Audiolabor Flink (Vorstufe)

Anti-Clipping-Modul in der Flink-Endstufe

Dieses Modul ist im Schaltplan von Audiolabor nicht dokumentiert, ist aber nach Ausbau und Öffnen des Moduls gut zu entschlüsseln. Michael hatte mir die Schaltung nachgezeichnet (Michael, Danke dafür!) und sie ist in dem von mir hier weiter oben gezeigten Simulations-Schaltplan auch enthalten.
Deren Funktion hatte ich hier schon erklärt.

Es gibt nur diese Bauteile:

1. Vorwiderstand vor dem (~) Wechselspannungseingang des Brückengleichtichter (daran liegt das Endstufen-Ausgangssignal): 100 Ohm
2. Kleiner Brückengleichrichter in der DIL-Bauform
   
3. Zenerdiode ZPD18
   
4. rote 5 mm Standard-LED
5. Fotowiderstand (LDR)
   

Kritisch ist die LED.
Es muss eine "alte" rote Standard-LED wie aus den 1980iger / 1990iger Jahren sein, mit 5 mm Durchmesser. Max Vorwärtsstrom 30 mA bei 2 V. Heutige, modernere LEDs sind oft deutlich heller, dann nicht als Ersatz geeignet. Extra hell, super hell usw. sind auch nicht geeignet.

Kritisch ist auch die richtige Zenerdiode, es soll eine ZPD18 sein (18 V Zenerdiode).

Und schliesslich ist auch der "richtige" Fotowiderstand kritisch für den korrekten Begrenzungswert der Endstufen-Eingangsspannung. Während die LED und die Zenerdiode gewöhnliche, leicht beschaffbare Typen sind, ist gibt der Fotowiderstand zunächst ein Rätsel auf. Er geht nicht leicht kaputt, deshalb ist es selten, dass man ihn ersetzen müsste. Aber falls doch, dann ist die Frage, was nehmen?

Links die rote 5 mm Standard-LED, rechts daneben das ca. 6 mm x 6 mm große Fotowiderstands-Plättchen. Es ist nicht dick vergossen, nur dünn mit Epoxy-Harz überzogen:



Wenn ich am eingebauten, geschlossenen Anti-Clipping-Modul den Widerstand über der LDR messe, finde ich ca. 50 kOhm. Da dem in der Schaltung aber im Eingangsbereich noch 5,6 k + 56 k, diese beiden in Serie, nach GND liegen, beträgt der LDR Dunkelwert weniger als 1 MOhm.

Wenn man heute einfach nach "LDR" oder "Photowiderstand" sucht, findet man zahlreiche Typen mit heute etwas anderer Bauform. Die ist aber nicht der limitierende Faktor, sondern vielmehr der Widerstandsbereich, in dem der Fotowiderstand in dieser Schaltung arbeitet. Denn die allermeisten Fotowiderstände kommen bei der schwachen Bestrahlungsstärke, die bei hier nur ca. 0,5 mA (bis 1 mA) Diodenstrom anstehen, nicht auf den benötigten Abfall des LDR auf den relativ niedrigen Widerstandswert, der hier erforderlich ist. Der Dunkelwert des Widerstands ist zwar für sich unkritisch, aber mit hohen Dunkel-Widerstandswerten im mehrstelligen MOhm Bereich sind auch die Werte bei Bestrahlung mit wenig Beleuchtungsstärke auch tendenziell höher, dann im kOhm-bereich, statt bei < 1 kOhm.

Will oder muss man also nur den Fotowiderstand ersetzen, ohne das ganze Steuerungssystem aus Zenerdiode (Zenerspannung), LED-Typ und Fotowiderstand neu aufeinander abstimmen zu müssen, sollte ein LDR verwendet werden, der dem Originaltyp ähnlich ist.

Nach etwas Suche habe ich einen sowohl von Bauform als auch Niederohmigkeit passenden Typ gefunden: Perkin-Elmer M9960
Es gibt ihn ein zwei Ausführungen, 11a und 11b. Der Typ 11b ist noch etwas niederohmiger. M.E. kann man beide Typen hier nehmen.
Der M9960 hat auch die gleiche 6 x 6 mm große unvergossene Plättchen-Bauform.

Als Ersatz müssten auch die niederohmigen NSL-A6009 oder NSL-5910 geeignet sein, beide mit Dunkelwerten um ca. > 120 kOhm, deren Bauformen sind aber anders/grösser, damit muss man ggf. beim Einbau etwas improvisieren. Andere LDR's mit Dunkelwerten nahe bei oder nicht wesentlich über 1 MOhm sollten hier ebenfalls funktionieren. Davon gibt es allerdings nicht viele.

Das Anti-Clipping-Modul in dieser Bestückung begrenzt ab einer Endstufenausgangsspannung von etwa 14,4 Veff. Das entspricht einer Endstufen-Eingangsspannung von ca. 0,9 Veff, ab der die Verstärker-Ausgangsspannung begrenzt wird.
Dieser Wert sollte nach Austausch von Zenerdiode, LED und/oder LDR immer überprüft werden.

Gruß
Reinhard

Die Idee mit LDR hatte ich vor ca. 30 Jahren auch!

Meine damalige Vermieterin besuchte gern am Wochenende eine Tanzschule.
War dann nicht Unterricht sondern ähnlich Tanzcafe, Tanzen für Vereinsmitglieder.
Die jungen Leute machten dann Disco, himmelten immer wieder die teuren JBLs.

Da kam ich auf die Idee, einen Limiter zu entwickeln, auch mit LED und LDR.
War aber nicht für Clipping gedacht, eher sanft einsetzender Begrenzereinsatz.
Der LDR war da in einem Spannungsteiler zwischen Vorverstärker und Endstufe geplant.
Auch ich hatte recht kleine rechteckige LDRs, die mir als geeignet erschienen.
Gerade gesucht, leider nicht gefunden, vermutlich noch in einem Umzugskarton.

Andreas

Hallo Andreas,

na das war dann bei Deinem ja ganz genauso wie hier! Ist hier - bei der Flink - LDR ist auch im Spannungsteiler zwischen Vor- und Endstufe.

Wer hat von wem abgeguckt? (kleiner Spass!)

Bei der Flink ist es auch nicht primär für (gegen) Clipping gedacht. Die meisten Kunden haben schon mal was von Clipping gehört und wissen, dass es böse ist. Also ist das Anti-Clipping "was Gutes". Sonst hätte man u.U. klaren Wein einschenken müssen, nämlich, dass es die Endstufe zerstören würde, wenn man ihre Leistung ausschöpft, weil das Kühlkonzept dafür nicht ausreicht, also musste man das verhindern und die Leistung begrenzen. Auch die Hochtonverzerrungen wären bei grösserer Leistung als die 50 W (Begrenzung) zu groß geworden.



Gruß
Reinhard

kugel-balu schrieb:

weil das Ding innen viel zu heiss wird ...

Also nicht nur die Flink Endstufe? Kristall auch !

Die Endverstärker-Schaltung ist ja nahezu unverändert zur Flink-Endstufe. Aber das Gehäuse ist grösser, man hätte da leicht aussen Rippen-KK vorsehen können. Der Grundig SV 2000 hatte gezeigt, wie man es macht.

Gruß
Reinhard

Reinhard, Flink kannte ich damals noch nicht!

Umgekehrt auch so, Flink konnte unmöglich meine Idee kennen, nie veröffentlicht.
Irgendwann kramte ich das Konzept mit LDR noch mal aus meiner geistigen Schublade hervor.
So ein Limiter ist durchaus interessant für Amateurfunk, Betriebsart SSB.
Manche brüllen ins Mikrophon, bis die Endstufe mehr Harmonische macht als Grundwelle.
Da ist natürlich ein Kästchen zwischen Mikro und Funkgerät interessant.

Reinhard, wir beide hatten letztens den VHF-Transistor MMBT918 zum Thema.
Einige von dem habe ich inzwischen vorrätig, damit aber noch nichts gemacht.
Mit dem müsste was gehen bei etwas vorgespanntem B-Betrieb.
Im unteren Bereich hat man dann A-Betrieb und oben B-Betrieb in Richtung Sättigung.
Das wäre dann eine Lösung auf HF-Seite, um eine eher langsam einsetzende Begrenzung zu realisieren.
Klar, da muss man natürlich Oberwellen fischen, bei B- oder C-Betrieb nicht vermeidbar.
So ein Filter kann man dann recht klein bauen, muss ja nur bis Milliwatt taugen.
Mit dem dann recht sauberen Signal geht es zur Sendeendstufe mit Standardfilterung am Ausgang.
Das als kleiner Abschweif, Limiter sind nicht nur für HIFI interessant.

Andreas

Solche Limiter hat es nach meiner Erinnerung schon sehr lange gegeben, die ganzen Grundig - Cassettengeräte mit automatischer Aussteuerung hatten die drin. 1985, als ich mein erstes Modem baute, hatte ich auch solche Schaltungen verwendet, um konstante Bedingungen für den Diskrimator zwischen High und Low zu haben.
Aber die Limiter hatten seinerzeit einen schlechten Ruf. Die Funktion in der Flink-Endstufe, wie oldiefan sie beschrieben hat, ist in meinen Augen natürlich besonders böse. Es war gar nicht so lange her, dass die DIN45500 etwas zur Dauerlast (waren das 10 Minuten?) festlegte. Ich weiß gar nicht, wie ich das thermische Design benoten würde.

Nun ja, deshalb steht ja 0,7 V an der Endstufeneingangsbuchse, bei dieser Eingangsspannung greift die Begrenzung ja noch lange nicht. Und 0,7 V am Eingang gibt 31-32 W @ 4 Ohm am Ausgang. Das kann die Endstufe auch als Dauerlast. Sie ist bei mir viel länger als nur 10 Minuten mit Sinus-Dauerton bei 31 W gelaufen.

Bei > 51 W / 4 Ohm, wo die Begrenzung abregelt, traue ich ihr keine Sinus-Dauerlastfähigkeit mehr zu. Ich würde das auch gar nicht erst versuchen wollen, da es keine Thermosicherung gibt.


Gruß
Reinhard

Na, das Problem scheint sich ja dann durch die gesamte Audiolabor Gerätelinie zu ziehen.

Mal Zahlen dazu:
Ich habe die Gesamtleistungsaufnahme des Flink Monoblocks bei 32 W Ausgangsleistung (Nennleistung) an 4 Ohm Last zu 98 W gemessen.


Die teilt sich folgendermassen auf:




Es entfallen also davon alleine über 50 W Verlustleistung auf die rückseitige, nur 5 x 15 cm große Alu-Rückplatte, aufgrund der dort angeschraubten Treiber- und Endtransistoren. Selbst nachdem das massive Alu-Gehäuse daran komplett und fest montiert ist, wird es schon so warm, dass das Anfassen schon unangenehm ist.

Das Aufeinander-Stellen beider Monoblöcke sollte man besser sein lassen. Jeder ist darauf angewiesen, voll von kühler Luft an allen Seiten umströmt zu werden.

Selbst bei nur 1 W Ausgangsleistung beträgt die Leistungsaufnahme noch um 25 W. D.h. sie wird auch bei kleiner Leistung ordentlich warm, weil die Treiberstufe weitgehend unabhängig von der Ausgangsleistung 7 W alleine verbrät und wegen des hohen Ruhestroms von ca. 120 mA die Endtransistoren schon 16 W, obwohl sie noch gar nicht viel zu tun haben.




Gruß
Reinhard

Der Ringkernverlust war zu hoch angesetzt, habe ich oben schon korrigiert, die Verlustleistung an der hinteren Kühlplatte ist dann noch grösser.

Beim Ruhestrom wird bei der Flink kein Sollwert genannt, ist ab Werk mit Festwiderständen unveränderlich festgesetzt.
Man kann sich nur an anderen Audiolabor Endstufen mit ähnlichem Design orientieren, wo Angaben gemacht wurden. Bei der Brillant sind 240 mA für Doppel-Parallelbestückung genannt, d.h. pro Paar (--> Flink) 120 mA. Bei der (etwas späteren?) Kristall steht nur noch 80 mA, weil es dort mit 120 mA thermisch offenbar gar nicht mehr ging.

Bei mir: 50-55 °C an der Rückseite kommt hin, 40 °C am übrigen Gehäuse (Anfassen unangenehm).

Gruß
Reinhard

Es müssen schon die genannten Bedingungen genau eingehalten werden, wenn man vergleichen will, also Lastimpedanz 4 Ohm und dabei gemessene Leistung an der Last von 32 Watt nach 30 Minuten.
An 8 Ohm oder bei geringerer Ausgangsleistung oder nur kurz bei höherer Leistung, bleibt's natürlich kühler.


Gerade sehe ich, dass die alten Schwächen der Flink Mono-Endstufen bei neueren Brinkmann Produkten (brinkmann-audio.de/main.php?prod=mono&lang=de) immer noch vorhanden sind:

Zitat aus einer aktuellen Brinkmann Broschüre (Stereo-Endstufe); "Die Endstufe muss in jedem Fall auf ihrer dazugelieferten Granitplatte betrieben werden,
sonst droht Überhitzungsgefahr." Granitplatte statt ordentlicher Kühlung...ach so?

und:
"Da das Gerät nicht mit einem Übertemperaturschalter ausgestattet ist..."
Also thermisch unzureichend konstruiert und immer noch ohne Übertemperatursicherung. Wie gehabt...bei Flink

Beim Brinkmann Mono-Endstufenblock, ...

...getestet in Stereoplay 06/19:
Rauschabstand bei 1 W / 8 Ohm: 85 dB

...getestet in hifi & records 3/2019:
IM-Verzerrungen SMPTE bei 5 W / 4 Ohm: 0,11 % (Flink Endstufe bei diesen Bedingungen: 0,23 % IMD SMPTE)
Fremdspannungsabstand: 85,4 dB, 92,1 dB(A) (Flink Endstufe bei Nennleistung: 84 dB, 96 dB(A))

Mit solch hohen IM-Verzerrungen ist kein Blumentopf zu gewinnen, auch wenn hier nur noch halb so viel wie beim alten Flink Monoblock. Im Multiton-Test (30-31-Ton) müllt der dadurch entstehende Intermodulationsteppich die Feinheiten zu, insbesondere bei grösserer Leistung. Da die Intermodulation nur für 5 W angegeben ist, statt - wie sonst üblich - bei Nennleistung oder bei - 1 dB oder -3 dB, lässt das den Schluß zu, dass es einen guten Grund gab, sie für höhere Leistung nicht anzugeben. Sie wird vermutlich dann sehr schlecht sein.

Fremdspannungsabstand hier auch immer noch soo sehr schlecht, unter 90 dB!

Gut für den Anbieter, dass Käufer mit diesen Daten sowieso nicht viel anfangen können und auch nicht wollen.

Die abgedruckten Tests sind natürlich trotzdem voll des blumigen Lobes...obwohl die gemessenen Werte, die ich hier daraus zitiere, eine ganz andere Sprache sprechen und die Aussage eigentlich sein müsste: "Lieber Hersteller, Händler, dies und das ist ok, aber jenes ist Murks...mach' was dran und dann kommst Du wieder!

Eigentlich ist es einfach, man braucht bloß den 31-Multiton Test bei einer höheren Leistung (z.B. bei 10 W) anzuschauen, und die Spreu trennt sich vom Weizen. Kleiner Klirrfaktor heisst nicht automatisch, dass IMD auch gering ist. Aber bei hohem Klirrfaktor ist IMD auch immer hoch. Sie korrelieren nicht direkt miteinander, haben aber letztlich beide ihre Ursache in Nichtlinearitäten der Signalübertragung. Und hohe IMD nach SMPTE oder DIN gemessen, schiebt den IM-Teppich im Multiton-Test nach oben. Das heisst, dass der im komplexen Musikspektrum verfügbare Dynamikumfang vermindert wird.
Ich kenne nur eine Test-Institution, wo das konsquent gemacht wird und wo ein Gerät auch als technisch schlecht bezeichnet wird, wenn es bei solchen Messungen durchfällt. (audiosciencereview.com/forum/index.php).



Gruß
Reinhard