Röhrenverstärker Test 2017

Die 4 besten Röhrenverstärker im Vergleich.

Fatman iTube 302 Fatman iTube 302
Dynavox VR-70 E II Dynavox VR-70 E II
Dynavox VR-20 Dynavox VR-20
auna Tube 65 auna Tube 65
Abbildung Vergleichssieger Preis-Leistungs-Sieger
Modell Fatman iTube 302 Dynavox VR-70 E II Dynavox VR-20 auna Tube 65
VergleichsergebnisTÜV Siegel TÜV-geprüftes Test- & Vergleichsverfahren
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Bewertung 1,4 sehr gut
08/2017
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Bewertung 1,6 gut
08/2017
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Bewertung 1,9 gut
08/2017
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Bewertung 2,3 gut
08/2017
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2 Bewertungen
Nennleistung (RMS) an 8 Ohm RootMeanSquare: Standardisiertes Verfahren zur Ermittlung der elektrischen Leistung eines Verstärkers, bei dem der gesamte vom Menschen hörbare Frequenzbereich berücksichtigt wird. Das Langzeit-Testverfahren liefert realistische Werte zur Beurteilung der Leistungsfähigkeit eines Audioverstärkers.

Die hier angegebenen Werte beziehen sich auf Lautsprecher mit einer Impedanz von 8 Ohm, wobei alle Röhrenverstärker im Test auch Boxen mit 4 oder 6 Ohm betreiben können.
2 x 30 Watt 2 x 40 Watt 2 x 8 Watt 2 x 60 Watt
Betriebsart
Class A | Class AB
Class-A-Betrieb: Ein mittlerer Ruhestrom ermöglicht den Röhren die Verstärkung positiver und negativer Spannungsanteile. Kurze Signalwege und einfache Schaltungskonzepte reduzieren Fehler und Störungen. Konstanter Ruhestrom lässt den Verstärker recht heiß werden, weshalb eine freie Luftzirkulation gewährleistet sein muss.

Class-AB-Betrieb: Ein sehr geringer Ruhestrom ermöglicht einen Class-A-Betrieb. Erreicht die Lautstärke ein bestimmtes Maß, werden positive und negative Spannungsanteile eines aus Wechselstrom bestehenden Musiksignals von zwei unterschiedlichen Röhren bearbeitet und anschließend wieder zusammengesetzt. Dieser Class-B-Betrieb spart Strom und lässt den Verstärker weniger heiß werden. Komplexere Schaltungen und Signalwege sind aber störanfälliger und können das Klangerlebnis trüben.
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Röhrenbestückung Der erste Satz Elektronenröhren wird beim Kauf mitgeliefert. Die Typenbezeichnungen der mitgelieferten Röhren entnehmen Sie hier.
  • 4 x Typ 6L6G
  • 3 x Typ 6N3
  • 4 x Typ EL34
  • 2 x Typ 6F2
  • 4 x Typ 6P6P
  • 2 x Typ 6F2
  • 2 x 6N3
Anzahl Audioeingänge 3 x Cinch 3 x Cinch 1 x Cinch 2 x Cinch
Phonoeingang
für Schallplattenspieler
Plattenspieler liefern im Gegensatz zu anderen Audioquellen wie CD-Player oder DAB-Tuner ein sehr geringes Ausgangssignal. Der direkte Anschluss an einen Verstärker ist nur über extra deklarierte Phonoeingänge möglich, die den geringen Strom bereits vorverstärken.

Sollte kein Phonoeingang zur Verfügung stehen, ermöglichen externe Phono-Vorverstärker den Anschluss an jedem beliebigen Audioeingang.
Fernbedienung
Abmessungen
(B x T x H)
370 x 285 x 162 mm 400 x 260 x 190 mm 305 x 180 x 250 mm 425 x 260 x 85 mm
Gewicht 13 kg 15 kg 9,2 kg 4,2 kg
Vorteile
  • Anschluss für aktiven Sub­woofer
  • 3,5 mm Klin­ken­ein­gang
  • externe iPhone-Docking-Sta­tion erhält­lich
  • hohe Aus­gangs­leis­tung
  • Klinke auf Cinch Adap­ter­kabel 0,5 m im Lie­fer­um­fang ent­halten
  • für wir­kungs­grad­starke Kom­pakt-Laut­sp­re­cher geeignet
  • USB-Anschluss
  • mit Radio­tuner
  • 3,5 mm Klin­ken­ein­gang
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4,5 /5 aus 15 Bewertungen

Röhrenverstärker-Kaufberatung: So wählen Sie das richtige Produkt

Das Wichtigste in Kürze
  • Trotz der messtechnisch schlechten Resultate erfreuen sich Hifi-Röhrenverstärker ungebrochen unter Hifi- und High-End-Enthusiasten größter Beliebtheit und punkten mit einer ganz eigenen, röhrentypischen Klangcharakteristik.
  • Zwar bieten die liebevoll als „Röhren“ bezeichneten Verstärker vergleichsweise wenig Leistung und Ausstattung, dafür überzeugen sie zumeist mit einem aufgeräumten, diskreten Schaltungsdesign und lassen sich auch im Falle eines Defekts schnell und unkompliziert reparieren. Durch den Austausch der Elektronenröhren kann der Anwender auch klangliche Veränderungen erzielen und den Verstärker somit seinen persönlichen Vorlieben entsprechend konfigurieren.
  • Die besten Geräte in Röhrenverstärker-Tests bieten mehrere Cinch-Anschlüsse, einen Ausgang für einen aktiven Subwoofer und genügend Leistung, um auch wirkungsgradschwache Standlautsprecher zu betreiben.

roehrenverstaerker-test

Obwohl moderne Transistorverstärker die alten, mit Elektronenröhren betriebenen Geräte messtechnisch weitestgehend in den Schatten stellen, produzieren viele Hifi-Hersteller unablässig Amps mit Röhrentechnik. Als der Amerikaner Lee de Forest 1906 die Röhrentriode als erstes aktives Bauteil zur Verstärkung elektrischer Signale erfand, hätte er sicher nicht prophezeien können, dass seine Technik auch über 100 Jahre später noch begeisterte Anhänger findet. Das Paradoxon ist, dass Röhrenverstärker zwar messtechnisch gegenüber den neuen Halbleiter-Transistoren schlechter abschneiden, aber im subjektiven Klangempfinden der Menschen häufig besser bewertet werden.

Gerade im audiophilen Hifi- und High-End-Bereich löst das Thema seit Jahrzehnten Kontroversen aus. Fakt ist: Auf dem Verstärkermarkt tummeln sich viele namhafte Hersteller, die ihre besten Modelle mit diskreten Schaltungen und üppigen Elektronenröhren ausstatten. Obwohl Elektrotechniker staunen und mit zahlreichen Vorteilen moderner Transistoren bzw. messtechnischen Beweisen argumentieren, führen die Befürworter der Röhrentechnik die praktischen Argumente ins Feld. Letztlich sind auch Musiker – besonders Gitarristen – seit jeher von den Gitarrenverstärkern mit Röhrentechnik begeistert, weil sich durch Übersteuerung der Röhren harmonische Verzerrungen erzeugen lassen.

In unserem folgenden Ratgeber zum Röhrenverstärker-Vergleich 2017 erklären wir Ihnen, was ein Verstärker überhaupt ist und welche Aufgabe er in einer Hifi-Anlage übernimmt. Darüber hinaus skizzieren wir einfach und unkompliziert, welche Funktionsweise hinter den glimmenden Glaskolben steckt und worauf Sie beim Kauf eines Röhren-Amps achten sollten. Nutzen Sie unsere Kaufberatung, damit Sie Ihren persönlichen Röhrenverstärker Vergleichssieger küren können!

Sie sind interessieren sich für Verstärker? Lesen Sie auch unsere anderen Vergleiche:

1. Röhrenverstärker im Detail – Worauf Sie beim Kauf achten sollten

Sie haben keine Ahnung wie ein Verstärker funktioniert und möchten erstmal die Funktionsweise verstehen? Kein Problem! Ab dem nächsten ausführlichen Kapitel 2 erklären wir Ihnen die technischen Raffinessen der Audioverstärker und geben Ihnen einen Einblick in die Funktionsweise eines Röhrenverstärkers. Hier finden Sie auch wichtige Sicherheitshinweise. Wenn Sie auf technische Grundlagen verzichten können, lesen Sie hier einfach weiter. Im Folgenden erläutern wir Ihnen die wichtigsten Kaufkriterien in Röhrenverstärker-Tests.

Worauf kommt es nun beim Kauf eines Röhrenverstärkers an? Die Qualität der Bauteile ist für Sie als Käufer häufig schwer zu bewerten. Hier müssen Sie den Aussagen der Hersteller vertrauen. Generell gilt: Etablierte Marken sind für Einsteiger die beste Wahl, sofern sie viel Erfahrung bei der Konstruktion von Verstärkern mit Röhrentechnik haben. Eine kleine Auswahl nennen wir Ihnen:

  • Ayon
  • Cayin
  • Dynavox
  • Destiny
  • GemTune
  • Lyric
  • Octave Audio
  • Opera Consonance
  • Unison Research
  • Quad

Wegen ihrer sensiblen Technik sind Hifi-Röhrenverstärker häufiger im hochpreisigen Segment angesiedelt. Neben High-End-Röhrenverstärkern bieten viele Hersteller aber auch „kleinere“ Modelle für Einsteiger mit einem mittleren Leistungs- und Qualitätsanspruch. Besser ausgestattete High-End-Modelle protzen mit großen Ringkerntrafos, kapazitätsstarken Kondensatoren und einem aufgeräumten Schaltungskonzept. Weniger gut ausgestattete Marken-Röhrenvollverstärker sparen vor allem in puncto Ausstattung, Materialqualität und Leistung, ohne sich wesentliche Abstriche hinsichtlich der erreichbaren Klangqualität zu leisten.

1.1. Leistungsdaten

ringkerntrafo-roehrenverstärker

Beste Leistungsaufnahme: Ein Ringkerntrafo transformiert Netzspannung in die vom Verstärker benötige Arbeitsspannung. Beste, aber auch teuerste Lösung zur Stromversorgung

Vorab sollten Sie berücksichtigen, dass „Röhren“ einen geringeren Wirkungsgrad als Transistorverstärker besitzen und deshalb nicht mit einer großen Wattzahl (also Leistung) protzen können. Als Produkt der elektrischen Spannung und Stromstärke kann die elektrische Leistung als Indikator zur Bewertung der Potenz eines Hifi-Röhrenverstärkers dienen. Dessen Ziel ist es, viele Elektronen mit einer hohen Spannung durch die elektrischen Leitungen zu treiben.

Leider ist die elektrische Leistungsfähigkeit an sich eine sehr wenig aussagekräftige Kategorie. Watt-Angaben werden fälschlicherweise oft in das Verhältnis gebracht: mehr ist besser! Rühmen sich Hersteller damit, ihrem Verstärker eine Leistung von 2 x 200 Watt zu attestieren, so hat diese nackte Zahl wenig praktischen Informationsgehalt. Leistungszahlen können mit verschiedenen Messverfahren ermittelt werden, die unter Umständen mit der tatsächlichen Aufgabe von Lautsprechern wenig zu tun haben.

Aussagen über die Leistungswerte sind erst dann möglich, wenn ein Lautsprecher an einem Verstärker angeschlossen ist und Töne wiedergibt. Der Röhrenverstärker liefert an den Lautsprecheranschlüssen eine bestimmte Wechselspannung, die je nach Tonhöhe des Musikstücks in der Frequenz variiert. Lautsprecher müssen auch die unterschiedlichen Lautstärken innerhalb eines Musikstücks wiedergeben, weshalb auch die Spannung in der Amplitude variiert. Höhere Lautstärken bedürfen höherer Spannung und höhere Töne einer höheren Frequenz. Das Problem ist nun, dass Lautsprecher keine stabilen Widerstände im Stromkreis darstellen. Vielmehr stellen sie für die Elektronen im Stromkreis eine wechselnde Barriere dar, die sich mit der Frequenz verändert. Im Wechselstromkreis wird der Widerstand deshalb als Impedanz bezeichnet und ebenfalls in der Einheit Ohm angegeben.

Die Leistungsangaben eines Verstärkers werden in zwei Formaten angegeben:

  • Nennleistung bzw. RMS-Leistung: Das Root Mean Square gibt einen Leistungsmittelwert an, der durch ein standardisiertes Verfahren ermittelt wird. Dabei wird die Leistung eines Verstärkers über einen festgelegten Frequenzbereich gemessen, der ungefähr den vom menschlichen Ohr wahrnehmbaren Frequenzen entspricht. Darüber hinaus wird die RMS-Leistung auch über einen längeren Zeitraum ohne hörbare Verzerrungen gemessen, weshalb die aus der Messung resultierenden Daten als Dauerleistung eines Verstärkers aufgefasst werden können und sehr seriös sind.
    .
  • Musikleistung bzw. PMPO: Peak Music Power Output ist eine nicht-standardisierte Leistungsangabe, die zumeist einen maximal erreichbaren Höchstwert repräsentiert. Bei der Messung werden echte Lautsprecher oft durch einen geringen Lastwiderstand ersetzt, der als Impedanzminimum eines Lautsprechers aufzufassen ist. Darüber hinaus verwenden die Tester eine für Lautsprecher unproblematische mittlere Frequenz, wohingegen problematische tiefe Frequenzen ausgespart werden. Als kurzfristige Impulswerte geben die Angaben zur Musikleistung keinen Aufschluss über das dauerhafte Leistungsvermögen eines Verstärkers. Da die Wattzahlen aus diesen unseriösen Messverfahren sehr hoch sind, werden sie gerne aus Marketing-Gründen ausgewiesen.
röhrenverstärker-schaltnetzteil

Günstige Alternative mit weniger Gewicht, aber viel höherem Schaltungsaufwand: Schaltnetzteile ersetzen in günstigeren Verstärkern die schweren Netztrafos.

Doch wie viel Leistung sollte ein Verstärker haben? Diese Frage ist in Relation zu den verwendeten Lautsprechern zu beantworten, die ein bestimmtes Belastungsprofil haben und je nach Modell mehr oder weniger Leistung benötigen. Einerseits ist die Größe entscheidend: Besitzen Sie große Mehr-Wege-Standlautsprecher mit großen Bass-Membranen, erfordern diese mehr Leistung als kompakte Breitband-Lautsprecher für das Regal. Andererseits sind aber auch die technischen Angaben zu berücksichtigen. Haben Sie wirkungsgradstarke Lautsprecher mit geringer Impedanz, sind diese auch mit wenig Leistung zufrieden.

Der Wirkungsgrad von Lautsprechern gibt Ihnen Aufschluss darüber, welche Lautstärke diese bei einem Watt Leistungszufuhr in einem Meter Abstand erzielen. Gemessen wird der Wirkungsgrad bei einer Frequenz von 1 Kilohertz. Bei wirkungsgradstarken Lautsprechern zeigt ein Pegelmesser dann weit über 90 Dezibel an, wohingegen wirkungsgradschwache Schallwandler die 90 Dezibel-Grenze nicht erreichen.

Tipp: Für einen Verstärker mit 2 x 100 Watt Nennleistung brauchen Sie keine Lautsprecher mit 2 x 100 Watt Dauerbelastbarkeit. Ein Standlautsprecher mit mittlerem Wirkungsgrad verbraucht bei einem erhöhten Pegel von 85 Dezibel (dB) trotzdem nur ca. 5 - 10 Watt. Eine Verdoppelung der Lautstärke entspricht einem Pegelanstieg von 6 dB. Für einen Pegel von 91 dB benötigt ein Lautsprecher viermal mehr Leistung: also 20 - 40 Watt.

 1.2. Verstärker-Betriebsarten

Grundsätzlich stellen die Modelle in unserem Röhrenverstärker Vergleich eine Wechselspannung an ihren Lautsprecher-Ausgängen bereit, die sie aus der gleichgerichteten und transformierten Netzspannung modulieren. Die zum Einsatz kommenden Röhren modulieren den Strom nicht unendlich linear. Vielmehr besitzen sie ein bestimmtes Arbeitsfeld, bei dessen Über- oder Unterschreitung der Klirrfaktor – der Anteil der Verzerrungen bei der Audiowiedergabe – steigt. Viele Röhren modulieren den Elektronenfluss zwischen Kathode und Anode bei einer Gitterspannung von -1 Volt bis - 6 Volt linear. Eine niedrigere oder höhere Gitterspannung erhöht den Klirrfaktor hörbar.

Röhrenverstärker müssen folglich darauf abgestimmt werden, nur im linearen Arbeitsbereich zu verstärken. Entscheidend ist, dass sowohl die positive als auch die negative Halbwelle des einkommenden Audiosignals gleichmäßig bearbeitet werden kann. Dazu sind bestimmte Betriebsarten definiert, wie ein Röhrenverstärker den Arbeitsbereich am besten zu nutzen hat. Entweder wird über das Steuergitter der Röhren bereits eine geringe Gleichspannung (Arbeitspunkt) angelegt, oder es werden zwei gesonderte Röhren für die Verstärkung der positiven und negativen Halbwelle des ankommenden Musiksignals genutzt:

Betriebsart Beschreibung
Class-A Eine angelegte Gitter-Gleichspannung entspricht ungefähr dem Mittelpunkt des linearen Arbeitsbereichs einer Röhre. Negative und positive Spannungsanteile des Audiosignals lassen sich bestmöglich mit einer Röhre pro Kanal modulieren. Class-A-betriebene Verstärkerschaltungen werden deshalb auch als single-ended bezeichnet. Der Wirkungsgrad (die maximal erreichbare Verstärkung) ist aber etwas geringer als in den anderen Betriebsarten. Der dauerhafte Stromfluss am Steuergitter führt bei Class-A-Röhrenverstärkern zu höheren Temperaturen und Stromkosten. Dennoch: die beste Wahl für Röhren-Amps!
Class-B Im Class-B-Betrieb liegt keine konstante Gitterspannung an. Stattdessen werden zwei Röhren zur Verstärkung einer Welle bemüht. Das Schaltungskonzept wird als Push-Pull bezeichnet. Jede Röhre kümmert sich dabei nur um entweder die positive oder negative Halbwelle eines Audiosignals. Am Ende werden beide Halbwellen wieder zusammengeführt. Zwar laufen Class-B-Verstärker nicht heiß und sparen Strom, jedoch verstärken sie Audiosignale nur mit Verzerrungen, weshalb sie nur für bestimmte Frequenzbereiche genutzt werden – zum Beispiel bei Sprachverstärkern im Megafon. Hifi-Röhrenverstärker werden gar nicht im Class-B-Design geschaltet.
Class-AB Class-AB-Röhren kombinieren die Vorteile der beiden Einzel-Betriebsarten. Die Steuergitter erhalten zwar eine konstante, aber im Vergleich zur Class-A Betriebsart geringere Gitterspannung. Geringere Lautstärken erfordern weniger Leistung, weshalb der Verstärker beide Halbwellen des Musiksignals im Class-A-Modus mit nur einer Röhre pro Kanal bearbeitet. Erst bei höheren Lautstärken wechselt der Verstärker in den Class-B-Betrieb und bemüht eine weitere Endstufen-Röhre. Zwei Röhren-Endstufen im Class-AB-Betrieb arbeiten als sogenannter Gegentakt-Verstärker. Wegen des höherer Schaltungsaufwands haben sie gegenüber Class-A-Amps klanglich häufig das Nachsehen, sind aber energieeffizienter und geben weniger Wärme ab.

In folgenden beiden Video werden die Hifi-Verstärker-Betriebsarten eingehender beschrieben:

1.3. Röhrentypen

Was für die einen ein Nachteil ist, ist für die anderen ein Vorteil. Zwar weisen Elektronenröhren gegenüber modernen Halbleiterbauteilen wie Transistoren eine geringere Lebensdauer auf, dafür lassen sie sich aber unkompliziert durch den Anwender austauschen. Besser noch: Die Auswahl der Elektronenröhren ist enorm groß und für ein bestimmtes Verstärkermodell kommen unterschiedliche Röhren in Frage. Der übliche Satz Röhren, den ein Röhrenverstärker-Hersteller bereits bei der Auslieferung spendiert, kann durch andere Typen ersetzt werden, denn die verschiedenen Röhren klingen nicht immer gleich.

Genau diese Variabilität stellt aus der Perspektive der Röhrenliebhaber den entscheidenden Vorteil dar. Neben den Möglichkeiten für Elektronikfans, auf den diskreten Schaltungsaufbau Einfluss zu nehmen und Kondensatoren, Kabel oder Widerstände nach eigenen Vorlieben zu dimensionieren, faszinieren die unterschiedlichen Röhrentypen und geben den Hifi-Fans genügend Spielraum zur individuellen Ausgestaltung des Klangs.

Die heute vor allem in Russland und China hergestellten Elektronenröhren sind trotz ihrer langen Geschichte keine raren Mangelobjekte, sondern lassen sich problemlos auch beim Elektronik-Händler um die Ecke ordern. Vor allem im Internet gibt es unzählige kleinere und größere Fach-Foren rund um das Thema (beispielsweise auf www.sokoll-technologies.de oder auf www.elektronikinfo.de).

Vorsicht! Sie sollten einen Röhrenverstärker erst in Betrieb nehmen, wenn alle Hifi-Komponenten und die Lautsprecher bereits angeschlossen sind. Vor allem der Betrieb ohne eine Last (Lautsprecher) würde das sensible Gerät augenblicklich zerstören! In diesem Punkt unterscheiden sich Röhren- erheblich von Transistor-Verstärkern, die aufgrund von integrierten Schutzschaltungen einen Betrieb ohne Last unbeschadet überstehen. Beachten Sie auch, dass Elektronenröhren eine bestimmte Einspielzeit brauchen, bevor diese ihre komplette Leistungsfähigkeit erreichen. Die Einspielzeit kann je nach Röhrentyp bis zu 100 Stunden betragen.

1.4. Anschlussmöglichkeiten

röhrenverstärker-rückansicht

Gute Ausstattung: 4 Cinch-Anschlüsse, Lautsprecheranschlüsse für 4 und 8 Ohm-Lautsprecher und ein Subwoofer-Anschluss

Verglichen mit den vielfältigen Anschlussmöglichkeiten eines AV-Receivers sind Röhrenvollverstärker besonders übersichtlich ausgestattet, was dem Einsatzzweck geschuldet ist: Die Geräte in Röhrenverstärker-Tests spielen Stereomusik ab. Folglich verzichten sie auf Video- und Digital-Schnittstellen. Folgende Buchsen zieren die Front- und Rückseite der Röhren-Amps:

  • Cinch-Anschlüsse: Hier können Sie Audiogeräte wie CD-Player, Tonbandgeräte oder Schallplattenspieler anschließen. Die besten Röhrenverstärker glänzen mit bis zu 5 Anschlüssen. Günstige Modelle stellen oft nur einen Anschluss zur Verfügung.
  • 3,5 mm Klinken-Anschlüsse: Die beliebte Kopfhörerbuchse eignet sich auch bestens zum Anschluss von mobilen Audiogeräten oder Laptops. Mit einem 3,5 mm Klinkenanschluss können Sie auch Musik vom Rechner über die Stereoanlage mit Röhren-Amp genießen.
  • Lautsprecher-Anschlüsse: Die Lautsprecher-Klemmen sind zumeist für feste Lautsprecher-Impedanzen markiert. Sie sollten vorab prüfen, ob Sie einen 4 oder 8 Ohm Lautsprecher betreiben wollen, denn diese beiden Anschlüsse stellt der Verstärker bereit. Sollten Sie einen Lautsprecher mit einer nominalen Impedanz zwischen 4 und 8 Ohm besitzen (beispielsweise 6 Ohm), schließen Sie diesen an den 8 Ohm-Anschluss an.
  • Subwoofer-Anschluss: Viele Geräte verfügen über einen vorverstärkten Subwoofer-Anschluss. Beachten Sie daher, dass Sie daran einen aktiven Basslautsprecher mit eigener Endstufe anschließen können. Besonders für größere Räume oder zur Unterstützung kleiner Lautsprecher macht der Einsatz eines Subwoofers Sinn.

Tipp: Oft lassen sich Plattenspieler nur über einen zwischengeschalteten Phono-Vorverstärker an den Cinch-Buchsen betreiben. Auch hier können Sie zwischen Transistor- oder Phono-Röhrenvorverstärkern wählen. Achten Sie bereits vor dem Kauf darauf, ob Sie für Ihren Plattenspieler einen entsprechenden Phono-Vorverstärker benötigen. Manche Röhrenverstärker haben einen Phono-Preamp bereits integriert und verfügen über einen gesonderten Phonoeingang.

2. Funktionsweise eines Verstärkers

2.1. Technische Grundlagen

verstaerker-schaltung

Das Innenleben eines diskret aufgebauten Transistorverstärkers. Links: Schaltnetzteile zur Stromversorgung – Mitte: Endverstärker mit Kühlrippen und Transistoren – Recht: Vorverstärker und Ansteuerungselektronik für Tasten und Regler

Als Kraftwerk einer Stereoanlage liefert ein Audioverstärker den leistungshungrigen Boxen Strom, den die Schallwandler für die Umsetzung der elektrischen Energie in mechanische Schwingungen benötigen. Das Prinzip der Spannungs- und Stromverstärkung ist neben der Aufzeichnungsmöglichkeit von hörbaren Frequenzen als maßgebliche Voraussetzung zur Reproduktion von Schallereignissen und somit von Musik zu betrachten.

Werden Töne über ein Mikrofon aufgenommen und auf ein Medium – wie beispielsweise der Schallplatte – aufgezeichnet, fließen nur geringe Ströme, denn die feinen Schwingungen der Mikrofon-Membran können nur in schwache elektrische Spannungen gewandelt werden. Um diese Schallwechseldruckschwingungen – womit die unterschiedliche Tonhöhe und Lautstärke bspw. Ihrer Stimme gemeint sind – anschließend wieder über Lautsprecher (bestenfalls sogar viel lauter) zu reproduzieren, müssen niedrige in hohe elektrische Spannungswerte transformiert werden. Denn würden Sie den vom Mikrofon abgegeben Strom direkt an den Lautsprecheranschluss weiterleiten, würden sich dessen Membrane überhaupt nicht bewegen und somit keinen Ton abgeben.

Um die Funktionsweise von Verstärkern generell zu verstehen, sollten Sie ein paar Grundbegriffe verinnerlichen: Schallereignisse sind der Anfang und das Ende eine Audiokette. Wenn Ihre Lieblingsband im Studio ein Album produziert, dann werden eine ganze Menge Schallwellen produziert. Je lauter ein Instrument spielt oder die Sängerin singt, desto heftiger schwingt die Membran im Mikrofon und desto mehr elektrische Spannung wird erzeugt. Je höher das Instrument oder die Sängerin spielt oder singt, desto häufiger schwingt die Membran des Mikrofons und desto höher ist die Frequenz der vom Mikrofon abgegebenen Spannung. Aus elektrotechnischer Perspektive heißt das also: Musik ist ein Wechselstrom mit ständig wechselnder Frequenz und Amplitude.

Am Ende der Audiokette erfolgt der umgekehrte Prozess: Eine elektrische Wechselspannung mit variabler Frequenz wird zum Antreiben einer wesentlich größeren Lautsprechermembran genutzt. Dadurch werden hörbare Schallwellen produziert, die im besten Fall genauso klingen, wie das ursprüngliche Schallereignis im Studio Ihrer Lieblingsband. Dabei spielt es erstmal keine Rolle, ob der Ton direkt aus dem Studio über Stromkabel, oder indirekt über eine im Schallplattenformat konservierte Aufnahme in Ihr Wohnzimmer transportiert wird. Während des gesamten Vorgangs fließt Strom mit einer bestimmten Stärke bzw. Intensität durch alle Kabel dieser Kette. Die Stromintensität hängt von der Spannung und dem Kabel- bzw Leitermaterial ab.

elektronenröhre-

Die stilvolle Alternative zum Transistor: Elektronenröhren im Audioverstärker

Neben der in der Einheit Volt (V) gemessenen Spannung, der in Hertz (Hz) gemessenen Frequenz und der in Ampere (A) gemessenen Stromstärke gibt es noch eine vierte Größe, die den möglichen Wechselstromfluss bedingt: die Impedanz (gemessen in der Einheit Ohm). Als Impedanz bezeichnet man den Widerstand in einem Wechselstromkreis. Generell stellt sich alles innerhalb eines Stromkreises als Widerstand dar: Kabel, Anschlüsse, Kontakte etc. Der größte Lastwiderstand ist aber der Lautsprecher selbst. Spannung, Stromstärke und Lastwiderstände stehen in einem bestimmten Verhältnis zueinander und geben letztlich Aufschluss über die in Watt (W) gemessene elektrische Leistungsfähigkeit einer Musikanlage.

Ein guter Audioverstärker hat folgende Aufgabe: Er soll ein Eingangssignal mit niedrigen Spannungen (des Mikrofons oder des Plattenspielers) aufnehmen und soweit erhöhen, dass damit eine Lautsprechermembran angetrieben werden kann. Dabei darf er keinesfalls die wechselnden Frequenzen der Eingangsspannung verändern, denn diese bestimmen die Tonhöhe der Musik. Eine Aufnahme von Nathalie Cole sollte ja nicht wie eine Aufnahme von Joe Cocker klingen. Die lineare Spannungserhöhung muss den gesamten hörbaren Frequenzbereich – ca. 20 Hz–20.000 Hz – umfassen und darf keine der sich überlagernden Frequenzen eines Musikstücks auslassen.

2.2. Bauteile eines Audioverstärkers

elektronenroehre-aufbau

Aufbau einer Elektronenröhre von innen nach außen: Heizdraht und Kathode | Steuergitter | Anode | Glaskolben

Durch die Kombination elektrischer Bauteile schafft es ein Audioverstärker, ein relativ schwaches elektrisches Ausgangssignal soweit zu erhöhen, dass es sich zum Antreiben von Lautsprechern eignet. Als Herzstück fungieren dabei Netzteile, die in zwei Gruppen unterteilt werden: Trafonetzteile und Schaltnetzteile. Netzteile sind die eigentlichen Stromgaranten einer Anlage, denn sie nehmen die hohe Wechselspannung aus der Steckdose auf und transformieren sie in eine für den Verstärker übliche, niedrigere Gleichspannung.

Dabei zeigen die großen und schweren Trafonetzteile mit ihren großen Eisenkernen und dicken Kupferdrahtwicklungen die besseren Resultate, sind aber auch teurer. Schaltnetzteile sind effizienter und ökonomischer, aber wegen ihrer komplexen Schaltungen auch träger und störungsanfälliger.

Die Vor- und Endstufen dienen der Leistungsverstärkung und bestehen entweder aus Halbleiter-Transistoren oder klassischen Elektronenröhren. Transistoren werden wegen der hohen Betriebstemperaturen passiv durch große metallische Rippen gekühlt. Diese sogenannten Kühlrippen, die beachtlich viel Platz in Transistorverstärkern einnehmen, fallen bei Röhrenverstärkern weg, da Vakuum-Röhren mit hohen Temperaturen keine Probleme haben.

Vorstufen – auch als Preamps oder Vorverstärker bezeichnet – dienen der Vorverstärkung von Audiosignalen. Erst danach realisieren die größeren Endstufen die endgültige Leistungsverstärkung. Bei Röhrenverstärkern unterscheiden sich auch die Röhren entsprechend: kleine Röhren dienen der Vorverstärkung, große Röhren der Endverstärkung.

Neben diesen beiden wesentlichen Bauteilen beherbergen Transistor- und Röhrenverstärker zwischen den Cinch-Anschlüssen, an denen das Musiksignal anliegt, und den Lautsprecher-Anschlüssen, an denen das Ausgangssignal abgegeben wird, eine Menge Kabel, elektrische Widerstände und Kondensatoren. Die Qualität dieser im Werbeprospekt der Hersteller selten aufgeführten Bauteile sind für die Klangqualität auch wichtig.

Hier gibt es im Schaltungsdesign eines guten Verstärkers die Maxime: Ein diskreter Aufbau der Schaltungen sollte den sogenannten integrierten Schaltungen auf Halbleiterplatinen vorgezogen werden. Zwar sind für Marken-Hersteller integrierte Schaltungen – bei denen alle Bauteile wie Kondensatoren, Widerstände, Transistoren usw. auf einem winzig kleinen Chip Platz finden – einfacher und billiger zu realisieren, jedoch sind einzelne Bauteile, die mit hochwertigen Kabeln untereinander verschaltet sind, klanglich die bessere Option.

Ein diskreter Aufbau beispielsweise im Röhrenverstärker-Schaltplan hat auch praktische Vorteile: Defekte Bauteile lassen sich in Windeseile ausmachen und ersetzen. Hobby-Elektroniker können bei diskreten Schaltungen selbst Hand anlegen und zur Verbesserung des Klangs hochwertigere elektrische Bauteile einsetzen.

Letztlich entscheiden auch das Gehäusematerial und die Wertigkeit der Potentiometer über den Gesamteindruck der Geräte. Der Verzicht auf Kunststoff und der Einsatz von gebürstetem Aluminium oder anderen Metallen stehen häufig als Indikator für gute oder weniger gute Amps.

röhrenverstärker test

2.3. Verstärkung als Modulation – Was ein Verstärker wirklich leistet

Eine wichtige Erkenntnis vorweg: Verstärker verstärken nicht! Sie sind keine Stromgeneratoren, die tatsächlich Strom produzieren. Stattdessen verfügen die Stromgaranten einer Musikanlage über drei verschiedene Stromkreise, die in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen.

Im ersten Stromkreis fließt der Strom in Form des Audiosignals, welcher über die Cinch-Anschlüsse die elektronischen Schaltungen des Verstärkers erreicht. Dieser Wechselstrom ist wie erläutert sehr schwach. Andererseits sind die Geräte aber auch über die Steckdose mit dem Netzstrom verbunden. Und der hat bekanntlich eine Spannung von 230 Volt und liefert bis zu 16 Ampere Stromstärke. Multiplizieren Sie diese beiden Größen, erhalten Sie die mögliche Leistung des Netzstroms aus einer Steckdose: 3.680 Watt!

Der zweite Stromkreis beginnt an einem der schwersten Bauteile des Verstärkers – dem Netzteil. Hier wird die Wechselspannung aus dem Stromnetz in die entsprechende Arbeitsspannung des Audioverstärkers transformiert, gleichgerichtet und entstört. Die dann erhaltene Gleichspannung versorgt alle Teile des Verstärkers: Widerstände, Kondensatoren und bei Röhrenverstärkern auch die Röhren. Dieser zweite Stromkreis arbeitet im Gegensatz zum ersten mit hohen Spannungen!

röhrenradio-verstärker

Die ersten Röhrenverstärker wurden Anfang der 1920er Jahre in Röhrenradios verbaut.

Wichtig ist nun der Zusammenhang zwischen dem ersten Wechselstromkreis des Audio-Eingangssignals und dem zweiten, aus der Netzspannung transformierten Gleichstromkreis: Ein Audio-Verstärker moduliert einen großen im Verhältnis zu einem kleinen Stromfluss. Dadurch wird die geringe Eingangsspannung eines Audiosignals für den Betrieb eines Lautsprechers erhöht! Das kleine Musiksignal wird dazu benutzt, den großen Gleichstrom so zu verändern, dass daraus ein großer, lautsprechertauglicher Wechselstrom entsteht. Für diese Modulation werden zum Beispiel Vakuum- oder Elektronenröhren verwendet.

Letztlich wird das Ausgangssignal in ein reines Wechselstromsignal transformiert und in einem dritten Stromkreis den Lautsprechern zugeführt. Folgende Abblidung verdeutlicht die Arbeitsweise eines Röhren-Amps: Das Wechselstrom-Musiksignal wird an das Steuergitter der Elektronenröhre angelegt und variiert den Gleichstrom zwischen Kathode und Anode. Die entstehenden Stromschwankungen werden vom Gleichstrom abgekoppelt und als verstärktes Musik-Ausgangssignal zum Antreiben der Lautsprecher genutzt.

röhrenverstärker vergleich

Signalweg Röhrenverstärker (schematische Darstellung)

Tipp: Diode, Triode, Tetrode, Pentode? Die merkwürdigen Bezeichnungen für Elektronenröhren folgen einer simplen Regel. Eine Diode besteht aus zwei (altgriechischer Präfix: di) Elektroden. Eine aus drei (altgriechischer Präfix: tri) Elektroden bestehende Röhre wird Triode genannt, eine aus vier (altgriechischer Präfix: tetra) Elektroden heißt Tetrode usw. Die Bezeichnungen setzen sich aus dem altgriechischen Präfix und der letzten Silbe des Wortes Elektrode zusammen. Die größte Röhre besitzt neun Elektroden und wird als Enneode bezeichnet.

3. Elektronenröhren steuern den Stromfluss

Vorsicht!

Die Kathode einer Elektronenröhre wird mit bis zu 800 °C beheizt. Deshalb verfügen fast alle Röhrenverstärker über eine abnehmbare metallische Abdeckung, damit die Röhren nicht versehentlich berührt werden können. Darüber hinaus fließt in den glühenden Glaskolben eine Spannung von bis zu 400 Volt. Deshalb sollten Sie die Röhren unter keinen Umständen während des Betriebs berühren und vor dem Austausch den Netzstecker ziehen.

Als Musikanlage für Kinder verzichten Sie besser auf Röhrentechnik. Nutzen Sie lieber eine Hifi-Kompaktanlage mit WLAN!

Die Entdeckung der Glühemission bahnte Vakuumröhren ihren Weg. Wenn ein heißer Draht lange genug erhitzt wird, werden die Elementarteilchen des Stroms – die Elektronen – sehr stark im metallischen Leiter herumgewirbelt, so dass sie ab einem bestimmten Zeitpunkt aus dem Material katapultiert werden und sich frei im Raum bewegen. Die emittierten Elektronen sind letztlich negativ geladen und können in einem elektrischen Feld eine gerichtete Bewegung vollführen.

Dieser Effekt wird in Elektronenröhren genutzt: Die Röhren bestehen je nach Ausführung aus zwei oder mehr Elektroden, die man sich als kleine Metallplatten vorstellen kann. Als einfachste Ausführung besitzt die Diode zwei Metallplättchen, wobei eine direkt oder indirekt beheizbar ist. Des Weiteren werden beide Elektroden in Spannung versetzt, wobei erstere negativ geladen und als Kathode, zweitere positiv geladen und als Anode bezeichnet wird. Kathode und Anode befinden sich in einem vakuumierten Glaskolben.

Wenn nun die Kathode beheizt wird, treten Elektronen aus, die wegen ihrer negativen Ladung zur positiv geladenen Anode fließen. Leider lässt sich die Menge an emittierten Elektronen nicht einfach durch die Temperatur regeln, weshalb eine Röhrendiode keine Möglichkeit zur Modellierung des Elektronen- und somit des Stromflusses bietet. Sie wird daher nicht in Verstärkern eingesetzt.

Dafür lässt sich aber eine Röhrentriode benutzen, denn diese bietet eine dritte Elektrode, die zwischen Kathode und Anode sitzt und als Steuergitter bezeichnet wird. Ziel ist es nun, den kontinuierlichen Stromfluss zwischen Kathode und Anode nach bestimmten Vorgaben zu verändern, damit die Menge an Elektronen variiert.

Genau hier war die Überlegung der Ingenieure, das Audiosignal als Steuersignal zu nutzen. Die dritte Elektrode – das Steuergitter – besitzt eine negativere Spannung als die Kathode. Hat die Kathode eine Spannung von 0 Volt, so besitzt das Steuergitter beispielsweise eine Spannung von -1 Volt und bremst dadurch die Elektronen auf ihrem Weg zur positiv geladenen Anode aus. Diese als Arbeitspunkt bezeichnete Voreinstellung ermöglicht es dem Steuergitter, den Elektronenfluss zwischen Kathode und Anode zu regulieren. Erhöht sich die Steuerspannung am Gitter, können mehr Elektronen passieren, verringert sie sich, wird der Stromfluss gehemmt. Folgt das Steuergitter nun den Spannungswerten des Audiosignals im ersten Stromkreis, verändert sich auch der zweite Stromkreis entsprechend.

Die Ausgangsspannung ist dann letztlich ein vergrößerter Klon der Eingangsspannung an den Cinch-Anschlüssen. Die Schaltungen sind heute aber sehr komplex und im Normalfall muss das Audiosignal mehrere Röhren passieren, bis die endgültige Spannung in der Röhren-Endstufe erreicht wird. Letztlich existieren neben den simplen Röhrentrioden noch andere Röhren-Typen, die zur Regulierung des Stromflusses zwischen Kathode und Anode weitere Elektroden einsetzen.

Ein dem Alter der Technik ähnlich nostalgisches Video erläutert Ihnen diese Zusammenhänge noch etwas genauer:

Vor- und Nachteile beim Einsatz von Elektronenröhren im Überblick:

  • Röhren sind einfach austauschbar
  • charakteristischer, warmer Klang
  • verschiedene Klangprofile durch Verwendung unterschiedlicher Röhrentypen
  • Röhren vertragen kurzzeitige Überlastung
  • maximale Betriebszeit variiert je nach Röhrentyp zwischen 2.000 und 10.000 Stunden
  • geringer Wirkungsgrad führt zu geringer Ausgangsleistung
  • hohe Betriebstemperaturen und -spannungen
  • erschütterungsempfindlich

4. Fragen und Antworten rund um das Thema Röhrenverstärker

4.1. Wie oft muss ich an einem Röhrenverstärker die Röhren wechseln?

Wie oft Röhren getauscht werden müssen, können Sie den mitgelieferten Datenblättern entnehmen. Die Betriebsdauer unterscheidet sich mitunter erheblich. Kleine Röhrentrioden, die zur Vorverstärkung des Audiosignals genutzt werden, können mitunter 10.000 Stunden laufen, große Röhrenpentoden geben meist schon nach 2.000 Stunden auf und produzieren dann hörbare Artefakte. Trotzdem sind auch diese Angaben nur Richtwerte. Schließlich laufen in vielen Haushalten alte Röhrenradios seit mehreren Jahrzehnten mit der Erstbestückung.

4.2. Was ist besser: Röhrenverstärker oder Transistorverstärker?

Eine generelle Aussage kann zu dieser Frage nicht getroffen werden. Röhren haben gegenüber den Transistoren den Vorteil, dass Sie harmonischer verzerren, was sich Musiker durch die Anschaffung von Gitarrenverstärkern mit Röhrentechnik zu Nutze machen. Gerade Gitarristen schätzen die harmonischen Verzerrungen der Vakkumröhren und manche Musikrichtung würde es ohne Röhrenverstärker für Gitarren gar nicht geben. Im Hifi-Bereich punkten Röhren mit einem warm abgestimmten, aber auch leicht rauschenden Klang, wobei die Röhrenbestückung und verwendeten Bauteile große Unterschiede erzeugen.

Bestimmte Stilrichtungen profitieren aber auch vom eher kühlen, analytischen Sound der Transistoren und der mitunter höheren Leistungswerte, die viele dieser Modelle gerade im hochpreisigen Segment charakterisieren. Letztlich sollten Sie die Entscheidung für einen Röhren- oder Transistorverstärker nach einem A-B-Hörvergleich fällen. Denn absolute Gewissheit bringt Ihnen ein ausgedehnter Röhrenverstärker-Test an den Boxen Ihrer Wahl in den eigenen vier Wänden.

4.3. Wie lange muss ein Röhrenverstärker vorheizen?

Bis die Kathode so stark erhitzt ist, dass die Elektronen aus dem Material austreten, können ein bis zwei Minuten vergehen. Danach können Sie getrost aufdrehen und ihre Lieblingsmusik genießen.

4.4. Wie urteilte die Stiftung Warentest zum Thema?

Außer einer kurzen Meldung über ein ausgewogenes Verhältnis von Verstärkern und Lautsprechern im Heft 01/2010 und einem Test über Verstärker und Tuner Kombinationen im Heft 07/2000 vernachlässigte das größte deutsche Testinstitut das Thema Verstärker bisher weitestgehend und hat noch keinen Röhrenverstärker-Test durchgeführt. Über Röhrenverstärker können Sie hier noch nichts in Erfahrung bringen.

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