µ = S * R_i, theoretische Verstärkung (amplification factor) der Röhre

S = µ / R_i, Steilheit in mA/V (Transconductance)

D = 1 / µ, Durchgriff

R_i = µ / S, Innenwiderstand (internal resistance) der Röhre in kOhm

S * R_i * D = 1, Barkhausensche Formel

R_i' = R_i + µ * R_k

R_k = R_3 + R_4, gesamter Widerstand in der Kathodenleitung

V = S * R_i * R_a / (R_i' + R_a), Verstärkung in einer Schaltung

µg2g1: die aufs Schirmgitter bezogene Leerlaufverstärkung. Sie beschreibt als Verhältniszahl, um wieviel größer im jeweiligen Arbeitspunkt (=Anodenstrom) eine Änderung der Schirmgitterspannung im Vergleich zu einer Änderung der Steuergitterspannung sein muss, um dieselbe Anodenstromänderung zu verursachen.


Verstärkungsberechnung:
V = µ * R_a / (R_i' + R_a)
Je größer R_a ist, umso größer wird die Verstärkung. 
Es flacht aber bei R_a = 4 * R_i schon stark ab.

falls R_k = 0 Ohm
V = µ * R_a / (R_i + R_a)

V = µ * R_a / (µ/S + R_a)



Anodenstrom I_a:
Trioden:
I_a = k * (D_a*U_a + U_g)^(3/2)

Pentoden:
I_a = k * (D_a*U_a + D_g2 * U_g2 + D_g3 * U_g3 + U_g)^(3/2)

Dimensionierung von Röhrenschaltungen

  1. Wir legen die Betriebsspannung U_B fest, z.B. U_B = 300V
  2. Wir legen den maximalen Anodenstrom I_a fest, z.B. aus dem Datenblatt bei typischen Betriebsbedingungen, etwa I_a = 10mA
  3. Nun berechnen wir grob den Anodenwiderstand R_a = U_B/I_a, im Beispiel R_a = 30kOhm. Dabei nehmen wir an, die Röhre würde "voll durchschalten".
  4. Nun holen wir uns das Ausgangskennlinienfeld der Röhre aus dem Datenblatt.
  5. Wir tragen den Punkt P1 bei vollem U_B und 0mA Anodenstrom ein (Röhre gesperrt).
  6. Wir tragen den Punkt P2 bei I_a und 0V U_a Anodenspannung (theoretischer Wert) ein.
  7. Wir verbinden beide Punkte mit einer Widerstandsgeraden oder Arbeitsgeraden.

    So erreichen wir aber nie den typischen Anodenstrom weil unser Arbeitsgebiet spätestens durch die Kennlinie bei U_g=0V begrenzt wird (z.B. auf I_a=7.5mA). Wenn uns der Strom wichtig ist, dann müssen wir einen kleineren Anodenwiderstand wählen: der Punkt P2 wird auf den Schnitt der U_g=0V Kennlinie mit dem gewünschten Anodenstrom (10mA) gelegt. Wenn wir diese Linie bis zu U_a=0V verlängern und dort I_a ablesen (etwa I_a=14.5mA) können wir diesen Anodenwiderstand ausrechnen: R_a=U_B/I_a, im Beispiel 20kOhm.

    Zu bedenken ist: was wollen wir? Maximale Verstärkung? Maximale Leistung? Maximalen Strom?

    Bei R_a = 4*R_i haben wir maximale Verstärkung (ist aber immer kleiner als die im Datenblatt angegebene Maximalverstärkung!). Bei R_a = R_i haben wir maximale Leistung.

  8. Als nächstes legen wir den Arbeitspunkt fest. Je nach Verstärkertyp (A, B, C, AB, ...) legen wir den Arbeitspunkt in die Mitte (A) des linearen Aussteuerbereichs oder an das Ende (B) oder darüber hinaus (C). Mehr Verstärkung gibt es bei grösserem Strom, weil da die Kurven weiter auseinander liegen, bzw. die Eingangskennlinie steiler ist. Wir markieren den Arbeitspunkt auf der Arbeitsgeraden.
  9. Wir interpolieren die Gittervorspannung: welche Kurve liegt unserem Arbeitspunkt am nächsten? Hier z.B. U_g=-2.0V
  10. Nun berechnen wir den Kathodenwiderstand R_k. Der Strom im Arbeitspunkt I_A muss die Gittervorspannung erzeugen: R_k=U_g/I_A. Hier lesen wir ab, dass der Arbeitspunkt bei I_A=3.2mA liegt. Damit ist R_k=625 Ohm.
  11. Der zu R_k parallele Abblockkondensator sollte möglichst groß sein und bei der niedrigsten Frequenz f_min eine kleinere Impedanz als R_k haben. Also gilt C_k=1/(2*pi*f_min*R_k)
  12. Da wir mit DC-Gegenkopplung (Arbeitspunktstabilisation: GUT!) arbeiten, darf der Eingangs-G1-Ableitwiderstand Rg1 nicht zu gross sein. Manchmal ist etwas im Datenblatt angegeben. Ansonsten sind 100kOhm bis 500kOhm meist gute Werte.
  13. Der Eingangskoppelkondensator bildet mit Rg1 einen Hochpass. Er sollte bei der niedrigsten Frequenz nicht mehr als um 1/2 dämpfen, also C_g1=1/(2*pi*f_min*R_g1)