Hallihallo !

Letztens hab´ ich mal wieder Werbung für die dollen Marshall Valvestate Röhrenamps gesehen.
Aber was genau ist eigentlich so´ne Röhre, und was macht sie ?
Alle, die ich bisher fragten meinten nur, das hören alles erklären täte . . . naja.

Also wenn ihr mir ein Bisschen Abhilfe in meiner Unwissenheit verschaffen könntet, wäre ich sehr dankbar ! ;-)

Schönen Abend,

Chicago

: Aber was genau ist eigentlich so´ne Röhre, und was macht sie ?

Die Röhre röhrt!!!
Nun, die Röhre als solche ist im Prinzip durch den modernen Transistor in der Funktionsweise ersetzt worden. Viel mehr möchte ich nicht schreiben, denn 100%ig sicher bin ich bei den Dingern nicht. Und bevor ich hier Halbwahrheiten erzähle lasse ich lieber die Hardcore-Techniker ran.

: Alle, die ich bisher fragten meinten nur, das hören alles erklären täte . . . naja.
:
: Also wenn ihr mir ein Bisschen Abhilfe in meiner Unwissenheit verschaffen könntet, wäre ich sehr dankbar !

Hören erklärt aber in diesem Fall wirklich alles!!

Gruß
Felix

: : Also wenn ihr mir ein Bisschen Abhilfe in meiner
: : Unwissenheit verschaffen könntet, wäre ich sehr
: : dankbar !
: Hören erklärt aber in diesem Fall wirklich alles!!


Nunja, ich hab auch schon Fender-Transen-Amps gespielt,
die sich mit ordentlich Hall schon ziemlich röhrig angehört
haben.

Sind etwa teure Röhren-Amps durch billigere Transen ersetzbar?

Dominik

Hi Chicago,

: Aber was genau ist eigentlich so´ne Röhre, und was macht sie ?

da recycle ich doch einfach mal einen meiner alten Texte, den ich damals für das DeLaMusica-Forum geschrieben habe. Der hatte eigentlich einen ganz anderen Fokus, und ist auch technisch eher plump als wissenschaftlich exakt, aber egal.


Erstmal vorweg was zu den Bauteilen:

Röhren sind Glasröhren, aus denen die Luft rausgepumpt wurde, so daß ein Vakuum entsteht. Manche werden auch mit irgendwelchen obskuren Gasen gefüllt. In jedem Fall befinden sich aber seltsam gebogene Metallteile in der Röhre, Drähte, Wicklungen, Gitter usw. Der Witz ist nun, daß man einen Teil der Röhre mit schwachem Strom ansteuern kann und damit einen anderen Teil der Röhre steuern kann, der starken Strom durchläßt. Der Fluß des starken Stroms kann also durch den schwachen Strom beeinflußt werden, und genau dadurch kann die Röhre zum Verstärker werden.
Halbleiter (Transistoren, Dioden, die Amis sagen auch Solid State dazu) sind aus Silizium oder Germanium und lassen den Strom in nur einer Richtung durch. Dieses Sperrverhalten kann man bei Transistoren steuern, auch hier wieder mit dem gleichen Witz, daß man schwache Ströme verwenden kann, um starke Ströme zu steuern.

Aus Sicht des Stroms wird hier also eigentlich sowohl bei Röhren als auch bei Transistoren nichts "verstärkt", sondern nur der Fluß des starken Stroms gesteuert. So ähnlich wie ein Schleusenwärter bei ner Talsperre, der mit seiner geringen Kraft durch Knopfdruck die Schleusen eines Staudamms öffnet oder schließt.


Traditionell unterscheiden sich Transistorverstärker und Röhrenverstärker in zwei entscheidenden Punkten.

(1) Zum Einen das Clipping, also das Verhalten bei Übersteuerung. Wenn ein Verstärker (der sagen wir mal 50 Watt hat) so angesteuert wird, daß er sagen wir mal 20 Watt raustut, könnte man meinen, daß er dann bei einem doppelt so lauten Eingangssignal etwa 40 Watt erzeugt. Stimmt zwar nicht so ganz, aber spielt für diese Betrachtung keine Rolle, so ungefähr kann man sich das jedenfalls vorstellen. Das ganze läuft also linear ab, dafür ist es ja ein Verstärker und nicht ein Klangveränderer. Also im normalen Arbeitsbereich gilt: doppelte Lautstärke rein, doppelte Lautstärke raus.

Nehmen wir nun an, wir verdoppeln die Energie des Eingangssignals nochmal, so daß der Verstärker jetzt 80 Watt raustun müßte. Er hat aber nur 50 Watt. Und kann daher gar nicht die Verdopplung der Eingangslautstärke auf seinem Ausgang nachvollziehen.
Ein Transistorverstärker schneidet den 'zu lauten' Teil jetzt einfach ab, schnipp schnapp clip clap, und erzeugt dabei scharfe Kanten in der Frequenzkurve. Die sieht nämlich dann echt aus wie mit der Schere abgeschnitten.
Ein Röhrenverstärker nähert sich seinem Clipping-Bereich (in dem Fall den 50 Watt) weich, so daß keine Kanten entstehen, sondern die Frequenzkurve einfach nur runder wird. Dadurch klingt eine Röhrenverzerrung weicher als eine Transistorverzerrung.

Im Gegensatz zum Transistorverstärker ändert der Röhrenverstärker also seinen Lautstärkeverlauf tatsächlich bei Übersteuerung, der Transistorverstärker schneidet nur ab. Genau aus dem Grund klingen clean eingestellte Transistorverstärker auch so ultra-clean, weil sie nämlich im Gegensatz zum Röhrenverstärker den Frequenzgang unterhalb des Clipping-Bereichs nicht ändern.

(2) Zum Anderen unterscheiden beide Technologien sich im Erzeugen von Obertönen. Während Transistorverstärker vor allem ungeradzahlige Obertöne (dreifache, fünffache, siebenfache Frequenz des ursprünglichen Tons) erzeugen und es schwer ist, einen Transistorverstärker zu bauen, der das nicht tut, so erzeugen Röhrenverstärker vor allem geradzahlige Obertöne (doppelte, vierfache Frequenz des ursprünglichen Tons, also Oktaven) und es ist schwer, einen Röhrenverstärker zu bauen, der genau das nicht macht.


Natürlich ist inzwischen die Schaltungstechnik so weit fortgeschritten, daß man auch Halbleiterverstärker mit schön rundem Clipping-Verhalten bauen kann. Es kommt da auch so ein bißchen auf die verwendeten Materialien aus. Silizium hat den beschriebenen Effekt weitaus stärker als z.B. Germanium, und wenn man nun Germanium-Halbleiter verwendet, ist man schon einen Tacken näher am Röhrenverhalten. Die Proco The RAT arbeitet z.B. mit Germanium-Dioden. Ich hab (da gab's die RAT noch nicht) mal irgendwann einen Verzerrer auf Basis von Germanium-Dioden gebaut, auf Basis eines Schaltplans, der damals im "Lemme" stand, der klang richtig geil. Sofern man das mit den 15 Jahren, die ich damals alt war, beurteilen kann. ;-)

Es gibt also heutzutage auch verzerrt richtig gut klingende Transistor-Verstärker (die nur mit Transistoren und Dioden, also Halbleitern aufgebaut sind), und die beiden oben beschriebenen Unterschiede zwischen Röhren und Transistoren sind eher traditioneller Natur. Also wenn man mit möglichst wenig Bauteilen einen simplen Verstärker aus nem Bastelbuch oder Lehrbuch bauen würde.


Und dann gibt es natürlich noch die Computer-Simulation, die neben dem Akzeptanz-Problem in erster Linie im Moment noch drei Schwierigkeiten hat:
Zum einen braucht ein Computer zum Rechnen Zeit, und daher hinkt die berechnete Simulation eines Verstärkers dem echten Signal immer ein klitzekleines bißchen hinterher - manche hören das und daher werden so Simulationen dann gern mal mit "Drucklos" und "fehlende Direktheit" beschrieben. Das ist die Latency, also auf Deutsch "zu-spät-heit".
Zum zweiten die Abbildungsgenauigkeit, die Simulation muß sich halt entscheiden, in wieviele Scheibchen sie eine Sekunde zerschneidet (hat in erster Linie was mit der Rechenkapazität zu tun), und für manche filigrane Klangverläufe (Anschlagknacks z.B.) vor allem im Obertonbereich wird das schon hörbar. Aliasing nennt man dieses Phänomen.
Und drittens ist noch natürlich von entscheidender Bedeutung, wie gut diese Simulation gelingt, das heißt also mit wieviel Wissen über Funktion und Verhaltensweise der zu simulierenden Verstärker die Simulation programmiert wird, und wieviel EDV-Know-How dabei zum Einsatz kommt.

Demnach gibt es heutzutage also nicht nur richtig gut klingende Transistor-Verstärker, sondern auch richtig gut klingende Simulationen. Howgh.


Die Röhre hat aber gegenüber all den Alternativen den entscheidenden Vorteil, daß sie a) das Original ist, b) über die Magie des Originals verfügt und c) es kaum gelingen will, einen richtig beschissen klingenden Röhenverstärker zu bauen und daher gilt dem ebenso traditionsbewußten wie traditionsgefesselten Gitarristen bei der Röhre das Gesetz "kannste nix falsch machen". Bei der Röhre brauchst Du Dich halt nicht mit all den potenziellen Problemen der beschriebenen Alternativ-Techniken rumzuschlagen, sie funktioniert einfach (sagt man, dafür hat die Röhre dann auch wieder eigene Probleme).


Keep rockin'
Friedlieb

: Hi Chicago,
:

Hi Friedlieb !

Herzlichen Dank für die ausführliche Erklärung !
Mit Halbleitern und Dioden und so wußt ich sogar was anzufangen (das war, als ich in Astrophysik noch kurz vor MAXIMAL und nicht kurz vor MINIMAL stand . . ).

Vielleicht ist dies Clipping der Grund dafür, das ich immer so . . . naja rotzigen Cleansound habe (aber ich spiele ziemlich leise, Zimmerlautstärke halt).
:
:
: Keep rockin'
: Friedlieb

Hast du mich je gehört, wie ich das versucht habe ???? ;-)


Bis dann, und danke nochmal,

Chicago

Hi Chicago,

Nur ein paar kurze Ergänzungen zu Friedlieb,

1. Röhren arbeiten mit hohen Arbeitsspannungen, 300-800 Volt, das bedeutet, sie haben ein höhere Auflösung in der Klangabbildung und eine höhere Dynamik.
2. Wie von Friedlieb beschrieben, beschneiden Röhren die Dynamik des Signals anders und stellen dadurch den Mittenbereich deutlicher heraus, der Klang wird 'wärmer'; eine Effekt den Du bei Omas (in Deinem Fall wohl Uromas) Röhenradio schon feststellen kannst.
3. Röhrenschaltungen sind absolut primitiv, d.h. das Signal wird nicht durch viele Bauteile manipuliert (die elektronische Kanalumschaltung im Fender HotRod ist wesentlich aufwändiger als der ganze Rest); umgekehrt bedarf es aufwändiger Schaltungen, um mit Halbleitern den Effekt einer Röhrenschaltung zu simulieren.
4. Die Endröhren sind durch eine galvanischen Wandler, den Ausgangstrafo, an die Lautsprecher angeschlossen, der selber wieder zur spezifischen Kompression des Signals v.a. im übersteuerten Bereich beiträgt. Außerdem ermöglicht er die dynamische Interaktion zwischen Lautsprecher und Endstufe, der Ton 'atmet'; bei Transistoren ist dieses Verhalten tödlich für die Endstufe und muss daher mit allen Mitteln unterbunden werden.

All dies trägt zur röhrenspezifischen dynamischen Wiedergabe des Signals bei, die gerade von Bluesern geschätzt wird: ein Übersteuerungsverhalten, dass leise Anschläge clean wiedergebit, laute aber anzerrt, ist mit anderen Mitteln schwer zu realisieren (vgl. meinen Senf zum Zoom GM 200). Einfach mal einen kleinen Röhrenverstärker anspielen (Fender Champ o.ä.) und sich anmachen lassen ... (Ich gebe zu, ein bisschen Voodoo ist auch dabei und es hat irgendwie was, den bläulich schimmernden Glimmkolben bei der Abeit zuzuschauen).

Gruß'n Blues, stooge

: Hi Chicago,
:
: Nur ein paar kurze Ergänzungen zu Friedlieb,
:
: 1. Röhren arbeiten mit hohen Arbeitsspannungen, 300-800 Volt, das bedeutet, sie haben ein höhere Auflösung in der Klangabbildung und eine höhere Dynamik.

Was soll denn "Auflösung in der Klangabbildung" sein?
und warum sollten sie wegen der hohen Betriebsspannung eine höhere Dynamik haben?
Tatsache ist, daß die Röhren mit hohen Spannungen betrieben werden, weil man sonst nicht die erwünschten hohen Leistungen erzielen kann. Leistung ist nämlich Spannung mal Strom und hohe Ströme mit Röhren bereitzustellen ist prinzipbedingt verdammt schwierig. Weil Röhren mit kleinen Steuerspannungen Ströme auch bei hohen Spannungen steuern können betreibt man diese im allgemeinen bei hoher Spannung und kleinem Strom (30W pro Röhre bedeuten ungefähr 0,5A bei 600V). Wird der Strom in einer Röhre zu groß, heizen sich die Gitter genennten Metallteile im inneren zu sehr auf und schmelzen oder verdampfen -> die Röhre geht kaputt. Daher muß man mit dem Übel (daß klanglich von Vorteil sein kann) leben, daß mann die hohen Spannungen bei niedrigen Strömen mit teuren Übertrager genennten Trafos in Niedrige Spannungen bei hohen Strömen umwandeln muß. Diese Übertrager haben jedoch auch Filtereigenschaften und sind daher für den Klang von fast ebensogroßer Bedeutung, wie die Röhren.

: 2. Wie von Friedlieb beschrieben, beschneiden Röhren die Dynamik des Signals anders und stellen dadurch den Mittenbereich deutlicher heraus, der Klang wird 'wärmer'; eine Effekt den Du bei Omas (in Deinem Fall wohl Uromas) Röhenradio schon feststellen kannst.

Die Übertrager übertragen nämlich besonders gut die Mittenfrequenz für die sie ausgelegt sind und beschneiden Tiefbässe und Höhen.... Außerdem hat Omas Röhrenradio einen Weichgeschwungenen Breitbandlautsprecher (tüpischerweise ovaler Bauart), der sich wesentlich mehr auf den Klang auswirkt, als die Verwendung der Röhrentechnik.

: 3. Röhrenschaltungen sind absolut primitiv, d.h. das Signal wird nicht durch viele Bauteile manipuliert (die elektronische Kanalumschaltung im Fender HotRod ist wesentlich aufwändiger als der ganze Rest); umgekehrt bedarf es aufwändiger Schaltungen, um mit Halbleitern den Effekt
einer Röhrenschaltung zu simulieren.

Daher tendieren Transistorinstrumentenverstärker zu höherfrequentem lästigerem Rauschen (was bei guter Schaltungsauslegng nicht sein muß)....

: 4. Die Endröhren sind durch eine galvanischen Wandler, den Ausgangstrafo, an die Lautsprecher angeschlossen, der selber wieder zur spezifischen Kompression des Signals v.a. im übersteuerten Bereich beiträgt. Außerdem ermöglicht er die dynamische Interaktion zwischen Lautsprecher und Endstufe, der Ton 'atmet'; bei Transistoren ist dieses Verhalten tödlich für die Endstufe und muss daher mit allen Mitteln unterbunden werden.
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: All dies trägt zur röhrenspezifischen dynamischen Wiedergabe des Signals bei, die gerade von Bluesern geschätzt wird: ein Übersteuerungsverhalten, dass leise Anschläge clean wiedergebit, laute aber anzerrt, ist mit anderen Mitteln schwer zu realisieren (vgl. meinen Senf zum Zoom GM 200). Einfach mal einen kleinen Röhrenverstärker anspielen (Fender Champ o.ä.) und sich anmachen lassen ... (Ich gebe zu, ein bisschen Voodoo ist auch dabei und es hat irgendwie was, den bläulich schimmernden Glimmkolben bei der Abeit zuzuschauen).
:
: Gruß'n Blues, stooge

Entscheidend für den besseren/anderen Klang der Röhrenverstärker ist tatsächlich die art der Verzerrung. Während die ungeraden Harmonische, die bei der Transistorverzerrung entstehen als unangenehm empfunden werden, reichern die geraden harmonischen die bei der Röhrenverzerrung auftreten zunächst den Ton mit "wärme" an, lange bevor das Signal als verzerrt wahrgenommen wird. Ein "clean" betriebener Röhrenamp kann meßtechnisch bereits deutlich verzerren, ohne daß das auffält (es klingt halt nur "gut") während sich dieselbe meßtechnische Signalverzerrung bei einem Transistoramp furchtbar anhört.
Gruß Winni

: : Hi Chicago,
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: : Nur ein paar kurze Ergänzungen zu Friedlieb,
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: : 1. Röhren arbeiten mit hohen Arbeitsspannungen, 300-800 Volt, das bedeutet, sie haben ein höhere Auflösung in der Klangabbildung und eine höhere Dynamik.
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: Was soll denn "Auflösung in der Klangabbildung" sein?
: und warum sollten sie wegen der hohen Betriebsspannung eine höhere Dynamik haben?

Weil sie 1. wegen der hohen Spanung schneller reagieren und 2. wegen der kürzeren Gegenkopplung, die die Wiedergabe des Attack nicht verzögert. Das macht sich auch im HiFi-Beeich bemerkbar, hier ist ein einfach aufgebauter Röhrenamp einer Halbleiterschaltung von vornherein überlegen - teuer wird's da wegen der Trafos, die nur in kleiner Strückzahl gebaut werden, außerdem müssen die Ausgangstrafos für HiFi höheren Anforderungen genügen als im Instrumantalbereich.

Die Nachteile von Röhren seien nicht verschwiegen:
1. Gewicht der Trafos und des Chassis
2. Verschleiß der Röhren und damit Serviceanfälligkeit
3. Stromaufnahme : das Vierfache der Musikleistung schluckt der Netztrafo bzw. die Heizung
4. Der Ausgangstrafo beschneidet und verbiegt, wie Du beschrieben hast, auf jeden Fall das Signal

Schöne Grüße, stooge

Hallo!
Ich bin etwas anderer Meinung:

: Weil sie 1. wegen der hohen Spanung schneller reagieren

Das stimmt IMHO leider nicht. Signal-Anstiegsgeschwindigkeiten werden beim Strom durch Induktivitäten und bei Spannung durch Kapazitäten begrenzt, da Induktivitäten/Kapazitäten in realen SChaltungen prinzipiell unvermeidbar sind. Bei Röhrenschaltungen und den hohen Spannungen, die z.T. auch noch hochohmig sind, wirkt sich dieses Phänomen meist stärker aus als in realen Transistorschaltungen. Warum, würde jetzt zu weit führen.

und 2. wegen der kürzeren Gegenkopplung, die die Wiedergabe des Attack nicht verzögert.

Wie meinst Du das? Laufzeitprobleme -> Verzögerungen spielen in NF-Frequenzbereichen keine Rolle.
Im Gegentum, durch die Gegenkopplung wird ein Verstärker eher härter (da die Bandbreite größer wird!), auch der Ausgangswiderstand wird kleiner und damit werden die Lautsprecher-Eigenschwingungen stärker gedämpft.

:Das macht sich auch im HiFi-Beeich bemerkbar, hier ist ein einfach aufgebauter Röhrenamp einer Halbleiterschaltung von vornherein überlegen

Eine moderne Halbleiterschaltung ist in allen Parametern einer üblichen Röhrenschaltung überlegen, da man mit heutigen Halbleiterbauelementen fast perfekte NF-Verstärker bauen kann. Mit Röhren geht das so einfach nicht.

Die Röhre klingt deshalb subjektiv besser, weil ein prinzipiell unperfekter HiFi-Röhren-Verstärker den Originalklang färbt (Frequenzgang unlinear, Kompression, geringere Dämpfung der Lautsprecher-Eigenschwingungen wegen nur schwacher Gegenkopplung usw.). Hier spielt der Geschmack eine große Rolle, darüber kann man nicht streiten. Ein Verstärker soll aber eigentlich nicht den Klang "färben" sondern nur die Leistung erhöhen, gerade bei HiFi-Anlagen.

Bei Gitarrenverstärkern ist das nicht so.
Deshalb ist die Bezeichnung "Gitarrenverstärker" eigentlich nicht richtig, da letzterer entscheidend den Klang formen soll. Das kann eine einfache Rö-Schaltung zur Zeit noch besser (Zerrbereich), als eine Amp-Simulation, aber das wurde ja schon sehr gut erklärt...

Grüße, Ingo

: Hallo!
: Ich bin etwas anderer Meinung:
:
: : Weil sie 1. wegen der hohen Spanung schneller reagieren
:
: Das stimmt IMHO leider nicht. Signal-Anstiegsgeschwindigkeiten werden beim Strom durch Induktivitäten und bei Spannung durch Kapazitäten begrenzt, da Induktivitäten/Kapazitäten in realen SChaltungen prinzipiell unvermeidbar sind. Bei Röhrenschaltungen und den hohen Spannungen, die z.T. auch noch hochohmig sind, wirkt sich dieses Phänomen meist stärker aus als in realen Transistorschaltungen. Warum, würde jetzt zu weit führen.
:
: und 2. wegen der kürzeren Gegenkopplung, die die Wiedergabe des Attack nicht verzögert.
:
: Wie meinst Du das? Laufzeitprobleme -> Verzögerungen spielen in NF-Frequenzbereichen keine Rolle.
: Im Gegentum, durch die Gegenkopplung wird ein Verstärker eher härter (da die Bandbreite größer wird!), auch der Ausgangswiderstand wird kleiner und damit werden die Lautsprecher-Eigenschwingungen stärker gedämpft.


Beide Weisheiten sind nicht auf meinem Mist gewachsen, sondern habe ich aus der Fachliteratur (R. Zur Linde etc.), und nach meinen (natürlich subjektiven) Höreindrücken fand ich das plausibel. Mag sein, dass unter Spezialisten - der ich nicht bin - die Meinungen auseinander gehen; ich lasse mich auch aber gerne von diesen (wie z.B. von Dir) eines besseren belehren, dafür sind solche Threads ja da.

Schöne Grüße, stooge