EE-815 Line-Vorverstärker mit Trioden

EE-815
Line-Vorverstärker mit Trioden
Prinzipiell können moderne Hochpegel-Signalquellen direkt an Endstufen angeschlossen werden. Soll
jedoch die Lautstärke eingestellt oder der Pegel etwas aufgeholt werden, empfiehlt sich der Einsatz
eines Vorverstärkers.
Bei einem Line-Vorverstärker ist nur geringe Verstärkung von wenigen dB nötig. Dafür sollte dieser
einen niedrigen Ausgangswiderstand besitzen und genügend Strom liefern, damit auch niederohmige
Verbraucher oder Lasten mit höherer Kapazität wie z.B. längere Kabel zur Endstufe problemlos
angetrieben werden können.
Schaltungsbeschreibung
Die eigentliche Verstärkung übernimmt V1. Hier wird die ECC 82 eingesetzt, deren Leerlaufverstärkung für diesen Zweck ausreichend hoch ist. V2 und V3 ist die Ausgangsstufe mit der
Doppeltriode 12BH7, deren beide Systeme als Kathodenfolger geschaltet sind. Bei Bedarf können die
Ausgangsstufen parallel geschaltet werden können, um einen niederohmigen und stromstarken
Ausgang zu realisieren. Die Gegenkopplung wird an beiden Ausgängen abgegriffen, damit man die
Toleranzen der beiden Systeme der 12BH7 in den Griff bekommt. Im Fall der Parallelschaltung der
beiden Kathodenfolger werden die Kathoden der beiden Systeme zusätzlich über niederohmige
Vorwiderstände
entkoppelt.
Durch
entsprechende
Bestückung,
insbesondere
der
Ausgangskondensatoren, sind drei Schaltungsvarianten möglich.
Variante 1 verfügt über zwei gleichwertige Ausgänge, die von je einem Triodensystem versorgt
werden. Damit kann die Schaltung als Line-Verstärker am Eingang eines Vorverstärkers eingesetzt
werden, wobei ein Ausgang den Lautstärkesteller versorgt und der andere als Record-Ausgang zur
Verfügung steht. An beiden Ausgängen sind Folienkondensatoren eingesetzt, um bestmögliche
Wiedergabequalität sicherzustellen, die Elkos C11 und C12 werden nicht bestückt. Die Verstärkung
wird über die Gegenkopplungswiderstände R4 (1 k), R5 (4,7 k), R25 und R26 auf etwa 14 dB = 5-fach
eingestellt, was ist für diesen Einsatzbereich ausreichend ist. Diese Variante ist nicht für niederohmige
Lasten ausgelegt.
Variante 2 verfügt nur über einen Ausgang, der von beiden Triodensystemen versorgt wird und
entsprechend niederohmig und stromstark ist. Damit ist ein Einsatz als Ausgangsverstärker in einem
Vorverstärker möglich. Hier wird nur der Ausgang 2 benutzt, C14 wird nicht bestückt, die Brücke Br1
wird gesetzt. Die Verstärkung wird bei dieser Variante ebenfalls auf etwa 14 dB eingestellt. Damit ist
ausreichender Pegel vorhanden um auch Endstufen mit geringer Verstärkung problemlos anzutreiben.
Variante 3 verfügt über zwei galvanisch getrennte, übertragergekoppelte Ausgänge. Als
Ausgangsübertrager wird ein hochwertiger Übertrager vom Typ L-8142-15 eingesetzt. Durch den
weiten Frequenzgang des Übertragers kann darauf verzichtet werden, diesen in die
Gegenkopplungsschleife einzubeziehen. Die Gegenkopplungs- und Ausgangswicklungen des
Übertragers werden mit Widerständen mit 1 kȍ abgeschlossen, damit eine Grundlast vorhanden ist
und keine Resonanzspitzen auftreten. Der Übertrager hat das Übersetzungsverhältnis 8:1+1. Die
Verstärkung wird durch Anpassen der Gegenkopplungswiderstände R4, R5 eingestellt, für R4 wird
820 ȍ, für R5 eine Brücke eingesetzt. Somit steht ein ausreichend hoher Spannungshub zur
Verfügung, um auch dynamische Kopfhörer betreiben zu können. Der Übertrager besitzt zwei
galvanisch getrennte Sekundärwicklungen. Damit können entweder zwei Line-Ausgänge realisiert
werden, oder die Wicklungen werden entsprechend für den Anschluss eines dynamischen Kopfhörers
verschaltet, wobei Typen von 32 ȍ bis 600 ȍ einsetzbar sind. Bei einer Spannung von 80 Vss am
Verstärkerausgang sind bei 8:1-Beschaltung etwa 7 Veff an jedem Übertragerausgang und Belastung
durch einen 600-ȍ-Kopfhörer erreichbar, was einer Leistung von gut 80 mW entspricht. Ein höherer
Pegel ist bei zunehmendem Klirrfaktor ebenfalls möglich.
Am Eingang des Verstärkers ist ein Tiefpass mit R1 und C2 vorgesehen um HF-Einsteuungen zu
unterdrücken. Dies ist aufgrund der hohen Bandbreite der Verstärkerschaltung empfehlenswert. Die
eigentliche Verstärkung übernehmen die beiden Triodensysteme V1a und V1b, deren
Grundverstärkung
durch
die
jeweiligen
Kathodenwiderstände
festgelegt
ist.
Die
Gesamtleerlaufverstärkung wird dabei auf beide Trioden aufgeteilt. Durch die Verwendung der ECC
82 mit ihrer niedrigen Grundverstärkung kann die Gegenkopplung moderat ausfallen. Die
Ausgangsstufe ist gleichstrommässig angekoppelt und wird in die Gleichstrom-Gegenkopplung
einbezogen. Vorteilhaft an dieser Gegenkopplungsart ist, dass keine phasenbeeinflussenden Bauteile
im Gegenkopplungszweig liegen. Damit ist der Verstärker über weite Bereiche sehr stabil. In der
Ausgangsstufe wird die Röhre 12BH7 eingesetzt. Diese ist eine stromstarke Doppeltriode mit bis zu
20 mA pro System, moderater Verstärkung und niedrigem Innenwiderstand, die in Schwarz-WeissFernsehgeräten zur Vertikalablenkung eingesetzt wurde. Diese Röhre ist aus aktueller Fertigung in
guter Qualität erhältlich. Je nach Einsatzvariante können die beiden Triodensysteme mit der Brücke
Br1 parallel geschaltet werden, wie bereits erwähnt. Aufgrund des grossen Signalhubs von 80 Vss am
Ausgang des Kathodenfolgers ist der Verstärker auch als Treiberstufe für SE-Endstufenprojekte
einsetzbar.
Bei Einsatz des Ausgangsübertragers L-8142-15 wird die Brücke auf der Platine gesetzt und die Elkos
C11 und C12 werden bestückt. Damit ist eine sehr niederohmige Ankopplung des Übertragers
gewährleistet, damit auch tiefste Frequenzen unbedämpft übertragen werden können. Die
Gegenkopplungswicklung wird hier nicht verwendet und mit einem Widerstand abgeschlossen.
Aufgrund des breiten Frequenzbereichs des Übertragers und seiner Linearität wird sie bei dieser
Anwendung nicht benötigt. Ob der Verstärker im Line-Betrieb oder mit dem Übertrager verwendet
wird, für das Ohr bleibt ein angenehmes Klirrspektrum erhalten, wobei die Klirranteile k2 und k4
jeweils grösser sind als die k3 und k5. Zur Unterdrückung eventuell auftretender Schwingneigung ist
C4 vorgesehen, als Richtwerte gilt 47 pF. Die Dioden D1 und D2 dienen dem Schutz der Gitter der
Kathodenfolgerröhre.
Der Verstärker ist in Monobauweise auf einer Europakarte untergebracht. Zum Betrieb des
Vorverstärkers ist eine stabile und absolut brummfreie Versorgungsspannung von 330 V und eine
Gleichspannung von 12,6 V für die Heizung erforderlich. Durch die RC-Glieder R12, C5, C6, R13, C7,
C8 und R24, C9, C10 wird die Spannung zusätzlich gesiebt und die einzelnen Stufen entkoppelt. Bild
4 zeigt das Hochspannungsnetzteil. Durch Drosselsiebung und Stabilisierung mit T1 wird die
Brummspannung wirksam unterdrückt. Transistor T2 sorgt zusammen mit R5 für eine
Strombegrenzung, falls Kurzschluss oder Überstrom auftreten. Zur Vorsiebung wird eine Drossel mit 4
H eingesetzt, die die Eingangsbrummspannung am Ladekondensator C1 zusammen mit C2 stark
vermindert. T1 muss dann bei weitem weniger Brumm ausregeln, womit eine sehr saubere
Hochspannung zur Verfügung steht. Das Hochspannungsnetzteil kann zwei Verstärkerkanäle
versorgen. Bei konsequentem Mono-Aufbau sollte jedoch wegen der besseren Kanaltrennung für
jeden Kanal ein separates Hochspannungsnetzteil eingesetzt werden.
Für den brummfreien Betrieb eines hochwertigen Vorverstärkers ist Gleichstromheizung der Röhren
zwingend erforderlich. Hier kommt die bewährte Schaltung eines Low-Drop-Reglers zum Einsatz.
Durch den Kondensator C4 baut sich die Referenzspannung des Spannungsreglers nach dem
Einschalten langsam auf, womit Softstart für die Röhrenheizung erreicht wird. Durch geeignete
Beschaltung von IC1 (723) wird der Spannungsabfall am Längstransistor und an den Stromfühlern R4
und R5 gering gehalten, wodurch nur geringe Verlustleistung entsteht, die in Wärme umgesetzt wird.
Um diese abzuführen muss T1 entweder zur Kühlung am Chassis montiert werden, oder es wird ein
entsprechender Kühlkörper, z.B. der SK68/100, eingesetzt. Der Längstransistors muss isoliert montiert
werden. Für die benötigten Spannungen wurde ein entsprechender Netztransformator angefertigt,
welcher zusätzlich noch über eine zusätzliche Sekundärwicklung verfügt, falls noch Spannungen von
12 V oder ±15 V für Steuerungsaufgaben oder Zusatzbaugruppen mit OPs benötigt werden.
Trotz der Softstartvorrichtung in den Netzteilen ist es sinnvoll, nach dem Einschalten und während des
Aufheizens der Röhren das Signal stumm zu schalten. Im Verstärker sind hierzu drei Relais
vorgesehen, die über einen Muting-Controller oder manuell per Schalter gesteuert werden können.
Rel2 und Rel3 schalten die beiden Verstärkerausgänge stumm. Dies ist sinnvoll, da bei Betrieb ohne
Ausgangsübertrager die Auskoppelkondensatoren nach dem Einschalten geladen werden müssen
und somit ein unerwünschter Spannungshub am Ausgang entstehen kann. Der Eingang des
Verstärkers wird mit Rel1 ebenfalls stummgeschaltet, damit auch sicher kein noch so minimales
Restsignal hörbar wird. Die Stummschaltung am Eingang des Verstärkers kann unabhängig von der
am Verstärkerausgang angesteuert werden. Damit ist es möglich, die Eingangsstummschaltung auch
für kurzzeitiges Abschalten des Signalwegs bei Wechsel des Verstärkereinganges zu verwenden.
Durch den Widerstand R1 wird zudem verhindert, dass die Signalquelle kurzgeschlossen wird. Die
Stummschaltezeit des Muting-Controllers sollte auf etwa 90...120 Sekunden eingestellt werden, dann
haben sich die Arbeitspunkte stabilisiert und die Kondensatoren sind aufgeladen. Die Relais sind als
Öffner beschaltet, wodurch die Signale bei stromloser Relaisspule stummgeschaltet sind. Dies
vereinfacht die Ansteuerung der Stummschaltung beim Ausschalten des Verstärkers.
Der Muting-Controller verfügt über zwei Schaltausgänge für das Zuschalten der Hochspannung mit 60
Sekunden Verzögerung und Freigabe der Lautsprecherausgänge mit 120 Sekunden Verzögerung.
Hier wird das Relais des Controllers nicht zum Schalten der Lautsprecher sondern des MutingSchaltsignals verwendet. Der Schaltausgang für die Hochspannung wird hier nicht eingesetzt, ebenso
wird auf die Standby-Funktion verzichtet, da der Vorverstärker nur eine geringe Stromaufnahme im
Vergleich zu leistungsstarken Endstufen hat und diese Funktion somit nicht nötig ist. Nach dem
Einschalten initialisiert der Controller und schaltet mit einer Verzögerung von 120 Sekunden das
Relais. Die Muting-Relais werden geschaltet und der Signalweg wird frei. Während dieser Zeit blinkt
die LED. Nach dem Ablauf von 120 Sekunden leuchtet sie permanent. Dieser Zyklus wiederholt sich
nach jedem erneuten Einschalten. Über die beiden Eingänge AC1 und AC2 wird die
Sekundärspannung des Netztransformators überwacht. Wird der Verstärker ausgeschaltet, fällt die
Sekundärspannung weg und er wird sofort stumm geschaltet. Somit werden Ein- und
Auschaltknackser wirksam unterdrückt. Die Versorgung des Controllers erfolgt direkt aus der
Heizspannung.
Durch die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten dieses Vorverstärkers stellt dieser eine ideale Ergänzung
einer hochwertigen Verstärkerkette dar, die jedem Bedarf gerecht wird. Damit kann sowohl ein
komfortabler Vorverstärker mit Record-Ausgang als auch einer mit zwei Lineausgängen realisiert
werden. Ebenso kann damit ein kleiner kompakter Universalvorverstärker aufgebaut werden, der
zusätzlich für Kopfhörerbetrieb geeignet ist.
Technische Daten
Betriebsspannung
Heizspannung
Steuerspannung Muting
Frequenzgang ohne Übertrager
Frequenzgang mit Übertrager
Fremdspannung
Geräuschspannung
330 V, ca. 50 mA pro Kanal
12,6 V, 450 mA pro Kanal
11...13 V
16 Hz (-0,1 dB) ... 100 kHz (-0,2 dB)
20 Hz (-0,2 dB) ... 100 kHz (-0,2 dB)
-78 dBV
-85 dBV(A)
passender Muting-Controller:
passende Netzteile:
EE-323
EE-201, EE-816
Klirrspektrum
Ausgangsspannung
kges
k2
Last 32 ȍ, v = 8 dB, Übertrager-Sekundärwicklungen parallel
0,63 Veff
0,19 %
0,17 %
1,9 Vef
0,46 %
0,44 %
k3
k4
0,06 %
0,04 %
0,02 %
0,07 %
Last 300 ȍ, v = 16 dB, Übertrager-Sekundärwicklungen in Serie
0,86 Veff
0,15 %
0,14 %
0,04 %
3,9 Veff
0,51 %
0,50 %
0,08 %
5,4 Veff
1,30 %
1,12 %
0,39 %
<0,01 %
0,01 %
0,50 %
Last 1 kȍ, v = 8 dB, Übertrager-Sekundärwicklungen getrennt
0,775 Veff
0,22 %
0,20 %
2,9 Veff
0,80 %
0,79 %
0,08 %
0,08 %
0,03 %
0,05 %
Last 10 kȍ, v = 14 dB, ohne Übertrager, Ausgänge getrennt
0,775 Veff
0,04 %
0,03 %
5,2 Veff
0,18 %
0,18 %
0,01 %
<0,01 %
<0,01 %
<0,01 %
Höhere Ausgangsspannungen sind möglich, jedoch mit zunehmendem Klirrfaktor. Sämtliche Werte
wurden unter Laborbedingungen gemessen.