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Kom­men­ta­re schal­te ich frei, nach­dem ich sie mir ange­se­hen habe. Dabei kann es zu klei­nen Ver­zö­ge­run­gen kom­men.

Wegen ver­stärk­ten Auf­kom­mens von Kom­men­tar-Spam habe ich ein Plug­in instal­liert, das sol­che Stö­run­gen unter­bin­den soll. Soll­te ein berech­tig­ter Kom­men­tar nicht eini­ger­ma­ßen zeit­nah von mir frei­ge­schal­tet wer­den, ist er viel­leicht dem Plug­in zum Opfer gefal­len. In die­sem Fall bit­te per Email nach­ha­ken!

MiMü am 22.Juli 2016:

Dr. Götz Wilimzig: Gedanken zur LINE-Stufe - Teil 2

Totem Pole-Schaltung

In den 80er Jah­ren des vori­gen Jahr­hun­derts erreich­te ein Vor­ver­stär­ker namens The­ta, aus den USA kom­mend, Euro­pa. Er stell­te der brei­te­ren audio­phi­len Öffent­lich­keit eine Totem Pole-Schal­tung vor, die vie­le Nach­fol­ger gene­rier­te. Bis dahin hat­ten der­ar­ti­ge Schal­tun­gen mehr oder min­der ein Schat­ten­da­sein geführt, aus dem sie nun her­aus­tra­ten. Die Schal­tungs­art blieb auch in der bis heu­te andau­ern­den Dis­kus­si­on umstrit­ten, und das fängt schon beim Namen an.

Totem Pole (Basisschaltung)

Totem Pole (Basis­schal­tung)

Die Rede ist von SRPP und vom µ-fol­lo­wer, und jeder scheint die eine oder ande­re Ände­rung mit einem neu­en Namen her­vor­zu­he­ben. Die Basis war aber mit dem The­ta gege­ben: die Totem Pole-Kon­fi­gu­ra­ti­on ver­sprach hohe Ver­stär­kung bei nied­ri­ger Aus­gangs­im­pe­danz, ver­ein­te also alles, was das audio­phi­le Herz so wünscht. Die dar­auf basie­ren­de Schal­tung für einen kom­plet­ten, aus RIAA plus Line­stu­fe bestehen­den Vor­ver­stär­ker ergab sich fast von selbst. Ers­te Totem Pole, pas­si­ve RIAA, zwei­te Totem Pole, Ein­gangs­wahl und Poti, drit­te Totem Pole, fer­tig. Jedes­mal die­sel­be Röh­re, eine wirk­lich gute Dop­pel­tri­ode, die E88CC, die das Über­ein­an­der­ste­cken der bei­den Sys­te­me leicht macht.

Blockschaltung einer RIAA/LINE-Stufe mit Totem Pole-Schaltung

Block­schal­tung einer RIAA/­LI­NE-Stu­fe mit Totem Pole-Schal­tung

Und jetzt fängt das Elend an. Woher heu­te 88er Röh­ren neh­men und nicht steh­len? Die Prei­se der ver­blie­be­nen alten Qua­li­täts­röh­ren, in den 80ern des vori­gen Jahr­hun­derts noch leicht und gut zu kau­fen, sind durch die Decke gegan­gen und errei­chen bei den Spit­zen­pro­duk­ten astro­no­mi­sche Dimen­sio­nen. Aber Chi­na und Russ­land - in alpha­be­ti­scher Rei­hen­fol­ge - pro­du­zie­ren ja nach wie vor Röh­ren, und wer die alten Ori­gi­na­le nicht kennt, kann damit viel­leicht glück­lich leben. Der ande­re Aus­weg ist es, die Schal­tung in Tran­sis­tor nach­zu­bau­en. Der Tran­sis­tor gilt als betriebs­si­che­rer, und ich ver­knei­fe mir im Ver­gleich jetzt jede Bemer­kung über chi­ne­si­sche und rus­si­sche Fer­ti­gungs­qua­li­tä­ten in Sachen Röh­ren.

Wer sich die detail­lier­te Schal­tung einer RIAA/­LI­NE-Stu­fe anse­hen möch­te und/oder sich für einen Nach­bau inter­es­siert, der sei auf einen Bei­trag in Jogis Röh­ren­bu­de hin­ge­wie­sen. Dort wird ein ein The­ta-Clo­ne beschrie­ben, der aller­dings die Dop­pel-Tri­oden ECC81, 82 und 83 ein­setzt.

LINE-Stufe nach John Broskie

Man kann mit Dop­pel­tri­oden aber auch ande­re Genie­strei­che rea­li­sie­ren. Ein beson­ders inter­es­san­ter stammt von John Bro­skie. Er kom­bi­niert eine klas­sisch beschal­te­te Röh­re mit einem Kato­den­fol­ger, und ver­eint eini­ges Wün­schens­wer­te in die­ser Kom­bi­na­ti­on.

LINE-Stufe nach John Broskie

LINE-Stu­fe nach John Bro­skie

Bei­de Sys­te­me lau­fen auf hohem und glei­chem Strom, benö­ti­gen nur eine gemein­sa­me Ver­sor­gung, und oben­drein wur­de der Trenn­kon­den­sa­tor zwi­schen ers­tem und zwei­tem Sys­tem - bei vie­len Audio­phi­len ja heiß umstrit­ten - ein­ge­spart. Bro­skie schlägt dar­über­hin­aus eine wei­te­re Schal­tungs­va­ri­an­te vor, die sogar ohne Kato­den­kon­den­sa­tor aus­kommt.

Kei­nen Kon­den­sa­tor an der Kato­de zu haben, erscheint vie­len Audio­phi­len reiz­voll, ich per­sön­lich stre­be das nicht mehr an. Wir ver­fü­gen, her­vor­ge­bracht von der digi­ta­len Welt, nun­mehr über Elkos, die im Ver­hal­ten einem guten MKP ent­spre­chen, und des­halb sehe ich kei­ne Not­wen­dig­keit mehr, dies­be­züg­lich Klimm­zü­ge zu machen.

Schal­tun­gen, an denen man nix nör­geln kann, gibt es nicht. Bei dem Broskie’schen Ent­wurf wird das deut­lich, wenn man ihn mit den For­de­run­gen ver­gleicht, die bei­spiels­wei­se Zaal­berg (G. Klein & J.J. Zaal­berg van Zelst: Prä­zi­si­ons-Elek­tro­nik, Phi­lips Fach­bü­cher) auf­stellt. Zaal­berg rät beim Kato­den­fol­ger dazu, auf eine prä­zi­se Ein­hal­tung der Git­ter­span­nung zu ach­ten, und wür­de eine ent­spre­chen­de Schal­tung wie folgt auf­bau­en.

LINE-Stufe nach John Broskie plus Zaalberg

LINE-Stu­fe nach John Bro­skie plus Zaal­berg

Der Ver­gleich der bei­den Schal­tun­gen ver­deut­licht, wo der Hase im Pfef­fer liegt. Man darf getrost davon aus­ge­hen, dass im all­täg­li­chen Leben die nach Zaal­berg aus­ge­führ­te Schal­tung am Git­ter des Kato­den­fol­gers prä­zi­ser und - bezo­gen auf ein lan­ges Leben - sta­bi­ler läuft.

Ande­rer­seits liegt der beson­de­re Charme der Broskie’schen Schal­tung in der Ein­fach­heit, die nicht nur die Nach­bau­si­cher­heit ver­grö­ßert, son­dern auch eine Aus­wahl guter Bau­tei­le preis­wert ermög­licht. Die­se “pure” Bro­skie-Schal­tung habe ich schon gehört, und ich fand sie ange­nehm, was natür­lich nur mein sub­jek­ti­ves Urteil ist.

Man könn­te, und ich den­ke, man soll­te auch die ver­wen­de­ten Röh­ren selek­tie­ren, und auf mög­lichst glei­che Sys­te­me ach­ten. Das ist sicher hilf­reich, aber kein Wun­der­mit­tel. Sogar dann, wenn das Röh­ren­mess­ge­rät “ist gleich” sagt, bezieht sich die­se Aus­sa­ge ledig­lich auf den sta­ti­schen Betriebs­zu­stand. Sobald eine Signal­span­nung dazu­kommt, ist die Gleich­heit des Reagie­rens nicht mehr gewähr­leis­tet. Das Kenn­li­ni­en­feld bei­der Sys­te­me müss­te per­fekt über­ein­stim­men, um ein glei­ches Reagie­ren auf Signa­le zu sichern. Und selbst die­ses, in der rau­en Wirk­lich­keit wohl eher sel­te­ne Kri­te­ri­um genügt nicht, denn über­dies müss­ten bei­de Sys­te­me auch noch gleich altern. Des­halb bin ich der Auf­fas­sung, dass man nicht zwei Röh­ren bezie­hungs­wei­se zwei Sys­te­me einer Dop­pel­tri­ode par­al­lel­schal­ten soll­te, ohne - zum Bei­spiel durch eine Gegen­kopp­lung - dar­auf hin­zu­wir­ken, dass die­se bei­den auch dyna­misch gleich reagie­ren.

So, jetzt ist es an der Zeit, die unver­meid­li­che Krö­te zu schlu­cken: die­se Ursprungs­schal­tung von Bro­skie (er hat in der Zwi­schen­zeit zahl­rei­che Vari­an­ten ent­wi­ckelt, die, so ver­dienst­voll sie sein mögen, den Charme die­ser ein­fa­chen Grund­ver­si­on nicht mehr errei­chen) arbei­tet mit E88CC. Eben­falls. Und es gel­ten die wei­ter oben gemach­ten Aus­sa­gen. Die gute Nach­richt ist, dass man nicht unbe­dingt auf einen eigen­hän­di­gen Nach­bau ange­wie­sen ist. Der nicht so ver­sier­te Freak kann sol­che Vor­ver­stär­ker oder Bau­sät­ze noch heu­te erhal­ten, sowohl in Röh­re als auch in Sand, und sie haben nicht den schlech­tes­ten Ruf. Um kei­ne direk­te Rekla­me zu machen, für die ich kei­nen Cent bekom­men wür­de, ver­wei­se ich auf die Inter­net­sei­te von Lutz Ehmig­holz. Dort fin­det sich eine enthu­si­as­ti­sche Beur­tei­lung eines der­ar­ti­gen Vor­ver­stär­kers nebst Bezugs­quel­le.

Konstruktion einer einfachen LINE-Stufe

Als letz­tes möch­te ich für die­je­ni­gen, die von Grund auf eigen­stän­dig los­le­gen möch­ten, die Kon­struk­ti­on einer ein­fa­chen Line­stu­fe skiz­zie­ren. Über Ein­gangs­wahl­schal­ter sowie Poten­tio­me­ter, in unse­rem Fal­le einem 100kOhm loga­rith­misch, war bereits im ers­ten Teil gespro­chen wor­den. Bleibt die Ver­stär­ker­stu­fe.

LINE-Stufe mit Triode, Basisschaltung

LINE-Stu­fe mit Tri­ode, Basis­schal­tung

Ein­fa­cher könn­te es kaum noch sein. Da in der kon­struk­ti­ven Wirk­lich­keit das Poten­tio­me­ter nicht direkt ans Git­ter gelegt wer­den kann, ver­wen­den wir einen Git­ter­wi­der­stand, der den zehn­fa­chen Wert des Poten­tio­me­ters haben soll, also 10 mal 100kOhm gleich 1MOhm. Nach dem DC-blo­cken­den Kon­den­sa­tor am Aus­gang ord­nen wir einen wei­te­ren Wider­stand an, der den Kon­den­sa­tor nach dem Aus­schal­ten ent­la­den kann. Und das wären schon alle Beson­der­hei­ten.

Schau­en wir uns nach einer Röh­re um, die even­tu­ell infra­ge kom­men könn­te. Und da bereits von Dop­pel­tri­oden die Rede war, unter­su­chen wir als Bei­spiel eine ECC81 oder deren Edel­va­ri­an­te E81CC. Am Git­ter benö­ti­gen wir nicht mehr als 1V, und unser Poten­tio­me­ter erlaubt uns, immer unter­halb die­ses Wer­tes zu blei­ben. Da wir mög­lichst posi­ti­ve klang­li­che Qua­li­tä­ten errei­chen wol­len, fah­ren wir das eine Sys­tem, das wir nur brau­chen, mit viel Strom, und die Kenn­da­ten erlau­ben uns 10mA. Bei die­sen Wer­ten stellt sich eine Anoden­span­nung von fast 200V (exakt 185V) ein. Dabei errei­chen wir eine Steil­heit von 6,3mA/V bei einem Innen­wi­der­stand von 10kOhm und einem µ von 63. Den Arbeits­wi­der­stand wäh­len wir mit Ra = 2,7kOhm, dar­aus resul­tiert eine Spei­se­span­nung von unge­fähr 215V.

Somit ergibt sich eine Ver­stär­kung von
V = µ x Ra / ( Ra plus Ri) = 63 x 2,7 /(2,7 + 10) = 13,4

und damit lägen wir in dem Bereich, der auch für eine digi­ta­le Quel­le noch akzep­ta­bel wäre.

Die Quell­im­pe­danz der Anord­nung ergibt sich annä­hernd zu
Zi = Ri par­al­lel zu Ra = 10kOhm // 2,7kOhm = 2,2 kOhm.

Unter­stel­len wir einen Ein­gangs­wi­der­stand im nach­fol­gen­den Gerät von 100kOhm, dann reicht die­se Quell­im­pe­danz mit einer Rela­ti­on von 1 : 45 voll­stän­dig aus, und wir kön­nen uns eigent­lich sor­gen­frei zurück­leh­nen. Aller­dings hät­ten wir jetzt erst ein Sys­tem unse­rer Dop­pel­tri­ode ver­baut. Das zwei­te Sys­tem für den ande­ren Kanal zu neh­men, ver­bie­tet sich lei­der, denn in die­sem Röh­ren­typ ist zwi­schen den Sys­te­men kein Schirm ange­bracht, und den benö­ti­gen wir für eine gute Kon­struk­ti­on. Aber es bie­tet sich ein Aus­weg an. Die EC92 ist nichts ande­res als ein Sys­tem einer ECC81, und die könn­ten wir neh­men, und erreich­ten mit einem sepa­ra­ten Auf­bau die erwünsch­te Kanal­tren­nung.

LINE-Stufe mit EC92, vollständige Schaltung

LINE-Stu­fe mit EC92, voll­stän­di­ge Schal­tung

Kei­ne Rose ohne Dor­nen, sagt Vol­kes Weis­heit, und recht hat sie. Da es sich um eine ein­fa­che Kon­zep­ti­on han­delt, müs­sen wir damit rech­nen, dass die Qua­li­tät der Bau­tei­le sich nicht unwe­sent­lich klang­lich bemerk­bar machen wird. Über den Kato­de­nel­ko hat­ten wir bereits gespro­chen. Der Aus­gangs­kon­den­sa­tor soll­te eben­falls von geho­be­ner Qua­li­tät sein, also min­des­tens ein Wima MKP4 mit 400V Span­nungs­fes­tig­keit. Je nach Geschmack des Hörers kann ein 4,0müf mit 500V Papier-in-Öl-Kon­den­sa­tor (PIO) eben­so ein­ge­setzt wer­den. Für den Lieb­ha­ber digi­ta­ler Quel­len ist es wich­tig, dass das gewähl­te Poten­tio­me­ter auch bei gerin­gen Laut­stär­ken mög­lichst viel Gleich­lauf bie­tet. Dies­be­züg­lich hilft nur Geld in die Hand neh­men: drei blaue Alps kau­fen und das bes­te aus­se­lek­tie­ren. Last not least: die Röh­re selbst. Ich emp­feh­le, sich nach ver­schie­de­nen Her­stel­lern umzu­tun, und sich nach den eige­nen Ohren zu rich­ten. Die­se Hin­wei­se gel­ten auch dann, wenn man in eigen­stän­di­ger Wahl sich für eine ganz ande­re Röh­re ent­schei­det.

Eine klei­ne Erin­ne­rung zum Schluss: ein ein­stu­fi­ger Line­ver­stär­ker dreht die Pha­se, das lässt sich nicht ändern. Ein­stu­fig plus Kato­den­fol­ger, also die Bro­skie-Schal­tung und alle ver­gleich­ba­ren, dre­hen die Pha­se eben­falls! Ver­wen­den wir nach­fol­gend eine zwei­stu­fi­ge End­stu­fe, die die Pha­se nicht dreht, dann soll­ten wir am Aus­gang die zum Laut­spre­cher füh­ren­den Kabel ver­tau­schen, also rot auf schwarz ste­cken etc., damit die kor­rek­te Pha­sen­la­ge wie­der­her­ge­stellt wird. Bei vie­len Röh­ren­ver­stär­kern, so auch bei der hier bereits ver­öf­fent­lich­ten PL82, ist der Aus­gang poten­ti­al­frei, folg­lich ide­al zum vice ver­sa Anschlie­ßen der Kabel geeig­net.

Viel Erfolg!

Götz Wilim­zig

In die­sem Blog gibt es einen grund­le­gen­den Bei­trag über die Berech­nung von Netz­tei­len für Röh­ren­ver­stär­ker. Den­noch sei hier die Stra­te­gie bei der Kon­struk­ti­on eines Netz­teils für die oben beschrie­be­ne LINE-Stu­fe kurz umris­sen:

Götz Wilim­zig for­dert für die Siebung der Ver­sor­gungs­span­nung die­ser LINE-Stu­fe eine Dämp­fung von -140dB. Zwei Kanä­le der beschrie­be­nen Line-Stu­fe belas­ten das Netz­teil mit einem Strom von 20mA. Die Betriebs­span­nung ist ange­ge­ben mit 215V.

Der Ersatz­wi­der­stand der bei­den LINE-Kanä­le berech­net sich zu

R = U/I = 215V/0,02A = 10.750Ω

Man den­ke sich einen Netz­tra­fo mit sekun­där nach­ge­schal­te­tem Brü­cken­gleich­rich­ter und Lade­el­ko. Die­ses Netz­teil belas­tet man nun durch einen Fest­wi­der­stand in Höhe des Ersatz­wi­der­stan­des der bei­den LINE-Kanä­le. Wir stel­len uns wei­ter vor, wir mes­sen unter die­ser Belas­tung eine Span­nung von 251V Gleich­span­nung am Lade­el­ko. Das sind 36V mehr als die gefor­der­ten 215V Betriebs­span­nung der bei­den EC92-Stu­fen.

Jede der bei­den LINE-Kanä­le lässt einen Strom von 10mA flie­ßen. Um bei 10mA einen Span­nungs­ab­fall von 36V zu erzeu­gen, brau­chen wir einen Vor­wi­der­stand von

R = U/I = 36V/0,01A = 3.600Ω

Die­ser Wider­stand von 3,6kΩ stellt nun den Längs­wi­der­stand der benö­tig­ten Sieb­ket­te (für einen Kanal!) dar. Wie in dem oben ver­link­ten Grund­satz­ar­ti­kel zur Netz­teil­be­rech­nung aus­ge­führt ist, macht es sel­ten Sinn, mehr als drei RC-Sieb­glie­der vor­zu­se­hen. Daher tei­len wir nun den ermit­tel­ten Wider­stand von 3,6kΩ in drei Wider­stän­de von je 1,2kΩ auf und bil­den damit drei RC-Glie­der.

Kom­bi­nie­ren wir nun jeden der drei 1,2kΩ-Widerstände mit je einem Elko von 330µF, so erhal­ten wir drei RC-Glie­der, die jeweils einen Dämp­fungs­fak­tor von 249 bezo­gen auf eine nach dem Brü­cken­gleich­rich­ter auf­tre­ten­de “Brumm”-Frequenz von 100Hz auf­wei­sen. Hin­ter­ein­an­der geschal­tet bil­den die drei Glie­der zum einen den gefor­der­ten Längs­wi­der­stand von 3,6kΩ, dämp­fen gleich­zei­tig die Brumm­span­nung um den Fak­tor 249x249x249 = 15.438.249. Das ent­spricht einer Dämp­fung von etwa -143dB.

Die bei­den LINE-Kanä­le benö­ti­gen je eine der beschrie­be­nen Sieb­ket­ten. Zusam­men belas­ten Sie den Netz­tra­fo so, dass am Lade­el­ko die im Vor­ver­such gefun­de­nen 251V anste­hen.

MiMü

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3 Kommentare zu Dr. Götz Wilimzig: Gedanken zur LINE-Stufe - Teil 2

  • Manfred Tautges

    Hal­lo MiMü,

    die ver­schie­de­nen Ansät­ze für einen Pre fin­de ich klas­se! Dass sich Herr Wilim­zig dazu geäu­ßert hat, aller Ehren wert. Da Du ja den Her­ren gut zu ken­nen scheinst, wäre es viel­leicht auch mal Wert, Ihn nach dem alter­na­ti­ven Laut­spre­cher Bey­ma zu fra­gen, zumal dies Kon­zept schon eini­ge Jah­re zurück liegt! Viel­leicht haben sich da auch neue Erkennt­nis­se erge­ben?
    Aller­dings inter­es­siert mich auch Dein Cel­lo Pro­jekt! 🙂
    Ich weiß, alles zu sei­ner Zeit.
    Jeden­falls ist Dei­ne Sei­te ein Quell von Ide­en.

    Net­te Grü­ße
    Man­fred.

    • MiMü

      Hal­lo Man­fred,

      ich zäu­me mal das Pferd von hin­ten auf. Die Beschrei­bung mei­ner SABA-Cel­li wird sicher noch auf sich war­ten las­sen, viel­leicht soll­te ich das The­ma sogar vor­läu­fig aus dem DIY-Menü neh­men. Der Stand der Din­ge ist nach wie vor der, den ich Dir in einer Ant­wort auf einen frü­he­ren Kom­men­tar beschrie­ben habe: “… an dem … erwar­te­ten Cel­lo-Bei­trag brü­te ich noch – der steckt in einer so frü­hen Pha­se, dass da erst weni­ge „Zell­tei­lun­gen“ statt­ge­fun­den haben.”

      Ja, Herrn Wilim­zig ken­ne ich ein wenig. Bei pas­sen­der Gele­gen­heit wer­de ich ihn auf die Fra­ge nach dem Bey­ma auf­merk­sam machen. Viel­leicht kann ich aber hier schon ein paar Hin­wei­se geben:

      In Sachen Laut­spre­cher, vor allem höchst­emp­find­li­che, kann auf die Unter­su­chun­gen von Bernd Tim­mer­manns ver­wie­sen wer­den, die - soweit es das über­haupt auf dem Gebiet Laut­spre­cher geben kann - einen neue­ren Stand mar­kie­ren. Ergän­zen­de Infos fin­det der Breit­band-Lieb­ha­ber auf zwei ame­ri­ka­ni­schen Sei­ten:
      1. http://www.brinesacoustics.com - hier sind vor allem die grund­sätz­li­chen Vor- und Nach­tei­le des Breit­band­prin­zips gut und lesens­wert dar­ge­stellt,
      2. http://www.glowinthedarkaudio.com - dort wird eine Fül­le von Anre­gun­gen auch für den Selbst­bau­er gege­ben.

      Was für den einen oder ande­ren Laut­spre­cher spricht, ist eine sehr indi­vi­du­el­le Ent­schei­dung, die jeder für sich tref­fen muss.

      Dan­ke für das spe­zi­el­le Lob für den LINE-Stu­fen-Bei­trag, sowie dafür, dass Du mei­ne Sei­ten einen “Quell von Ide­en” genannt hast. Wenn die/der ein oder ande­re Leser/in hier was mit­neh­men kann, freut mich das sehr!

      Vie­le Grü­ße -
      MiMü

      Nach­trag im Dezem­ber 2017: Bob Bri­nes hat sei­ne Inter­net­prä­senz lei­der ein­ge­stellt 🙁

    • MiMü

      Nach­trag: Bernd Tim­mer­manns Aus­füh­run­gen fin­den sich in “Hob­by­Hi­fi” Aus­ga­be 5/2006, S. 58 ff.

      MiMü

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