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Mikrophonie, Brumm und Rauschen

Mechanische Schwingungen in Geräten, beispielsweise beim Betrieb eines Ventilators, können sich auf Teile des Röhrensystems übertragen und dieses in Schwingungen versetzen. Die Schwingungen des Röhrensystems übertragen sich auf den Elektronenfluß und führen so zu Störspannungen gleicher Frequenz in der Röhre. Diese durch externe Schwingungen verursachten Störspannungen werden als Mikrophoniestörungen bezeichnet.
Mechanische Schwingungen, Erschütterungen und Stösse können beispielsweise durch Schalter, Motoren, Lautsprecher und ähnliches im Gerät selbst aber auch durch Vibrationen am Aufstellungsort hervorgerugfen werden.
Eine ungünstige Platzierung der Röhren innerhalb das Geräte-Chassis kann dieses zu Eigenresonazen angeregen und so die Störungen erheblich verstärken. Ist eine Änderung des Aufbaus nicht möglich, muss die betreffende Röhrenfassung federnd eingebaut werden. In besonders kritischen Fällen kann auch die mechanische Entkopplung des gesamten Chassis im Gerät erforderlich sein.
Weiterhin können Mikrophoniestörungen durch direkte akustische Rückkopplung vom Lautsprecher auf die Röhren hervorgerufen werden. Hierbei ist der Lautsprecherwirkungsgrad, die Strahlrichtung und der Abstand des Lautsprechers von der Röhre sowie der Frequenzgang des Übertragungswegs maßgeblich. Abhilfe ist durch die Veränderung des Frequenzgangs des Übertragungswegs oder durch akustische Abschirmung der betreffenden Röhre möglich.
Manche Röhren bzw. Röhrensysteme wurde so konstruiert, daß deren Aufbau weitgehend resistent gegen Schwingungen ist. Diese Röhren werden als "mikrophoniearm" bezeichnet.


Werden die Heizfäden von Röhren mit niederfrequentem Wechselstrom betrieben, können sich durch die Kapazität zwischen dem Heizfaden und Katode bzw. den anderen Elektroden kapaztive Fehlerströme bilden, die Störströme in der Frequenz des Heizstroms in das Röhrensystem übertragen. Diese Störungen werden als Brumm oder Brummspannung bezeichnet und machen sich in NF-Schaltungen als tiefer Brummton bemerkbar. Bei Hochfrequenz-Schaltungen prägt sich die Brummspannung als störende Brummodulation auf das Nutzsignal auf.

Die grösste Beeinflussung wird über die Einkopplung in die Katode und die Steuergitter hervorgerufen. Massgeblichen Einfluss auf die Größe der Beeinflussung hat die Höhe der Wechselspannung am Heizfaden sowie die Impedanz zwischen Heizfaden und Katode bzw. der Steuergitter. Bei Röhren die mit Serienheizung betrieben werden, kann die Wechselspannung am Heizstromkreis sehr hoch sein und zu erheblichen Störungen führen. Die Serienheizung sollte demnach bei brummkritischen Anwendungen möglichst vermieden werden. Ist dies nicht möglich, sollten die Kritischsten Röhren am spannungsseitig unteren Ende des Heizstromkreises angeschlossen werden.
Erhebliche Strörungen können auch auftreten, wenn die Heizfaden-Katoden-Strecke in abgestimten HF-Kreisen liegt oder bei NF-Kreisen, in denen mit einer sehr hohen Verstärkung gearbeitet wird. Weitere Störung können durch die Einkopplung von Magnetfeldern aus Netztransformatoren und Siebdrosseln hervorgerufen werden.

Zur weitgehenden Vermeidung oder Reduzierung der Störungen sollte die Spannung zwischen dem Heizfaden und Katode bzw. den Steuergittern möglichst klein gehalten werden. Bei Serienspeisung sollte die kritische Röhre am spannungsseitig unteren Ende (kalten Ender) des Heizstromkreises positioniert werden, bei Parallelspeisung sollte, falls möglich, eine Röhre mit Mitteneinspeisung in den Heizkreis gewählt werden. Ist die Einbindung der Heizfaden-Katoden-Strecke in einen HF-Kreis zwingend notwendig, empfiehlt es sich eine möglichst grosse Kreiskapazität einzubauen. Bei NF-Kreisen sollte die Verstärkung der betreffenden Röhrenstufe so niedrig wie möglich gewählt, oder notfalls auf zwei Röhrenstufen verteilt werden.


In einer Verstärkerstufe werden neben dem Nutzsignal immer auch unerwünschte Signalteile mitverstärkt. Das Verhältnis des Signal-Rauschabstands an der Eingangsseite bezogen auf die Ausgangsseite einer Verstärkerstufe wird als Rauschfaktor bezeichnet. Der Rauschfaktor ist also das Verhältnis der über die gesamte Frequenzbandbreite am Ausgang gelieferten Rauschleistung, bezogen auf die Rauchleistung die der eingangsseitige Abschlussleitwert alleine am Ausgang liefern würde. Der Rauschfaktor kann im Datenblatt als dimensionslose Zahl oder in Dezibel angegeben werden.