Ich habe für Euch einen modularen Röhren Vorverstärker entwickelt, der von Jedem an seine Bedürfnisse angepasst werden kann.
Im Gesamtstromlaufplan sind alle Baugruppen dargestellt, die optionalen Module bzw. Baugruppen sind gestrichelt umrahmt. Die mit “Option” gekennzeichneten Baugruppen können je nach Bedarf ersatzlos entfallen. So ist es durchaus sinnvoll, an Stelle der internen A/D und D/A Wandler Baugruppen z.B. eine externe USB oder Firewire/IEEE1394Soundkarte zu benutzen. Diese haben heute eine sehr gute Wandler Qualität mit bis zu 192kHz/24bit, S/P-Dif Ein- und Ausgänge und stellen eine ideale Schnittstelle zu PC’s (via USB oder Firewire) sowie zu digitalen Quellen wie Digitale Kabel Receiver und DVD- / BlueRay Player (via S/P-Dif) her. Der Amateur kann nur mit sehr hohem Aufwand solch eine Schnittstelle in dieser Qualität selbst aufbauen und die Kosten stehen in keinem Verhältnis zum Aufwand. Ich kann die Alesis IO2 (USB/24bit/48kHz, ca.140€) und für gehobene Ansprüche die Terra Tec Phase X 24 Firewire (IEEE1394/192kHz/24bit, ab ca. 100€) empfehlen. Auch preiswerte Modelle wie die Terratec Aureon 5.1 (USB/48kHz/16bit) haben bereits S/P-Dif Ein- und Ausgang und sind bereits ab 40€ zu haben.
Wenn man keinen Plattenspieler Eingang vorgesehen hat kann der RIAA Vorverstärker ersatzlos entfallen. Der hier gezeigte RIAA Vorverstärker entspricht der erweiterten “IEC-Entzerrkennlinie” weiche zusätzlich zur RIAA Kennlinie ein Rumpelfilter bietet. Hier beide Normkennlinien im Bild:
Hier nun meine RIAA Vorverstärker Schaltung:
Die resultierende Übertragungskennlinieals die durchgehende Linie. Die punktierte Linie ist der Phasengang :
So werden nach der IEC-Kennline Frequenzen um 2Hz (das Rumpeln) mit ca. 20dB abgesenkt, unsere Schaltung schafft bei 2Hz sogar eine Absenkung um ca. 40dB gegenüber 35Hz.
Bei 200mV Ausgangsspannung beträgt der Klirrfaktor dieses RIAA MM-Vorverstärkers 0.10%.
Die Line Stage (Zwischenverstärker) liefert eine Verstärkung von 16-fach und bleibt bei 1.55Veff Ausgangsspannung bei einem Klirrfaktor von 0.0035%.
Der Line Driver (Ausgangsverstärker) liefert diese Ausgangsspannung bei 0.006% Klirr. Der Gitterableitwiderstand ist als Potentiometer 1Meg log. ausgeführt und dient zugleich als Pegelregler für den Ausgang.
Für die Klangreglung habe ich wahlweise eine klassische Höhen/Tiefen Reglung (100Hz/10kHz mit +/-16dB) sowie eine 3-Kanal Klangreglung (80Hz/1kHz/10kHz mit +/-16dB) vorgesehen. Ins besondere die 3-Kanal Version eignet sich vorzüglich um Signale von Kassettenrecordern aufzubessern da i.d.R. nur die Frequenzen über 8kHz angehoben werden müssen. Zur Kompensation von ggf. etwas bassschwachen Boxen eignet sich die 3-Kanal Reglung wesentlich besser als die 2-kanalige Version, da der Bassregler bei 80Hz wesentlich tiefer ansetzt und tiefe Mitten bei ca. 300Hz nur wenig beeinträchtigt. Vielen genügt jedoch trotzdem eine einfache klassische 2-kanalige Höhen/Tiefen Reglung. Beide Schaltungen haben bei einer Ausgangsspannugn von 150mV einen Klirrfaktor unter 0.005%.
Der RIAA Vorverstärker und die beiden Klangreglungen arbeiten nach dem “Baxandall” Prinzip, welches einen großen Regelbereich über +/- 16dB bietet.
Leider wird bei herkömmlichen Klangreglungen wie auch der Baxandall Schaltung die Phasenlage etwas verzerrt, so das hohe Frequenzen den tiefen Frerquenzen zeitlich vorraus eilen.
Klangfilter ohne Phasenverzerrungen sind auch mit Röhren möglich, aber nur mit einem hohen Aufwand zu realisieren.
Als Kopfhörer Verstärker kommt eine ECC88 in SRPP Schaltung ohne Ausgangsübertrager = OTL zum Einsatz, welche sich in dieser Schaltung praktisch mehrfach bewährt hat. Bei Vollaussteuerung werden zwar über 1% Klirrfaktor erreicht, das sind aber “Röhrenverzerrungen” und diese reichern den Klang musikalisch an. Der Kopfhörer Verstärker kann bis 125mW an 600 Ohm verzerrungsfrei abgeben, dann setzt eine allmähliche Begrenzung des Ausgangsstroms ein. Maximal werden +/- 12mA an die Kopfhörer abgegeben, die damit auch im Extremfall nicht durchbrennen können.
Die Lautstärke Potentiometer habe ich im Gesamtstromlaufplan bewusst nicht mit Werten versehen, da Tandem Potis mit Anzapfung(-en) heute nur schlecht zu beschaffen sind. Der Wert dieses Potis kann in dieser Schaltung zwischen 100kOhm und 1Megaohm liegen und es müssen logarithmische Potis verwendet werden. Die Anzapfung(-en) und ein entsptrechendes R-C Glied(-er) benötigt man, um eine physiologische Lautstärke Korrektur vornehmen zu können. Ohne diese R-C Glied (-er) werden bei geringer Lautstärke die Bässe und Höhen viel zu leise wiedergegeben.
Die Bemessung dieser R-C Glieder hängt vom Wert des Potis ab und kann ggf. auch etwas an persönliche Bedürfnisse angepasst werden. Im theoretischen Idealfall ändert sich der Klang beim verändern der Lautstärke überhaupt nicht.
Die Schalter können als 2-3 fache Kanalumschalter (Schaltebene) oder besser – mittels geschirmten Relais ausgeführt werden. Ob man LED’s zum anzeigen des gewählten Kanals braucht, ist jedem selbst überlassen. Eine sehr schöne Lösung zur Anzeige des gewählten Eingangs ist die Verwendung eines Dekatrons oder einer Nixie Röhre (Kaltkatoden- Ziffernanzeigeröhren).
Das VU-Meter dient zur Anzeige der Aussteuerung und kann mit Zeigerinstrumenten oder wie hier gezeigt, mit zwei magischen Bändern erfolgen. Der Umschalter Pre/Post schaltet VU-Meter und Kopfhörer Verstärker einmal vor- und einmal hinter die Lautstärke Reglung, der Level Regler vor dem Kophörer Verstärker dient zur Anpasung unterschiedleicher Kopfhörer Typen und -Abhörlautstärken.
Das Netzteil muss 6,3Volt/1.5A , 250Volt/20mA und 180V/30mA Gleichstrom zur Heizung der Röhren und als Betriebsspannung liefern. Möchte man einen LED Input Indicator sowie die A/D und D/A Wandler betreiben sind zusätzlich noch 12Volt/1A Gleichstrom nötig.
Das Netzteil und das VU-Meter stellen wir in den nächsten Sendungen vor. Hier im Zipfile (144kB) der Gesamtstromlaufplan in voller Auflösung sowie die Simulationen, Schaltpläne und Röhrenmodelle von den bisher in der Sendung besprochenen Modulen (ohne Netzteil, A/D+D/A-Wandler und ohne VU-Meter):
http://falschgold.net/megabits/wp-content/uploads/2009/11/Vorverstärker.zip
Ich habe alle gezeigten Baugruppen selbst entwickelt und stelle diese als Simulation/Schaltplan mit Beschreibung hier öffentlich zur Verfügung, eine kommerzielle Nutzung ist untersagt.
Euer Bastelbenno, Essen am 07 November 2009
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