Projekte zur Restauration alter HiFi und High-End Geräte
Autor: tegeje
Hifi und High-End Geräte seit den 1960 - 1990 Jahre interessieren mich besonders. Diese Geräte restauriere ich mit Leidenschaft, großer Neugier und Ausdauer.
Darüber hinaus betreibe ich Ausdauersport, indem ich regelmäßig Marathon laufe und mich soweit Fit halte, um auch weiterhin bei der Freiwilligen Feuerwehr Schnelsen in Hamburg aktiv sein zu können. Besonderen Herausforderungen stelle ich mich bei den Toughest Firefighter Alive (TFA) Wettkämpfen gemeinsam mit dem TFA Team der Feuerwehr Hamburg.
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.
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 WechselspannungszuführungInnenansicht des MPA-5 mit Drehschaltern und ALPS LautstärkepotiInnenansicht des MPA-5 mit NE5534AN OperationsverstärkernDefekte Netzteilkondensatoren wurden gegen Roederstein und Panasonic FC Typen ausgetauschtDie Pufferkondensatoren hatten einen klaren Kurzschluß
Vorderansicht des MHA-5 mit ALPS LautstärkepotiRückansicht des MHA-5 mit WechselspannungsversorgungInnenansicht des MHA-5Innenansicht 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.
Die BM6 müssen auf Grund ihres Alters restauriert oder repariert werden. Hierzu ersetze ich die elektronischen Komponenten: Kondensatoren, Elkos, Relais, Potentiometer, ICs durch bessere Komponenten.
Die bei Backes und Müller typische Art der Rückkopplung zur Regelung der Lautsprecherchassis über eine Sensorspule im Schwingspulenkörper stellt den Reparateur vor große Herausforderung auf Grund der sehr hemdsärmeligen Herstellungsweise in den 1970/1980er Jahre.
Die kleineren Modelle von Backes und Müller habe ich bereits im Jahre 2015 intensiv bearbeitet. Mein Bericht dazu findet sich im Forum Aktives-Hören.de
Die Geschichte des Nachbaus startet ein paar Seiten weiter unten.
Reparaturobjekt : Ein HEA Wien Stereo Verstärker 1600, Baujahr 4. April 1968
Hier der Schaltplan aus dem Radiomuseum.
Schaltplan HEA1600
Das Gerät und damit die Bauteile sind inzwischen 54 Jahre alt. Wie im Schaltplan zu sehen ist, besteht die Halbleiterbestückung in der Vorstufe aus zwei Silizium Transistoren (BC109) und ansonsten in Germanium Transistoren.
Für eine sichere zukünftige Funktion müssen auf jeden Fall alle ELKO Kondensatoren ausgetauscht werden. Das Gerät zeigt nach dem Einschalten noch gute Funktionen. Allerdings ist ein starkes Rauschen zu vernehmen. Der linke Kanal streut darüber hinaus aperiodisches Prasseln ein. Die Widerstände sind allesamt Kohlepresswiderstände. Diese Art Widerstände neigt zum Altern und gerade bei Widerstandswerten im Kilo-Ohm Bereich zum Rauschen und ggf. Prasseln.
Metallfilmwiderstände haben dieses Verhalten nicht.
Frontansicht des VerstärkersDie Knöpfe lassen sich nur mit Kraft nach vorne abziehenDie Elkos sind am Ende ihrer Lebenszeit angekommenUndichter ElkoErneuerte Kondensatoren (NOS)
Test
Linker Kanal alter Tranistor ohne Load
Rechter Kanal neuer Transistor ohne Load
Frequency response (from 40 Hz to 15 kHz), dB:
+1.64, -1.42
+1.54, -1.52
Noise level, dB (A):
-61.2
-63.9
Dynamic range, dB (A):
61.5
64.5
THD, %:
0.043
0.468
IMD + Noise, %:
0.675
0.701
Stereo crosstalk, dB:
N/A
N/A
Ca. 60 db Rauschabstand ist deutlich zu schlecht. Auch sind die unterschiedlichen Verzerrungswerte außerhalb der Norm. Der Tausch der insgesamt 38 Widerstände gestaltet sich recht aufwändig, da ich zur Ergebniskontrolle immer nur max. 3 Widerstände ausgetauscht habe und anschließend eine neue Messung durchführte, um zu sehen, ob die Maßnahmen zur Verbesserung der Werte beitragen. Da ebenfalls ein leichtes Knistern/Krachen bei Betätigung der Regler zu vernehmen war, habe ich die Regler ausgelötet und im Ultraschallbad gereinigt. Nach Wieder-Einbau war das Knistern verschwunden. In Summe wurden 38 Widerstände ausgetauscht, alle Elkos durch neue hochwertige Typen ersetzt und die ersten 3 Transistoren gegen modernere und rauschärmere Typen ersetzt.
Für T101/201 und T102/202 wurde je ein BC550C eingesetzt.
Für T103/203 wurde ein AC151 VII (rauscharm) eingesetzt.
Als Ergebnis reduziert sich das Rauschen um mehr als 15 dB ! Nach erfolgreicher Reparatur ging der HEA Verstärker zurück an seinen Besitzer. Bei mir war aber jetzt die Neugier geweckt: Wie gut könnte diese Schaltung mit aktuellen, hochwertigen Bauteilen aufgebaut werden, und was wäre an Verbesserungen zum alten Gerät zu erwarten ?
Aufbau mit neuen Bauteilen
Nach dem Erstkontakt zu einem Verstärker mit Germanium-Transistoren war ich wegen des besonderen Klangs nun doch neugierig geworden. Wie würde sich die „alte“ Technologie mit modernen und hochwertigen Bauteilen machen ? Dazu noch ein stärkeres und stabilisiertes Netzteil, um die doch etwas schmale Leistung zu steigern und ein vernünftiger Trafo.
Eine selbst entworfene doppelseitige Platine, hochwertige Panasonic Kondensatoren, Kiwami oder Dale Widerstände und ein gutes geregeltes Netzteil. Das neue Netzteil liefert ca. 33V stabilisiert. Lediglich bei den Germanium Transistoren muss ich auf alte Lagerware (New Old Stock – NOS) zurückgreifen. Verzerrungen und Rauschen sinken deutlich.
Hier die Messungen des Nachbaus:
Verbesserte technische Daten durch NeuaufbauPrototyp AufbauLautstärkesteller mittels ALPS PotiTalema Trafo 2 * 15V, 25 WattNetzteil mit 3 * 2200uF/63V PufferkondensatorenVerstärkermodul, Pufferung 2200uF/63V doppelseitige PlatineRechter KanalDie grünen sind Kiwami Kohleschichtwiederstande 1%Panasonic 105 Grad, LowESR Typen
Treibertransistoren AC128K/176K matched PairLeistungstransistoren unter der BodenplatteEin und Ausgänge des Prototypen
Entwicklung eines eigenen Boards in EAGLE
Auf Basis der unten aufgeführten Schaltung habe ich mir doppelseitige PCBs in den Abmessungen 100 * 100 mm anfertigen lassen.
EAGLE Schaltung als Basis für das eigene Board
Da die Leistungstransistoren T105 und T107 zur Kühlung auf dem Gehäuseboden verschraubt werden, sind die Anschlüße dafür einzeln herausgeführt. (B, C, E – T105 bzw. T107). Auch der NTC ist über Schraubklemmen an der Unterseite des Boards verbunden und auf das Bodenblech geklebt. Die Anschlüsse POT (IN, OUT, GND) und SIG (IN, VOUT, GND) sind über Schraubklemmen herausgeführt, so dass ein Poti für die Lautstärke oder auch ein Klangnetzwerk (siehe Originalschaltung oben) über diese Anschlüsse angeschlossen werden kann. Auf das Klangnetzwerk habe ich hier im Sinne des unverfälschten Klanges verzichtet.
PCB – BestückungsseitePCB – Lötseite
Part
Value
Device
Package
C1
1uf
WIMA o.ä.
Radial, 5 mm
C2
47uf/25V
Elko
Radial, 2,5 mm
C6
400p
Styroflex
Axial, 7,5 mm
C8
47uf/25V
Elko
Radial, 2,5 mm
C9
1000uf/50V
Elko
Radial 10 mm
C10
470u/25V
Elko
Radial 10 mm
C11
125u/25V
Elko
Radial, 2,5 mm
C12
1000uf/50V
Elko
Radial 10 mm
C13
1000u/50V
Elko
Radial 10 mm
C14
2200u/50V
Elko
Radial 10 mm
D1
BA314
Stabi Diode 0,6 – 0,7 V
DO41-10
NTC
500 R
NTC
P642
R1
39K
Widerstand Axial 0,25W
15mm
R2
4K7
Widerstand Axial 0,25W
15mm
R3
2700K
Widerstand Axial 0,25W
12,5 mm
R4
48 R
Widerstand Axial 0,25W
15mm
R5
500 R
20Gang Trimmer
Trimmer
R7
1k5
Widerstand Axial 0,25W
15mm
R8
33k
Widerstand Axial 0,25W
15mm
R9
10k
Widerstand Axial 0,25W
15mm
R10
48 R
Widerstand Axial 0,25W
15mm
R11
5k6
Widerstand Axial 0,25W
15mm
R12
330 R
Widerstand Axial 0,25W
15mm
R13
560 R
Widerstand Axial 0,25W
15mm
R14
1k
Widerstand Axial 0,25W
15mm
R17
100 R
Widerstand Axial 0,25W
15mm
R22
47 R
Widerstand Axial 0,25W
15mm
R23
0,5 R
Widerstandsdraht gewickelt
15mm
R26
15 R
Widerstand Axial 0,25W
15mm
R27
47 R
Widerstand Axial 0,25W
15mm
R30
0,5 R
Widerstandsdraht gewickelt
15mm
T101
BC550C
NPN , Si Kleinsignal
TO18
T102
BC550C
NPN , SI Kleinsignal
TO18
T103
ACY12
PNP, GE , rauscharm
TO18
T104
AC128K, matched Pair
PNP, GE, Treiberstufe
TO18
T106
AC176K, matched Pair
NPN, GE, Treiberstufe
TO18
T105
AUY20 III
PNP, GE Leistungstransistor
TO-3
T107
AUY20 III
PNP, GE Leistungstransistor
TO-3
Im Ergebnis steigt die Sinusleistung von 6 Watt an 5 Ω auf 10 W an 8 Ω bzw. 15 W an 4 Ω. Der Klang ist sehr ähnlich einem Röhrenverstärker – Klang-qualitativ kann dieses kleine Verstärkerchen prima mit meinen großen QUADs (303, 405 und 606) mithalten.
Der NAD 3020 wurde seit 1978 ca 1,1 Mio. mal verkauft. Diese große Menge ist nicht nur durch den damals sehr günstigen Preis von ca. 380 DM zu erklären. Die mit dem NAD Verstärker erzielte Klangqualität und relative technische Robustheit trug dazu bei, das dieser NAD und seine Nachfolger zu einer Legende wurden. Die britischen Entwickler liessen die Geräte in Taiwan und später in China fertigen, was in den ersten Jahren zu einer relativ hohen Ausfallrate geführt hat. Aber wenn ein Gerät erst mal lief, dann lief es…..
Wer mal einen NAD Verstärker hatte, hat ihn meist lange behalten. Inzwischen sind die Geräte über 40 Jahre alt, damit sind die Alterungserscheinungen auch signifikant für klangliche Verschlechterungen und Ausfälle. Dazu kommen ggf. noch schlechte Haltungsbedingungen (Verschmutzungen und Korrosion), so daß Kanalausfälle, verschlechtertes Wiedergabeverhalten und knisternde Potis eher zum Normalbild gehören, als ein Verstärker, der noch wie am ersten Tag funktioniert.
Katalogbild des NAD 3020
Hier mal ein paar Fotos zum Zeitpunkt des Erwerbs des Gerätes im Januar 2023:
Rückseite mit Soft Clipping SchalterRückseite mit Eingangsbuchsen, besonders schön: Die Wahl für ein MM oder MC PhonosystemBlick ins Innere: Horror !Da ist definitiv eine intensive Reinigung fällig40 Jahre hinterlassen ihre Spuren
Folgende Schritte für die erforderliche Reinigung habe ich durchgeführt:
Zerlegen des Gerätes, um die Hauptplatine waschen zu können:
Aussaugen des Gerätes mit Staubsauger und weichem Langhaarpinsel
Zerlegen des Rahmens, auch die untere Verstrebung
Sämtliche Schraubverbindungen der vorderen Bedienelemente lösen
Entlöten der Verbindungen des Trafos mit der Hauptplatine
Entlöten der dickeren Kondensatoren von der Hauptplatine (alle Kondensatoren größer als 470 uf)
Entlöten der TO-3 Endstufentransistoren
Demontage des Kühlkörpers
Damit lässt sich die Hauptplatine im Stück mit den anhängenden Zusatzplatinen (Kopfhöreranschluß, Leistungsanzeige, Phono-Switch und Lautstärkesteller) zum Waschbecken transportieren. Mit Warmwasser und weicher Bürste oder Zahnbürste lässt sich der gröbste Schmutz entfernen.
Das reicht aber nicht: In einer flachen Schale habe ich die Platine zunächst in Spiritus eingeweicht und dann mit der Zahnbürste oben und unten bearbeitet. Dadurch bildet sich ein weislicher Film auf der Platine, der wiederum mit Isopropanol Alkohol abgespült und gebürstet werden kann. Sämtliche Potis, Buchsen und Schalter wurden mit Kontakt 61 Spray behandelt.
Die Trocknung lässt sich mit einem Fön etwas beschleunigen. Die Endstufentransistoren und Isolierglimmer habe ich im Ultraschallbad gereinigt. Die alte Wärmeleitpaste musste allerdings mit Küchentüchern beseitigt werden.
Nach der Reinigung und dem Austausch der Kondensatoren
Zur Montage habe ich die alten Glimmerplättchen mit neuer Wärmeleitpaste versehen. Auf der gereinigten Platine wurden dann die Kondensatoren von klein nach groß schrittweise ersetzt. In der unten angehängten Liste sind die Positionen der Kondensatoren und ihre Werte aufgeführt, so dass jeder damit seinen Einkauf starten kann.
Die Potentiometer zur Einstellung der Ausgangsspannung (20K Potis) wurden durch Piher 25K Potis ersetzt. Damit liess sich die Ausgangsspannung auf bzw. mV einstellen.
Darüber hinaus habe ich die Lautsprecher Ausgangsklemmen durch Banana Buchsen ersetzt. Um ein Ausbrechen der Platine zu vermeiden habe ich ein Stückchen Plexiglas eingepasst und direkt als Verstärkung auf der Platine verschraubt.
Der Erfolg des Kondensatoraustauschs ist bemerkenswert. Bspw. hat sich der Frequenzgang deutlich linearisiert:
bzw. 
mV einstellen.