His Master's Noise: A Thoroughly Modern Tube Phono Preamp

Realisierung durch Frank Wilker

Dieses Projekt ist entwickelt und geprüft!

letzte Änderung: 01.01.2020

• design by Stuart Yaniger (SY)
• auf diyAudio
• geposted am 21. April 2010

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Das Netzteil

Wir haben es hier mit einer klassischen CLC-Siebung zu tun. Auf den Gleichrichter folgt ein "kleiner" Kondensator. Ich habe hier einen Folienkondensator mit 60 uF eingesetzt. Die darauffolgende Drossel sollte eine Induktivität von 5 Henry besitzen und 80 mA ab können. Das von mir gewählte Modell der Fa. Hammond erfüllt diese Forderungen, ist preiswert und gut erhätlich.

Die Berechnung "80mA abkönnen" könnte ins Auge gehen.

Wie dann auch bei mir geschehen. Vermutlich war es die Nähe und damit Wärme eines Widerstandes, der dazu diente weitere 12V Überspannung abzubauen. Der Effekt war eine defekte Drossel. Jetzt habe ich eine Drossel mit etwas höherem Widerstand eingesetzt. Diese kann mit bis zu 150mA belastet werden. Also lieber etwas großzügig dimensionieren. Auf den Widerstand konnte ich dadurch ebenfalls verzichten.

Dahinter habe ich einen Elektrolytkondensator 470 uF/500V der Fa. eingesetzt. Von hier aus geht es weiter zur Netzteilplatine.

Als Transformator bevorzuge ich bei geringen Leistungen (bis maximal 100W) R-Core-Typen. Bei richtiger Beschaltung arbeiten diese unhörbar. Als positiver Zusatzeffekt ist die geringe magnetische Störstrahlung zu nennen. Sie ist allerdings trotzdem vorhanden, wie wir im weiteren Verlauf noch hören werden. Der Zusammenbau des Netzteils wird im Part "Einbau ins Gehäuse" genauestens beschrieben.

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Die Netzteilplatine

Die Netzteilplatine enthält auf 100x100mm alle Bauteile, die für die Röhrenheizung und die vier Versorgungsspannungen erforderlich sind. SY (Stuart Yaniger) fordert einen Zweig für jede Spannung und jeden Kanal. Wir benötigen also 2 x 260V und 2 x 160V. Die Hochlegung der Röhrenheizung wurde ebenfalls auf der Netzteilplatine realisiert. Auf dem oben gezeigten Bild ist dies noch anders. Der Kondensator zum Hochlegen der Heizspannung befindet sich hier noch auf der Hauptplatine. Die Widerstände dazu unterhalb der Platine.

Die Kühlkörper der Leistungstransistoren und Spannungsregler müssen außerhalb der Platine angebracht werden. Ich habe mir erlaubt, diese einfach auf den Gehäuseboden zu schrauben, da die Wärmeentwicklung doch relativ gering ist. Im Nachinhein muss ich einräumen, dass man bei einem Defekt alle Halbleiter wieder los schrauben muss. Eine Lösung mit Kühlkörpern auf der Platine wäre vermutlich einfacher gewesen.

Die Heizungsvariante war mir etwas zu kompliziert. Da mein Sohn ein weiteres Gerät aufbaut, haben wir den Tipp von Allen Wright aufgenommen und die Heizspannungsversorgung über einen Spannungsregler LM317 pro Röhre realisiert. So kann man die Heizspannung für jede Röhre exakt einstellen.

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Die Hauptplatine

Bestückt wird diese wie üblich: Also von klein nach groß. Zuerst Widerstände, dann die LED, Glimmlampen, TO92-Transistoren, Fassungen für die Röhren, Kondensatoren und zuletzt die Kühlkörper mit den DN2540 in TO220-Ausführung.

Wer meinen Empfehlungen für die Widerstände folgt und dann auch noch engtolerierte Kondensatoren für die RIAA-Entzerrung einsetzt, kann auf großartige Messprozeduren verzichten. Die Abweichung der RIAA-Kurve beträgt bei mir 0,5dB bei 20kHz.

Jetzt noch die Verkabelung für die Röhrenheizung fertig stellen. Jeweils ein Pin der Heizung jeder Röhre wird mit GND_Heizung verbunden. Danach die anderen beiden Heizungsanschlüsse der Röhren eines Kanals mit +6,3V. Bei dem anderen Kanal dann die übrig gebliebenen zwei Anschlüsse mit -6,3V verbinden.

Wer jetzt meckert, dass er eine externe Verkabelung herstellen muss, obwohl wir doch so eine schöne Platine haben, sollte notieren, dass hier doch relativ hohe Ströme fließen. Dieser Stromfluss auf der Platine sollte unter allen Umständen vermieden werden, da er unser wertvolles Audio-Signal beeinflussen könnte.

Das Design der Platine ist also keine Faulheit, sondern gewollt.

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Tests und Inbetriebnahme

Bitte immer dran denken. Die Spannungen mit denen wir hier arbeiten sind L E B E N S G E F Ä H R L I C H ! ! ! Anfänger sind ja meist etwas vorsichtiger als die "alten Hasen". Das ändert aber nichts daran, dass beide gleichermaßen die hohe Spannung nicht gut ab können. Also bitte ganz vorsichtig.

Konstruktionsbedingt ist dieses Netzteil relativ empfindlich gegen Wiedereinschalten bei noch anliegender hoher Spannung. Ich habe so zweimal einen der Leistungstransistoren getötet. Also immer schön abwarten, bis die Kondensatoren leer sind.

Nun kommt der spannende Teil; ein kleines Wortspiel sozusagen. Bevor wir die Netzteilplatine mit dem Netzteil verbinden, prüfen wir erst mal die Spannung hinter der Drossel. Also einen Lastwiderstand angebracht und los.

Noch mal zur Erinnerung. Ein Lastwiderstand sorgt für das Abfallen der Spannung nach dem Ausschalten. Ansonsten bleibt die Spannung für einen längeren Zeitraum (Wochen bis sogar Monate) erhalten. Das kann sehr unangenehm sein. Vor allem kann man nicht weiter arbeiten, wenn noch eine hohe Spannung anliegt.

Wir brauchen mindestens 310V um genug Spannungsüberschuss zur Siebung zu haben. Bei 310V und ca. 80 mA benötigen wir einen Widerstand von 310/0,08; Also genau 3,875k. Vermutlich haben wir diesen nicht und ebenfalls eine etwas höhere Spannung. Wir nehmen also 5kOhm. Das ergibt bei 320V einen Stromfluss von 64mA und damit eine Leistung von ca. 20W.

Also bitte für einen entsprechenden Lastwiderstand sorgen. Bei kurzem Einschalten, messen und wieder Ausschalten, darf man sich auch eng an die Belastungsgrenze heran tasten. Ein parallel- und hintereinanderschalten von Widerständen hilft häufig weiter, wenn der passende Widerstand nicht vorrätig ist.

Hat alles funktioniert? Der Transformator wird nicht zu heiß? Und brummt auch nicht? Dann darf die Netzteilplatine angeschlossen werden. Jetzt brauchen wir vier Lastwiderstände. Für die 260V benötigen wir 260/0,02 = 13.000 Ohm. Mit einem 10K Widerstand (meistens gut verfügbar) erreichen wir 26mA und verbrauchen damit ca. 6,8W.

Für die 160V Sektion gilt 160/0,02 = 8k = 3,2W. Ich hatte 7,5K Widerstände (21,5mA) zur Verfügung. Bitte dran denken. Alle Hochspannungsteile mit Lastwiderstand versehen.

Wir schalten jetzt kurz ein. Und sofort wieder aus. Wenn es nicht geknallt oder geschmort hat, messen wir, ob über den Lastwiderständen jetzt eine (vermutlich kleine) Spannung anliegt. Diese sollte noch nicht allzu hoch sein, da die Spannung langsam hoch fährt.

Falls alles okay ist, schalten wir wieder ein. Dabei habe ich das Multimeter bereits an einem Lastwiderstand angeschlossen und kontrolliere den Spannungsanstieg. Wenn jetzt nichts offensichtlich heiß wird, oder sogar qualmt, messe ich die Spannung über den weiteren Lastwiderständen.

Ich hatte glücklicherweise keinen Fall, in dem das Hochspannungsnetzteil nicht sofort richtig funktioniert hat. Wie gesagt, nach dem Abschalten immer warten, bis das Netzteil komplett entladen ist.

Jetzt schließen wir die Röhrenheizung, wie bereits oben beschrieben an und prüfen die Spannung am Heizanschluss der Röhren. Auch hier bitte Vorsicht, da die Heizspannung ja auf die Hochspannung aufgelegt ist.

Ist auch hier alles okay, schließen wir den Eingang der beiden Kanäle kurz. Einfach eine Drahtbrücke zwischen Eingang und GND einlöten.

Endlich ist es soweit. Wir können wir eine Sektion der Hauptplatine mit Strom versorgen. Ich benutze immer einen 10Ohm-Widerstand, um den ersten Spannungsanschluss herzustellen. So lässt sich relativ einfach der Stromfluss kontrollieren. Bei den gewünschten 20mA haben wir dann einen Spannugsabfall von 200mV, also eine geringe Leistung. Da reicht sogar ein 600mW Widerstand.

Jetzt messen wir wieder:

• 1. Spannungsabfall über R2/R23 . Dieser sollte nicht mehr als 20V betragen.
• 2. Spannungsabfall über der IR-Diode. Dieser sollte ca. 1,2V betragen. Ich fand keine Diode, die mir eine Spannung unter 1,4V bescherte. Das ist aber ebenfalls noch okay.
• 3. Die Spannung an der Anode der D3A. Diese sollte ca. 140V betragen

Wenn alles gut ist, dann machen wir mit der D3A des anderen Kanals weiter. Auch hier führen wir die o. g. Messreihe durch.

Jetzt geht es Schlag auf Schlag. Mit dem Anschließen der 160V, auch hier über einen 10Ohm-Widerstand, an die E88CC setzen wir zwei verschieden geschaltete elektrische Systeme unter Spannung. Das 1. System sorgt für die Spannungsverstärkung. Das 2. System fungiert als Kathodenfolger.

Jedes System sollte auf einen Stromverbrauch von max. 10mA kommen. Wir messen zuerst Iges über dem 10Ohm-Widerstand. Hier sollten nicht mehr als 200mV (also 20mA gesamt) abfallen. Auch hier messen wir wie oben beschrieben, allerdings nur für System 1: 1. Spannungsabfall über R, 2. über der roten (ich nehme gelbe) LED und 3. die Anodenspannung.

Für System 2 ermitteln wir den Stromfluss wie folgt: Wir ziehen von Iges einfach den Stromfluss des 1. Systems ab. Es verbleibt der Stromfluss des Kathodenfolgers.

Alle Werte im grünen Bereich? Was genau ist denn nun der grüne Bereich? Die Diskussion im Thread sind da sehr weitreichend. SY hat damals selbst geposted, dass eine Verschiebung des Anodenstromes der Eingangsröhre bis zu 10mA nicht mit einer Verschlechterung des Klangbildes verbunden war.

Jetzt sollten wir das Gerätchen auch testen. Also Buchsen und Stecker angelötet und ran an System und Verstärker.

Zufrieden? Oder eher nicht? Denken Sie daran, dass erstens der Eingangswiderstand an einen eventuellen Übetrager angepasst werden muss. Und zweiten Kondensatoren häufig eine länger Einspielzeit benötigen. Also erst mal ein paar Stunden hören und dann die Performance bewerten.

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Einbau ins Gehäuse

Das von mir benutzte Gehäuse wird von der Fa. Modusshop 2000 aus Italien hergestellt. Die Gehäuse haben eine gute Qualität und es gibt sie in vielen verschiedenen Größen und Varianten. Ich bevorzuge die Gehäuse mit Aluboden und -Deckel. Diese lassen sich leichter bearbeiten als die Deckel aus Stahlblech. Außerdem wähle ich aus optischen Gründen die 10mm-Frontplatte.

Ein Zwischenblech sorgt bei dem Gehäuse für zusätzliche Stabilität und trennt Netzteilsektion und Hauptplatine mechanisch voneinander.

Ein kurze Fazit zu meiner Variante: Ich würde heute das Netzteil in einem separaten Gehäuse verbauen. Das kostet zwar ein paar Euro mehr, bringt aber den Vorteil, besser arbeiten zu können. Der Einbau aller Komponenten war schon etwas frickelig. Noch schlimmer wurde es, als ich einmal eine defekte Drossel wechseln musste.

Bei meinem ersten Versuch hatte ich den Netztrafo hinten im Gehäuse, unterhalb der Cinch-Buchsen angebracht. Tun Sie das nicht. Trotz R-Core-Trafo hat es gebrummt und zwar nicht zu knapp. Also Trafo nach vorne direkt hinter die Frontplatte.

Tun Sie sich selbst einen Gefallen und testen Sie vorher, wie die Komponenten am besten eingebaut werden. Ich habe alles mit relativ langen Kabeln versehen, an den Verstärker angeschlossen und diesen ordentlich aufgedreht. Danach habe ich Netztrafo und Drossel vorsichtig so verschoben, dass der Brumm am geringsten war.

Dabei werden Sie sehr schnell merken, welche Anordnung den wenigsten Brumm erzeugt. Bitte seien Sie dabei sehr vorsichtig und kommen Sie nicht an spannungsführende Teile. Wenn Sie die richtige Anordnung gefunden haben, geht es an die Bearbeitung des Gehäuses.

Ich bohre die Löcher für Drossel, Netztrafo, Platine, Transistoren und Halter für Lötösenleisten. Danach bringe ich den Netzrafo an. Von dort aus mache ich die Verbindung zu einer Lötösenleiste an der ich dann den Gleichrichter und den Folienkondensator anlöte.

Von hier aus geht es weiter zur Drossel. Hinter der Drossel wird der Elktrolytkondensator angelötet. Die Kondensatoren verklebe ich immer mit Heißkleber. Abstehende Kabel werden mit Kabelbindern zusammen gefasst. Allerdings vermeide ich es die Wechselstrom führenden Kabel mit den Gleichstromkabeln zu verbinden. Das gibt nur wieder Ärger (Brumm).

Weiter geht es mit der Platine. Ist die Eingangspannung zu hoch (deutlich über den geforderten 310V), setzte ich zur Verbindung noch einen entsprechenden Widerstand dazwischen. Das schont die Transistoren, erzeugt aber auch Wärme. Bevor ich die Platine mit den Transistoren festschraube, versehee ich diese mit allen erforderlichen Kabeln.

Verwenden sie nur vernünftige Kabel. Ich benutze gerne teflonumantelte Silberkabel. Jetzt die Platine auf das Bodenblech schrauben. Danach kommen die Transistoren dran. Diese müssen mit Glimmerplättchen oder Teflonfolie isoliert werden. Den Kunststoffnippel für die Schraube nicht vergessen. Nach der Installation der Transistoren und der Spannungsregler ist das Netzteil fertiggestellt.

Wir prüfen nun noch die Isolation der Halbleiter. Mit einem Multimeter messen wir den Durchgang zwischen Halbleiter (Metallplatte) und der Schraube (oder ein Metallteil am Gehäuse). Hier darf auf keinen Fall Durchgang zu messen sein. Ich prüfe danach noch mal das Netzteil mit Lastwiderständen oder angeschlossener Hauptplatine um einen Defekt ausschließen zu können.

Okay, jetzt einen Kaffee, damit sich das Netzteil entladen kann.

Wir können natürlich auch schon mal die Hauptplatine auf das Zwischenblech schrauben.

Dabei habe ich die Platine sehr nahe an dir Rückwand befestigt. So kann ich den Signalweg bei entsprechender Anbringung der Eingangsbuchsen sehr kurz halten.

Die Ausgangsbuchsen bringe ich darüber an. Als Verbindungskabel nehme ich das Sommer Cable SC-Albedo MKII.

Ich benutze einen Leiter für das Signal, einen Leiter für GND und die Abschirmung verbinde ich an der empfindlichsten Seite mit dem Gehäuse. Die Abschirmung wird nur einseitig elektrisch verbunden. Da gibt es auch keine Diskussion. Das ist kein Masse-Kabel.

Die Kabel verklebe ich noch mal mit Heißkleber, aber erst wenn es das Gerätchen wirklich gut tut.

So, Klappe zu, Affe tot und einschalten. Viel Spaß damit!

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Tipps

Was für Tipps kann man da schon noch geben? Schreiben Sie mir. Ansonsten klebe ich die Kondensatoren noch mal gerne an einer Stelle mit Heißkleber fest. Beim Verschieben werden Sie vermutlich gemerkt haben, dass einige Teile durchaus ein Geräusch im Lautsprecher verursachen, wenn man sie antippt. Mit Heißkleber kann man da gegen wirken.

Ach ja, Kondensatoren. Je teurer, desto besser. Jetzt muss ich erst mal lachen. Hier darf sich jeder seine eigene Meinung bilden. Sicherlich gibt es bessere und schlechtere Kondensatoren.

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Downloads

• Originalbeschreibung von SY
• Schaltplan his master´s noise
• Schaltplan Netzteil
• BOM Hauptplatine
• BOM Netzteil

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