Audiolabor Flink (Vorstufe)

Wirkung der in der zweiten Endstufe getroffenen Zusatzmassnahmen auf den gemessenen Brumm: Absolut keine - wie erwartet.

Und wie bereits vorher schon geschrieben, der Fremdspannungsabstand hier ist durch 100 Hz-Brumm und dessen Oberwellen limitiert (gelbe Linie) und nicht durch 50 Hz-Brumm. 50 Hz Brumm ist zwar auch noch zusätzlich vorhanden (blaue Linie) trägt aber bei den dominanten Frequenzkomponenten gegenüber den 100 Hz-Brummkomponenten um 20 dB weniger (nur ein Zehntel) bei.



100 Hz Brumm kommt erst durch/nach Gleichrichtung bzw. durch den Gleichrichter selbst, den Ladestrom, den er liefert oder die Störimpulse der Kombination Trafo/Gleichrichter im Fall hoher Streuinduktivität ins Spiel. Letztere hatte ich schon in meiner Überlegung ausgeschlossen, da Ringkern-Trafo mit nur geringer Streuinduktivität. Jetzt nochmals und noch sicherer ausgeschlossen, da auch der empfohlene 1 µF Kondensator Trafo-sekundärseitig keine Wirkung auf die Stärke der 100 Hz-Störung hat.

Da 100 Hz (und Oberwellen, gelbe Linie im Bild) das Problem ist, erkennbar an der starken 100 Hz Grundwelle, sind Trafo selbst (Streufeld), Einstreuung/Einkopplung des Brumm von aussen erstmal nicht verdächtig, denn diese würden stattdessen eine dominierende 50 Hz Störung (AC-Frequenz, Trafo samt dessen Oberwellen) verursachen.

Der Fremdspannungsabstand beträgt, bezogen auf 50 mW an 4 Ohm nur schlechte 54 dB; an 8 Ohm ebenfalls schlechte 57 dB. Das ist so bei beiden Endstufen. Vorher hatte ich geschrieben "55 dB" (an der anderen Endstufe gemessen), nach wie vor unverändert

Auch Stecker-Drehen macht absolut keinen Unterschied. Hätte mich auch gewundert, aber versuchen wollte ich es wenigstens.


Sind damit schon alle Überlegungen durch? Noch nicht ganz.

Folgende:
Wenn die großen Ladeelkos "platt wären", dann gäbe es natürlich erhöhten 100 Hz - Brumm.
Aber dieser Brumm würde mit steigendem Ausgangsstrom und steigendem Ton-Ausgangspegel auffällig schnell zunehmen. So jedenfalls meine bisherige Erfahrung mit Ladeelkos, die so viel Kapazität verloren haben, dass sie ihren Job nicht mehr richtig tun. Und dafür müssten sie schon sehr viel Kapazität verloren haben.
Was würdet Ihr erwarten?

Es ist tatsächlich so, dass der Fremdspannungsabstand mit steigender Ausgangsleistung, also steigender Ausgangsspannung bei gleicher Lastimpedanz besser wird, so, wie man das normalerweise für eine Endstufe mit intakten Ladeelkos erwartet:



Anders gesagt, die Ausgangsspannung steigt mit zunehmender Ausgangsleistung viel schneller als der der Brumm. Die Ausgangsleistung steigt aber mit dem Quadrat der Ausgangsspannung.
Sehe ich stattdessen daher besser auf den Anstieg der Brummspannung in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung (oder Ausgangsstrom) statt der Leistung, so steigt die Brummspannung um 10 dB (ca. Faktor x 3) für eine Erhöhung der Ausgangsspannung (Strom) um 20 dB (Faktor x 10). Das ist der bessere Vergleich, als Brumm gegen die Leistung anzusehen. Die Brummspannung nimmt nur 1/3 so schnell zu wie die Ausgangsspannung (oder der Ausgangsstrom). Daran fällt mir jetzt nichts Ungewöhnliches auf.

Mache ich die Messung an 8 Ohm Last, so ist der Fremdspannungsabstand bei 10 W an 4 Ohm 69 dB und mit 20 W an 8 Ohm ist er 75 dB, 6 dB besser. Der Strom ist in beiden Fällen gleich, nämlich 1,58 A.
Diese 6 dB Unterschied entsprechen der doppelten Höhe der Tonamplitude (Spannung) bei 20 W an 8 Ohm, also 12,7 V, gegenüber 6,35 V bei 10 W an 4 Ohm, auf die sich der Fremdspannungsabstand ja in jedem der beiden Fälle bezieht. Also exakt, wie rechnerisch zu erwarten. Anders gesagt, die Brummspannung ist in beiden Fällen (für den gleichen Ausgangsstrom) dieselbe. Der bessere Fremdspannungsabstand mit 8 Ohm gegenüber 4 Ohm beruht lediglich auf der für denselben Strom verdoppelten Ausgangsspannung, wenn sich der Widerstand verdoppelt hat.

Das sieht soweit m.E. vernünftig aus, nicht nach Ladeelkos, die den Ripple nicht mehr abpuffern, weil sie etwa wegen Kapazitätsverlust, überfordert würden.

In Kurzfassung:

• Bei gleichem Ausgangsstrom (gleiche Strombelastung des Netzteils) ist auch jeweils die gemessene Brummspannung die gleiche, unabhängig von der Ausgangsspannung, die für diesen Strom an der gegebenen Last (4 oder 8 Ohm) benötigt wird.
  
• Die Brummspannung steigt nur etwa 1/3 so schnell wie der Ausgangsstrom für das Tonsignal (bzw. bei konstanter Last die dem Strom proportionale Spannung)
• Die Brummspannung hat 100 Hz als dominierende Komponente, die den schlechten Fremdspannungsabstand verursacht. Brumm ist nicht vom Trafo sondern vom/nach Gleichrichter.
  
• Es sind keine Anzeichen für "schlechte" Lade- und Pufferkondensatoren gefunden worden. Schlechte/defekte Elkos wurden bereits ersetzt. Wird aber noch weiter überprüft. Auch Michaels revidierte Flink-Endstufen brummten.

Warum kann ich nicht einfach einen der großen Elkos ausbauen und gründlich prüfen? Habe ich versucht, ist nicht so einfach.
Ich kann nicht mal eben so einen dieser Elkos schnell zum Testen risikolos auslöten, die sind nicht nur in doppelseitiger Platine mit großen Masseflächen eingelötet, sondern in der Platine ist auch noch im Elkobereich ein Kupferblech innen eingearbeitet (sieht man an der Platinenkannte). Ich habe es versucht und bin nur so weit gekommen, dass ich den Elko zwar etwas lose hatte, so dass ich an ihm wackeln konnte, er liess sich aber dennoch danach nicht herausziehen, vermutlich weil er immer noch irgendwie an der inneren Kupferschicht festhing.

Ripple auf den Rails messen? ja, der ist natürlich vorhanden und zwar nicht wenig. Ist immer so. Er gelangt wegen der guten Gleichtaktunterdrückung von A/B Gegentaktendstufen aber nicht auf den Verstärkerausgang. Ohne Vergleich mit einer Endstufe desselben Typs unter den gleichen Testbedingungen, gibt es keinen Massstab, welcher Wert gut ist und welcher nicht mehr als gut gelten darf. Die zweite Endstufe bei mir ist ganz genauso schlecht wie die erste.

Ich habe jetzt noch vor, zu den existierenden Ladeelkos in jeder der beiden Rails noch einen Elko mit 10'000 - 20'000 µF parallel zum Testen anzubringen. Auch die Kapazität der 1000 µF Elkos an den beiden Rails verdoppele ich versuchsweise durch je einen zusätzlichen. Wenn sich am Fremdspannungsabstand ( besonders 100 Hz) damit immer noch nichts ganz deutlich ändert, dann habe ich allerdings wohl mein ganzes Pulver verschossen.

Oder gibt es noch etwas, was ich Eurer Meinung nach prüfen sollte?

Gruß
Reinhard

oldiefan schrieb:

Dass Ringkerntrafos streufeldfrei wären, habe ich nicht, auch sonst niemand, behauptet.
...
Diese Rowen Endstufe hatte ich 1918 mal auf dem Tisch, sie ist in jeder Hinsicht überragend.

Weiter oben : "Beides wird an den zu hohen Brummeinstreuungen (leider) nichts ändern ... eigentlich sollte ein Ringkerntrafo eine geringere Brummspannung erlauben." - Wortklauberei also.

Wenn die "Rowen" Endstufe schon 1918 überarbeitet wurde, ziehe ich meinen Hut.

Ja, mal Trafo abklemmen!

Soweit ich es verstanden habe, stehen bei Reinhard zwei Geräte.
Dann ist es ja einfach, beim Prüfling den Trafo abzuklemmen.
Endstufenspannung kommt dann extern vom zweiten Gerät, z.B. 1 m Entfernung.
Für so Zwecke eignet sich Elektroleitung 1,5 mm² ganz gut.
Gibt es in manchen Baumärkten als Meterware oder Reststücke beim Elektriker.

Noch ein Gedanke zur "Fernspeisung".
Man kann einmal rein die Wechselspannung über die Leitung einspeisen.
Dann weiterer Versuch mit gleichgerichteter Endstufenversorgungsspannung.
So kann man schön die Idee mit magnetischem Feld überprüfen.
Ist schon fertig gleichgerichtet, entfällt die ja im Prüfling, kann da nicht mehr wüten.

Andreas

Danke für die Anregungen!

Gruß
Reinhard

Bevor ich weitere Versuche / Messungen starte, habe ich die Flink Endstufe so sorgfältig, wie möglich, in die Simulation mit LTspice übertragen.

Dabei wurden bei allen Elkos auch die von den Herstellern angegebenen parasitären Eigenschaften berücksichtigt. Bei den großen Ladeelkos (6 x 10'000 µF) habe ich die Alterung durch eine etwas verminderte Kapazität von jeweils 8000 µF und etwas erhöhten ESR von jeweils 100 mOhm nachgestellt. Bei den kleineren Elkos habe ich Alterung bzw. Toleranzen durch Verringerung der Kapazität um 10 % und Verdopplung des ESR berücksichtigt.

Soweit füe bestimmte Transistor-Modelle (die beiden MOSFET-Typen und die beiden Leistungstransistoren) keine Spice Modelle verfügbar waren, habe ich sie durch weitgehend ähnliche Ersatzmodelle nachgebildet.

Die Stromversorgung habe ich nur primärseitig idealisiert, aber ab Trafo sekundärseitig (2 Wicklungen @ 25 V AC, in der Mitte zusammengelegt, Mittenabgriff auf GND) wie real über P600 Si-Leistungsdioden (Vollweg-Brückenschaltung) gleichgerichtet, real implementiert. Den ohmschen Innenwiderstand der Sekundärwicklungen habe ich zu je 0,2 Ohm angenommen. Das gilt für die Simulation mit der Großsignalanalyse in der Zeitdomäne (TRAN-Analyse).

In der Kleinsignalanalyse in der Frequenzdomäne (AC-Analyse) ist notwendigerweise die Gleichstromversorgung idealisiert implementiert, damit zeitabhängige Änderungen eliminiert sind, die sonst zu einem falschen Ergebnis führen würden.

Sowohl die Servoschaltung mit TL071 als auch das Anti-Clipping-Modul sind enthalten.
Der Lastwiderstand am Endstufenausgang ist 4 Ohm.

Aufgrund der ZPD18 Zenerdiode begrenzt die Anti-Clipping Schaltung die Eingangsamplitude auf max. 0,9 Veff und aufgrund dessen die NF-Ausgangsamplitude auf 20,3 V(spitze), entsprechend max. 14,3 Veff. In Ausgangsleistung umgerechnet, sind das knapp über 51 W @ 4 Ohm und knapp 25,5 W @ 8 Ohm. Diese max. Ausgangsleistung habe ich auch gemessen. D.h. die Endstufe verstärkt 16-fach (= 24 dB).

Die im Datenblatt für die Flink-Endstufe auf der Audiolabor-Webseite genannte doppelte Ausgangsleistung von 72 W, die als Leistung bei Nenn-Eingangsspannung von 0,7 Veff zu verstehen ist, wäre also allenfalls auf die Gesamtleistung von einem PAAR (2 Endstufen zusammen) zu sehen, nicht auf den einzelnen Monoblock. Und selbst dann werden bei den beiden mir hier vorliegenden Endstufen höchsten je 31,5 W @ 4 Ohm bei U_in von 0,7 Veff erreicht.

Die Begrenzung auf die Maximalleistung macht auch deshalb Sinn, weil die Verlustwärme bei grösserer Leistung in dem kleinen Gehäuse nicht mehr ausreichend abgeführt werden könnte. Ein anderer sehr positiver Effekt ist, dass man diese Endstufe nicht übersteuern kann. Es gibt also auch noch nicht einmal "Soft-Clipping", sondern es gibt wirklich gar kein Clipping. Klein Fritzchen könnte also ruhig den Lautstärkesteller an der Vorstufe auf Rechtsanschlag drehen, mehr als die genannten 51,5 W @ 4 Ohm "sind nicht drin", das ist bannig laut, fürs Wohnzimmer laut genug auf jeden Fall.

In der Simulation finde ich, dass der gemessene brettgerade Frequenzgang bis 100 kHz nicht möglich ist, wenn wie im Schaltbild auf der Webseite von Audiolabor eingezeichnet die Eingangskapazität 150 pF und der Serienwiderstand 56 kOhm beträgt. Die Tiefpass-Eckfrequenz (- 3 dB) liegt damit schon bei 20 kHz.
Ändere ich den Serienwiderstand auf 5,6 k (statt 56 kOhm), bekomme ich den geraden Frequenzgang bis 100 kHz (-1 dB @ 100 kHz), wie ich ihn auch messe. Da ist vermutlich ein Druckfehler (bei R3 im Audiolabor Schaltplan). Dafür spricht auch, dass sonst der Eingangspegel halbiert würde, was unvernünftig wäre.

Weitere Fehler sind im Audiolabor-Schaltpan für die Flink Endstufe bei den MOSFET-Transistoren (Treiber). Es sind nicht nur die MOSFET Symbole für N-Kanal- und P-Kanal-Typen vertauscht eingezeichnet, sonder auch die Orientierung von S (source) und D (drain) sind auch vertauscht. S (source) muss hier mit der Versorgungsspannung verbunden sein. Mit D (drain) an den Rails funktioniert es nicht. Das ist ein Druckfehler, in der Endstufe selbst ist es natürlich richtig.

Dies ist die für die Simulation mit LTspice verwendete Schaltung (AC-Version):



Ziel der Simulation war u.a., festzustellen, ob - und ggf wie stark - sich der 100 Hz Ripple aufgrund der Schaltung alleine (also Layout-Einflüsse, EM-Störstrahlungs-Einflüsse ausgenommen) im Frequenzspektrum zeigt. Eben deshalb wurde die Gleichrichtung und Siebung der Versorgungsspannungen explizit einbezogen und nicht idealisiert.

Die Eingangsspannung betrug 0,7 Veff und die Eingangsfrequenz f₀ = 913 Hz. Das letztere deshalb, damit sich die harmonischen Verzerrungen (ganzzahlige Vielfache der Grundfrequenz f₀) von Oberwellen der Ripplefrequenz (100 Hz und dessen ganzzahlige Vielfachen) leicht unterscheiden lassen. Endstufenlast = 4 Ohm

Im Simulationsergebnis (Frequenzspektrum, FFT) wurden die Amplituden durch Division mit 10 auf das bequeme Format dBr normiert, so dass das Bezugssignal 0 dBr definiert.:



Es zeigt sich als Ergebnis der Simulation, dass aufgrund der Schaltung allein, der Ripple auf den beiden 24 V - DC Rails unter den genannten Bedingungen zu einer Störspannung (100 Hz) von -85 dBr führt. Das ist um 14 dB besser als tatsächlich für diese Endstufe bei 31 W Ausgangsleistung (0,7 Veff Eingangsspannung) gemessen (der Messwert war -70,6 dBr bei 0,7 V Eingangsspannung, Last 4 Ohm).
Man sieht auch die Ripple-Oberwellen 200 Hz und 300 Hz, ähnlich wie im gemessenen Spektrum.

Ein 50 Hz Ripple (und dessen Oberwellen) kommt natürlich im simulierten Spektrum nicht vor, weil der nur durch das Trafo-Feld in die Schaltung gelangen kann und Feldeinwirkung auf das Layout in der Simulation nicht enthalten sind. Auch in der Messung war ja der 50 Hz Ripple durch Trafo-Einwirkung um den Faktor 10 x (20 dB) schwächer als die den Fremdspannungsabstand hier limitierende 100 Hz-Störung.

Somit habe ich halbwegs eine Quantifizierung zum Vergleich, "was ist?" gegen "was könnte ohne Feldeinflüsse sein" und deren Differenz als vermutlicher Feldeinfluss (Störfeld Feld der 100 Hz Gleichrichterströme).
Die Gleichrichterströme sind selbst ohne Eingangssignal (also ohne Forderung an die Endstufe) nicht vernachlässigbar, weil der Ruhestrom sowohl über die beiden MOSFET-Treiber als auch über die beiden End-Leistungstransistoren relativ hoch ist. An den beiden MOSFETs sind daher jeweils 4,7 Ohm Source-Widerstände mit je 2 W Nenn-Belastbarkeit verbaut und der Ruhestrom der Endtransistoren dürfte über 100 mA, bis evtl. etwa um 200 mA, liegen.

Die Simulation kommt übrigens auf einen Klirrfaktor bei 31 W @ 4 Ohm von ca. 0,2 %. Das Messergebnis war sogar deutlich besser, THD = 0,07 %. Die selektierten Transistoren (MOSFETs und End-Leistungstransistoren) sind also aus gutem Grund dort.

Weil das die Simulation auch ausgibt, zur Ergänzung noch der Frequenzgang / Phase in der Endstufen-Simulation:
So sah der gemessene Frequenzgang auch aus.

Links Simulationsergebnis (dBV), rechts Messergebnis (1 kHz auf 0 dBr normiert)




Es geht dann demnächst weiter mit dem Versuch, auch experimentell Hinweise auf ein vom Netzteil abgestrahltes 100 Hz Störfeld zu finden und es ggf. zu messen.


Gruß
Reinhard

Messungen:

Die Railspannungen habe ich zu +/- 28,7 V DC gemessen, also deutlich mehr als erwartet. Die großen Elkos (goldene ROE) haben die Nennspannung 25 V, werden also ca. 15 % darüber betrieben. Das werden sie durchhalten, sind nicht auf Kante genäht. Die höhere Spannung geht zu 2/3 auf die heute höhere Netzspannung zurück. Heisst aber auch, dass sie bereits 1990/91 schon an der Grenze betrieben wurden.

Den Ohmschen Widerstand der Trafo-Sekundärwicklung habe ich mit 350 mOhm gemessen.

LTspicee mit diesen Korrekturen ergab einen 100 Hz Ripple von ca. 700 mV spitze-spitze. Messung mit dem Oszilloskop aber nur 400 mV spitze-spitze. Daraufhin habe ich in der Simulation meine ursprünglichen leichten "Elkoverschlechterungen" (bzgl. Kapazität und ESR) aufgehoben und mit den Herstellerwerten LTspice gefüttert.

Bedingungen:
Eingangsspannung 913 Hz, 0,7 Veff, Last am Endstufenausgang 4 Ohm, Leistung 31 W. Sowohl bei Simulation als auch bei Messung

Ergebnis:
LTspice (Simulation) Ripple100 Hz: 540 mV spitze-spitze
Messung: 400 mVspitze-spitze.

Links LTspice Simulation, rechts Messung



Für die negative Spannung nahezu gleich.
D.h. die Endstufe erreicht und übertrifft die theoretisch zu erwartende Glättung / Filterwirkung für die positive und negative Versorgungsspannung auch unter Last.


Störfeld
Mit meinem Mitteln (E- und H-Nahfeldsonden, Oszilloskop FFT-Funktion) konnte ich weder direkt am Ringkerntrafo, an den Ladekondensatoren, am Brückengleichrichter und am Anti-Clipping-Modul ein Störfeld messen. Es gibt bestimmt etwas, aber das ist so gering, dass meine Mittel das nicht mehr aufspüren können. Dagegen konnte ich - im Fall eines wirklich schlechten Trafos (nicht bei Flink) mit erhöhter Streuinduktivität - mit meinen Mitteln das Störfeld leicht messen. Es hatte eine Reichweite von etwa 10 cm Radius um die Leitung zwischen Trafo und Gleichrichter und den Gleichrichter selbst.

Wenn das Anti-Clipping Modul 100 Hz Feldstörungen aufnehmen würde, das war einer meiner Gedanken, müsste der 100 Hz-Peak im Frequenzspektrum zurückgehen, wenn das Modul entfernt ist. Habe ich getestet, es gibt aber keine Änderung. Diesen Gedanken kann man begraben.

Was könnte ich noch machen?
Wie vorgeschlagen, könnte ich den Trafo sekundärseitig ablöten (er würde sonst für Gleichstrom einen Schluß erzeugen) und stattdessen vom elektronisch stabilisierten Labornetzteil Gleichspannung von +/- 28 V DC am Gleichrichter einspeisen. Diese Versorgung wäre weit weniger mit 100 Hz Ripple belastet (ganz perfekt ist sie auch nicht, aber vergleichsweise sehr viel sauberer). Was passieren wird, lässt sich aber sicher vorhersagen: Die 100 Hz Störpeaks im Spektrum werden deutlich zurückgehen. Denn wenn auf den Rails so gut wie kein 100 Hz mehr liegt (mit dem Verstärker-eigenen Netzteil waren es 400 mV spitze-spitze, wird sich das auch auf dem Signal vom Endstufenausgang zeigen. Was mache ich aber mit dieser Information? Sie führt auf mich zu keiner weiteren Erkenntnis oder Lösung als die, dass wenn kein 100 Hz mehr vom Netzteil kommt, es auch nur noch wenig oder so gut wie nicht mehr im Ausgangssignal vorhanden ist.

Es scheint so, dass Michaels anfängliche Vermutung "wahrscheinlich irgendwo schlechte Leitungsführung oder Masseschleife", zutreffen könnte, ohne dass ich da Konkretes zu habe. Aber die Tatsache, dass die Flink Endstufen, die durch Michaels Hände gegangen sind auch alle etwas gebrummt haben, deutet auf Design-/Layout als Ursache. Mehr könnte vermutlich nur der Hersteller/Entwickler selbst wissen, aber die Firma existiert schon lange nicht mehr.
Jedenfalls ist festzustellen, dass die Angabe des Störspannungsabstands von 96 dB für die Flink Endstufe, wie sie im Audiolabor Datenblatt steht, völlig unvereinbar mit leisem Brummen aus dem Lautsprecher und den hier gezeigten Messungen ist. Wer weiß, wo der Wert herkommt, wie er bestimmt wurde und ob er nicht evtl, an einem Labor- oder Vorserienmodell mit anderem Layout, ggf. sogar mit ausgelagertem, stabilisierten Netzteil gemessen wurde?


Noch ein Wort zum Vorstufen-Netzteil:

Mit einigen Bildern...

1. Netzteil steht vorne an der linken Seite der Vorstufe, Netzkabel geht aus dem Netzteil in Richtung Rückseite der Vorstufe raus: Recht gut.


2. Netzteil steht vorne an der rechten Seite der Vorstufe, Netzkabel geht wieder aus dem Netzteil in Richtung Rückseite der Vorstufe raus: Katastrophale Störung der Vorstufe


3. Netzteil steht oben auf der Vorstufe, Netzkabel geht wieder aus dem Netzteil in Richtung Rückseite der Vorstufe raus: Auch ganz schlecht, starke Störung der Vorstufe


4. Das Netzteil steht mit einen halben Meter Abstand neben der Vorstufe, aber das Cinchkabel zum Vorstufeneingang oder das vom Vorstufenausgang liegt neben oder auf dem Netzteil: Extrem starke Störung der Vorstufe. Der Verlegung des/der kabel ist also grösste beachtung zu schenken!


Alle diese Situationen sollte man vermeiden, so sagt auch Audiolabor in der Anleitung. Sonst ist die Konsequenz, wie hier demonstriert: Noch mehr Brummen. Dies nur nicht allein von der / den Endstufen sondern dann zusätzlich auch noch von der Vorstufe. Nur ist das Verbindungskabel zwischen Netzteil und Vorstufen kaum lang genug, um das Netzteil weit genug abseits der Vorstufe zu plazieren. Ich sehe die schädliche Wirkung dieser Störschleuder in einigen Fällen noch in 1 m Abstand zur Vorstufe.

Warum macht es einen Unterschied, ob das Netzteil links oder rechts von der Vorstufe steht, die ist doch innen symmetrisch aufgebaut? Die Vorstufe ja, aber das Netzteil nicht, Ladeelkos und Gleichrichter in diesem Netzteil (es gab wohl verschiedene Ausführungen), sitzen an einer Seite.



Fazit Flink

Die Audio- und Stereo-Magazine vergaben ja damals Punkte oder Ohren. Sollte ich das hier bei der Flink-Anlage machen, käme dabei heraus:

Flink Vorstufe:
Exzellent, Spitzenklasse,
4 von 5 möglichen Punkten (ein Punkt Abzug wegen einiger Kleinigkeiten, Stabi-Transistoren werden heiß und übertragen die Wärme in die Platine, die darunter schon braun wird, Roederstein Elkos im weinroten Bakelitbecher haben Haltbarkeitsschwächen in der Wärme des Geräts).

Flink Phono-Modul (MM) in der Vorstufe:
Befriedigend / ausreichend,
2 bis 3 von 5 möglichen Punkten. Aufgrund fehlender GK führt die Alterung der Transistoren zu hohem Klirrfaktor und Frequenzgangverbiegung. Der Ersatz ist mühsam, da die exotischen Originaltypen nonobtanium sind und erfordern Selektion (hfe), um die Originalspezifikation zu erreichen. Daher Punktabzug. Normalerweise sind MM-Phonostufen nicht so mimosenhaft, wie diese hier. Ist sie frisch revidiert, ist sie gut. Aber die Revision hat es in sich.

Flink Externes Vorstufen-Netzteil:
Ausreichend / mangelhaft,
1 von 5 möglichen Punkten. Es ist eine Primitivkonstruktion im billigen (und nicht abschirmendem) Plastikgehäuse. Wird zu warm, dadurch vorschnelle Alterung / Ausfall der beiden Ladeelkos. Stabilisierung ist zwar befriedigend (78xy / 79 xy Regler), aber das Streu-/Störfeld um diese Netzteil ist enorm. Stört auch noch in ca. 1 m Abstand deutlich. Gehäuse ist bruchanfällig und macht keinen wertigen Eindruck. Feste, nicht auftrennbare Verbindung zur Vorstufe, dadurch ist das Netzteil nicht einfach gegen ein besseres austauschbar.

Flink- Endstufen Monoblöcke:
Mangelhaft,
1 von 5 möglichen Punkten, Abwertung aufgrund eines konstruktiv bedingten hörbaren Brummens / zu schlechtem Fremdspannungsabstand. Ohne diesen schweren Mangel hätte es die Endstufe zu einem gut/befriedigend gebracht. Besonder innovativ ist das Anti-Clipping Modul, einfach clever!


Das war's zur Flink...ein Manufaktur-Produkt aus einem kleinen Audiobetrieb aus Westfalen, mit viel Licht aber auch 'ner Menge Schatten.

Trotzdem, wer sie hat, wird sie wahrscheinlich lieben und die Schwächen verzeihen - jedenfalls ist sie nicht alltäglich, auch optisch nicht.
Wer dagegen Perfektion sucht, findet sie woanders (Rowen/Schweiz - da, wo auch Züge pünktlich fahren - hatte ich als ein Beispiel genannt. Gibt sicher noch andere).

Gruß
Reinhard

Michael, danke für Deine Ergänzungen.

Ersatz der P600 Si-Dioden durch fast recovery Dioden oder Schottky-Dioden? Die Ripple-Amplitude ändern die nicht, würden sich nur bei größerer Trafo-Streuinduktivität auswirken. Die Chance, dass sie hier, mit dem sehr guten Ringkerntrafo, etwas bewirken, ist m.E. gering. Du weisst, was für massive Klötze die verbauten P600 sind. Die sind aus der doppelseitigen Platine mit der großen durchgängigen Kupferlage sicher auch nicht ganz einfach auszulöten. Nur "Auf Gut Glück" möchte ich in diesem Fall nichts ausprobieren oder experimentieren.

Zwar würde die Endstufe mit ihren Rails auf +/- 28 V viel mehr Leistung schaffen, z.B. auch locker 80 W, aber nicht mehr "hörwürdig" und auch nicht mehr im Bereich ausreichender Kühlung. Die Gründe dafür sind:
Die Endstufe schafft mit dem Anti-Clipping-Modul, so wie es jetzt dimensioniert ist, 51,5 Watt an 4 Ohm Dauerlast bei 0,18 % Klirrfaktor (@ 1 kHz). Und dabei wird sie an der hinteren Platte doch schon sehr warm. Ich habe mal ganz kurz die Endstufe - allerdings bei offenem Gehäuse - nur bei 31 W / 4 Ohm laufen gehabt, die hintere Kühlplatte ging in wenigen Minuten damit schon auf 85 °C.
Es ist, wie Du schreibst, möglich, die Leistung weiter zu steigern, indem die jetzige ZPD18 Zenerdiode im Anti-Clipping-Modul durch eine ZPD20 ersetzt wird. Allerdings schiessen der Klirrfaktor und die Intermodulationsverzerrungen für > 52 W steil in die Höhe, schnell in den Bereich > 1%, abgesehen von der nicht mehr vorhandenen Fähigkeit, die dann grössere Maximalleistung auch als Dauerlast abgeben zu können. Ich würde das selektierte Treiberpaar mit den MOSFETs und die beiden selektierten Leistungstransistoren nicht gefährden wollen, man bekommt sie so ja original nicht mehr und riskiert damit m.E. viel. Sie sind nur noch als Nachbauten und Fälschungen auf dem Markt und auch noch teuer - besonders teuer, da auch noch Selektion aus einer grösseren Anzahl nötig ist. das gleiche gilt für die beiden selektierten MOSFETs.

Dass die Endstufe zwar regulär nicht mit hoher Dauerlast in der Praxis betrieben wird, stimmt. Mein hartes Kriterium für das Anti-Clipping-Modul ist, dass es sicher begrenzen muss, bevor man auch in nicht regulärer Betriebssituation in einen Bereich zu hoher Verlustleistung kommt, dafür ist es m.E. in erster Linie dort drin. Es muss ein ausreichender Sicherheitspuffer vorhanden sein. Strommässig ist er das bei 51 W / 4 Ohm, der Kollektorstrom der Endtransistoren ist dafür noch etwas unterhalb 3 A, die eingesetzten Kollektorstrom-Sicherungen sind dementsprechend für 4 A/F. Die SOA der 2SC2921 / 2SA1215 erlauben bei einer U_CE von 30 V maximal 5 A, also ein ausreichender Puffer. Die Verlustleistung jedes der beiden Leistungstransistoren beträgt bei 52 W aber bereits ca. 25 W. Bei der sehr kleinen Kühlfläche der hinteren Gehäuse-Platte, an dem alle Leistungstransistoren angeschraubt sind, mit dem durch lediglich Anpressdruck relativ hohen Wärmeübergangswiderstand zum Restgehäuse ist die Abführung dieser großen Verlustleistung das kritische Nadelöhr. Meine Einschätzung ist deshalb, dass man besser die derzeitige Abregelung durch das Anti-Clipping-Modul bei 52 W / 4 Ohm nicht in Richtung grösserer Ausgangsleistung verschieben sollte, von den damit eingehandelten, schnell ansteigenden Verzerrungen bei > 52 W mal ganz abgesehen.

Besten Gruß
Reinhard

ERFOLG !

Masseschleife gefunden! Von Audiolabor selbst eingebaut! Aber warum bloß?

Dieser Draht hat mich gewundert. Unter der Lupe dann gesehen, dass die Massefläche, an der er am Schraubloch des Anti-Clipping-Moduls angelötet ist (dasselbe so an der anderen Endstufe auch), sowieso beide Enden dieses Drahtes verbindet. Damit spannen Draht und Massefläche eine Fläche (Massekreis) auf, durch die das 100 Hz Feld dringt, das von den Gleichrichterdioden und den Leitungen zu den Ladeelkos ausgeht. Das Feld induziert so einen 100 Hz-Brumm auf der Masse. Mich hat überrascht, dass der flach auf der Massefläche liegende Draht, der beidseitig an eben diese Massefläche angeschlossen war, also praktisch kaum /sehr wenig Fläche aufspannt, trotzdem einen so großen Einfluss von 10 dB auf die Brummspannung verursacht.

Masseschleife durch diesen überflüssigen Draht:

Masseschleife.jpg

Dass dieser Fehler bei Audiolabor selbst gemacht wurde, dafür spricht unzweifelhaft, dass auch fremde Flink Endstufen diese gleiche Drahtverbindung aufweisen. Kein Wunder, dass die damit alle brummen. Das spricht allerdings nicht für die Arbeitsweise und Qualitätssicherung bei Audiolabor, denn es wurden ganz offensichtlich nach dieser "Ergänzung" des Drahtes keine ausgiebigen Tests an der so modifizierten Endstufe mehr durchgeführt, sonst hätte das sofort auffallen müssen.

Beispiel einer fremden Flink-Endstufe mit der gleichen unheilvollen Drahtverbindung:



Ich habe daraufhin diesen Draht abgelötet und den Fremdspannungsabstand unter den gleichen Bedingungen wie vorher (bei 50 mW und bei 40 W) gemessen. Und siehe da, bei 50 mW ist er ist jetzt um stolze 10 dB besser. Vorher 54 dB @ 50 mW, jetzt (Draht entfernt) 64 dB. Das kann bereits genügen (nur noch 1/3 der vorherigen Brummspannung), dass der Restbrumm nun hoffentlich nicht mehr hörbar ist

Und auch bei grösserer Leistung, 40 W an 4 Ohm, ist der Fremdspannungsabstand nun fast 84 dB, sogar 13 dB besser als vorher!
Und was soll ich sagen, A-gewichtet, also Geräuschspannungsabstand, ist nun besser als 97 dB! Damit wird klar, woher die Angabe "96 dB Störspannungsabstand" in den Technischen Daten von Audiolabor stammen kann. Nämlich wenn es den A-gewichteten Signal/Störspannungsabstand meint und an einer Endstufe gemessen wurde, die diesen Draht-Unfug nicht eingebaut hatte, natürlich nicht.

Geräuschspannungsabstand ist i.a. mit der sog. A-Filterkurve (um ungefähr die physiologische Hörempfindlichkeit einzubringen) gewichtet und gibt deshalb einen besseren (höheren) Wert an als der unbewertete Fremdspannungsabstand (S/N oder SNR). Bei "Störspannungsabstand kann das eine oder andere gemeint sein, wenn es nicht explizit definiert ist. Man könnte (wenn man es etwas gehässig ausdrückt) auch sagen, A-Gewichtung ist ein Trick, damit die Zahlen besser aussehen.

Hier vorher-nachher Vergleich bei 40 W @ 4 Ohm:

Links: Vorher, mit Masseschleife, SNR = 71 dB
Rechts: Nachher, Masseschleife (Draht) entfernt, SNR = 84 dB (97 dB A-gewichtet)



Man kann staunen, die Simulation mit LTspice für 32 W / 4 Ohm zeigte bereits den jetzt endlich für 32-40 W / 4 Ohm auch messbaren, 100 Hz Brummpegel völlig korrekt:




Bei 50 mW an 4 Ohm

Links: Vorher mit Masseschleife, SNR = 54 dB
Rechts: Nachher, Masseschleife (Draht) entfernt, SNR = 64 dB (76 dB A-gewichtet)




Es klärt sich ja so langsam alles auf.

Nun bin ich zufrieden. Dadurch ändert sich natürlich meine Bewertung der Flink Endstufe.

Flink- Endstufen Monoblöcke:

Gut bis befriedigend,

3 von 5 möglichen Punkten, nachdem eine offenbar herstellerseitig eingebaute überflüssige Drahtbrücke an einer der Masseschrauben des Anti-Clipping-Moduls entfernt wurde, die eine Masseschleife verursacht, wenn die Massefläche an dieser Stelle unabhängig schon eine Verbindung aufweist. Dadurch Verbesserung des Geräuschspannungsabstand (A-gewichtet) bei 31 W an 4 Ohm auf nun 97,5 dB und Fremdpannungsabstand (ungewichtet) von 84 dB (vorher nur mangelhafte 71 dB). Besonders innovativ ist das Anti-Clipping Modul, einfach clever!

Die noch nicht korrigierten Endstufen, also alle die, bei denen dieser Draht noch vorhanden ist, sofern die massefläche unabhängig auch noch mit der Lötstelle verbunden ist, sind allerdings nach wie vor meß- und hörbar mangelhaft im wahrsten Wortsinn.

Die Qualitätssicherung von Audiolabor zeigt sich im Nachhinein als mangelhaft. Wenn eine Firma schon einen Messplatz besitzt, der solche Messungen erlaubt, sollte dieser auch eingesetzt werden, bevor Geräte in den Handel kommen. Eine Fremdspannungsmessung gehört und gehörte auch vor 1970 schon zu den Basics, ist und war erst recht 1991 (das Jahr 1991 steht auf der Platine) keine Raketenwissenschaft. Man wusste auch schon seinerzeit, dass vermeintlich kleine Änderungen große Auswirkung haben können, also prüft man das Teil nochmal am Messplatz, nachdem man was geändert hat. Keine der Endstufen mit dieser Drahtverbindung hätte ausgeliefert werden dürfen, keine hätte einen Test am Messplatz bestehen können! Das heisst, dass eine hinreichende Qualitätskontrolle gar nicht stattfand.

Gruß
Reinhard

Das können wohl nur ehemalige Mitarbeiter von Audiolabor wissen, die darin involviert waren.

Soll ich raten?
Evtl. gab es mal eine frühere Platinenversion, in der die Masseverbindung von der großen Massefläche auf zur Leiterbahn fehlte. Dafür wurde dieser Draht eingebaut. War auch schon nicht optimal, weil zu lang, es hätte auch einen kürzeren Weg gegeben. Aber sei's drum. Er war wohl mal nötig aufgrund einer vergessenen Verbindung bei der Leiterbahnführung im Platinenlayout an dieser Stelle.

Später wurde eine neue, korrigierte Platine verwendet, bei der diese Verbindung korrekt per Leiterbahn enthalten war. Den Damen und Herren in der Montage wurde bei der Umstellung von der alten Platinenversion XY auf die neue Platinenversion YZ aber mutmaßlich nicht mitgeteilt, dass sie diesen Draht nun nicht mehr einbauen dürften. Stattdessen lief dort alles so weiter wie früher, Draht von A nach B, wie eh und je.

Zur Verdeutlichung habe ich den Umriss der Massefläche mal hervorgehoben. Unten rechts in rot die Verbindung, die vielleicht bei einer früheren Platinenversion mal gefehlt hat und daher mit dem Draht hergestellt wurde, hier aber als Fortführung der grossen Massefläche zur Leiterbahn schon vorhanden ist.



Wäre es so gewesen, ein Fehler der vorkommen kann. Wäre verständlich. Was aber nicht hätte sein dürfen, dass dieser Fehler bei der Qualitätskontrolle unentdeckt bleibt. Die zu hohe Störspannung brüllt einen regelrecht an. War das allererste was mir beim Messen auffiel.

Gruß
Reinhard

Nein, ist sie an dieser Stelle nicht.

Es geht ja nur um die paar mm von der Massefläche zur Leiterbahn (wo ich rot markiert habe). Dafür legt man keinen so langen Draht über die Fläche. Besonders nicht in der Nähe der Gleichrichterdioden und am Verstärkereingang (Fotowiderstand). Es muss klar sein, dass man auf diese Art Störspannung einkoppelt. Ich hatte das ja vorher schon mal thematisiert (Vergleich: Rowen).
Die Verbindung kann an dieser Stelle auch nicht wg. zu hoher Stromstärke "aufgeben". Einerseits zweigt sie von der sehr großen Massefläche ab und ist bis zum Anlötpunkt des Drahts nur etwa 3 mm mm kurz. Die große Massefläche kann sowieso nicht aufgeben, da muss man keinen zusätzlichen langen Draht drüberlegen, wenn die Verbindung der Massefläche sowieso besteht.

Strom(stärke) als Grund scheidet aus.

An dieser Masseverbindung liegt der 470 Ohm Widerstand, an den die beiden 470 µF Elkos von den Emittern der Eingangstransistoren gehen. Der Strom darüber beträgt selbst für hohe Ausgangsleistung nur wenige mA. Die Vorspannung der Elkos ist 0,6 V, Lade-/Entladestrom dafür auch nur 1 mA. Sonst liegt daran nur noch der 56 kOhm Widerstand im Eingang, darüber fliesst noch sehr viel weniger Strom. Die Schraube, an der das Ende des Drahtes auf der Massefläche angeschlossen ist, ist der Massekontakt des Fotowiderstands im Anti-Clipping-Modul.
Extremfall beim Fotowiderstand angenommen:
Eingangsspannung 10 Veff (bewusst sehr viel mehr als "normal")
Hellwiderstand des Fotowiderstands: 200 Ohm (viel kleiner als typisch)
Für diesen Extremfall würde über den LDR nach Masse 50 mA fliessen.
Bei diesem kleinen Strom über eine Leiterbahnlänge von 3 mm entfällt auch dafür eine Notwendigkeitfür so einen Draht zusätzlich.

Ich habe mein "best guess" genannt. Weiter will und kann ich nicht spekulieren, warum dieser Draht vielleicht "sinnvoll" gewesen sein könnte und was man sich dabei gedacht hat. Wenn die Massefläche leiterbahnmässig die Verbindung sowieso herstellt, ist der Draht kontraindiziert, unsinnig und höchst schädlich. das ist nunmal so - hieb- und stichfest nachgewiesen. Nicht für alles, was so an Blödsinn produziert wird, lohnt es sich, nachträglich einen "guten Grund" als Rechtfertigung finden zu wollen.

Die Endstufen sind wohl noch von 1991 (steht auf den Platinen), bevor der Betrieb 1993 an Scheck Audio überging und haben auch noch nicht die neuen Einschaltplatinen mit Relais, wie die späteren bei Scheck. Ich will nicht einzelne Mitarbeiter hier oder dort damit an den Pranger stellen. Es ist vielmehr der (nicht ausreichend vorhandene) Qualitätsanspruch, die Philosophie der Firma, die sich in solchen Dingen äussert. Das ärgert mich.

Gruß
Reinhard

Die zweite Endstufe ist inzwischen auch kuriert und der Fremdspannungsabstand bei ihr ist durch die Entfernung des Drahtes ebenso gut geworden wie bei der ersten.

Den Abschlusstest mit Messung der relevanten Daten haben beide hinter sich. Sie stimmen beide sehr gut überein.

Anfangs hatte ich schon festgestellt, dass die Endstufen nicht auf niedrigste Verzerrungen getrimmt sind, sondern mit nur rudimentärer Gegenkopplung bei allen Verzerrungen (THD, IMD, TIM/DIM-100, Multiton-Dynamik) merklich schlechter liegen als Endstufen, die eine gute über-alles-Gegenkopplung haben. Dafür brillieren sie mit einem Frequenzgang 1 Hz bis 100 kHz brettgerade (eben "flink").

Aber das wichtigste Resultat dieser Überholung bleibt natürlich, dass den Endstufen das leise, aber vernehmbare Brummen abgewöhnt werden konnte.

In der angehängte pdf-Tabelle sind dievon mir gemessenen Daten der Vorstufe und Endstufe zusammengetragen, die aber nicht viel darüber sagen, wie sie "klingen".
Der Eine ist begeistert, der Andere mag sie nicht besonders - ist und bleibt eine Sache des Geschmacks und der Erwartungen. Ich kann meinen Eindruck nicht schildern, ich habe sie nur technisch getestet, nicht gehört. Was wolltet Ihr auch mit einem ein Klangurteil von einem schon halb Tauben anfangen?

Messdaten nach Revision.pdf

Gruß
Reinhard

kugel-balu schrieb:

Die Verzerrungswerte bei der Endstufe sind in meinen Augen grenzwertig

So ist das...die Endstufen können, so gesehen, mit der Vorstufe nicht mithalten. Die Priorität bei den Endstufen lag auf "Schnell", wie der Name. Sie lag - wie auch schon bei der Phono-Stufe - nicht in gleichem Maß auf "verzerrungsarm". Das Schaltungsdesign und der Aufbau geben das nicht her, dabei wurde der Ruhestrom von Audiolabor schon vergleichsweise hoch gewählt, über 100 mA, unveränderlich mit Festwiderständen gesetzt.

Auf der positiven Seite ist bei den Flink Endstufen zu nennen, dass sie bei kleineren Hörlautstärken im Vergleich zu anderen nur kleine Verzerrungen haben. Bei den meisten Verstärkern steigen die zu 50 mW hin viel mehr an. Auch ein sonst meist vorhandener deutlicher Anstieg der Verzerrungen zu hohen Frequenzen ist bei den Flink Endstufen so gut wie nicht vorhanden. In dem Punkt ist sie den meisten anderen Verstärkern auch überlegen.

Gruß
Reinhard