Katodenfolger
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AllgemeinesDer Katodenfolger (Anoden-Basis-Schaltung) besitzt einen für Röhrenverhältnisse niedrigen Ausgangswiderstand aber keine Spannungsverstärkung. Man verwendet ihn vorzugsweise als Impedanzwandler, wenn der hohe Ausgangswiderstand der Katoden-Basis-Schaltung Bild 1: Schaltung eines Katodenfolgers mit Triode Diese Schaltung sieht ziemlich einfach aus. Trotzdem kann man die Werte der Widerstände und Kondensatoren nicht beliebig wählen, um eine funktionierende Schaltung zu erhalten. Nachfolgend können Sie erfahren, wie die Schaltung funktioniert. Danach wird die Dimensionierung der Schaltung Der Eingangswiderstand ist sehr hoch, der Ausgangswiderstand hingegen relativ niedrig. Er ist aber bei weitem nicht so niedrig, daß man damit z.B. einen handelsüblichen Lautsprecher mit 4 oder WirkungsweiseDer Eingangskondensator C1 dient dazu, das Gitter vom Eingangssignal gleichstrommäßig abzukoppeln. Kondensatoren lassen ja bekanntlich keinen Gleichstrom sondern nur Wechselstrom sprich in diesem Fall das Audiosignal passieren. Die Widerstände R1 und R2 sorgen dafür, daß das Gitter bei fehlendem Eingangssignal auf einem definierten Wert, d.h. auf der Hälfte der Betriebsspannung liegt. Die Anode der Röhre ist im Gegensatz zur Katoden-Basis-SchaltungDadurch, daß Strom durch R3 fließt, fällt an ihm gemäß dem ohmschen Gesetz eine Spannung ab, die man nach der bekannten Formel Ein positives Eingangssignal erhöht die Spannung am Gitter, ein negatives Eingangssignal vermindert diese. Diese Spannungsänderungen haben sofortige Anodenstrom- und damit Katodenstromänderungen zur Folge, so daß sich auch sofort die Spannung an R3 der neuen Situation anpaßt. Die Röhre ist, wie man im Fachjargon sagt, voll gegengekoppelt und stellt die Eingangsspannung mit relativ niedriger Ausgangsimpedanz und hoher Linearität zur Verfügung. Die Schaltung besitzt zwar keine Spannungsverstärkung aber eine Stromverstärkung, denn der Eingangsstrom ist gering und wird weitgehend nur durch R1 und R2 bestimmt, wohingegen der Ausgangsstrom je nach Dimensionierung der Schaltung sehr viel höher sein kann. Die am Gitter anliegende Spannung darf dabei zwischen Die Linearität der Schaltung ist dank der Gegenkopplung recht ordentlich, hat allerdings röhrenbedingte Grenzen, denn leider ist der Spannungsoffset zwischen Ein- und Ausgang nicht konstant: Bei voll durchgesteuerter Röhre (d.h. maximaler Ausgangsspannung infolge maximalen Stroms) ist die Differenz zwischen Gitterspannung und Katodenspannung Null. Bei nahezu gesperrter Röhre (d.h. sehr kleine Ausgangsspannung infolge sehr kleinen Stroms) ist die Gitter-Katoden-Spannung negativ und beträgt einige und bei typischen Leistungsröhren sogar etliche Volt. Den jeweiligen Wert kann man der Eingangskennlinie der Röhre entnehmen (siehe Katoden-Basis-SchaltungIn den meisten Fällen benutzt man einen Katodenfolger als Stromverstärker, um den Ausgangswiderstand einer Katodenbasisschaltung herabzusetzen. In diesem Fall verbindet man das Gitter des Katodenfolgers direkt mit der Anode der vorausgehenden Verstärkerstufe. Die Vorspannung, die mit R1 und R2 künstlich erzeugt wird, ist bei ihr nämlich schon gleich vorhanden. Die gesamte Schaltung sieht dann folgendermaßen aus:  Bild 2: Katodenbasisschaltung mit nachfolgendem Katodenfolgers Dimensionierung eines KatodenfolgersNun kommen wir zur Berechnung der wenigen Bauteile. Bei der eigenständigen Schaltung lautWenn R1 und R2 festgelegt wurden, kann man den Wert von C1 bestimmen. Dieser bildet mit dem Eingangswiderstand der Schaltung (also in erster Näherung die Hälfte von R1 bzw. R2) einen Hochpaß. Dies bedeutet, daß Frequenzen unterhalb seiner Grenzfrequenz zunehmend abschwächt sprich leiser wiedergegeben werden. Für die Berechnung des Kondensators gilt bei vorgegebener Grenzfrequenz folgende Formel:  Beispiel: Bei einem Eingangswiderstand von Die Dimensionierung des Katodenwiderstands R3 hängt vom gewünschten Strom durch die Röhre ab. Kommt es auf einen geringstmöglichen Ausgangswiderstand an, wählt man ihn so, daß durch ihn (und damit auch durch die Röhre) bei voll durchgesteuerter Röhre der maximal zulässige Röhrenstrom fließt. Den maximal zulässigen Anodenstrom entnimmt man dem Datenblatt. Gemäß ohmschem Gesetz braucht man dazu nur den Wert der Betriebsspannung durch diesen Maximalstrom zu dividieren. Der Wert von C2 ist abhängig vom Eingangswiderstand des angeschlossenen Verbrauchers bzw. der nachfolgenden Verstärkerstufe. Sein Wert berechnet sich nach der gleichen Formel wie der Eingangskondensator C1, nur daß man als Widerstand den Wert des Verbrauchers bzw. der Verstärkerstufe einsetzen muß. Katodenfolger mit Tetroden und PentodenDie weiter oben anhand einer Triode beschriebene Katodenfolger-Schaltung kann unverändert auch mit Tetroden und Pentoden verwendet werden. Der einzige Unterschied in der Schaltungstechnik ist, daß die zusätzlichen Gitter beschaltet werden müssen. Und zwar wird bei Tetroden und Pentoden das Schirmgitter an eine Spannung gelegt, die meistens etwas kleiner als die Versorgungsspannung ist. Bei Pentoden wird zusätzlich das Bremsgitter mit Masse verbunden. Bild 3: Beschaltung einer Tetrode/Pentode als Katodenfolger Die Wirkungsweise ist genau die gleiche wie bei Verwendung einer Triode. Durch die verglichen mit einer Triode höhere Leerlaufverstärkung ist der Gegenkopplungsgrad deutlich höher, wodurch sich ein lineareres Verhalten ergibt. Das Problem, daß die Ausgangsspannung mit einem aussteuerungsabhängigen Versatz der Eingangsspannung folgt, besteht jedoch auch bei Pentoden. | ||||||||||||||||||
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