Das Audion ist ein Rundfunk-Geradeausempfänger und oft ein Einkreiser. Lee De Forest, der Erfinder des Audions, bildete das Wort aus dem lateinischen Wort audio, ich höre. 1907 patentierte De Forest die Audionröhre und die Audionschaltung. Ab 1909 wurde von De Forest das Audion RJ-4 verkauft.RJ-4-Empfänger, Sammlung Roger DeForest Das Verstärkerbauteil in der Audionschaltung verstärkt die empfangene Hochfrequenz und wandelt diese in hörbare Niederfrequenz um (Demodulation). Beim Rückkopplungsaudion oder Regenerativ-Empfänger wird ein Teil der verstärkten Hochfrequenz erneut dem Eingang des Verstärkerbauteils zur weiteren Verstärkung zugeführt. Das Audion ist empfindlicher als der Detektorempfänger, aber weniger empfindlich als der Überlagerungsempfänger. In Deutschland waren ab 1926 das Audion OE333 und später das Rückkopplungsaudion RO433 von Loewe wegen ihres niedrigen Preises sehr erfolgreich.OE333-Empfänger, Sammlung H.-T. Schmidt Später verwendeten die Volksempfänger VE301 und DKE eine Audionschaltung mit ein bis drei Röhren. Nach dem Zweiten Weltkrieg wurde in der BRD der Heinzelmann und in der DDR der 1 U11 als Audion gebaut.
Einige Jahre nach dem Zweiten Weltkrieg stieg der Bedarf an leistungsfähigeren Radioempfängern für Mittel- und Ultrakurzwelle immer mehr, so dass dann überwiegend die leistungsstärkeren – aber aufwendigeren – Superhet- oder Überlagerungsempfänger gebaut wurden. Mit dem anschließenden Wechsel von Röhrenradios auf Transistorradios verschwand das Audion fast vollständig aus der industriellen Fertigung für leistungsfähige Rundfunkempfänger.
Definitionen mini|Triode (Audion) von Lee de Forest aus dem Jahr 1906 Der Begriff Audion wird in der Elektronik und elektronischen Schaltungstechnik in verschiedenen und teilweise überschneidenden Bedeutungen verwendet, welche im Folgenden dargestellt sind.
Bauelement Der Begriff Audion geht auf die von Lee De Forest gewählte Bezeichnung für die von ihm erfundene Triode mit Gasfüllung zurück, die in einer Audionschaltung verwendet wird. Bei den ersten Audionröhren war die direkt geheizte Kathode – ein Wolfram-Heizfaden – in der Mitte, das Steuergitter links und die Anode rechts. Die Anordnung Heizfaden, Steuergitter, Anode hintereinander erbrachte eine bessere Verstärkung. Die Verstärkung wurde im double wing Audion weiter gesteigert. Hier wurde links und rechts vom Heizfaden je ein Steuergitter und dahinter je eine Anode angebracht. Die beiden Steuergitter waren miteinander verbunden, die beiden Anoden auch. Zuerst wurde unter Audionröhre nur die gasgefüllte Triode nach de Forest verstanden. Später wurde auch eine Hochvakuum-Elektronenröhre, welche in einer Audionschaltung eingesetzt wurde, Audionröhre genannt.
Elektronische Schaltung mini|Audionschaltung mit Triode Im De-Forest-Patent von 1907 wurde neben der Audionröhre die Audionschaltung vorgestellt, welche später Gitteraudion genannt wurde. Ohne Eingangssignal liegt der Gitter-Arbeitspunkt der Elektronenröhre zwischen Anlaufstromgebiet und Raumladungsgebiet bei ungefähr 0 V. Für die Hüllkurvendemodulation gibt es mehrere Ursachen. Einmal tritt Gitterstrom Ig nur bei positiver Gitterspannung Ug auf. Siehe die Elektronenröhrenkennlinie der RE064 rechts. Das Gitter ist für negative Gitterspannungen hochohmiger als für positive Gitterspannungen, zudem ist die Kennlinie Gitterspannung Ug zu Anodenstrom Ia gekrümmt. Die Audionstufe ist ein Hochfrequenzverstärker, welcher positive und negative Halbwellen unterschiedlich verstärkt.Wolfgang Holtmann, Die Geradeaus-Empfänger, Abschnitt 4. Die Funktion des AudionsHelmut Schweitzer, Funkschau, Heft 22/1988, Audion - Kleinsuperhet, Abschnitt Physikalische Grundlagen Die verstärkte Hochfrequenz am Ausgang wird beim Rückkopplungs-Audion auf den Eingang zurückgekoppelt. Ein Tiefpass am Ausgang liefert eine Spannung, welche der Hüllkurve der Hochfrequenz entspricht.
Die rechts gezeigte Audionschaltung mit Triode arbeitet mit einer Gitterkombination. Die Gitterkombination erlaubt, dass am Gitter eine kleine negative Spannung entsteht, siehe Anlaufstromgesetz. Durch diese Gittervorspannung ergibt sich ein Gitter-Arbeitspunkt, der den Schwingkreis weniger belastet. Für große Eingangsspannungen hat die Gitterkombination eine weitere Wirkung. Die Röhrendiode zwischen Gitter TG und Kathode TK bildet zusammen mit Glättungskondensator C2 und Lastwiderstand R1 eine Gleichrichterschaltung. Aufgrund der Polung der Diode führt die rechte Seite des Kondensators eine negative Spannung gegenüber der linken Seite. Diese Spannung wird mit steigender HF-Eingangsspannung negativer und sorgt für eine Arbeitspunktverschiebung (gleitender Arbeitspunkt) durch die Spitzenwertgleichrichtung der Röhrendiode.
Die Gitterkombination ist für die Audionfunktion nicht zwingend nötig. Nach de Forest steigert die Gitterkombination die Empfindlichkeit. Ob das zutrifft, hängt von der Kennlinie des Verstärkerbauteils und der restlichen Schaltung ab.
In der gezeigten Schaltung bilden Innenwiderstand Ri zwischen Anode TA und Kathode TK der Röhre und C3 einen Tiefpass für Niederfrequenz. Der Anodenwiderstand mit einer Impedanz von 4000 Ω ist in diesem Fall ein Kopfhörer, in der Abbildung mit „HOERER“ beschriftet, mit dem die infolge der Amplitudenmodulation hervorgerufenen Schwankungen des Anodenstroms hörbar werden.
Ein Niederfrequenz-Verstärker wird über Koppelkondensator an den Anodenwiderstand der Audionstufe angeschlossen. Diese RC-Kopplung ist bei einer Pentode als Audionröhre üblich. Bei einer Triode als Audionröhre wurde zuerst die Transformator-Kopplung benutzt. Der Übertrager hatte ein Spannungsübertragungsverhältnis von 1:4 und passte den niederohmigen Anodenkreis der Triode an den hochohmigen Gitterkreis der NF-Verstärkerröhre an. Der Übertrager war ein teures Bauteil mit eher schlechtem Frequenzgang, deshalb wurde später auch bei Trioden als Audionröhre die RC-Kopplung benutzt, auch wenn mit Trafo-Kopplung eine höhere Spannungsverstärkung erreicht werden konnte.
Hörfunkempfänger mini|Loewe-Audion OE 333 aus dem Jahre 1926 mit dreifach-Triode 3NF und mit einem Lautsprecher aus dem Gehäuse einer Tritonschnecke anstatt eines Kopfhörers mini|Loewe-Audion-OE333 Als Audion wird ein Empfangsgerät als Ganzes bezeichnet, in dem eine Audion-Stufe oder -Schaltung zur Anwendung kommt und diese oft zur Erzielung größerer Lautstärke durch einen HF-Verstärker vor der Audionstufe und einen NF-Verstärker danach ergänzt wird. Eine übliche Bezeichnung war 0-V-2. Das bedeutete null HF-Verstärkerstufen, Audionstufe und zwei NF-Verstärkerstufen.
Das rechts gezeigte Schaltbild des Loewe-OE333-Audion enthält drei Triodensysteme. Sie waren samt der Widerstände und Koppelkondensatoren C2, C3 und R1 bis R4 in einem gemeinsamen Glaskolben untergebracht (Mehrfachröhre 3NFB). Die linke Triode arbeitet als Audionstufe (Gitterdemodulation), die mittlere als NF-Vorverstärker und die rechte als NF-Endverstärker. Die 3NFB wurde auch im Rückkopplungsaudion RO433 eingebaut, wobei vor dem ersten Gitter eine RC-Gitterkombination eingesetzt wurde und ein angezapfter Eingangskreis zur phasenrichtigen Rückkopplung benutzt wurdehttps://www.radiomuseum.org/tubes/tube_3nfb.html Wolfgang Holtmann: Beschreibung der 3NFB in Radiomuseum.org. Damit arbeitete die erste Triode als Audion (HF-Verstärkung, Demodulation und NF-Verstärkung).
Die Loewe-Röhre 3NF von 1926 kann als die erste „integrierte Schaltung“ aufgefasst werden. Die trickreiche Konstruktion beinhaltete wie auch heute alle „integrierbaren“ Bauteile. Da die Widerstände nicht hochvakuumtauglich waren, hatte man sie in Glas gekapselt.
Ausnahmen Gelegentlich ist von einer Audion-Anordnung die Rede, obgleich es sich in Verbindung mit einer Verstärkerwirkung nicht um gleichzeitige Demodulation handelt: in anderen, mit Röhren arbeitenden Schaltungen findet man das Prinzip der Gittervorspannungserzeugung durch Gleichrichtung des Eingangssignals ebenfalls – vor allem bei verschiedenen Oszillatorschaltungen und in Sonderfällen auch bei Verstärkerstufen (insbesondere Senderstufen) erfolgt die Arbeitspunkteinstellung durch Gittergleichrichtung entsprechend der Audionstufe. Ob Demodulation oder nur Vorspannungserzeugung bzw. Arbeitspunkteinstellung vorliegt, hängt von der Zeitkonstante der Gitterkombination ab. Ist sie genügend klein, kann sie der Demodulation eines Niederfrequenzsignales dienen.
Umstrittene Definitionen Die heute akzeptierte Definition von Audion ist Verstärkung und Demodulation in ein und demselben Verstärkerbauteil. Wird der Begriff Audion als Verstärkerstufe mit Rückkopplung verstanden, dann ist die de-Forest-Audionschaltung von 1907 kein Audion, weil sie ohne Rückkopplung arbeitet. Wird Audion als Verstärkerstufe verstanden, die mehrere Funktionen gleichzeitig ausführt, lässt sich das Audion nicht vom Reflexempfänger abgrenzen. Da die demodulierende Audionstufe prinzipiell sowohl die am Gitter demodulierte Niederfrequenz als auch die Hochfrequenz verstärkt, ist eine solche Kombination möglich (Rückkopplungsaudion).
Geschichte siehe auch → Erfindung des Radios
Anfangszeit des Rundfunks mini|de-Forest-Audionschaltung 1907 patentierte de Forest das Audion (siehe Schaltung rechts). Antenne und Erde werden an Spule I1 angeschlossen. Der Schwingkreis I2, C wird induktiv angekoppelt. Die Gitterkombination besteht nur aus dem Kondensator C'. Bei gasgefüllten Röhren macht der Ionenstrom zwischen Gitter und Kathode einen Gitterableitwiderstand unnötig. In der Audionröhre D bezeichnet F die direkt geheizte Kathode, a das Steuergitter und b die Anode. Im Anodenkreis liegt der Kopfhörer T. Die Heizbatterie wird A bezeichnet, die Anodenbatterie B. Die Bezeichnungen A-Batterie und B-Batterie dürften auf diese Patentzeichnung zurückgehen.
mini|Audion von Lee De Forest, um 1914 Der RJ-4 von de Forest enthielt eine Audionstufe, aber keinen Schwingkreis, und wurde ab 1909 verkauft.Roger Deforest Internetseite Link Der US-amerikanische Funkamateur Paul E. Wallace vertrieb ab 1911 den Wallace Valve Detector, den ersten Audion-Radioempfänger.Anzeige für Wallace Valve Detector,
1913 konnten Irving Langmuir und William C. White mit einer Vakuumpumpe nach Wolfgang Gaede die Hochvakuum-Triode Pliotron herstellen.Pliotron, Sammlung Udo Radtke Die Audionschaltung für Hochvakuumröhren hatte einen zusätzlichen Gitterableitwiderstand und war sonst identisch zur Schaltung für die Audionröhre.
Das Rückkopplungsaudion ohne HF-Verstärker wird bei zu stark eingestellter Rückkopplung zum Sender. Das erzeugte Sendesignal stört benachbarte Empfänger. Um die Probleme zu begrenzen, benötigte man in Deutschland bis 1925 eine Audionversuchserlaubnis der Reichspost.
Die ersten Elektronenröhren hatten Heizfäden aus Wolfram. Die Verstärkung dieser frühen Röhren war bescheiden. Während des Ersten Weltkrieges entwickelten Western Electric und General Electric in den USA, Siemens&Halske und AEG in Deutschland, Marconi in England, sowie Grammont und Compagnie Générale des Lampes in Frankreich Hochvakuum-Trioden. Nach dem Krieg wurden diese Röhren und ihre Nachfolger in Audions für den Rundfunkempfang eingesetzt. Diese Radios wurden mit einem Bleiakkumulator für die Heizung und einer Trockenzellenbatterie für die Anodenspannung betrieben.
Ein Audion mit ein bis zwei Trioden lieferte genügend Lautstärke für einen Kopfhörer. Frühe Audions für Lautsprecherbetrieb hatten bis zu acht Trioden. Nach der Einführung der Pentode 1927 genügten zwei bis drei Röhren für ein Audion mit Lautsprecherbetrieb. Die Ausgangsleistung war bescheiden. Die Pentode RES164d hatte 0,5 W Sprechleistung mit 10 % Klirrfaktor bei 100 V Anodenspannung.