Anfang der 1970er Jahre hat die Firma Philips/Valvo kleine aktive Kompaktboxen auf den Markt gebracht, die einen erstaunlich kraftvollen und verzerrungsarmen Bass abgeliefert haben. Das besondere an diesen Boxen liegt in der Technik der speziellen Basschassis. Die Chassis mit der Typbezeichnung:
AD 8065/MFB
AD 7066/MFB
AD 8067/MFB
AD 8167/MFB
AD 81671/MFB
AD 10100/MFB
AD 12100/MFB
verfügen als gemeinsames Kennzeichen über einen Beschleunigungssensor (Accelerometer), der fest mit dem Schwingspulenträger der Chassis verbaut ist. Dabei handelt es sich um ein Bauteil mit ca. 3 cm Durchmesser, auf dem der Sensor, sowie 2 Widerstände und ein FET-Transistor angebracht sind.
MFB Beschleunigungssensor: PXE – ElementIntegration mit der SchwingspuleAuszug aus dem Schaltplan einer Philips MFB Box mit AD8065/MFB
Um die Signale des Sensors zu verwenden, wird eine Komparatorschaltung benötigt, die mit relativ wenig Aufwand erstellt werden kann. Da alle Chassis den gleichen Sensor verwenden, lässt sich die gleiche Regelungselektronik für alle Chassis einsetzen. In Hamburg gab es damals das Elektronik Fachgeschäft ‚Statronic‘ im Eppendorfer Weg. Die schienen gute Beziehungen zur Fa. Valvo zu haben, ebenfalls in Eppendorf ansässige Tochter von Philips. Ich konnte damals zwei AD 81671/MFB für ca. 30 DM pro Stück erwerben, die hatten dort eine ganze Palette stehen, zusammen mit passenden Frontplatten aus Spanholz. Das schönste dabei aber: Es gab auch ein kleines Heftchen mit einer Schaltung des Komparators, sowie einen Werbeprospekt mit den Daten der aktuellen Chassis von Philips.
Aus diesen Zutaten habe ich mir später ein 2.1 Satelliten/Basssystem zusammengebaut, allerdings war ich mit dem Bass nie wirklich zufrieden. Das lag aber nicht am Design oder dem Aufbau des Systems, sondern an mangelnden Messmöglichkeiten für die abschliessende akustische Feinjustage.
Heute habe ich die nötigen Einrichtungen dafür: Einen leistungsfähigen Windows PC, eine gute Soundkarte (ESI-Juli) und ein gutes Meßmikrofon (Minidsp UMIK-1), und das zeigt dann folgendes Bild:
MFB Rückkopplung in Aktion (Schwarze Kurve)
Der Bass ist in einer quadratischen Box mit 32 cm Kantenlänge eingebaut, das entspricht einem Nettovolumen von ca. 20 Litern. Die mit der MFB Schaltung erzielte Schalldruckkurve ist oben in schwarz zu sehen, ohne Rückkopplung ergibt sich die rote Kurve. Hinweisen möchte ich auch auf den kleinen Buckel bei 2,5 kHz: Dort ist bereits zu sehen, das die Regelung greift, denn wenn man es zu weit treibt, dann beginnt das System mit 2,5 kHz deutlich zu schwingen. Falls das Schwingen zu früh einsetzt, lässt sich mit dem Kondensator C8 (330nF) Abhilfe schaffen. Solange der Wiedergabebereich unterhalb von 200 Hertz bleibt, hat das auf die gewollte Regelung nur einen geringen Einfluß. Man kann auch versuchen, durch verschiedene Werte von C8 einen akzeptablen Kompromiss zu finden.
Die untere Grenzfrequenz liegt bei ca. 32 Hz (-3dB) gegenüber dem Maximum bei ca. 100 Hz. Die Messung erfolgt in ca. 20 cm Abstand zur Membran um Raumeinflüße auszuschalten.
Gleiche Box, aber mit AD 8067 Chassis
In der gleichen Box und an der gleichen Elektronik angeschlossenes 18 cm Chassis AD 8067 zeigt ebenfalls sehr schön den Gewinn durch die Regelung.
Die Elektronik
Die Komparatorschaltung ist ursprünglich rund um einen IC vom Typ NE5533 entwickelt worden. Diese ICs sind aber nicht mehr zu bekommen. Alternativ lassen sich aber nahezu alle zweifach Opamps einsetzen, z.B. TL072, TL082 oder NE5532. Folgendes Bild zeigt die Schaltung aus dem Heftchen von Statronic:
OriginalSchaltplan von Statronic (Single Supply)
Boardlayout original von Statronic
Zur Verwendung der 8 poligen OPAMPs habe ich eine neue Platine entwickelt, die darüber hinaus für eine duale Spannungsversorgung mit +/- 15 Volt ausgelegt ist.
Komparator Schaltung mit DIP-8 Fassung und Dual SupplyStückliste für das neue Board
C11 muss in jedem Fall ein bipolarer Elko oder ein ungepolter Folienkondensator sein, da am Ausgang keine Gleichspannung anliegt.
PCB für die Schaltung 2
Bei Interesse kann ich noch einige PCBs dieser Schaltung abgeben.
Hier noch ein paar Bilder der realisierten Lösung:
Testaufbau: Netzteil, Comparatorschaltung und Quad 405 EndstufeNetzteil 2*15V Festspannungsregler, 5 WattAnschlußfeld über RCA/Cinchbuchse auf gemeinsamer MasseComparatorschaltung mit TL072
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 GenerationMitteltöner 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
Einstecken und beim ersten Einschalten Luft anhalten
Gibt es Rauchzeichen ?
Bleiben Netzteil & Steuerplatine an ? Schaltet die Standby LED auf ‚Ein‘ ?
Messen der Gleichspannung am Lautsprecherausgang ( erster Pin rechts neben der Steckposition der Platine)
Lassen sich wenige mV messen ? Gut !
Lässt sich keine Spannung messen ? Schlecht ! Dann vor dem Relais messen ! Evtl. ist das Relais hochohmig geworden oder schaltet nicht
Wenn Ausgangsspannung > 100 mV, dann den Regler der Gegenkopplung gegen Masse stellen.
Geht die Gleichspannung dabei zurück, ist der IC auf der Platine defekt
Wenn eine Gleichspannung < 50 mV messbar, dann den Ruhestrom prüfen, ggf. neu justieren.
Wenn sich beim Aufdrehen des GK-Reglers ohne Signal keine Gleichspannungsänderung am Ausgang ergibt, sollte der Verstärker funktionieren.
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.
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:
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:
P202: Piher PT15 5k linear liegend für den Ruhestrom
P201: Piher PT10 4k7 linear stehend für den GK-Regler und die Position R202 bei HT und SHT Modulen
Die Elkos an Position C206 werden durch Bipolare mit 100 uF bzw 10 uF ersetzt
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
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 kOhmHochton 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 AdapterplatinchenWiderstände brauchen nicht so lange DrähteVollständie Adapter mit DIP 8 FassungenAdapter in Position auf den VerstärkerplatinenAnsicht 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 SSRMini Board für SSR Ersatz des 36V RelaisSI8752 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.
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.
Der 1987 von Elektor veröffentlichte Vorschlag zum Bau eines High-End Vorverstärkers war mir schon damals aufgefallen. Aber eine Investition von knapp 1000 DM (das entsprach 1/3 meines Gehalts) alleine für die Teile des Bausatzes kam für mich nicht in Frage. Auch hatte ich damals mit zwei kleinen Mädchen in meiner jungen Familie gar nicht die Zeit, dieses Vorhaben umzusetzen. Aber die Zeitschrift habe ich mir aufgehoben:
Elektor Plus 7 – Audio Elektronik – The Preamp
Stattdessen habe ich mir dann den Vorverstärker 1020 von NAD zugelegt. Der war mit 300 DM deutlich günstiger und schon fertig. Den habe ich damals auch mal aufgeschraubt und war etwas irritiert. Die Platine war riesig und nur in einer Ecke mit ein paar Bauteilen bestückt. Die NAD Entwickler haben es sich einfach gemacht und die Platine vom 3020 genommen und die Power AMP Sektion nicht bestückt. Auch äußerlich sind beide Geräte daher fast identisch.
NAD 1020 Vorverstärker
Elektor 1987 – 2024 The Preamp
Aus elektronischer Sicht ist die Schaltung und der Aufbau mit den Elektor Platinen extrem robust. Wenn man die De-Luxe Bestückung der elektronischen Bauteile verwendet und den Empfehlungen zum mechanischen Aufbau aus der Baubeschreibung folgt, erhält man ein robustes und qualitativ sehr hochwertiges Gerät, dass auch den Vergleich mit aktuellen und um ein vielfaches teureren Geräten standhält.
Funktional ist The Preamp in seiner Schlichtheit nicht weiter zu unterbieten. Zusätzlich zu den Eingängen für 4 Quellen: Phono, Tuner, Aux, CD kann auch noch ein Tape/Kassettendeck integriert werden. Neben dem Schalter für Mono/Stereo gibt es dann noch insgesamt drei Lautstärkeregler (Balance Links & Rechts sowie Stereo) und den Ein/Aus Schalter mit kleiner LED als Betriebsanzeige auf der Frontplatte.
Aus technischer Sicht war das Gerät nicht nutzbar. Beim ersten Einschalten tat sich gar nichts, denn die Sicherungen waren durchgebrannt. Ersatz der Sicherungen führte auch zu keinem besseren Ergebnis – die brannten wieder durch. Die Suche mit dem Wiederstandsmessgerät zeigte dann bald den schuldigen Baustein: C9, der Pufferkondensator für die gleichgerichtete Versorgungsspannung hatte 0 Ω, also einen satten Kurzschluß. Nach Ersatz mit vorhandenen Kondensatoren mit 3300 µF/40V, auch für C10, lief das Gerät dann.
Um auch für die Zukunft das Gerät sorgenfrei zu nutzen, habe ich alle Elkos ersetzt, wobei die Pufferkondensatoren auf der Hauptplatine allesamt Polymertypen sind, auf Grund des unschlagbar niedrigen ESR dieses Elkotypes.
The Preamp 2024 – in neuem Gehäuse
Der Vorbesitzer hatte den Preamp in einem zweistöckigen Stahlgehäuse aufgebaut, wobei der kleine 20W Ringkern Netztrafo sowie die Platine mit dem Netzteil und der Schalt-Elektronik im Untergeschoß untergebracht war und die Hauptplatine mit dem eigentlich Vorverstärker im Obergeschoß.
Das war insofern ungeschickt, da die Verstärkerelektronik, besonders für die Phonosektion, sehr sensibel auf elektromagnetische Störfelder reagiert. Ein Betrieb als Phonoverstärker, erst Recht mit einem MC System, war damit unmöglich.
Ein neues Gehäuse musste her. Und der kleine Netztrafo musste ausgelagert werden, damit auch die Phonofunktion des Preamp genutzt werden kann.
Netztrafo im ausgelagerten Gehäuse
Finale Messungen
Um die Messwerte des PREAMP einzuordnen habe ich die Basis der Messeinrichtung in Form einer LOOPBACK-Messung dargestellt und mit den Messungen des linken und rechten PREAMP Kanals über den CD Eingang auf den Graphiken zusammengelegt. Es ist nur ein ganz geringer Unterschied zwischen Loopback (also der Vernindung mittels eines Kabels bzw. Drahtes ) und dem Signal durch den PREAMP zu erkennen. Im Grunde ist damit dokumentiert, dass meine Meßeinrichtung „am Ende“ ist.
Im Laufe der letzten Monate habe ich eher durch Zufall mehrere Geräte der Firma Restek ins Haus bekommen. Es begann mit den Restek-Thorens Minimodulen, über die ich einen Beitrag erstellt habe. Danach habe ich in ebay zufällig einen Restek Sixtant gefunden, der defekt war, und für eine relativ geringe Summe in meinen Besitz gelangte. Der in diesem Beitrag behandelte Vorverstärker Restek Preamp V2 wurde mir durch Frank B. angeboten. Er war durch meine Webseite auf mich aufmerksam geworden, und fand, dass auch ein defekter Preamp V2 zu schade wäre, um ihn einfach zu entsorgen. Ob ich dieses Gerät denn haben wolle, um es wieder zum Leben zu erwecken ?
Klar wollte ich….
In der Gewissheit, daß der Inhaber der Firma Restek, Adrianus Elschot, auf sehr nette und flotte Weise Unterstützung leistet, wenn man denn freundlich fragt (info@restek.de) habe ich dort um ein Servicemanual oder Schaltplan gebeten und auch prompt einen Schaltplan erhalten. Den werde ich hier aber nur auszugsweise veröffentlichen, denn er ist geistiges Eigentum der Fa. Restek.
Im Internet ist über das Modell Preamp V2 relativ wenig zu finden. Es gibt kaum verwertbare Informationen darüber. Aber worauf ich hinweisen will: Für fast alle jemals bei Restek produzierten Geräte existiert ein Programm zur ‚Wiederbelebung‘. U.a. für die Vorverstärker Preamp V1, V2 und V2a bietet die Firma Restek einen Upgradeservice an! Und das für Geräte, die Anfang der 1980er Jahre auf den Markt gekommen sind. Das nenne ich wirklich nachhaltig und ganz in meinem Sinne.
Aber zurück zu Frank B.’s Preamp V2. Wie unten zu sehen ist, lassen sich neben Tuner, Tape und Phono (magnetisch) weitere 2 Geräte anschliessen. In Ermangelung einer Bedienungsanleitung kann ich hier nicht alle Funktionen erklären. Ein wenig Licht ins Dunkel bringt ein Sonderdruck des Magazins Audio aus dem Jahre 1979. AUDIO_V2_1979
Frontansicht
Die Bauteile sind mir schon aus der Bearbeitung der Minimodule positiv aufgefallen: Extrem hochwertige und stabile Bedienelemente sowie wertige vergoldete Ein- und Ausgänge. Das Konzept des abgesetzten Netzteiles zur Minimierung von Störquellen im Gerät wurde damals konsequent umgesetzt. Leider ergab sich hier auch die Fehlerquelle für den Ausfall des Gerätes. Die Steckverbindung, im besonderen der Stecker der Spannungszuführung mit der gleichgerichteten Spannung auf der Rückseite des Gerätes, hatte nur noch schlechten Kontakt. Durch Austausch des Steckers ließ sich der VV schon mal wieder einschalten.
Über die Jahre etwas erschlaffte Buchse für die Spannungszuführung
Im weiteren Verlauf der Reparatur habe ich die Verbindung zwischen externem Netzteil und Vorverstärker dann komplett neu hergestellt.
Das Netzteil
Die Schaltung des Netzteiles
Netztrafo 12W, 2*15V
Das vorhandene Netzteil scheint nicht das Originalteil zu sein. In diesem speziellen Fall ist das Netzteil mit einem 12 W Trafo mit 2 * 15V AC aufgebaut. Wie im Schaltplan zu sehen, wird daraus eine Gleichspannung erzeugt, die durch eine 5W Zenerdiode (1N5366) auf einen Wert von 39V DC begrenzt wird. Danach geht es per dünnem zweiadrigen Kabel über obigen Stecker an der Rückseite des VV in das Gerät. Dort erfolgt dann die Aufbereitung der Betriebsspannung für die ICs (30V DC) und die Relais (24V DC) mit dem Stabilisierungsbaustein uA723.
Nachdem das Netzteil und die Verbindung zum Gerät wieder instand gesetzt waren, zeigte ein Funktionstest, dass die Line-Eingänge gut funktionierten, es aber Probleme im Phono Teil gab.
Eine erste Messung (hier Intermodulationsverzerrungen) zeigte dann doch gravierende Unterschiede zwischen den beiden Kanälen im Line Verstärker.
Intermodulationsverzerrungen im Line Verstärker
Um es vorweg zu nehmen: Der von mir durchgeführte Upgrade hat die Fehler und Alterungserscheinungen im Gerät beseitigt. Im folgenden Bild ist schon das Ergebnis quantitativ zu sehen:
IMD nach Upgrade des Gerätes
und in Zahlen
Messungen vor und nach dem Upgrade
Durchführung der Reparatur und Upgrade
Ich habe mich nicht lange mit intensiven Ursachenforschungen herumgeschlagen. Mein Vorgehen war schon festgelegt, bevor ich den VV überhaupt in Händen hatte:
Austauschen aller Elkos – Aluminium, besonders aber Tantal-Typen – gegen gleichwertige, aber qualitativ bessere Polymer Elkos. Das soll insbesondere dem Signalverhalten zu Gute kommen.
Austausch der signalverabeitenden ICs vom Typ NE5534AN. Hier beschränke ich mich allerdings auf die relevanten Phono- und Line-Verstärker.
Intensive Reinigung der Platine, der Anschlüsse, Schalter und ggf. Potis.
Austauschen aller Elkos
Die Elkos kommen je Kanal einmal vor, das heißt, es werden alle aufgeführten Kondensatoren zweimal benötigt. Insgesamt 25 Stück.
Beim Nachmessen der ausgebauten Elkos war ich denn doch etwas überrascht: Nicht einer der alten Elkos oder Tantals zeigte Werte abseits der Spezifikation. Sollte diese Aktion jetzt doch keinen Erfolg zeigen ?
Austausch der signalverabeitenden ICs
Bei dieser Aktion habe ich mich dann doch selbst beschränkt.
Aus dem Schaltplan geht hervor, das es insgesamt vier funktionale Module auf dem Mainboard des VV gibt:
Phonoverstärker mit IC1-L und IC1-R vom Typ NE5534AN
Treiber für den Tape-Out Anschluß mit IC4-L und IC4-R vom Typ NE5534N
Kopfhörerverstärker mit IC7-L und IC7-R vom Typ NE5534N
Line-Verstärker mit IC8-L und IC8-R vom Typ NE5534AN
Für mich relevant sind erst einmal die Phonosektion und der Line Verstärker. Im Phonoteil habe ich (weil vorhanden) zunächst einmal OPA227 ICs eingesetzt. Dies hat dann direkt dazu geführt, das beide Kanäle eine korrekte RIAA Kurve wiedergegeben haben, was vorher nicht der Fall war. Also war eines der ausgebauten ICs defekt.
Im Line-Verstärker habe ich dagegen ICs von National Semiconductor vom Typ LME49710 eingesetzt, wurden auch von Texas Instruments hergestellt.
Beim Reinigen der Platine sind mir dann auch einige verdächtige Lötstellen und Leiterbahnen aufgefallen, die ich entsprechend nachgelötet bzw. durch Drahtbrücken verstärkt oder eine ‚Umleitung‘ gelegt habe. Auch zeigte das Lautstärkepoti ein unerklärliches Regelverhalten. Mein Ohmmeter zeigte am Massepin des Potis noch einen Widerstand von ca. 8 KOhm an. Das wurde natürlich durch eine Drahtbrücke direkt gegen den Sternpunkt der Masse korrigiert. Ganz zum Schluß ist mir beim ’spielen‘ mit meinem Multimeter dann aufgefallen, dass die Phono Eingangsbuchse des rechtens Kanals gar keine Masseverbindung mehr hatte.
Neue Spannungszuführung
Anpassungen des Netzteils
Die permanente und sinnlose Verpulverung an Energie in der Zenerdiode (39V) im Netzteil hat mich gestört. Die ZD muss einiges an Energie vernichten, was nur in Wärme umgesetzt wird. Daher habe ich eine andere Stabilisierungsschaltung installiert.
Zum Einsatz kommt eine Standardschaltung des LM317T, regelbarer Spannungsregler für positive Spannung zwischen 1,25 und 37V. Mit der richtigen Beschaltung kann der Baustein aber auch Spannung bis zu mehreren Hundert Volt stabilisieren.
Entscheidend ist das Verhältnis von R1/R2. Bei den genutzten Werten ergibt sich eine Spannung von 39,8 V.
Das scheint im Aufwand jetzt doppelt gemoppelt, denn im Restek VV regelt ein ua723 die Spannung auf + 30V für die ICs.
Aber warum nicht.
Zusammenfassung
Zusammenfassend kann ich feststellen, dass bei so alten Geräten immer mehrere kleine Fehlerchen dazu führen, das die Spezifikationen des Gerätes nicht mehr eingehalten werden. Es war z.B. noch möglich, Platten über den Phonoverstärker wiederzugeben, obwohl die Buchse des rechten Kanals keine Masseverbindung mehr hatte, weil diese Verbindung durch die Verkabelung im Plattenspieler über den linken Kanal erfolgt ist. Auch die Lautstärke liess sich noch regeln, allerdings nicht ganz gegen Null, und mit seltsamen Aussetzern.
Da die ausgebauten Kondensatoren alle noch innerhalb der Spezifikation waren (Kapazität und ESR sahen gut aus) vermute ich, dass ein Großteil der verschlechterten Werte auf schlechte Kontakte bzw. fehlende Masseverbindungen zurückzuführen sind.
In weiteren Aktionen werde ich mir noch mal das Verhalten der Relais ansehen und die ICs OPA227 und LME49710 versuchsweise gegen ICs vom Typ OPA1611 austauschen.
Update vom 17.02.2024:
Der Austausch der Relais vom Typ OMRON G2V-2, DC24 ist jetzt erfolgt. Nach einigem Suchen und Vergleich der Parameter habe ich mich für die Relais von American Zettler AZ822-2C-24DSE entschieden. Von der Bauweise sind sie mit den Omron wohl identisch, allerdings ist der Strombedarf der AZ822 deutlich geringer als der G2V-2: Statt 500 mW werden nur 200 mW je Relais benötigt. Das spart in Summe bei drei Relais 1 Watt Belastung des Reglerbausteins uA723.
Austausch der Relais gegen AZ822-2C-24DSE
Die AZ822 sollen darüber hinaus auch goldlegierte Kontakte und einen geringen Kontaktwiderstand von kleiner 50 milliOhm haben.
Die große Überraschung ergab sich nach abschließenden Messsungen nach dem Austausch der Relais.
Vergleich der Opamps 17.2.2024
Meine Entscheidung zur Wahl des OPA1611 habe ich jetzt revidiert und stattdessen den OPA604 für die Line Sektion eingesetzt. Es scheint, daß nicht alle Opamps ohne Probleme mit der Single-Voltage Implementierung des Restek V2 zusammenpassen.
Hier noch einmal der Grund für meine Entscheidung zum OPA604:
OPA1611 gegen NE5534AP und OPA604
OPA1611 auf Adapter in der Line Sektion
Opamp OPA604 aktueller Favorit (17.02.2024)
In der Phono-Sektion hatte ich OPA227 installiert. Die funktionierten soweit auch. Die OPA1611 funktionieren in der Phono Schaltung leider nicht. Ein Schritt zurück auf die ursprünglich installierten NE5535AN zeigt dann wieder beste Meßwerte, so daß ich in der Phono Sektion bei diesem OPAMP bleibe.
NE5534AN bleibt in der Phono Sektion
Nach meiner subjektiven Meinung ist der Klang des Vorverstärkers jetzt ganz hervorragend, auch zum Beispiel im Vergleich zu meinem NAD 1240 Vorverstärker .
Der Restek Preamp V2 hat eine bessere räumliche Wiedergabe. Die Sänger und Instrumente lassen sich wie festgenagelt im Raum lokalisieren. Dies mag auch daran liegen, dass sich im Restek Preamp die Ausgangspegel der Kanäle durch kleine Trimmer auf exakt gleiche Werte einstellen lassen.
Update vom 05.03.24:
Nachdem ich den NAD 1240 mit einem OPA1656 ‚upgegraded‘ habe, gilt die obige Aussage nicht mehr. Der NAD1240 klingt jetzt doch mindestens gleich gut, wenn nicht gar besser, aber ……. was beim NAD1240 gut funktionierte, könnte ja auch beim Restek VV helfen.
Einsatz von OPA1655
Ich habe jetzt alle ICs mit dem OPA1655 ersetzt. Die Messwerte sind sehr gut, im Vergleich zu OPA1656 im NAD 1240 sogar teilweise deutlich besser:
Restek Preamp mit OPA1655
Sowohl die Messwerte als auch der Hörvergleich zeigen eine hohe Qualität beider Geräte nach den Upgrades, obwohl die Messungen für THD und IMD beim Restek VV besser aussehen. Das Rauschverhalten des Restek ist etwas schlechter, auf dem Niveau sind das aber wirklich nur Nuancen.
Mir sind drei der Thorens Restek Minimodule zugelaufen:
MPA-5 Vorverstärker mit MM Phonoteil
MHA-5 Kopfhörerverstärker
MLC-5 Umschalteinheit
Die Kombination aus MLC-5 Umschalteinheit gefolgt vom MPA-5 Vorverstärker reicht bereits aus, um eine vollständige, High-End Ansprüchen genügende Vorverstärkerkombi aufzubauen. Gefolgt von z.B. einem QUAD 405 PowerAmp und einem Pärchen Dynaudio Audience 50, oder besser noch die originalen Quad 57 Elektrostaten, lässt sich schon sehr schön Musik hören. Wer dann noch die Vorzüge eines guten Kopfhörers nutzen will, hängt noch den MHA-5 zwischen MPA-5 und dem Endverstärker.
MLC-5, MPA-5 und MHA-5 nach Wiederherstellung
Vom Gehäuse her haben sich die Entwickler damals nicht besonders viel Arbeit machen müssen. Sie haben einfach Alu Profile im Maß 100 mm * 50 mm in 260 mm lange Stücke geschnitten und die Elektronik per ‚Einschub‘ dadrin untergebracht. Vorne die Volume-Potis und Drehschalter dran und hinten die Buchsen für Eingang und Ausgang sowie externe Verbindung zum Wechselspannungstrafo dran, und fertig ist das High-End Gerät. Sehr servicefreundlich, denn zum Ausbauen müssen nur jeweils zwei Schrauben an der Unterseite entfernt werden.
Die Beschichtung des Gehäuses bestand aus mattschwarzem Strukturlack, so dass auch keine aufwendige Vorbehandlung der Aluoberfläche notwendig war.
Die oben abgebildeten Geräte wurden mit schwarzem Seidenmattlack sowie zweifach mit Klarlack neu lackiert und anschließend poliert.
Da ich kein Lackierprofi bin, sieht man kleine Macken, aber wohnzimmertauglich sind die Geräte jetzt wieder.
Technische Daten Thorens Restek Minimodule
Minimodule Kombinationen 1
Minimodule Kombinationen 2
Minimodule Kombinationen 3
Der Vorverstärker mit Phonoteil (MM) MPA-5
Frontansicht MPA-5 mit Volumeregler und Quellenwahlschalter
Die Geräte wurden sorgfältig gereinigt und das Aluprofil-Gehäuse mit schwarzem Seidenmattlack mit 2 fachem Überzugklarlack neu lackiert.
Rückansicht des MPA-5 mit RCA/Cinchbuchsen, vergoldet und Wechselspannungszuführung
Innenansicht des MPA-5 mit Drehschaltern und ALPS Lautstärkepoti
Innenansicht des MPA-5 mit NE5534AN Operationsverstärkern
Defekte Netzteilkondensatoren wurden gegen Roederstein und Panasonic FC Typen ausgetauscht
Die Pufferkondensatoren hatten einen klaren Kurzschluß
Umschalteinheit MLC-5
Umschalteinheit MLC-5 , Vorderansicht
Umschalteinheit MLC-5, Rückansicht
Umschalteinheit MLC-5, Innenansicht
Hochwertige Schalter der MLC-5
Kopfhörerverstärker MHA-5
Vorderansicht des MHA-5 mit ALPS Lautstärkepoti
Rückansicht des MHA-5 mit Wechselspannungsversorgung
Innenansicht des MHA-5
Innenansicht mit ICs NE5534AN und komplementärer Transistorstufe
Dieser Beitrag beschreibt die Restauration des QUAD 405 bzw. QUAD 405-2. Die Anregungen dazu gab es von P.J. Walker (Link) und Keith Snook (Link) sowie Bernd Ludwig (Link).
Folgende Modifikationen werden in diesem Beitrag beschrieben:
Umbau der Eingangsstufe 1.1 Operationverstärker: LM301(405), TL071(405-2) zu OPA604 bzw. OPA627 1.2 Eingangsstufe Verstärkungsfaktor 1.3 Entkopplungsmaßnahmen
Ausgangsstufe 2.1 Schaltungsanpassungen
Netzteil 3.1 Dual Mono Netzteil mit virtueller Erde (Dual Mono Supply with virtual Ground)
Einschaltverzögerung und Schutzschaltung mit MOSFET SSR
Umbau der Eingangsstufe
Der Umbau der Eingangsstufe bildet das Kernstück der Verbesserungen sowohl für den QUAD 405 mit dem LM301 Operationsverstärker als auch dem 405-2 mit dem TL071 OP.
QUAD 405 Eingangsstufe (M1)
QUAD 405-2 Eingangsstufe (M2)
Der Empfindlichkeit der modifizierten Eingangsstufe mit den unten angegebenen Werten liegt bei 1V und entspricht damit den heute gängigen Ausgangspegeln verfügbarer Vorverstärker und sonstiger Quellen.
Quad Eingangsstufe modifiziert
Pos.
Wert
Mod. Wert
Layout M1
Layout M2
C1
680nf
680nf
unverändert
unverändert
R1
220k
220k
unverändert
unverändert
C2
100uf (Bipolar)
100uf polar
Elko +Pol auf GND oder 2 *Tantal 50uf, gegenpolig auf GND
Elko +Pol auf GND oder 2 *Tantal 50uf, gegenpolig auf GND
C2B
–
3,3uf
parallel zu C2
parallel zu C2
R3
22k
22k
Verbindung zu IC Pin 2 bei R3 auftrennen und von R3 Draht zum GND ziehen
Neues Loch in die GND Verbindung auf Höhe R3 bohren und dort R3 verlöten.
R4
22k
3k3
R4 entfernen und mit 3k3 ersetzen
R4 entfernen und mit 3k3 ersetzen
R5
4k7
4k7
unverändert
unverändert
C3
3p3
–
entfernen
NA
R6
330k
22k
R6 entfernen und mit 22k ersetzen
R6 entfernen und mit 22k ersetzen
C4
47nf
680nf
muss gleicher Wert wie C1 sein
muss gleicher Wert wie C1 sein
R10
1k8/560
NA
R10 entfernen, Drahtbrücke einsetzen
R10 entfernen, Drahtbrücke einsetzen
R12
3k3
2k7
R12 entfernen und 2k7 einsetzen
R12 entfernen und 2k7 einsetzen
C6
1000pf
1000pf
unverändert
unverändert
IC1
Pin3
Pin3
Bei Pin3 Leiterbahn auftrennen und mit Draht Verbindung zur Kreuzung C1/R3 herstellen
Bei Pin3 Leiterbahn auftrennen und mit Draht Verbindung zur Kreuzung C1/R3 herstellen
Auf den M1 Boards existiert noch ein Designfehler. Das Zobel/Boucherot Glied am Ausgang (C12 und R39) ist mit dem GND Segment der Eingangsstufe verbunden. Normalerweise macht das keine Probleme, solange die Module im Gehäuse eingebaut und verdrahtet sind, da dann die beiden GND Segmente (beiden Seiten von R2) über die Verkabelung und Verbindung zum Gehäuse (Eingangsstufe und Verstärkermasse) miteinander verbunden sind. Allerdings macht das Probleme, sobald die Module ausgebaut werden und bspw. zu Messzwecken anders verdrahtet werden. Dann kann diese Konstellation zu Problemen führen, bspw. Verzerrungen und im schlimmsten Fall Rauchzeichen durch den Widerstand R2 (10 Ohm). Zur Abhilfe habe ich die GND Verbindung von R39 aufgetrennt und R39 über einen Draht zur Verstärkermasse (Power GND) verbunden.
Die fehlende Verbindung beider GND Segment macht sich ebenfalls bemerkbar, indem die Offset Gleichspannung am Lautsprecherausgang, die normalerweise kleiner 1 mV ist, auf ca. 5 mV bis 10 mV ansteigt. Daher ist bei Arbeiten an den Modulen R2 zu überbrücken, dann treten keine Probleme auf. Diese Brücke ist bei Einbau der Module im Gehäuse aber unbedingt wieder zu entfernen, um Brummschleifen zu vermeiden. Dies gilt für beide Modulversionen, M1 und M2.
Ich werde hier einiges seiner Beschreibung übersetzen und wiederverwenden.
Ein aktiver Erdungskreis stellt sicher, dass die ± Versorgungsspannungen beim Laden und Entladen der Netzteilkondensatoren mitverfolgt werden, und verhindert so Schläge beim Ein- und Ausschalten. Der Einbau separater „erdfreier“ Netzteile in jede Verstärkerhälfte ermöglicht die Verwendung eines aktiven Erdungskreises, wie er beim QUAD306 und QUAD606 vorhanden ist ~ Dieser Schaltkreis sorgt für eine aktive Korrektur der Spannung am „Mittelabgriff“ der Netzteilkondensatoren und stellt die Versorgung sicher. Spannungen werden beim Ein- und Ausschalten verfolgt, um Knack- und Schlaggeräusche zu vermeiden. Im Idealfall verhindert der virtual Ground auch jegliche Gleichspannung am Ausgang der Verstärkermodule.
Zum Aufbau der virtual Ground Schaltung habe ich ein PCB entwickelt, dass die gesamte neue Netzteilelektronik enthält. Um die Schaltung beim Einbau problemlos verdrahten zu können, wird die komplette Bestückung ‚ auf den Kopf ‚gestellt, d.h. die Platine ist oben, während die dicken Glättungskondensatoren mit 4 * 10000 uF nach unten zeigen. Die Komponenten für den virtual Ground sind oben auf der Platine angeordnet, ebenso alle Kabelverbindungen, was die Verdrahtung und Installation sehr vereinfacht.
Jeder Kanal erhält ein separates Netzteil mit einer einzelnen Sekundärwicklung des originalen QUAD Netztrafos. Die GND Verbindung zur Mittenabzweigung des Netztrafos wird nicht mehr genutzt. Die Sekundärwicklung wird über eine 4A/T Sicherung angeschlossen. Somit können die Sicherungen auf den Verstärkermodulen entfallen. Mit der Eingangssicherung können die oben gelb umrandeten Komponenten entfernt und die auf der Platine montierten Sicherungen umgangen werden. ~ Die ±-Stromanschlüsse können direkt an die mit roten und schwarzen Punkten markierten Punkte angeschlossen werden. ~ Die 100-nF-Kondensatoren C15 und C16 können im Stromkreis belassen werden oder durch größere Polycaps an gleicher Stelle ersetzt werden, in dem die Sicherungen angebracht waren.
Sicherungen auf den QUAD Modulen entfernen
Ebenso können die anderen gelb umrandeten Komponenten (DIAC, TRIAC und Widerstände der Crowbar Schutzschaltung des QUAD-M2 Moduls entfernt werden, da die Schutzfunktion durch das Netzteil selbst erbracht wird.
Einschaltverzögerung und Schutzschaltung mit MOSFET SSR
Jedes Quad 405 Modul erhält eine eigene Schutzschaltung. Diese Schaltung basiert auf einer Idee von Elliot Sound Products und ist mit dem speziellen Steuerbaustein SI 8752 realisiert, der sehr niederohmige Power-Mosfets ein und ausschaltet. Damit ist ein Solid State Relais (SSR) realisiert, welches sehr gut in der Audioelektronik eingesetzt werden kann, da die Isolation zwischen Steuer und Schalteinheit sehr hoch ist. Die verwendeten Power Mosfets haben im eingeschalteten Zustand einen Durchgangswiderstand von ca. 2,5 mΩ, was deutlich weniger ist, als bei einem vergoldeten Relaiskontakt.
Bei Anwendung des SI8752 ergibt sich folgende Grundschaltung:
Grundschaltung SI8752
Für die Nutzung als Einschaltverzögerung und DC Schutzschaltung habe ich die Grundschaltung um ein paar Bauteile erweitert und dafür ein eigens PCB entworfen, das sehr schmal ausgeführt ist, um es problemlos in dem Gehäuse des Quad 405 unterbringen zu können.
QUAD 405 Schutzschaltung
Die Anschlüße Vin1 und Vin2 gehen an die Sekundärwicklung des Netztrafos, der Punkt an R3 wird mit dem Ausgang des Verstärkers verbunden. Sobald die Netzspannung eingschaltet wird, lädt sich der Kondensator C2 über R4 auf, bis ein Niveau erreicht ist, dass den Transistor/Mosfet Q1 durchschaltet. damit wird auch der Ausgang des SI8752 freigeschaltet, so dass die Drain-Source Strecken der angeschlossenen Power MOSFETs durchgeschaltet werden, und damit wird der Verstärkerausgang an den Lautsprecherausgang geschaltet .
Sobald an R3 eine Gleichspannung größer als (+/-) 3V anliegt, wird Q4 gegen GND gezogen, und damit sperrt dann auch Q1, so dass der Verstärkerausgang vom Lautsprecherausgang getrennt wird, und die Gleichspannung den angeschlossenen Lautsprechern keinen Schaden zufügen kann.
Realisierung der Schutzschaltung mit eigenem PCB:
Schutzschaltung Einbau im QUAD 405 Gehäuse
Als Power Mosfets setze ich von Toshiba die Silicon N-channel MOSFETs TK100E10N1 ein. Der DRAIN Anschluß des MOSFETs ist mit der Kühlfahne verbunden, so dass die Kühlfahnen durch Verschraubungen einen super Kontakt zu den Lautsprecherbuchsen herstellen, und auf der Gegenseite ein M4 Kabelschuh zur Verbindung zum Verstärkerausgang genutzt wird.
Verdrahtung des SSR
Zwei QUAD 405 im Urzustand von 1976
Gerade sind zwei QUAD 405 (erste Modelreihe) bei mir eingetroffen. Äußerlich und innerlich sehen beide Verstärker noch erstaunlich gut aus. Darüber hinaus spielen beide ohne erkennbare Beeinträchtigungen.
Messungen im Urzustand
Alleine auf Grund der Messungen und erster Hörtests würde ich die Geräte so lassen, aber der Blick in das Innere zeigt doch einen erheblichen Handlungsbedarf. Einige Kondensatoren sind aufgebläht und zeigen Ausblühungen, teils sind die verzinnten Leiterbahnen korrodiert. Davon einige Bilder:
Aufgeblähte NetzteilkondensatorenKorrosion an den KontaktenLM301Ablagerungen an den ElkosBDY74 als Endtransistoren, Ptot: 117W, ICmax:15A, Umax: 150VHergestellt in 1976, Teilweise sind Bauteile aus 1974 verbautÄußerlich gut erhaltenStark angelaufene LeiterbahnenKorrossionAusgeblühte Kondensatoren
Die Aufarbeitung beider Geräte werde ich hier nach Fortschritt weiter beschreiben.
Originalbestückung aus den 70er JahrenDas bleibt von den Originalbauteilen übrig, wenn DCD-MOD3 umgesetzt wird.Umbau zum Quad M2 Modul -> 15 Ohm || 22 uH bei R37
Nach Umbau beider Verstärker ergeben sich nach Einbau im Gehäuse die unten aufgeführten Meßwerte. Zum Vergleich für die Qualität der Messungen ist auch die Loopback Messung – also direkte Verbindung zwischen Ausgang und Eingang der Soundkarte – aufgeführt. Daraus ist zu erkennen, daß die Verstärker selbst weniger Störungen hinzufügen als die nackten Kurven vermuten lassen, denn die Störungen im Verbund des PCs mit Soundkarte und Verkabelung werden eben auch mit verstärkt.
Messwerte nach Umbau beider Quad 405 zu Quad 405-2 und DCD-Mod3Frequenzgang der 4 Kanäle -mit der Loopback Messung – zu beachten ist die Skalierung. Die Abweichung ist besser als 0,3 db zwischen 20 Hz. und 20 kHz.Grundrauschen / NoiselevelDynamikumfang / Dynamic RangeNichtlineare Verzerrungen THDIntermodulationsverzerrungen IMDIntermodulationsverzerrungen
Besonders interessant finde ich die von der Firma QUAD in den 50er bis 70er Jahren entwickelten elektrostatischen Lautsprecher (ESL 57). Ich hatte das Glück, im Jahre 2014 ein paar QUAD 57 ESL über ebay zu erwerben. Optisch waren die beiden Flächenstrahler eine Herausforderung. Die ESLs waren ursprünglich einmal weiss, mit schwarzem Holz. Die Vorbesitzer waren offensichtlich Raucher, die Front Grills sind entsprechend gelb eingefärbt. Die ESLs haben die Seriennummern: ESL1 : 51454, Baujahr 1980 ESL2: 51768, Baujahr 1980
Zustand
Die ESL befanden sich noch im QUAD Originalzustand. Das Gehäuse und die Befestigungen der Grills zeigen keine Spuren von Eingriffen oder Reparaturversuchen. Nach Abnehmen der Rückwand wird deutlich, dass die letzten 40 Jahre einige Spuren an den ESLs hinterlassen haben: Das rechte Bass Panel ist beschädigt. Die hintere Staubschutzfolie ist gerissen. Am linken oberen Rand sind deutlich Brandspuren am Rahmen des Treble Panels zu sehen, die anscheinend von einem Durchschlag des Bass Panels herrühren.
Der Bass-Stator scheint ebenfalls beschädigt zu sein. Das Treble Panel selbst scheint nicht beschädigt zu sein. Die Holzleiste an der Brandstelle liegt allerdings nicht mehr Plan, so das die Staubschutzfolie des Treble Panels nicht mehr ganz straff gespannt ist.
Die Frontgrills sehen sehr verschmutzt aus. Ursprünglich waren die einmal weiß, inzwischen sind sie aber braun-gelb.
ESL Frequenzgänge
Ebendso erstaunlich fand ich die doch geringen Abweichungen des Freuenzganges der beiden Lautsprecher.
Restauration
Die Restauration umfasst eine Überarbeitung aller Komponenten der Elektrostaten.
1. Äußere Gehäuse (Vorder und Rückseite)
2. Hochspannungsnetzteil (EHT)
3. Audio-Transformator
4. Bass Panels und Mittel-Hochton-Panel
5. Anpassung der Hörposition durch neue Ständer
Äußere Gehäuse – Frontgrill
Zunächst habe ich mich um die Frontgrills gekümmert. Nikotin gehört chemisch zu den Fetten. Mit einem Fettlöser für die Küche verschwindet der ecklige Film im Ausguss der Badewanne. Darunter kommt ein sehr angenehmes ins Elfenbein tendierende Weiss zu Tage. Das ursprüngliche Weiss ist noch eine Nuance heller, aber für ein 35 Jahre altes Gerät sieht der Grill jetzt wieder super aus.
Gereinigte Front PanelsESL 57 Erneuerte Panels in linker Box noch ohne AbdeckungenESL 57 komplett restauriert (linke Box) mit MikrofonESL 57 komplett renoviert (Rechts)
Die richtige Positionierung der Lautsprecher – Stichwort „Spider-Rails“ bzw. Spinnen-Beine. Die neuen Seitenteile bestehen aus 26 mm starken, 102 cm hohen Ständern, die mit einem dritten Bein in der Mitte des ESL ein Dreibein-Gestell bilden. Die Einzelteile wurden vom Tischler aus einer massiven Platte Bambus gesägt und von mir fein geschliffen und geölt. Zur Befestigung der Seitenteile habe ich M4 Buchsen in die Gestelle der ESL’s eingesetzt. Die ESL’s werden dadurch senkrecht aufgerichtet und auf eine Höhe von ca. 33 cm angehoben, so dass sich die Mitte der Panels in etwa auf Ohrhöhe befinden. Die Panels werden durch das dritte Bein auch fast senkrecht aufgerichtet. Damit erfolgt die Schallabstrahlung zum Sitzplatz ‚geradlinig‘ bzw. direkt.
Auf Grund meines relativ kleinen Raumes ergibt sich ein Hörabstand von ungefähr 1,50 – 1,80 Meter, wodurch fast ausschliesslich Direktschall das Hörgeschehen umsetzt.
Der Frequenzgang der ESLs ist in engen Grenzen geradlinig. Unterhalb 200 Herz spielt die Aufstellung im Raum die Hauptrolle, ab 400 Herz verschwindet der Raumeinfluß und die mittleren Panels (Mittel-Hochton-Einheiten) dominieren die Wiedergabe.
Frequenzgang ESL 57 , Entfernung 1 Meter, ca. 1 Watt
Hochspannungsnetzteil (EHT)
Zur Messung der Hochspannungen für die Basspanels und MHT Panels habe ich eine Mess-Sonde mit 1500 MegOhm benutzt, welche in Verbindung mit den 10 MOhm Innnenwiderstand des Fluke DMM einen Spannungsteiler bildet.
Die gemessene Spannung muss mit dem Faktor 151 multipliziert werden um die Panelsspannung zu erhalten. Damit ergibt sich die Spannung am Basspanel mit 33,2 V * 151 = 5013V . Das erscheint etwas zu gering. Zu beachten ist aber, das die Kapazitätskaskade (Cockcroft-Walton-Schaltung) mit 8 * 10nf Kondensatoren einen sehr hohen Innenwiderstand aufweist, so daß die Belastung mit der Messeinrichtung die Spannung zusammenbrechen lässt. Ich würde schätzen, das die Belastung durch die Messeinrichtung zwischen 10% und 20% Spannungsverlust bewirkt, so daß die real vorhandene Spannung zwischen 5500 und 6000 Volt liegt. Messung der MHT Hochspannung ergibt 9,32 Volt, was umgerechnet 1407 Volt ergibt, also rund 100 Volt zu wenig wäre.
Da die Hochspannungskaskade in einem Block mit Bienenwachs verborgen ist, habe ich in Eagle ein eigenes PCB entworfen, daß zusätzlich die Enquist Modifikation umsetzt.
Enquist Modifikation
Enquist-Modifikation
Diese Modifikation stellt Indikatoren zur Verfügung, die anzeigen, wie oft die Panels eine Ladeimpuls ziehen. Ein gesundes Panel lädt jeweils alle paar Sekunden. Ein defektes Panel, oder eine sehr hohe Luftfeuchtigkeit, führt dazu, dass die Glimmlampe sehr häufig, unter Umständen sogar permanent leuchtet. Das EHT Modul erhält einen separaten Anschluß für jedes Panel, so daß auf einen Blick erkannt werden kann, ob es Probleme bei einem der Panels gibt.
EHT Schaltung
EHT_Supply Schematic
Im Gegensatz zur Originalschaltung sind die Kondensatoren für die Villard-Greinacher Schaltung im Wert verdoppelt, also 20 nF mit 3kV Spannungsfestigkeit, um die Stabilität der gewonnenen Panelspannung zu erhöhen.
EHT PCB
EHT PCB Bestückungs- und Unterseite
Als letzte Modifikation wird der veraltete Netzanschluss durch eine neue IEC 220 V Buchse ersetzt. Eine Ausführung in Metall in gleicher Bauform wie die alte Buchse wurde bei ebay angeboten.
11 Zenerdioden BZT 03 C200 und eine Gleichrichterschaltung aus 4 GP02-40. Zusätzlich habe ich eine Neon Lampe mit 100K Vorwiderstand parallel zu einer Zenerdiode geschaltet. Die Leuchte zeigt jetzt an, wenn 200 Volt an der Diode anliegen und damit der „Clipping“ Fall eintritt.
Wenn ich die Schaltung aus dem gleichgerichteten Signal und dem Capping der Spannung ab ca. 2200 Volt anschaue, so handelt es sich dabei um eine gleichgerichtete Spannung, deren Effektivwert zwar genauso gross ist, wie die Wechselspannung, deren Spitze-Spitze Spannung durch die Gleichrichtung aber nur halb so groß ist. Das heisst im Umkehrschluss, dass die Wechselspannung bereits 4400 Volt Spitze betragen muss damit die Spannung durch die Zenerdioden kurzgeschlossen wird.
Schutzschaltung für ca. 4000 V Spitzenspannung
Hier das Clamp-Board mit dem Clipping Indikator fertig eingebaut. Die Neon Lampe habe ich über ein langes Kabel in den Rahmen nach vorne verlegt, so dass die Clipping Warnung vorne durch das Gitter sichtbar ist.
Vor ein paar Tagen habe ich 2 QUAD 303 Wracks erworben.
Zustand
Der Zustand ist sowohl optisch als auch technisch niederschmetternd. Aber Herausforderungen sind dazu da, angenommen zu werden.
Frontplatten
Die Faceplates zum Zeitpunkt des Erwerbs aus einem Nachlaß.
Sowohl optisch als auch funktional sind diese Frontplatten nicht mehr zu gebrauchen. Nach diversen Telefonaten (u.a. mit dem sehr freundlichen Herrn Stein von Quad Musikwiedergabe ) hat sich Armand van Ommeren von Quad Revisie in Holland bereit erklärt, mir zwei gebrauchte Faceplates zur Verfügung zu stellen.
Gehäuse
Übersät mit Aufklebern, Kratzern, einigen Roststellen….. benötigen diese sicherlich einen neuen Anstrich. Wie ich den realisieren werde, schiebe ich auf den Zeitpunkt nach der Wiederherstellung der Elektronik auf.
Elektronik
Die Primärsicherung war verbrannt, die Elkos ausgelaufen, das Innenleben der Verstärker stark verschmutzt und zum Teil durch Überhitzung in Mitleidenschaft gezogen. Einfach Einzuschalten habe ich da erst gar nicht probiert. Allerdings besteht Hoffnung, dass die Leistungstransistoren auf dem rückwärtigen Kühlkörper noch in Ordnung sein könnten.
Ausgelaufene NetzteilkondensatorenAngekohlte NetzteilplatineVerschmutzte und teils korodierte VerstärkerplatinenLeistungstransistoren OK ?
Verbaut sind für das Netzteil ein NEC 2SD555 und vier RCA 38494 für die Endstufen. Anscheinend hat da schon mal jemand repariert. Leider ist der NEC 2SD555 nicht ausreichend dimensioniert . Gegenüber dem Original RCA 40411 fehlt es deutlich am Kollektorstrom.
Type
RCA 40411
NEC 2SD555
MJ802
Uce
90V
250V
100V
Ic
30A
10A
30A
ft
0,8Mhz
15Mhz
>2Mhz
Ptot
150W
200W
200W
Die zweite Endstufe nutzt noch die komplett originalen Powertransistoren: 1 * 40411 für das Netzeil und 4 * RCA 38494 für die Endstufen. Glücklicherweise sind diese Transistoren laut meinem Transistortester alle in Ordnung, weswegen ich diese Endstufe zuerst bearbeite.
Der 2SD555 wird von mir gegen MJ802 ausgetauscht. Diese Empfehlung für Transistor Ersatztypen stammt aus dem Blog der Firma Dada-Electronics:
Die von mir genutzten Typen sind in grün hervorgehoben:
TR1: 38494 – 2N3055 MJ15003
TR2: 38494 – 2N3055 MJ15003
TR3: 40411 – MJ802
TR100: BC154 – BC560 BC214C
TR101/TR107: BC109 – BC109 BC237C BC184K
TR102/TR103: U17219 – BC546B ZTX304
TR104: U17229 – BC556B ZTX504
TR105: 38496 – BC461 2N5322
TR106: 38495 – BC441 2N5320
TR200: U17229 –BC556
TR210: 38495 – BC441
MR 100/101/105/106 can be replaced by 1N4148
Da ich die Elektronik komplett neu aufbauen werde, muß ich auch die Transistoren TR100 bis TR210 neu beschaffen. Tr105, Tr106 und Tr210 (BC461, BC441) sind zum Teil nur sehr teuer zu bekommen. Daher habe ich nach Alternativen gesucht und auch gefunden:
Position
Type
Pol.
Alternative
Uce
Tr105
38496
PNP
2N4033
80V
Tr106
38495
NPN
2N3019
80/140V
Tr210
38495
NPN
2N3020/2N3019
80/140V
2N4033 und 2N3019 sind Komplementärpärchen. Ich habe die Transistoren zusammengesucht, die ein gleiches Uf aufweisen.
Ausmessen der Transistoren
Neue PCBs ?
Für den Neuaufbau benötige ich neue PCBs. Des öfteren habe ich mit dem Designtool „Eagle“ Schaltungen selbst entwickelt oder existierende Schaltungen von Hand in Eagle nachgezeichnet und ein eigenes PCB Layout erstellt. Dieser Aufwand scheint mir hier jetzt doch zu hoch. Die Suche nach fertigen einzelnen (leeren) PCBs für den Quad 303 in Deutschland/Europa war leider nicht erfolgreich, so daß ich dann doch ein Angebot aus Hongkong für relativ wenige Euros genutzt habe. Die Post war innerhalb von 12 Tagen bei mir.
Neuaufbau
Da es durch den sehr kunstvollen Kabelbaum im Quad 303 zu einer schlechten Kanaltrennung und teils schwer zu handhabenden Einstreuungen kommen kann, habe ich mich entschieden, einem Konzept nach Ideen von Dada Electronics zu folgen, und die neu bestückten Platinen quasi frei fliegend zu verdrahten.
Eine Überarbeitung des Quad 303 Schaltplans dazu findet sich hier
Original Quad 303 PCBs mit Kabelbaum
Die Idee basiert darauf, die Verbindungen zu den Spannungspunkten 67V, 0V und dem Minuspol der gleichgerichteten Spannung einzeln auszuführen und den Kabelbaum aufzulösen. Das sieht dann im Ergebnis nicht mehr so „schön“ aus, kommt aber den erwünschten audiotechnsichen Verbesserungen zu gute.
Um die drei oben genannten Potentialpunkte gut zugreifen zu können, habe ich eine Art Sammelschiene gebaut, auf der sich drei Sternpunkte mit jeweils 6 Kontakten befinden.
Sammelschiene mit 3 * 6 KontaktenSammelschiene montiert über dem GleichrichterSammelschiene eingebautNeuverdrahtungs-SchemaNetzteil Platine neu bestücktVerstärker Platine unbestückt
Achtung: Nichts ist Perfekt. Der Bestückungsaufdruck der Transistorsymbole hat die Emitternase durchgehend auf der falschen Seite. Die Positionen der Transistoranschlüsse sind aber korrekt.
Verstärkerplatine fertig bestückt
Alle Widerstände sind Metallfilm 1% oder 2%, die dicken 0,33 Ohm sind 3W Mox Widerstände. Die Induktivität L100 ist ein Originalteil von Quad aus einem Quad 405 M1 Modul. Es handelt sich um das Quad Teil L12406A (6,8uH), dass ich durch Umbau der 405er M1 Module zu M2 Modulen gewonnen habe. Die Elkos sind Panasonic FC, alle übrigen kleineren Kondensatoren entweder Styroflex, Mika, MKT, MKP oder MKS Typen. Die Dioden sind originale IS920, ebenfalls aus den 405er Umbaumaßnahmen gewonnen.
Montage und in Betriebnahme
Zunächst wird die Stromversorgung aufgebaut. Dazu wird der Gleichrichter installiert und mit dem Trafo verbunden. Der Trafo liefert ca 60-61 Volt Wechselspannung. Nach der Gleichrichtung sollen 83 Volt zur Verfügung stehen.
Verdrahtung Gleichrichter und TrafoVerdrahtung auf der Sammelschiene
Für die Verdrahtung werden 6,3mm und 4,8mm Steckverbinder verwendet.
Die Ausgangselkos: Kemet 10.000uf/63V mit 3,3uf WIMA parallel
Das neue Frontpanel
Die neue Front ist jetzt optisch und funktional wieder ok. Durch Einsatz eines 230V IEC Sockels mit integriertem Schalter und Sicherung kann das freigewordene Loch der Primärsicherung für eine Monacor RCA/Cinchbuchse verwendet werden. Ich verzichte auf die 4 polige DIN Buchse und setze dort die zweite Cinchbuchse ein.
Abgleich
Die Justage der Spannungen und des Ruhestroms erfolgt Dank der 20 Gang Potis sehr schnell und genau.
Einstellung von 67 Volt auf den Verstärkermodulen an den Punkten 1/2 und 8/9 mit dem Poti RV200 auf der Netzteilplatine
Einstellen von 33,5 Volt auf den Verstärkermodulen zwischen dem Punkt 5 und 1/2 oder 8/9 mit den Potis RV100 (jeweils Kanal Links und Rechts)
Einstellen von 7,5 mV auf den Verstärkermodulen zwischen den Punkten 4 und 6 mit dem Poti RV101. Der Ruhestrom beträgt über den beiden 0,33 Ohm Widerständen dann rund 11,4 mA.
Und was hat es gebracht ?
Zusammenfassung der Meßwerte
Die Verstärkermodule spielen auf Anhieb. Die Messwerte für Frequenzgang, Rauschen, Distortion und Intermodulation liegen im Bereich kleiner als 0,03%. Erstaunlich ist in meinen Augen, wie gering die Differenz der Werte zwischen beiden Kanälen ist.
FrequenzgangVerzerrungen und RauschabstandTHDIntermodulationsverzerrungenIntermodulationsverzerrungen
Update vom 26.06.2024 – Anpassung der Eingangsempfindlichkeit
Die originale QUAD 303 Schaltung hat eine Eingangsempfindlichkeit von 500 mV. Das machte einen direkten Hörvergleich zwischen dem 303 und meinen Quad 405 schwierig, da die 405 eine Eingangsempfindlichkeit von 1 V hat. Daher habe ich auch die Quad 303 auf 1V (eff.) umgestellt. Dazu empfiehlt Dada-Electronics folgende Maßnahme:
Verringerung von R108 (22 KΩ) auf 11 KΩ
Vergrößerung von C103 (100 pF) auf 200 pF
Dadurch verbessern sich die Meßwerte ebenfalls:
Verzerrungswerte bei 1V Eingangsempfindlichkeit
Eingesetztes Material / Bezugsquellen
Da die meisten Geräte die ich wieder aufarbeite mehrere Jahrzehnte alt sind, ist es sehr wahrscheinlich, dass die Verschmutzung sehr hartnäckig ist. Meistens handelt es sich um einen schwer zu beseitigenden Nikotinbelag. Nikotin ist ein pflanzliches Alkaloid, das in natürlicher Form eine farblose bis bräunliche ölige Flüssigkeit ist. Trocknet Nikotin ein, bildet sich ein öliger, später fester bräunlicher Film.
Dieser Belag lässt sich sehr einfach mit einem Fettlöser wieder entfernen. Grillreiniger sind ähnlich effektiv. Ich verwende den Fettlöser der Fa. Becher (Idealo Link)
Die Transistoren 2N3019 und 2N4033 gibt es beim Elektronikversand Reichelt sehr günstig für weniger 1 € das Stück. Alle anderen Kleinsignaltransistoren lassen sich ebenfalls bei Reichelt bekommen.
Der Brückengleichrichter ist ein B420C35A.
Die PCBs habe ich über eBay bei einem Händler in Hongkong geordert. (ebay Link)
Update: Ein neuer Opamp (OPA1655) im Einsatz. Siehe Ende des Beitrages.
Der Link zum HiFi Wiki liefert alle Daten. Ein schönes, kleines Gerät, das in den Baujahren 1987 -1989 sicherlich nicht in sehr großen Stückzahlen produziert wurde. Im Gegensatz zum NAD 3020 bzw. dem Preamplifier 1020 nutzt der 1240 einen IC im Verstärkerteil. Als Opamp Typ in der Schaltung angegeben ist NJM2043, installiert ist ein Texas Instruments NE5532 Dual Opamp. Dazu später mehr.
Beachtlich finde ich allerdings, das die Phonostufe des 1240 nahezu identisch ist mit der Phonostufe des NAD 1020/3020B! D.h. es ist die gleiche Schaltung in allen drei Geräten vorhanden. Damit stellt auch der 1240 Anschlußmöglichkeiten für Moving Magnet (MM) und Moving Coil (MC) zur Verfügung. Die Abschlußimpedanz kann durch schaltbare Kapaziäten des MM Systems darüber hinaus noch in drei Stufen angepasst werden.
Der Sound des 1240 erwies sich als sehr warm, aber es fehlte ein wenig Biss – da waren zu wenig Details…. Der Frequenzgang (Bild unten, grüne Linie) wies einen seltsamen Buckel von ca. 2 dB im Bereich um 180 Hz auf, der auf Grund der Schaltung irgendwie nicht zu erklären war.
Frequenzgang des NAD 1240
Einen kompletten Recap des Gerätes hatte ich sowieso schon vor. Die meisten Kondensatoren hatte ich noch in der Bastelkiste liegen, und damit endlich Gelegenheit, meinen neuen Entlötsauger einmal zu testen. Der Entlöter funktioniert wirklich sehr gut, allerdings werde ich wahrscheinlich die ziemlich starre Anschlußschnur gegen ein flexibleres Silikonkabel austauschen. Die Entlötarbeiten gingen mit dem neuen ‚heißen‘ Sauger sehr gut voran. Ich verwende auch im 1240 ausschliesslich Panasonic FC Elkos und WIMA MKS für die kleineren Werte bis 4,7 µF. Nach Austausch der 37 Elkos hat sich der Frequenzgang, wie auch schon beim NAD 3020, normalisiert, der Frequenzgang ist jetzt zwischen 20 Hz und 20 kHz wieder linear. (siehe Bild oben, weiße Linie). Der Sound war jetzt schon sehr viel offener und nicht mehr sooo ‚warm‘.
Bei Betrachtung des IC 301 (der NE5532 Opamp) fällt auf, daß die Versorgungsspannung an den Pins 4 (-V) und 8 (+V) unterschiedlich groß sind: Pin 4 : -13V, Pin 8_ +12,2 V .
Die Spannungen werden durch die beiden Widerstände R 331 – 1k5 und R332 – 1k2 eingestellt. Um verschiedene Opamps in der Schaltung zu probieren, habe ich den IC301 ausgelötet und einen 8 Pol Sockel eingesetzt.
Der neue IC 301: LME49720
Folgende dual Opamps habe ich gestestet:
NE5532
AD712JN
TL072
OPA2134
LME49720
später:
OPA1612
OPA1656
Der AD712 und der TL072 verhielten sich schlechter als der NE5532. OPA2134 hat gar nicht funktioniert, die waren wohl schon defekt. Der LME49720 verhielt sich etwas besser als der NE5532.
Daher lasse ich den LME49720 in der Schaltung. Allerdings musste ich dafür die Spannungsversorgung des ICs neu kalkulieren, da der LME49720 ca. 10 mA Betriebsstrom zieht, während der NE5532 nur 7,2 mA braucht. D.h. die Versorgungsspannung für den LME49720 ist ca. 3V niedriger als beim NE5532. Durch Parallelschaltung von 1k8 zu R331 und 1k5 zu R332 ergibt sich eine Versorgungsspannung von knapp +/- 15V.
Zusätzlich habe ich noch Entstörkondensatoren über die Versorgungspins des IC gelegt und allen Elkos im Signalweg einen parallelen Kondensator mit 0,1 µF verpasst.
Entkoppelkondensatoren für die IC301 Versorgungsspannung
Update des ICs auf OPA1612
Bei den ICs OPA1611 (Single Version) und OPA1612 (Dual Version) handelt es sich um Bausteine der Soundplus High-Performance Reihe von Texas Instruments. Einige sehr positive Schilderungen zu den Audio Wiedergabefähigkeiten dieser ICs hat mich veranlasst, diese ICs einmal aus einer verlässlichen Quelle (Digikey) zu besorgen und zunächst im NAD 1240 gegen die bekannten anderen ICs auszutesten. Bisher war ich ja mit dem LME49720 sehr zufrieden. Was mich bei dem aktuellen NAD 1240 noch störte, war die doch etwas sparsam ausgefallene Spannungsstabilisierung des ICs auf dem Mainboard. Für jeden IC, den ich nur mal schnell ausprobieren wollte, wäre auch eine Anpassung der Widerstände R331 und R332 notwendig. Dies liegt daran, dass die verschiedenen ICs unteschiedlich viel Strom verbrauchen, was in der Folge heisst, das je nach IC-Typ unterschiedlich hohe Versorgungsspannungen an den Pins 4 (negative Spannung) und Pin 8 (positive Spannung) liegen.
OpAmp
V(max)
IccTyp
U8
U4
I8
I4
NE5532
+/- 22 V
8 mA
12,94 V
-12,15 V
7,04 mA
7,6 mA
LME49720
+/- 18 V
10 mA
8,5 V
-10,4 V
10 mA
9,1 mA
OPA1612
+/- 20 V
7,2 mA
12,73 V
-10,77 V
6,6 mA
6,6 mA
Dieses „Problem“ der variablen Versorgungsspannung habe ich durch Verwendung zweier Zenerdioden mit 16V Nennspannung, 1,3 W Belastbarkeit und durch Tausch von R331 und R332 gegen je 270 Ω gelöst. Die beiden Z-Dioden habe ich auf der Lötseite jeweils von Pin 4 bzw. Pin 8 in der korrekten Richtung (Kathode zeigt zur positiven Spannung) gegen Masse eingelötet und die Widerstände R331 und R332 ausgetauscht. Danach liegen an Pin 4 konstant – 16,3 V und an Pin 8 + 16,3 V.
Anschlußprobleme
Leider gibt es die neuen ICs nicht mehr in der beliebten 8-poligen Steckfassung, sondern nur im Miniaturformat SOIC8, als SMD Ausführung.
Daher muss noch ein entsprechender SOIC8 zu DIP Adapter her.
SOIC8 zu DIP Adapter, realisiert mit IC SockelOPA1612 auf Adapterplatine
Die Adapterplatinen lassen sich für ein paar Cent im Internet besorgen. Allerdings gibt es da dann das Problem, das die oft mitgelieferten Pfostenverbinder zu dick sind, um in eine gedrehte IC Fassung gesteckt zu werden. Das hält einfach nicht. Daher habe ich eine leere IC Fassung mit gedrehten Beinchen genommen, und von oben einfach gerade Drähte eingelötet und dadrauf dann die Adapterplatine gesetzt und ebenfalls verlötet. Die so erstellte Einheit kann problemlos in jegliche 8 polige IC-Sockel eingesteckt werden und hält da dann auch bombenfest.
Messungen
Messungen der 3 Opamps im Vergleich
THD & Noise VergleichIntermodulationsverzerrungen im Vergleich
Messtechnisch unterscheiden sich die drei betrachteten ICs fast nicht, daher entscheidet jetzt dann doch der subjektive Höreindruck:
Der OPA1612 im NAD 1240 ist doch eine andere Liga als der LME49720, welcher ja auch schon für Audio designed wurde. Wie gesagt, sehr subjektiv empfinde ich die Wiedergabe mit dem OPA1612 sehr viel klarer und deutlicher. Als wenn die Sprache plötzlich nicht mehr hingenuschelt wird….
Die Höhen sind spritziger ohne scharf zu wirken, der untere Bereich kommt mit mehr Druck, aber sehr kontrolliert. …… aber …… so ganz zufrieden war ich noch nicht. Die ‚S‘ Laute kamen jetzt häufig sehr betont und störten in meinen Ohren doch irgendwie. Daher habe ich noch einen weiteren IC getestet:
Vorläufig letzte (beste) Wahl: OPA1656
Auch der OPA1656 kommt nur im SOIC8 Format, daher wird er auch wie der OPA1612 auf einen SOIC8 zu DIP8 Adapter installiert.
Die Messung dazu sieht ebenfalls sehr gut aus.
Messungen OPA1956
Klanglich ist der NAD1240 mit dem OPA1656 ent’sch’härft. Die Zischlaute sind verschwunden. Aber die Klarheit der Wiedergabe ist geblieben. Soweit bin ich jetzt zufrieden und schraube das Gerät erst mal zu.
Damit ist dieser NAD 1240 jetzt besser als vor 35 Jahren. Ich werde ihn ausgiebig mit verschiedenen Endstufen und meinen QUAD 57 Elektrostaten hören.
