LeBong | ECC83-Phonovorstufe

Ein Versuch, den Klang der Vergangenheit einzufangen.
© Johannes LeBong, Karlsruhe, den 07. 06. 2004

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Prolog ::

Mit meinen eigenwilligen Retro-Audio-Experimenten, mit hochempfindlichen Lautsprechern und mit klassischen Plattenspielern, spüre ich seit geraumer Zeit einem musikalischen Klang nach, der deutlich anders ist als das, was digitale Stereoanlagen diesertage zustande bringen. 

Den Versuch, eine universelle Hifi-Wiedergabekette zusammenzustellen, die für jede Art von Musik gleichermaßen geeignet wäre, habe ich längst aufgegeben. So etwas gibt es einfach nicht. Lieber schmecke ich meine Setups klanglich auf mein bevorzugtes Programmmaterial ab. Es macht mir sehr viel Spaß, wenn ich Gästen vorführen kann, wie unerwartet frisch und knackig altmodisch aussehendes Röhrengerät aufspielt. 

Für meine Elektrogitarren, wäre ich nie im Leben in Versuchung gekommen, HiFi-Transistorverstärker zu benutzen. Was jeder Musiker weiß: der Eigenklang der klassischen Röhrenkoffer prägt einen Sound ganz entscheidend. Von daher waren bei guten Musikerverstärker die Röhren auch zu keiner Zeit aus der Mode. 

Jenseits der blanken Messwerte, machen noch genügend andere Eigenschaften einer Röhrenschaltung die Musik. Damit meine ich neben den Röhrentypen, Kondensatoren und anderen Bauelementen zuallererst die verschiedenen Schaltungsprinzipien. Ein und derselbe Verstärker klingt mit Gegenkopplung deutlich anders als ohne. Und eine SRPP-Vorstufe prägt den Klang anders als ein konventionell beschaltetes Triodensystem. Das merkt man natürlich erst, wenn man wirklich sehr viel experimentiert, sein Ohr schult und vergleicht.

Diesmal kann ich mich mit meinem DIY-Bericht etwas kürzer fassen. Im ausführlicheren Artikel über mein erstes Projekt dieser Art, der Phonostage mit der 6SL7, hatte ich ja bereits die drei grundlegende Strickmuster aufgeführt und genauer beleuchtet, nach denen man einen Phono-Entzerrer bauen kann.

Im folgenden geht es um einen Vertreter jenen Typus, bei dem die RIAA-Entzerrung 'aktiv' mittels frequenzabhängiger Gegenkopplung vorgenommen wird. In den Sechzigern nutzen viele renommierte Hersteller dieses Prinzip, beispielsweise die Firma SHURE in ihrem Modell M65 'Stereo Conversion Preamplifier' oder die Firma  DYNACO in ihrer Vorstufe PC-6.

Nach einiger Überlegung entschied ich mich für die SHURE M65 Schaltung als Bauvorlage.

Hier sieht man, wie das Originalgerät aufgebaut war. Das Foto stammt aus einem alten BRAUN Prospekt. Man konnte den M65E damals über die Firma BRAUN beziehen als Vorschaltgerät für die legendären BRAUN Stereoverstärker. Diese Version war mit einem Trafo für die hiesige Netzspannung bestückt.

Sowohl der M65 Vorverstärker als auch der PC-6 realisieren den Phono-Equalizer aktiv über die Gegenkopplung und sind sich auch sonst sehr ähnlich.


RIAA-Preamp Konzept ::

Schaltplan (modifiziert) aus alten Unterlagen der Firma Shure USA
Schaltungsteile die für die Phonoentzerrung nicht benötigt werden habe ich grau eingefärbt.

Gemäß meiner Zielvorstellung halte ich mich diesmal beim Aufbau relativ eng an den Original- Schaltungsentwurf, zumindest was die eigentliche RIAA-Schaltung betrifft. Die Umschaltung für 'Mic / Tape / Special' habe ich im obigen Originalschaltplan grau eingefärbt, da diese Eingänge bei mir nicht benötigt werden.

Als Verstärkerröhre wird hier die ECC83 genommen, eine hochverstärkende Doppeltriode. Man liest immer wieder in Foren, diese Röhre würde sich nicht für Phono-Entzerrer eignen, da sie nicht rauscharm genug sei. Genauso häufig wird das unsinnige Gerücht ventiliert, zwei ECC83-Triodenstufen reichten von der Verstärkung her nicht aus.

Das ist auch ein Grund, warum ich gerade dieses Industriegerät als Vorbild nahm. Nur jemand der sich in der Audio-Historie nicht auskennt, könnte das Know-how der SHURE Ingenieure in Zweifel ziehen. Natürlich muss man in jeder Audiokette darauf achten, die Verstärkerstufen untereinander passend zu kombinieren. In diesem Fall sollte die Folgestufe eine Eingangsimpedanz in der Größenordnung von 50k min. haben.

 


Mein Netzteil ::

Meine schnelle Lösung hat sich bei diesem Versuchsaufbau aus dem vorhandenen Material ergeben. Ich bediente mich kurzerhand der Innereien zweier aufgesägter Steckernetzteile vom Surplus-Dealer. Solche Netzteile kosten manchmal nur ein paar Cent. Eines, das ich verwendete, war für 230V Input und  12VDC Output ausgelegt, das andere hatte 230V primär und 24VAC sekundär. Ich brauchte 12.6V Heizung für zwei ECC83 Röhren und 100V +B für meine Anodenspannung.

Solche billigen Netzteile haben meist eine relativ hohe Leerlaufspannung. So auch das 12VDC Netzteil. Es bringt - gering belastet - über 15V. Das kann man sich zunutze machen. Mit einem nachgeschalteten integrierten Spannungsregler lässt sich die Heizspannung genau auf 12.6V einstellen.

Den zweiten Trafo habe ich quasi verkehrt herum an die Sekundärwicklung des ersten angeschlossen. Am seinem Ausgang liegen hier 120 Volt Wechselspannung an, aus denen mit einer Si-Diodenbrücke und ein paar R-C-Siebgliedern die Anodenspannung passend aufbereitet wird - it's so easy! Man muss nur mit den R-Werten ein bisschen experimentieren, da die Trafodaten nicht genau kalkulierbar sind. Hier zum Vergleich das Netzteil aus dem Original - mit Einweggleichrichtung und Wechselstromheizung!

Herausgekommen ist bei mir mechanisch das unten abgebildete kompakte Netzteilmodul. Die obere Alu-Abdeckplatte dient gleichzeitig als Kühlkörper für den Regler.

Zum weiteren Aufbau ist nicht viel zu sagen. Vielleicht sollte ich noch auf den Bedienknopf vorne am Gehäuse eingehen. Es ist ein Eingangsumschalter für drei Tonquellen, so dass ich neben einem Plattenspieler auch noch einen Tuner oder einen CD-Player anschließen kann. Das wurde  nur ausnahmsweise und nur bei diesem Gerät einmal so gemacht. Sonst stecke ich meine Tonquellen immer direkt um, da ich Potentiometer, Schalter und überflüssige Signalleitungen prinzipiell als störend empfinde.

Weil die billigen Trafos keine Schirmwicklung haben, schalte ich einen Kaltgerätestecker mit integriertem Netzfilter vor, um Störspannungen aus dem Netz vom Gehäuseinneren auszusperren.

Als Masseführung verwende ich ein Stück dicken blanken Kupferdraht, den ich freitragend durch das Gehäuse verlege und den ich an einem zentralen Massepunkt sternförmig und streng symmetrisch verzweige. Ein sauberes Massekonzept ist das 'A und O' bei einem Röhrenvorverstärker. Das ist der Punkt an dem viele unerfahrene Bastler scheitern, mit dem Ergebnis, dass der Verstärker brummt.

Hier steht das Teil bereits fertig auf der Workbench. Alle Spannungswerte lagen direkt nach dem Einschalten im grünen Bereich, das heißt wie im Originalschaltplan angegeben. Jetzt fehlt nur noch der erste - wie immer spannende - Hörtest... Ich war wirklich neugierig, wie so eine Vintage-Replika wohl klingt.

Ich darf sagen, das kleine Kästchen spielte aus dem Stand höchst zufrieden stellend! Der SN-Ratio erwies sich unter Praxisbedingungen viel besser als befürchtet - Rauschen und Brummen sind auch an hochempfindlichen Lautsprechern kein Problem - Glück gehabt! Auf dem Datenblatt des Originals waren nämlich nur 50dB Hum & Noise angegeben. Dieser Wert ist nicht so beeindruckend. Ich habe jedoch gute Gründe für die Annahme, mit dem Nachbau erheblich besser zu liegen. Genau messen konnte ich es nicht.

Wie das? Erstens ist mein Netzteil aufwändiger gesiebt und hat eine Vollbrücke als Gleichrichter. Zweitens heize ich die Röhren mit Gleichstrom. Kohleschicht Widerstände fallen als potentielle Rauschquelle bei mir ebenfalls weg. Die Kapazitäten im Signalweg (ich nahm MKP-, FKP- und Styroflex-Kondensatoren) habe ich durch Selektion und Ausmessen deutlich unter 5% Abweichung getrimmt. Es war zunächst nicht ganz einfach, Kondensatoren mit den passenden Werten zu bekommen.

Noch ein paar Daten: Eingangsimpedanz nach Norm. Verstärkung 44dB. Ausgangsimpedanz < 5k. Entzerrung ungefähr nach RIAA mit einer kleinen künstlichen Anhebung von 3dB oberhalb 10 kHz, die man aber nicht überbewerten sollte, da man sie kaum hört. Man wollte damit vorsichtig einen minimalen Höhenabfall ausgleichen, den die ersten dynamischen Tonabnehmer damals aufwiesen.

Ich habe übrigens nicht vor, diese experimentelle RIAA messtechnisch zu perfektionieren, sondern halte mich penibel an die Bauteiledaten des Originals. Schließlich soll mein Ergebnis diesem altehrwürdigen 'Stereo Conversion Preamplifier'  ja klanglich nahe kommen.

Ich hatte diese Vorstufe ganz mutig ohne Abschirmhülsen gebaut, was sicher nicht ganz optimal ist, da sich die freistehenden Röhren Störungen einfangen können. Der Geräuschspannungsabstand verbessert sich weiter, wenn man die Tuben schirmt, so dass ich noch überlege, ob ich nicht vielleicht doch am Ende auf den Anblick der ECC83 verzichten soll. Eine Mumetall-Abschirmhülse (permalloy) bringt hier die besten Ergebnisse, da sie nicht nur statisch sondern auch magnetisch schirmt. Wie oben zu sehen, habe ich Kupferhülsen genommen, weil ich es so hübscher finde.

 


Resümee ::

Besser kann es gar nicht kommen: den ersten Hörtest an meinem kürzlich restaurierten THORENS TD150 MK I mit AUDIO-TECHNICA AT-110E Pickup hat mein Prototyp gleich mit Bravour bestanden.

Beim ersten Probelauf und bei den Abbildungen auf dieser Seite waren noch zwei ungepaarte Röhren aus meinem Fundus im Spiel.

Mit neuen, selektierten Röhren werde ich mich über Wochen genauer einhören und den Klang in diversen Zusammenstellungen auf mich wirken lassen. Beim ersten Test mit Platten, die ich gut kenne, spielte 'der Alte' sehr dynamisch und frisch mit einem schön abgerundeten und straffen Bass. Das Klangbild wirkt sehr harmonisch und angenehm  - etwas anderes hätte mich bei der guten Herkunft auch sehr gewundert...

Den Nachbau kann ich nur empfehlen - Let the music play!

 


Finale Edition ::

Aufgrund der guten klanglichen Ergebnisse im Vergleich mit Industriegeräten, erschien es mir lohnend, eine gesteigerte Version so einer RIAA zu realisieren.

Hier ein Bild von dieser verbesserten Phonovorstufe:

 


Vergleichbare Originalgeräte werden von meiner neuen Phonovorstufe klanglich in vielerlei Hinsicht übertroffen. Ausgesuchte Bauteile namhafter Hersteller sorgen beispielsweise für genauere Einhaltung der Entzerrerkurven und bessere Kanalgleichheit.

Ich mag zwar ganz gerne den Anblick traditioneller Handverdrahtung bei Röhrengeräten, sehe jedoch bei empfindlichen Vorverstärkern Punktvorteile für ein Printed Circuit Board mit kurzen und sorgfältig geplanten Signalwegen. Das kommt dem Signal-Störspannungsabstand zugute und so wurde also eine schöne neue Leiterplatte für die alte Schaltung entworfen.

Die verlustarmen WIMA FKP1 Kondensatoren mit nur 1% Toleranz gehören zu den besten heute erhältlichen Kondensatoren für solche kritischen HiFi-Anwendungen. Dazu kommen noch die modernen Metallfilm-Widerstände. Sie rauschen deutlich weniger als die Kohleschichtwiderstände der Röhrenära.

Das Netzteil wurde nach einem hohen Industriestandard exklusiv für diese RIAA maßgeschneidert. Es arbeitet mit einem diskret aufgebauten Shuntregler, der für die hochstabile Anodenspannung zuständig ist. Ein Netz-Eingangsfilter ist ebenso 'on board' und unterdrückt wirksam HF-Störungen aus dem Netz.

Teure, abgeschirmte Netzkabel werden für meine Vorstufe nicht benötigt. Der nach eigenen Spezifikationen in Deutschland gefertigte Spezialtrafo ist sogar bedingt kurzschlussfest nach DIN EN 61558 und macht eine externe Netzsicherung überflüssig. Die DC-Heizungsversorgung für die Röhren ist stromgeregelt, was einen Röhrentausch besonders problemlos macht. Zudem wird eine lange Lebensdauer der Röhren erreicht, da die Heizwicklungen keinen Einschaltstromstoß erhalten. Alle Elkos in der Stromversorgung sind spezielle Low-ESR Typen.

Das Gerät ist doppelt isoliert nach den Normen der Schutzklasse 2 aufgebaut. Dadurch werden so genannte Brummschleifen in der Audioanlage über die Schutzerdung am Netz vermieden.

 


 

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