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Endlich eine VFET: Backes & Müller BM8 – Hochton Defekt

Analyse:

  • Anschlußkabel benötigt ein 4-Pol XLR Female Stecker, asymmetrisch beschaltet
  • Beide Boxen gehen nach dem Einschalten in den Standby (Rote LED)
  • Beide Boxen schalten bei Signal ein (Grüne LED)
  • Eine Box gibt das gesamte Spektrum wieder, alle drei Chassis arbeiten
  • Eine Box hat keine Wiedergabe auf dem Hochtton Chassis

Ursachenforschung:

Nach öffnen der ‚defekten‘ Box bietet sich folgendes Bild:

  • Beide Sicherungen (3,15A F) auf dem MEV 5 Modul für den Hochton fehlen
  • Die Hochspannung (280V) fehlt
  • Die Schwingspule des Hochton Chassis hat keinen Durchgang (unendlich), sollte im Normalfall 2,6 Ohm Widerstand messbar sein.

Behebung:

Defekte Schwingspule:

Durch Lösen der 4 Schrauben auf der Frontplatte des Hochtöners lässt sich die Frontplatte vom Magneten trennen und damit die Schwingspule aus dem Luftspalt heben und inspizieren. Rein optisch sieht dort alles gut aus. Es waren keine Brüche oder Überhitzungen bzw. Schmorstellen zu sehen.
Eine genauere Inspektion der Zuleitungen zur Schwingspule auf der Frontplatte zeigte verdächtige grüne Verfärbungen an der Sicke bei der Übergangsstelle vom sehr feinen Anschlussdraht zur Schwingspule. Schon ein leichtes Antippen dieser dünnen Zuleitung machte deutlich, dass dieser sehr feine Draht nicht mehr mit der Schwingspule verbunden war.

Mit Lupe, Nadel und feiner Pinzette ließ sich der grünliche Belag um die Übergangsstelle herum entfernen und das relativ starre Ende der Schwingspule ca. 0,5 mm weit freilegen. Mit einer sehr dünnen Lötspitze und feinstem Lötzinn ist es mir dann gelungen, die feine Anschlusslitze wieder mit dem Ende der Schwingspule zu verlöten.

Abgerissene Zuleitung zur Schwingspule wieder angelötet
MEV 5 Hochton Verstärker:

Eine grobe Überprüfung der Transistoren des Hochton Verstärkermoduls mittels Ohmmeter und Transistortester zeigte keine auffälligen Bauteile. Es gab keine Unterbrechungen oder verschmorten Widerstande.
Nach Einsetzen der beiden fehlenden Sicherungen war aber eine negative Gleichspannung von -11 V am Ausgang des Verstärkers zu messen. Eine tiefergehende Prüfung der Bauteile mit Ohmmeter und Tester zeigte dann eine defekte Zenerdiode (BZX 79C 6V8, 500mV):

Defekte Zenerdiode erzeugt -11V am Ausgang
Defekte Zenerdiode erzeugt -11V am Ausgang

Nach Austausch beider 6V8 Z-Dioden liess sich keine Gleichspannung mehr am Ausgang messen.

280V für die Gegenkopplung des Hochtöners

Die Überprüfung der Hochspannungserzeugung zeigte einen durchgebrannten Hochlastwiderstand.

Der 1K5 5 Watt Widerstand war überlastet
Der 1K5 5 Watt Widerstand war überlastet, Ursache ist defekte Gleichrichterdiode davor

Die vom Trafo gelieferte Wechselspannung betrug ohne Last 347 V. Da ich keinen Hochlastwiderstand mit 1500 Ohm zur Hand hatte, habe ich erst einmal einen 2200 Ohm Widerstand genommen.  Für die weitere Beschreibung nenne ich diesen Widerstand RV. Die Schaltung hinter RV wies keine Anzeichen eines Kurzschlusses oder niedrigen Widerstandes auf. Die drei Transistoren BUX85, BUX87 und BF472 waren laut Transistortester in Ordnung, Auch die Dioden (BY133, ZY130 und ZY150) waren laut Tester in Ordnung. Und doch, sobald ich die Wechselspannung anlegte, begann RV zu erhitzen und nach kurzer Zeit Rauchzeichen abzugeben. Die Spannung hinter RV stieg zu Beginn auf ca 100 V, und sank dann bis auf 60V ab, wobei der Trafo Überlastungsgeräusche von sich gab.

Hochspannungserzeugung -Schaltplan
Hochspannungserzeugung -Schaltplan

Große Frage: Welches Bauteil hinter RV stellte jetzt einen nicht messbaren Kurzschluss dar ?
Nach Austausch des Kondensators (22uf, 450 V) sowie der 3 Zenerdioden, die die Spannung zusammen auf 430V begrenzen sollen, war das Fehlerverhalten immer noch da. Auch nach kappen der Zuleitung zur dahinterliegenden Schaltung änderte sich nichts.
Das einzige Bauteile, welches noch nicht angefasst war, war die vor RV liegende Gleichrichterdiode BY133 – aber da sagte mein Tester die wäre gut. Trotzdem habe ich die Diode gegen eine verfügbare 1N4007 getauscht.
Große Überraschung: Der Fehler war weg.
Am Stecker zum Hochtöner lagen damit dann auch die 280V Gleichspannung an.
Anscheinend hat die Diode nicht mehr gesperrt und auch die negative Halbwelle durchgelassen, die dann durch den Kondensator gegen Masse geleitet wurde, was zu dem starken Strom durch RV geführt hat.

Und doch noch nicht gut

Nachdem ich noch alle Elkos auf der Steuerplatine erneuert hatte und alles wieder zusammengesteckt ist, gab der Hochtöner zusammen mit den beiden anderen Chassis wieder Töne von sich – allerdings stark verzerrt bei höherem Volumen. Beim Hantieren mit dem Hochtöner hat direkt am 6-poligen Stecker das blaue Kabel einen Bruch erlitten.

Bruch der blauen Leitung direkt am Stecker des HT
Bruch der blauen Leitung direkt am Stecker des HT

Dabei handelt es sich um die negative Zuleitung zur Schwingspule. Erstaunlich war, das der HT doch noch Töne erzeugt hat. Diese scheinen aber durch die Gegenkopplung erzeugt worden zu sein. Diese Konstellation hat dann wohl auch die Endtransistoren des HT Verstärkers in den Tod getrieben. (siehe unten)

Prüfung des Hochtöners

Den Hochtöner habe ich direkt an meinen NAD 3020 angeschlossen und mit meinem PC über die ESI Juli Soundkarte angesteuert. Leise Musik klang dadurch schon mal nicht verkehrt.
Dazu habe ich dann eine Frequenzgangmessung mit REW durchgeführt:

Frequenzgang beider Hochtonchassis
Frequenzgang beider Hochtonchassis

Blau ist der ehemals defekte Hochtöner, grün der HT der anderen Box. Daher würde ich den Hochtöner als Ursache für die Verzerrungen erst mal ausschließen.

Prüfung des HT Verstärkers (MEV5)

Zur schnellen Überprüfung des Hochtonverstärkers (MEV5) habe ich kurzerhand die Anschlüsse umgesteckt auf den Mittenton Verstärker, und mit dem war der Sound jetzt klar und deutlich, ohne hörbare Verzerrungen !
Also muss jetzt noch ein „dynamischer“ Fehler im MEV5 Modul des Hochtöners stecken.
Der Fehler lag jetzt sehr eindeutig: Beide Sicherungen durchgebrannt und die beiden Mosfet Endtransistoren defekt mit niederohmigem Durchgang auf allen Anschlüssen.

Da die Originalbestückung im TO3 Gehäuse (IRF130 / IRF9130) nicht mehr zu kriegen ist, habe ich nach technisch gleichwertigen Typen gesucht und mich für ein Paar IRF530 und IRF9530 von Vishay im TO-220 Gehäuse entschieden. Die passen von den elektrischen Parametern fast 100%, nur das Gehäuse ist sehr unterschiedlich. Aber der Aufwand, diesen Gehäusetyp zu installieren, hält sich in Grenzen, und erfordert keine größeren Umbauten:

IRF530 / IRF9530 ideale Ersatztypen
IRF530 / IRF9530 ideale Ersatztypen

Nach Justage von Offset auf 0,2 mV und Einstellung des Ruhestroms auf 90 mA wurde der HT Verstärker wieder eingebaut und spielt mit den neuen Mosfets zur vollsten Zufriedenheit.

Kosmetik – Pflege der Lautsprecher Chassis

Ich verstehe zwar nicht, wie man es schafft, die Aluminium-Kalotten der Mitteltöner und Tieftöner dermaßen einzudellen, dass diese eher einen Knitterlook zeigen, aber was solls…. Es ist nun mal so.

Kalotte des Mitteltöners eingedrückt

Für ein einigermaßen befriedigendes Ergebnis muss die alte Kalotte ausgebaut werden. Wenn man Glück hat, kriegt man irgendwo noch eine passende Ersatzkalotte und klebt die dann ein. Dieses Glück habe ich nicht, die alte Kalotte muss nach Ausbau, Reinigung von den alten Kleberesten und Ausbeulung wieder eingeklebt werden. Nun hat die Trennung von Kalotte und Alu-Membran auch so seine Tücken, denn die Membran soll nachher nicht auch noch zerbeult und zerkratzt sein, deshalb hier mein Vorgehen, dass diese Verschlechterung des Zustandes verhindert.
An Werkzeug verwende ich:

      1. Einmalskalpell aus der Apotheke, sehr scharf und sehr Spitz
      2. Isopropylalkohol pur
      3. Wattestäbchen, möglichst mit Holzschaft

Vorgehen:

Mitteltöner ausbauen und sehr gut beleuchtete Arbeitsfläche schaffen. Ich verwende dafür eine LED-Lupenleuchte.
Mit Wattestäbchen den Kleberand um die Kalotte herum mit Isopropylalkohol benetzen, und dieses ca. 10 Min. lang wiederholen. Dann sollte der Kleber schon sehr weich werden.
Mit der Spitze des Skalpells sehr vorsichtig und möglichst ohne die Membran zu berühren den Klebespalt der Kalotte öffnen. Wenn der Kleber noch sehr zäh ist, weiter Isopropylalkohol hinzugeben. Anstatt im ersten Anlauf tief durchzuschneiden, in mehreren Umrundungen das Skalpell immer weiter vorschieben, bis sich die Kalotte löst und abgehoben werden kann.

Kalotte reinigen: Zum Entfernen der Klebereste mit Wattestäbchen wiederholt Isopropylalkohol auftragen und durch Reiben mit benetztem Wattestäbchen vom Aluminium lösen, ggf. mit einer gut greifenden Pinzette die Klebereste abziehen.

Kalotte ausbeulen: Hier ist das Problem, dass die Alufolie der Kalotte sehr dünn und leicht verformbar ist. Bei kleinen Beulen kann man versuchen, durch leichten Druck mit trockenem Wattestäbchen reibend von hinten die Beule wieder rauszudrücken. Bei größeren Beulen oder bei einer durch den Ausbau und Reinigung stark verformten Kalotte ist es hilfreich, eine der Kalotte angepasste Form zu haben, die als Matritze verwendet werden kann, um die Kalotte wieder in die ursprüngliche Form zu bringen. Für die Mitteltöner der BM8 kam ein runder Sahnelöffel zum Einsatz. Suppenlöffel, Glübirnen oder Dekoeier wären weitere Kandidaten für eine solche Form, da muss man mal suchen, was im Haushalt vorhanden ist.

Kalotte wieder einkleben: Zum Einkleben der Kalotte verwende ich UHU Alleskleber. Dieser glasklare und flexibel trocknende günstige Kleber lässt sich durch Spiritus oder Isopropylalkohol wieder lösen, bzw. ungewollte Reste entfernen.

Uhu Alleskleber
Uhu Alleskleber

Damit die Kalotte gut aufliegt, beschwere ich die Kalotte nach Einkleben mit kleineren Gewichten (z.B. kleinere Lötzinnrollen). Es kann auch helfen, nach Antrocknen des Klebers (ca. 2 Std.), den Rand der Kalotte vorsichtig auf der Membran anzudrücken.

Tieftöner Kalotte ausbeulen

Die Kalotte des Tieftöners ist sehr viel stabiler als die MT-Kalotte. Um den Ausbau der Kalotte zu vermeiden, nutze ich Klebestifte einer Heißklebepistole und meinen Lötkolben, um die Beulen wieder nach außen zu ziehen. Dabei bleiben zwar leichte Unebenheiten übrig, aber diese haben auf den Klang der Tieftöner keinerlei Auswirkungen, sondern sind lediglich kosmetischer Natur.

Vorgehen:

Mit dem heißen Lötkolben lässt sich die Spitze eines Klebestiftes soweit erhitzen, dass die Spitze des Klebestiftes weich bis flüssig wird. Dazu reicht es, die Spitze des Klebestiftes bis auf Millimeter an den Hitzekörpers des Lötkolbens (berührungslos) zu platzieren. Diese klebende Spitze setze ich in das Zentrum der Beule. Nach kurzer Zeit kühlt die verflüssigte Klebe aus, wird hart und bleibt auf dem Aluminium kleben.

Klebestift zum Ausbeulen der TT Kalotte
Klebestift zum Ausbeulen der TT Kalotte

Durch Zug am Klebestift lässt sich die Beule dann herausziehen. Mit leichter Drehung und Zug am Klebestift löst sich dieser irgendwann rückstandslos von der Kalotte. Der Vorgang lässt sich beliebig oft wiederholen, bis das Ergebnis zufrieden stellt.

TT Kalotte nach Ausbeulen
TT Kalotte nach Ausbeulen

 

 

 

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MM/MC Phono Vorverstärker Supra 2.0 von Elektor 1982 – Nachbau und Erweiterung

Kombinierte MD/MC Vorverstärker gibt es auf dem Markt sehr viele, die Qualität und Preise variieren da sehr stark. Die hier jetzt vorgestellte Lösung basiert mal wieder auf einer relativ alten Elektor Lösung aus dem Jahre 1982. Das PDF des Originalartikels ist hier Supra_MD_MC_1982_07_Elektor   eingefügt. Die Entwickler bei Elektor haben mit einfachen Mitteln ein sehr gutes Ergebnis erzielt. Im Laufe der Jahre wurde diese Schaltung auch durch weitere Anbieter leicht abgewandelt in den Verkehr gebracht, z.B. der Hormann SUPA.

Für die Stereo Lösung werden insgesamt benötigt:

  • 40 Transistoren BC550C/BC560C
  • 40 Widerstände
  • 4 Festspannungsregler
  • 16 Elkos
  • 12 Kunststoffkondensatoren
  • Spannungsversorgung (siehe unten)
  • 2 Platinen
  • Anschlußbuchsen etc….
Komplettschaltung Nachbau Supra 2.0
Komplettschaltung Nachbau Supra 2.0

Ursprünglich lässt sich durch Veränderung von zwei Widerständen (R1 und R14) die Empfindlichkeit der Schaltung an MM und MC Tonabnehmer anpassen.

Da es die Platinen von Elektor nicht mehr gibt, habe ich die Schaltung in Eagle ’nachgebaut‘ und einige Ergänzungen an der Gesamtlösung vorgenommen:

  1. Anpassbarkeit von C1/R1 und R14 über ein ‚Mäuseklavier‘
  2. Hinzufügen einer virtuellen Masse, um eine einfache  Versorgungsspannung (mindestens 29V eff. Wechselspannung entsprechend 41V gleichgerichtete Spannung )  in Form einen Trafos in einem externen Steckernetzteil verwenden zu können

Da ich in den Besitz zweier alter, von Hand erzeugter und bestückter Platinen entsprechend dem ursprünglichen Design gekommen bin, konnte ich relativ einfach die Qualität der Schaltung prüfen. Die war, wie zu erwarten, gut. Allerdings liegt die Schwierigkeit einer zufriedenstellenden Lösung nun auch wieder in der Realisierung der Gesamtlösung.

Folgende Probleme traten auf:

Brummeinstreuungen durch den Netzteil-Trafo

Die Nähe des Netztrafos zu den Platinen führte zu starken Brummeinstreuungen. Erst als ich das Netzteil mit +/- 18V relativ weit (mind. 50 cm) von den Platinen getrennt hatte, verschwand der Brumm.

In der Auslegung als MM Pre-Amplifier stellte sich das Problem als nicht so groß dar, aber bei Beschaltung als MC Pre-Amp war der Brumm doch sehr deutlich wahrnehmbar.

Drei Möglichkeiten der Spannungsversorgung !

Meine neu erstellten PCBs erlauben drei mögliche Lösungen für eine Spannungsversorgung:

Anmerkung: Bisher am besten (leisester Restbrumm) hat sich die Auslagerung des Netzteiles erwiesen -> Lösung 1

1. Zuführung von +18/-18V bis +35V/-35V duale Gleichspannung

2. Zuführung von ~13V  bis ~24V dualer Wechselspannung mit Mittenabgriff

3. Zuführung einer singulärer ~26V bis ~48V Wechselspannung und Verwendung von virtual Ground, bzw. Zuführung von 2 * ~26V bis ~48V um jedes Modul einzeln zu versorgen.

Zu 1.  duale Gleichspannung über ein externes Standardnetzteil

Wenn Option 1 verwendet wird, sollten die Komponenten aus Option 2 (Gleichrichtung) und Option 3 (Virtual Ground) nicht installiert werden.

In der ursprünglichen Schaltung werden +/- 15V DC erzeugt. D.h. mit einem Trafo mit 2*15 Volt bis 2 * 26 Volt Wechselspannung und anschliessender Gleichrichtung und Siebung ist man auf der sicheren Seite, da die Festspannungsregler 78L15 und 79L15 einen sicheren Betrieb zwischen 18V min. DC Input und 35 V max. DC Input liefern.

2. Zuführung von ~13V  bis ~24V dualer Wechselspannung mit Mittenabgriff

Achtung: Bei einer dualen Wechselspannung mit gemeinsamen Mittenabgriff darf die Virtual Ground Schaltung NICHT installiert werden

Folgende Komponenten zur Gleichrichtung und Siebung  werden bestückt:

  • D1, D2, D3, D4: Schottky Dioden 1N5189
  • R21, R22, R23, R24: 1,8 Ω
  • C10, C11, C15, C16: 22n
  • C19, C20: 10n
  • C21, C22 : 1000μF/ 35V Alu Polymer Elkos
  • C23, C24 : 100n
  • Fuse 20mm: 100 mA

    Gleichrichterschaltung
    Gleichrichterschaltung

Zu 3. Zuführung einer singulärer ~26V bis ~48V Wechselspannung

Zusätzlich zur Gleichrichterschaltung wird unten stehende Virtual Ground Schaltung installiert. Dieser kleine elektronische Zusatz ersetzt den Mittenabgriff aus Option 2.
Es wird eine Trafospannung mit mindestens 29V AC eff. und bis zu max. 48 V AC eff.  benötigt. Die Pufferelkos müssen die erzeugte Gleichspannung nach der Gleichrichtung ‚abkönnen‘ . Das bedeutet, das die Pufferellkos mindestens 35V DC Spannungsfest haben sollten.
Die Erzeugung einer dualen Spannung aus einer einfachen Trafowicklung wird durch eine kleine Zusatzschaltung mittels  ‚Virtual Ground‘ realisiert.

  • R25, R27: 1kΩ
  • R26, R28: 4k7
  • Q21: ZTX753
  • Q22: ZTX653
Virtual Ground Schaltung
Virtual Ground Schaltung

Für den Aufbau werde ich die Option 3 umsetzen, indem meine Platine dann vollständig bestückt wird.

PCB Board 'Supra 2.0 Nachbau' aus Eagle
PCB Board ‚Supra 2.0 Nachbau‘ aus Eagle

Als Trafo nutze ich einen 3,6VA Trafo der Fa. Gerth (387.48.2 )mit  2 * 24V~ nominal. Die Leerlaufspannung beträgt erstaunlicherweise 34 V AC je Wicklung. Ergibt ca.  34 V * √2 = 48V DC nach Gleichrichtung. Da virtual Ground verwendet wird, halbiert sich diese Spannung, so dass an IC1 und IC2 jeweils ca. 24 V DC anliegen. Da zwei Wicklungen vorhanden sind erhält jeder Kanal damit eine eigene komplette Spannungsversorgung (Dual Mono Aufbau).

Die Verbindung vom Steckernetzteil wird über ein XLR-4 poligen Buchsenstecker zum Phonoverstärker hergestellt.

Zuführung der 2 * 24V Wechselspannung über 4 poligen Neutrik Anschluß
Zuführung der 2 * 24V Wechselspannung über 4 poligen Neutrik Anschluß

Und noch der Vergleich zwischen Original und meiner Fälschung:

Original Supra 2.0 im Layout von Elektor, 1982
Original Supra 2.0 im Layout von Elektor, 1982

 

Meine 'Fälschung' mit den Erweiterungen für das Netzteil
Meine ‚Fälschung‘ mit den Erweiterungen für das Netzteil

Im reellen Einsatz zeigt sich in der MC Konfiguration ein Abfall hin zu den tieferen Frequenzen, der bereits bei ca. 200 Hz einsetzt.

Supra 2.0 MC an niedrigem Ausgangswiderstand
Supra 2.0 MC an niedrigem Ausgangswiderstand

Die Simulation:

In LTSpice habe ich eine Supra-2.0 Simulation erstellt und mit einer inversen RIAA Kurve angesteuert. Das optimale Ergebnis wäre ein gerader Frequenzgang. Dies ist leider  nicht der Fall – siehe Bild oben.
Die SUPRA 2.0 Schaltung habe ich mit einer Ausgangs-LAST von

      1. 100 K-Ohm
      2. 1 M-Ohm und
      3. 10 M-Ohm simuliert.

Als Eingangssignal verwende ich eine Inverse-RIAA Kurve (Laplace-Transformation). Bei exakter Entzerrung im VV müsste sich eine gerade Linie ergeben. Da der Entzerrer aber eine theoretische Abweichung von 0,8dB hat, ist eine Welligkeit zu beobachten. Allerdings geht die Kurve bei tiefen Frequenzen unter 150 Hz und einem niedrigen Lastwiderstand am Ausgang des Supra 2.0 deutlich in den Keller.
Die Simulation zeigt den Frequenzgang für die Verstärkung als MC-Amp (R14=27 Ohm). Die rosa Kurve stellt die Last 100K dar.
Nun sind 100K ja nicht gerade wenig, und die meisten folgenden (Vor)-Verstärker haben u.U. nur 47K-Ohm Eingangsimpedanz oder auch mal weniger.

Simulation der Originalschaltung MC, Last = 100K
Simulation der Originalschaltung MC, Last = 100K

Dieses Problem will ich durch einen nachgeschalteten Impedanzwandler lösen, und eine definierte Ausgangslast von 1 MegΩ festlegen.
Hinweise in diversen Foren zum Hormann-Supa deuten an, dass durch erhöhen von R15 der Frequenzgang bei tiefen Frequenzen angehoben werden kann.  Die entsprechende Simulation mit R15 = 165 kΩ (Originalwert 150 k) bei einer 1 MegΩ Last zeigt eine Korrektur des zu beobachtenden Abfalls tiefer Frequenzen. Siehe grüne Kurve unten.

Simulation für MC mit R15 = 165 k
Simulation für MC mit R15 = 165 k bei RL 1 Meg Ω

Die Abweichung von der RIAA Kurve mit diesen beiden Massnahmen beträgt dann nur noch 0,2 dB. Bei MM Konfiguration werden die tiefen Frequenzen stärker angehoben, aber immer noch im tolerierbaren Bereich von 0,6 dB Abweichung von der RIAA Kurve.

Die Realisierung

Für alle signalführenden Widerstände habe ich TAKMAN Metal Film Resistors bei Hifi-Collective in UK bestellt, da diese Widerstände induktionsfrei (anti-magnetisch) sind. Der Preis ist mit 0,55 € je Stück schon ziemlich teuer, aber ich hoffe damit, die Empfindlichkeit der Schaltung gegen Brummeinstreuungen zu reduzieren.

Für die Brückengleichrichtung der Wechselspannung setze ich Schottky Dioden 1N5189 ein, und zusätzlich ein Netzwerk mit 1,8 Ω Widerständen und 22n Kondensatoren, um Störungen der gleichgerichteten Spannung zu minimieren.

Zur Filterung und Glättung der Gleichspannungen kommen Alu-Polymer Elkos zum Einsatz, die gegenüber ‚feuchten‘ Elkos einen deutlich niedrigeren ESR aufweisen und auf Grund des Feststoff-Elektrolytes weniger altern als normale Elkos.
Zusätzlich glätte ich die gleichgerichtete Spannung mit einem Elko 4700 uF/50V durch Aufstecken auf die Pins +20V und -20V.
Außerdem reduziere ich den Leiterwiderstand dieser Spannungsführungen durch zusätzlich aufgelötete Leitungen von diesen Pins zu den entsprechenden Anschlüßen an IC1 und IC2.

Verstärkung der Zuleitungen zu IC1 & IC2
Verstärkung der Zuleitungen zu IC1 & IC2

Über das Mäuseklavier lassen sich die variablen Bauteile für den Betrieb an MM oder MC Systemen einstellen.

R1 mit 56kΩ bleibt fest installiert. Zusätzlich dazu lassen sich über die Schalter 5 &  6 zwei Widerstände von 100 Ω und 1kΩ parallel schalten. Damit lassen sich Werte von 90 Ω, 100 Ω , 1 kΩ und 56 kΩ einstellen.

Über Schalter 7 & 8 lassen sich zwei Kondensatoren mit 100pF und 220 pF parallel schalten, so dass Werte für Cx von 100 pF, 220 pF und 320 pF möglich sind, um Magnetsysteme anzupassen.

Über die Schalter 1,2,3 und 4 lässt sich die Verstärkung der Schaltung mit R14 einstellen:

Schalter 4 allein liefert 270 Ω für Magnetsysteme, über die Kombination aller 4 Schalter lassen sich Werte von 10,5 Ω; 11 Ω; 15,5 Ω; 16,5 Ω; 29,5 Ω und 33 Ω einstellen, wodurch die hohe Verstärkung für MC Systeme einstellbar wird. (wie sich diese Werte auf die Verstärkung auswirken, folgt noch)

Die RIAA-Kurve bestimmenden Kondensatoren C4//C6 in Summe 6.600 pF und C5//C7 in Summe 20.000 pF habe ich mit meinem LCR Meter einzeln ausgemessen und damit eine Abweichung von deutlich unter 1% erreicht, so dass die Abweichung von der RIAA Kurve praktisch nicht existiert (Besser als 0,25 dB)

Für R15 werden zwei 330 kΩ Widerstände parallel geshaltet, so dass sich ein Wert von 165k ergibt.

Mit dieser Konfiguration ergibt sich dann ein sehr schöner Frequenzgang, hier mittels Rosa Rauschen von einer Testschallplatte im Vergleich zum Phono Pre eines NAD 1240:

Der Anschluß des Plattenspieler-Systems erfolgt direkt, ohne einen Koppelkondensator. Einige Hersteller, z.B. alte DUAL Plattenspieler, schalten die Systeme über bewegliche Kontakte, die durch den Supra 2.0 damit auch Teil der Schaltung werden. Dies führt zu hörbaren Schaltvorgängen. (die sich durch einen Koppelkondensator vermeiden lassen ?)

 

 

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Back to the 90’s – AKAI GX-75 MKII

Wie es kam

Meine Töchter haben mir einen Riesenkarton mit Hörspielkassetten hinterlassen, nur leider habe ich kein standesgemäßes Abspielgerät dafür.  Die Suche nach den „besten“ Kassettendecks verwies dann auf das HiFi-Wiki .

In der Liste sind viele bekannte Namen wiederzufinden: Akai, Nakamichi, TEAC, usw. Viele der Geräte werden heute teurer gehandelt als damals neu im Laden. Die alten Helden müssen keine aktuelle Konkurrenz mehr fürchten, denn im Grunde gibt es keinen Markt mehr für Kassettenspieler, die digitale Medienkultur hat dem ein Ende bereitet.

Und doch…. so eine Kassette hat durchaus etwas anziehendes, analoges. Dem bin ich auch erlegen und konnte über Kleinanzeigen ein natürlich defektes AKAI GX-75 MK2 ‚ergattern‘. Der Defekt war schnell ersichtlich: Playback lief noch, Vor- und Rückspulen ging aber nicht mehr. Der Idler also.

Erfahrungen: Ersatzteile – woher ?

Im Internet gibt es viele Anbieter zu sehr unterschiedlichen Preisen für Idler, Andruckrollen und Riemen. Mein Erstversuch beim spanischen Lieferanten Van-Hurban war rausgeworfenes Geld. Die Qualität der Teile war nicht ausreichend, um die ursprünglichen Betriebsparamter (Gleichlauf) wieder herstellen zu können. Auch die Andruckrollen von FixYourAudio, die qualitativ deutlich besser sind und im Aussehen den Originalen entsprechen, haben es nicht geschafft, den Gleichlauf erfolgreich wieder herzustellen. Letzlich habe ich die alten Andruckrollen sorgfältig gereinigt wieder eingebaut. Zusammen mit einem weiteren neuen Capstanriemen und Idler von ‚phonohifishop‘ bei ebay ist es mir dann gelungen, die Geschwindigkeit und den Gleichlauf in die Nähe der ursprünglichen Parameter zu bringen.

Ersatzgummi

Ein umfassendes Kit mit dem Idler Ring, CAM Gummi und Capstan Flachriemen, sowie den beiden (unterschiedlichen) Andruckrollen war bei einem spanischen Versand schnell bestellt und nach ein paar Tagen auch im Hause.  Ein wenig kritisch betrachtet gefielen mir die Grate am Idlerring und der linken Andruckrolle erst mal gar nicht. Aber mit einer scharfen Nagelschere liessen sich die entfernen.

Das Zerlegen des Gerätes und der Ausbau des Motorblockes ist in vielen YouTube Videos dokumentiert und ließ sich von mir problemlos nachvollziehen.

Der Austausch des CAM Riemens und des Capstan Riemens war relativ einfach.

Der Capstan Antrieb mit dem alten Riemen
Der Capstan Antrieb mit dem alten Riemen

Idler-Ring

Zum Tauschen des Idler Rings lässt sich bei ausgebautem Motorblock die Trägerplatte des Idler nach Lösen der Spannfeder und Ausbau des linken Wickeldorns entnehmen. Der kleine Sprengring des Idlers muß mit größter Vorsicht gelöst werden, denn der ganze Mechanismus steht durch eine Druckfeder unter Spannung und katapultiert die Teile weit durch die Gegend, wenn man das Ganze nicht tunlichst von Außen zusammenhält.

Idler Ring - Alt (Schwarz) und Neu
Idler Ring – Alt (Schwarz) und Neu

Der alte Idler war deutlich verhärtet und ist beim Versuch, ihn aus dem Sitz zu hebeln, dann auch zerbrochen. Der neue Idler liess sich relativ leicht aufziehen. Zur Montage des Idlers auf der Trägerplatte habe ich die große Unterlegscheibe mit zwei Krokoklemmen fixiert, so dass die Druckfeder dadrunter weiter kein Unheil anrichten konnte.

Aufziehen des neuen Idler-Gummies
Aufziehen des neuen Idler-Gummies

Andruckrollen – Pinch Roller

Die  Andruckrollen auszutauschen war schon nicht ganz so einfach, denn die neuen Rollen haben einen Metallkern mit Kugellager, die alten Rollen einen Kunststoffkern. Die Abmessungen sind nicht identisch.

Linke Rolle

Der Durchmesser der Rolle beträgt 11 mm. Die neue linke Rolle hat ein höheres Gummi – 7,2 mm gegenüber dem Alten mit 6,5 mm, dafür ist die Höhe der Aufnahme mit  7,2 mm gegenüber dem Alten mit 8 mm aber zu flach und hat damit 0,8 mm Spiel auf dem Stift.

Dies habe ich mit einigen schmalen Unterlegscheiben versucht auszugleichen, so dass die Rolle nicht auf dem Stift wandern kann.

Rechte Rolle

Der Durchmesser der Rolle beträgt 13 mm. Die rechte Rolle hat ebenfalls ein höheres Gummi – 7,5 mm gegenüber dem Alten mit 6,5 mm. Die Höhe über Alles war mit 8,5 mm gegenüber dem alten mit 8 mm ebenfalls anders, allerdings mit einer ganz anderen Geometrie, denn eine Seite des Metallkerns steht ca. 0,5 mm über dem Gummi , während die andere Seite etwas eingesunken ist.

Ob das so sein sollte und aus welchem Grund hat sich mir bis heute nicht erschlossen. Jedenfalls habe ich die neuen Rollen dann mit viel rumprobieren auf die vorgesehenen Stifte installiert und mit den Sprengringen befestigt.

Der erste Test zeigte dann auch, das sich alles so bewegte, wie es sollte. Abhören und Spulen war in beide Richtungen wieder möglich. Eine Hörpielkassette zum Testhören eingelegt ließ auch die Geschichte erklingen. Aber vom Gefühl her waren die Stimmen nicht konsistent und schwankten in der Wiedergabe. Auch war bei eingelegter Kassette ein leichtes periodisches Schleifgeräusch zu hören.

Tools

Die Abgleichanleitung aus dem Service Manual gibt vor, eine Kassette AT751263 mit einem konstanten Sinuston von 3150  Hz abzuspielen und damit die Capstangeschwindigkeit zu justieren. Diese Kassette scheint es nicht mehr zu geben, wie übrigens auch alle anderen Tools, die im Service Manual von Akai für das GX-75 MKII/ GX-95 MKII vorausgesetzt werden.

Meßkassetten

Als Alternative habe ich mir einen Satz Kassetten von

hanspeterroth

aus der Bucht besorgt.  Die insgesamt 6 Kassetten bieten Hilfestellung bei den mechanischen und elektrischen Abgleicharbeiten.

    1. Vollspur-Pegeleinstellung bei 315 Hz, Bandfluss 250nWb/m entspricht einem Pegel von -2,1dB oder 606 mV
    2. Dolbyeinstellung 400 Hz Bandfluss 200nWb/m ANSI oder 218 nWb/m DIN
    3. Kopfhöheneinstellung 1 kHz (-10dB) – bespielter Rasen zwischen den Spuren
    4. Gleichlauftest 3150 Hz -10dB
    5. Azimutheinstellung 10 kHz -10dB Vollspur
    6. Frequenzgangmessung von 31,5 Hz – 18 kHz , 17 Bursts a‘ 12 Sek.

Nun kann man natürlich auf die Aussteuerintrumente vertrauen und danach versuchen, die Abgleicharbeiten mit obigen Bändern durchzuführen, aber das ist sehr unsicher. Denn ohne Frequenzgenerator, Oszilloskop und Millivoltmeter wird der Abgleich kaum korrekt gelingen.

Software statt Meßgeräte

Als günstige Alternative kann ich aber den Softwarenachbau eines legendären Meßgerätes, dem Nakamichi – T 100, empfehlen. Diese Software ist gegen eine geringe Gebühr im Microsoft Store unter dem Namen“NAK T-100″ verfügbar. Damit lassen sich fast alle oben aufgeführten Meßaufgaben über eine einfach zu bedienende PC Anwendung ausführen. Vorausgesetzt man verfügt über eine brauchbare Soundkarte und Messkassetten.
Auch hierbei gibt es wieder die ein und andere Falle, in die man tappen kann.

Die Soundkarte

Die Impedanzanpassung der Soundkarte und der angeschlossenen Geräte kann zum Glücksspiel werden. Ich verwende eine ESI Juli PCI Steckkarte. Angegeben ist deren Eingangsimpedanz mit ca. 10 KΩ. Die Ausgangsimpedanz des Line-Out vom AKAI GX-75 soll bei ca. 150 Ω liegen. Also sollte man davon ausgehen können, dass beim Anschluß des Tapes an den Eingang der Soundkarte der Wert der Ausgangsspannung nicht beeinträchtigt wird. Soweit die Theorie. In der Praxis sieht es so aus, das die Ausgangsspannung regelrecht zusammenbricht, und zwar von 386 mV auf 278 mV.  Wenn man damit dann in der Software die Werte zur Justage des Tapedecks verwenden möchte, hat man mit Sicherheit keinen Erfolg.

Wie habe ich dieses Problem gelöst ? Ich verwende nicht den Line-Out Anschluß sondern stattdessen den Kopfhörerausgang des Tapedecks. Der KH Ausgang lässt sich mit dem Volumeregler des Tapedecks leicht anpassen. Ich habe die Ausgangsspannung des KH Ausgangs auf 388 mV. , bei einem Eingangssignal von 70 mV, eingestellt. Diese 388mV liegen auch am Line Out an. Bei Anschluß an den Eingang der Soundkarte bleibt der Wert stabil, denn der KH Ausgang hat eine Impedanz von 8 Ω. Darüber hinaus lässst sich so auch ein Versatz zwischen der ausgegebenen Spannung und dem angezeigten Spannungswert in der Anwendung im PC ausgleichen. So lässt sich z.B. die am Eingang der Soundkarte (mit Millivoltmeter gemessener Wert von 388 mV) in der Anwendung „hinjustieren“ indem der Volumeregler des KH im Tapedeck auf den real existierenden Wert von 388mV in der Anwendung eingestellt wird.

Justieren der Software für Messungen am Tapedeck

 

 

 

Korrektur elektronischer Fehler

C502 als Pufferkapazizät für IC 501

Auch die Ingenieure bei Akai waren nicht ganz perfekt. Es gibt einen echten Fehler in der Schaltung .

Das IC 501 hat zwei Pufferkondensatoren C501 und C502 auf der positiven und negativen Versorgungsspannung. C502 ist auf der Platine falsch herum gedruckt, so dass der Pluspol des Kondensators an der negativen Versorgungsspannung anliegt. C501 und C502 sind je 22uF/10V Elkos. Ich habe beide Kondensatoren gegen Würth 22 uF/35V Polymerelkos ausgetauscht.

In den beiden Dolby-Schaltungen mit dem Schaltkreis CX20187 sollte man 6 Elkos durch ungepolte Kondensatoren ersetzten.  Sony empfiehlt im Datenblatt vom CX20187 für diese Kondensatoren eine Toleranz von 5%, was mit Elkos schwer zu realisieren ist. Akai hat für diese Werte Elkos verwendet, obwohl diese Wertebereiche in der Regel mit ungepolten Kunststoffkondensatoren realisiert werden und auch im Sony Design vorgesehen sind.

Die 6 Elkos sind im Servicemanual des AKAi GX-75 MKII mit folgenden Werten angegeben:

      1. C306, C306‘ = 470 nF oder 0,47 uF
      2. C307, C307‘ = 150 nF oder 0,15 uF
      3. C309, C309‘ = 220 nF oder 0,22 uF

Ich habe aus meinem Bestand obige Kondensatoren mit dem Rastermaß 5 mm von WIMA von Hand selektiert, so dass die Abweichung zwischen den Kanälen und zu den Sollwerten besser als 2% sind.

Überprüfen des Gleichlaufs

Messung des Gleichlaufs mit Referenzkassette
Messung des Gleichlaufs mit Referenzkassette

Der Gleichlauf lässt sich am PC mit der NAK T-100 messen. Dafür erforderlich ist eine Referenzkassette mit einem Testton von 3000 Hz oder 3150 Hz. Eine solche Kassette ist in dem Satz von Hans-Peter Roth enthalten. Die Geschwindigkeit verändert sich in engen Grenzen mit +/- 3 Hz über die gesamte Abspieldauer der Kassette. Man macht alles richtig, wenn man die Geschwindigkeit in der Mitte, also bei etwa gleichen Wickeln auf dem linken und rechten Dorn, auf 3150 Herz einstellt. Die Gleichlaufschwankungen liegen im Bereich der urprünglich von Akai angegeben Grenzwerte.

Kopfarbeiten

Im Idealfall stimmt die Kopfgeometrie. Die Überprüfung und ggf. dann erforderliche Justage ist mit äußerster Vorsicht durchzuführen. Wenn der Kopf erst einmal richtig verstellt ist, lässt er sich kaum mit den verfügbaren Mitteln wieder korrekt einstellen.

Voraussetzung für den nach Service Manual durchzuführenden Abgleich ist die korrekte mechanische Einstellung von Antrieb und Kopfgeometrie.  Stimmt in der Mechanik etwas nicht, lässt sich dass durch den Abgleich auch nicht korrigieren.

Abgleicharbeiten laut Servicemanual
Abgleicharbeiten laut Servicemanual

Für die finale Einstellung der bandsortenspezifischen Vormagnetisierung und Wiedergabelevel (Punkte 9, 10, 11 und 12 aus der Liste oben) bin ich wie folgt vorgegangen. Ich verwende für die drei Typen Fe, Cr und Me folgende Hersteller/Typen:

Maxell UD1 für Ferro, TDK-SA für CrO2 und TDK MA für Metall.

  1. Ferro-Normalkassette einlegen, Vr701, Vr701b, Vr751, Vr751b auf Mittelstellung drehen
  2. Calibration Button drücken, Front BIAS und Levelregler auf Mittenstellung
  3. Vr701 und Vr751 /b so einstellen, das die Calibration bei 0dB steht
  4. Crome-Kassette einlegen, Calibration Button drücken, und prüfen, ob die 0dB Einstellung über den Regler Vr722 eingestellt werden kann
  5. Metall-Kassette einlegen, Calibration Button drücken, und prüfen, ob die 0dB Einstellung über den Regler Vr723 eingestellt werden kann
  6. Dieses Vorgehen iterativ wiederholen, bis alle drei Kassettentypen in etwa gleich gut eingestellt sind.

 

 

 

 

 

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NAD C325BEE Integrierter Verstärker – kleiner Defekt, große Wirkung

Daten aus dem Hifi-Wiki:

  • Hersteller: NAD
  • Modell: C 325 BEE
  • Typ: Vollverstärker
  • Baujahre: 2006 – 2009
  • Farben: Graphite, Titan
  • Fernbedienung: ja (RS5)
  • Leistungsaufnahme:
  • Abmessungen: 435 x 100 x 290 mm (BxHxT)
  • Gewicht: 8 kg
  • Neupreis ca.: 450 Euro

Anschlüsse

  • Anzahl der Eingänge: (alle Cinch)
    • Disc
    • CD
    • Video
    • Aux
    • Tuner
    • 2x Tape In (alle Line-In: 220 mV, 20 kOhm)
    • MP Input (für MP3- und andere portable Player  3,5 mm Klinke an der Frontseite)
    • Main-In (730 mA, 20 kOhm)
    • IR Input
  • Anzahl der Ausgänge:
    • 2x Tape Out (80 Ohm)
    • Kopfhörer (6,3mm Klinke)
    • Pre-Out
    • IR Output
    • 12V Trigger Output

Technische Daten

  • Dauerleistung (bei Klirrfaktor)
    • 8 Ohm: 2x 50 W
    • 4 Ohm: 2x 50 W
  • Dynamikleistung
    • 8 Ohm: 2x 110 W
    • 4 Ohm: 2x 160 W
    • 2 Ohm: 2x 220 W
  • Gesamtklirrfaktor: 0,02% (20 – 20.000 Hz)
  • Dämpfungsfaktor: > 160 (8 Ohm, 50 Hz)
  • Frequenzgang: 20 – 20.000 Hz (±0,2 dB)
  • Signalrauschabstand: 100 dB (1 W), 117 dB (Nennleistung)
  • Klangregelung:
    • Bass: ja
    • Höhen: ja
  • Loudness: nein
  • Subsonic: nein
  • Mute: ja (auf FB)
  • Direct/Line-Straight: ja (Tone Defeat)
  • Stereokanaltrennung:
  • Weitere Daten bei „Hifi-Engine“: [1]

Besondere Ausstattungen

  • Soft Clipping (2x 68 W)
  • Holmgren Ringkerntrafo
  • Feed Forward Schaltung vor Endstufe aus der MASTER Serie
  • BEE Clamp Technologie
  • NAD Power Driv

Die Produktbeschreibung von NAD und das Service Manual liefern alle erforderlichen Informationen um das Gerät zu bearbeiten. Die Beschreibung des Fehlers hörte sich nicht weiter schlimm an. Nach dem Einschalten kam das Gerät nicht aus dem Protection-Mode. Erst nach mehrmaligen Aus- und wieder Einschalten ging das Gerät auf „Grün“ und gab das zugeführte Audio Signal aus. Verzerrungen waren durch Hinhören nicht feststellbar.

Zunächst hatte ich die Kondensatoren um den Protection IC44 (uPC1237HA) in Verdacht und diese einfach mal getauscht:  C420, C421 und C422  alle Elkos um den IC herum. Aber das war es nicht….. das Gerät musste dann erst mal warten, ich hatte anderes zu tun.
2 Jahre später störte das rumliegende Gerät dann doch. Zum Wegwerfen aber eindeutig zu schade, denn alle Eingangs- und Ausgangsbuchsen sind vergoldet, der mechanische Aufbau im Vergleich zu den früheren NADs sehr gut strukturiert und aufgeräumt, man könnte es auch servicefreundlich nennen. Die Fernbedienung ist auch noch da, und das Gerät ist in einem ordentlichen optischen Zustand.
Fehlerbild war noch immer gleich. Etwas systematischer bin ich erst einmal die Abgleichanleitung durchgegangen. Bei der Einstellung des Ruhestroms des linken Kanals lief alles gut. Nur beim rechten Kanal floß von vornherein kein Ruhestrom, Anzeige 0,00 mV ? Die Prüfung des am Ruhestrom beteiligten Widerstandsnetzwerks ergab einen hochohmigen Wiederstand R137, sollte nominal 10 Ω haben, war aber „unendlich“. R137 war schnell ersetzt, und der Fehler damit dann auch verschwunden.

Die Messungen des Pre-Out Signals sah nicht sehr hochklassig aus. Intermodulation & Noise war viel zu hoch.

Verzerrungsmessungen im Urzustand
Verzerrungsmessungen im Urzustand

Um der hohen Qualität des NAD C325BEE gerecht zu werden, habe ich dann noch ein komplettes Recapping durchgeführt. Die Netzteil Pufferelkos kommen jetzt von EPCOS und Nichikon, die kleineren Elkos sind Panasonic FC, zum Teil Würth Polymer Elkos (für die kleineren Pufferelkos) und die Elkos bis 10μF im Signalweg wurden gegen WIMA MKS ausgetauscht.

Zum Abschluß erfolgte dann noch einmal ein genauer Abgleich aller Spannungswerte entsprechend der Anweisung im Servicemanual.

Die Verzerrungsmessungen am Schluß bestätigen dann die qualitative Verbesserung:

Verzerrungen nach Austausch aller Elkos
Verzerrungen nach Austausch aller Elkos

Zu den Messungen auch noch ein paar Fotos aus dem Inneren des Verstärkers nach dem Umbau:

EPCOS und Nichicon Elkos im Netzteil
EPCOS und Nichicon Elkos im Netzteil
Neue Netzteilelkos im Detail
Neue Netzteilelkos im Detail
Es sind doch einige Elkos zu Tauschen
Es sind doch einige Elkos zu Tauschen
Endstufe mit 2SA1943 und 2SC5200
Endstufen mit 2SA1943 und 2SC5200

 

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Reparatur NAD-2100: Recapping & Relais und Transistor Ersatztypen

Ein typischer NAD Endverstärker aus den späten 80er Jahren.

Die Daten:

  • Hersteller: NAD
  • Modell: 2100 PE
  • Typ: Endstufe
  • Baujahre: 1988 – 1989
  • Hergestellt in: Taiwan
  • Farbe: Anthrazit
  • Leistungsaufnahme: 330 VA
  • Abmessungen: 435 x 106 x 385 mm (BxHxT)
  • Gewicht: 9,5 kg
  • Neupreis ca.: 398 US-$, 800 DM

Anschlüsse

  • Anzahl der Eingänge: 2 Cinch Stereo
    • NORMAL Input (R=10kOhm, C=600pF; 850mV)
    • LAB Input, umgeht die Vorstufe und Lautstärkeregler
  • Anzahl der Ausgänge: 2 Lautsprecherpaare, über Relais geschaltet

Technische Daten

  • Dauerleistung (bei Klirrfaktor)
    • 8 Ohm: 60 W (0,03%)
  • Dynamikleistung
    • 8 Ohm: 200 W
    • 4 Ohm: 250 W
  • Gesamtklirrfaktor: < 0,03%
  • Dämpfungsfaktor: >100 (8 Ohm, 50 Hz)
  • Frequenzgang: 3 Hz bis 80 kHz (+0 / -3 dB)
  • Signalrauschabstand: 100/117 dB 1/50 W
  • Weitere Daten bei „Hifi-Engine“: [1]

Besondere Ausstattungen

  • Brückbar:
    • Dauerleistung
      • 8 Ohm: 100 W
    • Dynamikleistung
      • 8 Ohm: 500 W
      • 4 Ohm: 660 W
  • Bis zu 30 Ampere Spitzenstrom

Das offensichtliche: Lautsprecherrelais mit Kontaktproblemen

Bisher habe ich zwei dieser Geräte auf dem Tisch gehabt. Bei beiden gab es Kontaktprobleme bei den Lautsprecherrelais vom Typ VB-24MB-TV3 von Takamisawa. Hierfür gibt es 2 mögliche Abhilfen:

1. Kontakt 61 Spray von Kontakt-Chemie
nach dem vorsichtigen Abhebeln der Deckel der Relais lässt sich das Spray problemlos und gezielt an die Kontaktflächen sprühen. Nach mehrmaligem betätigen der Lautsprecher-Umschalter verschwinden die Aussetzer komplett. Dies funktioniert allerdings nur, wenn die Relais vom Gehäuse her auch geöffnet werden können, ansonsten siehe 2.

Relais ohne Deckel
Relais ohne Deckel

2. Ersatz der LS-Relais
Die von NAD eingesetzten Relais, laut Service Manual Typ VB-24MB-TV3 von Takamisava (5A, DPST, 24V=, NO). Als Ersatz kommen hier in Deutschland die 2 poligen Versionen aus der OMRON G2RL Serie in 24V in Frage, also die Typen G2RL-2A(-HA, -PW1), G2RL-2A4. Ebenfalls in Frage kommen die Typen G2RL-2(-HA, -PW1), G2RL-24, G2RL-2-ASI, allerdings müssen dann die Pins 1 und 2 entfernt werden. Vorteil der OMRON G2RL Serie ist eine erhöhte Belastbarkeit von 8A.
Bei Ersatz der Relais sollte man allerdings auch die Treiberseite im Auge behalten. Die Relais werden über die Widerstände R627 und R631, je 470 Ω, mit 24 Volt Spannung und ca. 30 mA versorgt, was einer Treiberleistung von  ca. 700 mW entspricht. Beide Widerstände sitzen auf der kleinen Platine an der Vorderseite bei den Bedienelementen. Die G2RL Relais dagegen haben eine Treiberleistung von 400 mW bzw. nur 250 mW für die High Sensitivity Modelle. Für die Relais mit 400mW sollten R627 und R631 auf 770 Ω (820 Ω) und bei 250 mW auf jeweils 1200 Ω geändert werden. Wer komplett andere Relais einsetzen möchte, z.B. 12V Typen, der muss auf jeden Fall die Widerstände R627 und R631 neu kalkulieren und entsprechend der Leistung und Arbeitsspannung der Relais anpassen.

Treiber-Widerstände für die Lautsprecherrelais
Treiber-Widerstände für die Lautsprecherrelais R627 und R631
Neue Vorwiderstände im Wert von 750 Ω
Neue Vorwiderstände im Wert von 750 Ω
Omron G2RL-2A4 als Ersatz der alten Relais
Omron G2RL-2A4 als Ersatz der alten Relais

Und wenn Transistoren kaputt sind ?

Dann wird es schwieriger und zeitraubend, denn insgesamt sind im NAD 2100 65 Transistoren verbaut. Darüber hinaus ist die Qualität des NAD 2100 Service Manuals eher schlecht. Baugleiche Modelle, was den Endstufenteil betrifft, sind im NAD 7100 (Receiver) und im NAD 3100 realisiert. Das Service Manual vom 3100 ist deutlich besser, denn dort sind neben der Schaltung auch Spannungswerte angegeben.

Es gab mehrere Baustellen, bzw. defekte Halbleiter. Um im Falle eines defekten NAD 2100 überhaupt voranzukommen, ist es erforderlich, einen Strombegrenzer in die 220V Leitung einzubauen. Dazu verwende ich eine 220V 60W Glühbirne in der Zuleitung. Am Verhalten der Lampe lässt sich auch relativ gut erkennen, ob es gravierende Fehler gibt, z.B. Kurzschlüsse, oder ob der Verstärker sich relativ normal verhält. In der Regel leuchtet die Birne direkt beim Einschalten für wenige Sekunden stark auf, bis die Elkos aufgeladen sind. Danach glimmt die Lampe nur noch dunkel.

Ohne ein Spannungsmessgerät geht gar nichts. Der NAD 2100 hat eine Schutzschaltung, die intern die Spannungen überwacht und bei Fehlersituationen die Lautsprecherrelais abschaltet, so dass die Lautsprecher keinen Schaden nehmen.  Wenn alles in Ordnung ist, leuchtet die Protection LED beim Einschalten für einige Sekunden. Erlischt die LED und es lässt sich ein leichtes Klicken vernehmen, ist erstmal alles in Ordnung und die Lautsprecherrelais schalten frei.

Aber auch in diesem Fall heisst das nicht, dass intern wirklich alles in Ordnung ist. Auf dem linken Kanal war alles korrekt, aber auf dem rechten Kanal lagen ca. 1 V Gleichspannung auf der Lautsprecherklemme. Die Ursache dafür zu finden war ziemlich aufwendig, denn ich bin von hinten nach vorne vorgegangen und der Fehler lag vorne im Bereich der Differenzverstärker, die aus den Transistoren Q401 und Q403 gebildet werden. Bei Q401 handelt es sich um einen Dual Transistor 2SA1239G / PNP und Q403 Dual Transistor 2SC3066G / NPN. Defekt war ein Transistor im Q403.  Diese sechsbeinigen Transistorpaare mit Originalteilen zu ersetzen, ist fast unmöglich, bzw. unverhältnismäßig teuer. Als Ersatz habe ich statt dem 2SC3066G vorhandene 2SC1845 Transistoren eingesetzt, wobei ich aus einer größeren Anzahl 2 Exemplare mit weitgehend identischer Gleichstromverstärkung selektiert habe. Sollte der 2SA1239G defekt sein, können dafür Transistoren 2SA992 eingesetzt werden.
Bei vermuteten defekten Transistoren im Leistungsteil sollte man als ersten Schritt alle Transistoren am Kühlkörper lösen und auslöten und mit einem Transistortester prüfen. Wenn Q425 /Q426 – 2SC3423Y – OK sind, sollte nur der wieder eingelötet werden.
Danach kann man das Gerät über die Glühbirne wieder einschalten. Wenn dann die Protection nicht aktiv bleibt, kann man messen, ob auch wirklich 0V (+- 0,1V) an den Lautsprecherklemmen anliegen.

Ist das nicht der Fall, kommt man nicht drum herum, jeden einzelnen Transistor im betroffenen Kanal zu überprüfen, also auszulöten und mit dem Transistortester prüfen.  Dioden können mit einem Multimeter in der Schaltung geprüft werden. In Flußrichtung müssten über die Dioden ca. 0,6 – 0,7V Gleichspannung anliegen.

Wenn also ohne die Leistungstransistoren alle Spannungen erst mal soweit korrekt sind, können die Leistungstransistoren wieder installiert werden. Einige der Leistungstransistoren sind allerdings nicht mehr erhältlich, daher führe ich in der Tabelle unten auf, welchen Ersatztypen in meinem Fall erfolgreich eingesetzt wurden.

Device Polarität Originaltyp Ersatztyp Lieferant
Q425, Q426 PNP 2SC3423Y 2SC3423Y Kessler Elektronik
Q433, Q434 PNP 2SA1011E 2SA968B Kessler Elektronik
Q435, Q436 NPN 2SC2344E 2SC2238 Kessler Elektronik
Q437, Q438 PNP 2SA1302
2SA1386		 2SA1943 Kessler Elektronik
Q439, Q440 NPN 2SC3281 2SC5200 Kessler Elektronik
Q441, Q442 NPN 2SD1238LS 2SD1047 Kessler Elektronik
Q443, Q444 PNP 2SB922LS 2SB817 Kessler Elektronik

Farbenlehre zur Tabelle:  Kessler hat die Transistoren im Angebot, die der gleichen Farbe entsprechen. Grün sind alle Typen, die ich eingesetzt habe. Schwarz sind alle Typen, die im Original eingesetzt sind.

Linker Kanal mit Originalbestückung
Linker Kanal mit Originalbestückung
Rechter Kanal mit Ersatzbestückung
Rechter Kanal mit Ersatzbestückung

Recapping: Ersatz ALLER Elkos

Insgesamt sind im NAD 2100 50 Elkos verbaut. Die Elko-Tausch-Kur hat sich auch schon beim NAD3020, NAD1240 und NAD 325BEE als ‚heilsam‘ erwiesen. Der Frequenzgang hat sich dadurch deutlich linearisiert und die Verzerrungswerte entsprechen wieder den ‚Sollwerten‘ von Neugeräten.

Natürlich ist der Tausch nicht einfach nur Tausch 1:1 sondern auch mit einer Verbesserung der technischen Umsetzung verbunden, denn die verwendeten neuen Kondensatoren werden nicht nach wirtschaftlichen sondern überwiegend nach technischen Gesichtspunkten ausgewählt. Für die dicken Pufferkondensatoren C507/C508 – 10.000 μF / 80V wären Ersatztypen mit gleichen Werten deutlich kleiner als die Alten. Da ich aber diese Kondensatoren mit 15.000  μF / 80V  ersetzt habe, wird der verfügbare Raum komplett ausgenutzt. Die neuen Kondensatoren passen so gerade noch in das Gehäuse.

C507/C508 Ersatz mit 15.000 uF / 80V
C507/C508 Ersatz mit 15.000 uF / 80V
Die neuen Pufferkondensatoren von Cornell Dubilier und Nichikon
Die neuen Pufferkondensatoren von Cornell Dubilier und Nichikon

Die übrigen Kondensatoren werden entsprechend ihrer Funktionalität ausgewählt. Für Stütz- und Entstörkondensatoren werden Aluminium-Polymerelkos eingesetzt, für alle übrigen Elkos kommen Panasonic FC Typen zum Einsatz.

Panasonic FC Elkos für die Schaltungsfunktionen
Panasonic FC Elkos für die Schaltungsfunktionen
Meßergebnisse
Meßergebnisse

Die gemessenen Werte sind deutlich besser als die Spezifikationen aus den NAD Katalogen.

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Messung von Tonabnehmer und Vorverstärker mit Testschallplatte – Rosa Rauschen

In diesem Beitrag will ich kurz einen praktischen Weg vorstellen, die Abstimmung von Plattenspieler, Tonabnehmersystem und Entzerrer-Vorverstärker mit ein wenig PC-Meßtechnik zu vereinfachen, bzw. den Erfolg der Abstimmungen zu überprüfen.

Was wird dazu benötigt:

  1. Eine Meßschallplatte mit Aufnahme von Rosa Rauschen, ich verwende ein Produkt von RMS Audio – Klangerlebnis pur
  2. Tonarmwaage, z.B. eine digitale Waage von Proster, PST052.
  3. VTA und Azimuth Lehre (Gauge) – eine Plexiglas Lehre zur Ausrichtung des Tonarms horizontal und vertikal.
  4. Eine gute Soundkarte mit RCA/Cinch Ein- und Ausgängen
  5. Verschiedene PC-Programme zur Analyse von Audiosignalen:
    1. Software Oszilloscope
    2. Frequenzganganalyser. Ich nutze JustOct und JustDisp vom HiFi-Magazin, aber auch REW, Audacity oder ARTA sollten dafür funktionieren. ARTA wird zwar vom Entwickler nicht mehr gepflegt, ist dafür aber als Freeware im Internet verfügbar
    3. Anpassbarer Phono-Vorverstärker für MC und MM Systeme. Für mich verfügbar sind folgende Geräte:
          1. Pro-Ject Phono Box S2
          2. NAD 1240, NAD 3020
          3. Elektor ‚The Preamp‘
          4. QUAD 66 (MC-Version)
          5. WIIM Ultra Vorverstärker
          6. Elektor SUPRA 2.0

Die Plattenspieler und Tonabnehmersysteme

Mir stehen zwei Plattenspieler zur Verfügung:

  1. WEGA 3432 – ein DUAL CS 601 im stabilen WEGA Gehäuse mit MM System
  2. Pro-Ject RPM 5.1 mit Ortofon MC System

Ein WEGA 3432/DUAL CS 601 mit  MM System Ortofon M20 E

Nach Erneuern des Riemens,  des Steuer-Pimpels und Dämpfen des Tonarmliftes mit neuem Silikonöl funktioniert dieser 1975/1976 gebaute Plattenspieler DUAL CS 601 mechanisch wieder wie vorgesehen.  Die Abstimmung des Tonabnehmers mit dem Vorverstärker erfolgt durch Einspielen des Ausgangssignals aus dem Vorverstärker in den PC über den Eingang meiner Soundkarte (eine ESI-Juli XT). Auf der Schallplatte gibt es ‚Test mit Rosa Rauschen‘ dessen Kurve mit JustOct aufgenommen wurde und mit JustDisp ausgewertet werden kann. Sehr schön ist die Funktion, mehrere nacheinander aufgenommene Kurven mit JustDisp gleichzeitig darzustellen und Vergleiche anzustellen.

Rosa Rauschen - Frequenzgang des DUAL M20 E Systems am Pro-Ject S2
Rosa Rauschen – Frequenzgang des DUAL M20 E Systems am Pro-Ject S2

Für mich liefert der Abschluß des Vorverstärkers mit 220pF das beste Ergebnis.  Neben dem Zusammenspiel von TA-System und Vorverstärker muss auch das TA-System und der Tonarm mechanisch justiert werden.  Dazu wird sowohl die horizontale als auch vertikale Ausrichtung geprüft und ggf. justiert. Wichtig ist, dass die Abtastnadel  vertikal exakt senkrecht in die Rille eintaucht.
Mit der VTA & Azimuth Gauge lassen sich beide Parameter messen.

Tonarm Ausrichtung horizontal justieren
Tonarm Ausrichtung horizontal justieren
TA-System Ausrichtung vertikal justieren
TA-System Ausrichtung vertikal justieren

Das Datenblatt des Ortofon M20 E gibt eine Auflagekraft von 0,5p – 1,2p an. Die Nadel hat die Bezeichnung DN350, mit elliptischem Schliff. Für die höchste Pegelabtastung habe ich eine Auflagekraft von 1,38g eingestellt. Mit dieser höher als empfohlenen Auflagekraft werden auch 70μm bei Sinus 300 Hz noch ohne Verzerrungen sauber wiedergegeben, was sich mit dem Software Oszilloscope sehr schön überprüfen lässt.

Ein Pro-Ject RPM 5.1 mit Carbon Tonarm und Ortofon Salsa MC System

Die Daten des Ortofon Salsa MC zeigen, dass es sich um ein „Low Output“ Moving Coil System handelt. Die Ausgangsspannung liegt bei lediglich 0,38 mV, im Vergleich zum M20E mit ~ 4mV, also um den Faktor 10 geringer, was aber typisch ist für MC Systeme. Dafür ist der Innenwiderstand des MC Systems aber ebenfalls sehr gering, so dass die Kapazität der Anschlußleitung und die Eingangskapazität des Vorverstärkers keine Rolle spielt. Dagegen sollte der Eingang des Vorverstärkers mit ca. 100 Ω abgeschlossen werden.

Ortofon Salsa mit Rosa Rauschen an verschiedenen Abschlußwiderständen
Ortofon Salsa mit Rosa Rauschen an verschiedenen Abschlußwiderständen

Die Messreihe zum optimieren des Abschlußwiderstandes ist oben zu sehen. Am Preamp sind Widerstände von 20Ω, 50 Ω, 100 Ω und 1 kΩ über ein Mäuseklavier zuschaltbar. Ich habe mich für die Kombination aus 100 Ω und 1 kΩ entschieden, im Ergebnis also 90 Ω.
Darüber hinaus habe ich auch die verschiedenen verfügbaren Vorverstärker ausgemessen. Beeindruckend, wie konsistent die unterschiedlichen Geräte mit dem MC System sehr ähnliche Widergabekurven erzeugen.

Ortofon Salsa an verschiedenen Vorverstärkern
Ortofon Salsa an verschiedenen Vorverstärkern

Lediglich der WIIM Ultra in der Einstellung MC Phono Eingang lässt die Höhen entgegen meiner Referenzkurve vom Elektor Preamp deutlich abfallen.
Aber das lässt sich durch die hervorragende Funktionalität des WIIM Ultra mit einigen wenigen Einstellungen in der zugehörigen App leicht anpassen.
Im WIIM Ultra lassen sich verschiedene Parametrische Equalizer  (PEQ) Einstellungen erzeugen, abspeichern und den einzelnen Eingangsquellen zuordnen. Zur Anhebung der Höhen habe ich einen High Shelf (HS) ab 200 Hz mit +3.0 dB und einer Güte(Q) von 0.1 eingestellt. Dadurch ergibt sich aber eine Überhöhung bei 50 – 400 Hz, die ich durch  eine negative Glockenkurve (PK) mit -2 dB bei 100 Hz und einer Güte (Q) von 0.1 eliminiert habe. Das Ergebnis ist unten in der grünen Kurve zu sehen.

 

 

 

 

 

 

 

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Sony TA-F435R Verstärker – Aussetzer und Verzerrungen bei der Wiedergabe

Ein Sony Integrated Stereo Amplifier TA-F435R kam zu mir, nachdem er lange nicht benutzt wurde. Der Besitzer meinte, der ist zu leise und verzerrt.

SONY TA-F453R integrated Amplifier
SONY TA-F435R integrated Amplifier

Mein Verdacht war zunächst der allseits bekannte Fehler der oxidierten oder verbrannten Relays Kontakte, aber die waren in Ordnung. Ich konnte keinen Übergangswiderstand an den Kontakten der Relays feststellen.

Nach einigem ‚Rumspielen‘ mit dem Bedienfeld veränderte sich das Verhalten. Auf einigen Eingängen verbesserte sich das Signal, auf anderen Eingängen blieb es verzerrt. Der Phono Eingang zeigte starken Brumm und ‚pumpte‘, was an starker Bewegung der Bassmembran sichtbar wurde.

Die Eingangswahl wird durch einen sehr großen motorgetriebenen Schalterkomplex umgesetzt. Im Schaltbild sind 3 Ebenen mit bis zu 12 Kontakten erkennbar.

Eingangswahlschalter bereits ausgelötet
Eingangswahlschalter bereits ausgelötet

Nach vorsichtigem Zerlegen des Schalters war die Ursache der schlechten Kontakte erkennbar: Ablagerungen bzw. Oxidation der Schaltbahnen verhinderte die korrekte Signalweiterleitung.

oxidierte Leiterbahnen im Schalter
Oxidierte Leiterbahnen im Schalter
gereinigte Schalterbahnen
Gereinigte Schalterbahnen

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nach Justage der Schalter auf Position 1 habe ich den Motor angebaut und den Schalter in die Platine eingelötet. Alle Eingänge lieferten jetzt wierder gute Signale.

Der Brumm und das Pumpen am Phono Eingang ist aber geblieben. Hier lag mein Verdacht in der Spannungsversorgung. Zunächst habe ich die Entkopplungskondensatoren C906 und C907 – laut Schaltplan 100 uF/16V – getauscht. Hier war Sony etwas sparsam, denn die Spannung über den Kondensatoren lag bei ebenfalls 16V, so daß die Spannungsfestigkeit der Kondensatoren schon auf die Probe gestellt werden könnte. Beide Kondensatoren waren aber noch in Ordnung. An den Fehlersymptomen hat sich auch nichts geändert.
Beim Messen der Versorgungsspannungen ergab sich aber eine starke Abweichung. Am Kollektor von Q901 waren die korrekten 20 Volt vorhanden, aber am Kollektor von Q902 lagen nicht -21V sondern -39V an !?

Spannungsstabilisierung der Vorstufen
Spannungsstabilisierung der Vorstufen

Beim Nachverfolgen der Spannungen über C904/C905 und C902/903 stellte ich fest, das die Massen dieser Kondensatorpaare nicht miteinander verbunden sind. Ich habe jetzt nicht alle Leiterbahnen abgesucht um die Ursache dieser fehlenden Masseverbindung zu finden, sondern kurzerhand die Verbindung über einen kurzen Draht eingelötet.

Fehlende Masseverbindung zur Vorstufenspeisung
Fehlende Masseverbindung zur Vorstufenspeisung
Korrektur der fehlenden Verbindung
Korrektur der fehlenden Verbindung

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Beim erneuten Test war dann auch der Phono Eingang wieder voll funktionsfähig.

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Backes und Müller BM12 Restaurierung und Verbesserung

Ein eBay Schnäppchen, hier in Hamburg von einem netten Menschen abgeholt, der gerne wollte, dass die guten Stücke in liebevolle Hände übergehen.
Da ich zu der Zeit aber andere Prioritäten hatte, mussten die beiden BM12 etwas länger bei Schwiegervater im Keller zwischenlagern. Da jede Box um die 60 – 70 KG wiegt, holt man sich die Teile auch nicht mal so eben ins Haus.

Die nächsten Schritte für die Restaurierung werden sein:

1. Prüfung der Elektronik

2. Prüfung der Lautsprecher Chassis

3. Massnahmen

 

Mein Paar Backes & Müller BM12 Classic, erste Generation
Mitteltöner mit erneuerter Schaumstoffsicke SR 116/5 ( Müller Sicke)

Die Schaumstoffsicke des Mitteltöners war bereits zerfallen, oben ist die fertig installierte Ersatzsicke zu sehen. Impedanz der Schwingspule ist 8 Ω (R= 6,3 Ω), die Sensorspule hat 255 Ω.

 

BM12 Elektronik (fast) Originalzustand

Prüfung der Elektronik

Testbett aus alten BM6 Teilen

Um zunächst die einzelnen Verstärkermodule zu prüfen, greife ich auf eine Resteverwertung einer ausgeschlachteten BM6 zurück. Folgende Teile habe ich revidiert und auf einem Alublech montiert, so daß es bequem auf den Schreibtsich passt und alle notwendigen Meß und Einstellarbeiten durchführbar sind:

1. Trafo aus einer BM6

BM6 Trafo

2. Netzteil (Platine Version  ) aus einer BM6

Netzteil & Ansteuerplatine aus BM6

Die Trafodrähte mit der Hochspannung (Braun/Schwarz/Gelb) sind in der Regel am Netzteil nicht angelötet, damit ich mit dem Testbett auch im eingeschalteten Zustand relativ gefahrlos arbeiten kann. Wenn ich die Hochspannungsgeneratoren prüfen muss, löte ich die 3 Trafodrähte vorher an. (und anschließend wieder ab)

3. Backplane bzw. horizontales Mainboard

Slots für die Platinen

4. Dauernd installiert: Frequenzweiche aus einer BM6 , leider ohne Versionsmarkierung

3 Wege Frequenzweiche aus BM6

Testvorgehen

Zum Testen der Module gehe ich wie folgt vor:

  1. Sichtkontrolle oben & unten:
    1. Auffällige Bauteile: Verschmort, aufgebläht, gebrochen, Sengspuren ?
    2. Rückseite: Schlechte Lötstellen, lose Leiterbahnen, Unterbrechungen, Kurzschlüße
  2. Einstecken und beim ersten Einschalten Luft anhalten
    1. Gibt es Rauchzeichen ?
    2. Bleiben Netzteil & Steuerplatine an ? Schaltet die Standby LED auf ‚Ein‘ ?
  3. Messen der Gleichspannung am Lautsprecherausgang ( erster Pin rechts neben der Steckposition der Platine)
    1. Lassen sich wenige mV messen ? Gut !
    2. Lässt sich keine Spannung messen ? Schlecht ! Dann vor dem Relais messen ! Evtl. ist das Relais hochohmig geworden oder schaltet nicht
    3. Wenn Ausgangsspannung > 100 mV, dann den Regler der Gegenkopplung gegen Masse stellen.
    4. Geht die Gleichspannung dabei zurück, ist der IC auf der Platine defekt
    5. Wenn eine Gleichspannung < 50 mV messbar, dann den Ruhestrom prüfen, ggf. neu justieren.
    6. Wenn sich beim Aufdrehen des GK-Reglers ohne Signal keine Gleichspannungsänderung am Ausgang ergibt, sollte der Verstärker funktionieren.
    7. Ein Eingangssignal lässt sich leicht auf dem Mainboard am dritten Pin rechts neben der Steckposition der Platine einspeisen. An den Ausgangspin schliesse ich den +Pol meines Testlautsprechers an, der andere Pol kommt an Masse bzw.  GND.
    8. Wenn sich durch öffnen des GK Reglers und Anlegen eines Signals am Eingang  im LS etwas tut, ist soweit erst mal alles in Ordnung

Das Herz der BM6: Die Verstärkermodule

Leider sind alle Verstärkermodule in meinen beiden BM12 von der Version 6.263, d.h. sie haben alle noch die Metall-ICs.

Es gibt verschiedene Versionen der Verstärkermodule. Diese unterscheiden sich geringfügig in einzelnen Schaltungsvarianten, hauptsächlich aber im verwendeten IC Typ und der Verwendung je nach TT, MT oder HT.  Bis zur Platinenversion 6.263 scheinen die ICs in der Bauform TO-99 /CAN8 Verwendung zu finden. Darüber, also ab Version 6.265 (?) oder höher werden ICs im Plastikgehäuse im Format DIP 8 verwendet. Da es die ICs NE5534, SE5534 und HA-1-2505/2515 in der Bauform TO-99/CAN8 praktisch nicht mehr gibt, ist es notwendig, entweder Module mit dem modernen IC Typ zu nutzen, oder einen Adapter von DIP8 auf TO-99 zu verwenden.  Die Beschreibung meines   Adapters zur Verwendung von DIP 8 ICs statt der TO-99 bzw CAN 8 ICs kommt weiter unten.

Da ich eine Sammlung von Platinen in der Version 6.267 hier noch rumliegen habe, will ich in der Zwischenzeit diesen Satz umbauen, so dass ich die erforderliche Bestückung von 2 * TT, 1*MT, 1*HT und 1 * SHT daraus zusammenbauen kann um damit dann die einzelnen Lautsprecherchassis in den BM12 zu testen.

Bisher habe ich: 5* TT und 1 * MT, d.h. ich muss einmal HT und einmal SHT aus je einem TT Modul umbauen.

In einer vorigen Schaltungsversion sind die Unterschiede der Module für TT, MT und HT aufgeführt:

Oberer Wert: TT
Mittlerer Wert: MT
Unterer Wert: HT

Version 6.254 der BM Verstärkerplatinen

Werte in Klammern sind den real vorhandenen Platinen entnommen.

Bauteil TT MT HT & SHT
IC 201 NE5534 (AN) NE5534 (AN) HA-1-2515-5
C201 (siehe R202) (180 Ω) (180 Ω) 1 uF / 100V
C202 4n7 (10n /22n) 2n2 ( 10n / 22n) 2n2
C203 22p wg. NE5534 22p wg. NE5534 NA
C206 100u/40V Bip. 100u/40V Bip. 10u/40V Bip.
R202 (siehe C201) 180 Ω 1k2 (180 Ω) Poti. 4k7
R204 680 Ω 220 Ω (470 Ω) 10k (NA)
R208 NA 1k 1k
R209 470 Ω 10k 10k
R210 10 k 220k 220k
R215 0,47 Ω (0,56 Ω) 0,82 Ω 0,82 Ω
R216 0,47 Ω (0,56 Ω) 0,82 Ω 0,82 Ω

Folgende Bauteile werden generell durch neue und bessere Komponenten ersetzt:

    1. P202: Piher PT15 5k linear liegend für den Ruhestrom
    2. P201: Piher PT10 4k7 linear stehend für den GK-Regler und die Position R202 bei HT und SHT Modulen
    3. Die Elkos an Position  C206 werden durch Bipolare mit 100 uF bzw 10 uF ersetzt
    4. Die seltenen 36V Relais werden durch elektronische Schalter (Solid State Relais) auf N-Channel MOSFET Basis mit einem RDSon von ca. 2 * 3 mΩ ersetzt
    5. Die Zenerdioden D204/D205 sind in der Realität meist 0,5W 10V Typen und werden durch 1,3 W 15V Typen ersetzt

Die Besonderheiten der HT und SHT Module

An den Positionen 4 & 5 des Steckboards stecken die Hochton- und Super-Hochton Verstärker Module. Sie sind u.a. an dem extra Potentiometer Position R202 zu erkennen. Die Auswirkungen der Veränderung des Widerstandes R202 zwischen 4k7 und null Ω sind unten in den Bildern zu sehen. Wenn 4k7 wirken, ist dort ein Tiefpass, d.h. die hohen Frequenzen ab ca. 5 kHz werden abgeschwächt. Dreht man den Widerstand R202 dagegen zu null Ω, gibt es keine Filterfunktion und auch die hohen Frequenzen werden durchgelassen.  Diese Funktion ist wichtig, um die Resonanzen der Alukallotte des 38 mm Hochtöners und des Superhochtöner mit der 19 mm Alukallotte zu dämpfen.

Hochton Verstärker mit R202 = 4,7 kOhm
Hochton Verstärker mit R202 = 0 Ohm

Adapterplatine für TO-99 zu DIP8

Leider gab es die kleinen Platinchen nur für sehr viel Geld bei europäischen Anbietern und für deutlich weniger Geld in China, dafür musste ich dann 10 Tage warten.

Um die Adapter zu verdrahten, habe ich in einen Hartholzklotz acht 0,8 mm Löcher im TO-99 Format gebohrt, so daß ich dadrin die Enden von Widerständen leicht fixieren kann. So wird das Verlöten der Drahtenden zu einer relativ leichten Aufgabe, und doch dauert das ganze Vorbereiten und Durchführen der Löterei insgesamt mehrere Stunden.

Frisch aus China eingetroffen: TO-99 zu DIP8 Adapterplatinchen
Widerstände brauchen nicht so lange Drähte
Vollständie Adapter mit DIP 8 Fassungen
Adapter in Position auf den Verstärkerplatinen
Ansicht von oben

Ersatz der 36V Relais durch SSR

Mit Hilfe des MOSFET Gate Treibers SI8752, einem 10kΩ Widerstand und zwei N-Kanal Mosfet von Toshiba -TK100E10N1 mit je 2,8 mΩ RDSon- sind die SSRs zum Ersatz der 36V Relais aufgebaut.

Schaltung des SSR
Mini Board für SSR Ersatz des 36V Relais
SI8752 MOSFET Treiber für Solid State Relais

 

Die Abmessungen der SSR Platine passen zum alten Relais

… es muss nur ein Loch neu gebohrt werden.

SSR eingebaut

Ersatztyp für den  Operationsverstärkers IC201 – NE5534AN ?

Einige Beobachtungen beim Ausmessen und Testen der Verstärkermodule kamen mir verdächtig vor. Mit unterschiedlichen Operationsverstärkern zeigten die Module auch unterschiedliches Verhalten. Zum Beispiel liessen sich durch Gleichspannung am Verstärkerausgang erzeugte Membranbewegungen beobachten.  Ebenso zeigten Verzerrungsmessungen mit den verschiedenen ICs unterschiedliche Messwerte.

Der NE5534AN (die Originalbestückung),  zeigte bis zu 0,7 Volt Gleichspannung an PIN 6 und damit auch eine entsprechend hohe Gleichspannung am Verstärkerausgang. Die Verzerrungsmessungen  liegen alle in engen Grenzen, wobei aber TL081 und OPA227 ein wenig herausragen. Der TL081 zeigt aber nur deswegen gute Werte, weil im oberen Frequenzbereich seine Verstärkung abfällt.

Der OPA227 dagegen ragt positiv heraus, weil er im Vergleich die niedrigste Gleichspannung (Offset) an Pin 6 aufweist und zum Anderen die besten Verzerrungswerte zeigt.

Letzendlich habe ich mich für den IC OPA1655 von Texas Instruments/Burr Brown entschieden, da dieser IC in nahezu allen Audio-Anwendungsfällen hervorragende Ergebnisse zeigt.

Weitere Fehler – sporadische Störungen beim Mitteltöner

besonders bei höheren Lautstärken waren sporadische Störungen in Form starker Verzerrungen in einem der Mitteltöner zu bemerken. Da der Fehler nicht permanent auftrat war die Ursachenforschung schon sehr aufwändig. Folgende Fehlerquellen wurden Schritt für Schritt ausgeschlossen:

1. Verstärkerfehler – durch Tausch der Verstärkermodule, der Fehler blieb

2. Verkabelung vom Verstärker zur Schwingspule inklusive Schwingspule selbst: Durch Überbrückung der Gegenkopplungspins am Verstärkermodul wurde die Gegenkopplungsphysik umgangen: Der Fehler trat nicht mehr auf

3. Fehler liegt in der Gegenkopplungsphysik: Verkabelung oder Gegenkopplungsspule (z.B. lose Spule) oder Wackelkontakt dort.

-> hier lag der Hase im Pfeffer: Um an die Rückkopplungsspule heranzukommen, musste die Dustcap des Mitteltöners entfernt werden. Das funktioniert bei dem ursprünglich von Backes und Müller verwendeten  Kleber (Braun/Orange) am besten mit einem normalen Haarfön in niedrigster aber heißer Stufe. Der Kleber wird dann „beweglich“ und kann mit einer scharfen Pinzette oder Skalpel vorsichtig entfernt werden.

Der Blick in das Innere der Mitteltöner-Schwingspule sieht dann so aus:

Blick in die Schwingspule des Mitteltöners

An der Rückkopplungsspule war nichts auffälliges festzustellen: Die Spule selbst war fest eingeklebt und alle Anschlußdrähte waren ebbenfalls fest.

Bei Untersuchung des Anschlußfeldes der Geggenkopplung konnte ich das Fehlverhalten dann aber provozieren. Bei bestimmten Bewegungen war die Rückkopplung plötzlich weg, bei Bewegungen zurück kehrte sie dann wieder….

Wackelkontakt von der Rückkopplungsspule zum Anschlußfeld

Ich konnte durch Widerstandsmessungen dann den braunen Draht mit einem Kabelbruch am Ende der Verklebung mit der Membran ausmachen. Durch vorsichtiges Abisolieren und Verlängerung mittels Verlötung  konnte der Fehler korrigiert werden.

Der somit wieder korrekt arbeitende Mitteltöner sieht jetzt so aus:

 

Keine Hochsspannung am HT und SHT und doch spielen sie ?

Bevor ich mich dem Abgleich des Gesamtsystems widme, wollte ich erst einmal gleiche Verhältnisse zwischen beiden Boxen herstellen, also alle Regler auf den Frequenzweichen voll aufgedreht, und die GK Regler auf Mittenposition gestellt. Leider spielte jetzt eine Box deutlich lauter als die Andere.

Messungen mit dem Scope zeigten dann, dass die HT und SHT Chassis um den Faktor 1,65 lauter waren….. irgendwie ein komischer Fehler.  Messungen an den Versorgungsspannungen zeigten lediglich um 9 Volt am Hochvoltanschluß, wo eigentlich 280 V sein müssten. Zuerst vermutete ich einen Fehler in der Vorverstärkerplatine in den HT und SHT Modulen selbst, also schnell den HT zerlegt und alle Bauteile nachgemessen: Alles in Ordnung ! Weitere Überlegungen gingen dann doch hin zum Netzteil, denn es war ja auch die Hochspannungserzeugung vom SHT betroffen. 

Letzlich erwies sich der 33KΩ Widerstand an der 190 V Trafowicklung als der Schuldige: Durch Hitze hatte sich sein Lötauge gelöst, so dass der Widerstnd zwar noch an seinem Platz war, aber einseitig keinen Kontakt mehr hatte. 

Nachlöten hat auch diesen Fehler behoben, und die 280V Gleichspannung für die Gegenkopplung des HT & SHT war wieder da und damit die Pegel wieder korrekt einstellbar.

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Klein, fein, günstig: Bonsai Nimbus – 2 Wege Lautsprecher mit Passivradiator

Ein Bekannter schwärmte von Bonsai Boxen – klein, gebraucht für ganz wenig Geld zu kriegen und eine tolle Wiedergabe.

Im Netz ist zu Bonsai Boxen leider nur wenig Handfestes zu finden, aber in einer Online Auktion wurde ein Paar Bonsai Nimbus (4 Ohm, 140 W) angeboten. Da habe ich dann mal einfach mitgeboten und auch den Zuschlag bekommen. Auf den Bildern war ein durchschnittlicher Zustand zu erkennen, aber auch, dass die Mittelhochtöner und der Passivradiator mit Gummisicken versehen sind – also fast unverwüstlich sein würden.

Jetzt sind die Boxen angekommen – das einzige, was zu bearbeiten ist, sind die schwarzen Stoffbespannungen, die sehen nicht mehr wirklich gut aus. Die Boxen machen einen deutlich besseren Eindruck als auf den Photos der Auktion.

Bonsai Nimbus, Baujahr 1999

Tiefmitteltöner SEAS EP14RCH – H987 4 Ohm (06/1999)

Hochtöner VIFA D26TF-09, 6 Ohm

 

Passivraditor , Modell unbekannt, 16 cm Durchmesser

Vernünftige Polklemmen tragen auch die Frequenzweiche

Die Frequenzweiche macht ebenfalls einen guten Eindruck. Die Zweige sind mit 12db getrennt. Die Spulen sind leider nicht bezeichnet. Der Hochtöner wird über den Audyn Cap mit 4u7 und einen 3R9 Serienwiderstand angekoppelt. Parallel zum HT liegt noch eine relativ kleine Spule.
Der Tiefmitteltöner wird über die dicke Spule angesteuert. Parallel zum TMT liegt eine Kombi aus 8u2 Tonfrequenzelko und 3R9 Reihenwiderstand.

Der Klang

Die kleinen Boxen klingen sehr angenehm entspannt und unaufdringlich. Die Mitten sind klar kontouriert. Sprache wird sehr gut verständlich und nuanciert wiedergegeben. Der Bass drängt sich nicht auf, geht aber bei höheren Lautstärken tief runter, was bei Boxen dieser Größe eher ungewöhnlich ist.   Die ersten Musikstücke machen Lust auf mehr.

Die kleinen Boxen sind deutlich mehr Wert, als ich dafür bezahlen musste.