Körting "Low-Fi" 1968-1970

      Vor einiger Zeit warnte ich mal vor zu viel Simulation...

      Hier sieht man es schön, wozu das führen kann.
      Zum Glück sind hier ja "Simulanten" am Werk, die der Sache auf den Grund gehen.
      Mein damaliger Rat war, möglichst nur eine Verstärkerstufe zu simulieren.
      Das war im Zusammenhang mit HF-Schaltungen, ist aber übertragbar.
      Bei manchen Simulatoren kann man eine Schaltung als device definieren.
      Dann ist es für den Simulator nur noch ein Bauteil.
      So kommt man schneller und besser dahinter, wo was wie zickt.
      Ich habe meist mit Streuparametern gearbeitet, seltener mit SPICE.
      Mein erstes Programm, noch für DOS, hieß PUFF, heißt wirklich so.
      Man bekommt es noch, hier eine Version für Linux, noch nicht von mir getestet:
      pa3fwm.nl/software/puff/
      Die Oberfläche (Bild) entspricht exakt der, die ich auch von DOS kenne.

      Andreas
      Was bedeutet DL2JAS? Amateurfunk, www.dl2jas.com
      Hallo Andreas,

      "Puff" weckt Assoziationen! X/
      In DEM Sinne möchte ich lieber kein Puff. :D


      Spass beiseite...

      Stufenweise simulieren...
      sicher, so ist es auch gemacht! Nur würde ich mir die Finger fusselig schreiben, wollte ich ALLES anführen, was im Vor- und Umfeld auch noch gemacht wurde. Lieferte zum Verständnis hier auch keine überraschenden zusätzlichen Erkenntnisse. Ja, vielleicht der unschöne Effekt, dass bei dieser Art der Balance- und Klangstellung der Amplitudenfrequenzgang sehr abhängig vom Balance-Steller ist...das kann man aber viel einfacher am Gerät vor sich feststellen.

      Vor- und Klangregelstufe wurden vorab separat simuliert. Auch der einstufige, verstärkungsschwache Phono-Pre, aber um den ging es hier ja primär nicht, sondern um Umbau auf Si.
      Treiber und Endstufe hängen über den Treiberübertrager zusammen, sollten deshalb auch in der Simulation besser zusammen gesehen werden.

      Ohne die Stufen alle zusammen in ihrem Zusammenwirken zu simulieren, wäre dem 10 MHz-Schwingproblem, das von der Stellung des Höhenreglers abhängt, nicht auf die Spur zu kommen gewesen. Wer denkt denn gleich daran, dass eine Treiber-/Endstufenschwingung bei 10 MHz von der NF-Klangreglereinstellung in der Vorstufe abhängen kann?

      Die Simulation ist - obwohl es hier etwas schwieriger war, zunächst ein ein skalierbares Modell im Fall der speziellen Ruhestromkompensation mit Ge-Transistoren als Sensor zu finden - ausserordentlich hilfreich. Ein wiederholtes "Durchprobieren" von Schaltungs- und Bauteilevarianten wäre bei der Art des Einbaus der Endstufen-/Sicherungsplatte (vertikal ohne genügend seitliche Zugänglichkeit und Flexibilität für den Wechsel von Widerstandswerten) nicht möglich gewesen. Es hätte sonst einen Laboraufbau benötigt, für mich war die Simulation in diesem Fall der schnellere Weg zum Ziel. Auch im Laboraufbau wäre der erstbeste Versuch nicht gleich der Volltreffer gewesen. So auch in der Simulation. Bei der Temperaturkompensation sowieso nur im Gerät endgültig machbar, nicht im Laboraufbau, da sind die Verhältnisse (Wärmeleitung, Temperaturverteilung) ganz anders. Da kann ich auch in der Simulation nur "best guess" Annahmen machen (aufgrund der gemessenen Temperaturen an den Bauteilen).

      Sich schrittweise an die Lösung herantasten, ist der normale Gang in der Entwicklung auf neuem Feld. Und in der Umsetzung des innovativen Vorschlags von Christian zur Ruhestrom-Kompensation gibt es für diesen Fall auch keine Vorbilder, von denen die Auslegung "abgeschrieben" werden könnte. Wer sagt denn, eine Simulation würde immer gleich die endgültige Lösung liefern können? Hier brauchte es bisher vier oder fünf Versuche. Und wer weiss, vielleicht war auch der letzte noch nicht endgültig?

      Ich glaube wir haben die Konfrontation der Gruppen derer, die der Simulation äusserst skeptisch gegenüberstanden mit denen, die sie für das Allein-Seligmachende halten ja lange hinter uns gelassen. Wer heutzutage Elektronik für Schaltnetzteile entwickelt, für Satelittentechnik, für NF-technik und HF, für was auch immer,ist sie ein nicht mehr wegzudenkendes Hilfsmittel, so wie auch CAD, CAM und wie die anderen digitalen Techniken in moderner Entwicklung alle heissen. Was den Profis recht ist, kann im Hobby nur billig sein. Man muss es nur einschätzen können - und das tun wir hier ja.

      Unkritisch wird nichts übernommen, alles gegengeprüft bevor es für gut befunden wird - so wie hier!
      Deshalb ein Dank für Deine Anmerkung "Zum Glück haben wir Simulierer, die der Sache auf den Grund gehen". Das sollte man sowieso immer und überall.

      Gruß
      Reinhard

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      Dem kann ich nur zustimmen -- hier wird keine Simulation unkritisch übernommen, im Gegenteil. Man lernt ja schon durch das Mitlesen, wo Fallen lauern, und das ist doch schon ein enormer Mehrwert ! Zumal es ja oft auch so ist, dass Probleme in der Simulation durchaus auf knifflige Stellen in der Schaltung hinweisen --- und umgekehrt.

      Auch dürfen wir nicht vergessen, dass die bessere Simulationssoftware bestimmte Fortschritte auch im Verstärkerbau ausgelöst hat. Man findet einiges dazu z.B. in den Büchern von D. Self (auch wenn er vielleicht zuweilen zu unkritisch auf den Resultaten aufbaut). Insbesondere ist man dem Ideal des "linearen Verstärkers" doch ein gutes Stück näher gekommen !

      Besten Gruss,

      Michael
      Erfahrung mit Germaniumtransistoren AC132 NOS

      Zur Ruhestromregelung habe ich beim Umbau des Verstärkers bisher noch unbenutzte Germaniumtransistoren AC132/01 verwendet (höchste beta-Klasse), NOS. Als Hersteller-Kennung ist ein fettes "D" aufgedruckt.
      Ich hatte davon 10 Stück in der "K-Version", also mit dem umpressten quaderförmigen Aluminiumkühlkörper mit Schraubloch, die sich hier gut eignen, da der thermische Kontakt zum Chassis wichtig ist. Allerdings musste ich dafür noch passende Bohrungen im Kühlkörper-Chassisblech vornehmen.

      Dabei diese Beobachtung:
      Alle zehn Stück nach beta gemessen und sortiert und zwei gleiche Paare zusammengestellt. Alle bei beta sehr gut, 100-150. Also eigentlich erstklassige Ware.

      Nach Einbau dann die Überraschung.
      Nachdem ich die Leistungstransistoren eingebaut habe, messe ich immer gleich den Isolationswiderstand zwischen Kühlkörper (hier = Chassisblech) und Kollektor (TO-3-Gehäuse). Der muss unendlich sein, sonst hätte ich einen Montagefehler, der später fatale Auswirkung hätte. Beim linken Kanal keine Isolation, niederohmig zwischen TO-3-Kollektor und Chassis! TO-3-Montage geprüft, aber kein Montagefehler, Glimmerscheibe sitzt gut, Schrauben sind gut isoliert, machen keinen Schluss. Was war also die Ursache? Die AC132-Transistoren, die ich im linken Kanal eingebaut hatte, waren zwischen Kollektor und Kühlkörper niederohmig, beide! In der 10er-Charge habe ich danach noch einen weiteren AC132 gefunden mit dem gleichen Fehler.

      Ursache: Whiskerbildung. Dadurch Schluss zum Gehäuse/Kühlkörper.
      Es hat sich gerächt, dass ich bei den AC132 nicht von Beginn an auch den Widerstand zwischen den Anschlusspins und Gehäuse geprüft hatte. Ich konnte als Ersatz allerdings ein weiteres ähnliches Paar finden, das noch keinen Whisker-Schluss hatte.

      Anschliessend liessen sich die Whisker-betroffenen Transistoren durch Zusammendrillen der BCE-Anschlüsse und Anlegen einer Spannung von 3V zwischen diesen und dem Transistorgehäuse mit kurzschlussfestem (auf 3 A abgeregeltem) Labornetzteil regenerieren. Dabei werden die Whisker einfach "durchgebrannt". Die so behandelten AC132 waren danach wieder einwandfrei.

      Seit dieser Erfahrung werde ich bei Ge-Kleintransistoren im Metallbecher zunächst immer den Widerstand zwischen Gehäuse und Anschlüssen prüfen.
      Achim (nightbear) hatte vor längerer Zeit über seine nicht unähnlichen Beobachtungen bei Ge-Transistoren im Zuge der Revision eines Ge-Verstärkers (Grundig SV 80) der 60iger Jahre berichtet. Aber das hatte ich in dem Moment nicht mehr präsent.

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      Hallo Hans,

      Du beziehst Dich hier auf den Grundig SV 80 von 1965? Sicher, nur gab es ja diese Möglichkeit seinerzeit noch nicht. Wer weiss das besser als Du?

      Der SV 80 ist auch so ein ganz anderes (solides!) Kaliber als dieser kleine billige Körting. Der Körting kam erst 1968-1970 auf den Markt, aber noch mit 1965/66er Technik.

      Du weisst das besser als ich, weil Du die Radiowelt auch über die Grenzen des eigenen Unternehmens kennst. Körting hatte diese Konstruktion auch in seinen übrigen Stereo-"Radios" weitgehend unverändert ab 1967 bis 1970/71 noch eingesetzt (Körting Stereo 1000, ELAC HiFi-Receiver 3100 Alltransistor, ELAC Receiver 3200T, 3300T; Siemens Klangmeister RS/RP 91). Also zu einer Zeit immer noch, als es die Si-Alternativen bereits längst gab und von Grundig, SABA, usw. bereits eingesetzt wurden.

      Weil ich vom selben Gedanken getrieben war, wie Du ihn äusserst, hatte ich ja auch zunächst BD140 versucht. Das hast Du, wenn Du die Beiträge hier verfolgt hast, ja gesehen. Aber mit den nach Christians Vorschlag invertierten Transistoren sollte ich das mit BD140 nochmal neu ansehen/probieren. Hans, da hast Du wieder einen Punkt!

      Herzlichen Gruß
      Reinhard



      Nachtrag 22:29 Uhr:

      Durch die Bemerkung von Hans angeregt, habe ich die Möglichkeit untersucht, im Schaltungsvorschlag von Christian (invertierte Sensor-Transistoren) BD140 statt AC132 zu verwenden. Das Ergebnis war leider wie vorher schon in der Körting Originalschaltung: Damit wird keine ausreichende Ruhestromkompensation bei Temperaturanstieg errreicht, die Temperaturabhängigkeit der Schwellenspannung beim Si-pn Übergang ist zu klein (bei Si -1,7 mV/°C; bei Ge dagegen -2,3 mV/°C). Deshalb muss es in diesem Fall (ohne völligen Neuentwurf der Endstufe) bei den AC132 als "Temperatursensor-" und Regeltransistoren bleiben - leider.

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      Zur Simulation...,

      Reinhard erwähnte es schon. Die Ge-Transistormodelle von LT-Spice sind eher generisch zu verstehen und wurden vermutlich von ambitionierten Hobbyisten aus Datenblattangaben extrahiert.

      Aber selbst die Modelle von Si-Transistoren direkt von den Herstellern sind nicht immer in allen wichtigen Parametern nahe an der Realität. Ich möchte das ON-Semi-Modell vom MJ15004 in Erinnerung rufen, dessen Einschaltverzögerung deutlich zu heftig ausfiel.

      Nach meiner Erfahrung mit der Simuliererei passen Zeitverhalten, Stromverstärkung vs. Frequenz und Ic und auch das Ausgangskennlinienfeld oft erstaunlich gut. Ansonsten wäre es kaum möglich, dass wir bei AC-Analysen recht dicht an die Resonanzfrequenzen des rückgekoppelten Systems kommen.

      Schwierig wird es meist bei extrem kleinen Strömen, z. B. im Anlaufbereich der Transistoren. Die Modelle weisen hier in der Regel einen extremen Anstieg in der Stromverstärkung hin zu kleinsten Strömen auf, den es in der Realität so wohl nicht gibt.

      Zweites Manko vieler Modelle sind die Eingangskennlinie und die Abhängigkeit von Ube von Ic. Diese für die Ruhestromeinstellung entscheidenden Zusammenhänge spielten bei der Modellerstellung vermutlich eher eine untergeordnete Rolle.

      Und doch ist mir die Simulation bisher eine große Hilfe beim Verstehen und Optimieren von verschiedensten Schaltungen gewesen. Sie erspart allerhand Zeit in der Breadboard-Phase.

      Viele Grüße,
      Christian
      **************************************************
      2 + 2 = 5 (für extrem große Werte von 2)
      Zum Glück wird hier gut auf die Tücken von Simulationen eingegangen!

      Ich selbst nutze auch gern Simulatoren.
      Einmal muss der Simulator selbst stimmen.
      Dann sollte man wissen, für welchen Bereich der Simulator vertrauenswürdig ist.
      Die weitaus häufigere Fehlerquelle sind die Device-Dateien.
      Das ist hier mehrfach sehr schön gezeigt worden.
      Es gibt halt genug Anwender, die Simulationen nahezu blind vertrauen...
      Am ehesten merkt man das bei jungen Leuten, z.B. Studenten.

      Andreas
      Was bedeutet DL2JAS? Amateurfunk, www.dl2jas.com
      Zwei Bemerkungen von mir:

      Ich finde die Sache mit den Whiskern im AC 132 ziemlich erschreckend, denn ich kenne das Problem bisher aussschließlich von den Typen AF 114-118, jene Transistoren in den großen Blechgehäusen von Anfang der Sechziger. Geht es bei anderen Baureihen also auch schon los!?

      Zu Körting und den lange verwendeten Ge-Stufen: Vergesst nicht, dass Transistoren damals eine teure Sache waren! Ich habe mal nachgeblättert: 1967 kostete ein BC 107 DM 4,75, ein AC 151 "nur" um 3,20 DM. Die Differenz Ge zu Si für einen Verstärker mit (sagen wir) 12 Kleinsignal-Typen könnt ihr euch ausrechnen. Nicht nur in einem knapp kalkulierten Billiggerät wie dem hier vorliegenden Körting spielte das eine große Rolle. Ab 1968 wurden die Transistoren billiger und die Preisdifferenz zwischen Ge und Si verschwand, ein großer Preissturz kam erst 1971.

      VG Stefan
      Ja, das vergisst man gerne, was die mal gekostet haben. Und bald werden sie das wieder kosten, wenn (ausser uns) niemand mehr mit Einzeltransistoren werkelt. Ich bin jetzt schon heilfroh, dass ich mich bei jeder Reparatur immer mal gleich mit mindestens 10 Stück eingedeckt habe (frei nach dem Motto: Wenn's einmal auf den Tisch kommt, dann wird sich das auch sicher wiederholen ...). Neulich hatte ich einen Verstärker, bei dem ein FET-Doppeltransistor hin war (Spannungsschaden). Neu kostete der über 10 Euro, und ich hätte 4 davon gebraucht ... zum Glück hatte ich noch 20 in meiner Schachtel, und so konnte das Gerät gerettet werden.

      Besten Gruss,

      Michael
      Hallo Stefan, Michael,

      die damaligen Transistorkosten hatte ich mir auch schon ausgerechnet. Und erst die AD 166! Die dürften mehr als 5 DM pro Stück gekostet haben. Aber nicht zu vergessen... dieser Verstärker kam ja erst 1968 auf den Markt, als die Si-Transistoren nicht mehr ganz so teuer waren, wie Du auch schreibst. Ich hatte 1969 direkt von Körting/Grassau zwei BC148 für die Vorstufe als Ersatzteile gekauft. Ich meine, Körting hätte damals 2,50 DM/ Stück berechnet, zzgl. Versandkosten und Nachnahmeporto. Der Transistoreinkaufspreis dürfte etwas günstiger gewesen sein.

      Aber selbst für 1968 kann man etwa abschätzen...
      8 x Si-Kleintransistoren ca. 16 DM
      4 x AD 166 ca. 24 DM (?)
      5 x AC 132 ca. 15 DM
      2 x AC 151r ca. 4 DM
      2 x AC 124 ca 5 DM

      Also für die Transistoren schon ca. 60-65 DM.
      Trafo 6 DM ?
      4 "grosse" Elkos + Gleichrichter ca. 4 DM
      4 Einstellpotis (Lautstärke, Balance, Höhen, Bässe) - sehr gute Qualität, nichts kratzt! 15 DM ?
      Gehäuse, Chassis und Frontblende 20-25 DM?
      Widerstände, Kleinelkos, Folienkondensatoren und sonstige Kleinbauteile ca. 20 DM
      2 Treiberübertrager 15-20 DM
      Schalter 5-10 DM
      Platinen 5 DM
      Sonstiges 10 DM
      + Montage, Verkauf, Verwaltung Lager, Abschreibung, Löhne 10 DM

      Vom Endverkaufspreis 259,- DM ging die Umsatzsteuer noch ab...macht ca. 233 DM. Davon wollte Neckermann vermutlich 10% oder mehr Spanne haben, also an Körting nicht mehr als 210 DM bezahlen. Dann blieb bei Körting mit den hier abgeschätzten Kosten von ca. 180-190 DM nur 20-30 DM "hängen", roundabout nur ca. 10-15%. Für "Entwicklung" war dann so gut wie nichts übrig.



      Whisker:
      Mir ging es so wie Dir!
      Bei den AC132 hatte ich nicht damit gerechnet und deshalb nur die Verstärkung gemessen (übrigens auch ein Riesenproblem bei anderen Ge-Typen, dass hfe auf einstellige Werte zurückgeht und diese Transistoren dann meist nur noch als Dioden brauchbar sind - bei pnp dafür einfach B und C zusammendrillen).

      Nun waren diese AC132 von einem mir bisher nicht bekannten Hersteller mit der Bezeichnung "D" auf den K-Gehäusen. Philips war angegeben, aber ob das stimmt?
      i.ebayimg.com/images/g/sHUAAOSwGL5ffEcJ/s-l1600.jpg

      Könnte sein, dass TFK davon(noch?) nicht betroffen sind. Ich nehme an, es wird auch von der Art des Bechermaterials abhängen.

      Gruß
      Reinhard

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      Hallo Forenfreunde,

      nach einer Pause bin ich inzwischen wieder an den Umbau des Körting Stereo-Verstärkers auf Silizium-Transistoren gegangen und konnte gestern dieses Projekt erfolgreich abschliessen. Dazu hat die Hilfe von Christian bei der Ruhestromregelung / thermischen Kompensation der Endtransistoren einen grossen Anteil!

      Kurze Rekapitulation: ...was war bis hierher?

      Der letzte Stand war....

      1) Nach ersten Versuchen mit MJE15031 als Si-Leistungstransistoren (als Ersatz der Germaniumtypen AD166 bzw. AL103) und Ersatz der Germaniumtransistoren AC 124 und AC 132 durch Si-typen BD 140 hatte sich herausgestellt, dass es zur genügenden Wärmeableitung in das als Kühlkörper verwendete Stahlblechchassis erforderlich war, als Leistungstransistoren solche im TO-3 Gehäuse einzusetzen und dass die zur thermischen Ruhestromregelung eingesetzten AC132 nicht durch Si-Transistoren ersetzt werden können, da die Temperaturabhängigkeit der Vorwärtsspannung von Si-Transistoren für das hier eingesetzte Schaltungskonzept unzureichend ist.

      2) Christian hatte eine Variante der bestehenden Ruhestrom-Kompensationsschaltung vorgeschlagen, die auf die grössere erforderliche Vorwärtsspannung von Si-Endtransistoren abgestimmt ist. Die genaue Abstimmung der Grösse des Ruhestroms und dessen Temperaturabhängigkeit muss mit Festwiderständen erfolgen, da in das Platinenlayout von Körting keine Trimmpotis eingefügt werden können. Die Ausführung dieser Abstimmung war zu Beginn noch unbekannt und musste empirisch sowie mit Simulationsunterstützung ermittelt werden.

      3) Die Simulation der Ruhestromkompensation beruhte zunächst auf einem generischen Modell für AC128, das aber für die verwendeten AC132 nur bedingt einzusetzen war und aufgrund eines Vergleichs von Messung und Simulation erst skaliert werden musste.

      Das ging so vor sich:

      a) eine von mir gewählte Ausführung der Ruhestromregelung nach dem Vorschlag von Christian hatte ich mit selektierten NOS AC132 Ge-Transistoren als T-Sensoren und MJ15004 als Si-Leistungstransistoren ausprobiert. In der gewählten Auslegung war sie aber noch nicht praxistauglich, da sie das thermische Hochlaufen des Ruhestroms der Endtransistoren überkompensierte. Dadurch stiegen mit der Betriebsdauer die Übernahmeverzerrungen in nicht akzeptablem Masse an. Im letzten Beitrag von mir dazu ist eine Abbildung, die den Anstieg des Klirrfaktors über eine Stunde zeigt;
      b) anhand dieser - noch nicht tauglichen - Schaltungsauslegung wurde eine Korrelation der temperaturabhängig in LTSpice simulierten Ruheströme mit den gemessenen Werten erhalten. Diese Korrelation konnte dann benutzt werden, um eine bessere Schaltungsauslegung mithilfe einer skalierten Simulation zu entwerfen, die die Mängel des ersten Versuchs nicht mehr haben sollte.

      Am letzten Punkt ging es nun weiter.

      Die aus der skalierten Simulation erhaltene neue verbesserte Schaltungsauslegung der Ruhestromkompensation habe ich 1:1 umgesetzt. Sie war ohne weitere Änderung auf Anhieb erfolgreich:
      - Der Ruhestrom war im angestrebten (richtigen) Bereich.
      - Die MJ15004 Leistungstransistoren wurden (ohne Last) nur handwarm
      - Der Klirrfaktor eines 1 kHz Sinus bei 10W Ausgangsleistung an 4 Ohm Last betrug direkt nach Einschalten (kaltes Gerät) 0,2% und verbesserte sich beim Erwärmen innerhalb von 30 Minuten auf ca. 0,15%.
      - Auch bei längerem Betrieb bei 10W Nennausgangsleistung wurde der Verstärker im Bereich der Leistungstransistoren nicht übermässig warm und der Klirrfaktor blieb konstant im Bereich 0,1-0,2% über das gesamte Audiospektrum.

      Bei diesen Tests habe ich zusätzlich zum Si-Umbau auch gleichzeitig "Verbesserungen" aus der Körting Serie mit eingebaut, die Körting in den Modelljahren 1969 und 1970 vorgenommen hat. Das sind vergrösserte Kapazitäten der Ausgangs-Koppelelkos und der beiden grossen Elkos in der Treiberstufe, der Gegenkopplungs-Kapazität (von 1000 pF auf 3300pF) sowie Änderung des Widerstands R526 auf 3,3k. Die Kapazitätserhöhung der grossen Elkos wirkte sich vorteilhaft auf den Pegelabfall an der unteren Bandgrenze bei 20 Hz aus. Aber 3300pF(C546) parallel zum Gegenkopplungswiderstand bewirkte eine Verschlechterung des Frequenzgang an der oberen Grenze des Übertragungsbereichs, zu früher Abfall! Damit waren nur noch gerade 16 kHz bei -1,5 dB Abfall möglich.

      Ich vermute, dass Körting in der Änderung in der Serie bewusst auf eine frühe Pegelabsenkung bei 16 kHz mit 3300pF Kapazität parallel zum Gegenkopplungswiderstand abgestellt hat (statt vorher nur 1000 pF), um Schwingproblemen vorzubeugen, an denen dieses Verstärkermodell ja bei 100 kHz (Resonanz aufgrund Wicklungskapazitäten im Treiberübertrager) und bei 10 MHz leicht krankt. Tatsächlich sind aber 3300 pF dafür kontraproduktiv, jedenfalls bei meinem Umbau. Bei 3300 pF wird die 10 MHz-Schwingung dadurch geradezu gefördert, insbesondere, bei Stellung des Hochtonreglers auf Minimum (Linksanschlag). Um dem wieder Herr zu werden, muss der Miller-Kondensator an T562 auf 1 nF angehoben werden und auf die 10 nF Kapazitäten an den vier Endtransistoren kann sowieso nicht verzichtet werden. Ein Zobelglied im Verstärkerausgang zusammen mit den anderen hier vorher schon besprochenen Massnahmen ist hier wirkungsvoller, ohne dass der Frequenzgang beschnitten werden muss. Vielleicht war "Zobelglied" um 1969-1970 aber noch nicht so gut bekannt?

      Nach Reduktion auf 1500pF in der Gegenkopplung konnte ich die (klirrschädliche) Miller-Kapazität zwischen Basis/Kollektor von T562 auf 100pF zurücknehmen, bei nachgerüstetem Zobelglied (0,1µF/10 Ohm). Bei 47 pF und weniger aber wieder Schwingung! Daher kann darauf nicht ganz verzichtet werden. Letztlich liegt (nach Simulation des Bode-Diagramms der Schleifenverstärkung) eine optimale Kompensation bei einer Kapazität von 1000 pF bis 1500 pF in der Gegenkopplung (bei 100 pF als Miller-Kapazität an T562 und 10 nF an den Endtransistoren).
      Mit 1000 pF erhalte ich eine optimale Bandbreite, allerdings mit etwas erhöhtem Klirrfaktor bei 20 kHz. Mit 2200 pF kommt die Schleifenverstärkung bei 10 MHz auf nahe 1bei ca. 540° Phase, was Schwingung auslöst.
      Mit 470 pF fällt die Schleifenverstärkung um 100 kHz (dort schneiden sich die Kurven der Schleifenverstärkung und der Gesamtverstärkung) mit ca. 12dB/Oktave. Das ist zu steil.
      Mein Kompromiss sind 1500 pF, sie ergeben eine ausreichende Dämpfung der Schleifenverstärkung bei 10 MHz, ausreichende Bandbreite (20 kHz) und niedrigen Klirrfaktor bei 20 kHz sowie einen Abfall der Schleifenverstärkung bei 100 kHz von 8dB/Oktave und gute Kompensation sowohl für 100 kHz als auch 10 MHz.

      Die Kurven für offene Schleifenverstärkung und Gesamtverstärkung über die Frequenz sowie das Bode-Diagramm der Schleifenverstärkung für die endgültige Schaltung zeige ich im nächsten Post.


      Die endgültige, ausoptimierte Schaltung ist diese:





      Messungen:

      Der so auf Si umgebaute Körting Stereo-Verstärker übertrifft in allen untersuchten Eigenschaften das Ge-Transistor Original und erfüllt mit Abstand die Anforderungen der damaligen DIN 45000 "HiFi-Norm":




      Frequenzgang: 20 Hz - 20 kHz (-1dB) bei Nennleistung von 10W an 4 Ohm (er kann bis 15 W an 4 Ohm - mit Klirrfaktor von 0,3% THD)




      Klirrfaktor (THD) bei Ausgangsleistung von 10 W an 4 Ohm Last:




      ...und bei 1 W an 4 Ohm:




      Fotos:







      Ein Fazit:
      Der Umbau war sehr viel anspruchsvoller als anfangs gedacht. Die Belohnung am Ende: Ein jetzt wirklich wieder sehr brauchbarer und sogar besserer Verstärker, ohne dass ein kleines Vermögen für NOS Germaniumtransistoren (AD166) ausgegeben werden musste. Dabei viel gelernt - und Spass hat es auch noch gemacht!

      Ich danke allen, die mich bei diesem Projekt mit Rat unterstützt haben, besonders Christian!


      Gruß
      Reinhard








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      Neu

      Noch ein Nachtrag...

      obwohl die Leistungsdaten für ein Gerät der untersten Preisklasse von 1968 "ordentlich" (aber natürlich nicht "hervorragend") waren, sieht man doch, dass es noch einen deutlichen Sprung herauf zu Geräten der guten Mittelklasse, wie z.B. Leistungsdaten des Saba Receiver 8080 (ebenfalls aus 1968) gibt. Das auch selbst nach der Verbesserung durch den beschriebenen Umbau immer noch.

      U.a. zeigt sich das, wenn man die Rechtecksignale ansieht (bei voll aufgedrehtem Lautstärkepoti, damit die Loudness-Anhebung unwirksam ist):

      Eingangssignal 50mV Amplitude, Ausgangssignal jeweils ca. 5V Amplitude an 4 Ohm Last (Verstärkung V= 100, 40dB):

      100 Hz

      Das es bei 100 Hz die "Dachschräge gibt, liegt daran, dass a) das Klangregelnetzwerk nicht umgangen werden kann und zu einer (allerdings nicht hörbaren) "Phasenverzerrung" führt und b) die untere Grenzfrequenz schon bei 15 Hz liegt, also "bass-cut". Das war bei Geräten der damaligen Zeit oft so zu sehen.

      1 kHz


      10 kHz


      20 kHz



      1 kHz und 10 kHz sehen ganz ordentlich aus. Bei 20 kHz sieht man Anzeichen für einen "langsamen" Verstärker und die immer noch "mittelmässige" Bandbreite, die hier (nach Umbau) nahezu 40 kHz beträgt. Beim Original-Germaniumgerät dürfte das noch deutlich schlechter gewesen sein, denn Körting gab als obere Grenze der Leistungsbandbreite einen Wert von NUR 16 kHz an. (ja, tatsächlich nur 16 kHz; dazu im letzten Post meine Anmerkung zu 3300pF in der Gegenkopplung, die ich in meinem Umbau deshalb u.a. auf 1500pF verkleinert habe).

      Sinus-Wiedergabe:
      Ausgangsspannung an 4 Ohm Last bei 10W (6,6 Veff = 9 Vs) ist innerhalb +/- 1 dB von 20 Hz bis fast 25 kHz.
      Der Klirrfaktor beträgt 0,9% bei 20 Hz und fällt dann schnell ab (0,3% bei 30 Hz; 0,2% bei 50 Hz). Er ist auch an der Hörgrenze (20 kHz) mit nur 0,2% gering, steigt erst darüber leicht an.
      Die Leistungsbandbreite (Klirrfaktor < 1% und Ausgangsspannungs-Abfall bis max 3 dB) geht von 20 Hz bis fast 40 kHz. Bei ca. 40 kHz ist die Spannung um mehr als 3 dB abgefallen. Das bedeutet, dass die Leistungsbandbreite bei 20 Hz durch den Klirrfaktor und bei ca. 40 kHz durch den Pegelabfall begrenzt wird.
      Verzerrungen im Sinus sind bei 10 Hz und ab 60 kHz deutlich sichtbar (THD beträgt dann ca. 5% oder mehr).




      Damit ist klirrfreie und pegelkonstante Wiedergabe bis über die Hörbereichsgrenzen gewährleistet. Ein Manko, daß dieser Verstärker mit vielen - aber nicht allen - seiner Zeitgenossen der frühen (1966-1968) Transistorverstärker teilt, ist der erhöhte Intermodulationsfaktor (Frequenzgemisch 250 Hz : 8 kHz, 4:1). In diesem Fall liegt er bei Nennleistung an 4 Ohm noch unter 1% (<0,8%), die HiFi DIN 45500 erlaubte sogar bis 3%. Für den Körting Verstärker in seinem Original-Auslieferungszustand war 2% angegeben (Körting Techn. Daten). Also auch hier eine deutliche Verbesserung durch den Umbau. Allerdings,...ein Saba 8080 (1968) konnte es besser: Intermodulation < 0,2% bei Nennleistung.

      Woran liegt es, dass der Klirrfaktor (THD) einigermassen gut ist, aber die Intermodulationsverzerrungen dominieren (hier: bis 0,8% IMD gemessen bei 10W an 4 Ohm, 250 Hz : 8 kHz, 4:1) ?

      Ist diese Überlegung richtig?
      Im Gedankenexperiment (und in einer Simulation) fügt man in die Gegenkopplung eine sehr grosse Induktivität ein (z. B. 100 Gigahenry). Die unterbricht die Gegenkopplung für das NF-Signal (Wechselspannung), lässt aber Gleichspannung ungehindert passieren. So bleibt die Endstufe DC-mässig unverändert. Das Verhältnis des Signalpegels am Verstärkerausgang zum Eingangssignalpegel als Funktion der Frequenz ist dann die "offene Schleifenverstärkung" (open loop gain) also die "Grundverstärkung" ohne die Gegenkopplung. Sie soll über den relevanten Audiobereich weitgehend konstant sein. Wenn das so ist und die harmonischen Verzerrungen auch relativ niedrig sind, sollten die Intermodulationsverzerrungen auch relativ niedrig sein. Aber was ist "relativ niedrig"? Auch wenn die HiFi-DIN 45500 sogar bis 3% zuliess, finde ich 0,5-1% IMD immer noch zu viel.

      Editiert am 26.11.2020:
      (Die gestern simulierte open-loop Verstärkung konnte ich heute nicht mehr reproduzieren. Ich weiss nicht, warum.)
      Ich bekomme dieses Ergebnis für die offene Schleifenverstärkung, sieht gar nicht so schlecht aus, konstant bis ca. 10 kHz.


      Rot = offene Schleifenverstärkung (open loop gain)
      Grün = Gesamtverstärkung (closed loop gain)




      ...und die Schleifenverstärkung selbst (loop gain) deutet auf gute Kompensation und Phasenmarge. Keine Schwingneigung mehr bei 100 kHz und 10 MHz mit der endgültigen (kompensierten) Schaltung!




      Gruß
      Reinhard

      Dieser Beitrag wurde bereits 27 mal editiert, zuletzt von „oldiefan“ ()

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      Reinhard,

      nun passt auf die Anlage der Spruch: "Mehr Sein als Schein". Sie dürfte durch den Umbau auch zum Unikat geworden sein. Ich freue mich mit Dir über die gelungene Transplantation und sage Danke für eine spannende Dokumentation, wie Du erfolgreich eine Theorie in die Praxis überführt hast.

      Viele Grüße,
      Christian
      **************************************************
      2 + 2 = 5 (für extrem große Werte von 2)

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      Hallo Michael, Christian, alle Mitleser,

      ich habe meinen letzten Beitrag noch ergänzt. ...Nicht dass ein Eindruck entsteht, aus "low-end" wäre nun "high-end" geworden! 8|
      Denn Intermodulation war und bleibt ein Schwachpunkt dieser Verstärker-Konstruktion, auch wenn durch den Umbau Frequenzgang (Bandbreite) und Klirrfaktor unter Erhalt der Stabilität verbessert werden konnten.

      Gruß
      Reinhard

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      Na klar doch: Hohe Kunst, aber nicht "high end" ... und ich bin absolut der Meinung, dass manche Werte der Norm zu hoch sind. Die weitere Entwicklung hat dem ja auch Rechnung getragen -- wobei ich zuweilen den Eindruck gewinne, dass manche moderne Teile wieder alles ignorieren ... sprich: Der Spezial-R-Koerting wird viel besser sein als dieser Murks, den sich heute viele Leute hinstellen, weil es nur 10 Euro gekostet hat ...

      Michael

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      Auch ich habe das Ganze interessiert verfolgt. Respekt für deinen Ehrgeiz, alle Probleme zu überwinden!

      Noch ein paar Worte zu den originalen AD 166: Diese waren im Jahr 1968/69, zumindest laut VDRG-Handbuch (eine andere Quelle habe ich für jenes Jahr nicht) bei Siemens garnicht mehr im Programm! Sie waren zuletzt im Jahrgang 67/68 gelistet und kosteten sagenhafte 15 DM, während der mehr verbreitete AD 149 DM 11,30 und der AD 150 10,- DM kostete. (Anm.: Umax, Imax, Ptot: AD 166: 40V, 5A, 22,5W, dagegen AD 149 und 150: 30V, 3,5A, aber 27,5W. Sie waren in vielen Modellen vertreten, z.B. Telef Opus 2650, LO 50; mit AD 166 kenne ich nur den Saba Studio II ). Dass Körting für ein Spar-Modell die teuersten Transistoren ihrer Leistungsklasse gewählt hat, erkläre ich mir so, ich spekuliere jetzt einfach mal, dass Körting die AD166 als Auslauftypen als Restposten zum Vorzugs- (Ramsch-)Preis bezogen hat.

      VG Stefan
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