Der 3-Röhren-Voll-Super 2.0
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3 Wellenbereiche, 6 Kreise, 2 ZF-Filter,
- und immer noch alles mit nur 3 Röhren: 12AJ8 (=HCH81) zur Frequenzmischung und NF-Vorverstärkung 14R7 zur ZF-Verstärkung + Demodulation 70L7GT als NF-Endstufe + Netzgleichrichtung |
In der „3-Röhren-Super-Story“ ging es um einen 3 Röhren-Super in Reflex- Schaltung, bei der eine Pentode sowohl als ZF- wie auch als NF-Verstärkerstufe verwendet wurde.
Schon dort wurde angedeutet, dass es erstrebenswert wäre, einen 3 Röhren- Super ohne Reflex- Schaltung zu haben, also mit jeweils echter Misch- + ZF- Stufe, + NF-vor- + Endstufe + Gleichrichter- Diode. Einige Jahre, nachdem der 3 Röhren-Reflex-Super gebaut war, wurde unerwartet eine Lösung gefunden, mit der vorher nicht zu rechnen war, wie der folgende Artikel zeigt.
Beim Durchstöbern alter Funkschau- Hefte entdeckte ich im Heft № 21, Jahrgang 1954, auf Seite 447 eine Schaltungsvorstellung „Neuzeitlicher AM-Zweitempfänger - 3-Röhren-Mittelwellen-Super“, deren besonderer Clou erst bei genauerem Hinsehen ersichtlich wurde.
Es handelt sich um einen Allstrom- AM- Superhet mit dem Röhrensatz UCH81, UBF80, UL41 und UY41.
Beim Durchlesen schreckte mich der Textabschnitt über die Verwendung der Triode-Heptode UCH81 auf wie ein Paukenschlag:
Der besondere Trick besteht darin, die UCH81 nicht wie eine normale Mischröhre zu benutzen, also das Heptodensystem als normale Mischstufe mit dem Eingangssignal an Gitter 1 und der Oszillatorspannung an Gitter 3 und das Triodensystem als Oszillator.
Stattdessen wird das Heptodensystem „verkehrt herum“ als Pentagrid-Converter betrieben wie die 6BE6 (EK90). Das Gitter 1 ist dem katodenrückgekoppelten Oszillatorkreis zugeordnet, dafür wird das Eingangssignal dem Gitter 3 zugeführt, und, obwohl dieses Gitter eigentlich keine Regelcharakteristik hat, erhält es Regelspannung.
Das hierdurch frei gewordene Triodensystem wird nun als NF- Vorstufe verwendet ! - Die NF-Vorstufen- Triode, die im 3 Röhren- Reflex- Super noch fehlte - hier ist sie nun ! 
Sofort war absolut klar: das ist das Konzept für den zukünftigen 3-Röhren- 6-Kreis-Superhet - mit 4 echten Stufen ohne Reflexschaltung !
Von dem vorgeschlagenen Röhrensatz UCH81, UBF80, UL41 und UY41 bräuchte man nur die UL41 und UY41 durch eine End- + Gleichrichter- Kombi-Röhre zu ersetzen - und schon hat man den 3- Röhren- komplett- Super ! Dies wäre z. B. mit einer 117L7GT leicht zu realisieren, da diese nur 90 mA Heizstrom benötigt und somit leicht in den 100 mA Heizkreis der U-Röhren zu integrieren wäre.
Leider war damals keine 117L7GT vorhanden, dafür waren aber noch einige der 70L7GT in Reserve, die jedoch 150 mA Heizstrom benötigt. Daher sollten die beiden anderen Röhren möglichst ebenfalls Versionen mit 150 mA Heizstrom sein. Alsbald wurde eine passende Locktal-Duodiode-Pentode 14R7 gefunden, die anstelle der von Philips vorgeschlagenen UBF80 für die ZF- Verstärkung + Demodulation zuständig ist. Ebenso fand sich die 12AJ8, entsprechend HCH81, das ist die 150 mA - Version der UCH81, - und somit war der Röhrensatz komplett !
Auch hier: die Gehäusefrage
Da ein kompletter Neuaufbau zu aufwändig gewesen wäre, begann auch hier die Suche nach einem geeigneten Gerät, das zum Aufbau der 3-Röhren-Vollsuper-Schaltung passt, die ihrer Natur nach eher für kleinere Geräte wie Küchen- oder Nachttischradios geeignet ist.
Im Reservelager wurde ein Gerät „Blaupunkt Romanze B520WP“ gefunden, das nach Größe und Aufwand geeignet erschien. Der Chassisaufbau war nicht gerade in einem Vertrauen erweckendem Zustand und der verwendete Röhrensatz ließ auch nicht auf eine überzeugende Empfangsleistung auf UKW schließen. Also war es nicht besonders schmerzhaft, auf eine original- Restaurierung zu verzichten und stattdessen Platz zu schaffen für die sehr viel interessantere 3-Röhren-Vollsuper-Schaltung !
Der Schaltungungsentwurf
Zum Schaltungungsentwurf des 3-Röhren-Voll-Supers 2.0 lehnte ich mich an das Grundprinzip der Philips-Schaltung, wich aber in einigen Details davon ab.
Abweichungen waren alleine schon durch die anderen Röhren und die vorhandenen Bauteile erforderlich. Die Philips-Schaltung war ausdrücklich als Billiggerät nur für Mittelwelle konzipiert, während hier eine verzögerte Regelung, wie auch ein Wellenschalterblock für LMK zum Einsatz kam (nicht eingezeichnet). Der vorhandene Ausgangsübertrager erlaubte die Anwendung der Brummkompensations-Schaltung, der Serien-Heizkreis erhielt auch wieder einen Vorschalt-Kondensator, wodurch ohne Energieverlust der exakte Heizstrom erhalten wird.
Wie schon im 3-Röhren-Reflex-Super wurde auch hier eine „Stecker falsch“- Glimmlampe eingebaut. Diese ist einerseits mit dem Chassis verbunden und andererseits über einen 820 kΩ - Widerstand direkt auf der N-Leiter-Seite vom Netzkabel vor dem zweipoligen Netzschalter. Im ausgeschalteten Zustand reicht die Erdkapazität des Chassis aus, um die Glimmmlampe erkennbar zum Leuchten zu bringen, wenn sich auf dieser Netzader der L-Leiter statt der N-Leiter befindet. Ist zudem noch die Langdraht-Antenne eingesteckt, was normalerweise der Fall ist, so sorgt deren zusätzliche Erdkapazität für noch größere Helligkeit der Glimmlampe. Natürlich ist auch hier der N-Leiter des Netzsteckers markiert. 
Eine Besonderheit stellt die Erzeugung der Regelspannung dar.
Die rechte Diode der 14R7 (an Pin 3) richtet die ZF gleich, die im Sekundärkreis des ZF- Bandfilters ZF2 entsteht. Am anderen Ende dieses Schwingkreises entsteht die negative Dioden-Richtspannung, die auch die NF enthält, welche dann am Poti P1 abgegriffen wird.
Parallel hierzu wird mittels R27 (1,8 MΩ) diese Richtspannung zu der linken Diode der 14R7 (an Pin 4) geführt. Diese arbeitet als so genannte Clamp-Diode und erhält über R8, R9 und R10 (mit insgesamt 54 MΩ) einen positiven Vorstrom, der zunächst voll über die Diode abfließt.
Sobald beim Empfang eines schwächeren Signals eine Dioden-Richtspannung (über P1) entsteht, fließt auch ein Teil dieses Stromes über R27. Je höher nun die Richtspannung wird, um so geringer wird der Strom über die Clamp-Diode, aber die Spannung bleibt auf 0 V, da die Clamp-Diode immer noch leitend ist.
Ab dem Punkt, wo der Strom durch R27 den Strom durch R8..R10 erreicht, beginnt die Spannung negativ zu werden, wodurch die Clamp-Diode gesperrt wird. Hierdurch wird eine verzögerte Regelspannung erzeugt, die erst dann einsetzt, wenn eine bestimmte Signalstärke überschritten wird. Bei schwachen Signalen steht somit die gesamte Verstärkung uneingeschränkt zur Verfügung und nur stärkere Signale werden abgeregelt.
Über R11 und durch den ZF1-Sekundärkreis hindurch wird diese verzögerte Regelspannung dem Steuergitter der ZF-Pentode 14R7 zugeführt, C18 dient der Glättung.
Über die Widerstände R12, R13 und R13B (mit insgesamt 20,1 MΩ) erhält R12 aus einer Spannungsquelle von ca. -20 V einen negativen Vorstrom, mit der Folge, dass am unteren Ende von R11 die Spannung um ca. -2 V negativer als am oberen Ende ist. Dadurch erhält die 14R7 auch ohne Empfang eine negative Gittervorspannung.
Wie man sieht, erhält die HCH81 ihre Regelspannung über einen weiteren Spannungsteiler aus R12 und R13 + R13B, wodurch diese Regelspannung noch weiter negativ verschoben wird.
Untersuchungen, die unser Hobby-Kollege Joe Sousa mit der ECH81-Heptode ausführte, (welche mit der HCH81 außer der Heizung identisch ist) ergaben, dass die maximale Steilheit des Gitter 3 nicht bei 0 V, sondern bei einer bestimmten negativen Spannung erreicht wird, abhängig von der Schirmgitterspannung.
In diesem Falle wurde durch Messungen eine maximale Verstärkung bei -9 V ermittelt, daher wurde der Spannungsteiler R12 , R13 + R13B so gewählt, dass ohne Empfang diese -9 V am Gitter 3 der HCH81 anstehen.
An dieser Stelle sei Joe Sousa nochmals besonders gedankt, der mir auch über email weitere wertvolle Informationen zukommen ließ.
Obwohl das Gitter 3 der HCH81 keine Regelcharakteristik hat, verursacht es selbst bei stärksten Signalen keine erkennbaren Verzerrungen. Dies liegt wohl an seiner geringen Steuerwirkung wie auch an der Vorspannung von – 9 V, so dass ein sehr großer Spannungshub möglich ist, ohne eine Grenze zu erreichen.
Nach den Messungen von Joe Sousa beträgt die Steilheit des Gitter 3 weniger als ¼ des Gitter 1, d. h. weniger als 0,2 mA/V. Die Empfindlichkeit des 3-Röhren-Supers 2.0 ist trotzdem voll praxistauglich, da diese Minderleistung durch die hohe Steilheit von 3,2 mA/V der ZF-Röhre 14R7 teilweise wieder gutgemacht wird.
Zuvor verpasste Chancen ?
Es ist schon zu lange her, aber es ist gut möglich, dass ich, bevor ich die Philips- Schaltung entdecke, schon aus eigener Überlegung einmal die Idee hatte, das Heptodensystem einer UCH81 oder HCH81 „verkehrt herum“ zu betrieben wie eine Pentagrid-Converter- Röhre, z. B. die 6BE6 (EK90), um das dann freie Triodensystem als NF- Vorstufe zu verwenden.
Diese Idee hätte ich dann aber als nicht realisierbar angenommen, da ich davon ausging, dass das Gitter 3 der H/UCH81 nicht regelbar ist. Die deutlich geringere Steilheit des G3 war ein weiteres Argument, das gegen diese Anwendung sprach.
Die Philipsianer jedoch wussten dies, bzw. fanden heraus, dass es doch geht und erfanden diese Schaltung, die dann letztendlich hier verwirklicht wurde, unter nochmaliger Reduzierung der Röhrenanzahl von 4 auf 3.
Weitere End- + Gleichrichter- Kombi-Röhren:
mit 150 mA Heizstrom: außer der 70L7GT gibt es noch eine 70A7GT, mit etwas abweichenden Daten und anderer Sockelschaltung,
mit 0,3 A Heizstrom: 12A7, 25A7 und 32L7,
mit 117 V Heizspannung ( zum direkten Betrieb an Netzspannung 115...120 V (USA)) :
117L7 und 117M7, welche zur 117L7/M7GT vereinigt wurden, sowie 117N7 und 117P7 mit abweichenden Daten und anderer Sockelschaltung.
Diese Röhren sind wegen ihren Heizdaten 117V / 90 mA besonders interessant, da man sie leicht mit Röhren der 100 mA U-Serie kombinieren kann.
So könnte man einen 3-Röhren-Super z. B. mit den Röhren UCH81, UBF89 und 117L7GT bestücken. Mittels Shunt oder Bypass- Kondensator kann man einen Heizkreis bilden, in welchem die 117er Röhre ihre 117 V Heizspannung bei ca. 90 mA erhält und die U- Röhren mit 100 mA Heizstrom versorgt werden.
Für eventuelle Nachbauer des 3-Röhren-Voll-Supers 2.0:
geeignete alternative Röhrensätze:
1.: für 150 mA Heizstrom- Kreise
für die Röhre V1 (Triode-Heptode) : hier gibt es keine Alternative zur HCH81 = 12AJ8.
für die Röhre V2 (Duodiode-Regelpentode): außer der sehr guten Locktal 14R7 gibt es noch die 12N8 (das wäre eine "HBF80" nach europäischer Norm, wurde aber nie so bezeichnet), oder die schon im 3-Röhren-Reflex-Super verwendete 12C8(-GT), sowie deren Locktal- Äquivalent 14E7, allesamt jedoch mit weniger Steilheit als die 14R7.
Für die Röhre V3 (End-Tetrode + Gleichrichter-Diode): außer der70L7GT gibt es noch eine 70A7GT, mit etwas abweichenden Daten und anderer Sockelschaltung
2.: für 100 mA Heizstrom- Kreise zusammen mit Röhren der U-Serie:
für die Röhre V1 (Triode-Heptode) : UCH4, UCH5, UCH21, UCH81,
für die Röhre V2 (Duodiode-Regelpentode): UBF11, UBF80, UBF89,
für die Röhre V3 (End-Tetrode + Gleichrichter- Diode): 117L7 und 117M7, welche zur 117L7/M7GT vereinigt wurden, sowie 117N7 und 117P7 mit abweichenden Daten und anderer Sockelschaltung. Mittels Shunt oder Bypass-Kondensator kann man einen Heizkreis bilden, in welchem die 117er Röhre ihre 117 V Heizspannung bei ca. 90 mA erhält und die U-Röhren mit 100 mA Heizstrom versorgt werden.
So könnte man einen 3-Röhren-Voll-Super 2.0 bestücken:
Bestückung mit den ältestmöglichen U-Röhren: UCH4, UBF11 und 117L7GT.
Statt der UCH4 können auch die elektrisch äquivalenten Typen UCH5 oder UCH21 eingesetzt werden. Für die UBF11 gibt es keine Alternative.
Bestückung mit den modernsten U- Röhren: UCH81, UBF89 und 117L7GT.
Statt der UBF89 kann auch die UBF80 eingesetzt werden, jedoch mit geringerer Steilheit.