Stereo Vollverstärker in Class A Röhrentechnik mit Lautstärkeregler und Aussteuerungsanzeige designed 2020 nach den Vorgaben von Klaus Burosch. Konstruktion durch Herrn Ruppert von der Firma Puredynamics.
Burosch Audio Vollverstärker Nr.4
Burosch Audio Vollverstärker Nr.4 in Röhrenechnik Class A
Die folgende Dokumentation beinhaltet das Schaltungsdesign, Schaltbilder, Bestückungsplan und allgemeine Hinweise
Inhaltsverzeichnis
1. Schaltungsdesign
1.1 Vorteile dieser Schaltung
2. Verstärkerüberblick
2.1 Technischer Überblick
2.2 Anschluss
2.3 Betrieb
2.4 Lautsprecherauswahl
3. Modularer Aufbau
3.1 Die Audioschaltung
3.2 Aussteuerungsanzeige
3.3 Netzteil
3.4 Die Schaltung der Kontrollplatine
3.5 Kontrollplatine
5. Technische Daten
5.1 Leistung
5.2 Frequenzgang
5.3 Verzerrungen
5.3.1 Verzerrungen bei Vollaussteuerung 1kHz
5.3.2 Verzerrungen bei Vollaussteuerung 1 kHz und 10 kHz
6. Stückliste
7. Zum Autor und Konstruktion
9. Kalkulation
Class A Röhrentechnik mit ECC99 nd EL34
1. Schaltungsdesign
Basierend auf meinem jahrzehnte langen Studium von unzähligen Fachbüchern über die Audiotechnik, stundenlangen Diskussionen über die Vor.- und Nachteile bestimmter Schaltungen und mehreren Konstruktionen von verschiedenen Audioverstärkern möchte ich Ihnen hier meine Überlegungen zu einem besonderen Röhrenverstärker präsentieren.
Mein Pflichtenheft dazu beinhaltet folgende Punkte:
1. Röhrenverstärker in Class A Technik für höchste Klangqualität
2. Vollverstärker d.h. mit Vorverstärker und Lautstärkerregler
3. Hochwertige Bauteile mit engen Toleranzen
4. Zuverlässiges Schaltungsdesign
5. Nur zwei Verstärkerstufen für minimale Phasendrehungen
6. Autobias Schaltung für optimale Betriebssicherheit
7. Servicefreundlich
1.1 Vorteile dieser Schaltung
- EL34 in Triode und 2 Stück mit niedrigen Rp bei troidentypischen niedrigem Verzerrungsspektrum
- Die Ausgangsstufe verstärkt, die Verstärkung der Eingangsstufe muss nicht so groß sein
- Die Eingangstufe hat weniger Verzerrungen durch die niedrigere Verstärkung
- niedrige Gegenkopplung, daher dominiert die 2. Oberwelle, die 3. Oberwelle und darüber ist nahezu nicht existent
- empfindlich auf nicht impedanzlineare Lautsprecher
- Triode, viel weniger Leistung
- reine Triodenschaltung
- reine Röhrenschaltung
- aufwändige Stabilisierung aller Versorgungen, kanalgetrennt.
2. Verstärkerüberblick
Der Burosch Class A Röhrenverstärker ist mit einem Cincheingang und einem Lautstärkeregler ausgestattet und benötigt keinen separaten Vorverstärker. Er besitzt ausreichend Verstärkung, um somit die Ausgangsstufe voll auszusteuern. CD-Player, Tuner und andere hochpegelige Quellgeräte sind problemlos anzuschließen.
2.1 Technischer Überblick
Es ist ein Klasse A Eintakt Design mit zwei parallelgeschalteten EL34 in Triodenschaltung pro Kanal in der Endstufe. Die Maximalleistung Prms beträgt ca. 10 W an 4 Ω bzw. ca. 8 W an 8 Ω vor der Clippinggrenze. Die Aussteuerung wird für jeden Kanal durch ein magisches Auge (Röhre EM84) angezeigt. Stoßen die beiden Balken zusammen, ist die Clippinggrenze erreicht. Dadurch kann optimal ausgesteuert und die vorhandene Leistung ideal eingesetzt werden.
Die eingesetzte Autobias-Schaltung der Endröhren hat die Eigenschaft, bei hoher Aussteuerung zu komprimieren. Der Effekt ist weiches Clipping, das nicht so störend empfunden wird. Subjektiv sind daher Verstärker mit Autobiasschaltung leistungsstärker als Verstärker mit fixierter negativer Vorspannung. Weitere Vorteile der Autobias-Schaltung sind, dass auch die Röhrenalterung automatisch kompensiert wird und ein eventueller Röhrenwechsel kann ohne Abgleicharbeiten erfolgen.
Das Gehäuse ist geschlossen und mit einem großen Sichtfenster an der Front ausgestattet. Die Temperatur im Gehäuse wird durch einen Microcontroller überwacht. Zwei speziell langsam und leise laufende Lüfter werden ab 40 Grad eingeschaltet und die Drehzahl wird abhängig von der Temperatur geregelt. Beim Überschreiten einer Temperatur von 70 Grad Celcius, wird der Netztransformator der Röhrenschaltung vom Netz getrennt. Das Gehäuse ist geerdet.
Schon bei der ersten Planung wurde auf Betriebssicherheit und Servicefreundlichkeit besonders Wert gelegt. Bei der Konstruktion wurde auf ein solides und ausgereiftes Schaltungsdesign geachtet. Dabei wurden nur sehr hochwertige Bauteile mit engen Toleranzen verwendet.
2.2 Anschluss
Auf der Geräterückseite befinden sich die Cinch- und Lautsprecherbuchsen, sowie die Kaltgerätekombibuchse mit Sicherungshalter für eine Sicherung mit 3,15 AT. Zwei weitere Sicherungshalter befinden sich auf der Hauptplatine, die Sicherungen mit 250 mAT aufnehmen. Verbinden Sie Ihre Lautsprecher mit den Lautsprecheranschlüssen vor Inbetriebnahme. Betreiben Sie einen Röhrenverstärker nie ohne Last! Das Lautsprecherkabel sollte einen Querschnitt von ca. 2,5 qmm besitzen, von hervorragender Qualität sein und unbedingt phasenrichtig angeschlossen werden. Verwenden sie hochwertige Cinchverbindungen.
2.3 Betrieb
Nachdem sie das Stromkabel mit den Verstärker verbunden haben, ist die Kontrollplatine unter Strom. Das wird durch dreimaliges Blinken der Power-LED links vorne am Gerät angezeigt. Vor dem Einschalten empfiehlt sich, den Lautstärkeregler auf minimale Lautstärke zu stellen. Ein kurzes Drücken des Tasters links vorne schaltet das Gerät ein. Nach etwa einer Minute ist der Verstärker betriebsbereit. Die beiden eingebauten Lüfter schalten bei 40 Grad ein. Ein weiteres Drücken des Tasters schaltet das Gerät wieder aus. Nach dem Ausschalten laufen die Lüfter solange weiter, bis die Temperatur im Gerät wieder unter 40 Grad gefallen ist.
2.4 Lautsprecherauswahl
Allgemein bekannt ist die Tatsache, dass ein Röhrenverstärker wählerisch hinsichtlich der Lautsprecher ist. Im Normalfall funktioniert ein mittels Übertrager gekoppelter Röhrenverstärker optimal, wenn die Last über die Frequenz möglichst konstant zwischen 4 und 8 Ω liegt. Der Impedanzschrieb offenbart jedoch mehrere Berge und Täler..
Ein weiter Punkt ist der Wirkungsgrad des Lautsprechers. Selbstverständlich hängt der notwendige Wirkungsgrad besonders von der Raumgröße und der Abhörlautstärke ab, dennoch lässt sich für einen Raum mit ca. 25 qm sagen, dass der Wirkungsgrad zumindest 87 dB/W/m sein sollte, damit die 10 W eine realistische Lautstärke liefern können. Ein Lautsprecher zwischen 4 oder 8 Ω ist optimal, je nach Röhrenbestückung ist die messtechnisch beste Last bei ca. 5 - 6 Ω. Die Leistung des Verstärkers ist bei dieser Last ca. 10 W bzw. 8 W.
Der Verstärker klingt am besten mit hochwertigen 2-Wege-Lautsprechern in Räumen um die 25 qm. Er ist prädestiniert für Frauenstimmen und kleine Orchester. Stellverstretend für gute Lautsprecher für diesen Burosch Röhrenverstärker ist der alte Rogers LS3/5A Lautsprecher und baugleiche von Spendor, Harbeth, Canton, Nubert, KEF ...
3. Modularer Aufbau
Die Gesamtschaltung wurde logisch in zwei Einheiten geteilt, die Audioschaltung ist auf einer großen zweiseitigen Audioplatine, die Steuerungsschaltung auf der kleineren zweiseitigen Kontrollplatine. Die funktionelle Steuerung des Verstärkers liegt in Händen der Kontrollplatine, die folgende Aufgaben erfüllt:
1. Detektion des Tasters auf der Front
2. Bedingung der LED auf der Front
3. Ein- und Ausschalten des Haupttransformators per Relais
4. Ein- und Ausschalten der DC-Heizung der Eingangsröhre per Mosfet
5. Temperaturmessung im Gerät
6. Ein- und Ausschalten bzw. Drehzahlsteuerung der Lüfter per Mosfet
7. Notaus bei mehr als 70 Grad im Gerät
8. Nach dem Ausschalten laufen die Lüfter, bis mindestens 37 Grad im Gerät unterschritten werden
3.1 Entwicklung der Audioschaltung für den Burosch Röhrenverstärker - Auswahl der Röhren
Eine der meistproduzierten europäischen Leistungspentode überhaupt, ist die EL34. Die bezogen auf das Röhrenzeitalter relativ moderne Röhre hat hervorragende akustische Eigenschaften sowie große Leistungsausbeute auf kleinem Raum. Die EL34 Röhre ist eine echte Pentode und keine Beam-Power Röhre mit ihren Nachteilen, die schon beim Kennlinienstudium ins Auge fallen. Die EL34 wird nach wie vor von verschiedenen Herstellern in hoher Stückzahl produziert. Das wirkt sich einerseits sehr positiv auf die Serienkonstanz und Qualität aus, andererseits ist die Röhre leicht und günstig verfügbar. In der Blütezeit der Röhrentechnik wurde die EL34 im deutschsprachigen Röhren und Transistorenhandbuch von Ing. Ludwig Ratheiser folgendermaßen charakterisiert: EL34, Standard-Endpentode ”für Kraftverstärker-Endstufen. Mit einer zulässigen Anodenbelastung von 25 W und einer maximalen An- odenspannung von 800 V kann je nach Schaltung (Eintakt-A, Gegentakt-AB und B) und Betriebsspannung (250-800 V) eine Nutzleistung von 8-100 W erzielt werden. Bis zu einer Betriebsspannung von 375 V ist Gegentakt-AB-Schaltung mit gemeinsamem Katodenwiderstand möglich.“ Die Vielseitigkeit der EL34 wird durch die Tatsache bekräftigt, dass sie auch in Senderstufen (Modulationsverstärker), als Regelröhre und als Leistungsoszillator verwendet wurde. Wie der Leser diesem Zitat entnehmen kann, sind mit der EL34 sehr viele verschiedene Schaltungsvarianten denkbar. Im Folgenden beschreiben wir die Auswahl und Realisie- rung der vorliegenden Schaltung. Neben den hohen klanglichen Erwartungen sind unsere Entwicklungsziele Betriebssicherheit, einfache Verfügbarkeit aller notwendigen Bauteile, ausreichend Leistung und niedrige lau- fende Kosten. Im laufenden Betrieb sind keine Einstellarbeiten notwendig werden, mögliche Bedienungsfehler und daraus folgende Schäden sind nahezu auszuschließen. Schaltungstechnisch stellt sich der Ruhestrom über den Spannungsabfall am zur jeweiligen Röhren gehörenden Katodenwiderstand der Endröhren ein. Dies wird automatische Ruhestromeinstellung oder auto bias“ genannt. Die Betriebssicherheit und die aktuelle Bau ” teilesituation bedingen eine Versorgungsspannung von unter 450V, da bis zu dieser Spannung Netzteilelkos und Koppelkondensatoren gut erhältlich sind. Die ECC99 wurde von der Firma JJ Electronic in den späten 1990er Jahren entwickelt. Obwohl nach europäischer Norm die Zahlenreihe 90...99 für Röhren mit Miniatur-7-Stift- Sockel B7G (Pico-7) vorgesehen war, hielt sich JJ Electronic nicht an diese Norm und wählte für diese Doppeltriode die Bezeichnung ECC99, obwohl diese Röhre mit dem Noval-9-Stift Sockel B9A (Pico-9) ausgerüstet ist. Sie wurde als starke Treiberröhre entwickelt, kann aber auch als Endröhre einer kleinen Endstufe verwendet werden. Sie kann laut Datenblatt von JJ statt einer 5687, E182CC, 6840 oder 6BL7 verwendet werden. Auf Unterschiede in der Pinbelegung und der Heizung muss geachtet werden.
3.1.1 Überblick über die Audioschaltung
Ein Verstärker wird sozusagen von hinten nach vorne entwickelt, dem entsprechend war der erste Schritt die Entscheidung für den Eintaktbetrieb von zwei parallelen EL34 in Triodenschaltung und die Auslegung der Endröhrenschaltung.
Folgender Arbeitspunkt wurde gewählt:
Übertrager Hammond DEA1628SEA
Ra = 1,5 kΩ
Rdc = 170 Ω
Röhre EL34 ∗ 2
Iq = 70 mA pro Endröhre
B+ = 380 V
Abbildung 1: Prinzipschaltplan der Verstärkerteils
Pa = 18,5 - 23,1 W (letzteres in Ruhe)
Rc = 414 Ω
Vc = 28,9 V
Ppeak = 18,2 W
Vpeak = 12,1 V
Vg1 peak = 28 V
Damping Factor = 3,45
Distortion 2nd = 8 %
Als Ausgangsübertrager werden Hammond 1628SEA verwendet. Die Beschaltung der Übertrager erfolgt so, dass sich für 8 Ω Lautsprecher eine Last von 2,5 kΩ und für 4 Ω Lautsprecher eine Last von 1,25 kΩ ergibt. Damit liegt die simulierte Last von 1,5 kΩ bei einer Lautsprecherimpedanz von 4,8 Ω. Bei der Simulation wird von optimalen Verhältnissen ausgegangen: Übertrager ohne Verluste und DC- Widerstand sowie exakt den Datenblättern entsprechender Röhren. ”Prms“ ist bei sinusförmiger Aussteuerung: P rms = P pk/ 2 = 12, 9 W rms gerundet. Tatsächlich kommt der Verstärker auf ca. 10 Wrms. Die EL34 JJ z.B. schaffen nicht den gerechneten Ruhestrom, damit ist dann die Aussteuerung nicht so groß. Die 2. harmonischen Verzerrungen sind hoch, daher ist eine negative Gegenkopplung unausweichlich. Diese Gegenkopplung verbessert zusätzlich den oben angegebenen Dämpfungsfaktor. Damit ist die Endröhrenbeschaltung bestimmt und durch die benötigten 56 Vss sind auch die Anforderungen an die Treiberröhre vorgegeben. Der zweite Schritt ist nun die Auslegung der Treiberschaltung. Durch die Anforderungen, dass der Verstärker den Verstärkungsfaktor eines Vollverstärkers benötigt und mit ECC99 Treiberröhren ausgestattet sein soll, sind beide System der ECC99 verstärkend einzusetzen.
Es wurde folgender Arbeitspunkt gewählt:
Röhre ECC99
Iq = 5 mA pro System
B+ = 300 V
Pa = 0,9 W
Ra = 22 kΩ
Rc = 820 Ω
Vc = 8 V
Vpeak = -62 / +68 V (am zweiten System)
Gain = 79 fach / 38 dB (beide Systeme zusammen)
Zwei Besonderheiten dieser Schaltung:
1. Die Gegenkopplung ist anders gelöst als bei den meisten Eintaktschaltungen mit mehreren Vorverstärkerröhren. Statt einer Gegenkopplung vom Ausgang auf die erste Stufe werden hier zwei kürzere Gegenkopplungen eingesetzt. Eine kürzere Gegenkoppung über weniger Verstärkungsstufen und RC Glieder ist immer vorteilhaft wegen den geringeren Phasendrehungen.
2. Das Signal für die magischen Auge wird nach der zweiten Verstärkerröhre abgegriffen. Ein Mosfet Buffer verhindert Einflüsse der Filterschaltung vor den magischen Auge auf das Audiosignal.
Abbildung 2: Schaltung des Verstärkerteils
3.1.2 Implementierung der Audioschaltung
Eine Platine mit zwei Verstärkerkanälen, pro Kanal zwei Endröhren mit Oktalfassung, eine Vorverstärkerröhre mit Novalfassung und zwei stabilisierte Netzversorgungen.
Gleichrichtung und Siebung ist für beide Kanäle gemeinsam. Die Schaltung wurde um die Aussteuerungsanzeige ergänzt und dann wurde ein erweitertes Layout erstellt. Die Audioschaltung mit den korrekten Bauteilbezeichnungen und -werten sehen Sie in Abb. 2. Es ist nur ein Kanal gezeichnet, der 2. Kanal ist identisch, auch die Bauteile des 2. Kanals sind identisch beschriftet. Zu beachten ist, dass die Audioplatine mehrere Schaltungs- bzw. Bestückungsversionen anbietet, so ist beispielsweise ein Trioden- oder Pentodenbetrieb der Endröhren möglich. Einzelnen Bauteile werden nicht für alle Varianten benötigt: "leer" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das Bauteil zwar auf der Platine vorhanden ist, aber nicht bestückt wird, "Brücke" heißt, dass das Bauteil durch eine Drahtbrücke ersetzt wird. Für einige Widerstände sind zwei Bestückungsmöglichkeiten vorhanden, eine bleibt leer, das ist auch im Schaltplan so gekennzeichnet.
3.1.3 Aussteuerungsanzeige
Die Aussteuerungsanzeige wurde mit der EM84 realisiert. Je weiter die Endstufe ausgesteuert wird, desto größer werden die Balken der EM84. Bei Vollaussteuerung berühren sich die beiden. Die EM84 braucht dazu etwa -22 V. Ein Teil der Ausstreuerungsschaltung ist schon bei der Audioschaltung beschrieben worden. In Abb. 3 ist noch zu sehen, wie die negative Spannung aus dem Audiosignal generiert und Tiefpass gefiltert wird.
3.1.4 Netzteil
Gleichrichtung und Siebung sind konventionell und für beide Kanäle gemeinsam ausgeführt. Es gibt für beide Kanäle getrennte Sicherungen, d.h. ab der Sicherung sind beide Kanäle in Doppelmonobauweise aufgebaut, siehe Abb. 4. Die Sicherungen sind mit 250 mAT enger ausgelegt wie in vielen anderen Röhrenverstärkern. Die Widerstände und Kondensatoren in den Kathoden sind mit Zener- dioden geschützt, die Sicherungen haben dadurch die Möglichkeit auszulösen, bevor Bauteile zu Schaden kommen. Die Röhrenheizungen der EL34 Endröhren ist ebenfalls kanalgetrennt und wird jeweils auf Masse symmetriert, siehe Abb. 5. Durch die aussteuerungsabhängige Strombelastung einer Endstufe im Eintakt-A-Betrieb kommt es in traditionell konstruierten Netzteilen zu Betriebsspannungsschwankungen in der Versorgung der Endröhren, die das Nutzsignal negativ beeinflussen. Klanglich würde sich dies in Form von schwammigen Bässen und einer diffusen räumlichen Darstellung des Musikgeschehens bei höheren Lautstärken bemerkbar machen. Die üblichen Lösungsansätze wie die Verwendung von Drosseln und die Vergrößerung der Siebkondensatoren können diese Problematik nur verringern, aber nicht beseitigen. Messungen an Netzteilen mit sehr großen Siebdrosseln bestätigen zwar die sehr guten Unterdrückung des 100 Hz Brumms nach der Gleichrichtung, zeigen aber auch sehr deutliche niederfrequente Spannungsschwankungen bedingt durch Netzspannungsschwankungen im Bereich von mehreren Volt im einstelligen Hz-Bereich. Letztlich sind Verstärkernetzteile nicht nur statisch, sondern auch dynamisch im Zusammenhang mit dem Audiosignal zu betrachten. Der große Unterschied in den Kennlinien einer Triode im Vergleich zu einer Pentode ist der große Einfluss von Anodenspannungsänderungen auf den Strom, der durch die Röhre fließt. Der niedrige Innenwiderstand der Triode wiederum lässt die Netzteilstörungen zu einem sehr großen Teil den Übertrager sehen und wird damit wie ein Nutzsignal in den Lautsprecherübertragen. Daher ist eine Stabilisierung der Anodenspannung unausweichlich. Der Spannungsverlust soll nur minimal sein, der Strom ist mit 140mA schon zu hoch für eine Parallelstabilisierung, daher setzen wir einen Längsmosfet mit einer relativen Spannungsrefernenz ein, siehe Abb. 6. Die Versorgungsspannung der Vorröhren einer Endstufe sollte möglichst unabhängig von den Spannungs- schwankungen sein, die durch den Eintakt-A-Betrieb der Endröhren verursacht werden. Der Einfluss dieser Spannungsschwankungen kann zu einem niederfrequenten Schwingen der gesamten Endstufe führen. Der moderate Strombedarf von lediglich 10 mA für beide System der ECC99 Eingangsröhre erlaubt den Einsatz einer Parallelstabilisierung in Form eine cascodierten Spannungsreferenz. Hier ist kein aktives Element in Serie geschaltet, siehe Abb. 7. Diese Art der Stabilisierung genießt einen hervorragenden klanglichen Ruf in Audiokreisen. Die roten LEDs zeigen an, ob durch den Shunt ein Strom fließt. Leuchten im Betrieb des Verstärkers die LEDs nicht, dann ist mit der Stromversorgung etwas nicht in Ordnung.
Abbildung 3: Magisches Auge
Abbildung 4: Netztransformator, Gleichrichtung und Siebung
Abbildung 5: Sicherungen und Heizung der EL34
Abbildung 6: Stabilisierung der Anodenspannung für die EL34
Abbildung 7: Stabilisierung der Anodenspannung für die ECC99
Konsequenterweise werden die Stabilisierungen für jeden Kanal getrennt ausgeführt, um Einflüsse und Übersprechen zwischen den Kanälen zu minimieren.
3.2 Die Schaltung der Kontrollplatine
Die Stromversorgung der Kontrollplatine übernimmt ein hinter einem Netzfilter befindlicher AC-DC Wandler, der 12 VDC bei maximal 1,25A liefert. Dieser hat einen hohen Wirkungsgrad von etwa 85% und versorgt permanent den Microcontroller. Der AC-DC Wandler und damit der Verstärker braucht im Standby Modus nur minimal Strom. Die Leistung des AC-DC Wandlers reicht aus, um auch die ECC99 Eingangsröhren und die Lüfter zu versorgen. Das Netzfilter verhindert Einflüsse zur Kontrollplatine, aber auch Störungen durch den AC-DC Wandler in Richtung Netz oder Audio-Netztransformator werden minimiert. Der Audio- Netztransformator wird über ein Relais geschaltet. Die Heizung der ECC99 Vorverstärkerröhren wird über einen Power-MOSFET geschaltet, der auch das Relais mitschaltet. Die Temperatur wird vom einem KTY110 Temperatursensor gemessen, der über einen 2k7 Widerstand linearisiert ist. Der Spannungswert am Temperatursensor wird vom 12-bit A/D Wandler im Microcontroller digitalisiert und softwaremässig durch Mittelwertbildung von Rauschen befreit. Die Lüfterdrehzahl wird durch einen Power-MOSFET geregelt, der über einen 5-bit D/A Wandler im Microcontroller analog angesteuert wird.
Abbildung 8: Steuerung mit Microcontroller
4.2 Kontrollplatine
Wie bereits oben erwähnt, ist die Kontrollplatine für das Ein- und Ausschalten, die Temperaturmessung und den Betrieb der Lüfter zuständig. Über das Relais wird der Netztransformator geschaltet und auch die Heizspannung der ECC99 Vorverstärkerröhren. Funktioniert die Kontrollplatine nicht, dann kann die Audioplatine nicht in Betrieb genommen werden. Andererseits muss ein Kurzschluss auf der Audioplatine nicht sofort nach dem Einstecken des Netzkabels ein Durchbrennen der 3,15 AT Sicherung verursachen. Das passiert erst nach dem Einschalten über den Taster vorne. Folgende Testspannung sind zu messen:
12 VDC: Dazu entfernen sie CN2 und messen zwischen Pin 2 und GND.
5 VDC: Zwischen Pin 1 des Microcontrollers (IC1) und GND.
KTY100: Zwischen Pin 17 von IC1 und GND: ca. 1,3-1,5 VDC.
Lüfter: Zwischen Pin 19 von IC1 und GND: ca. 0-5 VDC. Die Lüfter drehen sich ab ca. 3,7 VDC.
Die eckige Lötöse kennzeichnet Pin 1 der Steckverbinder. Bei IC1 ist Pin 1 mit einen roten Dreieck gekennzeichnet. Die Nummerierung erfolgt im Gegenuhrzeigersinn. Ist grundsätzlich eine Betriebsspannung da, sind bei Probleme zuerst die MOSFETs zu verdächtigen. Der Microcontroller wurde von uns programmiert.
Abbildung 9: Kontrollplatine von oben
4.3 Audioplatine
Die Masse (GND) ist im Zentrum der Platine zu finden. Wir empfehlen dort die Masseleitung für Messungen sicher zu befestigen. Beachten sie bei Arbeiten am offenen Verstärker unbedingt unsere Sicherheitshinweise in Kapitel 1. Das Gehäuse des Verstärkers ist geerdet. Die korrekten Betriebsspannungen und mögliche Hinweise auf Fehler entnehmen sie der folgenden Liste:
U1: Die Spannung nach dem Siebelko sollte etwa bei 395 V liegen. Das sollte mit allen Röhren sein und nach deren Aufwärmphase. Gemessen wird an der Sicherung F1 oder den Anschlussösen U1. Ohne Endröhren etwa 5% höher.
U2: Die Spannung zum Übertrager sollte etwa 380 V betragen. Gemessen wird an den Anschlussösen U2.
U3: Die Versorgungspannung der ECC99 beträgt etwa 308 V. Gemessen wird am Punkt U3 von R9.
UAE : Die Anodenspannung der Endröhren beträgt etwa 380 V. Gemessen wird an dem Anschlussösen A1, A2, die miteinander verbunden sind.
UBE : Der Endröhrenbias und damit die Spannung an den Endröhrenkathoden ist 28 - 29 V. Gemessen wird am Punkt Ub von R22 und R25.
UGE : Die Gitter der Endröhren liegt auf 0 V. Gemessen wird an R19 oder R21 auf der Röhrenfassungsseite.
UAV : Die Anodenspannung der Vorröhren beträgt etwa 380 V. Gemessen wird an R3 und R13 auf der Röhrenfassungsseite.
UBV : Der Vorröhrenbias und damit die Spannung an den Endröhrenkathoden ist 8 V. Gemessen wird an R4 und R14 auf der Röhrenfassungsseite.
UGV : Die Gitter der Vorröhren liegen auf 0 V. Gemessen wird an R2 oder R12 auf der Röhrenfassungsseite.
5. Technische Daten
Das Gehäuse des Verstärkers ist geerdet - grün/gelber Schutzleiter
Die Abmessungen sind: 13,5 cm hoch, 43,5 cm breit, 40 cm tief
Das Gewicht beträgt 21 kg
5.1 Leistung
Die Leistungsmessung erfolgte an einem Lastwiderstand mit acht Stück je 1 Ω Widerständen in Serie. Mittels Tongenerator wurde auf beiden Kanälen ein 1 kHz Sinussignal eingespeist. Mittels Oszilloskop wurde der Verstärker ohne erkennbares Clipping ausgesteuert. Die maximal erzielbaren Vss - Werte wurden vom Oszilloskop abgelesen und die jeweilen RMS-Leistungen errechnet und auf 0,1 W gerundet.
Mit einem neuen, ausgemessenen Quartett EL34 von JJ Electronics ergaben sich
| Lastwiderstand | Leistung Prms |
| 8 | 7,6 W |
| 7 | 8,3 W |
| 6 | 8,8 W |
| 5 | 9W |
| 4 | 9,6 W |
| 3 | 10 W |
Eine Kontrollmessung mit älteren EL34 von Svetlana ergab:
| Lastwiderstand | Leistung Prms |
| 8 | 9,4 W |
| 7 | 9,5 W |
| 6 | 9,6 W |
| 5 | 10 W |
| 4 | 9,6 W |
| 3 | 7,6 W |
5.2 Frequenzgang
Die Frequenzgangmessung erfolgte an einem Lastwiderstand mit acht Stück 1 Ω Widerständen in Serie. Mittels Tongenerator wurde ein 1 kHz Sinussignal eingespeist. Mittels Oszilloskop wurde die Frequenzen ermittelt, bei denen der Signalpegel um -3 dB kleiner ist.
| Pegel | fu | fo |
| 1W | 10 Hz -0,2 dB | 29 kHz -3 dB |
| 8W | 10 Hz -0,4 dB | 29 kHz -3 dB |
5.3 Verzerrungen
Die Verzerrungen wurden mit dem Messsystem Clio Pocket an einem Lastwiderstand mit acht Stück 1 Ω Widerständen in Serie ermittelt. Der Spannungsteiler für die Messung war 1:8. Die Systemeinstellungen waren 48 kHz Samplingfrequenz, 32-bit Samples, 65536 Messintervalle (0,73 Hz Auflösung), Hanning Fensterfunktion.
5.3.1 1 kHz Vollaussteuerung
| Frequenz | dB | % |
| 1 kHz | 0 dB | 100 |
| 2 kHz | -30 dB | 3,2 |
| 3 kHz | -75 dB | 0,02 |
| 4 kHz | -60 dB | 0,1 |
| 5 kHz | -78 dB | 0,01 |
| 6 kHz | -83 dB | 0,007 |
5.3.2 1 kHz und 10 kHz Vollaussteuerung
Frequenz dB %
1 kHz 0 dB 100
2 kHz -40 dB 1
3 kHz -81 dB 0,009
4 kHz -82 dB 0,008
5 kHz -96 dB 0,0015
6 kHz -92 dB 0,0025
7 kHz -69 dB 0,035
8 kHz -69 dB 0,035
9 kHz -33 dB 2,2
10 kHz -1 dB 89
11 kHz -33 dB 2,2
12 kHz -69 dB 0,035
13 kHz -69 dB 0,035
14 kHz -90 dB 0,003
15 kHz -97 dB 0,0014
16 kHz -87 dB 0,0045
17 kHz -98 dB 0,0013
18 kHz -66 dB 0,05
19 kHz -66 dB 0,05
20 kHz -40 dB 1
21 kHz -66 dB 0,05
22 kHz -66 dB 0,05
6. Stückliste
C1 = leer
C2 = leer
C3 = 3n3
C4 = Brücke
C5 = 100nF (400V)
C6 = 330n (400V)
C7 = leer (400V)
C8 = 470μ (63V)
C9 = 100n (100V)
C10 = 470μ (63V)
C11 = 100n (100V)
C12 = 100n (400V)
C13 = 1μ (25V)
C14 = 470μ (6,3V)
C15 = 22μ (400V)
C16 = 100n (400V)
C17 = bis 30μF (400V)
C18 = 2p2 (100V)
C19 = 10μ (400V)
C20 = 47μ (400V)
C21 = 1μ (400V)
C22 = 220-470μF (400V)
C23 = 1,5μ (63V)
C24 = 1,5μ (63V)
C25 = 10μ (400V)
C26 = 100n (X2)
C27 = 100p (100V)
C28 = 100n (100V)
D1 = 1N4007
D2 = 15V (0,5W)
D3 = 43V (5W)
D4 = 43V (5W)
D5 = 1N4148
D6 = 1N4148
D7 = 1N4007
D8 = ZD15V (0,5W)
D9 = LX6431
D10 = HFA06TB120
D11 = HFA06TB120
D12 = HFA06TB120
D13 = HFA06TB120
F1 = 250mA/T
F2 = 3,15 AT
LED1 = Rot
NTr 1 = Sonderanfertigung Trafo NTr 1
R1 = 100k
R2 = 10k
R3 = 22k (3W)
R4 = 1k6
R5 = 47
R6 = 2k2
R7 = 0R
R8 = 47k
R9 = leer
R10 = 1M
R11 = 330k
R12 = 1k
R13 = 22k (3W)
R14 = 1k6
R15 = 1k
R16 = 47k
R17 = 180k
R18 = 470k
R19 = 1k
R20 = leer
R21 = 1k
R22 = 412 (10W)
R23 = Brücke
R24 = Brücke
R25 = 412 (10W)
R26 = 100R (2W) in der Bestückung für Triode, jene für Pentode bleibt leer
R27 = 100R (2W) in der Bestückung für Triode, jene für Pentode bleibt leer
R28 = 470k
R29 = 470k
R30 = 10k bis 22k
R31 = 1k
R32 = 22k
R33 = 100k
R34 = 470k
R35 = 470k
R36 = 100k
R37 = 1k
R38 = 560k
R39 = 47k
R40 = 1k
R41 = 1k/5W
R42 = 100
R43 = 2k2
R44 = 220k
R45 = 1k8
R46 = 220
R47 = 220
R48 = 110k
R49 = 330
R50 = 10 (5W)
S1 = Netzschalter
T1 = IRF840
T2 = IRF840
T3 = IRF840
Tr1 = Raa = 2k5 bei 8 Ω Last
V1 = ECC99
V2 = EL34
V3 = EL34
V4 = EM84
6. Dank
Genießen Sie die Musik. Herzlichen Dank für Ihr Interesse!
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Georg Ruppert, /www.puredynamics.com |
Klaus Burosch |
Auftraggeber: Klaus Burosch
Basierend auf meinem jahrzehnte langen Studium von unzähligen Fachbüchern über die Audiotechnik, stundenlangen Diskussionen über die Vor.- und Nachteile bestimmter Schaltungen und mehreren Konstruktionen von verschiedenen Audioverstärkern erfolgte mein Auftrag zu diesem Class A Röhrenverstärker.
Der Erfahrungsaustausch mit Peter Schüller (Laborleiter der Testzeitschrift "stereoplay") und Burkhard Vogel (Autor profesioneller Fachbücher über die Audiotechnik) ist die Basis für diesen Burosch Class A Röhrenverstärker.
7. Konstrukteur: Georg Ruppert ist Inhaber der Firma www.puredynamics.com
Dipl.-Ing. Georg Ruppert studierte Technische Mathematik Studienzweig Informations- und Datenverarbeitung an der TU Graz. Er war 10 Jahre wissenschaftlich am Institut für Bildverarbeitung der Joanneum Research ForschungsgesmbH tätig, danach in der Entwicklung von Web-Datenbanksystemen engagiert. Seit 2002 entwickelt er Röhrenverstärker. 30 Publikationen veröffentlichte er in Fachjournalen und wissenschaftlichen Konferenzbänden vorwiegend auf den Gebiet der Neuronalen Netze im Rahmen der Bildverarbeitung, 5 Publikationen im Elektor Special Project Röhren Magazin auf dem Gebiet der Röhrenverstärkerentwicklung.
http://www.puredynamics.com/uploads/media/PureDynamics_Bausatzbuch.pdf
Pure Dynamics Ruppert & Partner KG
Georg Ruppert
Alte Reichsstraße 9
8410 Wildon
Österreich
www.puredynamics.com
8. Wichtige Hinweise
Zum Betrieb eines Röhrenverstärkers werden Spannungen von mehreren hundert Volt benötigt, die tödlich sein können. Wir haben bei der Konstruktion Vorsichtsmaßnahmen getroffen, damit die Netzteile nach dem Abschalten entladen werden. Ziehen sie auf jeden Fall den Netzstecker und messen sie die Betriebsspannungen nach, bevor sie an der Schaltung arbeiten. Die Regel der Elektriker lautet: nur mit einer Hand am Gerät arbeiten, die andere Hand, vorzugsweise die linke, gehört in die Hosentasche. Wenn sie messen, dann klemmen sie zuerst die Masse des Messgeräts an die Verstärkermasse (z.B. an das Gehäuse, das durch die Mutter der mittleren Befestigung vorne mit der Masse verbunden ist, oder einem ⊥ Pin der Hauptplatine), dann können sie die Spannungen messen. Daher:
1. niemals geerdete Metallgehäuse beim Testen berühren - lebensgefährliche Spannung
2. Stellen sie das Gerät an einem sauberen, trockenen Ort im Wohnraum auf
3. Sorgen sie für ausreichend Belüftung
4. Ziehen sie den Netzstecker des Verstärkers, bevor sie das Verstärkergehäuse öffnen!
5. Nach dem Ausschalten des Verstärkers sollten die Versorgungsspannungen gemessen werden und mit eventuellen Umbauten gewartet werden, bis alle Versorgungsspannungen unter 10V gefallen sind!
6. Ein Röhrenverstärker mit Ausgangsübertragern, wie es das vorliegende Gerät ist, muss grundsätzlich mit Lautsprechern betrieben werden.
7. Speziell die Endröhren werden im Betrieb sehr heiß, bitte nicht berühren und lassen diese nach dem Ausschalten auskühlen. Wechseln sie keine Röhren im Betrieb!
8. Warten sie vor dem Wiedereinschalten mindestens eine Minute, um Röhren und Netzteil nicht unnötig zu belasten.
9. Kalkulation
In Bezug auf die Konstruktion dieses einzelnen Röhrenverstärkers beträgt die Kalkulation 4250,- Euro netto inkl. MwSt.
Sollten Sie Interesse ab diesem Projekt haben - dann setzen Sie sich einfach mit uns in Verbindung: info @ burosch. de
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