Technics SE-9600: Neue PCBs

[sebastianh]

Hallo zusammen,

Ich habe kürzlich mein Restaurations-Projekt eines Technics SE-9600 abgeschlossen – zumindest Teil 1.



Ich habe den SE-9600 seit ein paar Monaten und mir gefällt das Design und die Verarbeitungsqualität des Verstärkers unheimlich gut.
Soweit war der Verstärker in ganz brauchbarem optischem und elektrischen Zustand. Gut, ein paar geringfügig kratzende Potis/Schalter,
aber alles im Rahmen. Bei näherer Betrachtung stellte sich heraus, dass bei einem Kohleschichtwiderstand die Umhüllung des
Keramikkörpers aufgebrochen war, aber selbst der Widerstand war elektrisch noch in Ordnung.
Gemessen am hohen Alter waren die Elektrolytkondensatoren bei meinen Stichproben größtenteils zwar gealtert aber noch soweit nutzbar.
Natürlich hat auch Technics den Kleber verwendet, der im hohen Alter für Korrosion sorgen kann und teilweise auch hat.

Was mich aber wirklich enorm gestört hat: Der Geruch der billigen Leiterplatten, der sich schön im Raum breit macht, wenn der Verstärker warm wird.
Konnte für mich nicht so bleiben, daher habe ich den Verstärker mit vorerst vier neuen der insgesamt sieben Leiterplatten neu aufgebaut:

• SUPA2580: Power Source Circuit Board
  
• SUPA2590 and SUPA2600: Driver Circuit Boards, Left/Right Channel
  
• SUPA2610: Meter Circuit Board
  

Für den Moment habe ich die beiden Mini-PCBs für die Bias-Transistoren (witzlos und wenn ich mich recht entsinne auch aus anderen, hochwertigerem Material gefertigt) und das Meter Range Selector Board ausgelassen, da man dort das Front-Panel entfernen muss und das Geruchsproblem auch nicht primär mit dieser Platine zusammenhängt. Sobald mal eine Glühlampe den Geist aufgibt, mag ich das nachziehen.

Da ich auch in der Lage sein wollte, im Zweifel den Originalzustand wiederherzustellen, habe ich auf vollständig neue Komponenten auf den neuen Platinen gesetzt, und zwar solche, die man auch aktuell noch beziehen kann. Während man die Leistungstransistoren der linearen Spannungsregelung noch ganz gut ersetzen könnte, wird es bei den Endstufentransistoren wie üblich schwierig - sind zum Glück alle noch in Ordnung und verbleiben daher im Gerät.

Ansonsten habe ich versucht, die Schaltung möglichst 1:1 zu übernehmen. Das ist auch weitestgehend gelungen bis auf Anpassungen in der Rückkopplung/Kompensation, die sich aufgrund der neuen Halbleiter ergeben haben.Bedeutet aber auch,

• dass der Ausgangs-Impedanz-Wahlschalter nun für die hohen Ausgangsimpedanzen nicht mehr so effektiv ist, da ich einen Teil des Feedback-Netzwerks für die hohen Ausgangsimpedanzen zwecks Verstärker-Stabilität deaktiviert habe. Das ist mir relativ egal, da dieses "Feature" meines Erachtens nie hätte implementiert werden sollen, da ich den Klang meines Verstärkers nicht künstlich schlecht machen möchte, indem ich die Ausgangsimpedanz künstlich erhöhe.  Und das weiter zu untersuchen wäre daher aus meiner Sicht komplett vergebene Mühe gewesen.
  
• Auswirkungen auf den Frequenzgang möglich sind. Ich habe versucht, einen möglichst guten Kompromiss zu finde, ohne allzu viel an der Schaltung und generell auch den Werten der Komponenten zu ändern.
  

Generell war mein Ziel, viele Eigenschaften der originalen Platinen zu replizieren, sodass ich bspw. auch die Fiducials an Ort und Stelle nachempfunden und auch schön die Keramik-Abstandshalter/Schrumpfschläuche eingesetzt habe - wäre ansonsten sicherlich nicht nötig gewesen. Hinzugekommen sind auch noch ein Paar Debugging-LEDs, die verschiedene Aspekte zur Spannungsversorgung anzeigen, die sich für mich bei den Tests als ziemlich praktisch erwiesen haben. Zudem habe ich auch Steckverbindungen eingesetzt, die wiederum das Testen etwas erleichtern können.

Ein Bild sagt mehr als tausend Worte, daher:

Power Source Circuit Board:

Alt:




Neu auf dem Labortisch beim Testen mit neuen On-Semi Transistoren (NJW21194G, TO-3P), gespeist mit symmetrischer Versorgungsspannung aus linearen Labornetzteilen, belastet mit Transienten erzeugt durch einen elektronische Last:



Und jetzt das Board im Verstärker mit den originalen Transitoren:



Driver Circuit Boards:

Alt:



Neu:







Meter Circuit Board:

Alt:



Neu:





Verstärker:

Beim Testen:



Fertig:



Ich habe ca. 0.03% THD bei 1kHz, 110W in 8 Ohm gemessen (Spezifikation 0.08%, allerdings ohne genaue Angabe, unter welchen Bedingungen, oder ob THD+N gemessen wurde; außer der allgemeine Hinweis auf IHF, vielleicht weiß da jemand was...).

Bei 10W in 8 Ohm bei 1kHz dann ~0.007%. Insgesamt ist das sicherlich nicht der beste Verstärker auf diesem Planeten und die Modifikation mit am Ende mutmaßlich nicht ganz so optimal gewählten Halbleitern für genau diese Schaltung hat daran mutmaßlich auch nichts geändert. Aber insgesamt funktioniert der Verstärker sehr gut, ist absolut robust gebaut und auch der Gestank ist jetzt beseitigt...

Inzwischen ist der SE-9600 mein Hauptverstärker und durfte schon über viele Wochen täglich mehrere Stunden verstärken - und er macht einfach Spaß.

Das Meter Range Selector Board mit den drei Schaltern für die beiden VU-Meter kommt wie gesagt vielleicht später mal, wenn die Frontplatte für neue Glühlampen oder so etwas sowieso runter muss. Das Schutzrelais habe ich lediglich gereinigt; es handelt sich auch um ein untypische (und m. E. insgesamt nicht erstrebenswerte) Schaltung. Die großen Filter-Kondensatoren bleiben erst einmal auch im Gerät. 1:1-Ersatz zu finden, grenzt an unmöglich, brauchbaren Ersatz bekommt man schon, wenn man das Kleingeld mitbringt. Aktuell sind sie aber noch in meinem Verstärker in Ordnung. Wärmeleitpaste wurde auch noch nicht getauscht, ist aber ehrlicherweise bei meiner typischen Nutzung im Bereich <=1W Ausgangsleistung über die 8 Endstufentransistoren recht unkritisch (das ist natürlich anders, wenn man höhere Leistungen abrufen möchte): Der Ruhestrom beträgt 10mA, was mit den +50.5V aus dem linear geregelten (!) Netzteil gerade mal 0.5W pro Transistor macht. Da überrascht es natürlich überhaupt nicht, dass die Kühlkörper im Idle-Betrieb wie auch bei geringen Lautstärken kalt bleibt - anders als Trafo und Treiber-Board, bei denen man eine gewisse, aber natürlich unkritische Wärmeentwicklung wahrnehmen kann. Der Eingangsleistung aus dem Netz beträgt im Leerlauf ca. 28W, geht bei meiner überschaubaren Hintergrund-Musik-Lautstärke auf sagen wir <=35W und bei etwas erhöhter Lautstärke, dem Maximum, was ich normalerweise so höre, auf <= 50W. 

Anmerkung: Ich mache das ganze nur als Hobby. Bei dem Verstärker fand ich schon recht anspruchsvoll, Stabilität und Performance über einen weiten Bereich von Betriebspunkten sicherzustellen (insbesondere mit dem o. g. "Feature", das Technics sich damals überlegt hat, was noch mehr Validierung benötigen würde). Simulations-Software wie LTspice kann einem gewisse Einblicke in die Schaltung verschaffen, um den prinzipiellen Effekt von Maßnahmen zu verdeutlichen, aber wenn - wie hier - Technics einen Kompensationskondensator von 3pF vorsieht, weiß man schon vor Beginn des Projekts, dass man unter Umständen Spaß bekommen kann. Bei der Konstruktion mit den Steckkarten für den Treiber-Schaltkreis bedeutet das nämlich wiederholtes Einstecken, testen, Ausbauen, Änderung vornehmen, Einstecken, Testen, ......). Was für nicht ganz so E-Technik-affine Personen vielleicht nicht sofort ersichtlich ist: Anlöten von Kabeln, um bspw. einen Kondensator extern zu in die Schaltung zu bringen - was viel schneller ginge, bspw. mit einer Kondensator-Dekade -, geht da bspw. gar nicht; Änderungen müssen direkt auf der Platine erfolgen. Allein das Kabel kann je nach Länge durchaus eine Kapazität von 3pF (oder auch viel mehr) haben, die auch noch von der Position der Kabel abhängig ist. Ich habe bei der Analyse des Frequenzgangs auch eine deutlich sichtbare Welligkeit der Kurve bei Nennleistung (110W in 8 Ohm) zwischen 50 Hz und 400 Hz festgestellt, die irgendwo bei 100-105W wieder verschwunden ist und es einen schön flachen Freqenzgang gibt; könnten die Grenze der Stromversorgung sein, aber auch Oszillationen wären für mich nicht grundsätzlich ausgeschlossen - oder mein Messaufbau hat dazu beigetragen. Hab das aber zugegebenermaßen nicht weiter untersucht - mein Verstärker wird nie auch nur annähernd in dem Bereich betrieben werden, außer eben für so einen Test.

Weitere Details gibt es noch (auf englisch) auf meiner Website: https://sebastianharnisch.de.

Sollte es irgendwelche Fragen zum Projekt geben, beantworte ich sie natürlich sehr gern!

- Sebastian

[Kimi]

Großes Dankeschön für diesen fantastischen Bericht! 

[make-my-day]

Finde ich gut sowas zu machen wenn man es kann. Ich verstehe zwar in großen Teilen nur "Banhof" finde es aber gut sowas einfach mal zu machen.  


Guude
Harry

[Florida Boy]

Die ollen Pertinax-Platten verlieren auch recht schnell ihre Lötaugen. Spricht vieles für neu.

Rotel RA-1312:





Wenn dann das eine oder andere Enhancement hinzu kommt, finde ich das nur verständlich.
Im gezeigten Bsp. reduziert das Muting über das Relais die Verstärkung, statt als Spannungsteiler im Vorverstärker direkt auf den Signalpegel zu wirken.

Mehr würde mich aber interessieren, mit welchem Programm die Platinen erstellt und wo sie gefertigt wurden.
Bei meinem Bsp. FreePCB und JLC.

[sebastianh]

Schön zu sehen, dass ich nicht der Einzige bin... Aber ja, gelegentlich sieht man solche Projekte schon.

KiCAD 9 und ebenfalls JLC. Ich komme insgesamt gut mit KiCAD zurecht, auch wenn es noch ein paar Eigenheiten und Limitationen hat. Wirklich praktisch ist die Integration in gitlab für CI/CD-Tasks, die einem automatisch gerber files, renderings mit Blender usw. erzeugen kann.

Ich habe gegen (gut gemachte) Verbesserungen auch nichts - in diesem Fall beschränkt sich das aber auf das Minimum. Mit einer imaginären Revision 2 kämen ein paar Änderungen dazu. Beispielsweise hat Technics auf dem Power Supply Circuit Board keine Kondensatoren am Ausgang des Spannungsreglers, sondern verlässt sich auf die Kondensatoren auf dem Driver-Board. War mir zwar schon beim Schematic/Layout aufgefallen, aber habe natürlich beim ersten Test nicht dran gedacht und mich dann über die üble Performance gewundert. War vor allem auf der positiven Schiene sogar noch halbwegs stabil ohne Kondensator, wahrscheinlich auch dank kleiner Testströme. Ich habe die Kapazität nach meinen Tests auf den Treiber-Boards danach auf 220µF verdoppelt und noch auf der Rückseite Kondensatoren des Power Supply Circuit Boards ergänzt - nicht sichtbar ohne Demontage des Boards; wäre wahrscheinlich nicht zwingend nötig gewesen, aber tendenziell dürfte das der Stabilität zugute kommen.
Habe aus Spaß eine Revision 2 des PCB entworfen, aber nicht mehr fertigen lassen/gelötet - der finanzielle und noch mehr der Arbeitsaufwand ist doch erheblich für eine kleinere, nicht wirklich nötige Verbesserung.

Dort würde es aber definitiv Kondensatoren direkt auf dem Power Supply Circuit Board geben, sodass es auch bei Tests auf dem Schreibtisch stabil ist. Möglicherweise würde ich auch den Gleichspannungs-Schutz ändern bzw. ein Relais am Lautsprecherausgang hinzufügen. Oder zumindest die Option dafür vorsehen.

Falls ich irgendwann meine Meinung ändere und eine Revision 2 der Treiber-Boards mache, gäbe es wahrscheinlich auch ENIG wegen der Edge-connectors. Aber bei diesem Prototyp, bei dem man nicht mal weiß, ob die Abmessungen tatsächlich genau so stimmen oder ob man sonst einen gravierenden Fehler gemacht hat, ist das immer so eine Abwägungssache  (Natürlich hat dann alles soweit gepasst und ich dachte mir, schade, hättest du doch gleich mal...).

[Florida Boy]

KiCad habe ich auch zwischenzeitlich installiert, bin da aber noch nicht allzu weit vorgedrungen. Es fehlt etwas an Motivation, denn meine Projekte beschränken sich auf zumeist kleinere Adaptierungen.



Für die nächste Bestellung bei JLC zum Black Friday (28.11.) sammle ich z. Zt. noch die eine oder andere Idee. Oben gezeigte Platine ist zwar funktional und maßhaltig, aber im zweiten Durchlauf verzichte ich nun auf Steckverbinder zugunsten von Lötnägeln, wie im Original.