Röhre und führt letztlich zu einer Verzerrung. Je nachdem, welche Röhre übersteuert, sprechen wir von Vor- oder Endstufenverzerrung.

Den Elektronen-Flug im Innneren der Röhre kann man nun durch den Einsatz ausgewählter Widerstände beeinlussen. Diese beeinflussen dann die Spannung, die auf dem Gitter zwischen der Kathode und der Anode liegt.

Weiter geht es zum 2. Teil.

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