Restek Preamp V2 Reparatur und Upgrade

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

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

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:

und in Zahlen

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.

C1 -15u/25V Würth Polymer
C3 -47u/35V Würth Polymer
C10 -220u/25V Panasonic Polymer
C28 -22u/35V Würth Polymer
C33 -4,7u/63V WIMA MKP
C50 -100u/25V Würth Polymer
C52 -4,7u/63V WIMA MKP
C55 -100u/25V Würth Polymer
C56 -47u/35V Würth Polymer
C58 -470u/25V Panasonic Polymer
C67 -47u/35V Würth Polymer
C75 – 100u/25V Würth Polymer
Cxx – 100u/25V Würth Polymer (1*)

Elkos und Tantals im Kopfhörerverstärker

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.

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.

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:

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.

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:

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.

18. März 202326. April 2024

QUAD 405 Restauration und Upgrade

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.

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.

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

Eingangsstufe Modifikationen des 405 Boards (M1):

M1 Board modifizierte Eingangsstufe Bestückungsseite

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.

M1 Board Eingangsstufe Modifikationen Lötseite

M1 Board Modifikationen Eingangsstufe Lötseite Pin3

Eingangsstufe Modifikationen des 405-2 Boards (M2):

M2 Board Modifikation Eingangsstufe Lötseite

M2 Board Modifikation Einggangsstufe Bestückungsseite

Weitere Modifikationen nach Keith Snook DCD Mod3

Folgende Themen werden noch ergänzt:

Beschreibung der DCD Mod3 Details

Umbau M1 Modul zu M2

Dual Mono Netzteil mit virtueller Erde
(Dual mono Supply with virtual Ground)

Keith Snook hat diese Modifikation des Originalnetzteiles des QUAD 405 excellent auf seiner Seite beschrieben. Siehe „ https://keith-snook.info/quad-405-2-dual-psu.html“

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.

Schaltung Dual Mono Supply mit virtueller Erde

PCB DMS Q405 PCB — PCB für das neue Netzteil

DMS_Q405 Bestückungsseite — Netzteile Platine Draufsicht

DMS_Q405_PCB_Bottom — Netzteilplatine Unterseite

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:

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.

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 PCBs — 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.

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.

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: