Hochwertiges 2x10W Stereo-Wiedergabeset

Hochwertiges 2x10W Stereo-Wiedergabeset
Michał Gołębiowski, Radioamator i Krótkofalowiec 1970/05
(Bei der Beschreibung handelt es sich um ein Modell, das in Zusammenarbeit mit der Redaktion des Magazins erstellt und vom Designer praktisch getestet wurde)

  Trotz des rasanten Fortschritts der Transistortechnik werden elektroakustische Geräte mit Elektronenröhren immer noch recht häufig von Funkamateuren hergestellt. Dies ist aufgrund der immer noch hohen Kosten von Halbleiterelementen und der Tatsache gerechtfertigt, dass das Starten von Transistorbauelementen im Allgemeinen schwieriger und mühsamer ist als ihre Röhren-Pendants und gute Kenntnisse der Problematik und umfangreiche praktische Erfahrung erfordern.

  Diese Beschreibung richtet sich an Funkamateure, die bereits einige Errungenschaften im Bau elektroakustischer Geräte haben und zu relativ günstigen Kosten ein qualitativ hochwertigeres Reproduktionsgerät erhalten möchten.

Technische Daten des Stereoverstärkers

• Maximale Ausgangsleistung bei nichtlinearen Verzerrungen im Band 40Hz ÷ 16000Hz und R_load = 7,5Ω weniger als 1% (Sinussignal): 2x10W.
• Frequenzeigenschaften (1,5dB-Band): 30Hz 000 20000Hz.
• Klangeinstellung in Bezug auf die Frequenz von 100Hz:
  bei 60Hz: + 6dB ÷ -12dB
  bei 12kHz: + 6dB ÷ -15dB
• Übersprechdämpfung zwischen den Kanälen im 30 ÷ 16000 Hz Band: ≥ 40 dB.
• Stereo-Balance-Regler: ± 6 dB.
• Eingangswiderstand:
    Eingang "magnetischer Adapter" - 100kΩ
    Eingang "Kristalladapter" - 100kΩ
    "Mikrofon"-Eingang - 80kΩ
    "Radio"-Eingang - 1MΩ
    "zusätzlicher" Eingang - 0,5MΩ.
• Eingangsspannung für maximale Ausgangsleistung bei f = 1000Hz und R_load = 7,5Ω:
    Eingang "magnetischer Adapter" - 5mV
    Eingang "Kristalladapter" - 70mV
    "Mikrofon"-Eingang - 4mV
    "Funk"-Eingang - 330mV
    "zusätzlicher" Eingang - 150mV.
• Signal-Rausch-Verhältnis bei maximaler Ausgangsleistung: ≥50dB.
• Änderung der Ausgangsspannung beim Trennen der Last: ≤1dB.
• Netzstrom: 220V, 50Hz, maximale Leistungsaufnahme 55W.
• Die übrigen Parameter sind in Form entsprechender Kennlinien in den Abbildungen 5, 6, 7, 8 und 9 dargestellt.

Das Funktionsprinzip eines Stereoverstärkers

  Die Verstärkerschaltung lässt sich in zwei Teile unterteilen:

1. Eingangsstufen, die den Frequenzgang formen und die Erzielung des geeigneten Eingangswiderstands und der Spannungsverstärkung ermöglichen,
2. Ausgangsverstärker (Leistungsstufe).

  Die schematische Darstellung des Vorverstärkers ist in Abb. 1 dargestellt. Zwischen den gestrichelten Linien ist nur ein Kanal dargestellt: Um das vollständige Diagramm zu erhalten, sollte dieser Teil der Zeichnung wiederholt werden.

Abb. 1. Schematische Darstellung des Vorverstärkers (Kanal "A")

  Der Verstärker hat 5 Eingänge: für Radio, Mikrofon, Magnet-Pickup, Quarz-Pickup und Aux-Eingang. Das Schalten der Eingänge sowie der Rückführkreise erfolgt durch einen 4-stufigen 5-Positionen-P_k1-Schalter - A und B.

  Jeder Vorverstärkerkanal verfügt über zwei Spannungsstufen mit EF86-Pentoden mit geringer Mikrofonierungswirkung. Die Frequenzgangkorrekturelemente befinden sich in der ersten Stufe und sind zwischen der Anode und dem Gitter der Röhre geschaltet. Durch die starke Rückkopplung wurde ein niedriger Widerstand des Gitterkreises der Röhrensteuerung erreicht, was die Störspannungen deutlich reduziert. Die mit den entsprechenden Eingängen in Reihe geschalteten Widerstände R₁ ÷ R₅ passen sich dem jeweiligen Aufnehmertyp an. Die Werte dieser Elemente wurden im Hinblick auf die Anpassung des Verstärkers ausgewählt, um mit einer Vielzahl von elektroakustischen Wandlern zu arbeiten.

  Die zweite Stufe ist für maximale Verstärkung gebaut. Die Ausgangsspannung nach dem Tonregelsystem beträgt ca. 200mV. Das Tonregelsystem verwendet gekoppelte lineare Potentiometer P₂ A und B sowie P₂ A und B. Aufgrund ihrer Charakteristik werden lineare Änderungen der Frequenzcharakteristik als Funktion der Potentiometerdrehung erhalten.

  Die Balanceregelung (Stereobalance) wird durch die gegeneinander gekoppelten Linearpotentiometer P₁ A und B realisiert, wodurch es möglich ist, die Verstärkung beider Kanäle abzugleichen, ohne die von beiden Kanälen abgegebene Gesamtleistung zu verändern.

  Die Verstärkungsregelung erfolgt mit einem doppelt logarithmischen Potentiometer P₄ A und B.

  Der Verstärker ist außerdem mit zwei Filtern ausgestattet, die den Frequenzgang formen: "Noise" und "Ripple", die durch die Schalter P_k2 A und B eingeschaltet werden. Durch Ändern des Wertes der RLC-Elemente der in diesen Filtern enthaltenen Formungselemente können Sie die Form der Charakteristik beeinflussen (Abb. 5).

  Der Schalter P_k3 A und B ermöglicht den Betrieb beider Kanäle in einer Stereoanlage, sowie den Kanalwechsel oder die Parallelschaltung für monophonen Empfang.

  Die vom Vorverstärker verursachten nichtlinearen Verzerrungen überschreiten unter normalen Betriebsbedingungen nicht 0,15%. Die entsprechenden Frequenzverläufe sind in Abb. 6 dargestellt.

  Die Endstufe (Abb. 2) ist ein Klasse-AB-Gegentaktverstärker, bei dem die Pentodensysteme der ECL86-Röhren in einem ultralinearen System arbeiten.

Abb. 2. Schematische Darstellung des Ausgangsverstärkers (Kanal "A")

Die Versorgung der Abschirmgitter der Endstufenröhren von den Abgriffen des Ausgangstransformators führt zu einer negativen Rückkopplung. Dies reduziert nichtlineare Verzerrungen und senkt den Innenwiderstand des Verstärkers.

  Die beiden Kanälen gemeinsame ECC83-Röhre arbeitet als Spannungsverstärker und die Triodenteile der ECL86-Röhren bilden einen Phasenwender. Die Kopplung zwischen der Eingangsstufe und dem Phaseninverter erfolgt direkt, um die Phasenverschiebungsfehler bei den niedrigsten Frequenzen zu reduzieren und somit die Stabilität des Verstärkers zu erhöhen.

  Der gesamte Verstärker wird von einer starken Gegenkopplungsschleife vom Transformatorausgang zur Kathode der ECC83-Röhre abgedeckt. Diese Kopplung reduziert nichtlineare Verzerrungen auf etwa 1% und setzt den Ausgangswiderstand des Verstärkers auf etwa 0,2Ω.

  Beim Bau des Verstärkers muss besonders auf die richtige Konstruktion der Ausgangsübertrager geachtet werden. Aufgrund des negativen Rückkopplungseffekts sollten sie Frequenzen bis etwa 100kHz übertragen und daher eine geringe Streuinduktivität aufweisen. Die Wickelmethode des Transformators ist in Abb. 3 dargestellt.

Abb. 3. Ausgangstransformator. Die Wicklungen wurden mit einem DNE-Draht gewickelt.
a - Wickelschema, b - Wickelmethode

    Die einzelne Anordnung der Abschnitte, ihre Anfänge und Enden sollten symmetrisch sein, und die Anzahl der Windungen analoger Abschnitte, insbesondere der Sekundärwicklung, sollte genau gleich sein. Um diese Bedingung zu erfüllen, sollte der Transformator sehr sorgfältig fertiggestellt werden und das Wickeln sollte durch Umdrehen des Körpers erfolgen - wie in Abb. 3 gezeigt. Am besten haben die Abschnitte eine gerade Anzahl von Schichten, dann befinden sich die Ausgänge an der Außenwand des Körpers. Wenn keine vollständigen Lagen erhalten werden können, erstreckt sich die letzte unvollständige Lage über die gesamte Länge der Wicklung oder es ist besser, die Anzahl der Windungen proportional zu ändern, wählen Sie einen anderen Drahtdurchmesser. oder die Verwendung eines anderen Kerns.

  Der Ausgangsübertrager wird am besten auf einen Kern mit einem Querschnitt von 9-12 cm² gewickelt (zB vom Netzübertrager des "Tatry"-Empfängers). Einzelne Schichten sollten mit Kondensator-Seidenpapier isoliert werden, und Abschnitte mit einer doppelten Schicht Wachstuch.

  Die Empfindlichkeit des Ausgangsverstärkers ohne Rückkopplung beträgt ca. 8 mV und nach geschlossener Rückkopplungsschleife - 200 mV.

  Das Netzteil (Abb. 4) arbeitet in einer konventionellen Einweg-Gleichrichterschaltung und liefert einen durchschnittlichen Strom von 150mA bei einer gleichgerichteten Spannung von 265V. Die Filamentwicklung sollte einer Belastung von bis zu 4A standhalten. Er wird durch Potentiometer P6 kurzgeschlossen (Netzbrumm entfernen).

Abb. 4. Schematische Darstellung der Stromversorgung des Verstärkers.

  Der Netztransformator wurde auf den Kern des "Symphony"-Empfängers gewickelt. Es kann auch ein anderer Kern mit einem Mittelsäulenquerschnitt von mindestens 12 cm² verwendet werden. Die Drossel kann mit einem Lautsprechertransformator vom "Stolica"-Empfänger oder einem ähnlichen mit einem Querschnitt von ca. 4 cm² hergestellt werden. Die Wicklung sollte massiv mit DNE Ø0.45mm Draht gewickelt werden bis der Körper voll ist. Um den Sicherheitsfaktor zu erhöhen, können Sie anstelle einzelner DK62-Dioden zwei in Reihe geschaltete DK61-Dioden verwenden, die mit Widerständen von etwa 1 MΩ / 0,5 W parallelgeschaltet sind.

Abb. 5. Eigenschaften von Formungsfiltern.
a - Welligkeitsfilter, b - Rauschfilter

Abb. 6. Die Abhängigkeit der Eingangsspannung als Funktion der Frequenz.
1 - Eingang "Radio", 2 - Eingang "Magnetadapter"

Abb. 7. Eigenschaften der nichtlinearen Verzerrung des Verstärkers als Funktion der Ausgangsleistung.
(Prozentsatz der Harmonischen)

Abb. 8. Kennlinien der nichtlinearen Verzerrung des Verstärkers als Funktion der Frequenz (Anmerkung: Rload = 7,5Ω).

Abb. 9. Frequenzcharakteristik der Klangregelung.

 Details zum Design des Verstärkers

  Der Verstärker mit dem Netzteil befindet sich in einem Holzgehäuse mit den Maßen 640x210x350mm (Box vom "Arkona"-Empfänger). Auf der Frontplatte sind folgende Bedienelemente angebracht: Schalter P_k1 A und B (ein Schalter vom TV-Gerät „Opal“), P_k2 A und B, Schalter P_k3 A und B (ein Schalter vom TV-Gerät „Lazuryt“) Gain- und Tonregler, Balance, sowie die Lautsprecherausgänge beider Kanäle und eine Aktivierungskontrollleuchte. An der Rückwand befinden sich Eingangsbuchsen, die Erdungsklemme und die Netzsicherungen.

  Die Montage des Verstärkers erfolgte in Form von drei Komponenten, nämlich:

• Vorverstärker,
• Ausgangsverstärker (Endstufe),
• Netzteil.

  Die Gesamtansicht des Verstärkers und der Unterbaugruppen ist in den Fign. 10, 11 und 12. Die auf dem Foto sichtbare Elektronenabstimmungsanzeige ("magisches Auge") soll den Betrieb des FM-Decoders signalisieren, der als Zusatz zum beschriebenen Verstärker montiert werden kann oder auch funktionieren kann . als Indikator für ein Stereosignal in der in Abb. 13 gezeigten Schaltung.

Abb. 10. Gesamtansicht des Verstärkers.

Abb. 11. Das Innere des Verstärkers - Ansicht von unten.

Abb. 12. Das Innere des Verstärkers - Rückansicht.

Abb. 13. Stereosignalanzeige.

  Die Anzeige funktioniert so, dass bei gleichem Signal von beiden Kanälen A und B der beleuchtete Teil des Anzeigeschirms seine Oberfläche nicht ändert, ansonsten ändert sich die beleuchtete Oberfläche.

  Um den Einfluss von Störsignalen zu vermeiden, wurde der Vorverstärker in einem separaten Kasten aus Aluminiumblech untergebracht, in dem auch die erste Verstärkerstufe (ECC83 Elektronenröhre) untergebracht war. Das Gehäuse des Vorverstärkers ist an der Frontplatte des Verstärkers befestigt.

  Um den Einfluss von Störsignalen zu vermeiden, wurde der Vorverstärker in einem separaten Kasten aus Aluminiumblech untergebracht, in dem auch die erste Verstärkerstufe (ECC83 Elektronenröhre) untergebracht war. Das Gehäuse des Vorverstärkers ist an der Frontplatte des Verstärkers befestigt.

  Der Ausgangsverstärker (Leistungsverstärker) und das Netzteil sind direkt am Chassis montiert. Der Netztransformator ist magnetisch abgeschirmt und so platziert, dass sein Streufeld möglichst wenig auf die erste Stufe des Vorverstärkers einwirkt.

Verstärkerstart

  Führen Sie bei der Vorbereitung des Verstärkers für den Betrieb die folgenden Schritte aus:

1. Überprüfen Sie die korrekte Montage des gesamten Gerätes.
2. Starten Sie die Stromversorgung, d.h. überprüfen Sie die korrekte Spannung bei Nennlast (+265V, 150mA und 6,3V AC, 4A).
3. Starten Sie die Endstufe. Die Funktionsweise ist wie folgt: Die Ausgänge des Lautsprecherübertragers sollten mit einem 7,5Ω Lastwiderstand geschlossen und die Vorverstärkersteuerung abgeklemmt werden. Wenn der Verstärker mit der überakustischen Frequenz schwingt, sollten die Elemente C₂₂ und C₂₉ entsprechend ausgewählt werden. Treten die Schwingungen bei subakustischer Frequenz auf, sollten die Kapazitäten von C₂₁, C₂₆ in den Entkopplungsfiltern erhöht werden. Das Abklemmen des Abschlusswiderstandes darf keine Überspannung im Ausgangstransformator verursachen. Tritt dieses Phänomen jedoch auf, sollte der Wert des Dämpfungswiderstands R48 verringert werden. Anschließend wird die Symmetrie der Anodenströme der Pentodenteile der ECL86-Elektronenröhren durch Einstellen des Potentiometers P₅ bestimmt. 
   Die Widerstände R₃₇ und R₃₈ sollten mit einer Toleranz von 5% hochstabil sein. Die Werte dieser Widerstände sollten vor dem Zusammenbau gemessen werden und der größere sollte anstelle von R₃₈ eingesetzt werden. Die besten Arbeitsbedingungen werden erreicht, wenn die Differenz der resultierenden Anodenwiderstände der ECL86-Trioden 3% beträgt. Daraus folgt, dass auch die Widerstände R₃₉ und R₄₀ richtig ausgewählt werden sollten.
   Ein richtig funktionierender Leistungsverstärker sollte eine Leistung von nicht weniger als 10 W an eine Last von 7,5Ω liefern, mit einem 200 mV Sinussignal, das im Frequenzbereich von 40 Hz ÷ 16000 Hz gesteuert wird, ohne merkliche nichtlineare Verzerrungen und parasitäre Schwingungen.
4. Starten des Vorverstärkers. Es besteht darin, die Richtigkeit der Spannungen an charakteristischen Punkten zu überprüfen, die Funktion der Ton-, Balance- und Verstärkungsregler zu überprüfen. Rauschen und Netzbrummen werden überprüft, nachdem die Endstufe bei voller Verstärkung an einen 7,5Ω-Lastwiderstand angeschlossen wurde.

Lautsprechergehäuse

  Der Verstärker arbeitet mit zwei Lautsprechersätzen. In jedem Gehäuse befinden sich zwei GD20/5F oder GD31-21/5 Lautsprecher und zwei GDW6.5/1.5 Lautsprecher. Der Anschluss der Lautsprecher an das Trennfilter mit einer Flankensteilheit von 12dB / Okt erfolgt wie in Abb. 14. Die Grenzfrequenz des Filters beträgt ca. 4000Hz. Spuleninduktivität L = 0,4 mH, Kapazität C = 4 μF. Auf eine Karkasse ohne Kern, die in Abb. 14 dargestellt ist, wurden 125 Windungen DNE-Draht Ø1,4 mm gewickelt. Durch die Verwendung eines Trennfilters können hohe Schallleistungen ohne übermäßige Verzerrung und mit einem besseren mittleren Wirkungsgrad verarbeitet werden.

Abb. 14. Anordnung der Lautsprecheranschlüsse und Abmessungen des L-Spulenkörpers.

  Die Lautsprecher und Filter sind in einem Zweikammergehäuse mit den Maßen: 750x350x230mm untergebracht. Die Verwendung dieses Gehäusetyps gewährleistet die Wiedergabe eines breiten Frequenzbandes mit Mitteltonlautsprechern. Das Gehäuse besteht aus 10mm dicker Spanplatte. Von außen ist es mit einer Schicht "Skay" bedeckt und von innen mit einer 2 cm dicken Mineralwolleschicht ausgekleidet.

  Die gesamte Konstruktion wurde sehr sorgfältig gefertigt, die Bauteile passgenau eingepasst, an vielen Stellen mit Holzschrauben verschraubt und die Fugen mit Epidian 5 Epoxidharz vergossen. Die Kanten und Ecken wurden zusätzlich mit Stecknadeln und Leisten verstärkt. Die Löcher (Tunnel) bestehen aus runden Bakelitrohren mit einem Durchmesser von 70 mm und einer Länge von 180 mm. Die Position der Lautsprecher und die wichtigsten Abmessungen des Gehäuses sind in Abb. 15 dargestellt.

Abb. 15. Lautsprechergehäuse.

  Die Tieftöner werden von der Gehäuseinnenseite aus mit Schrauben auf Metall verschraubt, die Hochtöner "flach" platziert, damit sich kein Kanal in der dicken Gehäusewand bildet und ebenfalls mit Schrauben an Metall befestigt.

  Eine gründliche Untersuchung des Lautsprechersystems ist schwierig und nur in einem elektroakustischen Labor möglich. Daher müssen Sie sich auf folgende Versuche beschränken:

• Messung des Lautsprecher-Eingangsimpedanzmoduls im gesamten Frequenzband,
• Wiedergabe unterschiedlicher Frequenzen im gesamten Frequenzband (sog. "Pfeifen"), wodurch unerwünschte Resonanzen oder "Löcher" aufgefangen werden,
• Spielen von Musik von guten Schallplatten oder anderen Quellen, insbesondere Werke für große Sinfonieorchester und große Jazzgruppen.

  Das Zweikammergehäuse wurde im Buch von A. Witort "Elektroakustyka dla wszystkich" beschrieben.

Liste der elektronischen Komponenten für einen Kanal eines Stereoverstärkers

Widerstände

Alle Widerstände, sofern nicht anders angegeben, sind vom Typ MŁT 0,5W 5%.

R_{1, 21} - 0,5MΩ
R_{2, 5, 15, 18÷20, 35, 50} - 1MΩ
R₃ - 56kΩ
R_{4, 26, 30} - 68kΩ
R_{6, 12, 22, 25} - 0,1MΩ
R₇ - 0,15MΩ
R_{8, 9} - 0,56MΩ
R₁₀ - 5,6MΩ
R_{11, 13} - 0,22MΩ
R_{14, 51} - 2,2kΩ
R₁₆ - 33kΩ
R₁₇ - 27kΩ
R₂₃ - 1,2kΩ
R₂₄ - 0,39MΩ
R₂₇ - 6,8kΩ
R₂₈ - 10kΩ
R_{29, 34, 44, 47} - 120Ω
R₃₁ - 0,2MΩ 2%
R_{32, 42, 43, 48} - 1kΩ
R₃₃ - 3,9kΩ 2%
R₃₆ - 150kΩ 1W 2%
R_{37, 38} - 68kΩ 1W 2%
R_{39, 40} - 470kΩ 2%
R₄₁ - 12kΩ 1W
R_{45, 46} - 220Ω 1W
R₄₉ - 5Ω 2W (drahtgewickelter Widerstand)
R₅₂ - 470kΩ 1W

Kondensatoren

C₁ - 150pF/100V
C₂ - 560pF/100V
C₃ - 220pF/100V
C₄ - 2200pF/100V
C_{5, 7, 14} - 0,1μF/250W KSF
C₆ - 25μF/12V
C₈ - 8μF/350V
C₉ - 4700pF/25V
C₁₀ - 3300pF/25V
C₁₁ - 6200pF/25V
C₁₂ - 820pF/100V
C₁₃ - 25μF/12V
C₁₅ - 0,1μF/250V
C₁₆ - 560pF/100V
C₁₇ - 8200pF/25V
C₁₈ - 2200pF/25V
C₁₉ - 0,02μF/25V
C_{20, 21} - 5μF/350V
C₂₃ - 0,1μF/250V
C₂₄ - 0,022μF/250V KSF
C₂₅ - 0,022μF/250V
C₂₆ - 5μF/350V
C_{27, 28} - 50μF/25V
C₂₉ - 430pF/500V
C_{30, 34} - 0,022μF/630V
C_{32, 33} - 100μF/450V
C₃₄ - 0,1μF/100V

Potentiometer

P_{1, 2, 3} - PA-102 - 500kΩ A 1W
P₄ - PA-102 - 500kΩ C 1W
P₅ - DG 101T - 27Ω 1W
P₆ - DG 101T - 470Ω 1W

Elektronenröhren

L1, L2 - EF86
L3 - ECC83
L4, L5 - ECL86
L10 - EM84

Halbleiterdioden

D1, D2 - DK62

Andere Elemente auf diesem Gerät

B1 - Sicherung 1A
B2 - Sicherung 0,3A

Literatur

• A. Witort: "Elektroakustyka dla wszystkich (Elektroakustik für alle)" WKŁ Warszawa 1963
• A. Witort: "Amatorskie wzmacniacze elektroakustyczne (Elektroakustische Amateurverstärker)" WKŁ Warszawa 1968
• M. Słaby, P. Kozłowski: "Przetworniki elektroakustyczne (Elektroakustische Wandler)" WKŁ Warszawa 1969

Material zur Freude von Elektronenröhren-Enthusiasten: Grzegorz 'gsmok' Makarewicz