Audiolabor Flink (Vorstufe)

      Audiolabor Flink (Vorstufe)

      Gerade liegt eine Vorstufe vom Typ "Audiolabor Flink" auf meinem Tisch, die letzte Version mit den Designer-Knöpfen. Es gibt ein ausgelagertes Netzteil mit 2 x 15 V DC bei 400 mA (realisiert mit einer einfachen Siebung und einem Paar 7815 / 7915). Das war schon mal kaputt ... es wird nämlich ziemlich heiss, was zum sicheren Elko-Tod führt. Es gibt verschiedene Versionen dieses Netzteils, hier war eine dabei mit einer Siebung von 3300 uF pro Spannung. Ein Elko hatte gar keine Kapazität mehr (was zu gepulster Gleichspannung am Ausgang führte), der andere war kurz vor dem Exitus ... jetzt sind neue drin, jeweils mit 4700 uF. Die Regler arbeiten noch korrekt. Später soll das Netzteil noch ersetzt werden, durch eines mit besserer Siebung vor der Regelung, und ohne nennenswerte Erwärmung.

      Die Vorstufe selber hat Midi-Format und arbeitet mit einer diskreten Schaltung, die minimalistisch aufgebaut ist. Pläne zu den Geräten von Audiolabor gibt es auf der weiterhin existierenden Webseite dieser nicht mehr existierenden Firma. Zunächst wird die Versorgungsspannung von 2 x 15 V per Parallelregler auf ca. 2x13 V reduziert und nochmal stabilisiert, separat pro Kanal. Zwei Ausgänge für Bandmaschinen oder Recorder sind per TL 071 bestückt. Ein Phono-Modul ist auch an Bord, steckbar, wobei es eine MM- und eine MC-Version gibt (Bilder folgen). Bei diesem Exemplar waren beide Versionen dabei. So ein Modul ist einfach gesteckt, so dass man leicht tauschen kann.

      Beide waren defekt, was ein bekanntes Problem ist, und an jeweils 2 Elkos pro Kanal liegt. Die sind nur mit ca. 0,6 V vorgespannt, was zur Erhaltung der Elektrolytschicht nicht reicht. Wie man das dimensionieren kann, soll später noch ein Thema sein. Auch die Schaltung für Hochpegel arbeitet mit diesem Problem, und auch da ist eine gute Lösung zu ermitteln. Zunächst musste ich aber ALLE (!) Elkos in dem Gerät tauschen, was mehr als 20 sind, weil die ALLE hin waren. Es handelte sich um Elkos von Philips (blauer Becher), die öfter mal Probleme bereiten. Sie waren zum Teil etwas ausgelaufen, und hatten meist nur noch max. die halbe Kapazität, bei deutlich erhöhtem ESR. Ihr Alter ist ca. 30 Jahre, was von anderen Marken (Rubycon, Elna, etc.) viel besser verkraftet wird.

      Fortsetzung folgt ...

      Besten Gruss,

      Michael

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      So, hier zunächst ein Bild des kleinen Netzteils.



      Man erkennt den einfachen Aufbau -- Trafo, Gleichrichter (jetzt entstört), 2 Siebelkos (jetzt 4700 uF, unbedingt Typen mit 105 Grad wegen der hohen Wärmeentwicklung), Regler 7815 / 7915 (die trotz der schon eher grossen Kühlkörper unnötig warm werden, weil die Trafospannung etwas zu hoch gewählt ist), und je ein kleiner Kondensator für die Stabilität der Regler. Insbesondere ist kein Elko im Ausgang. Das hielt man nicht für nötig, weil im Vorverstärker noch einmal kanalgetrennt nachgeregelt wird. Hier ein Bild von oben:



      Rechts im Bild erkennt man, dass alles mit kleinen Relais gesteuert ist. Hier sind schon gute Exemplare drin (von Feme), die auch alle noch in Ordnung sind. Ältere Exemplare der Vorstufe können Versionen enthalten, die nicht hermetisch dicht waren, und jetzt massive Kontaktprobleme aufweisen (und dann alle getauscht werden müssen, was wegen der doppelseitigen Platine keine schöne Arbeit ist). Links im Bild sind 4 Parallelregler realisiert, zwei pro Kanal. Damit werden die 15 Volt auf ca. 13 Volt abgesenkt. Das funktioniert auch recht gut, aber ich habe an der Eingangsbuchse zwei Elkos mit 1000 uF ergänzt, um Reste von den primären Reglern und etwaige Einstreuungen vom Kabel zu beseitigen. Das ist sinnvoll, weil die Referenzspannung für die Parallelregler einfach per R-C-Kombination abgeleitet wird.

      Das rote Modul (gesteckt) ist die Phono-MC-Version, zu der noch etwas mehr kommen wird. Darunter und darüber die beiden Kanäle (Line), zu deren Schaltung vielleicht Christian noch etwas sagen kann (Pläne auf der Seite von Audiolabor). Die Ausgangstransistoren (wie auch die Regler) haben kleine Kühlkörper bekommen, damit ihre Temperatur unter 50 Grad bleibt (was jetzt klappt). Wie schon geschrieben, mussten diesmal ALLE Elkos erneuert werden. Besonders kritisch sind die vier Elkos mit 1000 uF direkt neben den Ausgangstransistoren. Sie sind nur mit rund 0,6 V vorgespannt, aber klanglich kritisch. Parallel liegen Folien mit 220 nF. Christian war so nett, die Schaltung im Rechner laufen zu lassen, und hat dabei (wie erwartet) herausbekommen, dass 1000 uF auch unnötig hoch gegriffen ist --- niemand braucht eine Schaltung, die mit Eckfrequenz 1 Hz entworfen ist. Es geht also auch mit weniger, und ich habe nach einigen Versuchen jetzt Tantal-Elkos mit 270 uF eingesetzt (Sprague, nach MIL-Standard). Damit läuft alles wieder bestens. Hier noch ein Detailbild:



      Man sieht auch, wie per Kardangelenk das Poti angetrieben wird. Das ist, trotz eines Alters von 30 Jahren, alles noch einwandfrei. Auch der CD-Servo für die Hochpegelstufe arbeitet noch prima, hat jetzt nur im Eingang einen bipolaren Elko bekommen. Ein besseres Netzteil habe ich schon probiert (50 VA Ringkerntrafo, gute Siebung mit Pi-Filter, Stabilisierung mit LM 317 / 337 und zusätzlicher Ausgangskapazität), das lohnt auf jeden Fall. Keine unnötige Erwärmung mehr, und eine nochmal sauberere Spannungsversorgung. War in Nuancen per Kopfhörer nachvollziehbar, auch wenn ich keinen A-B-Vergleich machen konnte.

      Jetzt bleibt noch eine Optimierung der Phono-Schaltung. Hier ein Bild des Moduls von innen:



      Anders als bei anderen Vorstufen von Audiolabor, ist hier kein DC-Servo integriert, das Signal wird mit einem kleinen Folienkondensator ausgekoppelt. Dabei laufen die Arbeitspunkte halt irgendwo hin ... hier (gemessen) nach 2 V in einem und knapp 5 V im andern Kanal. Bei einer Versorgungsspannung von gerade mal 13 Volt ist das nicht optimal. Sicher, es ist bekannt, dass DC-Servos u.U. nicht ganz klangneutral sind, und es ist etwas Aufwand, aber ich kenne die Schaltung aus anderen Audiolabor-Vorstufen MIT DC-Servo, und konnte da keine Nachteile erkennen. Also wäre ich an einem kleinen Zusatz interessiert, mit dem man das nachrüsten kann. Es ginge (kanalgetrennt) mit einer kleinen Platine von 22 x 38 mm, oder mit zwei kleinen Platinen von 22 x 20 mm. Viel muss ja nicht drauf, nur ein bipolarer Elkos (220 uF, 16 V) braucht etwas Platz, und müsste so platziert werden, dass er neben der Platine sitzt. Hierzu wird noch etwas kommen, aber momentan spielt der "Flink" erst einmal so vor sich hin, und das sehr gut. Er ist insbesondere schön klein, was ihn für unauffällige Anlagen (z.B. mit kleinen Monoblöcken oder Aktivboxen) prädestiniert.

      Das Phono-Modul arbeitet mit derselben Grundschaltung (wie Hochpegel) und passiver Entzerrung. Daher gibt es auch hier zwei kritische Elkos pro Kanal, und auch die waren defekt, sogar völlig, so dass das Modul gar nicht mehr lief. Bestückt waren 220 uF, im Plan standen 330 uF, jetzt ersetzt durch Tantal-Elkos mit 150 uF. Hier reichen auch 100 uF, denn ein leichter Abfall bei niedrigen Frequenzen ist ja erwünscht. Derzeit bekommt man Tantal-Elkos hoher Qualität (Sprague etc.) aus alten MIL-Beständen, während die neu im Grunde nicht bezahlbar sind. Die roten Roedersteine sind noch original, die werden nicht warm, und hatten noch perfekte Messdaten, also lasse ich sie drin (sie sind nur lokale Pufferelkos für die Versorgungsspannungen).

      Besten Gruss, demnächst noch etwas mehr,

      Michael

      Dieser Beitrag wurde bereits 4 mal editiert, zuletzt von „kugel-balu“ ()

      So, jetzt noch etwas zum Phono-Modul, das es für MM oder MC gibt. Im vorigen Beitrag war ein Bild der MC-Version, hier ist MM:



      Es gibt diese Module auch immer noch zu kaufen. Dabei muss man aber auf eine Sache achten, die sich aus dem Schaltplan ergibt. Hier erst einmal eine Version davon, für beide Varianten.



      Kritisch sind die beiden Elkos an den Emittern der Eingangstransistoren. Sie haben weniger als 0,6 V Vorspannung, und werden daher im Betrieb nicht formiert, gehen also irgendwann kaputt. Laut Plan von der Audiolabor Webseite im Netz sind hier 330 uF vorgesehen, meist stecken aber 220 uF drin. Mehr ist auch nicht sinnvoll, weil man einen Abfall des Frequenzgangs bei tiefen Frequenzen haben will (sonst verstärkt man nur Trittschall und Rumpeln). Eigentlich sind 150 uF noch besser.

      Zu diesem (kleinen) Problem schaltungstechnischer Natur kommt noch ein Problem mit den dort verbauten Bauteilen hinzu: Das waren bisher bei allen Modulen, die ich auf dem Tisch hatte, immer hellblaue Elkos von Philips mit 220 uF --- und die waren alle, wirklich ALLE, defekt. Oft nur noch 40 ... 50 uF, miserable ESR-Faktoren, Schlüsse, Lecks ... sprich: die taugen wirklich wenig, und müssen erneuert werden. Am besten geeignet sind axiale Tantal-Elkos mit 150 uF bei 16 ... 25 V. Man bekommt sie neu nur für viel Geld, aber als NOS aus alten Militärbeständen von Zeit zu Zeit auch mal für 1-2 Euro pro Stück. Mit denen läuft die Schaltung einwandfrei, und es sind auch keine Probleme zu erwarten.

      Nun steht noch der Versuch mit einem nachträglich eingebauten DC-Offset an. Die Schaltung ist schon in der Skizze gezeigt, Christian war so freundlich, eine kleine Platine zu entwerfen und in Auftrag zu geben. Sobald die nachgerüstet ist, werde ich noch berichten.

      Besten Gruss,

      Michael
      Schaltungssimulation Flink Vorverstärker



      Das ist die Schaltung der Vorverstärkerstufe. Die Gyrator-Schaltung an den Spannungsversorgungszweigen habe ich weggelassen, die Gleichspannungsquelle der Simulation ist schon ideal. :)

      Der Aufbau erfolgte symmetrisch und besteht in der ersten Stufe aus den Kollektorstufen Q1 und Q3. Deren Arbeitswiderstände werden durch die Konstantstromquellen Q2 und Q4 gebildet. Das Spannungssignal wird dann an die Ausgangsmosfets M1 und M2 weitergeleitet. Diese liefern nur noch eine Stromverstärkung. Die Millerkapazitäten C9 und C10 beschränken den Frequenzgang nach oben. Dabei spielt jedoch auch C14 eine Rolle. Er ist in der Simulation variiert, man sieht am oberen Ende des Amplitudengangs eine leichte Auffächerung. Dabei gehört die rote Kurve zum Wert von 1 nF, grün 4,7 nF und blau 10 nF. Die Endstufenschaltung weist am Eingang nur 150 pF aus, dazu kommt noch die Kabelkapazität, größenordnungsmäßig wird das 1 nF, selbst bei langen Verbindungen, nicht überschreiten.
      Der Arbeitspunkt definiert sich über die Basen der Eingangstransistoren, sie sind durch den Eingangswiderstand R2 mit Masse verbunden und weichen im Ruhezustand nur wenig von diesem Potential ab. R7 und R9 legen damit den Strom fest, der durch die Eingangstransistoren fließt. Allerdings gibt es nennenswerte Zusatzkomponenten über die Widerstände R12 und R13, die durch den DC-Servo Korrekturströme liefern, dass der Knoten der Drainanschlüsse der Ausgangstransistoren in der Nähe von Null Volt bleibt.

      Der Ruhestrom der Ausgangstransistoren wird durch die Sourcewiderstände R17 und R18 im Zusammenspiel mit den Transistoren Q2 und Q4 und durch die Transfercharakteristik des jeweiligen Mosfets festgelegt. Der obere, M1, ein P-Mosfet, benötigt zirka -1 Volt an seinem Gate gegenüber der Source, damit der Ruhestrom von ca. 40 mA fließt, M2 als N-Mosfet dagegen eine positive Spannung in dieser Größenordnung. Die Streuung dieser Mosfets ist wohl auch der Grund, warum hier ein DC-Servo eingebaut wurde. Dieser gleicht durch seine Ausgangsspannung diese Unterschiede aus und stellt damit den vollen Dynamikhub am Ausgang sicher.

      R11 und R14 gehören zum Rückkopplungszweig und sind gemeinsam mit dem Netzwerk R4-R6 für die Festlegung der Verstärkung verantwortlich. Man kann diese drei Widerstände als einen einzigen veränderlichen auffassen, R6 ist ein Poti von 20 kOhm und dient der Einstellung der Balance. Die größte Verstärkung wird bei dessen 0-Ohm-Stellung erreicht, sie beträgt dann ca. 20 dB. Liegen die vollen 20 kOhm an, schwächt die Schaltung um ca. 5 dB ab.

      Im Frequenzgang sieht man unten noch eine Auffächerung. Die entstand durch die Variation der Kondensatorwerte von C4 und C5. Blau entspricht der Schaltplanangabe von 1000 µF, Grün steht für 100 µF und rot für 47µF. Dies erwähnte Michael schon in den vorhergehenden Posts. Es reicht ein deutlich geringerer Wert aus, um einen ausgeglichenen Frequenzgang zu bekommen.




      Die von der Simulation gelieferten Verzerrungsbeträge entsprechen den Angaben in der Spec und bleiben bis 200 mV Eingangsamplitude unter 0,01%, wenn man mal auf die leichte Überschreitung bei 20 kHz absieht. Das hört eh kein Mensch.

      Viele Grüße,
      Christian
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      kugel-balu schrieb:

      So, jetzt noch etwas zum Phono-Modul, das es für MM oder MC gibt. Im vorigen Beitrag war ein Bild der MC-Version, hier ist MM:


      Schaltung und Frequenzgang des Phono-Vorverstärkers, MM-Version.



      Auch das Phonomodul hat Audiolabor symmetrisch aufgebaut. Die Verstärkung bei 1 kHz beträgt ca. 44 dB, die Kurve ist nicht ideal eben, bleibt aber zwischen 20 Hz und 20 kHz innerhalb von +- 1 dB. Die Simulation enthält zwei Variationen. Die einfachere betrifft die von Michael angesprochenen Elkos an den Emittern der Eingangstransistoren, C11 und C19. Sie beeinflussen nur den Bassbereich < 20 Hz. Die rote Kurve (150 µF) zeigt einen leicht stärkeren Knick hin zu den niedrigen Frequenzen. Vernachlässigbar, die Reduktion auf 150 µF bleibt unhörbar.
      Die zweite Variation, die auch für die leichte Gesamtpegelverschiebung von 0,4 dB verantwortlich ist, betrifft R47. Das ist mein Kunstgriff, mal den Einfluss eines typischen Abtastsystems auf den Frequenzgang zu zeigen. Die elektrischen Parameter eines MM-Abnehmers sind in Form von L1, R10 und R46 eingefügt. Dem virtuellen R47 habe ich einmal einen Wert von 1 Ohm zugeordnet (rote Kurve). Damit schließt er die Tonabnehmerelemente praktisch kurz. Im zweiten Durchgang wurde ihm ein Wert von 1000 MOhm zugeordnet (grüne Kurve), die parasitären Elemente des Tonabnehmers gehen damit in die Simulation ein. Hier sieht man gut, dass der Frequenzbereich ab ca. 5 kHz wesentlich von den Eigenschaften dieser parasitären Elemente abhängt, im Wesentlichen sind das die Induktivität der Spule, deren ohmscher Widerstand und die parasitäre Kapazität des Systems + Kabel bis zum Vorverstärker gegen Masse.



      Das MM-Modul bietet die Zuschaltung verschiedener Eingangskapazitäten per Dipschalter, um den Frequenzgang des Verstärkers an das Tonabnehmersystem anzupassen. Das obere Bild zeigt nun Varianten des Frequenzgangs mit 100 pF (rot), 220 pF (grün) und 470 pF (blau) als Eingangskapazität C21. Damit lässt sich der Frequenzgang deutlich beeinflussen, welcher Wert sinnvoll, oder besser ausgedrückt, angenehm ist, hängt stark vom verwendeten Abtastsystem ab. Halbwegs neutral wird wohl am ehesten ein Wert bis 220 pF klingen.

      Zur simulierten Schaltung:
      Die entspricht nicht ganz dem Schaltbild. R25 und R26 musste ich auf 1,5 kOhm anheben, um die Transistoren Q4 und Q5 in den Stromfluss zu bringen. Da ich keine Models der Originaltransistoren gefunden habe, arbeiten dort BD136 und BD137, die von Kollektorstrom, Verstärkung und Grenzfrequenz halbwegs den Originalen entsprechen. Nicht aber deren Basis-Emitter-Strecke. Meine Version benötigt eine höhere Spannung, um in den leitenden Bereich zu kommen, deshalb musste die Erhöhung der Werte von R25 und R26 sein.
      Der Ruhestrom und die Symmetrie am Knoten der Kollektoren von Q4 und Q5 hängen sehr stark von den Eigenschaften dieser Transistoren ab, meines Erachtens eine Schwäche dieser Schaltung. Vermutlich wurden die Pärchen selektiert und auch die Emitterwiderstände R8/ R29 + R25/ R26 nehmen empfindlich auf den Arbeitspunkt der Schaltung Einfluss. Deshalb ist die Ergänzung mit einem DC-Servo, die Michael vor hat, sehr sinnvoll.

      Ansonsten gibt es nicht viel zu sagen. Die Schaltung funktioniert, die passive Entzerrung tut ihren Dienst und die Klirrwerte bleiben bis in hohe Frequenzen niedrig.

      Viele Grüße,
      Christian
      Bilder
      • PhonoMM_Flink_THD.JPG

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      Danke Christian --- so ist auch zu dieser Schaltung etwas mehr dokumentiert. Sie ist in der Praxis nicht schlecht, obwohl mir z.B. die Schaltung vom Metaxas Ikarus insgesamt besser gefällt, einfach ausgewogener. Das haben wir ja an anderer Stelle recht ausführlich diskutiert.

      Die Transistoren sind schon sehr speziell, es sind Ringemittertypen. Die ursprünglichen von Fujitsu gibt es lange nicht mehr, sind schwer aufzutreiben. Die Ersatztypen sind aber bereits in den meisten Modulen zu finden, und damit läuft die Schaltung auch einwandfrei. Ich hatte schon beide Versionen hier, die älteren haben eher ein kleineres Beta.

      Andreas: Ich habe auch Versuche mit modernen SMD Tantals gemacht. Das geht auch, aber es gefiel mir am Ende nicht wirklich. Ob die vielleicht höhere Verzerrungen produzieren ? Ausserdem weiss ich wenig über die Zuverlässigkeit dieser Versionen. Die von mir im Bild gezeigten sind seit vielen Jahren erprobt, und messtechnisch, klanglich und lebensdauermäßig sehr gut.

      Besten Gruss,

      Michael

      Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von „kugel-balu“ ()

      So, hier nun endlich der Bericht zum Projekt mit dem DC-Servo. Zuerst ein Bild der kleinen Doppelplatine, die Christian entwarf und fertigen liess:



      Verwendet ist ein TL 051 CP, der einen passabel kleinen Offset hat, und dabei sehr günstig ist. Die beiden Hälften haben getrennte Spannungszuführungen, weil die im Flink kanalgetrennt vorliegen, also auch in den Modulen. Der bipolare Elko im Eingang ist liegend eingesetzt, damit die Platine auch mechanisch passt. Das sieht bei der MM-Version des Phono-Moduls folgendermassen aus:



      Man sieht, dass die kleine Servo-Platine gerade zwischen die Kanäle passt. Die zwei Widerstände a 100 kOhm sind direkt im Modul mit eingelötet, und daher nicht auf der Servo-Platine. Da ist genug Platz, weil Leerstellen von Transistoren vorhanden sind, die man nutzen kann. Bei MM sitzen im Eingang BC 550 / 560, bei MC die größeren Ringemitter-Typen.

      In der Tat ist der Einbau beim MC-Modul etwas kniffliger -- man muss zuerst die dickeren Transistoren ein wenig bereite biegen, damit die Platine dazwischen passt -- aber das geht, und sieht dann so aus:



      Die Anschlüsse an die Spannungsversorgung sowie Ein- und Ausgang der Servos ist mit kleinen Schaltdrähten gemacht (nicht flexibel), die dann nach dem Einbau die kleine Platine in Position halten, so dass kein Kleber zur Fixierung benötigt wird. Wenn man dann die Haube der Module wieder aufsetzt, sieht man von dem Umbau nichts.

      Und wie klappt es ? Nun, wie es soll -- der DC-Pegel beim MM-Modul vor dem Auskoppelkondensator ist von einigen V auf 10 ... 20 mV reduziert, und beim MC-Modul auf max. 100 mV. Da sind die Schwankungen der Transistorparameter offenbar größer, so dass man ohne einen extra Trimmer nicht auf wenige mV herunterkommt. Aber das ist so völlig ausreichend, denn nun ist der Arbeitspunkt weitgehend symmetrisch bezogen auf die Versorgungsspannung, und nicht mehr bei "Halbmast", wie das vorher war.

      Kann ich das klanglich festmachen ? Das ist schwer zu entscheiden, weil ich keinen wirklichen A-B-Vergleich machen kann (ich kann immer nur ein Modul einstecken). Aber ich kann definitiv keinen Nachteil ausmachen, und bilde mir ein, dass die Version mit Servo etwas lockerer und räumlicher darstellt. Es gibt auf jeden Fall einige kleine Unterschiede, die man über Kopfhörer wahrnehmen kann. Ich bin mit dem Umbau jedenfalls sehr zufrieden, und Christian sehr dankbar für seine Mühe und die (wie immer) professionelle Umsetzung des Vorschlages !

      Besten Gruss,

      Michael
      Lieber Michael,

      Tip-Top - und bei Deinem Gewerk wird ja auch immer das Auge belohnt!

      Wie man auch sieht, verschmähst Du auch nicht die weinroten Roederstein, erstklassige Elkos - dürfen nur nicht zu warm stehen. Ich finde auch, dass sie selbst nagelneue Panasonic und Nichicon, auch Elna, übertreffen: kleinerer ESR, Kapazität so gut wie nie unter Nennwert.

      Besten Gruß
      Reinhard
      Danke Reinhard,

      bei den roten Roedersteinen muss man einfach sehen, wie sie noch sind. Diese 4 hier glätten nur noch einmal die Versorgungsspannung, und werden nicht warm. Habe von jedem Modul einen getestet, alle noch tip top, kein Grund zum Tausch. Anders die (oben schon besprochenen) Elkos mit 220 uF von Philips. Die sind bei diesen Modulen alle hinüber, immer. Und weil das auch dann so ist, wenn die Module noch gar nicht in Betrieb waren, ist davon auszugehen, dass sie einfach austrocknen. Das kann bei den Roedersteinen nicht passieren, weil die ja keine Dichtung haben, sondern mit einer gelben Masse (Araldit ?) verschlossen sind, und folglich wirklich dicht. Was den Nachteil hat, dass der Bakelit-Corpus bei Erwärmung schon mal Risse bekommen kann. Hier ist das nicht der Fall, und darum können die drin bleiben, sind sicher noch gut für die nächsten 20 Jahre ...

      Besten Gruss,

      Michael
      Die Audiolabor "flink" Phono Module sind tatsächlich noch lieferbar (audiolabor.de).
      Dasselbe gilt für Module für den Vorverstärker "brillant" und Zubehör zur Montage
      der Tonarme am Plattenspieler "konstant" sowie alle möglichen anderen Audiolabor
      Teile. Diese Module eignen sich auch für Eigenbauten.

      Die im dritten Beitrag genannten Mil-Spec Tantal-Elkos gibt es dort auch und die
      Roederstein Elkos in der alten Ausführung "orange", die offenbar unbegrenzt haltbar
      sind, weil der Kunststoff ein anderer ist als bei den roten.

      Die Offsetproblematik im Phonomodul sehe ich nicht so streng, der O. lässt sich leicht
      durch einen Zusatzwiderstand abgleichen, driftet nicht und es gibt ja auch einen
      Koppelkondensator am Ausgang.

      Ich müsste den Themenersteller eigentlich kennen, kann aber mit dem Forumsnamen
      nichts anfangen.

      Dieser Beitrag wurde bereits 3 mal editiert, zuletzt von „as-audio“ ()

      Leider ist die Offset-Problematik doch nicht ganz ohne. In der Tat ist bei vielen Modulen ein kleiner Eingriff durch einen Widerstand vorzufinden, der aber nicht gut funktioniert. Bei einer bestimmten Spannung und Temperatur geht es einigermassen, aber wenn die Temperatur schwankt, geht der Arbeitspunkt auf Wanderschaft, und wenn die Versorgungsspannung der Module anders ist, braucht man einen anderen Widerstand. Das ist unpraktisch, wenn man die bei eigenen Projekten einsetzt. Wir reden hier über eine Verschiebung um bis zu 30 % von der Versorgungsspannung; das finde ich zu viel, Auskoppelkondensator hin oder her.

      Besten Gruss,

      Michael
      Nein, kein Ungemach, aber mir war sehr wohl aufgefallen, dass Exemplare mit starker Asymmetrie im Klang etwas abfallen. Das ist vielleicht auch kein Wunder bei dieser Schaltung. Aber im Grunde ist das müßig, denn nachdem diese Schaltung lange eine interessante Variante für einen guten Phono-Pre war, finde ich mittlerweile viele Alternativen, die letztlich mindestens gleich gute, wenn nicht deutlich bessere Ergebnisse erzielen, und für den Eigenbau oder die Nachrüstung einfacher zu handhaben sind.

      An anderer Stelle hier im Forum haben wir ja eine ganze Reihe von Phono-Vorstufen besprochen, inkl. Simulation durch Reinhard oder Christian. Dabei waren einige Schaltungen, die messtechnisch und im Praxistest tip top waren, und die zumindest mich im Klangtest völlig überzeugt haben.

      Das obige Projekt mit den DC-Servos ist entstanden, um das immer wieder auftretende Problem mit den extremen Asymmetrien in den Flink Phonomodulen beheben zu können, wenn mal einer auf meinem Tisch landet (was immer mal vorkommt). Andere Audiolabor-Vorstufen haben diese Servus ja auch drin (insbesondere der Klar), und laufen damit langzeitstabil und klanglich ohne Fehl und Tadel ...

      Besten Gruss,

      Michael
      Nun ja, es ist ja an anderer Stelle genau beschrieben (-> Suchfunktion). Es waren (ausser Audiolabor) welche dabei von Marantz, ESP, Metaxas, Muffsy, Elektor, Meracus, Saba, Grundig, u.a.m. --- Man kann ja nicht alle vom Hören kennen (obwohl ich die fast alle auch bei mir eingeschleift habe). Interessant waren dabei Einsichten in das Rauschverhalten und in Abweichungen von der RIAA Norm. Bei einigen haben die Simulationen dann kleine Änderungsvorschläge ergeben, die nachvollziehbar zu Verbesserungen geführt haben. Das ist, wie gesagt, an diversen Stellen hier im Forum sehr genau dokumentiert.

      Michael
      Vor ein paar Tagen bekam ich ein weiteres (deutlich älteres) Exemplar der Flink Vorstufe, mit zig Fehlern ... meist Kleinkram wie defekte Durchkontaktierungen (die Platine ist etwas empfindlich und hatte schon die eine oder andere Revision hinter sich). Auch das Phono-Modul musste etwas nachgebessert werden. Nachdem das alles passiert war, lief die Vorstufe, mit einer Einschränkung: Bei Phono trat im linken Kanal ein Problem auf (ein Pumpen in der negativen Spannung), abhängig von der Stellung des Lautstärkereglers. Nachdem ich auch bei Vergleich rechts / links keinen Fehler finden konnte, habe ich die Schaltung der internen Spannungsgegelung abgelesen, die so aussieht (Dank an Christian, s.u. für mehr):



      R7 und R8 sind in der Schaltung nahe 0 Ohm, die hier notierten Werte sind nur zu Zwecken der Simulation drin. Aus der externen Spannung von 15 Volt wird zunächst die positive Spannung abgeleitet, per Spannungsteiler auf 11,8 Volt. Die negative Spannung wird dann symmetrisch nachgefahren, als OPVs sind TL 071 CP im Einsatz. Allerdings waren 2 SJ 76 und 2 SK 213 statt bipolarer Transistoren verbaut, und das führt anscheinend zu einer nicht immer zuverlässigen Regelung. Christian war (wie immer) sehr hilfsbereit und hat das simuliert --- woraus sich dann ergab, dass es mit bipolaren Transistoren ohne Probleme gehen sollte, was es auch tut ! Ich habe am Ende 2N2219A und 2N2905A genommen, weil man die einfach mit geeignet umgebogenen Beinchen direkt einbauen kann. Ausserdem sind sie schnell genug (Christian hatte mehrere probiert, nicht alle gehen gleich gut). Das Hochlaufen nach dem Einschalten sieht in etwa so aus (aus Christian's Simulation):



      Diese Version der Regelung hatte ich bei Audiolabor bisher nicht gesehen (ich kannte sie aber aus der Metaxas Charisma, in sehr ähnlicher Form). In späteren Exemplaren des Flink ist man davon abgekommen, und hat für jede Spannung eine eigene Regelung vorgesehen, dann in der Form von Parallelreglern. Die führen aber zu einem deutlich höheren Stromverbrauch, was nicht immer sinnvoll erscheint. Ich finde diese ältere Version nicht uninteressant, aber wenn man sie vorfindet, sollte man von FET auf bipolar umstellen.

      Vielen Dank an Christian, der mir hier durch die Simulation bei der Fehlersuche geholfen hat, und dann bei der einfachen Lösung !

      Michael

      Dieser Beitrag wurde bereits 6 mal editiert, zuletzt von „kugel-balu“ ()

      Ich habe auch so eine Audiolabor Flink Vor-/Endstufen-Kombi auf den Tisch bekommen und bin mit Michael im Austausch dazu.

      Tatsächlich sind auch bei dieser die von Michael erwähnten Schwächen vorhanden. Aufgrund der engen kleinen Gehäuse ohne Lüftungsöffnungen, wird die erzeugte Wärme nur schlecht abgegeben und das ruiniert nach rund 35 Jahren die verbauten Elkos. Der Hersteller, Audiolabor, hat - auch im Schaltplan - ausdrücklich Elkos "EKR" spezifiziert, d.h. low-ESR, um den Signal-Rauschabstand sicher unter den in den Technischen Daten für die Vorstufe angegebenen 90 dB Fremdspannungsabstand zu bleiben.
      Dabei ist auch das externe Netzteil zu beachten, das ebenfalls low-ESR Ladeelkos verdient. Die gelegentlich zu lesende Aussage, dass ESR bei Elkos nur bei Schaltnetzteilen von Bedeutung sei, also bei Trafonetzteilen keinen Vorteil bringe, stimmt nicht. Bei Schaltnetzteilen sind sie ausserordentlich wichtig, bringen aber auch im normalen Trafonetzteil einen Vorteil durch noch weiter verringerten Ripple hinter dem Brückengleichrichter. Das kann man auch ausrechnen. Es kommt der verminderten Eigenerwärmung der Ladeelkos zugute, zumal die Netzteil-Innentemperatur schon recht hoch ist, also der Lebensdauer. Ich habe hier die vorhandenen Ladeelkos 1000 µF durch low-ESR Elkos (solche für Schaltnetzteile) von 2700 µF mit extra geringem ESR (gemessen: 17 mOhm @ 100 Hz) von Chemicon ersetzt.

      Zurück zum Vorverstärker:
      Michael und Christian hatten hier weiter oben thematisiert, ob und wieweit die an der Gegenkopplung beteiligten 1000 µF / 6V EKR Roederstein (im weinroten Bakelit-Becher, C4 und C5 in der Vorstufe) auch durch Kondensatoren geringerer Kapazität ersetzt werden können. Lt. Schaltungssimulation (von Christian) und praktischer Erprobung (Michael) kann man das. Mit 1000 µF, wie in der Originalbestückung, ist der Frequenzgang bis zu ca. 1,5 Hz brettgerade, man kann allerdings etwas früheren leichten Abfall der untersten Frequenz problemlos akzeptieren, so dass - wie von Michael praktiziert - auch ein 270 µF Kondensator statt des 1000 µF verwendbar ist.
      Die Herausforderung für gepolte Elkos in der Gegenkopplung ist die dort kaum vorhandene Vorspannung. Vorspannung ist für Elkos, an denen eine Wechselspannung (Audio-NF) anliegt, erforderlich, damit auf lange Sicht die Anodisierung des Aluminiums keinen Schaden nimmt. Die Vorspannung sorgt sozusagen im laufenden Betrieb für eine ständige Reformierung. Es ist eine allgemeine Erfahrung bei der Überholung von Audioelektronik, dass nach 30 Jahren und mehr insbesondere Elkos der unteren Spannungsklassen (6 V und 16 V) ausgefallen vorgefunden werden, insbesondere, wenn diese mit einer Vorspannung von nur 2 V oder noch weniger betrieben werden. Im hier relevanten Fall beträgt die Vorspannung nur 0,6 V.

      Es bietet sich daher an, in den genannten Fällen nicht-polare Kondensatoren (= bipolare, BP) einzusetzen, zB. Folienkondensatoren oder bipolare Elkos. Im vorliegenden Fall scheiden Folienkondensatoren wegen der benötigten Kapazität und der damit verbundenen Baugrösse aus, die zwar kleiner als 1000 µF sein darf, aber immer noch wenigstens ca. 220 µF betragen sollte.

      Michael hat mit gutem Ergebnis gepolte, ganz spezielle Tantalkondensatoren mit MIL-Spezifikation 270 µF / 15 V eingesetzt. Ich war mir unschlüssig, ob ich auch diese Tantalkondensatoren von Michael für C4 und C5 der Vorstufe einsetzen soll oder doch vielleicht noch besser bipolare Elkos (Nichicon Muse BP 470 µF / 16 V.

      Diese Fragestellung lässt sich auch auf das MM-Phono-Modul in der Vorstufe erweitern, dort sind original 220 µF / 6 V Roederstein EK Elkos (weinroter Kunststoffbecher) in der Gegenkopplung verbaut, sie sind inzwischen defekt, massiver Kapazitätsverlust, teilweise Bakelitbecher rissig, wie auch die weinroten ROE in der übrigen Vorstufe

      Tantalkondensatoren müssen mit einem ausreichenden Vorwiderstand eingesetzt werden (ist hier gegeben) und dürfen keinen harten Schaltpulsen ausgesetzt werden. Ausserdem benötigen sie ebenfalls eine Vorspannung, um eine Umpolung im Betrieb auszuschliessen, gewöhnlich sind mindestens 3 V Vorspannung üblich.
      Hier kommt jetzt ein Vorteil des von Michael verwendeten speziellen Ta-Kondensatoren zum Tragen, denn diese tolerieren gem. der Datenblätter noch umgepolte Spannung von bis zu 10-15% des Nennwerts (Vspitze), können also demnach auch ungepolt noch bis zu einer dementsprechend hohen NF-Amplitude arbeiten. Sie sollten aber dessen ungeachtet polaritätsrichtig zur hier vorhandenen 0,6 V Vorspannung eingebaut werden und die Summe von AC-Amplitude (Spitzenwert) und Vorspannung darf die Nennspannung des Kondensators nicht überschreiten, bevorzugt nicht mehr als 80 % betragen.
      Beim Flink MM-Phono-Modul beträgt die am Kondensator anliegende NF höchstens wenige mV oder sogar weniger als 1 mV und oszilliert um den Vorspannungspegel. Bei der Vorstufe habe ich noch nicht gemessen, gehe aber vorläufig auch davon aus, dass die Bedingungen eingehalten werden.
      Die Voraussetzungen für eine Verwendung dieser speziellen (Tantalex) Tantalkondensatoren in der GK sind im Fall der Flink-Vorstufe voraussichtlich gegeben.


      Es gibt noch einen Gesichtspunkt:
      Tantalkondensatoren neigen zu erhöhten Verzerrungen in Audioschaltungen, wenn sie - wie hier für die angedachte Position nur mit 0,6 V - nicht ausreichend vorgespannt sind.

      Wie hoch sind diese Verzerrungen von Tantalkondensatoren (Klirrfaktor)?
      Und ist das auch noch ein Problem wenn, die Vorspannung 0,6 V ist?

      Ich verwende einen einfachen Aufbau auf dem Breadboard (Steckbrett). Verbindungen vom und zum Audioanalysator mit Koax-Kabeln. Prinzip: Klirrfreien Sinus in den Kondensator einspeisen und sehen, mit welchem Klirrfaktor er wieder rauskommt. Am Ausgang ggf. noch eine Last nach GND (liegt dann parallel zur Eingangsimpedanz von 100kOhm des Audioanalysators).

      Zunächst hatte ich versucht, die von Ta-Kondensatoren verursachten Verzerrungen praktisch ohne nennenswerte Last (tatsächlich nur 100 kOhm des Eingangs des Audio-Analysators) und bei 1 kHz zu messen. Ergebnis war: Es waren keine durch den Kondensator verurschten Verzerrungen messbar (Messgrenze war 0,00008 % THD = -123 dBr), auch nicht ganz ohne Vorspannung.
      Das war nicht verwunderlich, denn meine Testbedingungen waren im "falschen Bereich", wie sich im Nachhinein herausgestellt hat.

      Die Randbedingungen, unter denen besonders Ta-Kondensatoren (und auch einige andere) Verzerrungen verursachen, sind von W.G. Jung und R. Marsh, AUDIO, Ferb. 1980, S. 52 ff, aufgeführt:

      Der Tantalkondensator bildet mit der anhängenden Last zusammen einen Hochpass.
      • Wenn die Nutzfrequenz weit oberhalb der Eckfrequenz des Hochpasses liegt, gibt es keine Verzerrungen.
      • Ab einem Verhältnis von Nutzfrequenz zu Eckfrequenz von kleiner als 20 beginnt die Verzerrung, sich mit abnemender Frequenz immer stärker bemerkbar zu machen und kann ohne Vorspannung schlimmstenfalls bis auf mehrere Zehntel Prozent ansteigen.
      • Mit Vorspannung ist dieser Effekt weiterhin vorhanden, aber in weit abgeschwächter Form.
      Da das Klirrverhalten des Kondensators von der betrachteten Nutzfrequenz, dessen Pegel und von der Eckfrequenz in der Schaltungsumgebung abhängt, die wiederum von der Kapazität und der Lastimpedanz abhängt, sind keine allgemeinen Angaben der Art "Kondensator XY klirrt soundso stark" machbar.

      Ich habe also meinen Messaufbau dahingehend verändert, dass ich im zweiten Anlauf nun eine respektable Last von 680 Ohm und eine niedrigere Messfrequenz von jetzt 35 Hz. verwendet habe. Die Last von 680 Ohm ist nicht unrealistisch hoch, im MM-Phono-Modul beträgt sie sogar 200 Ohm. Der Generatorinnenwiderstand beträgt 100 Ohm.


      Zunächst für ein 35 Hz NF-Signal mit 3 Veff ohne Vorspannung:

      Loop-Back (ohne Kondensator) = Eigenklirr meiner Messkette bei 35 Hz an 680 Ohm Last: 0,00023 % THD (untere Messgrenze)



      "Normaler" Tantal-Kondensator, trocken, Vishay 50 µF / 35 V, bei 35 Hz an 680 Ohm Last (Eckfrequenz = 4 Hz): 0,05 % THD



      MIL-Spec. Tantalkondensator, Vishay-Sprague 150D, 270 µF / 15 V, bei 35 Hz an 680 Ohm Last (Eckfrequenz = 0,8 Hz): 0,0004 % THD



      MIL-Spec. Tantalkondensator, Vishay CTS1, 150 µF / 16 V, bei 35 Hz an 680 Ohm Last (Eckfrequenz = 1,4 Hz): 0,0009 % THD



      Folienkondensator, WIMA MKS 4, 4,7 µF / 63 V, bei 35 Hz an 680 Ohm Last (Eckfrequenz = 43 Hz): 0,00023 % THD (wie ohne Kondensator)


      Zum Vergleich:
      Bipolarer Elko Nichicon Muse BP, 330 µF /16 V, bei 35 Hz an 680 Ohm Last (Eckfrequenz = 0,6 Hz): 0,00024 % THD (fast so gut wie ganz ohne Kondensator)

      Selbst ohne Vorspannung erzeugen die speziellen "Tantalex" Tantalkondensatoren im hermetisch dichten Metallgehäuse mit 150-270 µF also nur minimale harmonische Verzerrungen, die zwar deutlich messbar sind, aber um den Faktor von ca. 100 x kleiner, als die eines "normalen" Ta-Kondensators ("Ta-Perle") mit 50 µF.
      Ganz fair ist dieser Vergleich nicht, weil für 680 Ohm Last die Eckfrequenz mit dem 50 µF Ta-Kondensators bei schon erhöhten 4 Hz liegt, die der nassen 150 µF und 270 µF Tantalkondensatoren aber bei nur um 1 Hz. Allerdings ist mit einem MKS-Folienkondensator mit 4,7 µF, Eckfrequenz 43 Hz, also sogar über der Messfrequenz, gar keine Verzerrung feststellbar, gleicher Messwert wie ganz ohne Kondensator (loop-back Messung).


      Wie sieht es aus, wenn die Kondensatoren mit einer Vorspannung von 1 V gepolt betrieben werden?

      Dafür werden jeweils zwei gleiche Kondensatoren mit deren + Pol aneinander in Reihe gelegt und eine positive Vorspannung über einen 4,7 kOhm Widerstand auf den gemeinsamen + Pol gegeben. GND von NF-Ein- und -Ausgang sowie vom Generator sind verbunden.


      35 Hz NF-Signal mit 3 Veff Amplitude bei 1 V Vorspannung:

      MIL-Spec. Tantalkondensator, Vishay-Sprague 150D, 270 µF / 15 V, bei 35 Hz an 680 Ohm Last (Eckfrequenz = 1,5 Hz): 0,0004 % THD



      MIL-Spec. Tantalkondensator, Vishay CTS1, 150 µF / 16 V, bei 35 Hz an 680 Ohm Last (Eckfrequenz = 1,8 Hz): 0,0005 % THD



      Selbst mit einer (für 3 Veff NF eigentlich unzureichenden) Vorspannung von nur 1 V verbessern sich die Verzerrungen mit dem 270 µF Sprague Ta-Kondensatoren ein wenig, die des ohne Vorspannung "schlechteren" 150 µF Vishay CTS1 aber sehr deutlich (um die Hälfte) auf nun fast den Wert des 270 µF Sprague Ta-Kondensators.

      Nachfolgend zeige ich noch, wie es mit 0,6 V Vorspannung und NF von 0,7 Veff aussieht.


      Gruß
      Reinhard

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      Hier mit 0,6 V Vorspannung und 0,7 Veff NF, Last 680 Ohm und 35 Hz (wie vorher).

      Die NF Amplitude von 0,7 Veff beträgt 1 V(spitze). Bei 0,6V Vorspannung überschreitet die Spitzen-Gesamtamplitude also den Vorspannungswert um 400 mV
      Die speziellen Ta-Kondensatoren sollen 10 % Verpolung (bez. auf Nennspannung) noch verkraften, das sind 1500 mV. Also gem. Datenblatt auch damit noch im grünen Bereich.

      MIL-Spec. Tantalkondensator, Vishay-Sprague 150D, 270 µF / 15 V, bei 35 Hz mit 0,7 Veff an 680 Ohm Last, Vorspannung 0,6 V(Eckfrequenz = 1,5 Hz): 0,00067 % THD



      MIL-Spec. Tantalkondensator, Vishay-CTS1, 150 µF / 16 V, bei 35 Hz mit 0,7 Veff an 680 Ohm Last, Vorspannung 0,6 V(Eckfrequenz = 2,9 Hz): 0,00075 % THD


      "Normaler" Ta Kondensator Vishay, 50 µF / 35 V, bei 35 Hz mit 0,7 Veff an 680 Ohm Last, Vorspannung 0,6 V(Eckfrequenz = 8 Hz): 0,001 % THD



      Elko Nichicon 220 µF / 35 V, bei 35 Hz mit 0,7 Veff an 680 Ohm Last, Vorspannung 0,6 V(Eckfrequenz = 1,9 Hz): 0,0006 % THD



      Im Ergebnis sind mit Vorspannung, die Verzerrungen der speziellen Tantal-Kondensatoren im hermetisch dichten Metallgehäuse sehr gering, wenn die Bedingung eingehalten wird, dass die tiefste relevante NF-Frequenz um den Faktor von bevorzugt ca. 20 x oder mehr (wenigstens Faktor 10 x mehr) über der Eckfrequenz liegt, die der Hochpass hat, die von Quellimpedanz, Kapazität und Lastimpedanz gebildet wird. Wegen der tieferen Eckfrequenz schneiden deshalb Kondensatoren mit höherer Kapazität dabei besser ab als solche mit kleinerer Kapazität.

      Es war jedoch auch feststellbar, dass selbst diese speziellen Ta-Kondensatoren (Tantalex) die niedrigeren Verzerrungen mit Al-Elkos und Bipolaren Elkos von gleicher/ähnlicher Kapazität nicht ganz erreichen, obwohl sie in die Nähe kommen können.

      Ich danke Michael dafür, dass er mir dieTantalkondensatoren und bereitgestellt hat.

      Unter Berücksichtigung dieser Ergebnisse werde ich mich wohl für bipolare Elkos 220 µF/16 V für die Gegenkopplung im Flink MM-Phono-Modul (passen so gerade mit etwas Geschick noch rein) und für bipolare Elkos 470 µF /16 V (jeweils Nichicon Muse BP) für die Gegenkopplung im übrigen VV entscheiden.
      Die o.g. Tantalex Kondensatoren von 270 µF für die Vorstufe und 150 µF für das Phono-Modul sind nach den obigen Ergebnissen aber auch geeignet.


      Gruß
      Reinhard

      Dieser Beitrag wurde bereits 11 mal editiert, zuletzt von „oldiefan“ ()

      Sehr gut Reinhard -- damit haben wir nun schwarz auf weiss, dass dies eine Schwachstelle der Schaltung ist, und wie man sie beheben kann. Also in der Tat dann am besten mit Nichicon Muse bipolaren Elkos, die ja zum Glück recht gut erhältlich sind. Die speziellen (nassen) Tantal gehen auch, und sind aller Wahrscheinlichkeit nach lange haltbar. Das kann nur die Erfahrung zeigen. Normale gepolte Elkos halten in den Phono-Modulen gar nicht lange, und in der Hochpegelschaltung auch nicht lange genug. Man merkt es als Nutzer nur kaum, der "Verfall" ist schleichend.

      Das Problem ist hier, dass normale Elkos sich im Neuzustand gut messen, aber eben dann langsam immer schlechter werden. Das ist auch bei vielen späteren Schaltungen von Brinkmann so, und dort setzt man dann Elkos mit 63 V ein, die man vorher über einen längeren Zeitraum auf einer DC-Bank formiert hat. Dann geht es wohl länger gut, aber irgendwann bauen die dann auch ab, und müssen getauscht werden. Das sollte ja mit bipolaren Elkos (hoffentlich) nicht auftreten.

      Dass normale Tantal nicht so gut geeignet sind, passt zu meinen damaligen Versuchen -- ich hatte welche eingebaut, und war dann aber mit dem klanglichen Ergebnis nicht zufrieden. Der Vorschlag mit dem MIL-spec Tantaltypen stammt aus einer Zeit, in der die wirklich guten bipolaren Elkos (wie Nichicon Muse) noch nicht verbreitet waren. Wenn man die nicht hat, sind die Tantal vermutlich die beste "zweite Wahl".

      Vielen Dank für die genau Analyse !

      Michael

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