Audiolabor Flink (Vorstufe)

Bei der Gelegenheit hatte ich mur eine kurze Testreihe von den indischen BD140-16 (von Reichelt) gemacht bis auf zwei Ausnahmen von hfe 145 und und 162 waren die alle >170.
Alte Transistoren: geteste BC414C und 416C hatten immer noch hfe von >500.
Aktuell hatte ich Probleme, 2SA970 BL zu bekommen. Reichelt bot nur GR mit hfe 200-240 an. Als Ersatz hat sich da der 2SA968 (JDIL) angeboten, zwar ohne Buchstaben, alle aber mit hfe>400.

Reinhard, mir geht es nur um Onkel Lissajous!

Ich wusste, daß Du ein digitales Oszi hast, nichts jedoch vom alten HAMEG.
Eigentlich sind bei den MAMEGs die Tester gleich, teilweise etwas unterschiedlich in der Skalierung.
Anbei drei Schirmbilder von einem frischen BD139 NOS Philips, Strecken BE, BC und CE.

Mit dem Komponententester habe ich schon einige teildefekte Transistoren gefunden, gerade Germanium.
Silizium neigt eher zu Kurzschluss oder hochohmig, ist aber nicht immer so.
Verräterisch wird es, wenn die Diodenstrecken nicht sauber ausgeprägt sind, etwas Widerstandsverhalten zeigen.
Flach ist dann schon mal leicht schräg und senkrecht erinnert eher an Selen.
Mit einem üblichen Transistortester geprüft sind solche Transistoren meist unauffällig, eventuell wenig Verstärkung.
Die drei angehängten Schirmbilder sind typisch für übliche Kleinsignaltransistoren bis mittlere Leistung.

Andreas

Es sieht danach aus, dass tatsächlich unzureichendes Beta bei den 2S2530 (npn) ursächlich für den Klirr war.

Man kann das mit den simplen AVR Komponententestern nicht messen. Damit kommt bei den hier ausgebauten Klein-Leistungstransistoren 2SA1080 und 2SC2530 immer ein Wert hfe 100-125 raus. (Dagegen stimmen bei Kleintransistoren, wie BC550 und BC560, die hfe-Messwerte vom AVR-Tester mit denen von besseren Messgeräten gut überein)

Wenn ich seriöser messe (mit dem DY294), bei einem Basisstrom in der Grössenordnung, wie er tatsächlich in der MM-Phono-Schaltung für die 2SA1080 und 2SC2530 relevant ist, sieht das Bild ganz anders aus.

Die Schaltungs-Simulation liefert den Wert für den Basisstrom für die Endtransistoren (bei 1 kHz): I_B ca. 20 µA
Und auch für die Verstärkung (bei 1 kHz): hfe ca. 81
Damit ist ungefähr eingegrenzt, wie die Endtransistoren der Phono-Schaltung arbeiten sollten.

Ich habe beim Transistortester einen einstellbaren Wert für den Basisstrom von I_B = 10 µA. Das ist zwar nicht genau der Wert in der Schaltung, aber wenigstens in der richtigen Grössenordnung.

Damit messe ich (bei I_B 10 µA)...
Transistor 1) 2SA1080 (pnp) hat hfe = 86
Transistor 2) 2SA1080 (pnp) hat hfe = 106
Vergleich: BD 140 (ST) hat hfe =160

Transistor 3) 2SC2530 (npn) hat hfe = 46
Transistor 4) 2SC2530 (npn) hat hfe = 51
Vergleich: BD 139 (ST) hat hfe = 160

Die Verstärkung der beiden 2SC2530 ist unzureichend, benötigt wird wenigstens ein hfe von ca. 80.

Was die Verstärkung der beiden 2SC2530 zum Einbruch oder zur langsamen Abnahme gebracht hat, ist offen. Ein katastrophales Ereignis oder simpel nur Alterung über die vergangenen 36 Jahre? Alterung spräche aber nicht für die Qualität dieser Fujitsu npn Transistoren, schliesslich werden sie in der Phono-Schaltung kaum belastet und bleiben dabei fühlbar kalt. Ähnliche Erfahrung von Michael mit zu kleinem Beta bei diesen Transistoren spricht für schlechte Langlebigkeit. Der/die Schaltungsentwickler konnten das zu ihrer Zeit aber natürlich noch nicht wissen.

Spezifiziert (Datenblatt Fujitsu) ist der 2SC2530 für U_CB bis 40 V (hier nur 13 V), I_C bis 0,5 A (hier nur 0,005 A) und P bis 20 W (hier nur <0,1W). Also für die Schaltung enorm überdimensioniert und trotzdem beide mit gleichem Fehlerbild kaputt.

Hameg Komponententester folgt noch.

Gruß
Reinhard

Die ausgebauten 2SA1080 und 2SC2530 am HAMEG-Komponententester:

B-C und B-E beide genau wie mittleres Bild von Andreas (dort BD139 bc)
C-E nur horizontale Linie (ähnlich wie rechtes Bild von Andreas, aber ohne das Schwänzchen nach unten)

Das sieht m.E. unauffällig aus.
Offenbar "nur"das Problem mangelhafter Verstärkung der alten 2SC2530.

Andreas, willst Du weiter untersuchen, soll ich Dir die Transistoren schicken?

Gruß
Reinhard

Die Baustelle "MM-Phono-Modul" ist damit grundsätzlich beendet.

Bleibt mir nur noch die Handwerksarbeit, die zum Testen verwendeten BD 139 / BD 140 durch 2SC2275 und 2SA985 zu ersetzen. Vielleicht können damit die zusätzlichen Lastwiderstände (27 k) auch wieder raus. Sehe ich anschliessend ja am Frequenzgang bei < 100 Hz.

Das Auslöten macht wegen der sehr engen Bohrlöcher und der doppelseitigen Platine keinen Spass. Man bekommt das Lot nur schlecht vollständig raus. Glücklicherweise ist die Qualität der Platinen gut.

Gruß
Reinhard

Nee, nicht schicken!

War halt mein Angebot, weil ich dachte, Du hättest keinen Komponententester.
Das Schwänzchen bei CE kommt nicht immer, ist ein Zener- und Tunneleffekt.
Genau bin ich der Sache nie nachgegangen, ab wann und warum die Lawine einsetzt.
Hauptsache, BE und BC sehen gut aus, die beiden eigentlichen Diodenstrecken!

Andreas

kugel-balu schrieb:

fehlt u.U. nur noch der DC-Servo

...den will B., dem das Gerät gehört, nicht. Lt. Simulation liegen am Ausgang (vor dem Ausgangskoppelkondensator) 3V DC. Ist also bei diesem Konstrukt ohne Servo "normal".

Dieses Phonomodul ist die reine Katastrophe, der Servo kann nur an der DC was verbessern. Aber alle weiteren Unzulänglichkeiten bleiben ja. Allein, dass die Ausgangsstufe ohne Gegenkopplung arbeitet und deshalb die Phono-Gesamtverstärkung und der Frequenzgang vom hfe der eingesetzten Transistoren und der Last abhängt und im Klirr in die Höhe schiesst, wenn beide Endtransistoren in der Verstärkung unterschiedlich sind oder nur unterschiedlich gealtert sind, ist ein großes Manko. So was "tut man nicht", eine ordentliche Verstärkerstufe hat immer eine Gegenkopplung zu haben oder das Gesamtmodul eine über-alles-Gegenkopplung. Damit wären Verstärkung, Frequenzgang und Verzerrungen "im Griff" gewesen.

Dabei wäre es so einfach gewesen, mit nur einem NE5532 oder zwei NE5534 (die gab es schon seit 1979) und weniger Bauteilen einen Phonoverstärker zu machen, der in jeder Hinsicht besser gewesen wäre, stabil und zuverlässig und ohne Verzerrungen, viel preiswerter auch noch. Die Schaltung dafür steht in vielen OpAmp-Datenblättern. Sonst sind ja in der übrigen und sehr guten Vorstufe auch viele OPAmps verbaut. Das Streben nach Extravaganz bei Phono unter Ausserachtlassen der grundlegenden Prinzipien ist hier aber voll in die Hose gegangen. Naja, die zu hohen Verzerrungen, die mich erschrecken, lassen sich vielleicht als "weicher Klang" verkaufen. Wie man ohne Klangregelung in der Vorstufe aber die transistorabhängige Bassanhebung unter 100 Hz von 3-4 dB ausbügeln soll, steht in den Sternen.
Evtl. war der Frequenzgang damals mit den nicht mehr erhältlichen Originaltransistoren im frischen Zustand linear. Mit heutigen möglichen Ersatztypen aber nicht mehr. Die Zusatzlast um 20 kOhm linearisiert das wieder. Man kann die direkt zwischen die Steckpins von Ausgang und Signal-GND anbringen oder parallel zum 18 K Widerstand im Entzerrer-Netzwerk, bzw. den dort befindlichen 18 K-Widerstand durch 9k ersetzen.

Weiterer geeigneter Ersatz für 2SA1080 / 2SC2530:
MJE15031 / MJE15030 (ON-Semi) ?
Ich messe für den MJE15031 bei 10 µA Basisstrom ein hervorragendes hfe von 290. Jetzt kommt es darauf an, ob MJE15030 gleich hohe Verstärkung hat. Nach den Kurven im Datenblatt sollte er. Dann wären die im Phono-Modul sehr geeignet. Noch besser als 2SA985 / 2SC2275, die auch mit der Verstärkung kämpfen (npn und pnp ungleich und knapp).
Ungleiche Verstärkung im npn / pnp Paar macht den Klirr in dieser Phonostufe.

Gruß
Reinhard

Nun...auch Röhrenverstärker mit viel Klirr und bestimmte andere Verstärker ohne Gegenkopplung sind gesucht und haben ihre Liebhaber, nicht wenige. Auch diese Konstruktionen würde ich kritisieren, aus ähnlichen technischen Gründen. Wie heisst es, "ein Verstärker soll wie ein Stück Draht sein, der nichts anderes macht als nur unverfälscht verstärken. Also Frequenzgang platt wie ein Brett bis 20 kHz (bei Phono allenfalls Abfall bei < 40 Hz zur Rumpeldämpfung), Klirr so gering wie möglich (auch wenn Platte und Tonabnehmer bereits klirren wie die Pest, warum sollte man dazu noch mehr Verzerrungen erzeugen).

Ich habe die Audiolabor-Vorstufe besonders gelobt, weil sie diesem Stück Draht, der nur verstärkt, sehr, sehr nahe kommt, wie meine Messungen auch gezeigt haben. Um so schockierender zeigt sich das Phonomodul. Nur die Phonokonstruktion kritisiere ich.
Die Klimmzüge, die erforderlich sind, um es mit neuen, heute erhältlichen Transistoren so zum Laufen zu bekommen, dass selbst nur mittelmässige Ansprüche an hohe Wiedergabegüte, "HiFi", damit erfüllt werden, sprechen eine deutliche Sprache.

Die von Audiolabor original verwendeten Fujitsu 2SC2530 (nach Datenblatt fT von ca. 35 MHz) und der mögliche Ersatz ON-Semi MJE15030 (nach Datenblatt fT >30 MHz) sind bei der Bandbreite gleich. Über den Sinn von übermässiger Bandbreite bis weit in den zwei- und dreistelligen HF-Bereich für Audio kann man zwar streiten, will ich aber gar nicht. Wenn auch noch die Verstärkung besser und vor allem bei npn und pnp ohne mühselige Selektion und dabei magere Ausbeute beim Matching gleich wäre, dann könnten ON-Semi MJE15030 und MJE15031 Paare aus neuer Produktion dafür evtl. auch infrage kommen. An Bandbreite würde es jedenfalls nicht mangeln, an genug hfe, schon bei kleinem Basisstrom, auch nicht. Die anderen möglichen Ersatzypen stoßen bei Verstärkung und deren Gleichheit im komplementären Paar (sprich Klirrfaktor) ja schnell an ihre Grenzen.

Die Messungen mit BD139 / BD140 haben gezeigt, dass man unter 0,05 % Klirr kommen kann. Die Bedenken hinsichtlich evtl. höheren Rauschens habe ich angenommen.
Wenn ich mit einer Alternative, für die keine Bedenken hinsichtlich Rauschen bestehen, auf < 0,05 % THD komme, bin ich zufrieden. Das scheint das Beste zu sein, was man mit diesem Phonomodul erreichen kann und ist wenigstens eine Grössenordnung unter dem THD, den Platte und Abtastsystem bieten können. Da möchte ich wieder hin.

Vielleicht hatte sich seinerzeit Audiolabor ja sogar ein ähnliches Ziel gesetzt. Wenn sie selektiert und gematcht haben, deutet das darauf hin. Nur lässt leider der Zahn der Zeit davon heute nichts mehr übrig, nur noch 10 x so viel, THD 0,5 %. Dem Audiophilen mag es gefallen, dem Techniker in mir nicht.

Gruß
Reinhard

Michael hat mir heute 2SC2275 und 2SA985 von NEC geschickt, die er schon selektiert hat. Ich messe bei mir bei I_B von 10 µA für die 2SC2275 ein hfe von 162 und für den 2SA985 ein hfe von 172. Die sind in der Verstärkung nah beieinander. Vielen Dank, Michael!

Gleichzeitig sind heute auch 2SC2275 mit hfe von 120 und 2SA985 mit hfe von 155 (ebenfalls bei I_B 10 µA) Hersteller ISC (Reichelt) angekommen. Also stärkerer Verstärkungsunterschied zwischen npn und pnp bei den ISC-Typen von Reichelt.

Ich kann mir nicht erlauben, in der Platine vom Phonomodul die Transistoren noch mehrmals hin und herzutauschen, weil die Lötstellen dabei zu sehr leiden würden. Deshalb habe ich einen Kanal des Flink Phonomodul auf dem Steckbrett nachgebaut. Dort kann ich die Transistoren beliebig oft und ohne zu Löten wechseln. Es ging mir darum, jetzt nur noch ein Paar in das Phonomodul einzubauen, dessen Klirrfaktor meiner Zielvorgabe von < 0,05 % THD entspricht.




Resultate:

Die 2SC2275 / 2SA985 von ISC sind nicht geeignet!
Der Klirrfaktor beträgt damit etwas über 0,1 %, der Verstärkungsunterschied npn/pnp 120/155 ist bereits zu groß! Normalerweise wäre das gut genug, aber hier nicht, hier rächt sich die fehlende Gegenkopplung!

Das Transistorpaar 2SC2275 / 2SA985 von NEC, schon vorselektiert von Michael, Verstärkung npn/pnp 162/172 ist ein Volltreffer! Klirrfaktor ist damit nur noch 0,025 %.

Eine lange Reise bis hierher...Aber am Ende doch noch Erfolg!

Sobald ich MJE15030 / MJE15031 von ONS bekommen habe, teste ich die auf dem Steckbrett auch noch.

Gruß
Reinhard

Ich hadere immer noch mit der verbreiteten Meinung, BD139 / BD140 wären für Phono grundsätzlich nicht geeignet, weil sie zu viel rauschen würden. Ich habe das ja auch schliesslich (schweren Herzens) angenommen, obwohl das in dieser Schaltung nie quantifiziert wurde. Denn von Verstärkung und Breitbandigkeit her sind sie hervorragend geeignet (ft > 40 MHz). Und pnp und npn von ST sind bereits ohne Selektion bei hfe gleich.

Mit der Steckbrettschaltung habe ich sorgfältig auf die Höhe des Rauschteppichs bei und unter 100 Hz geachtet, also 1/f Rauschen, nur das ist hier von Belang, auch weil der Phonoentzerrer diese tiefen Frequenzen besonders hoch verstärkt (20 Hz bis zu ca. 100-fach).
Ich finde tatsächlich mit 2SC2275 und 2SA985 (beide NEC) bei 100 Hz und darunter um 2 +/- 0,5 dB weniger Rauschen (Höhe des Rauschteppichs) als mit BD139 / BD140. Nur ist dieser Unterschied so gering, dass er m.E. nicht hörbar wäre. Das ist nicht unbedingt auf andere Phonoschaltungen verallgemeinbar.

Pegel des Rauschteppichs, geglättet (Mittel aus 100 Messungen)


Es war nicht von vornherein klar, ob ich bei diesem sehr kleinen Pegel < -100 dBV, der auch noch vom Stromrauschen der vorgeschalteten hochohmigen inversen RIAA Beschaltung bestimmt wird, überhaupt einen Unterschied aufgrund der Transistoren messen kann. Aber es geht, ist aber mühsam. Ich hatte mehrere Messdurchgänge, um die Reproduzierbarkeit zu testen. Der gezeigte Unterschied ist reproduzierbar.

Interessant wird wie MJE15030 / MJE15031 beim Rauschen in diesem Vergleich abschneiden werden. Der Rauschvergleich lässt sich nicht simulieren, weil insbesondere die Modelle für BD139 /BD140 leider keine Rauschparamter enthalten. Ich werde zur Messung berichten.

Gruß
Reinhard

Es macht ja einen Unterschied ob die Signalquelle niederohmig ist, wie bei MC oder hochohmig (MM). Mag sein, dass für MC die gewählten Kleinleistungstransistoren in der Eingangsstufe vorteilhaft sind. Bei MM-Vorverstärkern kenne ich sie nicht. Da sitzen eigentlich immer die von Dir benannten, bzw. BC550C / BC560C.

Ich denke auch, dass der kleinere Basisbahnwiderstand der Ringemitter-Transistoren der Anreiz war, sie einzusetzen, um das Stromrauschen zu minimieren. Der heute verfügbare Ersatz sind allesamt nicht mehr Ringemitter-Typen, muss man inkauf nehmen..

Gruß
Reinhard