So richten Sie Ihre Röhren vor

Unser beliebter ehemaliger Kolumnist Jeff Bober ist zurück, um zu erklären, wie Sie die Vorspannung der Ausgangsröhren Ihres Verstärkers überprüfen und zurücksetzen können – und liefert einige möglicherweise schockierende Warnungen vor einigen gängigen, aber gefährlichen Techniken.

Hallo nochmal, Premier Guitar-Leser! Hier ist Ihr alter Kumpel Jeff, Autor der einst beliebten Kolumne „Ask Amp Man“. Redaktionsleiter Ted Drozdowski fragte mich, ob ich daran interessiert wäre, über Voreingenommenheit zu schreiben, und natürlich sagte ich: „Klar, darüber weiß ich ein oder zwei Dinge!“ Hier bin ich also und kehre vorübergehend zu diesen Seiten zurück. Jetzt fangen wir an.

Was genau ist Voreingenommenheit? Voreingenommenheit ist ein Vorurteil zugunsten oder gegen … Oh, Moment, die falsche Art von Voreingenommenheit. Ich glaube, er wollte, dass ich über die Vorspannung in einem Röhrenverstärker schreibe, die weitaus weniger polarisierend ist.

Bias, wie im RCA Radiotron Designers Handbook definiert, ist „die Spannung, die an das Gitter [einer Röhre] angelegt wird, um einen gewünschten Betriebspunkt zu erreichen“. Nun, das ist die grundlegendste Erklärung, aber im Großen und Ganzen ist sie gut genug und betrifft die meisten Röhrenausgangsstufen unserer Lieblings-Röhrengitarrenverstärker.

Neben dem „Anlegen“ einer Spannung an eine Vakuumröhre kann die Vorspannung jedoch auch auf andere Weise erfolgen. Es gibt eine ganze Reihe von Verstärkern, etwa einen Vox AC15 und einen Vox AC30, alle meine Budda- und EAST-Designs und sogar die meisten der frühen Verstärker mit geringer Wattzahl aus der Tweed-Ära, die ein sogenanntes „Kathoden-Bias“-Design verwenden. Dabei wird der durch die Röhre fließende Strom (der den oben genannten „gewünschten Betriebspunkt“ erreicht) nicht durch die an das Gitter der Röhre „angelegte“ Spannung, sondern durch den Widerstand im Kathodenzweig der Röhre bestimmt . Es ist etwas komplizierter, aber das Ergebnis ist ein Verstärker, dessen Ausgangsstufe „selbstvorspannend“ ist.

Die meisten Verstärkergeräte, einschließlich Transistoren und sogar Vorverstärkerröhren, müssen „vorgespannt“ werden, um ordnungsgemäß zu funktionieren. Diese Art der Vorspannung ist jedoch in den Entwurfsparametern der Schaltung festgelegt. Bei den Vorverstärkerröhren Ihres Gitarrenverstärkers basiert die Vorspannung unter anderem auf dem Wert des Kathodenwiderstands. Aber das ist genug der Designtheorie für heute. Kommen wir zurück zur Kernaufgabe der Vorspannung der Ausgangsröhren in den meisten Gitarrenverstärkern.

Erstens sind die Vorspannungen, die Sie in vielen Schaltplänen sehen, wie z. B. 52 V bei einem Black-Panel-Fender Twin Reverb oder 51 V bei einem Marshall 100 W Super Lead-Schaltplan, lediglich Annäherungen an die Spannungen, die in diesem Bereich der Schaltung zu erwarten sind. Das Einstellen der Bias-Einstellregler auf diese aufgeführten Spannungen garantiert keineswegs, dass Ihr Verstärker richtig vorgespannt ist. Die Röhrenvorspannung hängt auch von der an die Platte der Ausgangsröhre angelegten Hochspannung (oder B+) ab, die innerhalb der Toleranzen der Transformatoren sowie der dem Verstärker zugeführten Wechselspannung variieren kann. (Aus diesem Grund können Verstärker in einem Raum oder Club manchmal besser klingen als in anderen.)

Aber noch wichtiger ist es zu verstehen, dass Röhren, die in verschiedenen Fabriken auf der ganzen Welt hergestellt werden, eine unterschiedliche Vorspannung haben! Damit meine ich Folgendes: Wenn man einen Satz Ausgangsröhren – sagen wir in Russland hergestellte 6L6 – richtig vorspannt und sie dann im selben Verstärker durch einen in China hergestellten Satz austauscht, ohne die Einstellung des Vorspannungsreglers zu ändern, Das Endergebnis wird fast immer ein anderer Bias-Wert sein. Aus diesem Grund ist es immer am besten, die Vorspannung zu überprüfen und neu einzustellen, wenn die Ausgangsröhren ausgetauscht werden. Wie machen wir das nun?

Abb. 1

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, den Vorspannungsstrom der Ausgangsröhre im Leerlauf zu messen. Die sicherste Methode ist die Verwendung einer sogenannten Bias-Sonde (Abb. 1 ). Hierbei handelt es sich um ein Gerät, das zwischen einer Ausgangsröhre und ihrer Fassung eingesetzt wird. (Normalerweise stelle ich meine eigenen Bias-Tastköpfe her, aber wenn Sie online einfach nach „Bias-Tastkopf“ suchen, finden Sie eine große Auswahl. Wenn Sie bereits ein Multimeter besitzen, können Sie die Tastköpfe einfach kaufen, es gibt aber auch Optionen zum Kauf (ein vollständiges System mit entweder einem digitalen oder analogen Messgerät, falls Sie es benötigen.) Dieses Gerät unterbricht die Verbindung zwischen der Kathode (die metallische Elektrode, von der Elektronen in die Röhre emittiert werden) der Röhre und ihrer Erdungsverbindung und fügt sie ein dazwischen ein kleiner Widerstand. Anschließend kann die Spannung am Widerstand abgelesen werden. Der Widerstand beträgt normalerweise 1 Ohm und der resultierende Spannungsabfall wird in Millivolt (mV) angegeben, sodass hier keine Gefahr eines Stromschlags besteht. Dies ermöglicht eine echte und genaue Messung des tatsächlichen Stroms, der durch eine Röhre fließt. Dann stellen Sie Ihre Neigung ein und fertig!

Ah, aber warte! Wie legen Sie Ihre Voreingenommenheit fest? Lasst uns etwas mehr lernen. Die meisten Röhrenverstärker verfügen, wenn sie nicht über eine Kathodenvorspannung verfügen, über eine Möglichkeit, die Vorspannung der Ausgangsröhre anzupassen. Eine langjährige Ausnahme hiervon bilden die meisten Mesa/Boogie-Verstärker. Die Vorspannung dieser Verstärker ist nicht einstellbar, weshalb Mesa empfiehlt, nur Röhren für ihre Verstärker zu kaufen, da diese so konzipiert sind, dass sie innerhalb des akzeptablen Vorspannungsbereichs für ihre Verstärker liegen. Dies gibt dem Eigentümer ein gewisses Maß an Sicherheit bei der Wartung, auch wenn es natürlich Ihre Möglichkeiten einschränkt.

Werfen wir jedoch einen Blick auf einen typischen Fender- oder Marshall-Bias-Regler. Bei den meisten älteren Fenders ist im Bereich der Stromversorgung oder des Netztransformators ein Poti mit einem Schlitz für einen Schraubenzieher am Chassis montiert, während bei den meisten älteren Marshalls der Bias-Pot auf der Platine montiert ist. (Möglicherweise möchten Sie im Internet nach den Schaltplänen Ihres Verstärkers suchen, damit Sie ihn leichter finden können.) In jedem Fall nehmen Sie hier Ihre Anpassungen vor.

Abb. 2

Um zu beginnen, müssen Sie höchstwahrscheinlich das Gehäuse herausziehen und es in einer stabilen Arbeitsumgebung platzieren. Führen Sie die Vorspannungssonde zwischen einem der Rohre und der Buchse ein (Abb. 2). Stellen Sie sicher, dass alle Lautstärkeregler auf Null stehen, schalten Sie den Verstärker ein und lassen Sie die Röhren aufwärmen. Es empfiehlt sich auch, die Lautsprecherbuchse zu belasten – sei es ein Lautsprecher oder ein geeigneter Widerstand bzw. eine Lastbox. Dies ist nicht zu 100 Prozent notwendig, um die Vorspannung einfach auf einen bestimmten Wert einzustellen, aber die Klangprüfung ist eine der Methoden, mit denen ich die letzten Einstellungen gerne vornehme. Daher ist es auf jeden Fall eine Möglichkeit, den Lautsprecher an das Chassis anzuschließen, während er auf der Bank steht Notwendigkeit für mich.

Wo sollen nun die Zahlen eingestellt werden? Über die optimalen Bias-Einstellungen kursieren im Internet sicherlich mehrere Meinungen. Einige Techniker behaupten eine maximale Plattenverlustleistung von 50 Prozent oder 70 Prozent maximale Verlustleistung, und obwohl es auf dem Papier gut aussieht oder Sinn macht, habe ich das Ergebnis von Gitarrenverstärkern gehört, die laut Buch nach optimalen Spezifikationen entwickelt wurden … und für mich klingen sie , nun ja, nicht optimal. Es mag in der Hi-Fi-Welt funktionieren, wo eine perfekte Klangwiedergabe das Ziel ist, aber Gitarrenverstärker sind in der Tonproduktionsbranche tätig, also ist es etwas anders. (Grundsätzlich ausgedrückt ist die maximale Verlustleistung der Platte die Menge an Leistung, die die Platte der Röhre liefern soll.)

Verschiedene Arten von Ausgangsröhren haben ihren eigenen akzeptablen Ruhestrombereich. Es spielen so viele Variablen eine Rolle, dass es keine „richtige“ Zahl gibt. Die Anodenspannung im Verstärker, die Primärimpedanz des Ausgangstransformators und das Herkunftsland einer Röhre beeinflussen alle, wie sie mit der Spannung und dem Ausgangstransformator interagiert, um den optimalen Vorstrom zu bestimmen. Unten sind die durchschnittlichen Bereiche für einige typische Oktalausgangsröhren aufgeführt:

• 6L6: 25–35 mA

• EL34: 30–40 mA

• 6V6: 18–25 mA

• 6550: 35–45 mA

• KT66: 30–40 mA

Abb. 3

Dies sollten die Bereiche sein, in denen diese Röhren am besten funktionieren und klingen, und sie können mit einem Digitalmultimeter genau gemessen werden. Der beste Weg, um zu entscheiden, welche Einstellung für Sie am besten ist, ist eine Kombination aus dem Messwert auf dem Messgerät und Ihren Ohren! Stellen Sie mithilfe der Bias-Steuerung die Bias irgendwo in den oben angegebenen Bereichen ein (Abb. 3 ) und spiele den Verstärker. Hinweis: Einige Verstärker verhalten sich komisch und entwickeln schreckliche Geräusche (parasitäre Schwingungen), wenn ein Bias-Tastkopf angebracht ist, während der Verstärker gespielt wird. In diesem Fall müssen Sie die Bias-Sonde jedes Mal entfernen, wenn Sie den Verstärker spielen.)

Verschieben Sie die Einstellung ein paar mA in die eine oder andere Richtung und spielen Sie erneut. Erwarten Sie keine extremen Veränderungen; Das ist nicht das, wonach wir suchen. Achten Sie auf subtile Unterschiede. Ist eine Einstellung etwas mehr oder weniger hart? Ist das untere Ende zu weich oder flauschig? Ist der Verstärker so sauber, wie Sie es möchten? Manchmal sind es diese kleinen Feinheiten, die dafür sorgen, dass ein Verstärker besser klingt und sich besser anfühlt als ein anderer!

Außerdem sollten Sie dies mit der Lautstärke tun, die Sie normalerweise auf der Bühne oder im Studio verwenden würden. Wenn die Lautstärke auf 1 eingestellt ist, werden Sie möglicherweise keine große Veränderung bemerken, aber Sie möchten den Verstärker für die Art und Weise optimieren, wie Sie ihn verwenden werden.

Abb. 4

Es ist gut, die Standard-Bias-Werte zu kennen, und noch besser ist es, die Ohren mit einzubeziehen, aber ich möchte auch sehen, was ich höre, deshalb verwende ich immer ein Oszilloskop, wenn ich die Vorspannung an einem Verstärker einstelle. Ich habe oben die Crossover-Verzerrung erwähnt, und wenn es darum geht, Verstärker für die heutigen Pedal-hungrigen Spieler einzurichten, funktioniert es meiner Meinung nach am besten, die Vorspannung so einzustellen, dass bei voller Leistung nur ein Hauch von Crossover-Verzerrung zu spüren ist.Abb. 4 So sieht das auf dem Oszilloskop aus. Dadurch bleibt der Verstärker sehr sauber und macht die meisten Pedalbenutzer glücklich.

Hier ist übrigens eine kleine Einführung in die Crossover-Verzerrung. Bei einer Gegentakt-Ausgangsstufe, die in den meisten Verstärkern mit zwei oder mehr Ausgangsröhren zu finden ist, ist jede Röhre (oder jedes Röhrenpaar) für die Verstärkung von mindestens der Hälfte des Audiosignals verantwortlich. Wenn die Röhren nicht richtig vorgespannt sind, stoppt eine Röhre (oder ein Paar) die Verstärkung, bevor die andere Röhre (oder das andere Paar) mit der Verstärkung beginnt. Dadurch entsteht eine Crossover-Verzerrung. Durch die richtige Vorspannung können die beiden Hälften richtig interagieren. Es ist wie ein schöner, fester Händedruck zwischen beiden Hälften.

Schauen wir uns ein paar beliebte Methoden an, die ich nicht empfehle, die aber eine Diskussion wert sind, weil sie dennoch weit verbreitet sind. Die erste ist: Messen Sie bei ausgeschaltetem Verstärker und entfernten Ausgangsröhren mit einem Multimeter den Widerstand jeder Hälfte der Primärseite des Ausgangstransformators. Dies geschieht typischerweise von der Mittelanzapfung zu jeder Seite der Primärwicklung.

Im einfachsten Sinne ist ein Transformator ein Drahtbündel, das um einen Stahlkern gewickelt ist. Auf der Primärseite eines Ausgangstransformators ist der Mittelabgriff die elektrische „Mitte“ dieses langen Kabelstücks. Hier wird typischerweise die Hochspannung angelegt. Die Enden dieses Drahtstücks werden mit den Platten der Röhre verbunden, wodurch die Hochspannung an die Röhren angelegt wird. Typischerweise ist beispielsweise bei den meisten Fender-Verstärkern der Mittelabgriff rot und die Enden der Primärwicklungen blau und braun.

Abb. 5

Als nächstes installieren Sie die Ausgangsröhren, schalten den Verstärker ein und messen den Spannungsabfall an jeder Hälfte des Ausgangstransformators, während sich der Verstärker im Betriebsmodus im Leerlauf befindet (Abb. 5) . Die Spannung dividiert durch den Widerstand ergibt den Gleichstrom durch die Röhren. Zum Beispiel 1,17 V / 15,8 R = 0,074 oder 74 mA. Die Zahlen, die ich hier verwendet habe, waren tatsächliche Messungen auf einer Seite (einer Hälfte) eines 100-W-Verstärkers mit vier Ausgangsröhren (zwei pro Seite). Teilen Sie also die 74 mA durch zwei, erhalten Sie einen Durchschnitt von 37 mA pro Röhre.

Als nächstes können Sie die Shunt-Methode ausprobieren. Hierzu ist ein Multimeter erforderlich, das den Gleichstrom in Milliampere (mA) ablesen kann. Schließen Sie ein Messgerätkabel an den Mittelabgriff des Ausgangstransformators und das andere Kabel an die Primärseite des Ausgangstransformators an. Bei den meisten Verstärkern mit Oktalröhren (6L6, 6V6, EL34, 6550, KT88 usw.) ist dies normalerweise Pin 3 an jeder Ausgangsröhrenbuchse. Schalten Sie den Verstärker ein und messen Sie im Leerlaufmodus (dh bei ausgeschalteter Lautstärke) den Strom über diese Hälfte des Ausgangstransformators. Wenn Ihre Messung beispielsweise 72 mA beträgt und es sich um einen Verstärker mit vier Ausgangsröhren handelt, gilt der gemessene Strom für zwei dieser Röhren. Teilen Sie ihn also noch einmal durch zwei, um 36 mA pro Röhre zu erhalten.

Beide Methoden sind sehr altmodisch und immer noch in der Praxis, aber ich würde keine von beiden aus zwei Gründen verwenden: 1) Ich glaube nicht, dass sie sehr genau sind, und 2) sie sind gefährlich! Sie stöbern im Hochspannungsbereich des Verstärkers herum, und ein einziger Ausrutscher löst entweder eine Sicherung, eine Röhre oder Ihr Messgerät aus oder – schlimmer noch – lässt Sie genau wissen, wie sich 450 V Gleichstrom anfühlen! Obwohl diese Methoden verwendet werden, sagen wir hier einfach Nein.

Ich möchte diesem Verfahren auch ein wenig persönliche Erfahrung hinzufügen, die auf jahrzehntelanger Erfahrung in der Branche basiert. Damals, als ich anfing, Geräte zu warten und zu modifizieren, spielten Gitarristen regelmäßig Verstärker mit 50 und 100 Watt. (Alle sahen mich an, als hätte ich drei Köpfe, als ich den 18-Watt-Budda Twinmaster herausbrachte, aber das ist eine ganz andere Geschichte.) Es gab einige Overdrive- und Distortion-Pedale (jetzt alle im Vintage-Stil), aber sicherlich nicht die Pedalwucherung Das haben wir jetzt, also waren die Spieler so ziemlich Gitarre, Kabel, Verstärker … los! In solchen Situationen habe ich die Röhren meistens mit einer ziemlich hohen Vorspannung betrieben, damit der Verstärker fetter war und etwas früher und leichter übersteuerte, da ein ordentlicher Prozentsatz der Übersteuerung durch die Belastung der Ausgangsröhren entwickelt wurde. Mit der Zeit wurden Ausgangsdämpfungsglieder immer beliebter, sodass Verstärker stark beansprucht werden konnten, die Lautstärke jedoch besser beherrschbar war. Das war immer noch ein gutes Szenario für eine heißere Vorspannung der Ausgangsröhren in Hochleistungsverstärkern. Schließlich begannen die Spieler, Verstärker mit geringerer Leistung zu spielen, sodass sie diese aufdrehen und bei geringerer Lautstärke eine starke Verzerrung der Ausgangsröhre erzielen konnten. Das Problem besteht darin, dass Verstärker mit höherer Vorspannung und niedriger Leistung dazu neigen, matschig zu werden und weniger Definition zu haben, wenn man sie stark anstrengt. Deshalb ist hier eine moderatere Vorspannungseinstellung zu bevorzugen – gerade so weit, dass keine Crossover-Verzerrung auftritt. Gehen Sie zum heutigen Szenario über und Sie werden feststellen, dass fast alle Übersteuerungen und/oder Verzerrungen normalerweise von einem Pedal ausgehen. In diesem Fall ist ein Verstärker nichts anderes als ein Verstärkergerät für Pedale.