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Allgemeine Beurteilung einer Verstärkerröhre
#1
Hallo,

zum Nachmessen von Röhren benutze ich seit Jahren ein selbstgebautes Gerät, mit dem sich Anodenspannung, Schirmgitterspannung und Gittervorspannung einstellen lassen. Der Anodenstrom wird immer angezeigt. 
Ich stelle also bei Verstärkerröhren die Spannungen für die Datenblatt-Arbeitspunkte ein und messe den Anodenstrom und die Steilheit nach.
Die Steilheit - wohl der wichtigste Wert einer Verstärkerröhre - im Verhältnis zur Steilheit im Datenblatt ist für mich der Faktor für die Qualität der Röhre. Diesen schreibe ich in % auf ein Klebezettelchen und hefte es an die Röhre.

Nun gibt es bei vielen Röhrenprüfgeräten Prozentangaben für die Emission bei 0V Gitterspannung. Die Messung ist zwar einfach, aber 1.: Weil nicht für jede Röhre der Emissionsstrom angegeben ist, ist man bei diesen Röhren man auf die Erfahrungs des Herstellers mit Röhren und Prüfgerät angewiesen. 2. ist der Emissionsstrom eher ein grobes Maß für die Verstärkung.
Deshalb halte ich mich mit meinem Gerätchen lieber an das Datenblatt.

Meine Frage: Ist das Verhältnis zwischen Ist- und Soll-Steilheit ein ausreichender Wert für eine solche Beurteilung? Oder sollte man auch den Anodenstrom im Arbeitspunkt berücksichtigen?

Der µTracer z.B mißt verschiedene Arbeitspunkte nach; er hat sich in den letzten Jahren einen guten Ruf erworben und findet immer größere Verbreitung. Scheint wohl gut zu sein. Smile
Beurteilt der µTracer die Röhrenqualität? Falls ja, teilt er sie in gut/mittel/schlecht auf oder macht er eine Prozentangabe? Was fließt in seine Beurteilung ein?

(Klar: Das Vakuum soll ok sein, kein Elektrodenschluß usw. Mir geht's hier nur um statische Messungen an intakten Röhren, die mehr oder weniger verbraucht sein können.)

Gruß, Frank
Keiner von uns kommt lebend hier raus. Also hört auf, alles aufzusparen. Eßt leckeres Essen. Spaziert in der Sonne. Springt ins Meer. Sagt die Wahrheit und tragt euer Herz auf der Zunge. Seid albern. Seid freundlich. Seid komisch. Bastelt mit Radios. Für nichts anderes ist Zeit.
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#2
Hallo,

interessante Gesichtspunkte, aber ist die Steilheit wirklich ein Verschleißmerkmal ? ich weiß es nicht genau, aber wenn die Kathode Emission verliert, geht sie doch eher zeitiger in Sättigung bzw. erreicht die Röhre ihren normalen Arbeitspunkt nicht mehr... Ändert sich da wirklich die Steilheit oder ist die nicht konstruktiv festgelegt (innere Abmessungen, Steuergitter-Kathode-Abstand etc.) ?

Wenn eine Röhre in einem bestimmten Arbeitspunkt ausreichend Kathodenstrom liefert, wäre DAS für mich ein Alterungsmerkmal, von Röhrenfehlern wie Schlüssen, Gitteremission etc. mal abgesehen.
Der Kathodenverschleiß (Emissionsverlust) ist für mich das einzige echte Verschleißmerkmal einer Röhre.

Gruß Ingo
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#3
Hallo Frank,


Zitat:Beurteilt der µTracer die Röhrenqualität? Falls ja, teilt er sie in gut/mittel/schlecht auf oder macht er eine Prozentangabe? Was fließt in seine Beurteilung ein?

der µTracer liefert im Quicktest-Modus eine prozentuale Aussage zum Nennwert lt. Datenblatt.

Hier die Messwerte von einer EL34, welche ich beim Treffen in Salzmünden auf meinem µTracer gemessen habe:


Zitat:03.08.2019 11:07:54   uTracer3, GUI  V3.11  Pentode Quick Test
 

 
Test conditions:
Va  : 271 (V)                Swing +/- 27,1 V (10%)
Vs  : 250 (V)                Swing +/- 25 V (10%)
Vg  : -13,5 (V)              Swing +/- 1,35 V (10%)
 
Test results:
Ia  : 83,81 (mA)             84 % of nominal 100 (mA)            
Gma : 11,23 (mA/V)           102 % of nominal 11 (mA/V)         Gma = dIa/dVg
Ra  : 21,33 (kohm)           142 % of nominal 15 (kohm)         Ra  = dVa/dIa
mu1 : 240 (-)                                                   mu1 = Gma*Ra
Gm1 : 1,02 (mA/V)                                               Gm1 = dIa/dVs
 
Is  : 12,54 (mA)             84 % of nominal 14,9 (mA)           
Gms : 1,68 (mA/V)                                               Gma = dIs/dVg
Rs  : 5,87 (kohm)                                               Rs  = dVs/dIs
mu2 : 10 (-)                                                    mu2 = Gms*Rs
Gm2 : -6 (uA/V)                                                 Gm2 = dIs/dVa

Diese Röhre ist also aufgrund der Ergebnisse als GUT zu beurteilen.

Lt. FUNKE gilt die Klassifizierung:
> 60% : Gut
40 - 60%: Brauchbar
< 40%: Verbraucht


Grüße

Martin
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#4
Hallo,

die Emissionsfähigkeit der Katode geht direkt in die Steilheit ein, weniger Emission = weniger Steilheit.

Der nominale Arbeitspunkt- Anodenstrom hängt aber nicht nur von der Steilheit ab, auch Toleranzen der Röhrenstruktur sind maßgeblich, besonders die von Steuergitter und Schirmgitter, z. B. Schirmgitter weiter von der Katode entfernt = weniger Anodenstrom im Arbeitspunkt und umgekehrt.

Demnach kann eine Endpentode trotz zu kleinem nominalem Anodenstrom eine gute Steilheit haben. Die Größe der Steilheit ist ein besseres Maß für die Qualität einer Röhre als der Anodenstrom im Arbeitspunkt. Leider messen die meisten RPG nur letzteren, falls überhaupt, oder machen nur eine einfache Emissionsprüfung.

Grüße,
Jacob





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#5
Hallo,

Dankeschön für die Erklärungen !

Gruß Ingo
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#6
Also:
- Der Rückgang der Emission ist auch ungefähr der Rückgang in der Steilheit, wenn man einunddieselbe Röhre verbraucht gegenüber neu mißt.
- Vom Anodenstrom im Arbeitspunkt (Großsignal) kann man bei unterschiedlichen Röhren gleichen Typs nicht unbedingt auf die Steilheit (Kleinsignal) schließen - wegen interner Toleranzen.

@Martin
Letzteres kann man auch an Deinen µTracer-Meßwerten ganz gut erkennen; der Anodenstrom hat 84%, die Steilheit aber 102%.
(Allerdings finde ich in den EL84-Kennlinien diesen Soll-Arbeitspunkt (Ia = 100mA und Is = 14,9mA) nicht.)

Dann nehme ich für Verstärkerröhren weiterhin die Steilheit als Qualitätsmaß.

Danke für Eure Antworten! Thumbs_up

Gruß, Frank
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#7
Hallo Frank,


Zitat:Allerdings finde ich in den EL84-Kennlinien diesen Soll-Arbeitspunkt (Ia = 100mA und Is = 14,9mA) nicht

Das war auch 'ne EL34!

Die Daten dazu stammen wenn mich nicht alles täuscht aus der Röhren-Taschen-Tabelle.
Es kann allerdings auch sein, dass ich diese Einstellungen auf Wunsch des Besitzers der Röhre gemacht habe.

Da haben wir mit einem Kollegen (Antennenking?) den Vergleich zwischen 'Lampemetre' und 'µTracer’ gemacht.


Grüße

Martin
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#8
Hier ein Datenblatt, aus welchen hervorgeht, dass wenn man die Messungen nicht statisch macht sondern
mit Pulsen was die Modlle der Computergesteuerten ja machen, findet man gleich zweimal  bei der EL84 einen Ia= von 100mAmp.und bei Ua= 250V noch mehr. Den Arbeitspunkt bei Ua= 250V, Ug2 = 250V und -Ug1 bei ca. -7Volt un P= 12Watt  
Hier:
   


und so misst Henning Oelkers eine schwächere Type als eine EL84, eine  ECLL800  für mich.
[attachment=71793]
.png   Steuerkennlinie-4-P1.png (Größe: 7,12 KB / Downloads: 451)


linke Legende: Ia, rechte Ig2

mike##
und noch ein hinweis, warum ein  Rückgang des Ia auch einen gleichwertigen /zwangsläufiger/  Rückgang  der Steilheit bedeutet


.jpg   Röhren_Steilheit.jpg (Größe: 55,82 KB / Downloads: 442)
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#9
(21.01.2020, 22:03)Radiobastler schrieb:
Zitat:Allerdings finde ich in den EL84-Kennlinien diesen Soll-Arbeitspunkt (Ia = 100mA und Is = 14,9mA) nicht

Das war auch 'ne EL34!
Sorry, da habe ich mich verguckt! Du hast recht, im EL34-Datenblatt steht dieser Arbeitspunkt:


.png   EL34_Arbeitspunkt.png (Größe: 41,43 KB / Downloads: 417)

mike jordan schrieb:Hier ein Datenblatt, aus welchen hervorgeht, dass wenn man die Messungen nicht statisch macht sondern
mit Pulsen was die Modlle der Computergesteuerten ja machen, findet man gleich zweimal  bei der EL84 einen Ia= von 100mAmp.und bei Ua= 250V noch mehr.
Sicherlich, den Anodenstrom von 100mA findet man öfter im Datenblatt, jedoch kam es mir auf die Kombination (Ia = 100mA und Is = 14,9mA) an, und die gibt es nicht im EL84-Datenblatt. Aber es war ja auch die EL34, Asche auf mein Haupt.

Warum mißt der µTracer mit Impulsen? Wurden denn die Röhrenkennlinien in den Datenblättern damals ebenfalls mit gepulster Messung erstellt? Ich nehme doch an, es waren statische Messungen; andernfalls wäre ja die Leistungshyperbel, die oft im Ausgangskennlinienfeld eingezeichnet ist, rein akademisch.
Und: Wegen der viel niedrigeren Anodenverlustleistung bei Pulsmessung ist auch die Elektrodentemperatur niedriger. Das verändert vielleicht auch das Übertragungsverhalten der Röhre. Sind die gepulst gemessenen Kennlinien und die statischen Kennlinien gleich?

Gruß, Frank
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#10
Hallo, Frank,
die Messung mit Impulsen hat folgende Gründe und Besonderheiten:
- geringerer Energiebedarf, so kann eine EL34 mit Heizung und komplettem ausfahren der 
Kennlinien gemessen werden, wobei der uTracer selbst nur mit einem kleinen Laptopnetzteil mit 20V versorgt wird
- die Kennlinien können auch bis weit in den Hochstrombereich ermittelt werden, ohne die Röhre thermisch zu überlasten..
- bei Vergleichsmessungen mit verschiedenen Röhren zeigten sich keine Abweichungen gegenüber Analogen Meßgeräten. Damit meine ich nicht Funke W19 o.ä., sondern das russ. L3-3, Neuberger 370, Avo Mk4. Diese Meßgeräte messen die Röhre tatsächlich im Arbeitspunkt, wobei alle Parameter auf Meßwerken ablesbar sind ( beim Neuberger 370 alle gleichzeitig ).
Deshalb gehe ich davon aus, daß die Temperatur der Anode keinen wesentlichen Einfluß auf die Ergebnisse hat.

VG Henning
Schlau ist, wer weiß, wo er nachlesen kann, was er nicht weiß.
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#11
So oder so ist Mikes Hinweis auf die Messung mit Impulsen sehr wichtig, denn so mancher Zeitgenosse, auch hier im Forum schon gesehen, prüft eine EL 84, indem er (im historischen Prüfgerät, RPG etc) den Ia auf 100mA oder noch mehr, natürlich bei Ua 250V, einstellt und seelenruhig den Zeiger beobachtet - anstatt das glühende Anodenblech. Argument: Im Diagramm Ia gegen Ua bei Ug= Param., kommen schließlich beide Werte vor! Leistungshyperbel? Nie gehört...

Daher: Don't try this at home! Nur für Impulsmessung!

VG Stefan
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#12
Hallo,

in der Diskussion mit Henning zum µ-tracer stellt sich heraus, dass bei µ-tracer die Heizungspannung validiert sein muss, um plausible Ergebnisse bei der Messung zu erzeugen.

Bei einem früheren Radiobastlertreffen, ich meine beim Dietmar im Sauerland, haben Henning und ich eine Reihe von EL84 mit dem µ-tracer gemessen und die Kurven aufgenommen. Dabei stellt sich heraus, dass bei einigen nachgebauten, fabrikneuen EL84 (aus Russland?) ein Knick in gemessenen Kurve vorhanden ist. D.h. Wenn man einen Punkt unterhalb des Knicks misst hat man eine andere Steilheit als oberhalb.
Für den Einsatz in einem hightech-Röhrenverstärker sind solche Röhren natürlich nicht zu empfehlen.

Ich meine, wenn man eine Röhre auf Brauchbarkeit prüft, ist auch immer der Einsatz dieser Röhre im Auge zu haben. Selbst wenn die Emission i.O. ist, kann eine solche "Knick-Kennlinien"-Röhre ggfs. nur in Radios zu Einsatz kommen, wo der Anspruch an die Klangqualität nicht hoch ist, z.B. Mittelwellenempfänger.
Viele Grüße

Franz Bernhard

... und die Radios laufen nicht weg!

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#13
Hallo Franz-Bernhard,


Zitat:dass bei µ-tracer die Heizungspannung validiert sein muss

deshalb verwende ich bei meinem µTracer zur Heizungsversorgung ein externes Netzteil, von dessen genauer Spannungsanzeige ich mich vorab mit einem kalibrierten Multimeter überzeugt habe.

Bei dem von mir verwendeten Netzteil liegt die Differenz zwischen Anzeige und tatsächlich ausgegebener Spannung bei < +- 0,1V.


Grüße

Martin
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#14
Hallo Frank-Bernhard,

aus deiner Schilderung wird nicht ersichtlich, was der festgestellte Kennlinienknick mit der Heizspannung zu tun hat. War der Knick nur unter bestimmter Heizspannung feststellbar?

VG Stefan
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#15
Hallo Stefan,

wenn die Heizspannung validiert ist, sind die µTracer-Kurve aussagefähig, ansonsten nicht. Henning hat die Heizspannung bei seinem µ Tracer validiert, damit kann man der Messung mit hoher Wahrscheinlichkeit vertrauen.

Ansonsten konnten wir keinen Zusammenhang zwischen der validierten Heizspannung und dem Knick in der Kennlinie erkennen. Dieser Knick ist eine Eigenschaft der gemessenen EL84.

P.S.: Ich verstehe auch nicht, wie du aus meinen Ausführungen hier einen Zusammenhang interpretieren kannst.
Viele Grüße

Franz Bernhard

... und die Radios laufen nicht weg!

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#16
Hallo, Zusammen,

noch kurz zu µTracer und Heizspannung:
Der µTracer selbst kann Röhrenheizspannung generieren, und Röhren bis zur EL34 lassen sich problemlos heizen. Da die Heizung mit einer pulsweitenmodulierten Spannung basierend auf 20V erfolgt, sind die Pulszeiten relativ kurz, und die Ströme in der Pulszeit hoch. Für den µTracer selbst ( das ist ja zunächst nur die Leiterplatte ) passt das alles sehr gut.

Kommen jetzt jedoch längere Anschlussleitungen, Stecker für die Zuordnung etc hinzu, so entstehen dort während der Pulszeit aufgrund der hohen Ströme Spannungsverluste, die unmittelbar in die Heizleistung eingehen, und zu einer Unterheizung der Röhre, und damit zu ungenauen Messungen führen.

Das kann man ausgleichen, indem man die Heizspannung etwas höher einstellt. Das muß einmalig ermittelt werden, und gilt dann für alle Röhren mit diesen Heizparametern. Für alle Röhren mit 6,3V 0,3A habe ich einen einzigen gleichen Wert.

Die Ermittlung dieses Wertes ist einfach: Eine Röhre wird mit Gleichspannung aus externer Quelle mit genau 6,3 V beheizt, und die Emission gemessen.
Anschließend wird mit Heizung vom µTracer dieselbe Röhre gemessen, und die Heizspannung soweit erhöht, bis sich die gleiche Emission ergibt.
Das dauert max 10 Minuten, und der Wert verändert sich ja später auch nicht, es sei denn, man baut die Platine in ein anderes Gehäuse, mit anderer Verkabelung etc.

Wenn ich das also für eine EF80 einmal festgelegt habe, kann ich diese Heizspannungseinstellung auch für ECC82, ECC83 etc. verwenden, da die Heizdaten gleich sind.

VG Henning
Schlau ist, wer weiß, wo er nachlesen kann, was er nicht weiß.
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#17
Danke für die Erklärung, Henning!
(23.01.2020, 00:38)hoeberlin schrieb: die Messung mit Impulsen hat folgende Gründe und Besonderheiten:
..
Deshalb gehe ich davon aus, daß die Temperatur der Anode keinen wesentlichen Einfluß auf die Ergebnisse hat.
Bei mehreren EF-Röhren beobachte ich eine 1 .. 2%ige Zunahme des Anodenstroms innerhalb von 5 Minuten nach dem Einstellen der Standard-Arbeitspunkt-Gitterspannung. Schirmgitter-, Gitter-, Anoden- und Heizspannung sind während dieses Anstiegs konstant. Das Ganze ist wiederholbar.
Aber 2% sind ok, den Unterschied hört man kaum raus Smile.

Gruß, Frank
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#18
Eiiiiine Frage habe ich noch.
Die Steilheit sollte ja in einem möglichst linearen Bereich um den Arbeitspunkt herum ermittelt werden. Die Eingangskennlinie ist allerdings bei den verschiedenen Röhrentypen unterschiedlich stark gekrümmt. Darum stimmt die mit einem zu großen dUg1 ermittelte Steilheit nicht ganz.


Gibt es einen Standard oder einen Daumenwert, bei welcher Gitterspannungsdifferenz die Steilheit ermittelt wird?

Gruß, Frank
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#19
Hallo Frank,

der µTracer variiert die Gitterspannung zur Steilheitsmessung um +-10% vom zum Arbeitspunkt vorgegebenen Wert.
Im Beispiel der EL34 weiter oben also um +-1,35V.

Ich denke, dass man da schon noch im linearen Bereich ist.

Ronald Dekker wird sich da bei der Auslegung der Software schon was gedacht haben.


Grüße

Martin
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#20
Danke, Martin!

Gerade sah ich mir Kennlinien einiger unterschiedlicher Röhrentypen an. Die Unlinearitäten zwischen 90% und 110% von Ug1 sind auf der Kennlinie praktisch nicht erkennbar.
Ein pragmatischer Wert, der paßt ganz gut. Thumbs_up .
Ich stelle es bei meinem Prüfgerätchen erstmal mal auf +-200mV, weil die niedrigste Steilheit meiner Röhren bei 2 V liegt. Später baue ich vielleicht eine passende OP-Schaltung ein, bei der man jede eingestellte Gitterspannung auf 90%, 100% und 110% einstellen kann.

(26.01.2020, 21:23)Radiobastler schrieb: Ronald Dekker wird sich da bei der Auslegung der Software schon was gedacht haben.
Da bin ich mir sicher, sonst wären seine Geräte nicht so beliebt. Smile

Gruß, Frank
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