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 R1 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.

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 Fremdspannungsabstand ist in meinem jetzigen Aufbau schon auf dem Level des NAD 1240, allerdings habe ich noch einen wahrnehmbaren 100 Hz Brumm.

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 ?)

 

 

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

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.

 

 

 

 

 

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

 

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.