Das gehörrichtige Pegelmeter mit magischem Auge

Letzte Änderung: 23.1.2026

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Pegelanzeige mit logarithmischer Skala

Magische Fächer und Balken

Von links nach rechts: zwei EM84, von Tele­funken und von Ultron, eine EM80 von Tele­funken. Für Magi­sche Augen aus alten Röhren­radios finden sich auch heute noch zahl­reiche Bastel­vorschläge und nütz­liche Verwen­dung. In diesem Projekt geben wir auch Demodu­lator­röhren wie der EBC91 oder EABC80 einmal eine Chance, Röhren, die meist ewig in der Bastel­kiste liegen bleiben.

Die EM84 zeigt einen geteil­ten Leucht­balken, der sich schließt. Die EM80 ist ein magi­scher Fächer. Die finger­förmige Metall­kappe zeigt einen schma­len verti­kalen Leucht­strei­fen, der sich fächer­förmig öffnet. Die Breite des Leucht­musters ist bei allen Typen ziem­lich genau propor­tional zur nega­tiven Steuer­spannung am Ein­gang.
Beide Typen eignen sich für das Pegel­meter, jedoch mit einer Ein­schrän­kung: wir brauchen eine loga­rith­mische Anzeige und keine, die linear ist. Die fol­gende Schal­tung löst das Problem.

Das steuerbare Leuchtbild

Abstimm­anzeige­röhren oder Magi­sche Augen wie diese EM84 besitzen in der Regel zwei Röhren­systeme: das eigent­liche Anzeige­system und eine Triode. Das Anzeige­system sendet ein ausein­ander­laufendes Elek­tronen­bündel von der Kathode auf den Leucht­schirm. Die Triode verstärkt das Ein­gangs­signal und legt es an den Steuer­steg des Anzeige­systems, der in der Mitte des Elek­tronen­bündels ange­bracht ist und die Elek­tronen aus der Mitte des Leucht­schirms ablenkt. Bei 0 Volt am Steuer­gitter der Triode entsteht in der Mitte des Leucht­balkens daher ein weiter Schatten. Bei −16 Volt ist der Schat­ten verschwun­den.

Der Schalt­plan des Pegel­meters

Ein Pegel­meter ist eine loga­rith­mische Span­nungs­anzeige. Es zeigt den Pegel auf der Dezibel (dB)-Skala linear an. Daher muss vor das Gitter der Anzeige­röhre, das linear reagiert, ein Logarith­mierer geschal­tet werden. Dazu dient eine weitere Röhre. Die EBC91 (= 6AV6) besteht aus einem Trioden- und zwei Dioden­systemen und über­nimmt diese Funktion.

Rechenbeispiel

Die Effek­tiv­span­nung U, die an einem Laut­sprecher mit einer Impe­danz von R = 4 Ω anliegt, wenn er vom Verstär­ker mit einer Leis­tung P = 10 W ange­steuert wird, berechnet sich aus der Beziehung P = U²/R. Daraus folgt durch Auflösen nach U, dass

U_10W = √(PR) = √(10 W x 4 Ω) = 6.5 V

Das ist schon richtig lautes Party-Ge­töse! Dagegen reichen 0.1 W für Zimmer­laut­stärke, also U_0.1W = 0.65 V am Laut­sprecher. An einer leisen Musik­stelle gibt er viel­leicht nur 1 mW ab: U_0.001W = 0.065 V.

Das Weber-Fechnersche Gesetz

Dieses Natur­gesetz besagt, dass die Laut­stärke, die man dabei empfindet, keines­wegs zur akusti­schen Leistung oder zur Span­nung propor­tional ist. Sie nimmt nur mit dem Loga­rithmus der Leistung zu und wird nicht in Watt, sondern in Dezibel gemessen.
Wenn man die Span­nung eines Tonsig­nals stufen­weise zuerst im Ver­hältnis 10:1 und dann um 100:1 herauf­setzt, dann erhöht sich die akus­tische Leis­tung dabei um 100:1 bzw. um 10000:1. Trotz­dem empfin­det das mensch­liche Gehör die rela­tiven Zunahme des Laut­stärke­pegels als gleich. Diese Zunahme in Dezibel (dB) ange­geben. Der dB-Wert berech­net als Funktion des Leis­tungs­verhält­nisses zu

v(dB) = 10 lg 10W/1W = 10 lg 1W/0.1W = 10 dB

wobei lg der Zehner­loga­rithmus ist: lg 10 = 1.

Die besondere Anforderung

Ein Pegel­meter muss also in der Lage sein, einen riesigen Bereich von mehreren Größen­ord­nungen an mögli­chen Spannung, die am Laut­sprecher anliegen, loga­rith­misch zu kompri­mieren, um sie als dB-Wert linear anzeigen zu können. Genau das gelingt mit Röhren besonders gut!

Die Funktionsweise der Schaltung

Der Eingang des Pegel­meters wird direkt an den Laut­sprecher­ausgang des Audio­verstär­kers ange­klemmt. Die Germa­nium­diode OA180 läßt von der Laut­sprecher­spannung nur die positive Halb­welle durch, weist die negative aber ab. Die positven Halb­wellen gelangen über den Wider­stand von 47 kΩ an die Anode der Diode d1 in der EBC91. Durch sie fließt ein Strom, der durch diesen Wider­stand bestimmt wird und linear mit der Eingangs­span­nung zunimmt.
Es ist nun eine Eigen­art von Röhren­dioden, dass die Span­nung zwischen Anode und Kathode im Anlauf­strom­bereich propor­tional zum Loga­rithmus des fließenden Stroms ist. Also hat die Span­nung, die über den 18-nF-Konden­sator an das Gitter der Triode gelangt, eine Ampli­tude, die dem Logarit­hmus der Ampli­tude des Ein­gangs­signals ent­spricht. Das folgende Oszillo­gramm vergleicht die Ein­gangs­spannung (oben) mit der Spannung an der Diode (unten): die Spite der Halb­welle ist deutlich abgeflacht.

Die Triode verstärkt das Signal auf den für die EM84 nötigen Wert. Mit dem Poti im Anoden­kreis wird das Pegel­meter auf einen frei wähl­baren Bezugs­wert einge­stellt. Die verstärkte Impuls­spannung gelangt über den 0,1-µF-Konden­sator an die Anode der zweiten Diode d2, die es auf die Spitzen­spa­nnung gleich­richtet. Diese wird geglät­tet und gelangt zum Steuer­gitter der EM84. Der Leucht­balken verän­dert sich als Funktion der Eingangs­span­nung also loga­rith­misch, das heißt, in Bezug auf den dB-Pegel linear.

Wir ermitteln den Messbereich

Die Wirkung des Loga­rith­mierers ergibt sich aus dem Verhält­nis der Spitzen­spa­nnung an der Anode der Triode zur Eingangs­spannung. Die Eingangs­spannung (horizon­tale Achse) ist auf einer loga­rith­mischen Skala aufge­tragen. Wie man sieht, ergibt sich nahezu eine linear anstei­gende Gerade. Die Ausgangs­spannung des Logarit­hmierers ist tatsäch­lich zum Effekti­vwert der Eingangs­spannung propor­tional. Bei jeder Verdopp­lung der Eingangs­spannung im Bereich zwischen 0.2 und 4 V erhöht sich die Ampli­tude des Impuls­signals um 20 V.

Die praktische Funktionsprüfung

Diese Kurve zeigt die Steuer­spannung des magi­schen Fächers als Funktion der Ausgangs­leistung eines Verstär­kers mit 5-Ω-Laut­sprecher im Bereich zwischen 10 mW und 4 W abgege­bener Leistung. Die Aus­lenkung des magi­schen Balkens der EM84 gegen­über der Null-Posi­tion ist zu dieser Span­nung ungefähr propor­tional.

Resultat: der darstellbare Pegel­bereich entspricht Ausgangs­leis­tungen zwischen 10 mW und 4 W. Das ent­spricht also einem Mess­bereich von 26 dB.

Welchen Mess­bereich könnte man bei direkter, line­arer Ansteu­erung der EM84 erwarten? Der magi­sche Balken reagiert auf Steuer­span­nungen zwischen -2 und -16 V am Gitter. Das sind unge­fähr 8 dB. Er würde sich über­haupt nur bei den ganz lauten Stel­len bewegen, aber bei den leiser Musik wäre gar nichts zu erkennen.

Andere Röhren gehen auch...

Eine EABC80, die in vielen Röhren­radios im AM/FM-Demodu­lator und im Nieder­frequenz­teil einge­setzt wurde, ist übrigens eine gute Alter­native für die EBC91/6AV6. Sie hat besitzt neben ihrer Triode drei Dioden, die im Pegel­meter gut einsetz­bar sind. Aller­dings unter­scheiden sich die Dioden etwas: Die Diode d₁ mit Anode an Pin 6 des Noval­sockels ist hoch­ohmig und eignet sich für den Loga­rith­mierer, während Diode d₃ mit Anode an Pin 1 als Gleich­richter für das Ansteuer­signal der EM84 taugt (d2 in der Schal­tung). Beide Dioden haben mit der Triode einen gemein­samen Katho­den­anschluss. Das passt also. Die Diode d₂ (Anode an Pin 2) dagegen hat einen eigenen Kathoden­anschluss an Pin 3. Man könnte sie als Ersatz für die Germ­nium­diode in den Eingangs­kreis legen.

EABC 80 und EBC 91