[smid]

Hallo Martin,

ich habe zwar mit Röhren-HiFi bisher gar nichts am Hut, verfolge aber den Thread mit Interesse. Wenn ich das mit meinem Bastelkram vergleiche, baust Du da gerade einen Flugzeugträger, während ich Papierschiffchen falte. Hut ab! Und Danke, dass du das hier so detailliert teilst 

VG
Andreas

[phosgen]

Frontplatten-Beschriftung

Die 4mm starken Alufrontplatten – roh gebürstet – wollte ich mit transparenten Decalpapier beschriften und anschliessend Lackieren, wie ich das bei einem anderen Gerät recht erfolgreich schon hingekriegt hatte. Nach drei Versuchen hatte ich endlich die Beschriftung sauber aufgetragen und lackierte nach Trocknung die Frontplatten ein erstes Mal mit einer haudünnen Schicht.
Nach einige Minuten löste sich die Beschriftung sprichwörtlich auf – was für ein Desaster! Mit Nitroverdünner entferne ich Lack und das, was von der Beschriftung übrig war. Nach dem Desaster liess ich die Frontplatten anhand einer von mir angefertigen PDF-Vorlage mit Laser gravieren.
Auch hier geschah ein Maleur, das dazu führte, die Frontplatten nochmals zu schleifen und bürsten, und nochmals zu gravieren. Leider ist dadurch die Front etwas arg glänziger geworden. Nicht optimal.

[phosgen]

Preamp Unit

Geräterückseite
RCA Anschlüsse: An der Rückseite habe ich die RCA Anschlüsse angebracht. Die rot und weissen Kunststoffmanschetten der RSA Buchsen isolieren perfekt vom Chassis. Neben dem Phono-Anschluss befindet sich eine gesonderte Schraubklemme (rot) für die Ground Connection zum Plattenspieler.

Ground Chassis Anschluss: Wiederum eine Schraubklemme (grün-gel). Dieser Anschluss ist essentiell und muss im Betrieb mit dem Chassis Ground Connector der PSU-Unit verbunden sein. Inseitig ist dieser Anschluss mit dem zentralen Starground Stützpunkt verbunden.

HV- und LV-Supply Kabel: Anbei ein Bild der beiden Kabelverbindungen, die ich angefertigt habe.  Der Stecker mit Schraubanschluss – ein 6-poliger DIN Stecker – ist für die 3 Niedervoltspannungen vorgesehen. Der Schraubanschluss garantiert eine sichere Verbindung. Der schlange Stecker ist mit einer ausgeklügelten Schnapmechanik ausgestattet Ein Verwechseln zwischen den Polen für HT+ und HT-GND ist konstruktionsbedingt ausgeschlossen. Die Verbindung ist tatsächlich bombenfest. Beide Kabel habe ich am Chassis mit Briden zugfest befestigt. Die LV-Kabel enden an einer Lötleiste.

HV Discharger: An der Schraubklemme habe ich eine Entladevorrichtung angebracht, um damit die Restladung der Elkos der HT-PSU abzuleiten.

[phosgen]

Einbau HV Regulation und Preamp Module – Starground

Die vorgängig angefertigten Module baue ich ins Gehäuse ein. Das grosse Fiberboard steht auf Gummifüssen, und mit sechs Schrauben befestige ich das Board.  Die HT-Zuleitungen verbinde ich mit dem HV Regulation Modul. HT+ führende Kabel ist an der mit B+ markierten Öse verlötet. Das Andere Kabel ist mit dem grün markierten Punkt verbunden, von wo eine weitere Verbindung an den zentralen Starground führt. Die drei lokalen Starground Stützpunkte des Preamps verbinde ich mit dem zentralen Starground-Stützpunkt.

Die rückwärtigen RCA Anschlüsse, deren Schirmung, müssen auch an den Starground befestigt werden, wobei sich zwei grundsätzliche Optionen eröffneten, vgl. Skizze.

Implementiert habe ich Option 1. Die RCA Anschlüsse sind in drei Gruppen zusammengefasst, welche drei «Potentiale» repräsentieren.

•   Phono Ground >> (Starground-V1) >> Starground
•   Line 1..3+Rec-Out >> (Starground-V3) >> Starground
•   Line-Out >> (Starground-V3) >> Starground

Sollte es sich erweisen, dass die Eingänge brummen, dann würde ich Gruppe für Gruppe Option 2 implementieren. Grundsätzlich besteht bei Option 1, dass sich hörbare Brummschlaufen ergeben, weil immerhin eine kleine Kabelstrecke zwischen dem lokalen Starground, nahe der entsprechenden Gainstufe, und dem Starground sich befindet.

[phosgen]

Front Panel

Als ich die ursprünglich beschafften Stereo-Potentiometer installieren wollte, war ich bei beiden Pots mit den gemessen Wertekurven (links + rechts) nicht zufrieden, weil zu sehr voneinander abweichend. Deshalb habe ich mir teure high-grade Audio Pots beschafft. Deren Wertekurven sehen deutlich besser aus.

Das Turn-On-Delay muss noch an der Rückseite des Front Panels befestigt werden. Anschrauben geht nicht, deshalb habe ich das Board mit Heisskleber befestigt, was dank der gebürsteten Oberfläche gut hält.

Der Drehschalter ist drei-polig. Ein Pol ist für das Schalten der LED vorgesehen, die anderen beiden Pole schalten den linken und rechten Audio-Kanal die Ton-Quelle. Ausgangsseitig werden führen die Audio-Kabel nun zuerst zum Balance-Pot, zum Volume-Pot, dann zum Mute Schalter und schliesslich zum Relais des Turn-On-Delay Schaltkreis. Also nichts aufregendes.

[phosgen]

Preamp Tests

Die einzelnen Baugruppen hatte ich bereits nach deren Fertigstellung einzeln getestet. Nun, da (fast) alle Teile eingebaut sind, teste ich die Module im Gesamtkontext. Die PSU-Unit war zuvor bereits ohne Load geprüft worden.

Tests Heizleitungen
Für diesen Test habe ich die Sekundärsicherungen entfernt, so dass die HT-PSU ausser Betrieb ist. Den LV-Connector angeschlossen, die Röhren eingesetzt testete ich die beiden Heizspannungen:

• 12.6VDC Heizspannung lässt sich exakt auf den Soll-Wert einstellen.
• Die 6.3VAC Heizspannung ist mit gemessenen 6.78VAC etwas zu hoch (+7.6%).

Ich überlege, ob ich die Spannung korrigieren sollte, aber ich warte vorerst mal ab. Eine mögliche Optimierung wäre ein Artificial Centre Tap, den ich aber in der PSU-Unit einbauen würde.

Prüfen Chassis Ground Verbindungen
Zu diesem Zweck sind nun die Chassis Ground der PSU- und PRE-Unit verbunden, um eingehend die einwandfreie Funktion sicherzustellen. Der Widerstandswert muss zwischen Erdungspunkt am Kaltgerätestecker (PSU-Unit) und irgendeinem Punkt des Starground-Systems möglichst gegen 0 Ohm anzeigen.  Ebenso prüfe ich, ob die später HV-führenden Leistungen sauber vom Chassis isoliert sind.

Test HV-Regulation (ohne Preamp Modul angeschlossen)

Nun folgt der erste Test mit Hochspannung an der HV Regulationsmodul angelegt. Die COM Messklemme ist am Starground befestigt, die andere Testklemme am Kabel, das später zum Preamp Module führen wird. Die Sekundärsicherungen eingefügt, betätige ich den Hauptschalter und beobachte, wie sich die Spannung entwickelt. Die Röhren wärmen auf, die Kaltröhre 85A2 beginnt verzögert zu leuchten (diese Röhre hat keine Heizung), und wie. Die Spannung baut sich allmählich auf und pendelt sich bei bei 245VDC ein Ich regle mit dem Trim-Poti auf den Sollwert von 265VDC. Ich lasse das Ding über eine längere Zeit laufen, um zu beobachten, ob die Spannungsregelung stabil bleibt: bleibt stabil.

Elkos Entladen
Nach Abschalten des Geräts verbleibt noch einiges an elektrischer Ladung in den Elektrolytkondensatoren der HV-PSU, auch wenn sich die Spannung etwas abbaut. Mit der Entladevorrichtung berühre ich die beiden rot markierten Lötpunkte, um die Elkos komplett zu entladen.

[phosgen]

Tests am Preamp Modules

Die Spannung wächst: Das bisher lose Kabel ab HV-Regulation (B+) ist nun mit dem Preamp Modul angeschlossen. Ich schalte ein, und die Spannung baut sich auf. Exakt 265VDC liegen nun an den Anodenwiderständen an.

Dann jedoch war Ende mit der Eintracht. Praktisch alle gemessenen Werte waren zum Vergleich mit dem originalen Schema zu hoch, aber immerhin im «sicheren Bereich».

V1 – Phono Preamp Gain Stage 1: Immerhin weisen beide Kanäle diesselben Messwerte auf, so dass die Balance gewährleistet ist. Die auffälligste Abweichung ist die Spannung, die direkt an der Anode anliegt, die anstatt 103 V (Schema) nun jeweils 136V beträgt. An der Kathode liegen statt 0.9V nun 1.29V an.

Mithilfe eines Loadline Simulators ( https://www.trioda.com/tools/triode.html ) habe ich zuert die optimalste Konfiguration ermittelt, und dann anschliessend die gemessene Situation dargestellt, wobei ich die Adjustierung nach der anliegenden Anodenspannung ausrichtete.

Für DC Loadline habe ich die Werte Ra=270k und Ua=265V verwendet – den Rk ignorierend, weil kaum Einfluss auf die Loadline. Der optimale Bias Punkt (Ruhe Arbeitspunkt) in Bezug auf THD liegt bei Ua=99.4V und Ia=0.61 mA. Von diesem Arbeitspunkt abweichen bewirkt mehr harmonische Verzerrungen. Der erforderliche Headroom soll etwas grösser als die 4.4mV des MM Phono Pickup betragen – konkret 5mV RMS.

Bei den gemessenen Anodenspannungen von jeweils 136V ergibt sich eine THD von 0.036%, also rund 5 mal höher als im optimalen Szenario (Best). Den Anodenwiderstand verändern hat in der Simulation keinen Einfluss. Die Spannung bleibt stabil. Wenn man beide Situationen – Best und Effective  - ansieht, fällt auf dass sich die Werte für Rk wesentlich unterscheiden. In Best-Konfiguration beträgt Rk=1.68k, im Effective-Szenario liegt der Werte für Rk bei 3.1k, also nicht weit weg von den eingesetzten Kathodenwiderständen mit gemessenen 2.71k.

Diese Gain Stufe verstärkt das Eingangssignal (U-in) um etwa 40dB, konkret werden aus 5mV etwa 540mV (Best) respektive 519mV (effective)

Mögliche Massnahme 1: Kathodenwiderstände durch 1.7k ersetzen

[phosgen]

V2 – Phono Preamp Gain Stage 2: Die gemessenen Verhältnisse sind in etwa mit denen der ersten Stufe vergleichbar.

Gain-technisch gelangen an Grid U-in im Best Szenario 11.4mV respektive 11.0mV (effective) Signalspannung an. Weil praktisch dieselben Bedingungen vorliegen beträgt der Gain wiederum ca. 40dB, was An der Anode eine Signalspannung (U-out) von 1.24V RMS (Best) oder 1.14mV RMS ergibt, wobei ich den Load auf null annahm – also Volume Pot auf Maximum Position.

Hinsichtlich THD wäre das optimale Biasing bei Ua=100V, und Ia=0.61mA, bei einem Kathodenwiderstand von 1.7kOhm. Real fand ich den Bias Punkt auf Ua=135V und Ia=0.48mA vor. Der rechnerische Wert für Rk=3.05kOhm, tatsächlich habe ich Kathodenwiderstände von 2.73kOhm verbaut.

Mögliche Massnahme 2: Kathodenwiderstände durch 1.7k ersetzen

[phosgen]

V3 - Line Stage

Etwas ist faul an Anodenwiderstand V3B: Nach etwa 3-5 Minuten unter Spannung beobachtete ich ein seltsames Phänomen. Der Anode Load beträgt 11k, weshalb ich einen 10k und 1k MF Widerstand, in Serie geschaltet, verwende. Die beiden Widerstände erhitzten sich derart, dass sogar das Lot sich verflüssigte. Der Anodenwiderstand für Triode V3A ist auf die selbe Art zusammengesetzt, aber dort konnte ich keine übermässsige Erhitzung der Widerstände feststellen. Ich habe die betreffende Lötstelle nochmals nachgelötet, den Gesamtwiderstand nochmals gemessen. Ausser Betrieb stimmt alles. Aber wie verhalten sich die Messwerte?

Dass etwas nicht stimmt, wird anhand der Messwerte offensichtlich:

V3A (Left)
-   Ua = 104VDC
-   Uk =3.27VDC
-   Ug = 1.05VDC
-   Main-Out = 1.05VDC

V3B (Right)
-   Ua = 82VDC
-   Uk = 3.80VDC
-   Ug = 2.62 VDC
-   Main-Out = 2.7VDC

An Ug hätte ich jeweils einen Wert um 0VDC erwartet. Weil diese Gainstufe über einen closed Feeback Loop verfügt, kann eigentlich die DC Spannung nur von der Anode stammen (, weshalb ich an Main-Out – also nach den DC Blocker C110 und C210 die Spannung mass.

Die Frage ist, wieso die DC Spannung nicht sauber geblockt wird. Ich habe mit einem ESR Tester die beiden betreffenden MKPs gemessen: jeweils saubere 1uF und 0Ohm ESR.

Dass sich der Anodenwiderstand Ra am rechten Kanal (V3B) so stark erhitzt – das Lot wird flüssig – steht vermutlich mit der um linken Kanal höheren Spannung an Ug in Zusammenhang. Das jedoch überhaupt DC Spannung nach dem Main-out anliegt hat meines Erachtens mit den DC Blocker Caps zu tun.

Deshalb habe ich den Widerstand der beiden MKPs mit dem Multimeter gemessen und dabei beobachtet, wie der Widerstand von ca. 20Mohm gegen unendlich lief. Eigentlich ein Zeichen, dass kein DC Leakage vorliegt.

In der Folge habe Ich dasselbe Verfahren wie bei V1 und V2 angewandt, um die Line Stage zu analysieren, näher kennenzulernen. Das Best Scenario entspricht den Angaben, das ich über die diese Line Stage vorliegen habe: Die Anode zieht 15mA, Ra=11kOhm. Ich nahm an, der Headroom betrage 1.24V (U-in).

Der Arbeitspunkt liegt bei Ua=99.4V und 15mA. Mit voll aufgerissenem Volume Pot ist eine Eingangsspannung (Signal) von max 1.24V RMS, was zu einer THD von 0.281% führt, was nicht unbedingt das diesbezügliche Optimum darstellt.

Da rechter wie linker Kanal sehr unterschiedlich sich äussern, habe ich sie separat dargestellt. Der linke Kanal liegt eigentlich gar nicht so weit weg von den optimalen Werten (Best).

Obwohl eine Lötstelle am rechten Kanal qualmt, arbeitet die ECC99 Triode durchaus im sicheren Bereich und vor allem der THD ist günstiger als beim linken Kanal. Der Arbeitspunkt von Ra=82V und Ia=16.58mA.

Seltsam ist jedoch, wie sich die beiden Kanäle sich elektrisch verschieden verhalten, obwohl die Bauteile der beiden Kanäle ausbalanciert sind, sprich gleiche Werte aufweisen.

Finding 1: Das System ist ausser Balance
- DC Leakage bei den Cap C210 grösser als an C110
- Die ECC99 Röhre ist defekt

Finding 2: DC an Grid anliegend – 0.93VDC und 2.65VDC
- DC Leakage an Caps C110, C210

Finding 3: Relativ hohe THD an Kanal 1; Kanal 2 weist günstigere Bedingungen bezüglich THD auf

- Arbeitspunkt

Mögliche Massnahmen?

• Massnahme 3:DC Blocker (C110, C210) ersetzen?
• Massnahme 4: Arbeitspunkt auf 82V stellen, indem Rk durch 155Ohm (aktuell 225R) ersetzen.
• Ggf. ECC99 ersetzen

Weitere Massnahmen

• AC Heater Supply: Artificial Centre Tap oder Humdinger
• In PSU-Unit: HT-o auf GND legen (Sicherheitsmassnahme)

[phosgen]

Sachdienliche Hinweise sind erbeten

Wie ihr seht, Ich stochere bei der Line Stage nach möglichen Ursachen und suche nach Lösungen.

Hat jemand von Euch eine Idee, wo der Hase begraben ist?

Vielen Dank für Wortmeldungen

Liebe Grüsse
/ martin

[Laurent]

Hallo Martin,

Heute Abend werde ich mich durch deinen Bericht durchforsten.
Spannend ist es auf jeden Fall und die Vorgehensweise sehr strukturiert! 
Das wird sicherlich einige helfen, die sich mit der Thematik Ampbau neu befassen.

Gruß
Laurent

[harryhirsch]

Hi Martin,

ich würde als erstes eine andere Röhre probieren. Davon abgesehen ist der Anodenwiderstand mit 2W viel zu klein bemessen! Laut der Spannungsangaben im Plan werden 2,5W verbraten, der muss mindestens 5W haben!

Genauso finde ich die Spannungsfestigkeit deiner Kondensatoren etwas lax. Die Versorgung ist mit 265V angegeben. Wenn du das Gerät einschaltest, ziehen die Röhren keinen Strom weil die Heizung kalt ist, über die Anodenwiderstände fällt keine Spannung ab, die volle Versorgungsspannung liegt also am Kondensator an. Und zusätzlich wird sie etwas höher sein, da der Trafo quasi im Leerlauf ist. Das ist wirklich die falsche Stelle und unnötig hier zu sparen meiner Meinung nach. Der C103 ist mit 250V fehl am Platz, C110 mit 300V würde ich sagen grenzwertig.


Gruß, Volker

[roehrich]

Hallo,

noch eine Sache zu leckenden Kondensatoren: ein Test mit dem Multimeter reicht nicht immer aus, da die Prüfspannung nur wenige Volt beträgt ... um damit was zu sehen, muss der Kondensator schon ziemlich fertig sein. Probiere es mal so: klemme den fraglichen C in Serie mit einem Widerstand (10 - 100K)  direkt an Deine Hochspannung. Wenn er OK ist, sollte über dem externen Widerstand keine Spannung abfallen ... tut es das doch, leckt der Kondensator. Damit hast Du ihn so getestet, wie er auch später verwendet wird.

Ciao
Sebastian

[phosgen]

Salut Volker

Betr. Widerstand Power Rating: Na klar, deshalb glühen ja die Widerstände. Das Naheliegendste, und ich komme nicht darauf. Tausche die gegen 5W aus. Danke für den Hinweis.

Betr. Cap Rating: Gemäss meinem hier veröffentlichten Schema hast du Recht. Ich habe die Werte aus dem originalen Plan übernommen. Tatsächlich verwende ich SCR Solen MKP mit 400VDC Rating. Eine BOM mit den tatsächlich verwendeten Materialien / Bauteilen werde ich demnächst einstellen, welche mit dem Schema verknüpft ist.

Betr. Röhre: Ich habe gerade keine zweite zur Hand, ist bei TT bestellt. Die eingesetzte Röhre ist neu und ist eine Balanced ECC99. Darum erstaunt es mich.

Vielen Dank, cheers
/ martin

[phosgen]

Salut Sebastian

Betr. DC Leackage Verdacht: So was habe ich vermutet, dass meine Messungen unzureichend sein können. Aber das R und C in Reihe unter Hochspannung zu messen ist eine feine Idee.
Dazu muss ich lediglich die ECC99 ausbauen.

Vielen Dank, und Grüsse
/ martin