Röhren Matching und Selektion

Was ist überhaupt Matching?

Matching bezeichnet das Zusammenfassen von Endstufenröhren ähnlicher oder gleicher elektrischer Eigenschaften zu Gruppen. Diese können Paare, Quartettet, Sextettet und mehr sein. Matching kommt hingegen bei Vorstufenröhren oder Gleichrichterröhren nicht zum Einsatz.

Warum Matching?

Jedes elektrische Bauteil unterliegt gewissen Fertigungstoleranzen, so auch die Röhren.
Wenn in einer Endstufe mehrere Endröhren gemeinsam betrieben werden (häufig zu sehen bei Gegentakt-/Push-Pull-Endstufen), die zudem nicht einzeln eingestellt werden können (der Verstärker besitzt nur eine Bias-Spannung für alle Endröhren), dann benötigt man Röhren mit gleichen elektrischen Eigenschaften, damit die Endstufe stabil und sicher arbeitet und zudem ihre maximale Leistung abgeben kann.

Wie funktioniert das Matching von Endstufenröhren?

Um Endstufenröhren “matchen”, d.h. gruppieren zu können, müssen zunächst ihre elektrischen Eigenschaften ermittelt werden. Dies geschieht in einer Messschaltung, meist in Form eines speziellen Röhrenmessgerätes. Damit werden relevante Werte wie z.B. der Strom oder auch die Steilheit der jeweiligen Röhre ermittelt, die dann als Grundlage für das Matching verwendet werden. In einem zweiten Schritt werden Röhren mit gleichen elektrischen Eigenschaften zu Paaren, Quartetten oder anderen Gruppen zusammengestellt.

Brauche ich gematchte Endstufenröhren?

Diese Frage muss in erster Linien der Verstärkerhersteller beantworten. Grundsätzlich empfehlen wir aber, immer gematchte Endstufenröhren zu verwenden. Auch bei Verstärkern, bei denen jede Röhre einzeln regelbar ist oder die über Kathodenbias oder sogenannte Autobias verfügen. Damit macht man nichts falsch und ist auf der sicheren Seite.

Wie gut müssen Endstufenröhren gematcht werden bzw. wie schlecht dürfen sie gematcht werden?

Da eine Röhre ein nichtlineares Bauteil ist, ist es praktisch ausgeschlossen, dass es zwei absolut identische Röhren gibt. Daher muss immer mit einer gewissen Toleranz beim Matching gerechnet werden. Diese Toleranz sollte jedoch so gering sein, dass im Betrieb der Röhren keine Probleme wie z.B. erhöhtes Brummen, aber auch Leistungsverlust und vorzeitige Alterung auftreten.
Bei Gegentaktverstärkern oder Gegentaktendstufen ist eine gewisse Unsymmetrie in der Regel kein Problem, im Gegenteil, sie kann sich sogar positiv auf den Klang auswirken. Sind jedoch die Ströme der verwendeten Röhren zu unterschiedlich, kann es zu einem deutlich wahrnehmbaren “Brummen” kommen. Eigene Versuche mit 6L6 und EL 34 Röhren haben gezeigt, dass ab ca. 10 mA Unterschied ein langsam hörbares Brummen einsetzt.

Wie wird bei Tube-Town gematcht?

Das Matching der Endröhren bzw. die Ermittlung der Matchingwerte erfolgt in unserem Hause auf einem computergesteuerten Messplatz. Die Röhren werden nach einer Einbrennzeit mit einer möglichst hohen Anodenspannung (ca. 500 V bei EL34) getestet und vermessen, um die elektrischen Eigenschaften unter realistischen Betriebsbedingungen zu ermitteln.

Gemessen werden

• Anodenstrom
• Steilheit
• Schirmgitterstrom

Außerdem wird die Röhre getestet auf

• Gitterableitstrom
• Gas
• hohe Schirmgitterströme

So können bereits beim Matching Röhren erkannt und aussortiert werden, die im Betrieb zu Störungen führen können.

Müssen Vorstufenröhren gematcht werden?

Nein.

Matching bezieht sich in erster Linie auf Endstufenröhren, also Leistungsröhren. Vorstufenröhren werden in der Regel in Serie betrieben und sind “self-biased” oder “auto-biased”, d.h. der Arbeitspunkt stellt sich automatisch über den Kathodenwiderstand ein, wird also durch die Schaltung vorgegeben.
Außerdem dienen Vorstufenröhren in erster Linie der Spannungsverstärkung (Signalverstärkung) und nicht der Leistungsverstärkung wie Endstufenröhren. Daher macht eine Selektion nach Strom wenig Sinn. Hier sollte eher der Innenwiderstand als Kriterium herangezogen werden.

Müssen Vorstufenröhren selektiert werden?

Je nach Schaltungsteil und Verwendungszweck des Verstärkers ist es ratsam, "selektierte" Vorstufenröhren zu verwenden, die auf bestimmte Eigenschaften geprüft und ausgewählt wurden. Die Hauptaufgabe des Vorverstärkers besteht darin, ein Signal mit niedrigem Pegel, vielleicht nur einigen Millivolt, auf Pegel von mehreren 10 Volt zu verstärken, um die Endröhren voll ansteuern zu können.
Da bei diesem Vorgang hohe Verstärkungsfaktoren - 100, 1000 oder noch mehr - im Spiel sind, kann es zu unangenehmen Störgeräuschen kommen, wenn die verwendete Röhre ein starkes Grundrauschen aufweist oder empfindlich auf Stöße reagiert, da diese Störgeräusche um den gleichen Faktor verstärkt werden wie das eigentliche Nutzsignal und sich somit negativ bemerkbar machen. (Hinweis: Es handelt sich hierbei NICHT um den Verstärkungsfaktor, der im Datenblatt angegeben ist, wie z.B. 100 bei 12AX7-Röhren oder 20 bei 12AU7-Röhren).

Gerade bei Gitarren- und Bassverstärkern stellt die Eingangsstufe des Vorverstärkers eine entscheidende, aber auch kritische Verstärkerstufe dar, da hier das schwache und hochohmige Signal der Tonabnehmer sehr stark verstärkt wird. Deshalb sind hier Röhren von großer Bedeutung, die wenig Rauschen erzeugen und speziell für diese Stufe ausgewählt wurden. Die Röhre in dieser Verstärkerstufe wird oft als V1 bezeichnet.

Aus diesem Grund kennzeichnen wir Röhren, die speziell für diese Position ausgewählt wurden, mit dem Zusatz V1 oder V1-Selektion.

Unsere Kriterien bei der Selektion von Vorstufenröhren

V1-Selektion

• Geringes Grundrauschen
• Keine bzw. geringe Klopfempfindlichkeit

Balanced Selektion

• Geringes Grundrauschen
• Beide Systeme gleiche Verstärkung (+/- 5 %)

Alle Prüfungen werden bei einer Anodenspannung von ca. 250 V sowie den vom Datenblatt des jeweiligen Röhrentyps vorgegebenen Gittervorspannungen durchgeführt.