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Es sind also Spannungsverstärkerstufen. Hierbei wurden bewußt Endstufen außer acht gelassen, die zur Aussteuerung Leistung benötigen. Sie erfordern nämlich Treiberstufen, also Leistungsstufen vor der Endstufe. In der Tonfilm-Verstärkertechnik haben sie sich wegen der auftretenden unvermeidlichen Verzerrungen nicht einführen können.

Hier werden meist Endstufen in A- oder AB-Schaltung verwendet, d.h., die Steuerstufe hat nur Spannung und keine Leistung zu erzeugen.

Die Endstufe und die Vorstufen werden mit dem Netzteil meist zu einer Einheit, dem Tonfilm(haupt)verstärker zusammengefaßt. Die kleineren Verstärkertypen - bis etwa 15 Watt - werden an der Kabinenvorderwand zwischen den Maschinen montiert. Zu den größeren, die wegen ihrer Abmessungen in einiger Entfernung von den Projektoren angebracht werden müssen, gehört ein Photozellenverstärker, der auch einfach Vorverstärker genannt wird. Er wird, wie die kleineren Verstärkertypen, zwischen den Kinomaschinen an der Kabinenvorderwand befestigt oder neuerdings von den Lieferanten kompletter Anlagen in den Bild-Ton-Projektor eingebaut. Die letztere Ausführungsform bringt wesentliche Vorteile.

Die Verbindung zwischen der Photozelle - die organisch zum Lichttongerät gehört und fast ausschließlich in diesem untergebracht ist - und der ersten Verstärkerstufe erfolgt über das Photozellenkabel. Es besitzt eine in eine metallische Hülle eingebettete Metallseele. Über diese Seele wird einmal der Photozelle die zum Betrieb erforderliche Gleichspannung - die Saugspannung - zugeführt, zum anderen dient sie dazu, die im Betrieb durch Belichtung der Zelle ausgelösten Tonfrequenzströme zum Kabelabschlußwiderstand zu leiten.

Die Länge der Zellenkabel schwankt je nach den Installationsbedingungen zwischen 50cm und 2m Länge. Werden größere Kabellängen gewählt, so treten Nachteile ein. Jedes Kabel entspricht nämlich einem Kondensator, der bekanntlich zwei Belegungen aufweist.

Das Photozellenkabel besitzt eine Kapazität, die wie beim normalen Kondensator vom Abstand A zwischen Seele und Hülle und von der Flächengröße der Belegungen, also vom Durchmesser der Seele 01 und der Hülle 02 und der Länge des Kabels l abhängig ist. Außerdem hängt die Kapazität wie bei einem Kondensator vom Dielektrikum ab, also von dem Material, das sich zwischen den beiden Belegungen befindet (Abb. 45).

Ein Kondensator G in einem Wechselstromkreis verhält sich wie ein Widerstand, d. h., die Spannung fällt über ihm ab, sobald Wechselstrom fließt (Abb. 46). An den Klemmen ist dann die Spannung U meßbar. Der Wechselstromwiderstand wird mit ?? bezeichnet im Gegensatz zum Gleichstromwiderstand R, den ein Draht- oder Hochohmwiderstand für den Gleichstrom darstellt.

Kondensatoren sind für Gleichstrom undurchlässig (SR = oo), Wechselstrom dagegen fließt hindurch. Hat der Kondensator eine große Kapazität (z. B. 1uF bis lOuF), so fließt z.B. bei 220 Volt und einer mittleren Frequenz von 1000 Hz ein großer Strom durch den Kondensator. Ist die Kapazität klein (1 pF oder cm bis 0,1 uF), so ist der Strom - gleiche Spannung vorausgesetzt - sehr klein bzw. klein. Ist ein fester Kapazitätswert vorhanden, z.B. die Kabelkapazität des Zellenkabels, so fließt durch sie je nach der Frequenz des angelegten Wechselstromes ein bestimmter Strom i.

In der Tonfilmtechnik ist die Kabelkapazität konstant, die Frequenz des tonfrequenten Wechselstromes schwankt zwischen 40 und 10.000 Hz. Die Kapazität des Photozellenkabels beträgt bei den bekannten Fabrikaten 20 bis 50 pF pro Meter Kabellänge, so daß bei zwei 1,5 m langen Kabeln eine Gesamtkapazität von etwa 60 bis 150 pF am Eingang des Verstärkers vorhanden ist. Sollen am Widerstand R bei allen Frequenzen ungefähr gleiche Spannungswerte entstehen, so muß der parallelliegende Wechselstromwiderstand der Kabelkapazität c bei der höchsten zu übertragenden Frequenz größer als R sein.

Ist tflc kleiner, so fällt die an R entstehende Spannung IX mit zunehmender Frequenz ab, weil der durch fftc fließende Strom immer größer und dadurch der durch R fließende und damit die an ihm entstehende Spannung immer kleiner wird.
Ist z.B. R gleich 9t(. bei 8000 Hz, so ist die an R abnehmbare Gitterwechselspannung für die erste Röhre der Verstärkeranlage nur halb so groß wie die Spannung an R bei einer Frequenz von beispielsweise 40 Hz. Bekanntlich ergeben zwei gleichgroße Widerstände, parallel geschaltet, den halben Widerstandswert.

Die am Gitter der ersten Verstärkerröhre bei den Tonfilmfrequenzen entstehende Spannung U ist also gegeben durch den Spannungsabfall an den parallelgeschalteten Widerständen R und Rc.

Der betriebsmäßige Innenwiderstand Ri der Photozelle ist so groß, daß er parallel geschaltet zu R praktisch keine Verkleinerung des Gesamtwiderstandes ergibt. Es ist das Bestreben der Tonfilmtechniker, am Gitter der ersten Röhre eine möglichst hohe Eingangsspannung zu erzielen. Dadurch treten die erwähnten Einflüsse der Mikrophonität der Tonlampe und der Zelle sowie der Erschütterungsempfindlichkeit des Photozellenkabels zurück.

Das Verhältnis von Nutzpegel (Eingangsspannung) zu Störpegel (Störspannung) muß also möglichst groß sein.

Eine hohe Eingangsspainnung U am Gitter der ersten Röhre bekommt man, wenn man R so groß wie möglich macht. Dem steht entgegen, daß sich bei einer bestimmten Kabeltype und der durch die Aufstellung des Vorverstärkers bedingten Kabellänge der Wechselstromwiderstand der Kabelkapazität parallel schaltet. Man muß deshalb R so weit verkleinern, daß dic bei der höchsten Frequenz noch groß dagegen ist. Je größer also die Kabelkapazität ist, desto kleiner muß R gewählt werden. Damit wird also die Gitterwechselspannung am Eingang der ersten Röhre mit zunehmender Kabelkapazität kleiner.

Daraus erklärt sich nun das Bestreben, Photozellenkabel mit möglichst geringer Kapazität zu verwenden und die Kabel so kurz wie möglich zu machen.
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Geringe Kapazitätswerte erhält man, wenn eine metallische Außenhülse großen Durchmessers und eine möglichst dünne Kabelseele verwendet werden. Außerdem läßt sich die Kapazität durch das zwischen Hülle und Seele befindliche Isoliermaterial, das Dielektrikum, beeinflussen. Früher benutzte man Baumwolle als Isolation, die aber Feuchtigkeit hineinzog, so daß im Betrieb häufig Störgeräusche, Kratzen oder Brodeln aus dem Lautsprecher hörbar wurden. Man fand später viel besser geeignete Dielektrika, z.B. eine Trolitulart, die in Form von einzelnen Perlen oder Hütchen auf die Seele aufgefädelt wurden (s. Abb. 48 u. 49).

Auch Spezialgummi - Lupolen od. dgl. -, in den die Seele des Kabels eingegossen ist, wird neuerdings viel verwendet. Kabel dieser und der vorher erwähnten Art können wegen der günstigen Eigenschaften des Dielektrikums mit geringerem Durchmesser - bei gleichen Kapazitätsdaten wie früher die starken Kabel mit Baumwollfüllung - hergestellt werden. Der Durchschnittswert der Kabelkapazität beträgt 30 bis 40 pF pro Meter Kabellänge. Das entspricht bei zwei parallelgeschalteten Kabeln zu je 1,5 m Länge ungefähr 90 bis 120 pF Eingangskapazität. Hinzu kommen noch die Kapazitäten der Kabelabschlußstücke (s. Abb. 48) der Klemmen, der Zellensockel und die dynamische Eingangskapazität der ersten Röhre, so daß mit einer mittleren Gesamtkapazität von 120 pF parallel zum Kabelabschlußwiderstand gerechnet werden kann.

In der Praxis arbeitet man mit hohen Abschlußwiderständen, um größere Eingangsspannungen bei den tiefen und den mittleren Frequenzen zu erhalten. Den dann entstehenden Abfall der Höhen gleicht man durch eine Entzerrung, d.h. durch Anhebung bzw. Absenkung bestimmter Frequenzgebiete, innerhalb des Verstärkers aus. Dadurch bekommt man im übertragenen Frequenzgebiet eine geradlinige (lineare) Frequenzkurve.

Auch gewollte Anhebungen bzw. Absenkungen der hohen oder tiefen Frequenzen zur Anpassung an die Saalakustik oder an die Filmkopien können durch Entzerrungsmaßnahmen erzielt werden.

Trotzdem muß danach getrachtet werden, einen möglichst großen Betrag an hohen Frequenzen am Gitter der ersten Verstärkerröhre zu erhalten. Bei der Entzerrung müßten nämlich die mittleren und tiefen Frequenzen auf Kosten der Höhen abgesenkt werden, so daß daraus eine geringere Verstärkung des gesamten Frequenzbandes resultiert. Nur durch Resonanzentzerrung, also durch den Einbau von Schwingungskreisen, die auf die hohen Frequenzen abgestimmt sind, ließe sich eine Entzerrung ohne Verstärkungsverlust ermöglichen. Diese Entzerrungsart wird aber in hochwertigen Tonfilmverstärkern nicht mehr verwendet, weil dabei unangenehme Einschwing Verzerrungen auftreten.

Kabellängen von 1,5m sind nur bei Anbringung des Tonfilmverstärkers bzw. Vorverstärkers zwischen den Maschinen möglich. Verstärker ohne Vorverstärker, die wegen ihrer größeren Abmessungen nicht an der Kabinenvorderwand angebracht werden können, würden viel größere Kabellängen erfordern (z.B. 2x4m oder mehr). Die Parallelkapazität wäre dann so groß, daß ein unzulässiger Abfall der hohen Frequenzen eintreten würde. Wollte man den Einfluß der Kabelkapazität verringern, so müßten sehr kleine Abschlußwiderstände eingesetzt werden. Dadurch wird aber die Gitterwechselspannung an der ersten Röhre so stark herabgesetzt, daß die Spannungsverstärkung der gesamten Vorstufen unter Umständen nicht mehr ausreicht, um selbst bei ganz aufgedrehtem Saalregler die Endstufe auszusteuern. Man bekommt dann, besonders bei flauen Tonfilmkopien (Intensitätsaufzeichnung) oder bei Farbfilmkopien mit eingefärbter Tonspur eine zu geringe Lautstärke im Saal, d.h. Leistung aus der Endstufe des Verstärkers.

In der Praxis läßt sich leider sehr oft feststellen, daß der Einfluß der schädlichen Photozellenkabel-Kapazität nicht berücksichtigt wird. Ist z.B. der Reserveverstärker aus Platzmangel nicht mehr an der Kabinenvorderwand anzubringen, so wird er vielfach an einer Seitenwand befestigt. Die Länge der Verbindungskabel beträgt häufig bis zu 6m. Sind diese Kabel über einen Umschalter mit der Hauptanlage verbunden, so beeinträchtigt die Kabelkapazität die normale Wiedergabequalität nicht.

Muß einmal auf Reservebetrieb umgeschaltet werden, so fällt zwar das Fehlen der hohen Frequenzen auf, die Vorführung kann aber wenigstens, wenn auch mit schlechterer Qualität, weitergehen.

Anders ist die Sache, wenn die langen Kabel zum Reserveverstärker einfach parallel zu den Kabeln der Hauptanlage an die Anschlußklemmen des Verstärkers angeschlossen werden. Die Kabelkapazität des Reserveverstärkers, auch wenn dieser nicht eingeschaltet ist, beeinflußt dann die normale Wiedergabequalität im ungünstigen Sinne.

Die günstigste Verstärkeranordnung in bezug auf erforderliche Kabellängen wird durch Übereinander- oder Nebeneinandersetzen der beiden Verstärker erzielt. Aus diesem Grunde ist die Montage auf Tragschienen sehr empfehlenswert. Die Schienen werden durch in die Kabinenwand einzementierte Bolzen getragen. Diese Bolzen sind von den Schienen durch zwischengelegte Hartpapier- oder Hartgewebescheiben zu isolieren, um beispielsweise bei Eisenbetonwänden keine Fremderde für die Verstärkeranlage zu erhalten.

Sind die Bolzen direkt mit den Schienen verschraubt, so müssen die Verstärker isoliert auf den letzteren befestigt und die Erdleitungen direkt mit den Verstärkern verbunden werden. Auf die bei fehlerhaft verlegten Erdleitungen entstehenden Störungen soll später eingegangen werden.

Außer dem jedem Photozellenkabel anhaftenden Nachteil der schädlichen Kapazität treten oftmals noch weitere Fehler auf. Zu diesen gehört z.B. die Erschütterungsempfindlichkeit, hervorgerufen durch - wenn auch geringfügige - Veränderung der gegenseitigen Lage von Seele und Abschirmung. Das läßt sich prüfen, indem man das Zellenkabel ein wenig hin und her bewegt oder darauf klopft. Bei einem guten Zellenkabel ist dann im Lautsprecher nichts zu hören. Treten im Lautsprecher trotz abgeschalteter Tonlampe und nicht laufendem Projektor unregelmäßige Geräusche auf, so kreist man den Fehler ein, indem man zunächst die Photozelle herauszieht und dann, wenn dadurch das Geräusch nicht verschwindet, das Zellenkabel am Verstärker abklemmt. Ist die Störung jetzt beseitigt, so kann nur das Zellenkabel die Ursache gewesen sein.

Eine Probe darauf macht man, indem man ein anderes Kabel einsetzt. Die Störungen können auf mangelhafte Qualität des Kabelmaterials zurückzuführen sein, wie schlechte Abschirmung, hygroskopische Materialien usw. Aber auch die Konfektionierung des Kabels kann mangelhaft sein, indem die Endverschlüsse nur ungenügende Verbindung mit der Abschirmung besitzen oder die Seele abgebrochen ist bzw. der Kabelschuh eine kalte Lötstelle besitzt.

Bei Reparatur derselben darf keinesfalls Lötfett oder gar Lötwasser verwendet werden. Beides ist säurehaltig und zerstört im Laufe der Zeit die Lötstelle und deren Umgebung und kann außerdem, da diese Lötmittel elektrisch leitend sind, Kriechströme verursachen. Also die zu lötenden Stellen sehr blank schaben und nur mit Kolophonium löten.

Für den Photozellensockel gelten bezüglich Material und Lötstellen dieselben Überlegungen. Die beste Lösung ist die Beseitigung all dieser Schwierigkeiten (schädliche Kabelkapazität und störende Geräusche) durch Fortfall des Photozellenkabels überhaupt, wie es bei modernen Projektoren bereits der Fall ist. Wird die erste Verstärkerröhre möglichst dicht neben der Photozelle (s. Abb. 50), also am besten im Kinoprojektor selbst untergebracht (siehe Abb. 51), so kann der Abschluß widerstand des Zellenstromkreises ohne Gefahr des Abfalles der hohen Frequenzen erheblich größer gemacht werden.
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Dadurch gibt es - weil der Zellenstrom infolge des sehr hohen Zellenwiderstandes konstant bleibt - eine hohe Wechselspannung am Gitter der angekoppelten Röhre. Im Anodenkreis dieser Röhre entstehen durch den Verstärkungsvorgang Anodenstromschwankungen, die beim Durchfluß durch den Anodenwiderstand wieder Spannungsschwankungen ergeben. Diese können zur Steuerung an den Gitterkreis einer nachfolgenden Röhre verwendet werden. Wenn die zweite Röhre jedoch in einiger Entfernung von den Kinomaschinen im Hauptverstärker untergebracht ist, so würde die Kapazität der Verbindungsleitung zwischen erster und zweiter Stufe in ähnlicher Weise wie die des Photozellenkabels einen Nebenschluß für die hohen Frequenzen darstellen. Um das zu vermeiden, muß mittels eines Abwärtstransformators der hohe Innenwiderstand der Röhre so weit verkleinert werden, daß der Wechselstromwiderstand der Kabelkapazität klein dagegen ist.

Die gleiche Wirkung kann man neuerdings ohne Verwendung eines Abwärtstransformators durch die Anodenbasisschaltung erzielen. Die Röhre stellt also selbst einen „Impedanzwandler", d. h. einen Umwandler, dar, der den hohen Wechselstromwiderstand des Photozellenstromkreises in einen niedrigen Ohmwert herabsetzt. Am Ausgang des Wandlers oder„ Zellenkopplers" können ohne Gefahr des Abfalls der hohen Frequenzen längere Kabel zum Hauptverstärker angeschlossen werden.

Die Verbindung zwischen dem Abschlußwiderstand des Photozellenkabels bzw. dem Arbeitswiderstand der Photozelle und dem Gitter der ersten Röhre erfolgt über den Kopplungskondensator, der die Gleichspannung des Photozellenkreises vom Gitter fernhalten soll (Abb. 50). Die am Abschlußwiderstand entstehende tonfrequente Wechselspannung dagegen gelangt über den Kondensator ungehindert an das Gitter.

Die Größe des Kondensators muß nun in einem bestimmten Verhältnis zur Größe des Gitterwiderstandes stehen, um einen Abfall der tiefen Frequenzen zu vermeiden. Bekanntlich steigt der Widerstand jedes Kondensators mit abnehmender Frequenz weil der immer kleiner und damit der Bruch immer größer wird.

Es gilt hier also, umgekehrt wie beim Photozellenkabel ausgeführt, daß der Gitterwiderstand - über den die Röhre R1 ihre negative Gittervorspannung zugeführt erhält - möglichst groß gegenüber dem Wechselstromwiderstand des Kopplungskondensators bei den tiefsten Frequenzen sein muß.

Um den Abfall der tiefen Frequenzen zu vermeiden, muß also die Kapazität des Kopplungskondensators möglichst groß gemacht werden.

Die am Gitterwiderstand der ersten Verstärkerröhre auftretende Wechselspannung liegt nun als Steuerspannung zwischen Gitter und Masse über dem parallel zum Kathodenwiderstand liegenden Elektrolytkondensator, also auch an der Kathode. Durch die Verstärkerwirkung treten Anodenstromspannungen auf, die an dem Anodenwiderstand durch den Spannungsabfall eine neue Spannung erzeugen. Diese Spannung wird bei Widerstandskopplung über einen Kopplungskondensator, der die Anodengleichspannung fernhält, auf das Gitter der nächstfolgenden Verstärkerstufe übertragen. Die Spannungsverstärkung der ersten Röhre ist je nach Röhrentype und Schaltung ungefähr 10- bis 100fach, so daß also am Gitter der folgenden Röhre bei einer von der Photozelle am Abschlußwiderstand erzeugten Wechselspannung von 30 bis 100 mV eine Spannung von 0,3 bis 10 Volt liegen kann.

Da hochempfindliche Photozellen, besonders bei Abtastung von Tonfilmen mit stark durchmodulierter Tonspur eine Wechselspannung bis zu 200 mV (0,2 Volt) am Gitter der ersten Röhre abgeben können, ist darauf zu achten, daß die zweite Verstärkerstufe nicht übersteuert wird. Bei einem hinter der zweiten Stufe eingeschalteten Saalregler können, selbst wenn dieser weit heruntergeregelt wird, nichtlineare Verzerrungen entstehen.

Bei derartigen Verstärkern empfiehlt es sich, keine allzu hochempfindlichen Photozellen zu verwenden (maximal 300mA/Lm) oder den Tonlampenstrom zu reduzieren.

Die von der Photozelle durch den Abtastvorgang im Lichttongerät erzeugte Eingangsspannung wird durch die aufeinanderfolgenden Spannungsverstärkerstufen schließlich auf 10 bis 50 Volt erhöht.

Diese Spannung ist zur Aussteuerung der Endstufe erforderlich. Die Endstufe erzeugt je nach Röhrenbestückung und Schaltung (eine Röhre allein oder Gegentakt) eine Leistung von 3 bis 50 Watt. Sind größere Leistungen beispielsweise für sehr große Säle erforderlich, so wird entweder eine getrennte Endstufe, die größere Leistung erzeugen kann, an den Verstärkerausgang angeschlossen, oder es werden, was aus Sicherheitsgründen empfehlenswert ist, zwei Verstärker eingangsseitig parallel geschaltet.

Jeder Verstärker arbeitet auf eine Lautsprecherkombination über getrennte Leitungen. Fällt einer der beiden Verstärker aus, so arbeitet die Tonfilmanlage über den anderen mit der halben Leistung weiter, so daß die Vorstellung nicht gefährdet ist. Der defekte Verstärker kann nach der Vorstellung repariert werden.

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