Projektvorstellung: Röhren Hybrid Phono Vorverstärker

[Jan_K]

Hallo zusammen,

ich möchte Euch mal mein Dauerprojekt vorstellen, eine Idee die ich schon seit ca. 2 Jahren im Kopf hatte und nie verwirklichen konnte. (bis jetzt!) Weil die Schaltung ziemlich durchdacht ist möchte ich keine Schaltbilder etc. veröffentlichen, das bitte ich zu akzeptieren. 






Ich bin ein großer Fan von Röhren, schon seit Kindesalter interessieren mich diese Bauelemente. Technik zum Anfassen, bei einigen Typen "sieht" man förmlich die Funktionsweise. Ich habe einige Geräte aus der Zeit wiederbelebt, irgendwann kam der Wunsch auf ein Röhrengerät in der HiFi Anlage zu haben. Nur was? Vorverstärker, Kopfhörerverstärker und DAC sind am meisten in Betrieb, da ich dort meine Traumkombi gefunden habe sollte sich daran auch nichts mehr ändern. Die Lösung fand sich beim stöbern in Jogis Röhrenbude: Warum keinen Phono Vorverstärker mit Röhren bauen? Für meinen dritten Plattenspieler brauche ich sowieso noch eine vernünftige Entzerr-Vorstufe.

Eine Grundschaltung ist schnell gefunden, sowas funktioniert für MM-Systeme schon gut genug:

http://www.jogis-roehrenbude.de/Verstaer...AA-Sch.jpg

2 Doppeltrioden erledigen die Verstärkung, Entzerrung in der Gegenkopplung. Das reicht gerade so, bei den Tiefen ist nicht viel Reserve für die Gegenkopplung da. Ich habe einige Dinge simuliert, (LTSpice) die Verzerrungen steigen bei solchen Schaltungen im Tiefton. Nicht das man das hört, ich habe mir trotzdem die Frage gestellt was man verbessern kann. Die Schaltung sollte Messtechnisch absolut "clean" sein, anhand der Messwerte sollte niemand sehen können das da Röhren aktiv im Signalweg liegen. Auch nicht am SNR der bei den typischen Röhren-Schaltungen gerade für MM-Abnehmer reicht. 
Was wäre denn wenn man das Signal gleich am Eingang anhebt sodass die (für Röhren) sehr rauscharme ECC83 schon mit hohen Pegeln arbeiten kann um den SNR weiter zu steigern? 
Die Idee war schnell da, ein Operationsverstärker hebt das Signal linear an, die Höhen werden Passiv entzerrt. Die ECC83 Stufe kümmert sich "nur" um die Tiefenentzerrung und wird für Röhren untypisch so heftig Gegengekoppelt das die Gesamtverstärkung dieser Stufe unter dem einer Einzelnen Triode dieser Röhre liegt. Ein Testaufbau dieser Stufe um die ECC83 zeigte Verzerrungen auf Transistor Niveau, selbst bei 20Hz < 0.05% THD+N.
Nachteil ist das an den Linearen Verstärker im Eingang extreme Anforderungen gestellt werden. Für MC muss das Signal um 50-60dB angehoben werden, die meisten OPVs bekommen dabei Probleme. Ich hatte diskrete Schaltungen simuliert, OPVs mit "Lesebrille" (zusätzliche Eingangsstufe mit 2 JFETs) aber nichts gefiel mir. Ich bin auf ein Projekt aus dem HiFi Forum aufmerksam geworden, der PlatINA. Diese besitzt einen Symmetrischen Eingang, die Idee ist die selbe wie in meinem Konzept. (nur das die Tiefenentzerrung dort ein OPV erledigt)
Der Chip auf dem die Schaltung basiert ist ein Instrumentenverstärker wie er in sehr guten mikrofon-Vorverstärkern sitzen könnte. INA103. Der schüttelt die benötigten 50-60dB Verstärkung noch relativ problemlos aus dem Ärmel. Über 2 100 ohm Widerstände gibt es einen "Ground Loop Breaker" im Eingang, das könnte den SNR ein wenig erhöhen wenn man einen aktiven MC-VV (wie meine Accuphase C-17) benutzt. Sonst macht der Instrumentenverstärker Eingang auch keinen Sinn. Eine weitere Halbleiterstufe hinter der Röhrenstufe kümmert sich um die niedrige Ausgangsimpedanz des VV. (500 Ohm) Damit steht das Konzept.

Das Gehäuse stammt von der Firma Innovative Audio, die benötigten Bohrungen sind sogar schon vorhanden. (darin wird auch eine Phono Vorstufe verkauft) Um die Mechanik wurde die Platine designt. Es handelt sich um eine 4 lagige Leiterplatte die auch die Spannungsversorgung enthält. Den Trafo habe ich mir wickeln lassen.



Das Masse/Erdunkgskonzept ist gut durchdacht, ich habe mich für eine Durchgehende Massefläche entschieden. An den Befestigungspunkten gibt es kleine Kondensatoren die Masse mit dem Gehäuse verbinden, dadurch wirkt das Gehäuse als Schirm. 

Verwendet wurden hauptsächlich Bauteile guter Industriequalität, für den "High-End-Faktor" sind 4 Mundorf Kondensatoren in der Entzerrung. In der Röhrenstufe sind sie ausgemessen, die passive Höhenentzerrung ist abgleichbar. 

Und wie performt das Gerät, wurde das Ziel "Transistor-like" erreicht?
Ich finde schon. 

Genauigkeit der RIAA Entzerrung, Abweichung von der Idealkurve 0.2dB! Die Kanäle sind fast Deckungsgleich, die Röhren sind nicht selektiert. Grund ist die Gegenkopplung.




THD+N bei 15.5mV Am Eingang, 35dB Gain:




K2 80dB unter dem Signal, K3 schon 100dB unter dem Signal. Relativ heftige Netzstörungen vom Testaufbau, eine Pro-ject Phonobox DS+ im gleichen Setup zeigt ähnliches bei 50Hz. (bei höherem Rauschen!) Vielleicht fällt mir ein wie ich das besser machen kann.

Schließt man den Eingang kurz ist die Störung stark abgeschwächt. Zum Glück, ich machte mir zuerst Gedanken durch die räumliche Nähe der Netzspannung zum Eingang. Woher die Abweichung unter 50Hz kommt, keine Ahnung. Ziemlich sicher Messaufbau.




Der letzte Schritt ist jetzt die Frontplatte, die beiden LEDs sollen durch 1mm Löcher scheinen, ganz dezent. Vom Schalter sieht man nur die Betätigungsfläche. Bin am überlegen ob mir Chrom Optik oder Hochglanz Messing (ähnliche Farbe wie meine Accu C-17) besser gefällt. Mal sehen.

Gruß,
Jan

[scope]

Genauigkeit der RIAA Entzerrung, Abweichung von der Idealkurve 0.2dB!

Ein "Tip" : Mit F4 legt man die Referenz bei 1KHz auf 0 dBr. Das ist besser ablesbar und sieht besser aus.

[Caspar67]

Tolles Projekt!

Ich nehme an, mit den DIP Schalterchen lassen sich Gain und Kapazität einstellen?
Wie sind denn da die jeweiligen Werte, die gewählt werden können?

[scope]

Auch nicht schlecht:

Behringer PP400    , 15 mV rein, 930 mV raus. 1x AVG:




Optisch ist der Behringer hingegen....mies:

[Jan_K]

Ein "Tip" : Mit F4 legt man die Referenz bei 1KHz auf 0 dBr. Das ist besser ablesbar und sieht besser aus.

Danke, das probiere ich aus! 

Behringer PP400    , 15 mV rein, 930 mV raus:

Damit ist die sauberer als meine Phono Box DS+. 




Aber dennoch, alles unkritisch. Hast Du einen Tipp wie man die Störung durch Netzfrequenz wegbekommen kann, Deine Messung ist da deutlich cleaner als das was ich gemessen habe? 
Ich habe mir einen umschaltbaren Abschwächer im Druckgussgehäuse gebastelt, mit <5cm Leitungen gehe ich an die Eingänge des VV. Ich hatte vermutet das das reicht, (bei der Messung betrug der Innenwiderstand 10 Ohm) möchte mir noch Cinch Kabel mit integriertem Spannungsteiler basteln, vielleicht wird das dann besser. Die Phono Box hing dann am Aufbau um zu verifizieren das die Störung nicht von meinem VV kommt, die wird per Steckernetzteil gespeist. 

Ich nehme an, mit den DIP Schalterchen lassen sich Gain und Kapazität einstellen?

Wie sind denn da die jeweiligen Werte, die gewählt werden können?

Ja, genau dafür sind sie gedacht. Gain lässt sich zwischen 37, 42, 47, 62 und 72dB umschalten, an den Eingang jeweils 1kOhm, 100Ohm, 100pF und 100pF zuschalten. (Die Eingangskapazität beträgt ca. 100pF)

Gruß,
Jan

[scope]

Aber dennoch, alles unkritisch. Hast Du einen Tipp wie man die Störung durch Netzfrequenz wegbekommen kann

Eventuell...

1. Generator einstellen auf : asymmetrisch floatend

2. Testweise Erdungsanschluss der zu prüfenden Phonostufe mit dem analyzer (Gnd. des BNC) mit einer Leitung verbinden. Du verwendest anscheinend ein ATS (II)

50 , 150, 250Hz usw... sollten dann deutlich geringer ausfallen.

[Jan_K]

Danke! Nach ein wenig spielen liegt die Störung von der Netzfrequenz jetzt 80dB unter dem Signal. Die floatend Option habe ich noch nicht entdeckt, das finde ich die nächsten Tage raus. In meiner Werkstatt im Dachgeschoss ist es gerade zu heiß, da möchte man sich keine 5 Minuten aufhalten.

Interessant ist das die PhonoBox mit dem mitgelieferten Steckernetzteil weiterhin Probleme bei den 50Hz hatte. An meinem (linearen) Labornetzteil ist es deutlich besser.

Die nächsten Tage wird die Frontplatte bestellt, dann gibt es nochmal ein Update.

Gruß,
Jan

[Doppelton]

Zitat:
Eine Grundschaltung ist schnell gefunden, sowas funktioniert für MM-Systeme schon gut genug:

http://www.jogis-roehrenbude.de/Verstaer...AA-Sch.jpg


also, dass die funktionieren soll, möcht man gar nicht glauben,

lg. Hans

[Jan_K]

also, dass die funktionieren soll, möcht man gar nicht glauben,   

Warum sollte sie das nicht?

Gruß,
Jan

[Doppelton]

also, entweder fangen die Gleichricherbrücken an zu qualmen, oder die Siebelkos machen BUMM

[X-oveR]

Hallo Jan,
superschönes Projekt.  
Multilayer für ein Einzelstück ist ja schon mal eine
Ansage.
Anno Tobak haben wir sowas nur für echte high-
tech Firmen produziert.

Was hast du denn da für Buchsen verbaut?

[Jan_K]

also, entweder fangen die Gleichricherbrücken an zu qualmen, oder die Siebelkos machen BUMM

Stimmt, der Gleichrichter ist dort falsch eingezeichnet. Der Phono Teil ist (bis auf die 10kOhm am Eingang) aber ziemlich typisch für Röhrenschaltungen.

superschönes Projekt.  
Multilayer für ein Einzelstück ist ja schon mal eine
Ansage.
Anno Tobak haben wir sowas nur für echte high-
tech Firmen produziert.

Was hast du denn da für Buchsen verbaut?

Danke! 

Man hätte die Schaltung auf 2 Layer bringen können, da es ein Einzelstück bleibt war mir das aber relativ egal. So konnte ich Masse und Signale sauberer führen und vorallem das Top-Layer frei von der Anodenspannung halten. (Staubschutz)
Die Buchsen sind von WBT, die waren fast teurer als die Leiterplatte. Die typischen Printbuchsen gefielen mir optisch und haptisch einfach nicht, da man die Mechanik nachher durch die Lüftungsschlitze sieht. Die Röhren sollten nicht offen sein aber dennoch sichtbar, sonst könnte man auch Halbleiter benutzen. Ihr werdet es sehen wenn die Frontplatte da ist. 

Gruß,
Jan

[Pennywise]

So, und jetzt warte ich noch bis jemand einen Phono-Entzerrer mit AC128 realisiert. Ich liebe das gleichmäßige und beruhigende Rauschen ....
Das hat was. So wie eine kratzende LP! Nostalgie pur!

[Jan_K]

Les doch bitte mal den Startbeitrag von mir. Da die Röhre nicht direkt im Eingang sitzt sondern in der Tiefenetzerrung rauscht das Gerät nicht mehr als eine "Voll-Transistor" Stufe.
In der Praxis ist es aber völlig egal ob man Röhren, Operationsverstärker, 2 Transistoren oder den Behringer VV von "scope" benutzt, liegt die Nadel in der Rille war es das mit dem Rauschabstand. Alles darüber ist Entwicklerstolz oder in meinem Fall die Faszination das ne Röhre im Signalweg liegt. Wären die ECC83/12AX7 nicht so gehyped (und damit teuer) würde schon lange ein "NOS" Pärchen aus den 50er Jahren im Gerät sitzen, einfach weil mir der Gedanke gefällt das ein ~65 Jahre altes Bauteil die Entzerrung übernimmt.

Gruß,
Jan

[scope]

Kratzt die Nadel in der Rille, ist´s vorbei mit Pausenstille...

[Pennywise]

Les doch bitte mal den Startbeitrag von mir. Da die Röhre nicht direkt im Eingang sitzt sondern in der Tiefenetzerrung rauscht das Gerät nicht mehr als eine "Voll-Transistor" Stufe.
In der Praxis ist es aber völlig egal ob man Röhren, Operationsverstärker, 2 Transistoren oder den Behringer VV von "scope" benutzt, liegt die Nadel in der Rille war es das mit dem Rauschabstand. Alles darüber ist Entwicklerstolz oder in meinem Fall die Faszination das ne Röhre im Signalweg liegt. Wären die ECC83/12AX7 nicht so gehyped (und damit teuer) würde schon lange ein "NOS" Pärchen aus den 50er Jahren im Gerät sitzen, einfach weil mir der Gedanke gefällt das ein ~65 Jahre altes Bauteil die Entzerrung übernimmt.

Gruß,
Jan

Die messtechnische Sinnhaftigkeit eines solchen Projektes entschließt sich für mich als Realo noch immer.

[Jan_K]

Technisches Update:

Beim "durchklingeln" der Phono Vorstufe hatte ich ja relativ deutlich Störungen von der Netzfrequenz gesehen. Ich schob das zuerst auf den Testaufbau, die Phonobox zeigt ähnlich große Störungen. Bei 40dB Gain total unkritisch, wie ich festgestellt habe aber um so schlimmer beim Low Output MC Betrieb. Ich habe beide Vorstufen mit einem Kurzschlussstecker direkt am Eingang gebrückt und bei höchster Verstärkung (PB 65dB, meine Phono 70dB  1kHz) mal mit dem Oszi gemessen. 

Die Phonobox leidet wohl unter ihrem Schaltnetzteil, versorgt man sie aus einem Labornetzteil ist der Ausgang "clean". Mein Phono Vorverstärker zeigte eine relativ deutliche Störung bei 50Hz, einige mV. Man muss bedenken dass die Verstärkung bei 50Hz fast 90dB beträgt, das sind ~300nV am Eingang für 10mV Am Ausgang! Eine kleine Leiterbahnschleife reicht da schon das der Trafo einkoppeln kann. 

Ich habe versucht den Trafo zu schirmen, der Unterschied war sichtbar aber nicht groß genug. Die kleine (Leiter) Schleife die durch die DIP-Schalter zur Einstellung der Verstärkung entsteht reicht schon für diese Störung. Ich hatte das beim Design völlig unterschätzt.

Was kann man also "tunen" um die Störung loszuwerden? Man lagert das Netzteil aus. Es war sowieso eine "saublöde" Idee den Trafo mit in das relativ kleine Gehäuse zu packen.




Die Siebelkos sind davor heftig überdimensioniert gewesen, jetzt mache ich Jean Hiraga Konkurenz.   Aber ich mag solche Sachen.
 
Die Idee ist das der Großteil der Siebung im Netzteilblock steckt, es fließen kleinere Nachladeströme in Richtung des eigentlichen Vorverstärkers. Beide Teile des Verstärkers sind über 1,5m Steuerleitung (geschirmt fürs gute Gefühl) verbunden, der Phono hat dabei noch schöne Rückwände bekommen.




Man beachte die Messing-Schraubklemme aus der Zeit der Detektor Empfänger für den Masseanschluss des Spielers. Ich stehe total darauf.  
Das Gerät hat jetzt keinen richtigen Ein/Ausschalter mehr, ich wollte die Netzspannung nicht durch das Kabel führen. Eine kleine Platine wurde als Standby Netzteil hinzugefügt, sie befindet sich unter der Platine mit der Siebung. Die Gleichrichter aus der Verstärkerschaltung wurden entfernt, aus optischen gründen blieben die Siebelkos aber erhalten.

Was hat sich nun geändert?

70dB Gain vorher:




...und nach dem Umbau:




Keinerlei Netzstörungen, ihr seht das Rauschen der Eingangsstufe bzw. des Entzerrers. Das ist für eine Phono Vorstufe ziemlich beachtlich und deutlich besser als es sein müsste.

Wie ihr seht ist die Front golden eloxiert worden, Chrom bzw. Messing war mir zu teuer. Wenn die Frontplatte für das Netzteil da ist lade ich Bilder hoch. Das Projekt selber ist von der Elektronischen Seite jetzt abgeschlossen, die Vorstufe macht was sie soll.

[Jan_K]

Fertig 





Farbabweichung durch die Beleuchtung, die Fronten sind natürlich gleich.

Gruß,
Jan

[HVfanatic]

Sehr schön.

[hifijc]

Klasse, die Qualität gefällt!

[Jan_K]

Dankeschön! Freut mich das es euch gefällt! 

[Daywalker]

Sehen aus wie "kleine" Accuphase 

[HVfanatic]

Vlt. eine Kleinserie für das OFF?

[Telefunker]

Zitat:
Eine Grundschaltung ist schnell gefunden, sowas funktioniert für MM-Systeme schon gut genug:

http://www.jogis-roehrenbude.de/Verstaer...AA-Sch.jpg


also, dass die funktionieren soll, möcht man gar nicht glauben,

lg. Hans

Natürlich funktioniert die Schaltung ist ja der Röh1 aus der elrad 10/86 er bildet auch bei mir die Basis für meinen Vorverstärker bloß ohne den phono Entzerrung die löse ich bei mir separat.
Low Fidele Grüße Heiko

[Jan_K]

Frohes neues Euch allen! 

Sehen aus wie "kleine" Accuphase

Großes Kompliment für einen Accuphase Fan, danke. 

Vlt. eine Kleinserie für das OFF?

Ich überlege eine Version 2 zu bauen. Die Eingangsstufe wird anders sein, MM mit rauscharmen OPVs und MC mit Übertragern. Von Außen anpassbar mit DIP-Schaltern. Ich habe 2 Plattenspieler spielbereit und finde die Idee schön nochmal mit Röhre zu arbeiten.
Dabei wäre auch das Gehäuse eine Eigenkreation, lerne mich gerade in CAD ein. (Fusion 360) Dieses mal flacher aber breiter, Netzteil wie ursprünglich geplant integriert. 2 Gehäuse sind unschön teuer.

Sollte das umgesetzt werden könnte ich mir vorstellen Platinen + Gehäuse hier im Forum anzubieten. Das wird aber eher ein hochpreisiges Projekt werden, besonders wenn man den MC Übertrager will. Die Platinen aus China kosten geschätzt 50€, Bauteile ohne Übertrager ~200€. Gehäuse? Keine Idee weil keine Erfahrung. Die meisten Firmen die Alu schneiden, biegen, gravieren und Eloxieren können sind sehr teuer oder nehmen keine Aufträge von Privat.

Natürlich funktioniert die Schaltung ist ja der Röh1 aus der elrad 10/86 er bildet auch bei mir die Basis für meinen Vorverstärker bloß ohne den phono Entzerrung die löse ich bei mir separat.

Es ging um den Gleichrichter, der ist falsch eingezeichnet. 

Gruß,
Jan