Studiotonbandmaschine AEG Telefunken M15A G-tuned

Gerts Modifikationen

Studiotonbandmaschine AEG Telefunken M15A G-tuned

Beitragvon Fortepianus » 20.11.2015, 10:05

Liebe Freunde alter Analogtechnik,

seit einiger Zeit führe ich mit Harald Diskussionen zu analog vs. digital, und habe den Erwerb seiner M15A interessiert mit verfolgt. Sie wurde übrigens nicht von irgendwem generalüberholt, sondern von Peter, wie ich von Harald hörte, einem Tonmeister und Spezialisten für diese alten Schätze aus dem Freundeskreis des leider kürzlich verstorbenen Eberhard Sengpiel (ebs), der ja auch bei uns im Forum schrieb. Vielleicht liest Du ja mit, Peter? Würde mich sehr freuen!

Haralds M15A ist also perfekt generalüberholt und eingemessen, aber er ist trotz perfekten Messergebnissen nicht so recht zufrieden mit Klang. Wenn man bedenkt, dass von diesen Maschinen viele Schallplatten aufgenommen wurden, von deren Qualität heute noch viele Analogfreaks schwärmen, muss da mehr gehen, da waren wir uns einig. Harald schickte mir die zwei Aufnahme- und zwei Wiedergabeeinschübe der Maschine. Die Dokumentation dazu ist perfekt - ich habe alle Schalt- und Bestückungspläne genau der vorliegenden Version.

Kurze Schaltungsanalyse des Aufnahmeverstärkers

Ein Blick in die Schaltung zeigt gleich auf den ersten Blick einen entscheidenden Unterschied eines damals üblichen Schaltungsentwurfs zu einem heutigen: Es gibt nur eine 35V-Versorgungsspannung für alles. Das hat zur Folge, dass man immer wieder Koppelelkos einsetzen muss, weil das Signal nicht symmetrisch zur Null ist, sondern zur halben Versorgungsspannung. Sonst könnte man ja keine negativen Werte darstellen. Heute ist es bei Analogschaltungen in der Audiotechnik üblich, z. B. +-15V zu verwenden und die einzelnen Stufen möglichst ohne Kondensatoren zu koppeln.

Schauen wir uns also den Eingang an:

Bild

Man sieht einen Eingangsübertrager Tr1 (in der Studiotechnik unverzichtbar) und einen Transistor als Emitterfolger beschaltet, Ts1. Und schon sind die ersten beiden Koppel-Cs im Spiel: C5 ist offensichtlich, er koppelt den Ausgang des Ts1 aus, und C4 unten im Bild. C4 sorgt dafür, dass der Trafo auf das Potenzial von Ts1 hochfloaten kann. Auch durch diesen C fließt das Signal.

Über C5 wird eine OP-Schaltung zur einstellbaren Hochtonentzerrung bedient, und zwar parallel zwei gleiche Schaltungen für 19 und 38cm/s. Hier die 19er-Hälfte:

Bild

Der OP ist ein Dual-OP vom Typ RC4739. Ein Oldie, in den 70ern als hochwertiger Nachfolger von µA739 etc. entwickelt, brauchte keine externe Kompensation mehr und war rauschärmer als seine Vorgänger. Dennoch, aus heutiger Sicht ist das eher weniger rauscharm, und der interne Aufbau erinnert doch stark an das langjährige Zugpferd µA741. Mit dem RC4739 sind Klirrfaktoren von 0,1% realisierbar. Im Vergleich: Ein heutiger Spitzenklasse-OP kommt auf 0,00003% (-130dB!). Übrigens auch hier wieder ein Elko zur Potenzialentkopplung zu sehen: C8.

Also beim OP gibt es Handlungsbedarf, ganz klar. Ein LME49720 ist nicht nur viele Zenerpotenzen besser beim Klirr, sondern hat auch einen 20mal schnelleren Impulsanstieg bei Bedarf (slew rate) und rauscht ca. Faktor 5 weniger.

Nun folgt die Einkopplung der Vormagnetisierungs-HF (oben im folgenden Bild) und die Umschaltung zwischen den beiden Pfaden 19 und 38cm/s mit FETs.

Bild

Ich vermeide heute jeden FET vor allem wie hier längs im Signalweg, aber vielleicht bin ich diesbezüglich auch etwas paranoisch veranlagt. Hier wieder klangrelevante Elkos: C26 und C40.

Es folgt der Ausgangsverstärker, der den Aufnahmekopf treibt:

Bild

Das ist nun einer der guten alten Kleinleistungsverstärker mit den Transistoren Ts7/8 (2N2219A/2N2905), wie ich sie in den 70ern als Schüler gerne konstruiert habe während des Lateinunterrichts. Das klingt auch aus heutiger Sicht gar nicht so übel! Der unvermeidliche Koppel-C34 und ein Muting-FET Ts9 sind im Ausgangskreis.

Nett gemacht ist übrigens die Spannungssiebung mit Ts10/11 rechts oben. Eine solche Schaltung, die das RC-Siebglied R70/C45 mit einem Darlington-Emitterfolger hochohmig entkoppelt, ist viel besser, als man erst so denken mag. Heute würde man da eher einen integrierten Spannungsregler reinmachen - aber zumindest die meist verwendeten 78xx halten zwar die Spannung stabil, produzieren aber ihrerseits ordentlich Dreck (HF, kleine Impulsnädelchen etc.). Da ist die alte Darlingtonschaltung zwar viel "weicher", aber sauberer.

Überarbeitung des Aufnahmeverstärkers AV1d

Hier meine Todo-Liste:

A Operationsverstärker IS1 (RC4739) tauschen

    a) IS1 auslöten
    b) 14pol. Sockel (Goldkontakte) einlöten
    c) Adapterplatine auf Lochraster machen:
      1. LME49720NA verwenden
      2. Betriebsspannung OP auf 32V begrenzen. Problem: LME kann nur max. 34V, aber es hat 35V. Dazu:
      3. Vorwiderstand 330R für Versorgung einlöten
      4. Pufferelko 220µF/50V Panaconic FR (RAD FR 220/50)
      5. parallel dazu Folie 100nF
Das sieht dann so aus:

Bild

Das Problem ist, dass die Pin-Belegung des RC4739 so gänzlich anders ist als heute üblich - deshalb ist auf der Unterseite des kleinen Lochrasteradapters ein kleiner Fädeldrahtverhau zu finden, der einige Mühe zur Herstellung bereitet.

B Elkos Signalweg tauschen

    a) C5, C8, C9, C34 (22µF): RAD FR 22/50
    b) parallel dazu jeweils Glimmer 1nF (CY 22-3 1,0NF)
    c) C26 (220µF): AX 105 220/50
    d) C40 (1µF): Folie 1µF/50V MKS-02 1,0µ
    e) C4, C33 (100µF): RAD FR 100/50
    f) parallel dazu Glimmer 1nF (CY 22-3 1,0NF)

C Elkos Spannungsversorgung tauschen

    a) C20, C45 (100µF): RAD FR 100/50
    b) C21 (22µF): RAD FR 22/50

Die Karte eines der beiden des Aufnahmeverstärker AV1d im Original:

Bild

Da kann man sich gegen den Reflex, nicht nur die Elkos im direkten Signalweg, sondern schlicht alle Elkos zu tauschen, einfach nicht wehren. Den kleinen Elko mit 1µF habe ich gegen einen Folien-C getauscht, die größeren gegen Panasonic FR, und die entscheidenden davon habe ich auf der Platinenunterseite dann noch mit 1nF-Glimmerkondensatoren gebrückt:

Bild

Die Panasonic FR haben nicht nur eine um 1-2 Zehnerpotenzen höhere Lebendauer als die alten Roederstein-Elkos, sie sind auch erheblich kleiner und haben einen ESR (Ersatzserienwiderstand) von wenigen zig Milliohm. Sowas war in den 70ern einfach noch nicht zu kriegen. Die wenigen verbliebenen Tantalelkos, die man im Bild sehen kann, sind übrigens alle nur zur Pufferung von Schaltleitungen da und klanglich nicht relevant.

Nach dem Umbau habe ich dann beide Karten an 35V eines Labornetzteils gehängt und war dankbar, dass mit ca. 30mA ein plausibler Strom floss (und nicht die Ampère, die diesen unangenehmen, charakteristischen Geruch produzieren, der oft von einem kleinen Rauchfaden begleitet wird). Alles funktioniert nach meinen Messungen, wie es soll, und die beiden Karten müssten ohne erneuten Abgleich einsetzbar sein - am Frequenzgang dürfte sich nichts von Belang geändert haben.

Beim Wiedergabeverstärker wird's etwas komplexer, da warte ich noch auf diverses Material. Dazu demnächst mehr auf diesem Kanal.

Viele Grüße
Gert
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Beitragvon Zwodoppelvier » 20.11.2015, 13:29

Hallo Gert,

das wird sicher wieder ein interessanter Streifzug durch die Technik; nur einen Punkt kann ich logisch nicht ganz nachvollziehen

Fortepianus hat geschrieben: Wenn man bedenkt, dass von diesen Maschinen viele Schallplatten aufgenommen wurden, von deren Qualität heute noch viele Analogfreaks schwärmen, muss da mehr gehen ...

Die Technik ermöglichte im damaligen (Neu-)Zustand, also mit den Widerständen, Folien- und Elektrolyt-Cs wie auch den Halbleitern (OPs) der damals verfügbaren Qualität offenbar die erwähnte Aufzeichnungs-/Wiedergabequalität. So gesehen, müßte es doch eigentlich genügen, den einstigen Zustand durch Austausch der überalterten Bauteile wiederherzustellen.

Maßnahmen wie der Wechsel der OP gegen aktuelle, besonders klirrarme, sowie

Fortepianus hat geschrieben:Die Panasonic FR haben nicht nur eine um 1-2 Zehnerpotenzen höhere Lebendauer als die alten Roederstein-Elkos, sie sind auch erheblich kleiner und haben einen ESR (Ersatzserienwiderstand) von wenigen zig Milliohm. Sowas war in den 70ern einfach noch nicht zu kriegen.

schlägt doch einen ganz anderen Weg ein.

Interessant wäre m.E. schon gewesen, zu sehen, ob die Revision ohne Modifikationen nicht bereits zum Ziel geführt hätte. Wohlgemerkt ohne weitere Verbesserungen durch Einbau grundsätzlich besserer Teile bzw. Änderungen in der Schaltung in einem zweiten Schritt auszuschliessen.

Viele Grüße
Eberhard
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Beitragvon Fortepianus » 20.11.2015, 15:37

Hallo Eberhard,

Zwodoppelvier hat geschrieben:Die Technik ermöglichte im damaligen (Neu-)Zustand, also mit den Widerständen, Folien- und Elektrolyt-Cs wie auch den Halbleitern (OPs) der damals verfügbaren Qualität offenbar die erwähnte Aufzeichnungs-/Wiedergabequalität. So gesehen, müßte es doch eigentlich genügen, den einstigen Zustand durch Austausch der überalterten Bauteile wiederherzustellen.

ja, das habe ich Harald zunächst auch so vorgeschlagen. Als er jedoch hörte, dass ich vorsichtshalber schon mal angefangen hatte, mir über OP-Adapter Gedanken zu machen, meinte er, mach das gerne auch. Es geht ihm nämlich nicht darum, eine möglichst originalgetreue Tonbandmaschine zu haben, sondern um eine möglichst gute analoge Quelle.

Interessant wäre m.E. schon gewesen, zu sehen, ob die Revision ohne Modifikationen nicht bereits zum Ziel geführt hätte. Wohlgemerkt ohne weitere Verbesserungen durch Einbau grundsätzlich besserer Teile bzw. Änderungen in der Schaltung in einem zweiten Schritt auszuschliessen.

Ja schon, aber man kriegt die Originalteile von damals wie z. B. all die Elkos nicht mehr. Ich muss sie also sowieso gegen andere Elkos ersetzen, und da nehme ich natürlich möglichst gute. Allein durch diese Maßnahme klingt die Maschine schon anders als damals und vermutlich besser. Dann die alten OPs auch noch rauszumachen ist eigentlich nur konsequent.

Ansonsten habe ich die Schaltung im Originalzustand belassen. Die alten OPs habe ich alle zerstörungsfrei rausgekriegt, und die könnte man, da jetzt gesockelt, zum Spaß auch wieder reinstecken. So könnte man rausfinden, was die Elkos ausmachen und was die OPs.

Viele Grüße
Gert
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Beitragvon Fortepianus » 22.11.2015, 16:23

Nun also zu den Wiedergabeverstärkern. Vor dem Umbau:

Bild

Unten rechts der kleine Eingangsübertrager, dessen Existenz schon an anderer Stelle kritisiert wurde. Ich denke, die Entwickler werden schon einen Grund gehabt haben, hier für völlige Potenzialtrennung zu den Wiedergabeköpfen sorgen zu wollen. Egal, jedenfalls ist das der Beginn des Signalpfades auf der WV1d genannten Karte.

Ansonsten sieht man wieder eine Menge dieser alten orangefarbenen Elkos, die getauscht werden sollten, keiner nennenswerten Alterung unterliegende gute Folienkondensatoren, die gerne bleiben dürfen, und zwei der Doppel-OPs RC4739, die wir schon vom Aufnahmeverstärker her kennen. Im oberen Teil vebirgt sich unter dem kleinen Kühlkörper eine integrierte kleine Stereo-Leistungsendstufe mit max. 4W Leistung, die im Brückenbetrieb Push-Pull den Ausgangstrafo oben rechts im Bild treibt.

Die Schaltung des Eingangsteils:

Bild

Nach dem Eingangsübertrager Tr1 kommt eine recht kunstvolle Eingangsschaltung, die heute wahrscheinlich kaum mehr ein Entwickler so machen noch so hinkriegen würde. Der Transistor Ts1 in Emitterschaltung sorgt für einen enorm hohen Eingangwiderstand. Über seinen Emitter wird das getrennt für 19 und 38 einstellbare Gegenkopplungsnetzwerk, mit dem man den Frequenzgang einstellen kann, zurückgekoppelt. Was ist nun kunstvoll zu nennen an dieser Schaltung? Es ist die Umschaltung 19/38 im oberen Teil des Bildes. Über die Entkopplungsdioden Gr1-4 wird das Schaltpotenzial U"19" und U"38" dazu verwendet, das Ruhepotenzial des oberen oder unteren Teils von IS1 so zu legen, dass der jeweilige OP entweder normal arbeitet oder sein Ausgang komplett runter auf Null fährt, weil dann der nicht invertierende Eingang ein niedrigeres Potenzial sieht als der invertierende. So wird elegant ohne jeden Transistor im Signalweg zwischen der oberen oder unteren Hälfte der Schaltung, die jeweils für 19 oder 38cm/s zuständig ist, umgeschaltet.

Danach folgt ein weiteres Klangregelnetzwerk mit IS2, immer noch getrennt für 19 und 38:

Bild

Die Dioden Gr5 und 6 addieren die Signale der beiden Zweige, von denen nur immer einer aktiv ist, auf das kleine passive HF-Filter, das von Ts2 als Emitterfolger hochohmig von der folgenden Last befreit wird. Es folgt die kleine Leistungsendstufe IS3 in Brückenschaltung mit Tr2 als Ausgangsübertrager:

Bild

FET Ts3 macht das Muting, und die notwendige Mittelspannung bei der halben Versorgung liefert der IC an Pin1 gleich mit. Es ist ein LM378N, ein damals hochmoderner Baustein. Dass die Ausgangsstufe derart kräftig ausfällt, gefällt mir persönlich sehr gut. Wer meine Umbauten der Linns, Oppos und Sonos kennt, weiß auch, warum. Je stromlieferfähiger und niederohmiger eine Ausgangsstufe ausfällt, desto besser hat sie nachfolgende Kabelkapazitäten etc. im Griff.

Ts4 und 5 begrenzen im eventuellen Fall eines Ausgangskurzschlusses den Versorgungsstrom des ICs, und mit Brücken oder Widerständen an A, B und C kann man verschiedene Studiopegel einstellen. Der Ausgangstrafo ist noch mit allerlei R-C-Kombinationen als Korrekturnetzwerk versehen.

An der Schaltung fällt aus heutiger Sicht auf:

1. Wie schon beim Aufnahmeverstärker bedingt die nur einseitige Versorgungsspannung viele Koppelkondensatoren.

2. Die verwendeten OPs sind heute nicht mehr Stand der Technik.

3. Der LM378N mag damals hochmodern gewesen sein, klingt aber eben ein bisschen so, wie eben eine Autoradioendstufe von damals eben so klang.

4. Der unscheinbare C42 direkt vor dem Ausagangstrafo ist ein Problem. Er muss einerseits eine recht große Kapazität haben wegen des niedrigen Ausgangswiderstandes und einer möglichst niedrigen unteren Grenzfrequenz, zum anderen aber bipolar sein, weil die Endstufe ja im Brückenbetrieb Push-Pull arbeitet. Bipolare Elkos sind nichts anderes als zwei gegeneinander gepolte Elkos in einem Gehäuse, von denen immer derjenige als Kondensator arbeitet, der gerade die richtige Polung für die anliegende Spannung hat. Der andere ist ein mehr oder eher weniger gut gelungener Kurzschluss eines eben falsch gepolten Elkos. So ein Bauteil bringt immer Probleme durch Nichtlinearitäten mit, die sich klanglich negativ auswirken.

Die Schaltung ist damit klar, und im nächsten Beitrag folgt, was ich daran gemacht habe.

Viele Grüße
Gert
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Beitragvon nihil.sine.causa » 22.11.2015, 23:36

Hallo Gert,

danke für Deinen spannenden Bericht!

Fortepianus hat geschrieben:Also beim OP gibt es Handlungsbedarf, ganz klar. Ein LME49720 ist nicht nur viele Zenerpotenzen besser beim Klirr, sondern hat auch einen 20mal schnelleren Impulsanstieg bei Bedarf (slew rate) und rauscht ca. Faktor 5 weniger.

Wenn ich das lese, stelle ich mir vor, was gewesen wäre, wenn die Analogtechnik mit modernen Mitteln weiterentwickelt worden wäre... [Der Otto-Motor hat ja auch immer wieder eine Chance bekommen.] Jedenfalls bin ich total gespannt, wie es weitergeht und – vor allem – wie es am Ende klingen wird.




Hallo Eberhard,

Zwodoppelvier hat geschrieben:Interessant wäre m.E. schon gewesen, zu sehen, ob die Revision ohne Modifikationen nicht bereits zum Ziel geführt hätte. Wohlgemerkt ohne weitere Verbesserungen durch Einbau grundsätzlich besserer Teile bzw. Änderungen in der Schaltung in einem zweiten Schritt auszuschliessen.

Das ist auch aus meiner Sicht ein valider Punkt, über den Gert und ich im Vorfeld intensiv diskutiert haben. Die Argumente, die Gert angeführt hat, führen dazu, dass sich die Zeit eben nicht so ohne Weiteres zurückdrehen lässt. Schon wenn man die in die Jahre gekommenen Kondensatoren durch aktuelle ersetzt, wird sich die Klangtextur einer solchen Maschine verändern.

Hinzu kommt, dass die Fragestellung, wie eine M15A in der ersten Generation Anfang der 70er Jahre geklungen haben mag, für sich genommen sehr interessant, für meine Tests aber unerheblich ist. Mir geht es um eine möglichst gute Analogquelle, die der Mikrofon-Übertragungskette möglichst nahe kommt. Letztere realisiere ich ja auch mit modernen Mitteln. Mikrofone, Mikrofon-VV, Vorverstärker und Lautsprecher sind alle im 21. Jahrhundert entwickelt und produziert worden.

Selbst wenn man – nach erfolgreicher Erneuerung – anfangen würde, ältere Bänder mit dieser Maschine zu digitalisieren, würden die Karten erneut gemischt. Zum einen gibt es umfangreiche Restaurierungswerkzeuge in der digitalen Welt, und man würde doch versuchen, substanziell das Optimum aus diesen Bändern herauszuholen (ähnlich wie es bei High Definition Tape Transfers versucht wird). Auf der anderen Seite waren die Analogaufnahmen aus den 70er Jahren für andere Abhörmöglichkeiten hergestellt, als wir sie heute zur Verfügung haben können. Je besser eine Aufnahme gemacht wurde, umso eher war sie auf den jeweiligen Verwendungszweck hin konzipiert.

[Das schließt aber nicht aus, dass man im Nachhinein durch moderne digitale Methoden versuchen kann, sich der alten Klangästhetik anzunähern. Ein weites Feld – das mit Sicherheit einen eigenen Thread wert wäre.]

Was ich sagen will: gegen moderne Kondensatoren und Ops spricht aus meiner Sicht erst einmal nichts, sofern mich dies meinem Klangideal näher bringt.

Viele Grüße
Harald
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Beitragvon Fortepianus » 23.11.2015, 14:00

Liebe Analogfans,

am Wochenende habe ich mir die Wiedergabeverstärker vorgenommen. Folgende Umbauten wurden an den WV1d durchgeführt:

A Operationsverstärker IS1, IS2 (RC4739) tauschen (siehe Aufnahmeverstärker)

Wie ich von Harald erfuhr, beteiligt sich Peter im Hintergrund an der Diskussion zu meinen Umbauarbeiten, was mich sehr freut. Ebenfalls eingeschaltet hat sich ein damaliger Entwickler von AEG Telefunken, der für die M15A zuständig war. Zurecht warnte er mich über Peter/Harald vor einem vorschnellen Tausch der OPs, da dies Nachteile in Bezug auf Schwingneigung und klangliche Balance haben könne. Da hat er natürlich völlig recht! Auch ich warne immer wieder davor, einfach mal so als Tuningmaßnahme OPs zu tauschen, ohne genau zu wissen, was man da macht. So habe ich mir natürlich schon beim Aufnahmeverstärker genau mit dem Oszilloskop angeschaut, ob die Schaltung schwingt oder bei scharfen Impulsanstiegen ein "Nachklingeln" zu sehen ist. Auch die Frequenzgänge vorher-nachher habe ich gemessen und keinen Unterschied festgestellt. Das Problem ist beim OP-Tausch, dass man wissen muss, auf welche Phasenreserve der OP kompensiert ist und ob das in der vorliegenden Schaltung ausreicht. Ansonsten haben, elektrisch stabile Verhältnisse vorausgesetzt, die meisten OPs eine eigene, charakteristische Klangsignatur: So klingt der alte 741 müde und verhangen, der LF355 bis 357 ebenso müde, aber zusätzlich weich und aufgedickt. Besser ist der TL071 bis 074, der in den 80ern aufkam. Aber auch er spielt noch etwas weich und verhangen. Das änderte sich grundlegend mit dem NE5534 bzw. der rauschärmeren Variante NE5534A. Er brachte eine gute Durchzeichnung und einen enorm straffen Bassbereich mit. Vielleicht fehlte ihm ein wenig Feinauflösung im Hochtonbereich - das brachten dann die Burr Brown OPA2134 und OPA2604 mit, allerdings leider ohne den straffen Bass des 5534. Erst der ziemlich teure OPA627 vereinte die Tugenden der vorgenannten und trug zu einem äußerst entspannten Klangbild bei. Nun, heute ist es im Hochpegelbereich der LM4562 bzw. LME49710 bis 49740, der für meinen Geschmack den besten Ton angibt: Er klingt nämlich überhaupt nicht im Sinn von dem berühmten Stück Draht mit Verstärkung. Das ist keinesfalls mit steril und technisch zu verwechseln, aber prägt dem Klang eben nichts Eigenes auf wie im Extremfall eine Röhre.

Auch beim Wiedergabeverstärker habe ich die beiden Doppel-OPs getauscht gegen eine kleine Adapter-Konstruktion wie beim Aufnahmeverstärker:

Bild

B Endverstärker IS3 (LM378) tauschen

Eigentlich würde man den kleinen Stereo-Leistungsverstärker am liebsten durch einen Doppel-OP ersetzen, der die entsprechende Leistung abliefern kann - nichts anderes ist bei genauerer Betrachtung ein integrierter Leistungsverstärker. Was liegt da näher, als meinen Lieblingsbuffer, den Burr Brown BUF634, einfach in die Gegenkopplungsschleife eines LME49720 zu integrieren?

    a) IS3 auslöten
    b) 14pol. Sockel (Goldkontakte) einlöten
    c) Adapterplatine auf Lochraster machen:
      1. LME49720NA als OP verwenden
      2. Betriebsspannung OP begrenzen. Dazu:
      3. Vorwiderstand 330R für Versorgung einlöten
      4. Pufferelko 100µF/50V Panaconic FR (RAD FR 100/50)
      5. parallel dazu Folie 100nF
      6. 2x BUF 634T als Leistungsstufe verwenden mit
      7. Pufferelko RAD FR 100/50
      8. Ruhestrom auf 8mA stellen (sonst zu heiß)
      9. 1x BUF 634T für Bias verwenden mit Spannungsteiler 2x 10kOhm am Eingang

Leichter gesagt als getan, denn zunächst war es ein ziemlicher Zirkus, den LM378 auszulöten. Ich wollte das zerstörungsfrei hinkriegen, damit man bei Bedarf auch die alten LM378 wieder einstecken kann. Die mittleren drei Pins auf beiden Seiten des 14pol. Gehäuses des LM378 sind Masse, und dafür ist auf der Platine eine große durchgehende Fläche reserviert. Da friert meine eigentlich recht kräftige Entlötsaugpistole ziemlich hin, auch wenn man sie auf 420°C stellt. Aber wo ein Wille, da ein Weg, die Kombi aus Entlötgerät, gleichzeitigem Einheizen der Fläche mit einem Lötkolben (mit der anderen Hand) und Nacharbeit mit Entlötsauglitze brachte dann den Erfolg und die LMs waren draußen - und sie funktionieren noch. Ein Problem mit all den Adapterplatinchen, sowohl bei den OPs wie hier beim LM, ist die Bauhöhe. Harald hat mir Bilder von den eingebauten Platinen mit aufgelegtem Meterstab geschickt, aus denen hervorgeht, dass ich maximal 26mm Luft zwischen Platinenoberfläche und Metallboden unter der nächsten Platine habe. Wer jetzt fragt, warum Harald nicht einfach die ganze Tonbandmaschine geschickt hat: Die wiegt 53kg. Hier die zur Verfügung stehende Höhe, die ich nicht überschreiten darf beim Umbau der Platinen:

Bild

Das sind 26mm bei den Wiedergabeverstärkern WV1d und nur 20mm bei den AV1d. Eben merke ich beim Einstellen des Bildes, dass ich auch bei den AV1d von 26mm ausgegangen war, aber bei den AV ist der Abstand kleiner. Damit müssen die momentan samt Sockel 24mm hohen OP-Adapterplatinchen auf den AV1d noch 4mm abspecken. Aber eins nach dem andern.

Hier die Bilder vom LM378-Ersatz:

Bild

Bild

Bild

Die Bauhöhe beträgt so eingebaut mit dem Sockel auf der Platine 25mm und liegt so gerade noch unter den zur Verfügung stehenden 26mm. Die beiden oberen BUFs sind die Nachbrenner für den Doppel-OP. Der im letzten Bild unten links zu sehende BUF634 ist der Buffer, der niederohmig die virtuelle Masse auf halber Versorgungsspannung bereitstellt. Man erkennt beim zweiten Bild jeweils einen Widerstand an Pin 1 der beiden oberen BUFs - damit wird der Ruhestrom eingestellt. Je höher, desto höher die Bandbreite des BUFs, die von 30MHz ohne angeschlossenem Pin 1 bis zu 180MHz bei Pin1 auf minus Versorgungsspannung reicht. Damit steigt der Ruhestrom von 1,5mA auf 15mA an, was gleichbedeutend damit ist, dass die Ausgangsstufe des BUF bei umso größerer Aussteuerung noch im ClassA-Bereich bleibt. Deshalb werden in meinen Oppo- und Linn-Umbauten all diese BUFs mit maximalem Strom gefahren, was hier aber ohne weitere Kühlung (kein Platz dafür) zu einer recht ordentlichen Hitze der BUFs führt. Bei 15mA Strom und 34V Versorgung ist das pro Buffer immerhin ein halbes Watt an Verlustleistung, was das TO-220-Gehäuse an die Umgebung abgeben muss. Ich habe mit dem Infrarot-Thermometer 60°C gemessen, womit man sich an den ICs schon etwas die Finger verbrennt beim Anfassen. Im eingebauten Zustand wäre dann mit noch deutlich höheren Temperaturen zu rechnen, da die Hitze ja nicht richtig weg kann. Ich habe deshalb den Ruhestrom halbiert. Damit bleibt die OP-Buffer-Kombination immer noch elektrisch stabil und die ICs werden nur handwarm.

C Elkos im Signalweg tauschen

    a) C1 (47µF): RAD FR 47/50
    b) parallel dazu Glimmer 1nF (CY 22-3 1,0NF)
    c) C2 (1.000µF): RAD FR 1.000/35
    d) C15, C16 (2,2µF): Folie MKS-2-5 2,2µ
    e) C23, C24 (100µF): RAD FR 100/50
    f) C31 (10µF): RAD FC 10/50
    g) C32 (0,47µF) belassen, aber parallel dazu Glimmer 1nF (CY 22-3 1,0NF)
    h) C42 (220µF): Parallelschaltung von 5x 47µF/50V smd Keramik und 6,8µF Folie
    i) parallel dazu Glimmer 1nF (CY 22-3 1,0NF)

Wie schon im letzten Beitrag erwähnt, stellt C42 als bipolarer Elko (220µF/16V) ein gewisses Problem dar. Ich habe das so gelöst:

Bild

Es gibt inzwischen Keramik-Cs in smd, die bei winzigsten Abmessungen recht hohe Kapazitätswerte erreichen. Die hier verwendeten sind im Gehäuse 1210, was einen quadratischen Querschnitt von ca. 2,5mm Kantenlänge bei einer Quaderlänge von ca. 3mm bedeutet. Diese winzigen Quader haben 47µF Kapazität bei 50V Spannungsfestigkeit! Davon habe ich auf einer kleinen Adapterplatine fünf Stück parallel geschaltet, dazu noch 6,8µF/50V Folie und 1nF Glimmer. Das gibt zwar rechnerisch etwas mehr als die geforderten 220µF, aber die genaue Kapazität ist an dieser Stelle in der Schaltung herzlich egal. Die vorher verwendeten bipolaren Elkos hatten 20% Toleranz, und die ausgelöteten gealterten Exemplare hatten noch 165µF.

Es gibt noch einen bipolaren Elko C39 mit 4,7µF Kapazität, der in den vorliegenden Exemplaren zur Kopplung zwischen den beiden Eingängen der Brückenhälften des LM378 verbaut war. In späteren Platinenversionen hat man gemerkt, dass man sich den getrost sparen kann. Ich habe ihn durch eine Drahtbrücke ersetzt.

D Elkos Spannungsversorgung tauschen

    a) C12, C18, C41 (100µF): RAD FR 100/50
    b) C36 (220µF): RAD FR 220/50
    c) C48 (10µF): RAD FC 10/50

Die restlichen Elkos, wenn auch nur in den Schaltleitungen, habe ich dann auch noch getauscht. Hier die fertige WV1d-Platine nach dem Umbau:

Bild

Detail Ausgangsstufe:

Bild

Detail OPs:

Bild

Detail Ersatz des bipolaren Elkos und der BUFs, hier noch ohne Vorwiderstand an Pin 1 und damit mit voller Hitzeentwicklung:

Bild

Ich habe dann genaue Messungen gemacht, einmal mit den originalen drei ICs, einmal mit den neuen Adapterplatinen. Die Frequenzgänge sind identisch.

Kleiner Schock, als ich auf der Suche nach HF-Schwingneigungen war: Da war eindeutig irgendwas in der Gegend von etwas über 100kHz zu sehen, zwar nicht hoch, aber auffällig, auch ohne jedes Eingangssignal. Ich tauschte ICs hin und her, und - auch bei den alten ICs war das zu sehen! Und zwar tauchte die Schwingung schon am Ausgang des ersten OPs auf. Ein kleiner 50Hz-Brumm war außerdem zu sehen - ebenfalls mit alten und neuen ICs. Des Rätsels Lösung: Die Schaltung ist so hochohmig am Eingang, dass man sich alles Mögliche aus der frischen Luft einfängt, wenn man die Platine ohne Schirmbleche einfach so auf dem Labor-Tisch betreibt. So kommt der Brumm in die Signalleitung, und die 100kHz - nun, die sind von meiner großen Lupe am Arbeitsplatz bzw. deren Beleuchtung. Wenn ich die ausschalte, ist mit alten wie mit neuen Halbleitern Ruhe :) .

Damit denke ich, können alle Platinen ohne erneuten Abgleich einfach wieder eingesteckt werden. Ach so ja, mir bleibt ja noch die Abspeck-Aktion der OPs auf den AV1d:

Bild

Elko quergelegt und Sockel auf der Platine entfernt, dann die Adapterplatine direkt eingelötet. Das bringt die entscheidenden Millimeter. Nun kann man beim Aufnahmeverstärker eben nicht mehr auf den Original-OP umstecken - aber ich glaube, das wird niemand wirklich vermissen.

Viele Grüße
Gert
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Beitragvon Keksstein » 23.11.2015, 23:06

Hallo Gert,

grundsätzlich finde ich es toll solche alten "Legenden" wieder aufzufrischen, mir sind nur ein paar Dinge bei Deinen Modifikationen aufgefallen. Ich meine das ganze nicht böse, es soll mehr als Anregung/Meinungsaustausch dienen. Die Klangbeschreibungen einzelner OPVs will ich hierbei nicht bewerten, für mich als Techniker ist das Blödsinn weil es auf die Außenbeschaltung der Bauteile ankommt.

nihil.sine.causa hat geschrieben:
Fortepianus hat geschrieben:Also beim OP gibt es Handlungsbedarf, ganz klar. Ein LME49720 ist nicht nur viele Zenerpotenzen besser beim Klirr, sondern hat auch einen 20mal schnelleren Impulsanstieg bei Bedarf (slew rate) und rauscht ca. Faktor 5 weniger.

Wenn ich das lese, stelle ich mir vor, was gewesen wäre, wenn die Analogtechnik mit modernen Mitteln weiterentwickelt worden wäre... [Der Otto-Motor hat ja auch immer wieder eine Chance bekommen.] Jedenfalls bin ich total gespannt, wie es weitergeht und – vor allem – wie es am Ende klingen wird.

Natürlich sind die verbauten OPs technisch seit Jahren überholt, man muss aber das Gesamtpaket betrachten, das ist den "HighEndern" leider oft nicht klar. Das Tonband hat nunmal seine Grenzen in Bezug auf Verzerrung, Rauschen und Dynamik, tauscht man die Bauteile gegen neue aus hat man teilweise wieder andere Probleme. (Als Beispiel die Slew Rate in Verbindung mit dem alten Layout.) Die alten Schaltungen waren so gebaut das sich ein "schlechtes" Bauteil nicht negativ auf die gesamte Performance auswirkt, genau deshalb ist der LME an der Stelle verschwendet.

Was liegt da näher, als meinen Lieblingsbuffer, den Burr Brown BUF634, einfach in die Gegenkopplungsschleife eines LME49720 zu integrieren?

Der LME ist ein wirklich schneller OPV, selbst im Class-A Modus des Bufs wäre ich mir nicht so sicher ob das stabil läuft. (Phasenreserve) Hast Du mal nur diese Schaltung mit einem steilen Impuls am Eingang und einem Oszi auf Überschwinger überprüft? Das alte Telefunken-Layout machts leider nicht besser ...

Der im letzten Bild unten links zu sehende BUF634 ist der Buffer, der niederohmig die virtuelle Masse auf halber Versorgungsspannung bereitstellt.

Läuft das sauber trotz der kapazitiven Last der Stütz Cs? Ich weiß, Ti hat ein Beispielschaltbild dazu aber sie schweigen wie groß die Cs werden dürfen. Ich verstehe nicht welchen Vorteil es bringen soll hier mit einer virtuellen Masse zu arbeiten, die gab es ja Original auch nicht.

Wie sieht es mit der zusätzlichen Stromaufnahme der neuen OPs im Vergleich zur Originalschaltung aus,sind zwar nur wenige mA aber auf die vielen Karten verteilt...

Wie schon im letzten Beitrag erwähnt, stellt C42 als bipolarer Elko (220µF/16V) ein gewisses Problem dar. Ich habe das so gelöst:

Mir wäre der Elko lieber als der Keramik-C. :wink: 47µF in der Baugröße müssen doch Klasse 3 Keramiken sein, die haben einen starken Piezoeffekt (wirken als "Mikrofon") und die Kapazität ist stark nichtlinear über die Betriebsspannung. Wenn ich es richtig gesehen habe soll der Elko nur minimale Offsets aus der Schaltung davor vom Übertrager abkoppeln, im normalen Betrieb lädt er sich nicht um und beeinflusst damit auch nicht den Klang weil es keinen Spannungsabfall über ihm gibt. Ich gebe Dir aber recht dass es kein Riesen-Folienkondensator werden sollte weil diese Teile schöne Antennen für alle möglichen Störungen sein können.

Gruß,
Jan
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Beitragvon Fortepianus » 24.11.2015, 08:33

Hallo Jan,

Keksstein hat geschrieben:Die Klangbeschreibungen einzelner OPVs will ich hierbei nicht bewerten, für mich als Techniker ist das Blödsinn weil es auf die Außenbeschaltung der Bauteile ankommt.

danke für die Blumen :cheers: . Ich will kurz erzählen, auf welcher Erfahrung, die ich gemacht habe, diese Kurzbeschreibung beruht. Ich habe vor ca. 20 Jahren, als ich bemerkte, wie unterschiedlich OPs klingen, mir einen einfachen Versuchsaufbau gestrickt: Aus meinem damals gut frisierten CD-Player Sony CDP-XA5ES raus in ein kleines externes Alugehäuse mit einem Stecksockel für Dual-OPs. Eine externe ordentliche Stromversorgung mit +-15V, lokal die Versorgung ordentlich gepuffert und die OPs mit v=1 gegengekoppelt (Ausgang auf -Eingang). +Eingang 47k nach Masse, am Ausgang wieder raus zu den Aktivboxen. Die Lautstärke war fix am CD-Player eingestellt. Die nun auftretenden Unterschiede im Klang, wenn man verschiedene OPs reinsteckt, erstaunten mich doch sehr. Die so gefundenen Klangunterschiede sind mir später immer wieder begegnet, egal, ob die OPs mit Verstärkung 1 oder 5, invertierend oder nicht, in einer Filter- oder Regelschaltung steckten. Probier das doch einfach mal aus, Du wirst staunen. Voraussetzung ist immer, dass die Schaltung stabil ist, klar. Ein langsamer OP gibt sich mit einer einfacheren Spannungsversorgung zufrieden, ein schneller will auch schnelle Stromspeicher in seiner Nähe.

Keksstein hat geschrieben:Natürlich sind die verbauten OPs technisch seit Jahren überholt, man muss aber das Gesamtpaket betrachten, das ist den "HighEndern" leider oft nicht klar. Das Tonband hat nunmal seine Grenzen in Bezug auf Verzerrung, Rauschen und Dynamik, tauscht man die Bauteile gegen neue aus hat man teilweise wieder andere Probleme. (Als Beispiel die Slew Rate in Verbindung mit dem alten Layout)

1. Das Layout ist nicht schlecht
2. Die slew rate der LMEs macht hier überhaupt keine Probleme - wenn ich das nicht mit dem Oszi angeschaut hätte, dürftest Du mich zurecht als Anfänger bezeichnen.

Keksstein hat geschrieben:Die alten Schaltungen waren so gebaut das sich ein "schlechtes" Bauteil nicht negativ auf die gesamte Performance auswirkt, genau deshalb ist der LME an der Stelle verschwendet.

Nein. Die Schaltung ist gut gemacht, und der LME hätte sich früher schon darin wohlgefühlt, wenn es ihn schon gegeben hätte.

Keksstein hat geschrieben:Der LME ist ein wirklich schneller OPV, selbst im Class-A Modus des Bufs wäre ich mir nicht so sicher ob das stabil läuft. (Phasenreserve) Hast Du mal nur diese Schaltung mit einem steilen Impuls am Eingang und einem Oszi auf überschwinger überprüft?

Ja, habe ich doch oben geschrieben. Mit der Kombi LME49710/20 und BUF634 habe ich einige Erfahrung.

Keksstein hat geschrieben:Das alte Telefunken Layout machts leider nicht besser...

Was gefällt Dir am Layout nicht? Kennst Du es?

Keksstein hat geschrieben:
fortepianus hat geschrieben:Der im letzten Bild unten links zu sehende BUF634 ist der Buffer, der niederohmig die virtuelle Masse auf halber Versorgungsspannung bereitstellt.

Läuft das sauber trotz der kapazitiven Last der Stütz Cs? Ich weiß, Ti hat ein Besipielschaltbild dazu aber sie schweigen wie groß die Cs werden dürfen. Ich verstehe nicht welchen Vorteil es bringen soll hier mit einer virtuellen Masse zu arbeiten, die gab es ja Original auch nicht.

Doch, die gab es im Original. Das ist doch gerade der Witz am LM378N, dass er für die externe Beschaltung an Pin 1 eine virtuelle Masse bereitstellt. Löte ich ihn aus, muss ich die virtuelle Masse selbst stricken. Und ja, das ist bombenstabil, denn es hat keinerlei Gegenkopplung, die ein Schwingen bewirken könnte, wenn Du Dir die Beispielschaltung im Datenblatt anschaust. Das ist ein bisschen so wie ein Emitterfolger hinter einem Spannungsteiler, nur viel niederohmiger. Da kannst Du 1F als Kapazität dranhängen und es juckt den BUF nicht.

Keksstein hat geschrieben:Wie sieht es mit der zusätzlichen Stromaufnahme der neuen OPs im Vergleich zur Originalschaltung aus,sind zwar nur wenige mA aber auf die vielen Karten verteilt...

Die Stromaufnahme der einzelnen Steckkarten ist nur wenige mA höher als vorher. Wenn man sich die Stabilisierungsschaltung davor anschaut mit dem guten alten Arbeitspferd 2N3055, ist das irrelevant. Aber Du hast recht, darauf muss man achten.

Keksstein hat geschrieben:Mir wäre der Elko lieber als der Keramik-C. :wink: 47µF in der Baugröße müssen doch Klasse 3 Keramiken sein, die haben einen starken Piezoeffekt (wirken als "Mikrofon") und die Kapazität ist stark nichtlinear über die Betriebsspannung.

Hast Du dazu mal Versuche gemacht? Ich jedenfalls schon. In den AGM-Endstufen habe ich im Bass auch das Problem, dass eine relativ große Kapazität den Gegenkopplungspunkt von der Masse gleichspannungsmäßig trennen muss. Da ist das Problem ganz ähnlich gelagert und ich habe unzählige Kondensatoren ausprobiert. Heraus kam eine Lösung wie hier vorgestellt.

Keksstein hat geschrieben:Wenn ich es richtig gesehen habe soll der Elko nur minimale Offsets aus der Schaltung davor vom Übertrager abkoppeln, im normalen Betrieb läd er sich nicht um und beeinflusst damit auch nicht den Klang weil es keinen Spannungsabfall über ihm gibt.

Elkos ohne Vorspannung klingen am übelsten. Probier's aus.

Viele Grüße
Gert
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Beitragvon Keksstein » 24.11.2015, 20:44

Hallo Gert,

Fortepianus hat geschrieben:Die nun auftretenden Unterschiede im Klang, wenn man verschiedene OPs reinsteckt, erstaunten mich doch sehr.

Über Klang lässt sich schlecht diskutieren weil jeder das anders empfindet, ich versuche deswegen mehr die technische Seite zu betrachten.

Trotzdem habe ich auch schon ähnliche Versuche an Selbstbauschaltungen gemacht, zuletzt bei einem Aufholverstärker (nichts Ernstes, ein ganz normaler nicht-invertierender Verstärker mit einstellbarer Verstärkung). Ich meinte am Anfang auch deutliche Unterschiede zwischen OPA134, LME49710 und NE5534 (auf Zwischenadapter wegen der Kompensation) zu hören, im Blindtest habe ich und ein anwesender Audio begeisteter Freund dann aber versagt. Auch mein DA-Wandler, den ich als absolut neutral empfinde, verwendet NE5532 OPAs die ich nicht "hören" kann.

1. Das Layout ist nicht schlecht
2. Die slew rate der LMEs macht hier überhaupt keine Probleme - wenn ich das nicht mit dem Oszi angeschaut hätte, dürftest Du mich zurecht als Anfänger bezeichnen.

Das will ich natürlich nicht, wollte es nur zur Sicherheit erwähnen. :cheers:

Nein. Die Schaltung ist gut gemacht, und der LME hätte sich früher schon darin wohlgefühlt, wenn es ihn schon gegeben hätte.

Würde man heute noch neue Bandmaschinen bauen wären diese sicher fast nur mit OPV Stufen bestückt, damals gab es solche Bauteile in der geforderten Qualität wie Du sagst aber noch nicht. Man hatte keine andere Möglichkeit als eine Diskrete Lösung die dem OPV sozusagen die Arbeit abnimmt, damit sinken die Ansprüche an den OPV. Teilweise wird deshalb auch heute noch der Differenzverstärker in besonders rauscharmen Schaltungen diskret gebaut, gutes Beispiel:

http://www.thatcorp.com/datashts/dn109.pdf

Was gefällt Dir am Layout nicht? Kennst Du es?

Ich hatte diese Maschine noch nicht vor mir, hatte aber schon diverse Studer/Revox Geräte auf dem Tisch die ja aus der gleichen Ecke kommen. Die Masseführung in einer Revox A/B77 oder dem B225 als Beispiel ist teilweise schon... interessant. ;-)

Doch, die gab es im Original. Das ist doch gerade der Witz am LM378N, dass er für die externe Beschaltung an Pin 1 eine virtuelle Masse bereitstellt. Löte ich ihn aus, muss ich die virtuelle Masse selbst stricken.

Stimmt, hatte ich übersehen. Sorry!

Hast Du dazu mal Versuche gemacht? Ich jedenfalls schon. In den AGM-Endstufen habe ich im Bass auch das Problem, dass eine relativ große Kapazität den Gegenkopplungspunkt von der Masse gleichspannungsmäßig trennen muss. Da ist das Problem ganz ähnlich gelagert und ich habe unzählige Kondensatoren ausprobiert. Heraus kam eine Lösung wie hier vorgestellt.

Was meinst Du mit "ausprobiert"?

Elkos ohne Vorspannung klingen am übelsten. Probier's aus.

Ich hatte einen ähnlichen Fall in einer alten Studio Endstufe, dar wars allerdings ein (noch schlechter geeigneter) Tantalkondensator. Bei Elkos habe ich die Erfahrung gemacht das es nur dann Probleme gibt wenn diese durch Alterung massiv an Kapazität verloren haben oder die Grenzfrequenz zu hoch gewählt wurde. Sobald eine Spannung im für Audio relevanten Frequenzbereich über dem Bauteil abfällt gibt es Verzerrungen, aus diesem Grund wurden die Elkos immer deutlich größer dimensioniert (> Faktor 10 ist nicht selten) als es hätte sein müssen. Mit Vorspannung entschärft man das Problem natürlich, es geht aber auch so.

Gruß,
Jan
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Beitragvon Hans-Martin » 25.11.2015, 22:50

Fortepianus hat geschrieben:Nun also zu den Wiedergabeverstärkern.
Unten rechts der kleine Eingangsübertrager, dessen Existenz schon an anderer Stelle kritisiert wurde. Ich denke, die Entwickler werden schon einen Grund gehabt haben, hier für völlige Potenzialtrennung zu den Wiedergabeköpfen sorgen zu wollen. Egal, jedenfalls ist das der Beginn des Signalpfades auf der WV1d genannten Karte.

Bild

Nach dem Eingangsübertrager Tr1 kommt eine recht kunstvolle Eingangsschaltung, die heute wahrscheinlich kaum mehr ein Entwickler so machen noch so hinkriegen würde. Der Transistor Ts1 in Emitterschaltung sorgt für einen enorm hohen Eingangwiderstand. Über seinen Emitter wird das getrennt für 19 und 38 einstellbare Gegenkopplungsnetzwerk, mit dem man den Frequenzgang einstellen kann, zurückgekoppelt.

Hallo Gert

ich lese das Schaltbild inzwischen so (vorher hatte ich nur ein Blockschaltbild): R2 und R3 bilden den Spannungteiler für den TS1, alles soll angesichts des geringen Basisstrombedarfs schön hochohmig sein, was dem Wunsch nach Rauscharmut zuwiderläuft und mikrofonieverdächtig wird. C1 stabilisiert die Basisspannung, Tr1 wird einen niedrigen Gleichstromwiderstand haben und zugleich die Quelle einkoppeln, abgeschlossen mit R1 (392k), der viel hochohmiger ist als der Basisspannungsteiler sein könnten, wenn wie üblich mit Koppel-C gearbeitet würde.

Die gefürchtete Tonkopfmagnetisierung wird vermieden, weil der Tr1 beim Einschalten kaum belastet wird und zudem noch galvanisch trennt. Alles mit einem Streich (ungewöhnliche Einbindung des Eingangsübertragers), das Schneiderlein könnte fast vor Neid erblassen ...

Für mich ist die Frage nach dem Sinn des Übertragers damit hinreichend erklärt, der Entwickler hat sein Können in diesem Detail für mich eindrucksvoll bewiesen.

Grüße Hans-Martin
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Beitragvon Fortepianus » 26.11.2015, 07:51

Hallo Hans-Martin,

ja, ich war auch sehr angetan, als ich mir die Schaltung anschaute. Die versteht man nämlich nicht gleich auf den ersten Blick, was oft ein Qualitätsmerkmal ist. Die Eingangsbeschaltung ist ebenso wie die von mir exemplarisch beschriebene 19/38-Umschaltung kunstvoll zu nennen, da gebe ich Dir recht. C1 ist in meinen Augen nicht nur, wie Du richtig schreibst, zur (DC-) Stabilisierung der Basisvorspannung da, sondern koppelt auch wechselspannungsmäßig das Signal zur Masse. Deshalb habe ich ihm einen Glimmer parallel gegönnt.

Noch ein Detail finde ich schön gemacht: Das Gegenkopplungs-Netzwerk besteht ja im Wesentlichen aus jeweils zwei Integrierern mit unterschiedlichen Zeitkonstanten (C6-C9 mit den dazugehörigen R und Trimmern). Für DC ist das allerdings gar nicht gegengekoppelt, sowas läuft mit geringstem DC-Offset der OPs ruckzuck an den Anschlag. Nun kommt ein ebenfalls recht kunstvoll gemachtes DC-Servo ins Spiel: R31/33 rücken ganz langsam mit 1mF gepuffert (C2) die Emitter-Sockelspannung von Ts1 passend hin. Quasi ein "passives" DC-Servo.

Hans-Martin hat geschrieben:... alles soll angesichts des geringen Basisstrombedarfs schön hochohmig sein, was dem Wunsch nach Rauscharmut zuwiderläuft und mikrofonieverdächtig wird.

Da hast Du allerdings recht. Die Schaltung, einfach so zum Test auf dem Labortisch mit Spannung und Signalen versorgt, fängt sich alles aus der frischen Luft, was gerade so vorbeikommt. Die Schaltspannung meiner 50cm entfernten Lupenlampe jedenfalls verstärkt sie ebenso prächtig wie allerlei Netzbrumm aus der Umgebung, und man hat das Gefühl, wenn man den Oszi an den Ausgang klemmt, dass man nur mit dem Finger schnippen muss, um ein Signal zu sehen. Dem kommt nun aber der Panzerschrank-ähnliche Aufbau der Maschine entgegen.

Harald wird demnächst mit dem Trumm bei mir vorbeikommen. Ich bin sehr gespannt, wie sich die überarbeiteten Platinen dann klanglich machen werden.

Viele Grüße
Gert
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Beitragvon Fortepianus » 26.11.2015, 10:11

Noch ein kleiner Nachtrag bzgl. der Funktion des Eingangsübertragers. Von Peter erreichte mich über Harald noch Folgendes:

Peter über Harald hat geschrieben:Der Übertrager transformiert die Spannung des relativ niedriginduktiven Hörkopfes (WC30a: 80 mH) auf das knapp Vierfache (11 dB), ohne eigenes Eigenrauschen. Deswegen auch der hohe Eingangswiderstand der ersten Verstärkerstufe.

Danke, Peter! Damit erschließt sich die Schaltung immer besser.

Viele Grüße
Gert
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Beitragvon nihil.sine.causa » 15.12.2015, 14:39

Liebe Vintage-Fans,

vielleicht habt Ihr Euch schon gewundert, warum es in der letzten Zeit in diesem Thread nicht weitergegangen ist.

Nun ich hatte die Aufnahme- und Wiedergabeverstärkerkarten meiner M15A (Arbeitsname „die Lady“) zu Gert gesandt. Gert hatte die oben beschriebenen Maßnahmen sehr zügig umgesetzt (Stichwort „Frischzellenkur“) und mir die Karten zurückgesandt.

Besonders gespannt war ich auf zwei Punkte: (1) Würde der Frequenzgang verändert sein, was eine erneute Einmessung erforderlich gemacht hätte und (2) wie wäre die Qualität der Maschine nach dem Tuning (aufnahme- und wiedergabeseitig)?

Das erste, was ich also nach der Wiederinbetriebnahme gemacht habe, war eine Messung des FG. Da war alles fein und – im Rahmen der Messgenauigkeit – so wie vor der Erneuerung der Karten. Als ich dann aber Aufnahmen gemacht habe, um (2) zu prüfen, hat das Ergebnis nicht gepasst. Natürlich hatte ich zunächst andere Komponenten im Verdacht als die M15A, schließlich hatte ich den FG ja gemessen und alles war gut gewesen. Erst der Vergleich zwischen Vorband und Hinterband während der Aufnahme machte es deutlich: eine kräftige Verschiebung der Phantommitte nach links und ein merkwürdig verändertes Klangbild. Erneut den Frequenzgang gemessen und festgestellt: Hörsturz der Lady auf der rechten Seite. :shock:

Bild

Das Blöde daran: Mal trat der Fehler auf und mal nicht. Ein Wackelkontakt irgendwie auf der Aufnahmekarte für Kanal 2. Ich habe also die beiden AV-Karten (auch die „gute“ für Kanal 1 zu Vergleichszwecken) wieder zum Doc nach Stuttgart geschickt...

Viele Grüße
Harald
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Beitragvon Hans-Martin » 15.12.2015, 23:55

Hallo Harald,

ich hatte schon mit Spannung das Ergebnis erwartet, und dass du das solange zurückhältst, wollte ich nicht glauben, jetzt wissen wir, warum. Ich fiebere auch dem Ergebnis entgegen.

Fortepianus hat geschrieben:C1 ist in meinen Augen nicht nur, wie Du richtig schreibst, zur (DC-) Stabilisierung der Basisvorspannung da, sondern koppelt auch wechselspannungsmäßig das Signal zur Masse. Deshalb habe ich ihm einen Glimmer parallel gegönnt.

Hallo Gert,

über Bypasskondensatoren kann man lange sinnieren, Guido Tent war nicht der erste, der sich (vor etwa 13 Jahren in seinen Rundbriefen) dazu negativ geäußert hat. Womöglich kommt das ESL des Elkos mit dem C des lower-ESR-Bypasskondensators zu einer Resonanzstelle in dem Bereich, den man eigentlich verbessern möchte (wurde diskutiert bei Anwendungen in Digital-IC-Schaltungen).

http://i.cmpnet.com/planetanalog/2007/10/C0238-Figure2.gif stellt das Problem schön schlüssig auf dieser Seite dar, auch die überraschenden Konsequenzen.

Beim M15 folgt dem Transistor Ts1 ein Zobel aus C4/R13 nach Masse, und die Gegenkopplung der OPs sorgt für den üblichen etwa 6dB/Okt Abfall des Wiedergabeverstärkers (so ähnlich wie bei Phonovorverstärkern). Das unterdrückt das Rauschen von der Quelle, lässt aber auch Zweifel am Nutzen des zu C1 parallelen Glimmers unter NF-Koppelaspekten aufkommen. Was das Entrauschen der Basisvorspannung betrifft, könnte er IMO vielleicht aber sinnvoll sein. :wink: - wäre da nicht noch die Induktivität des Übertragers Tr1 auf dem Weg zum ersten Halbleiter. Eine Frage am Rande wäre, ob nicht auch dieser Übertrager gelegentlich entmagnetisiert werden sollte.

Moderne gute Elkos bieten niedrige ESR und mit Bypass-C kann -siehe mein Link oben- gerade deshalb der Schuss sogar nach hinten losgehen. Da du, Gert, hier erklärtermaßen bestes Material verwendest, gestatte ich mir diese Hinweise und damit verbundene Zweifel (mir geht es hier nur um den hörbaren Nutzen bei Impulsen - was der gern benutzte Begriff Impulskondensator suggeriert und erwarten lässt).

So möchte ich meiner Befürchtung Ausdruck verleihen, dass der Nutzen eines Bypass-C hinter der Erwartung zurückbleiben kann, und auch, dass der Mythos Bypass-Kondensator heute individuell neu überdacht werden sollte, je nach Anwendung und praktisch durch Hörvergleich. Das allerdings möchte ich als in Richtung aller jener 'Gerätetuner' gesagt verstehen sehen, die noch nicht begriffen haben, dass es mittlerweile bessere Elkos gibt, und die Geräte mit vielen unnützen Bauteilen verunstalten, die den Klang ggf. auch hörbar negativ beeinflussen können.

In Haralds M15 Fall sehe ich diesen einzigen kleinen Glimmer Bypass-Kondensator für tendenziell eher überflüssig als schädlich an. Da ich grundsätzlich der Angabe zur PSRR mistraue, würde ich die Maßnahmen zur Stromversorgung der ICs (wie hier bei IS1-Ersatz erfolgt) höher bewerten.

Grüße Hans-Martin
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Beitragvon Fortepianus » 16.12.2015, 11:03

Hallo Hans-Martin und Beobachter dieses Vintage-HiFi-Threads,

mit den Bypass-Glimmer-Cs habe ich gute Erfahrungen (im Sinn von Hörerfahrungen) gemacht parallel zu Panasonic FC oder FR. Die sind nicht so extrem niederohmig wie z. B. Polymerelkos, die ich auch sehr gerne verwende. Die Polymerelkos gehen bis zu einem ESR von 7mOhm runter, da bringt ein Bypass-C nichts mehr und da setzte ich natürlich auch keine ein. Ausnahme: Bei den DA-Wandlern im G-ADS0/1/2 DAC, den PCM1794A, setze ich so nah wie möglich 1nF-Cs mit NPO als Dielektrikum ein. Die sind in der Praxis dann vielleicht 1mm oder so von den Pins entfernt. Aus rein geometrischen Gründen etwas weiter weg sitzen dann Polymerelkos mit 7mOhm. Das Problem bei den Polymerelkos ist, dass es sie nicht für höhere Spannungen gibt, wie ich sie für die Tonbandmaschine bräuchte.

Hans-Martin hat geschrieben:ich hatte schon mit Spannung das Ergebnis erwartet, und dass du das solange zurückhältst, wollte ich nicht glauben, jetzt wissen wir, warum. Ich fiebere auch dem Ergebnis entgegen.

Nun, ich war auch ziemlich gespannt, und als Harald mir erzählte, dass der Frequenzgang der Karten so unterschiedlich ist, war klar, dass da irgendein Fehler drauf ist. Nur - ich hatte die Karten ja bei mir im Vergleich gemessen und keine nennenswerten Unterschiede festgestellt. Und Harald zunächst auch nicht - bis sich irgendein Wackelkontakt einschlich.

Als die Karten wieder da waren, fand ich dann zunächst eine verletzte Durchkontaktierung an einem Elko, den ich getauscht hatte. Betrüblicherweise hatte das aber überhaupt keinen Einfluss auf den Frequenzgang, wie ein neuerlicher Check bei Harald zeigte. Bei ihm immer Frequenzgang verbogen, bei mir nicht. Nun kam ich auf die Idee, dass es evtl. daran liegen könnte, dass ich den Ausgang der Karten ohne Last messe und bei Harald dann der Tonkopf drin ist. Ein Blick in die Ausgangsstufe vor dem Aufnahmekopf:

Bild

Für hochohmige Last wie einen Tastkopf am Ausgang brückt C41 praktisch vollständig C34/Ts9, während das mit Last nur für hochfrequente Anteile gelingt. Also vermutete ich den Fehler dort, und als die Steckkarten, das Reisen zwischen Bonn und Stutttgart bereits gewohnt, wieder bei mir waren, machte ich die Messung mit einem 330 Ohm Lastwiderstand am Ausgang.

Ich hatte mittlerweile die gesamte Schaltung des Aufnahmeverstärkers AV1 in mein Simulationstool Multisim eingegeben. Eine Unterbrechung bei C34/Ts9 zeigte schon in die richtige Richtung, aber den von Harald gemessenen Frequenzgangunterschied zwischen den Karten konnte ich damit nicht genau nachstellen. Aber Theorie und Praxis sind ja bekanntlich nicht immer deckungsgleich.

Nun kann man sich aber wahrscheinlich dennoch meine Enttäuschung vorstellen, als ich dann bemerkte, dass es gar nicht wie vermutet vom Lastwiderstand abhängt. Ohne Last und auch direkt an der Ausgangsstufe war der Pegel bereits so niedrig wie ganz am Ausgang, also hatte der von mir vermutete Kondensator oder der Feldeffekt-Transistor am Ausgang gar nichts mit dem Problem zu tun. Völlig falsche Arbeitshypothese also. Immerhin trat der Fehler nun auch bei mir auf, das war schon mal hilfreich. Ich lötete lustlos ein bisschen an den Lötpunkten der Ausgangsstufe rum und grübelte während dessen darüber nach, wo das Problem denn dann sitzen könnte. Naja, muss man eben die ganze Schaltung von vorne bis hinten durchmessen, dachte ich. Ich schalte also wieder ein, und jetzt ist der Pegel plötzlich voll da! Das kann aber nicht an den Ausgangsstufen selbst gelegen haben, denke ich, da hatte ich doch beim ersten Mal, als die Karten wieder bei mir waren, schon alles penibel durchgemessen. Und im Betrieb ging nun der Pegel wieder zurück. Tatsächlich also irgendwo ein Wackelkontakt, nicht gerade mein Lieblingsfehler. Ich wackle erst mal an allen Kondensatoren rum, die ich kürzlich eingelötet hatte, denn irgendwie hat man ja immer ein schlechtes Gewissen, wenn so ein Fehler plötzlich auftaucht, und sucht den Fehler zunächst bei sich selbst. Nichts. Der Pegel bleibt unten, und diesen Zustand muss man schnell nutzen, den Fehler einzugrenzen. Schnell am OP gemessen - Eingänge alle gut, Ausgänge in der 19er-Hälfte gut, in der 38er zu niedrig. Ich lege daraufhin die Schaltspannung vom Pin Nr. 20 (für 38cm/s) auf Pin Nr. 18 (für 19cm/s) - und siehe da, bei 19 funktioniert die Karte einwandfrei. Es muss also im Gegenkopplungszweig von der 38er-Hälfte des OPs liegen. Ich schalte alles ab und löte nun penibel alle Widerstände und Kondensatoren in dessen Gegenkopplungszweig nach - der ist recht komplex mit all den verschiedenen Frequenzgangbeeinflussungsmöglichkeiten:

Bild

Schon beim wieder Einschalten zuckt das Signal im 38er-Zweig erst hoch und wird dann wieder klein. Das war es also noch nicht. Ich versuche nun, an allem zu wackeln, was irgendwie in der Gegend vom OP wohnt. Und endlich, bei R26, dem zweiten Trimmpoti von unten auf der Steckkarte, werde ich fündig! Ich messe im eingebauten, aber ausgeschalteten Zustand den Widerstand - das geht deshalb komfortabel, weil zwei der drei Anschlüsse an Kondensatoren enden. 1,49kOhm vom Schleifer nach unten, und von unten nach oben sollten es ca. 5kOhm sein. Ich messe unendlich, eine Unterbrechung also. Ich wackle am Poti - da ändert sich der Widerstand zu allem möglichem bis zu einem Tiefstwert von 4,92kOhm. Raus damit:

Bild

Die Cermet-Potis sind eigentlich von exzellenter Qualität. Ihre Keramik-Metall-Widerstandsbahn löst sich nicht gleich wie bei Kohlepotis in eine braune Soße auf, wenn man da mit etwas Chemie drangeht. Das Poti darf, nun ausgelötet, ein Bad in moderner Kontaktchemie nehmen, wird dann hin und her gekurbelt, bis der letzte Dreck draußen ist, wird wieder getrocknet und, siehe da, es hat jetzt ganz brav und ganz dauerhaft 4,92kOhm zwischen den äußeren Anschlüssen. Wieder rein damit, und nun habe ich, beginnend bei 10Hz, bei 10-50-100-500-1000 etc. bis 100kHz den Ausgang gemessen mit einem 1,55Veff Sinussignal am Eingang, jeweils für Schaltzustand 19 und 38 bei beiden Karten. Der max. Unterschied liegt nun bei 0,5dB. Die Karten sind ja aber auch auf ihre zugehörigen Tonköpfe eingemessen, da dürfen sie schon kleine Unterschiede haben.

Nun, das war eine etwas härtere Nuss, als ich gehofft hatte. Dass der Potianschluss seinen Übergangswiderstand verändert hat, erklärt auch, warum der Frequenzgang nicht immer gleich fehlerhaft war, den Harald gemessen hat. Übrigens konnte ich nun auch recht gut den Unterschied zwischen den Kanälen bei Haralds Messung in meinen Simulationen nachstellen:

Bild

Bild

Oben ohne Fehler, unten mit. Der Frequenzganghügel rechts zu den Höhen hin ist übrigens die Vorentzerrung.

Gerade an den mechanisch bewegten Teilen wie Potis kann natürlich immer der Zahn der Zeit nagen, obwohl die verwendeten eigentlich sehr gut sind.

Nun hoffe ich, dass uns die reife Lady M15A nun erst mal keine weiteren Zipperlein auftischt - sonst hätte "Haralds Tonband" durchaus noch Chancen auf den Titel "Unwort des Jahres" bei uns daheim, wenn uns ihre Steckkarten über die Weihnachtszeit wieder besuchen kämen. So hoffe ich, dass die Lady Weihnachten im Kreis ihrer Lieben feiern kann und ich bin gespannt auf den Bericht, wie sie nun bei Stimme ist.

Viele Grüße
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