EK2 Ersatz durch ECH3

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- Es kommt drauf an !

Man kann zustimmen, wenn

• die Betriebsdaten untereineinder so ähnlich sind, dass eine ordnungsgemäße Funktion gewährleistet ist
• weder die Röhre noch das Gerät überlastet wird
• die Röhre wenigstens in etwa die gleiche Leistung (Performance) erbringt, wie die Originalröhre

Sehen wir uns unter diesen Gesichtspunkten den Betrieb einer ECH3 anstelle einer EK2 an:

• Heizspannung und Heizleistung sind gleich
• beide sind Mischröhren mit Oszillator
• sie haben gleiche Sockel
• sie sind pinkompatibel, trotz unterschiedlichem Systemaufbau.

Die jeweiligen Funktionselemente liegen nur an anderer Stelle, aber an den gleichen Sockelkontakten :

 

Vergleichen wir nun also die für einen Austausch wichtigsten Betriebsdaten:

Man sieht, dass die kleinste Abweichung schon 100 %, die größte sogar 300 % beträgt.

Man muss nicht unbedingt Elektro- oder Funktechniker sein, um einzusehen, dass diese (Miss-) Verhältnisse alles andere als gut sind !

Wie wirkt sich das auf den Betrieb aus ?

Die ECH3 hat die Schirmgitterdaten 100 V, 3 mA, wird aber an einem Spannungsteiler betrieben, der für die 50 V, 1 mA der EK2 ausgelegt ist. Das Hexodensystem hat dadurch ein Faulenzerleben, denn durch diese Unterversorgung wird sich Anoden- und Schirmgitterstrom deutlich verringern, die Verstärkung natürlich auch.

Die ECH3 hat die Oszillatordaten 100 V, 3,3 mA und sollte daher über einen Oszillatoranodenwiderstand von 45 kOhm betrieben werden. Tatsächlich hängt sie aber nun an dem Oszillatoranodenwiderstand von nur 20 kOhm, der für die EK2 vorgesehen ist.

Als Folge davon erhält das Triodensystem der ECH3 viel mehr Strom und Spannung und wird überlastet.

Die ECH3 soll an einem Katodenwiderstand vom 215 Ohm betrieben werden, hängt aber nun an dem für die EK2 vorgesehenen Wert 490 Ohm. Als Folge davon wird die negative Gittervorspannung zu hoch, wodurch die Verstärkung nochmals verringert wird.

Ferner wird durch den überhöhten Strom über das Triodensystem die Spannung an dem Katodenwiderstand nochmals erhöht, wodurch die Verstärkung abermals abnimmt.

Es sind also mehr als nur kleine Unterschiede zwischen EK2 und ECH3 !
"Normalerweise austauschbar" ist nicht zu empfehlen, wenn dies zu deutlicher Leistungsverringerung und Überlastungen führt.

Es ist aber gut möglich, ein Radio zu finden, in dem eine ECH3 anstelle einer EK2 steckt, die ein flotter Radiomechaniker einfach so einsetzte, weil er keine EK2 mehr hatte. Wenn der Kunde nur den starken Ortssender hörte, fiel dies so leicht nicht auf und die Röhre wird trotz Überlastung einige Zeit gehalten haben.

Sollte sich dennoch der Kunde beschwert haben, konnte immer noch auf das Alter des Gerätes hingewiesen und ein Verkaufsgespräch für ein neues Gerät eingeleitet werden. Es zahlte sich in dem Falle sogar also aus, mit der Reparatur nicht die volle Leistungsfähigkeit des Gerätes wiederherzustellen.

Ganz anders ist der Fall, wenn außer des Röhrentausches auch noch die entsprechenden Widerstände für Schirmgitter, Oszillatoranode und Katode getauscht wurden ! Dann ist die ECH3 ein hervorragender Ersatz für ihre Vorgänger EK2, EK3 und ECH2 !

Philips selbst empfiehlt über den Ersatz der EK2 durch die ECH3:
"Wechseln des Katodenwiderstandes; Anpassen der Schirmgitterspannung und der Spannung der Triodenanode; Abgleich des Oszillators".

Auch ein Hersteller wäre schlecht beraten gewesen, in einer laufende Geräteserie von zuvor EK2, EK3 oder ECH2 auf ECH3 umzustellen, ohne die Beschaltung entsprechend zu ändern, zumal ja keine Mehrausgaben entstanden.

Die Geräte hätten dadurch deutlich an Empfangsleistung verloren, was sich zu einem erheblichen Wettbewerbsnachteil entwickelt hätte, wäre es publik geworden. So etwas wird sich kaum ein Hersteller leisten wollen !

Mehr über die Röhre EK2 : u
Mehr über die Röhren ECH2, ECH3 und EK3 : v

 

Warum setzten sich Trioden- Hexoden gegenüber Oktoden letztendlich durch:

Von wurden Philips zur Frequenzmischung 1934 die Oktoden AK1, CK1 und EK1 eingeführt. Da ihr Elektrodensystem an "einem Stück" aufgebaut ist, lösen sie ihre Aufgaben auf relativ einfache und kostengünstige Art.

Im LW- und MW- Bereich funktionieren sie ideal, im Kurzwellenbereich haben sie jedoch das Problem der Frequenzverschiebung in Abhängigkeit der Regelung : Wird die Spannung am Signal- Eingangsgitter g3 negativer, so entnehmen die darüberliegenden Elektroden g4 + Anode weniger Strom, wodurch das darunterliegende Triodensystem mehr Strom erhält und dadurch die Oszillatorfrequenz verändert. Damit ist es möglich, dass auf Frequenzen > 10 MHz ein eingestellter Sender bei Fading verschwindet und ohne neue Einstellung nicht wieder erscheint.

Dieses Problem wurde von Telefunken durch die Schaffung der Hexode-Triode ACH1 gelöst. Hier hat man nun völlig getrennte Einheiten, die sich nicht mehr gegenseitig beeinflussen können. Die Triode arbeitet ungestört von Regeleinflüssen als Oszillator, wobei ihre Oszillatorspannung schon in der Röhre mit dem g3 der Hexode verbunden ist.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, das das Eingangssignal dem ersten Steuergitter g1 zugeführt werden kann, welches als katodennahes Gitter eine höhere Steilheit als das g3 hat. Bei der Oktode ist man jedoch fest an g1 als Oszillatorgitter gebunden.

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MfG JR

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Die Nachforschungen (mehr oder weniger intensiv) ergaben, dass sich nicht mal der Hersteller an diese rein akademischen Werte hielt.

EK2 vs. ECH3

Da diese Röhren trotz unterschiedlicher Systeme funktions- und pinkompatibel sind, wurde die ECH3 als Ersatz für die EK2 empfohlen, was u.U. auch einer verbesserten Leistung zugute kam.

Eine Überprüfung der Bestückung von Philips Radios anhand der Schaltbilder ergab für die obigen Röhren folgendes Resultat:

mit EK2 : 268V , 750A/30 , 754A/30

dabei Katodenwid.: 400 , 500 , 500 Ohm

Anodenwiderstand: kein , 1600 , 1600 Ohm

Schirmgitterstrom: 1 1,34 1,34 mA

mit ECH3 : A43U , A44U , 644V , 655A , 655U , 768A , 769A :

Katodenwid.: kein , kein , kein , 330 , 330 , 330 , 230 , 480(330 bei KW), 330 Ohm

Anodenwid.: 10 , 10 , 18 , 25 , 22 , 27, 27, 27, 27 kOhm

Schirmgitterstrom: 1,4 1,4 1,2 ? ? 1,3 1,5 1,2 ? mA

rein theoretisch wäre für AK2 , ECH3

Katodenwiderstand: 490 bzw 215 Ohm

Anodenwiderstand: 20 bzw 45 kOhm

Schirmgitterstrom: 1 bzw 3 mA

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Erst die ECH4 wurde z.B. in einer Variante des 845A, dem 845A/4 mit 250 Ohm in der Katode,

einem Anodenwiderstand von 39 kOhm und einem Schirmgitterstrom von 5,5 mA betrieben.

 

Fazit: Selbst der Hersteller hielt sich nicht sklavisch an die Tabellenwerte, sondern dimensionierte nach Bedarf, wobei manche Werte erheblich (!) abwichen, siehe oben.

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Philips veröffentlichte u. A. im Buch "Daten und Schaltungen moderner ... Röhren", Band 2, Philips, 1940, über die ECH3 außer den

• normalen Betriebsdaten "für mittlere Verhältnisse"
• auch noch Daten "zur Erreichnung eines guten Rauschverhältnisses",
• "zur günstigsten Einstellung hinsichtlich Quermodulation" und
• "zur Verwendung in GW- Empfängern",

die z. T. deutlich von den normalen Betriebsdaten abwichen.

Dies sind Optimierungen auf einen ganz bestimmten Zweck, was sich in den vorgefundenen Geräteschaltungen wiederspiegelt.

Das ist etwas anderes, als wenn eine Röhre mit den Betriebswerte einer anderen Röhre arbeiten muss, was eher das Gegenteil einer Optimierung ist !

Zitat: "Da diese Röhren trotz unterschiedlicher Systeme funktions- und pinkompatibel sind, wurde die ECH3 als Ersatz für die EK2 empfohlen, was u.U. auch einer verbesserten Leistung zugute kam."

Eine solche Empfehlung ist mir bisher noch nicht begegnet. Auch ist nicht nachvollziehbar, wie unter diesen Bedingungen eine verbesserte Leistung zustande kommen soll. Man kann zufrieden sein, wenn die Empfangsleistung wenigstens ungefähr noch an die normalen Verhältnisse herankommt.

Wie man ältere Röhren durch modernere Typen ordnungsgemäß ersetzt, wurde in dem Datenheft "Tubes Recepteurs PHILIPS - Documentation Technique" von Philips- France von 1950 ausführlich beschrieben.

Zum Ersatz der EK2 durch die ECH3 wurde folgende Anleitung gegeben:

auf deutsch, sinngemäß: "Wechseln des Katodenwiderstandes; Anpassen der Schirmgitterspannung und der Spannung der Triodenanode; Abgleich des Oszillators".

Es war schon immer das Normalste der Röhrentechnik, funktionsgleiche Röhren auch mit pinkompatibler Sockelschaltung auszustatten. Warum hätte man ohne zwingende Not z. B. der REN904 eine andere Sockelschaltung als der REN1104 verpassen sollen ?

Dies sezte sich fort bei den RENS- HF- Tetroden und Pentoden der Europa- Serie und später natürlich auch bei den Röhren mit Außenkontaktsockel. So haben die Pentoden AF3, AF7, CF1, CF2, CF3, CF7, EF1, EF2, EF3, EF5, EF6, EF7, EF8, EF9, VF3 und VF7, alle die gleiche Sockelbeschaltung.

Was soll dann nun daran so verblüffend sein, dass auch ECH3 und EK2 pinkompatibel sind ? Auch wenn sie unterschiedliche Systemaufbauten haben, so sind sie doch funktionsgleich, indem sie jeweils eine Oszillator- und eine Mischeinheit besitzen.

Auch die anderen Außenkontakt- Mischröhren AK2, CK1, CK3, CCH2, EK1, EK2, EK3, ECH2 und ECH3 sind gleichermaßen kompatibel.

Ebenso war dies bei den Mischröhren der Octalserie so üblich, was sonst ?
So sind die Pentagrid-Converter Röhren 6A8 und 6D8, die Trioden-Hexoden 6E8, ECH33, ECH35 und 6K8, die Triode-Heptode 6J8, sowie die Oktode EK32, alle pinkompatibel, obwohl hier im Systemaufbau nahezu alle unterschiedlichen Versionen von Mischröhren vertreten sind.

Die Unterversionen -G, -GT, -MG, usw. wie Versionen mit anderen Heizdaten wie 12A8, etc.wurden dabei nicht extra aufgezählt !

Die Gleichheit der Heizspannung von 6,3 V ist nun einmal ein typisches Merkmal der E- Serie und die am meisten verbreitete Heizspannung überhaupt. Die Gleichheit vom Heizstrom 0,2 A ist bei fast allen Vorstufenröhren der Roten Serie anzutreffen, damit diese zusammen mit C- Röhren in Serienheizung betrieben werden können.


MfG JR

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Da nun die Theorie erschöpfend behandelt wurde, stand eine Gegenüberstellung praktischer Tests und Messungen noch aus.
Weil ich über kein geeignetes Gerät verfüge, fand sich auf meine Bitte Wolfgang Bauer bereit an seinem Kapsch S3S/GW die von mir vorgeschlagenen Messungen vorzunehmen.

Wir beschränkten uns auf die wesentlichen Kritikwerte, wie sie sich aus der Literatur herleiten ließen.
Die Quellen wurden aber noch erweitert durch das grosse Röhrentaschenbuch von Wilhelm Beier.

Untersuchungsobjekt: Kapsch S3S/GW.
Der Kathodenwiderstand der Mischröhre ist 400 Ω, nur bei MW-Local werden 2000 Ω in Serie dazugeschalten (!).
Betriebsspannung am Siebelko 225V. Spannungen und Ströme vor frequenzbestimmenden Teilen gemessen.
Röhren als gut gemessen.

EK2
           Kathode             g2(~aT)             g3 + 5         
bei   KW   2,1 V    197 V / 2,5 mA    54,8 V / 1,2 mA 
       MW   1,9 V    197 V / 2,6 mA    59,3 V / 1,2 mA
MW-Local 9,4 V   195 V / 2,9 mA    60,7 V / 1,2 mA
        LW   2 V      196 V / 2,7 mA    57,3 V / 1,2 mA

ECH3
           Kathode             aT                     g2 + 4        
bei    KW   3,4 V     159,4 V / 6 mA       84 V / 1 mA
         MW  3,3 V     152,5 V / 6,5 mA     86 V / 1 mA
MW-Local 16,3 V   157,6 V / 6 mA      166 V / 0,4 mA
         LW   3,3 V     153,6 V / 6,5 mA     87 V / 1 mA

Frequenzverwerfung: 50 kHz bei 10 MHz

Ergebnisdiskussion

1) Überlastung?:
Die ECH3 zieht einen Anodenstrom von ca.6 mA. Gelistet werden meist 3 mA empfohlen (Beier lässt aber im Schwingbetrieb 9,5 mA zu!). Bei den gemessenen ca 150 V ergibt das 0,9 W Verlustleistung, die aber laut Tabelle an der Triode 1 bis 1,5 W betragen dürfte. Ausserdem kann der gesamte Kathodenstrom bis 15 mA betragen. All dies lässt in keiner Weise auf eine Überbeanspruchung der Röhre schließen.

2) Schirmgitter:
Die Spannung liegt zwischen 80 und 90 V bei 400 Ohm Rk, bei 2400 Ohm steigt sie auf 166 V, bleibt damit aber deutlich unter der Anodenspannung (= Betriebsspannung) von 225 V. Da der Strom 1 mA nicht übersteigt, ist auch hier nichts Ungewöhnliches zu erkennen.
Der nur bei der ECH3 verzeichnete Anstieg beim Zurückregeln im Ortssenderbetrieb (Rk = 2,4 kOhm) kann sich in dieser (Sonder-) Betriebsart auch kaum bemerbar machen: es wird hier nur der starke Ortssender verarbeitet.

3) Empfangsleistung:
Ein subjektiver Vergleich ergab keinen erkennbaren Unterschied in der Zahl und Empfangsstärke der Stationen, vor allem auch nicht am hochfrequenten Ende des KW- Bereichs.

4) Tabellenwerte:
Wenn sich der Gerätehersteller schon nicht an die Tabellenwerte hielt, warum sollten dann hier fiktive Abweichungen eine Rolle spielen. (Siehe zitierte Radiomodelle in meinem vorhergegangenen Beitrag).
Das sind lediglich Orientierungswerte für den Geräteentwickler, der durchaus die Freiheit hat im Rahmen der vorgegebenen Grenzen zu variieren.

Fazit: Der Praxistest an diesem Einzelgerät gab keinerlei Anlass zu Bedenken gegen den Ersatz der EK2 durch eine ECH3. Ein Geräteentwickler wird das natürlich nicht tun. Er wird optimieren. Aber Entwicklung ist eine Seite der Medaille. Die andere Seite ist die spätere (Reparatur-) Praxis, die durchaus in verantwortungsvoller Weise Abweichungen innerhalb zulässiger Grenzen vornehmen darf.

Anmerkung: Meinen Verdacht, dass solches vom Röhrenhersteller zumindest einmal beabsichtigt gewesen sein könnte, halte ich aufrecht. Dafür spricht auch die Gleichheit von Heizstrom und Heizspannung und vor allem die verblüffende Pinkompatibilität, die sonst keine Anwendung fand.

Dank: Abschliessend möchte ich an dieser Stelle Wolfgang Bauer für seine freundliche, selbstlose und absolut neutrale Unterstüzung danken.

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