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

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      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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      2 + 2 = 5 (für extrem große Werte von 2)

      Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von „chriss_69“ ()

      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

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      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

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      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

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      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