Röhren-Vorverstärker

Weil's kalt ist...

Eigentlich könnte man sich zur Röhrenendstufe (die man sich irgendwann geleistet hat) einen Röhren-Vorverstärker bauen. Und wenn schon sollte es etwas "anständiges" sein!
Und auch wenn man eigentlich den Klangregler nicht braucht, es könnte ja sein, dass er doch mal Sinn macht, also kommt er rein. Und auch ein brauchbarer Phono-Vorverstärker gehört dazu. Und weil man eigentlich erst das Konzept entwickeln sollte wollen wir dies hier auch tun.
Und etwas mit Röhren bauen "erwärmt" das Herz des Röhrenfans und es wärmt letztlich auch die Wohnung, zumindest ein wenig.

Also, zum Konzept gehört, dass der Vorverstärker nicht grösser als nötig wird, dass andererseits all das drin ist, was rein gehört. Wenn noch etwas hinzu kommt, das nicht zwingend ist (Kopfhörerverstärker und/oder Entzerrer-Vorverstärker für Platte) so kommt dies in ein separates Gehäuse!
Falls dieses Konzept nicht gefällt, ist es natürlich jedem erlaubt alles Erdenkliche in ein etwas grösseres gemeinsames Gehäuse zu bauen.

Hier das Prinzipschaltbild:

Die jeweils dreipoligen Buchsen deuten an, dass es sich hier um Mehrfachstecker handelt, welche die Verbindung zum eigentlichen Vorverstärker herstellen.
Im Vorverstärker ist generell die Eingangswahl vorgesehen, ebenso die Regler für Lautstärke, Höhen, Tiefen und Balance. Das Netzteil ist so konzipiert, dass es auch die Stromversorung der Zusatzgeräte übernehmen kann.

Ich habe bei den Eingangsbuchsen unterschiedliche Spannungen angeschrieben und die Idee ist, dass der Vorverstärker auf eine Empfindlichkeit von 150mV gebaut wird, wobei dann eine Ausgangsspannung von rund 1,5V am Ausgang steht. Mit dieser Spannung lassen sich praktisch alle üblichen Endstufen ansteuern.
Da es Geräte gibt wie etwa CDP, welche eine höhere Spannung liefern macht es Sinn, Eingangsbuchsen mit Dämpfung vorzusehen (könnte z.B. mit einem Schalter aktiviert werden), damit beim Wechsel der verschiedenen Quellen keine zu grossen Lautstärkesprünge entstehen. Die gewählte Abstufung liegt bei rund 10dB. Es wäre aber auch denkbar die Dämpfungen mit anderen Werten zu bestücken.

Wenn wir also das Konzept festlegen muss zuerst klar sein, was da alles angeschlossen werden soll und mit welchen Pegeln zu rechnen ist.
Weiter sind wie erwähnt die Funktionen zu umreissen, die angeboten werden müssen.

Im Bereich Lautstärke ist eine Röhre vorgesehen, welche mit einer Verstärkung von rund 14 ausgestattet ist. Dies macht bei kleinen Signalen Sinn, bei grossen Spannungen wäre diese Verstärkung aber nicht nötig. Da aber der Lautstärkeregler hier untergebracht ist (um diese Stufe nicht zu übersteuern) kann nicht der Klangregler direkt vom Lautstärkeregler bedient werden ohne dass eine Trennstufe vorhanden ist. Dies ergäbe unangenehme Rückwirkungen. Es ist daher sinnvoll, diese erste Stufe einzubauen.
Gehen wir weiter in der Festlegung des Konzepts, so stellen wir fest, dass kein Aufnahmeausgang vorgesehen ist. Sowas könnte nachgerüstet werden, wobei dann allerdings das Problem mit den unterschiedlichen Pegeln nicht mehr so einfach zu lösen wäre. Ohne aktive Stufe ist ein Aufnahmeausgang rückwirkungsfrei nicht möglich. Andererseits deswegen zwei Röhrenstufen zu verbauen ist ein fragliches Unternehmen.
Zu Zeiten von Tonbandgeräten wurde viel auf Band überspielt. Heute wird üblicherweise Internet-Radio direkt auf Festplatte gebannt und falls noch irgendwelche Bearbeitungen erfolgen, geschieht dies ebenfalls auf dem PC.
Das Einzige, das Sinn machen könnte wäre das kopieren von Platten. Dazu habe ich dem RIAA-Entzerrer einen zusätzlichen Ausgang verpasst, welcher analog in die Soundkarte geht. Im Detailschaltbild habe ich eine Cinchbuchse eingezeichnet, welche direkt auf dem Entzerrverstärker-Ausgang hängt.
Der nächste Punkt ist wie bereits erwähnt der Einbau eines Klangreglers. Natürlich, wenn das Ding nur verwendet wird um PC über die Anlage zu hören ist der Klangregler entbehrlich, denn sowas kann am PC implementiert werden. Geht es aber um die Wiedergabe alter Quellen, so ist ein Klangregler oft noch sinnvoll. Darum habe ich ihn hier eingeplant.

Am Schluss sitzt der Balanceregler, welcher auf der einen Endstellung eine Pegelanhebung von rund 3dB ergibt, andererseits aber (im anderen Kanal) eine Dämpfung von gegen 11dB. In der Summe bleibt die Lautstärke im Raum weitgehend konstant.
An diesen Regler schliesst sich der eigentliche Ausgang in Form eines Katodenfolgers an. Ich glaube, dass ich mit dieser Ausrüstung so ziemlich das biete, was nötig ist.
Zunächst noch ein paar Worte zum Aufbau: Es ist durchaus möglich so ein Gerät mit einer gedruckten Schaltung auszurüsten. Sinnvoll wäre die Aufteilung in Netzteil, Line-Platine, Kopfhörerverstärker und RIAA-Entzerrer.
Ob man nun den Kopfhörerverstärker ins selbe Gehäuse baut wie den RIAA bleibt jedem selbst überlassen. Generell gilt: Baut man kleinere Einheiten (RIAA kanalweise), so wird das Layout des Prints einfacher. Das Gleiche gilt zumindest teilweise auch für den Line-Teil, wobei dort der Katodenfolger mit den zwei Systemen einer Röhre ausgeführt werden. Es gibt somit zwangsläufig Berührungspunkte! Und damit ist ein kanalgetrennter Aufbau nicht mehr möglich.
Man kann natürlich die Schaltung auch mit Lötleisten aufbauen. Wichtig ist, dass die Leitungen innerhalb der Schaltung möglichst kurz sind. Und man muss die Phasenverhältnisse beachten. Liegen gleichphasige Ein- und Ausgänge einer Schaltung dicht beisammen, so kommt es mit hoher Wahrscheinlichkeit zu Schwingneigung.
Der Vorteil der Lötleisten-Verdrahtung ist, dass man leichter Korrekturen vornehmen kann.

Nachfolgend die einzelnen Schaltungen. Beginnen wir mit dem Line-Teil.

Hier sind Röhren der Typen EC86, EF184 und E88CC eingeplant. Auf den ersten Blick könnte man sagen, dass da auch andere Typen möglich wären, etwa ECC82, ECC83 und EF86. Warum ich die genannten Typen gewählt habe hat einen technischen Hintergrund. Der "Röhrenklang" lebt zwar von den Verzerrungen, nur können einem diese mit der Zeit auf die Nerven gehen. Daher ist die Schaltung auf geringe Verzerrungen ausgelegt. Betrachten wir die Kennlinien einer ECC83,

so fällt auf dass bei symmetrischer Ansteuerung die Anodenspannungsänderung (bei einer Gitteränderung von -1V bis 0V) auf die eine Seite grösser ist als (bei Gitteränderung von -1V auf -2V) auf die andere Seite. Aus dem symmetrischen Signal wird also ein unsymmetrisches, was nichts anderes als KLIRR bedeutet! Die Ungleichheit liegt bei rund 65V zu 72V.
Machen wir das selbe Spiel bei einer EC86, so ist die Ungleichheit auf der Kennlinie kaum mehr abzulesen. Sie dürfte bei rund 70V zu 71V liegen. Dies, weil die Röhre wesentlich genauer aufgebaut ist. Es ist nämlich eine Frage des mechanischen Aufbaus der Röhre!
Weiter kommt hinzu, dass die Röhre generell bei einer kleineren Ausgangsspannung weniger klirrt, weil sich die Kennlinienkrümmungen weniger auswirken.
Und schliesslich nimmt durch eine Gegenkopplung die Verstärkung ab, wobei im Masse der Verstärkungs-Reduktion auch der Klirr nochmals abnimmt.
Nun kann die erste Stufe nur in sich gegengekoppelt werden (Stromgegenkopplung) und die Ausgangsspannung dieser Stufe ist auf maximal 2.1V festgelegt. Die Verstärkung, die im Maximum bei etwa 55 liegt wird durch die Stromgegenkopplung auf 14 verringert. Das bedeutet, dass der Klirr (er wäre bei voller Aussteuerung unter 1% und die Aussteuerung beträgt lediglich 2.1V statt der möglichen 50V) bei etwa 0.01% landen wird.
Die zweite Stufe ist eine EF184, welche erstens ebenfalls eine hohe Linearität aufweist (der Klirr läge bei etwa 5%), zweitens auch nur 2,1V abgeben muss, was wiederum den Klirr verringert, drittens eine hohe Verstärkung von rund 140 besitzt, die aber nur mit 1 ausgenutzt wird und viertens einen tiefen Ri besitzt, sodass die Ansteuerung der Klangregler (über die Gegenkopplung von deren Anode zu ihrem Steuergitter) rückwirkungsfrei geschieht. Rechnet man den Klirr dieser Stufe durch, so wird durch die Pegelreduktion aus den 5% ein Klirr von 0,6%. Und durch die Gegenkopplung werden diese 0,6% weiter um etwa 140 geteilt, sodass ein tatsächlicher Klirr von etwa 0.0045 bleibt.
An diese Klangregelstufe schliesst der Balanceregler mit einem Verlust von etwa 1,4 an, gefolgt vom Katodenfolger mit der E88CC. Diese Röhre hätte einen Klirr von etwa 3%, bei der gewünschten Ausgangsspannung aber nur noch 0.12. Und da die Verstärkung eines Katodenfolgers eh kleiner 1 ist, sinkt der Klirr weiter um etwa Faktor 30 auf 0.004%.
Die gesammte Line-Stufe sollte demnach mit rund 0.012% klirren. Und selbst wenn es 0.02% wären würde dies nicht auffallen, da die Klirr-Hörgrenze bei rund 0,1% liegt.

Betrachten wir die Schaltung des Line-Teils etwas näher, so haben wir wie erwähnt die Eingangsbuchsen mit unterschiedlichen Pegeln. Die Buchsen ohne Zusatzbestückung sind auf eine Empfindlichkeit von 150mV ausgelegt. Damit lässt sich ein MP3-Player betreiben. Mit dem ersten Teiler, gebildet aus dem Längswiderstand von 68k und der Parallelschaltung aus Poti und 47k ist eine Eingangsempfindlichkeit von rund 450mV (Kassettendeck, Tuner) erreicht und mit 100k längs und 12k parallel zum Poti kommen wir auf rund 1,5V, was für einen CDP vernünftig ist. Natürlich sind auch andere Dämpfungen denkbar, wobei ich immer auf eine Eingangsimpedanz in der Grössenordnung von 100k geachtet habe.
Nun könnte man natürlich sagen, dass eine Dämpfung was schlechtes sei, weil damit der Störabstand verringert werde. Dies ist zunächst mal richtig. Aber wir haben ja da auch den Lautstärkeregler, der auch nichts anderes als eine variable Dämpfung ist und damit das gleiche Problem darstellt. Und darüber hat sich auch noch niemand aufgeregt. Und mit der Wahl der Röhren habe ich nicht nur da ein Rausch-Minimum angestrebt, sondern auch die Wahl von Widerständen mit kleinen Werten ermöglicht, was das Rauschen günstig beeinflusst.
Beim Klangregler kommt wie erwähnt eine Pentode zum Einsatz, welche einerseits linearer ist als die bekannte EF86, andererseits im Rauschen auch nicht schlechter da steht und letztlich einen niederohmigen, "belastbaren" Ausgang ergibt.
Die Schaltung des Klangreglers ist prinzipiell bekannt. Verändert habe ich die Höhenregelung, indem das Höhen-Poti gegenüber dem Bassregler genau anders rum funktioniert. Bei Linksanschlag (nach dem Schaltbild) werden die Höhen abgesenkt, rechts angehoben, während die Bässe links angehoben und rechts abgesenkt werden. Dies ist bei der Verdrahtung der Regler zu beachten, damit am Schluss beide gleichsinnig reagieren. Das spielt aber höchstens dann eine Rolle, wenn die Regler auf einem Print direkt eingelötet werden. Bei Verdrahtung im wörtlichen Sinne können die Drähte immer umgelötet werden.
Die Verstärkung dieser Schaltung ist im Mittel 0dB, es kommt also das Selbe raus wie rein geht. Natürlich, wenn wir anheben oder absenken verändert sich der Pegel, aber das verkraften alle Stufen der Schaltung. Zu beachten ist, dass von den Röhrenanoden zu den weiteren Bauteilen der ganzen Klangreglerschaltung keine Koppelkondensatoren verbaut sind. Damit stehen die Regler unter Gleichspannung! Es macht daher Sinn, die Potis isoliert zu montieren und generell Potis mit Kunststoffachse zu verwenden! Natürlich könnte man Koppelkondensatoren zusätzlich einbauen, aber das macht keinen wirklichen Sinn. Um das Kratzen der Potis zu verhindern muss eh ein Koppel-C zum Gitter der EF184 geführt und ein eigener Gitterableitwiderstand eingesetzt werden.
Nach der EF184 folgt das Balance-Poti, das bei Mittelstellung eine Pegelabsenkung von rund 1,4 ergibt. Dies bedeutet, dass am Endanschlag (Dämpfung Null) um 1.4 mal mehr anliegt als bei halber Reglerstellung. Dieser Faktor entspricht rund 3dB und damit wird erreicht, dass sich die Gesammtlautstärke nicht wesentlich ändert.
Der Ausgang des Gerätes wird durch den Katodenfolger mit der E88CC gebildet. Es braucht nicht befürchtet zu werden, dass dieses gemeinsame Nutzen einer Doppeltriode für die zwei Kanäle das Übersprechen verschlechtern könnte. Eine Kopplung könnte zwischen den beiden Anoden entstehen, aber da ja die Anoden eh tonsignalfrei sind ergeben sich keine negativen Einflüsse.

Zu diesem Vorverstärker gehört zwangsläufig das Netzteil. Da ich es auch für den Betrieb der Zuastzgeräte Phone-Amp und Entzerrerverstärker (RIAA) geplant habe muss es etwas umfangreicher ausfallen. Um trotzdem nicht unnötig viel zu investieren sind die Speisungen des RIAA (inkl. Heizung) und des Phone-Amp nur im Ansatz vorhanden. Man kann so z.B. die Zusatzgeräte nachträglich anbauen, ohne dass das eigentliche Netzgerät verändert werden müsste. Und zumindest beim RIAA werden keine Wechselspannungs-Speisungen zugeführt um zu verhindern, dass da unkontrolliert Brumm entsteht.

Grundlage des Netzteils ist der Trafo Welter N2. Dieser bietet die "Anodenwicklung" mit (unter anderem) 275V und 0.2A. Dies ergibt eine Gleichspannung von 388V und 140mA. Aus diesem Grund sind ALLE in der Anodenversorgung eingesetzten Elkos mit 450V Spannungsfestigkeit vorzusehen!
Die ganze Schaltung konsumiert rund 130mA, sodass der Netztrafo an der Anodenwicklung gerade ausgelastet ist. Im Netzteil wird die Spannung von 275V mit dem Gleichrichter KBU807G gleichgerichtet und mit 2 x 470 Mikrofarad geglättet. Die entstehende Spannung von 388V wird einerseits dem Phone-Amp über eine entsprechende Buchse (XLR 4W) zugeführt, andererseits auch zwei Siebketten, einmal bestehend aus 820 Ohm und 220 Mikrofarad für die beiden Kanäle des RIAA, andererseits über eine gleiche Siebung für den Line-Teil. Diese Spannung wird anschliessend nochmals kanalgetrennt über 2k und 220 Mikrofarad gesiebt.
Im RIAA wird eine kanalgetrennte Siebung vorgenommen und im Phone-Amp wird ebenfalls eine weitere Siebung eingebaut, allerdings für beide Kanäle gemeinsam.

Neben dieser Spannung liefert der Trafo noch 14.5V 2A und 6,3V 4A. Die 6,3V dienen sowohl dem Line-Teil als auch dem Phone-Amp als Heizung. Bezeichnet sind die Ausgänge jeweils mit fa und fb (f = Heizfaden). Der Heizstrom auf dieser Wicklung beträgt im Maximum 3.1A.
Die Spannung 14.5V (2A) wird ebenfalls mit einem Gleichrichter KBU807G gleichgerichtet und über 22'000 Mikrofarad geglättet. Dabei steht eine Spannung von 20V und ein Strom von 1.4A zur Verfügung. Diese Spannung wird direkt über den D-Sub-Stecker D9W dem RIAA angeboten. In diesem Gerät wird dann die Stabilisierung auf 6.3V vorgenommen und zwar mit zwei Stabi, kanalgetrennt. Diese Spannung wird im Netzteil mit den Widerständen 22k und 150k auf rund 40V hochgelegt. Damit ist sicher gestellt, dass die Faden-Katodenspannung bei keiner Röhre des RIAA unzulässig überschritten wird.

Zu den Zusatzeinheiten gehören einmal der Kopfhörerverstärker (Phone-Amp) und der RIAA-Entzerrverstärker.

Letzterer zeigt einige Besonderheiten. So sind generell mal klirr- und rauscharme Röhren im Einsatz. Die erste Stufe wird durch eine E88CC gebildet, deren Systeme parallel geschaltet sind. Damit verbessert sich in erster Linie der Rauschabstand um 3dB gegenüber nur einer Triode. Zweitens ist diese Röhre mit einer EC86 in Serie geschaltet und bildet damit eine Cascode-Schaltung. Da das Steuergitter der EC86 auf einer festen Spannung von rund 100V liegt kann sich beim Ansteuern der E88CC zwar deren Anodenstrom ändern, nicht aber (nennenswert) deren Anodenspannung. Damit hat der Durchgriff dieser Röhre keine Wirkung mehr und somit steigt die Verstärkung. Andererseits spielt bei der Katoden-Ansteuerung der EC86 deren Durchgriff auch kaum mehr eine Rolle, sodass letztlich nur der sich ändernde Anodenstrom übrig bleibt, der am Arbeitswiderstand (Ra der EC86 von 9.09k) die Ausgangsspannung und damit die Verstärkung generiert. Diese kann mit etwa 0,9x S x Ra angenommen werden. Da die beiden Systeme der E88CC parallel liegen addieren sich die beiden Steilheiten zu rund 20mA/V. Damit wird die Verstärkung auf etwa 160 zu liegen kommen. Der Vorteil ist also die Verstärkung, welche jener einer Pentode vergleichbar ist, ohne aber deren Rauschen zu übernehmen.
An diese Cascode-Schaltung schliesst sich ein normaler Verstärker mit einer EC86 an. Die erste EC86 muss den Strom beider Trioden der E88CC übernehmen können, was sie mit 12mA problemlos schafft. Auch die zweite EC86 arbeitet mit diesem Strom, sodass sie niederohmig genug ist, den nachfolgenden Verstärker und das RC-Glied der Entzerr-Gegenkopplung zu treiben.
An diesen ganzen Schaltungen kann man nun so einiges berechnen, besonders die RC-Glieder der Entzerrung. Da betrachten wir zunächst den Eingang der Schaltung. Der Gitterableitwiderstand der E88CC beträgt 47k, was dem optimalen Abschlusswiderstand des Tonabnehmersystems entspricht. Nun gibt es neben den drei bekannten Entzerrungs-Zeitkonstanten noch eine vierte mit der Grenzfrequenz von 20Hz (7958 Mikrosekunden). Diese dient der Rumpelunterdrückung und wird bei dieser Schaltung aus den 47k Gitterableitwiderstand und 168nF am Eingang gebildet. Da dies kein gängiger Wert ist ist er aus 18nF und 150nF zusammengesetzt.
Gegeben sind weiter die Zeitkonstanten mit 3180 Mikrosekunden, 318 Mikrosekunden und 75 Mikrosekunden. Nur brauchen wir in der Praxis nicht die Mikrosekunden, sondern den Frequenzverlauf. Und wir brauchen zu allererst eine Verstärkung. Und da wir vereinfacht davon ausgehen können, dass die Verstärkung bei 1kHz durch die C nicht beeinflusst werden können wir eine gewünschte Verstärkung annehmen. Diese habe ich mit 200 festgelegt.
Betrachten wir die Entzerrung, so haben wir da 2nF und 37.4k (dies ergibt die Entzerrung von 75 Mikrosekunden). Aus den 37.4k zusammen mit den 182 Ohm des Katodenwiderstandes der E88CC ergibt sich eine Verstärkung von etwa 200. Und da die Cascode etwa 160 fach verstärkt und die zweite EC86 rund 53 fach ergibt dies eine totale Leerlaufverstärkung von 8450 der ganzen Röhrenkette.
Damit das Rechnen etwas einfacher wird nehmen wir erst mal eine Eingangsspannuing von 10mV an, was bei einer Verstärkung von 200 (bei 1kHz) eine Ausgangsspannung von 2000mV ergibt.

Bei einer tatsächlich möglichen Verstärkung von 8450 müsste die Gitter-Katodenspannung der E88CC lediglich 0.2367mV sind.

Wir können also über den Gegenkopplungswiderstand einen Strom vom Ausgang zurück schicken, welcher am Rk von 182 Ohm eine Spannung von 9.763mV erzeugt. Das wäre mit besagten 37.4k erreicht. Und damit ist klar, dass die oberste Zeitkonstante von 75 Mikrosekunden mit einem Kondensator von 2nF parallel zu den 37.4k erreicht ist.
Die nächste Zeitkonstante ist 318 Mikrosekunden und diese wird gebildet aus einem Kondensator, welcher in Reihe zu den 37.4k liegt. Rechnerisch müsste dies 8.503nF sein. Diesen Wert kann man nicht kaufen, sondern nur zusammensetzen. Ich habe 13.9nF mit 22nF in Reihe geschaltet. Die 13.9nF sind 10nF + 3.9nF parallel. Und Kondensatoren in Reihe schalten rechnet sich gleich wie Widerstände parallel. Am einfachsten geht dies über den Kehrwert. Wir brauchen 8.503nF. Der Kehrwert ist 0.11761. Und wir haben schon 13.9nF. Da ist der Kehrwert 0.0719424. Was bleibt ist folglich 0.0456676. Und dessen Kehrwert wäre 21.8974nF. Folglich liegen wir mit 22nF nicht weit vom Ziel.

Jetzt hätten wir zwei Zeitkonstanten und die gewünschte Verstärkung im Mittelteil von 200. Bliebe also noch zu berechnen, wie gross die Verstärkung bei den tiefen Frequenzen sein muss und das ist im Grunde ganz einfach: 318 Mikrosekunden ergeben eine Grenzfrequenz von 500Hz (-3dB) und damit sind 3180 Mikrosekunden 50Hz -3dB. Also wäre der letzte Widerstand 10 mal so gross wie die 37.4k. Das würde dann stimmen, wenn die vorher berechnete Gitter-Katodenspannung gleich bleiben würde. Dem ist aber nicht so, denn wir brauchen bei den Tiefen eine Verstärkung von 2000. Natürlich haben wir ja 8450, aber das ist noch lange nicht unendlich. Und das Rechnen mit Widerständen im 10fachen Abstand verlangt eine unendliche Leerlauf-Verstärkung. Also müssen wir nochmals rechnen, wie gross denn jetzt die Spannungen sein werden/dürfen/müssen.
Haben wir bei Verstärkung 200 am Katodenwiderstand noch eine Spannung von 9.7633mV gehabt, so sind es jetzt nur noch 0.7633mV bei einer Eingangsspannung von 1mV und nach wie vor 2V am Ausgang.
Wir haben jetzt die beiden Spannungen am Rk, nämlich 9,7633mV und 0,7633mV. Das gibt ein Spannungsverhältnis von 1:12.791. Und dies bedeutet, dass wir den zweiten Widerstand nicht einfach 10 mal so gross machen können wie den ersten (also keine 374k), sondern 37.4 x 12.791 = 478.4k
Logisch, dass jede beliebige Röhren- und Bauteiltoleranz in die Rechnung eingeht, dass sich sowas aber nicht wirklich berechnen lässt. Daher habe ich einen Widerstand von 475k eingesetzt.

Die entscheidenden Punkte sind nun berechnet und geklärt. Bleibt zunächst mal zu erwähnen, dass die Eingangskapazität (Last) den Frequenzgang eines Tonabnehmers beeinflusst. Es macht also Sinn, diese Kapazität anpassbar zu gestalten. Und da es unsinnig ist eine Vielzahl von Kapazitäten einzubauen habe ich parallel zum Eingangs-Cinch eine weitere Buchse angebracht, welche einen "Blindstecker" mit eingelöteter Lastkapazität aufnimmt. Zweitens gibt es am Ausgang einen Pegelsteller (Dämpfung), um die Lautstärke einigermassen den übrigen Anlagen-Komponenten anzugleichen. Vor dieser Einstellung ist eine Cinchbuchse direkt angeschlossen, welche eine Zuspielung erlaubt, um Platten auf PC (oder Band) zu überspielen.
Letztlich ist noch die Spannungsanpassung und Siebung der Anodenspannung (kanalgetrennt) zu erwähnen. Die hier eingesetzten Elkos müssen 450V spannungsfest sein.
Und an den Siebwiderständen sind Striche angegeben, welche römischen Zahlen entsprechen und die Belastbarkeit der Widerstände angeben. Dies gilt auch für alle übrigen Schaltungsteile
Zu erwähnen ist noch die Heizungs-Stabilisierung. Auch diese ist kanalweise getrennt und durch "hochgelegte" Festspannungsregler gelöst. Zum Einsatz kommen TO220-Festregler mit der Bezeichnung xx7805. In der gemeinsamen Masseleitung der beiden Regler sind zwei Dioden in Leitrichtung in Reihe geschaltet. Durch die Anlaufspannung von 2x 0.6 bis 0.7V wird (über die 5V Stabilisierung) eine Ausgangsspannung von 6.2 bis 6.4V und gleichzeitig eine ausgezeichnete Glättung erreicht. Die hier eingesetzten Elkos sollten 25V vertragen.
Noch kurzer Hinweis auf den D-Sub-Stecker. Dieser stellt die Speisungs- und Audioverbindung zum Vorverstärker her. Das verwendete Kabel sollte nicht länger als nötig sein und 8 Adern besitzen, sodass letztlich alle Pins verdrahtet werden können (auch wenn nicht alle gebraucht werden). Weiter sollte es eine Spannungsfestigkeit von mindestens 400V besitzen!

Aufbaumässig ist darauf zu achten, dass die Röhren idealerweise mit Abschirmgittern oder -Bechern zu versehen sind, um Brummeinstreuungen zu vermeiden. Wird die Schaltung "sichtbar" aufgebaut und irgend ein Kabel (Netz oder Lautsprecher) liegt nahe an den Röhren so kann es zu brummen oder schwingen kommen. Dies wird mit (den leider hässlichen) Abschirmbechern verhindert. Ob es daher Sinn macht, dieses Teil offen aufzubauen ist fraglich.

Der letzte Teil umfasst den Kopfhörerverstärker. Da gibt es natürlich verschiedene Möglichkeiten, sowas aufzubauen. Ideal wäre theoretisch eine Schaltung ohne Ausgangstrafo, weil sowas generell die Qualität mindert. Jetzt haben wir aber nicht unbeschränkt "Anodenstrom" zur Verfügung. Und auch mit der Heizleistung können wir aus dem Netzteil nicht unbeschränkt umgehen. Würden wir eine Ausgangsstufe für 32 Ohm und 1mW ausrechnen, so müsste die Röhre mindestens etwa 17mA Ruhestrom ziehen. Möchten wir 5mW anbieten, so kämen wir auf einen Ruhestrom von mindestens 38mA. Mit dem vorgesehenen Ausgangstrafo bekommen wir einen Ruhestrom von knapp 17mA für 5mW am Ausgang. http://www.roehrentechnik.de/html/bastel-au.html .

Und da ist dann noch eine Vorstufe darin enthalten mit Gegenkopplung und eine Gegentaktendstufe in Klasse AB, sodass sogar mehr als nur die 5mW zu erwarten sind. Da die Ausgangsspannung eigentlich "fest" ist (sie liegt bei maximal 1,8V) entstehen an den 32 Ohm des Kopfhörers immerhin 100mW! Natürlich ist die Leistung bei grösseren Impedanzen kleiner, nur ist bei Hörern von z.B. 300 Ohm deren Wirkungsgrad auch höher, sodass mit den zu erreichenden 10mW immerhin rund 110dB Lautstärke erzielt werden.
Als "Endröhren" kommt eine 6SN7 mit ihren beiden Trioden zum Einsatz. Vorgeschaltet ist eine ECC83 zur Vorverstärkung und Phasendrehung.
Die Gegentaktstufe hat den Vorteil, dass sich die Unlinearitäten der Endröhren teilweise kompensieren und damit der Klirr (bei Klasse A oder AB) verringert wird. Weiter kommt es nicht zu einer Vormagnetisierung des Trafos, weil die Ruheströme sich magnetisch aufheben. Auch dies reduziert den Klirr. Und letztlich ist eine Gegenkopplung vothanden, welche Klirr und Frequenzgang deutlich verbessern.
Zum Aufbau gibt es eigentlich wenig zu erwähnen. Vorgesehen habe ich am Vorverstärker-Ausgang einen XLR-3pol-Stecker und eine ebensolche Buchse am Phone-Amp für die Tonübertragung. Weiter besitzt der Phone-Amp einen 4 pol XLR-Stecker für die Speisung, die Masse und die beiden Heizleitungen. Im Gegensatz zum RIAA sind hier zwei getrennte Kabel vorgesehen, denn die Heizung der Röhren erfolgt über Wechselstrom. Würde man diese Leitung direkt parallel zum Ton führen könnte es zu Brummeinkopplungen kommen. Dies ist wie erwähnt beim RIAA kein Problem, weil da keine Wechselspannung innerhalb des einen Kabels geführt wird.
Natürlich könnte man statt des 3 pol XLR auch Cinchbuchsen verbauen, das bleibt jedem "Konstrukteur" überlassen. Ebenso kann man den Pegelregler am Eingang offen bedienbar anbringen oder ihn im Geräte-Innern einmal fest einstellen.
Die Speisung wird hier über einen Widerstand gesiebt (zusammen mit dem Netzteilelko, welcher 450V Spannungsfestigkeit besitzen muss) und auf 200V reduziert, weil eine höhere Speisespannung keinen Vorteil bieten würde. Dieser Widerstand muss eine Leistung von 10W übernehmen und ist entsprechend zu dimensionieren. Weiter sollte er NICHT auf einen Print montiert werden, sondern auf eine Lötleiste, weil er bei Printmontage mit den kurzen Anschlussdrähten die Printplatte überhitzen kann. Wird er auf einer Lötleiste montiert, so sollen die Anschlussdrähte möglichst nicht gekürzt werden, um die Wärmeleitung zu verringern und die Drähte sind um die Lötaugen so zu schlingen, dass sie selbst ohne Lötung sicheren Kontakt geben würden. Oder es wird gleich ein Widerstand mit Kühlmöglichkeit verwendet. Dieser kann auf das Chassisblech geschraubt werden.

Wie die Ausgestaltung der Geräte erfolgt bleibt jedem Konstrukteur überlassen. Sicher ist, dass wir mit dem obigen Vorschlag ein Gerät bekommen, das sich nicht vor Fertiggeräten zu verstecken braucht, nicht mal preislich. Wenn ich das Material so überschlägig rechne (ohne Kabel, Mechanik und Gehäuse) so komme ich auf folgende Beträge:

Line-Teil mit Netzteil zusammen ca. € 320.00
RIAA € 130.00
Phone-Amp € 150.00

Ok, das ist ja mal ne Ansage. Hab ich nicht gewusst (und daher garnicht genau nachgeschaut). Ich hätte da (für mich) auch zu viel Bedenken, da an die kleinen Pins Netzkabel anzulöten und auch bei den kleinen Abständen Netzspannung durch zu jagen. Wenn man dann noch nicht isolierte Steckergehäuse hat, wirds (gefühlt) nicht besser, auch wenn man die ja auch auf PE legen kann.


Gruss
Christoph