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Warum aus dem Radion­ist der Audion­ist wurde und andere Fra­gen: Ant­wor­ten gibt es hier! … mehr

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Segschneider und MiMü am 12.April 2017:

Vollverstärker mit 5654 und EL84

Recht­zei­tig zu Ostern fer­tig gewor­den – der Voll­ver­stär­ker mit 5654 und EL84

Recht­zei­tig zu Ostern fer­tig gewor­den – der Voll­ver­stär­ker mit 5654 und EL84

Schon lange lag ich Seg­schnei­der mit mei­ner Vor­stel­lung in den Ohren, dem­je­ni­gen mei­ner bei­den Söhne, der kein Vinyl­hö­rer ist, einen Voll­ver­stär­ker bauen zu wol­len. Der Sohn benö­tigt kei­nen (beröhr­ten) Pho­no­vor­ver­stär­ker, der auf zusätz­li­che Pege­lan­he­bung durch eine LINE-Stufe ange­wie­sen wäre und die sonst in Frage kom­men­den Signal­quel­len sind hoch­pe­ge­lig genug – wozu dann die LINE? Es liegt also nahe, ledig­lich eine End­stufe mit Quel­len­wahl­schal­ter und Pegel­stel­ler haben zu wol­len.

Seg­schnei­der mochte sich mit mei­ner Idee nur wider­wil­lig beschäf­ti­gen – er denkt eine Anlage immer in getrenn­ten Kom­po­nen­ten und dann gehört die LINE für ihn ein­fach dazu. Außer­dem ist ein Ver­stär­ker vom Schlage der in die­sem Blog schon bespro­che­nen PL82-End­stufe zwin­gend auf die LINE ange­wie­sen, da man aus tech­ni­schen Grün­den nicht ein­fach ein Poten­tio­me­ter als Pegel­stel­ler an den Ein­gang hän­gen darf.

Seg­schnei­der erklärt, warum:

Der tech­ni­sche Grund ist ein­fach der: die Span­nungs­ge­gen­kopp­lung an der Vor­röhre, wie sie zum Bei­spiel im PL82-End­stu­fen-Ent­wurf aus­führ­li­cher erklärt ist, ist dar­auf aus­ge­legt, vom vor­ge­schal­te­ten Gerät eine Quell­im­pe­danz ange­bo­ten zu bekom­men, die (a) unver­än­der­lich ist und (b) recht klein, etwa 1,5 kΩ oder weni­ger. Ist die vor­ge­schal­tete Quell­im­pe­danz aber ein 100 kΩ-Poti, stimmt bei­des nicht mehr. Weder ist die Quell­im­pe­danz dann klein (klein in Rela­tion zu dem Git­ter­wi­der­stand von 100 kΩ!), noch ist sie kon­stant. Die Schal­tung würde also nicht mehr so funk­tio­nie­ren, wie sie berech­net ist.

Ent­spre­chend über­rascht war ich, als mein Freund mir neu­lich doch einen Vor­schlag für einen Voll­ver­stär­ker vor­legte.

Die Schaltung

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Schaltplan Vollverstärker mit 5654 und EL84

Schalt­plan Voll­ver­stär­ker mit 5654 und EL84

Las­sen wir zunächst Seg­schnei­der zu Wort kom­men:

Es wurde bereits begrün­det, dass bei der Ver­wen­dung eines Poten­tio­me­ters am Ein­gang eine Span­nuns­ge­gen­kopp­lung von der Anode aufs Git­ter der ers­ten Röhre nicht infrage kommt. Trotz­dem ist es aber wich­tig, eine mög­lichst sta­bile Ver­stär­kung der ers­ten Röhre zur Ver­fü­gung zu haben, da der Ent­wurf eine Gegen­kopp­lung ver­wen­det, die natür­lich von der Ver­stär­kung der ers­ten Röhre mit abhängt und die zudem direkt auf die Kathode die­ser ers­ten Röhre ein­kop­pelt. Des­halb wurde hier eine Ein­gangs­röhre aus­ge­wählt, die 5654, die nach mei­ner – selbst­ver­ständ­lich sub­jek­ti­ven und begrenz­ten – Erfah­rung recht sta­bil läuft, wenn man sie mit den Nenn­wer­ten betreibt – das sind 10 mA und 2 V an der Kathode. Der Katho­den­wi­der­stand von 200 Ohm reicht gerade so hin, um die Gegen­kopp­lung zu rea­li­sie­ren. Für die End­röh­ren wurde eine regel­bare Fest­git­ter­span­nung ein­ge­setzt; sie erlaubt es, klei­nere Ungleich­hei­ten der bei­den End­röh­ren (wie sie durch Exem­plar­streu­ung oder Alte­rung auf­tre­ten kön­nen) aus­zu­glei­chen. Die Fest­git­ter­span­nung sollte so ein­ge­pe­gelt wer­den, dass durch beide End­röh­ren ein gleich­ho­her Strom – also 34 mA – fließt. Auch dies dient einem sta­bi­len Betrieb des Ver­stär­kers.

Die Netzteile

Die bei­den iden­ti­schen Netz­teile des Voll­ver­stär­kers ver­wen­den zwei glei­che Trans­for­ma­to­ren alter Fer­ti­gung. Ich mag hier kein Fabri­kat ange­ben, denn dann könnte es sein, dass ein Nach­bau­in­ter­es­sent auf das Auf­tauchen des erhoff­ten Traf­o­pär­chens end­los war­ten müsste.

Die rich­tige Vor­ge­hens­weise ist die: man schalte der Hoch­volt-Sekundär­wicklung eines viel­leicht infrage kom­men­den Trafo-Test­lings eine Gleich­rich­ter­brü­cke und einen Lade­elko von 47µF/450V nach. Die am Lade­elko lie­gende Gleich­span­nung wird mit ca. 45mA belas­tet (Hoch­last­wi­der­stände ver­wen­den). Ist der Trafo in der Lage, über einen Zeit­raum von einer Stunde unter die­ser Belas­tung etwa 325V Gleich­span­nung am Lade­elko zu lie­fern und dabei nicht so heiß zu wer­den, dass man ihn nicht mehr anfas­sen kann, kann man ihn und sei­nen iden­ti­schen Zwil­ling ein­set­zen. Das kön­nen sehr viele Aus­bau-Netz­tra­fos aus der Röh­ren­ra­dio-Ära.

Bei die­sen Mes­sun­gen ist ein Trenn­trafo zu ver­wen­den, siehe Gefah­ren­hin­weis. Das wei­tere Vor­ge­hen beim Ent­wurf des Netz­teils ist hier beschrie­ben.

Sieb­ket­ten

Dazu hier das Schalt­bild mei­nes Netz­teils (für einen Kanal!):
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Netzteil (ein Kanal) Vollverstärker

Netz­teil (ein Kanal) Voll­ver­stär­ker

Bei Belas­tung mit 44mA ste­hen bei dem von mir gerech­ne­ten Netz­teil +329V am Lade­elko an. Dar­auf folgt eine drei­stu­fige RC-Sieb­kette mit einer Dämp­fung (bei 100Hz Stör­si­gnal) von -110db. An deren Ende ste­hen bei 44mA Belas­tung +265V für die Ver­sor­gung der End­röhre zur Ver­fü­gung. An die­sem Punkt setzt auch eine zweite, dies­mal zwei­glied­rige RC-Sieb­kette an, die even­tu­elle Stör­si­gnale um wei­tere 70dB dämpft und an ihrem Aus­gang bei 10mA Belas­tung noch +235V für die Ver­sor­gung der Vor­röhre zur Ver­fü­gung stellt.

Die hohe Gesamt­dämp­fung von -180dB trägt wesent­lich dazu bei, dass der hier gezeigte Auf­bau in Bezug auf Stör­si­gnale abso­lut still ist. Ange­neh­mer Neben­ef­fekt: die durch die zweite Sieb­kette ent­ste­hende hohe Ent­kopp­lung der Ver­sor­gungs­span­nun­gen von Vor- und End­röhre ver­hin­dert das berüch­tigte Auf­schau­keln der End­stufe (motor­boa­ting).

Es hilft nix: meine im Schalt­plan des Netz­teils ange­ge­be­nen Bau­teil-Werte stim­men zunächst mal nur für die Tra­fos, die ich ver­wende. Beim Ein­satz ande­rer Tra­fos ist die Dimen­sio­nie­rung der Sieb­kette wahr­scheinlich neu zu rech­nen. Wie das geht, ist ein­ge­hend beschrie­ben in mei­nem Bei­trag zu RC-gesieb­ten Netz­tei­len hier in die­sem Blog.

Gittervorspannungs-Netzteil

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Schaltplan Gittervorspannungs-Netzteil

Schalt­plan Git­ter­vor­span­nungs-Netz­teil

Die nega­ti­ven Git­ter­vor­span­nun­gen für die bei­den End­röh­ren wer­den mit einem eige­nen klei­nen Netz­teil erzeugt. Auf der Pla­tine befin­det sich eine ein­fa­che Sieb­kette mit RC-Glie­dern, aller­dings mit sehr hoher Dämp­fung bezo­gen auf 100Hz. Die Sta­bi­li­sie­rung erfolgt mit einer Zen­er­di­ode, über Spin­del­trim­mer wer­den die bei­den Aus­gangs­span­nun­gen jus­tiert.

Gittervorspannungs-Netzteil

Git­ter­vor­span­nungs-Netz­teil

Die­ses Modul habe ich zwei Audio­freun­den zu ver­dan­ken – vom einen kommt die Schal­tung, der andere gab mir die Pla­tine und den Trafo. Bei­den sei herz­lich gedankt!

Röhrenbestückung

Durch den Ein­satz von Aller­welts­röh­ren wie der 5654 und der EL84 eig­net sich die­ses Gerät her­vor­ra­gend zum tube rol­ling. Seg­schnei­der und ich haben in die­ser Rich­tung aller­dings noch wenig unter­nom­men – der­zeit wer­keln hier als SIEMENS gela­belte EL84 von VALVO – die 5654 sind blau gela­belt und eben­falls von VALVO. Das funk­tio­niert sehr zufrie­den­stel­lend, ist aber nur eine von vie­len Mög­lich­kei­ten. Der geneigte Nach­bauer möge selbst ent­schei­den, wie­viel Ener­gie (und Geld) er in wei­tere Ver­su­che ste­cken möchte.

Ausgangsübertrager

Der Schalt­plan ist auf die Ver­wen­dung von gut erhält­li­chen Aus­gangs­tra­fos der Firma rein­hö­fer elec­tro­nic aus­ge­legt, und zwar der Typen 53.61U (mit M65-Kern) oder 53.71U (mit M74-Kern). Diese Tra­fos stel­len ein ehr­li­ches Pro­dukt mit sehr gutem Ver­hält­nis von Preis und Leis­tung dar, mit dem das Hören bei Ein­satz im beschrie­be­nen Voll­ver­stär­ker rich­tig Spaß macht.

Es sei aber nicht ver­schwie­gen, dass Stei­ge­run­gen mög­lich sind, wenn man deut­lich tie­fer in die Tasche greift. Die Auto­ren bevor­zu­gen Aus­gangs­über­tra­ger mit Schnitt­band­ker­nen, mit deren Größe man bei einem Ver­stär­ker mit zu erwar­ten­der Aus­gangs­leis­tung von unter einem Watt pro Kanal aller­dings nicht zu über­trei­ben braucht – ein SM65- oder SM74-Kern reicht hier alle­mal aus.

Wich­tig: bei Ver­wen­dung ande­rer als der hier genann­ten Über­tra­ger ist dar­auf zu ach­ten, wie hoch der Kup­fer­wi­der­stand von deren Pri­mär­wick­lung ist. 400Ω ist der hier gefor­derte Wert. Bei weni­ger als 400Ω ist ein Wider­stand in Reihe zu schal­ten (siehe Schalt­plan), ist er höher, muss die Ver­sor­gungs­span­nung der End­röhre um den Betrag erhöht wer­den, um den sich der Span­nungs­ab­fall am Aus­gangs­trafo erhöht.

Bei­spiel: bei einem Ruhe­strom der End­röhre von 34mA fal­len an 400Ω Kup­fer­wi­der­stand der Pri­mär­wick­lung 0,034A x 400Ω = 13,6V ab. Bei glei­chem Ruhe­strom und ange­nom­me­nen Rcu von 600Ω wären es 0,034A x 600Ω = 20,4V. Die Ver­sor­gungs­span­nung der End­röhre müsste dann um den Unter­schieds­be­trag von 6,8V erhöht wer­den. Das macht Ein­griffe in die Sieb­ket­ten von End- und Vor­röh­ren erfor­der­lich. Even­tu­ell sind die Git­ter­vor­span­nun­gen der End­röh­ren nach­zu­jus­tie­ren.

Ein­satz als Kopf­hö­rer­ver­stär­ker

Im Pro­dukt­ka­ta­log der Firma Rein­hö­fer fin­den sich Tra­fos, bei deren Ein­satz man mit dem hier beschrie­be­nen Voll­ver­stär­ker sicher­lich eine her­vor­ra­gende Kopf­hö­rer­wie­der­gabe erzie­len kann. Gemeint sind die Typen 53.61U50 und 63.61U80.

Aktua­li­sie­rung 13.04.2017: Herr Beyer von der Firma Rein­hö­fer teilt mir soeben mit, dass der Pri­mär­wick­lungs-Kup­fer­wi­der­stand der Über­tra­ger 53.61U50 und 63.61U80 bei Beschal­tung auf 10kΩ Impe­danz 400 bis 420Ω beträgt. Damit sind sie im hier beschrie­be­nen Gerät ohne wei­tere Ände­run­gen gegen die für Laut­spre­cher­be­trieb bestimm­ten Typen aus­tausch­bar.

Ein unerwartetes Problem und dessen Lösung

Nach­dem das Gerät fer­tig, getes­tet und für gut befun­den war, wurde das Gehäuse mit der zuge­hö­ri­gen Haube aus Stahl­blech geschlos­sen. Gro­ßer Schreck: nach dem Wie­der­ein­schal­ten lau­tes mecha­ni­sches Brum­men – das Gehäuse gab ein Dau­er­ge­räusch von sich wie ein lau­fen­der Kühl­schrank. Die bei­den Netz­tra­fos ver­setz­ten das Stahl­blech in Schwin­gun­gen. Eigent­lich kein Wun­der: die obere Flä­che der Tra­fos und das obere Gehäu­se­blech haben nur ein paar mm Abstand.

Drei Maß­nah­men im Ver­bund mach­ten dem Pro­blem ein Ende:

  • zunächst klei­dete ich das Stahl­blech­ge­häuse mit einer alu­be­schich­te­ten gewe­be­ar­ti­gen Wär­me­schutz­fo­lie aus der Auto­in­dus­trie aus (von einem Freund, der in der Bran­che arbei­tet), seit­dem klingt die Haube beim Drauf­klop­fen nicht mehr ble­chern, son­dern tro­cken-dumpf wie ein Stück Holz – Anteil am Erfolg: 20%.
  • danach legte ich die das Pro­blem ver­ur­sa­chen­den (iden­ti­schen) Netz­tra­fos gegen­pha­sig ans Netz, dadurch hoben sich die bei­den magne­ti­schen Wech­sel­fel­der zum gro­ßen Teil auf – Anteil am Erfolg: 50%! (Eine Idee, die mir im Wald beim Hun­de­spa­zier­gang gekom­men ist).
  • schließ­lich klebte ich auf beide obe­ren Flä­chen der Tra­fos so viele Lagen der erwähn­ten Folie, dass bei Schlie­ßung des Gehäu­ses die­ses stramm auf den Tra­fos auf­liegt – Anteil am Erfolg: 30%. Ich nehme an, vor die­ser Maß­nahme war ober­halb der Tra­fos ein Schwin­gungs­bauch und jetzt ist dort ein Schwin­gungs­kno­ten ent­stan­den.

Nun hört man schon in einem hal­ben Meter Abstand nix mehr davon, nach­dem es vor­her den Hör­ge­nuss ordent­lich beein­träch­tigte.

  • einen Pfeil hatte ich noch im Köcher: ich hätte einen der bei­den Netz­tra­fos gegen­über dem ande­ren auf der Hoch­achse um 90° ver­dre­hen kön­nen. Gut mög­lich, dass auch das eine heil­same Wir­kung gehabt hätte, aller­dings scheute ich den damit ver­bun­de­nen Umbau.

Fazit:

Der Ver­stär­ker ver­hält sich vom ers­ten Ein­schal­ten an elek­trisch abso­lut still – das heißt: kei­ner­lei Brumm, bei offe­nen Ein­gän­gen mini­ma­les Rau­schen (Ohr­kon­takt mit der Pappe des Green­cone), bei kurz­ge­schlos­se­nen Ein­gän­gen: nichts, not­hing, rien, nada, niente …

Das Klang­bild ist nach oben hin sehr luf­tig-offen, mit aus­ge­gli­che­nen Mit­ten und respek­ta­blen Tie­fen. Hohe Räum­lich­keit, dadurch Klang­er­eig­nisse gut ort­bar, breite Bühne. Alles in allem ein äußerst zufrie­den­stel­len­des Ergeb­nis. Wie sagt man so schön: „… da staunt der Laie, und der Fach­mann (in die­sem Fall Freund Seg­schnei­der) wun­dert sich!“

Abschließend einige Bilder vom Aufbau des Vollverstärkers:

Alle Abbil­dun­gen © 2017 by Michael Münch
Bil­der­ga­le­rie, zum Ver­grö­ßern ankli­cken:

2 Kommentare zu Vollverstärker mit 5654 und EL84

  • Ulf

    Hallo Herr Münch,

    als Ihr quasi stän­di­ger Blog-Fan muss ich Ihnen ein­mal ein paar Zei­len schrei­ben.

    Wow – super tol­ler Bericht. Wie meis­tens klickte ich ges­tern Abend recht lust­los
    durchs Inter­net und auch wie fast schon auto­ma­tisch auf den „Topseiten“-link ihres
    Blogs. Und da war es wie­der, diese Span­nung die sich auf­baut, wenn es dann doch
    etwas neues zu lesen gibt. Und die­ses Mal sogar eine neue „Röh­ren-Sache“ 😉

    Hab mich sofort quasi zwei mal durch den Bericht gepflügt und könnte den wohl noch
    ein paar Male lesen – es wird nicht lang­wei­lig 😉 Tol­ler Schalt­plan von Seg­schnei­der
    und prima Fotos und Bericht von Ihnen. Bitte wei­ter so…..

    Egal ob Schalt­pläne, Grund­la­gen­ar­ti­kel oder Musik­re­zen­sio­nen (Danke für den Tipp
    mit Paolo Conte).

    Es grüßt

    Ulf

    • MiMü

      Hallo Ulf,

      herz­li­chen Dank für Ihre freund­li­chen Zei­len, über die ich mich sehr freue! Für solch inter­es­sierte Leser wie Sie machen Seg­schnei­der und ich den Audion­is­ten. Sobald uns wie­der was ein­fällt, gibt es hier Neu­ig­kei­ten – irgend­ein Eisen haben wir eigent­lich immer im Feuer 🙂 ! Also: stay tuned!

      Viele Grüße –
      MiMü

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