Eigenbau analoger Schaltplattenvorverstärker

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Bluebert
Ist häufiger hier

#1 erstellt: 27. Jan 2020, 22:59

Hallo zusammen,

ich hatte ja bereits in einem anderen Post der sich zugegebener Maßen über Jahre hinzog, eure werte Gemeinschaft um Rat gebeten und auch angekündigt, das Ergebnis irgendwann einmal vorzustellen.
Wen es interessiert:

DIY Phono Vorverstärker Klang

Endlich ist es soweit und ich darf euch ihn vorstellen.

Folgende Eigenschaften bringt er mit sich:
- 1 Phono Eingang
- 2 Line Eingänge
- Lautsträrkeregelung
- Einschaltverzögerung
- dual power supply

Um ihn zu realisieren habe ich mich verschiedener Schaltpläne bekannter Experten bedient, habe aber versucht, alles selbst nachzurechnen und meinen Vorstellungen anzupassen. Ich habe viel simuliert und mir dadurch auch den Umgang mit LT Spice angeeignet.

Einzelbestandteile:
- Spannungsversorgung: Rod Elliott's Projekt 05C, allerdings habe ich es dahingehend modifiziert, die beiden Rails unter Last auf exact + / - 12 einstellen zu können. Die Einschaltverzögerung, mit der ich die Ausgänge des Vorverstärkers auf Masse ziehe, musste ich selbst dimensionieren da es keine Werte gab, schöne Übung für LTSpice. Ich weiß jetzt auch nicht ob ich sie veröffentlichen darf, Rod hatte keine angegeben.

- Equalizer:

Eng. Vista Inc, allerdings habe ich den RIAA Filter so angepasst und berechnet, dass ich mir keine neuen Bauteile kaufen musste

- Vorverstärker: Rod Elliott's Projekt 88

Jetzt kommen wir noch dazu, wie das Gerät aussieht:

- Innen

- Aussen

Das wars.

Er läuft stabil, wird nicht warm und klingt für mein Ohr geil, sei es Schallplatte, Airplay oder PC. Vielleicht habt ihr noch Ratschläge bzgl. Sicherheit, das würde mich interessieren.

Vielen, vielen Dank nochmal an alle Helfer aus dem "Entstehungspost"!

Grüße
Frederik

snoozie
Stammgast

#2 erstellt: 08. Feb 2020, 15:36

Jetzt erst drüber gestolpert

Hast du aus der RIAA-Simu eine .asc für LTSpice?

lg

Michelle_Collector1
Stammgast

#3 erstellt: 08. Feb 2020, 15:43

Warum hast Du das Netzteil nicht ausgelagert ?

Hast Du keine Brummprobleme ?

M.

frank60
Inventar

#4 erstellt: 08. Feb 2020, 17:14

Mit Ringkerntrafos wohl eher nicht.

Die Verkabelung hat noch Potential zum hübscher machen.

[Beitrag von frank60 am 08. Feb 2020, 17:15 bearbeitet]

Kay*
Inventar

#5 erstellt: 09. Feb 2020, 18:48

Die Verkabelung hat noch Potential zum hübscher machen

... und geschirmt!

frank60
Inventar

#6 erstellt: 09. Feb 2020, 22:42

Sollte bei den Gehäusen der Firma nicht nötig sein, die schirmen nach außen gut ab.
Ich habe meinen Doppel Phono PreAmp auch in einem Gehäuse dieses Herstellers eingebaut, nichts geschirmt, kein Brummen, keine HF Einstrahlung meßbar. Ebenfalls mit Ringkerntrafo, allerdings einem Printtrafo auf dem Netzteil PCB. Schwieriger war da durch die 3 Amp PCBs (2x MM Phono, 1x MC PrePre) die Masseführung, damit nichts brummt.

Kay*
Inventar

#7 erstellt: 10. Feb 2020, 00:21

Sollte bei den Gehäusen der Firma nicht nötig sein, die schirmen nach außen gut ab.

innen!
...
Übersprechdämpfung

Bluebert
Ist häufiger hier

#8 erstellt: 10. Feb 2020, 06:32

Hast du aus der RIAA-Simu eine .asc für LTSpice?

Ja habe ich. Kann ich die hier irgendwie senden?

Naja, wenn ich wirklich laut aufdrehe, gibt’s schon ein Brummen. Aber so bei Zimmerlautstärke nicht wahrnehmbar.
Ihr habt natürlich Recht, die Kabel könnten schöner geführt sein und auch geschirmt. Verdrillt reicht nicht für die Signal führenden?
Was würdet ihr für Kabel nehmen? Ich bin nicht so richtig fündig geworden.

Also das Brummen könnte ich reduzieren durch geschirmte Kabel und durch Änderungen an der Massenführung? Die da wären? Masse der 3 Platinen zusätzlich zu der der Stromversorgung miteinander verbinden?

Gruß
Frederik

snoozie
Stammgast

#9 erstellt: 10. Feb 2020, 10:31

Bluebert (Beitrag #8) schrieb:

Hast du aus der RIAA-Simu eine .asc für LTSpice?

Ja habe ich. Kann ich die hier irgendwie senden?

Gruß
Frederik

Gute Frage...keine Ahnung?
Kannst du die Datei auf Dropbox etc.. ablegen?
Wenn nicht, kann ich dir einen Upload zur Verfügung stellen.

Will eigentlich nur das Rauschen nachsimulieren.

lg

frank60
Inventar

#10 erstellt: 10. Feb 2020, 16:58

Kay* (Beitrag #7) schrieb:

innen!
...
Übersprechdämpfung ;)

Die ist auch ohne geschirmte Verkabelung noch um Welten besser als beim besten Tonabnehmer. Übersprechen ist so ziemlich das Letzte, was man bei einem Phono PreAmp falsch machen kann.

Kay*
Inventar

#11 erstellt: 10. Feb 2020, 17:25

wieso Phono,
ich dachte, da wären Hochpegeleingänge dran?

Ich würde es nicht mehr ändern,
aber beim nächsten Mal den Drehschalter gleich auf die Rückwand
...
je kürzer die Verbindungen, desto einfacher+besser

frank60
Inventar

#12 erstellt: 11. Feb 2020, 08:34

Ich hätte (bzw. habe) erst gar keinen Schalter direkt im Signalweg, bei meinem PreAmp werden nur die Relaisspannungen geschaltet, das Signal wird über zuverlässige Omron Miniaturrelais direkt auf den Platinen geschaltet. Sowohl das Umschalten zwischen beiden PreAmps, als auch das Überbrücken des MC HeadAmps passiert so. Dadurch habe ich in der Verkabelung auf Phono Seite 2-3cm, auf Line Seite etwa 10cm. Auf Line Seite noch jeweils Signal mit Masse verdrillt, fertig, kein Übersprechen.
Um gegen Brummen auf Nummer Sicher zu gehen, könnte man vorsichtshalber auch noch um den Trafo ein Abschirmband wickeln, der scheint ja doch recht groß zu sein. Ich habe den für solche Kleinverstärker üblichen Talema Print Ringkerntrafo genommen, die komplette Netzteilplatine mit Trafo hat nur 10x8cm.

snoozie
Stammgast

#13 erstellt: 14. Feb 2020, 11:25

@Bluebert

eine Frage habe ich noch:
Die Platinen sehen sehr nach "readymade" aus, hast du diese fertig gekauft?

Weiters, wenn du Zeit hast, dann gehen wir das Rauschproblem an, denn laut Simulation gehört das schon noch korrigiert.

lg

[Beitrag von snoozie am 14. Feb 2020, 11:26 bearbeitet]

Gurkenhals
Inventar

#14 erstellt: 18. Feb 2020, 17:57

Tach euch DIYlern,

Viele interessante Themen hier!

... und geschirmt!

Prinzipiell gehe ich mit frank60 konform insofern, daß bei kurz gehaltenen Signalwegen (max. 5 - 7 cm) keine geschirmten Adern notwendig sind.

Allerdings würde auch ich bei oben bebildertem Preamp schon um des guten Gefühles Willen geschirmte Einzeladern verwenden, da die Strippen doch teilweise mehr als 10cm überbrücken und dem nicht gerade kleinem Ringkern "schutzlos" ausgeliefert sind.

Das Übersprechen halte ich auch eher für vernachlässigbar.

Einen Tip für günstige, geschirmte Einzeladern hätte ich da noch:

Die meisten haben sicherlich noch irgendwo ein oder mehrere alte VGA-Kabel herumfliegen oder der Admin in euerer Firma hat noch welche im Regal vor sich hin gammeln.

Diese vorsichtig der Länge nach mit einem Jokari "enthäuten", also abmanteln. Zum Vorschein kommen dann 3 jeweils einzelne, von Alufolie komplett ummantelte, geschirmte Adern, welche sich für derartige Kleinverdrahtung meines Erachtens sehr gut eignen. Man kann sie in Schrumpfschlauch einkleiden aber auch ohne verarbeiten, dann eben nur die Enden mit einem kleinen Stück Schrumpfschlauch versehen, um das Abrollen der Alufolie zu verhindern.

Irgendwie finde ich sie auch noch "schick".

Zum Verarbeiten bedarf es allerdings auch eines gewissen Fingerspitzengefühls, da diese Käbelchen doch sehr zarter Natur sind. Zudem sind sie nicht zu flexibel, was einer Freiverkabelung ja immer entgegenkommt.

Und nicht zuletzt liegen sie kapazitätstechnisch auch noch im sehr günstigen Bereich: 60pf/m.

Gruß,

ulf

frank60
Inventar

#15 erstellt: 18. Feb 2020, 19:16

Genau um mir solche Fummelei

zu ersparen, werden bei mir PCBs grundsätzlich in unmittelbarer Nähe der Buchsen plaziert und irgendwelche Umschaltereien passieren auch direkt auf den PCBs per Relais. Spart jede Menge Verkabelungsarbeit, wenn nur (Steuer)Gleichspannungen quer durch das Gerät gehen. Erfordert etwas mehr Gedult und Einfallsreichtum beim Platinenlayout, aber der Aufwand zahlt sich aus.
Wobei ich ein Hauptproblem sowieso in der 10x8cm Begrenzung der PCB Größe in der freien Eagle Version sehe, die kostenpflichtige Version ist für Gelegenheitsbastler wie mich unrentabel.

Bluebert
Ist häufiger hier

#16 erstellt: 18. Feb 2020, 23:10

Guten Abend zusammen,

Die Platinen sehen sehr nach "readymade" aus, hast du diese fertig gekauft?

Ich habe sie mit KiCad gezeichnet und dann bei Aisler fertigen lassen.
Ja im Moment komme ich mal wieder zu nichts, das Rauschproblem sollten wir angehen. Von Übersprechen habe ich bisher nichts bemerkt.

Die Idee mit dem VGA Kabel finde ich sehr interessant. Bisher hatte ich je ein Signalkabel mit Masse verdrillt.

Vielen Dank für den Tipp!

Gruß
Frederik

snoozie
Stammgast

#17 erstellt: 19. Feb 2020, 08:52

@Bluebert,

Respekt, sehr schöne Arbeit.

Auch ich muss demnächst mal ein Layout erstellen, bin darin leider gar nicht geübt....

Was das Rauschen angeht, da mach ich mich demnächst schlau, sprich ich kann dir dabei helfen.
Ich melde mich wenn ich Zeit habe.

lg

frank60
Inventar

#18 erstellt: 19. Feb 2020, 20:26

Bluebert (Beitrag #8) schrieb:

Also das Brummen könnte ich reduzieren durch geschirmte Kabel und durch Änderungen an der Massenführung? Die da wären? Masse der 3 Platinen zusätzlich zu der der Stromversorgung miteinander verbinden?

Das bei mir nichts brummt und nichts geschirmt ist, würde ich eher über die Verkabelung an sich nachdenken.

- Signalleitunmgen so kurz wie möglich. Also nicht 2x durch das komplette Gerät ziehen. Lieber Relais zum Umschalten dazwischen und die dicht an den Cinch Buchsen plazieren, zum Drehschalter nur die Steuerleitungen der Relais
- Masse sternförmig, also sämtliche Verbindungen zum Netzteil
- Wie schon geschrieben, eventuell, da Du ja einen recht überdimensionierten Trafo verwendest, um diesen ein Abschirmband wickeln. Im einfachsten Fall ein Stück Mumetall oder anderes magnetisch abschirmendes Blech besorgen und zurechtschneiden

Zum Rauschen, kann viele Ursachen haben. Wie hoch ist denn die Verstärkung der Schaltung? Bei sehr hoher Verstärkung fangen auch die besten OpAmps zu rauschen an. Und ich habe schon Schaltungen gesehen, wo sie zu hoch war, da ist einfach der Versuch schief gegangen, sich mit dem Ausgangspegel möglichst nah zum Pegel moderner Quellgeräte zu kommen. Und wenn ich mir die Schaltung anschaue, würde ich das als Ursache nicht ausschließen.

ehemals_Mwf
Inventar

#19 erstellt: 19. Feb 2020, 23:03

Hi,

frank60 (Beitrag #18) schrieb:

... Bei sehr hoher Verstärkung fangen auch die besten OpAmps zu rauschen an. ...

Das ist selbstverständlich.

Es geht aber nicht ums Rauschen absolut, sondern um den Rausch-Abstand,
d.h. in der Praxis um genügenden Abstand der Störgeräusche zwischen
a) "TA in Leerrille" (sauber gepresste Platte, eher im Innenbereich)
und
b) "Tonarm angehoben" (aber sonst alles in Betrieb).

Wenn ich mir die Schaltung anschaue, würde ich das Widerstandsniveau in der Gegenkopplung der 1. Stufe noch mal halbieren, evtl. sogar vierteln.

Gruss,
Michael

[Beitrag von ehemals_Mwf am 19. Feb 2020, 23:11 bearbeitet]

snoozie
Stammgast

#20 erstellt: 20. Feb 2020, 09:01

Mwf (Beitrag #19) schrieb:

Wenn ich mir die Schaltung anschaue, würde ich das Widerstandsniveau in der Gegenkopplung der 1. Stufe noch mal halbieren, evtl. sogar vierteln.

Sollte vorher aber simuliert werden, da die Stromlieferfähigkeit vom OpAmp ja nicht unlimitiert ist.
Halbierung des FB-Widerstands ist gleich Verdoppelung der Stromaufnahme des OpAms.
Das heisst, zuerst sollte man im Datasheet des gewünschten OpAms seine max. Stromlieferfähigkeit ablesen.
Weiters, wenn die Impedanz des Feedbacks reduziert wird und die Last sich dadurch erhöht, kann auch der Klirr (THD) ansteigen.
Man muss die Schaltung also immer als Ganzes ansehen (Eingangsimpedanz/Ausgangsimpedanz, Stromlieferfähigkeit der Versorgung (Ripple) etc....etc.....)
Daher vor Änderungen ins Datenblatt schauen

Hab die Schaltung mal schnell durchsimuliert, und "nur" durch Verringerung der Feedback-Impedanzen allein wird das Rauschen nur ein ganz klein bisschen verringert.

Man könnte eher das ganze Konzept ansich in Frage stellen, oder damit leben (Rauschen ist nicht alles!)
Mehr Sorgen bereitet mir eher der unüblich hohe Gain und die fehlende DC-Entkoppelung.

lg

snoozie
Stammgast

#21 erstellt: 20. Feb 2020, 18:13

Rauschsimulation:

Erste Stufe:
47k -> 339nV
11k75 -> 297nV

Beide Stufen gesamt am Ausgang:
47k -> 15uV
11k75 -> 13uV

Also eine Olympiade gewinnt man damit auch nicht...

Edit: das sind Maximalwerte.

lg

[Beitrag von snoozie am 20. Feb 2020, 18:27 bearbeitet]

ehemals_Mwf
Inventar

#22 erstellt: 20. Feb 2020, 18:33

snoozie (Beitrag #21) schrieb:

Rauschsimulation:
Erste Stufe:
47k -> 339nV
11k75 -> 297nV ...

-- R105 + 106 ebenfalls auf 1/4 ?
-- welcher Eingangsabschluss ?

snoozie
Stammgast

#23 erstellt: 20. Feb 2020, 19:34

Ja, sonst passt der Gain ja nicht mehr.
47K

[Beitrag von snoozie am 20. Feb 2020, 19:36 bearbeitet]

DB
Inventar

#24 erstellt: 20. Feb 2020, 19:53

Hallo,

die Schaltung ist dahingehend ungünstig, daß die 2. Stufe eine nennenswerte Verstärkung aufweist. Damit wird das Rauschen, welches die erste Stufe erzeugt, nachverstärkt. Man sollte also die Hauptsache der Verstärkung ganz vorn im Verstärkerzug erledigen.

Ansonsten, der NE5532 hat eine straffe Ausgangsstufe.
Daher würde ich alle Widerstände auf vielleicht 1/10 verkleinern, C entsprechend anpassen. Vor R111 und nach R133 einen Kondensator einfügen, dafür R119 und den Integrator rauswerfen.
Dann nochmal simulieren. Evtl. auch mal den NE5534A nehmen. Dessen Eingangsrauschstrom bzw. -spannung sind noch etwas kleiner.
Die Frage wäre, ob das überhaupt nötig ist, weil auch der Quell(wirk)widerstand des Abtastsystems in das Rauschen eingeht, bei Phonoverstärkern wesentlich stärker als das Verstärkerrauschen selbst.
Welchen Quellwiderstand wollen wir annehmen?

MfG
DB

snoozie
Stammgast

#25 erstellt: 20. Feb 2020, 21:31

Spasseshalber den ganzen Gain in die erste Stufe gelegt (Rf=5k)
max Noise= 6.4uV !

EDIT: Lege ich einen Standard-Tonabnehmer an, steigt das Rauschen wieder auf 17uV an.
Ich lasse es nun, denn das generelle Konzept finde ich es nicht wirklich wert.
Ausser Bluebert will dabei bleiben und Unterstützung haben.

lg

[Beitrag von snoozie am 20. Feb 2020, 21:51 bearbeitet]

frank60
Inventar

#26 erstellt: 20. Feb 2020, 22:08

DB (Beitrag #24) schrieb:

dafür R119 und den Integrator rauswerfen.

Und schon entspricht die Schaltung, von der anderen Bauteildimensionierung abgesehen, dem bekannten und von mir verwendeten Muffsy. Im Prinzip eine der üblichen Schaltungen mit 2 Verstärkerstufen und passiver Entzerrung dazwischen. Richtig dimensioniert ist sie sehr rauscharm, ob mit günstigen NE5532 oder teureren OPA2134/LM4562. Die erste Stufe übernimmt den Großteil der Verstärkung, in der 2. kann noch die Gesamtverstärkung in 4 Schritten zwischen 32 und 43dB eingestellt werden.

DB
Inventar

#27 erstellt: 20. Feb 2020, 22:52

snoozie (Beitrag #25) schrieb:

EDIT: Lege ich einen Standard-Tonabnehmer an, steigt das Rauschen wieder auf 17uV an.
Ich lasse es nun, denn das generelle Konzept finde ich es nicht wirklich wert.

Naja, was heißt nicht wirklich wert. Bei hohen Verstärkungen wird das Rauschen nun einmal vom Wirkwiderstand der Quelle bestimmt. Hierbei ist noch nicht einmal das (erhebliche) Rillengeräusch des Mediums berücksichtigt.

MfG
DB

Bluebert
Ist häufiger hier

#28 erstellt: 20. Feb 2020, 23:02

Hey Leute,

um ehrlich zu sein, wusste ich nicht dass das Ding so schlecht ist was ich gebaut habe

Hört man das Rauschen von dem ihr spricht?

Was ich höre ist ein Brummen, je lauter ich aufdrehe, aber bei Zimmerlautstärke nicht wahrnehmbar. Ich kann natürlich die Schaltung nochmal simulieren und versuchen die Verstärkung nach vorne zu legen um das Rauschen (vielleicht ist es mein Brummen) zu minimieren. Vielleicht investiere ich dann die Zeit um die Teile auszulöten, geschirmte Kabel einzuziehen und den Ringtrafo zu schirmen.

Was ich nicht verstehe: In welchem Bereich fehlt die DC-Entkopplung? Ich dachte dazu hätte ich diesen DC-Offset cancellation circuit an der 2. Stufe dran.

Auf der anderen Seite: Das Ding funktioniert. Schallplatten klingen so wie sie sollen und über Zimmerlautstärke hinaus kann ich eh nicht viel hinaus. Im Prinzip bin ich ganz glücklich mit dem Ergebnis, trotz den vielen no-go‘s, die ich begangen habe.

Gruß Frederik

DB
Inventar

#29 erstellt: 20. Feb 2020, 23:10

Bluebert (Beitrag #28) schrieb:

Was ich nicht verstehe: In welchem Bereich fehlt die DC-Entkopplung? Ich dachte dazu hätte ich diesen DC-Offset cancellation circuit an der 2. Stufe dran.

Du hast zwei OPVs, die jeweils eine bestimmte Wechselspannungsverstärkung und eine gleich große Gleichspannungsverstärkung haben. Nur deswegen braucht man den Integrator am zweiten Verstärker. Der zerrt den zweiten OPV so hin, daß am Ausgang keine Gleichspannung auftritt.
Kann man machen, muß man aber nicht. Einfacher ist es, entweder die Verstärkerstufen auf Gleichspannungsverstärkung = 1 zu bringen oder das Signal per Kondensator galvanisch zu trennen.

Brummen, von dem Du schreibst, kommt von ungünstiger Leitungsführung (Null Volt) bzw. fehlender Schirmung.

MfG
DB

snoozie
Stammgast

#30 erstellt: 21. Feb 2020, 08:11

Bluebert (Beitrag #28) schrieb:

Hey Leute,

um ehrlich zu sein, wusste ich nicht dass das Ding so schlecht ist was ich gebaut habe

Hoffe, du verstehst das nicht als allgemeine Kritik

Ich denke halt so, wenn man schon geeignete Schaltungen durchforstet, 'simuliert, KiCad bemüht, bestellt, lötet, dann ist das schon ein massiver Aufwand. Spätestens dann sollte die Schaltung dem allgemeinen Aufwand gerecht werden, oder?

Klar klingts OK, aber das hättest du ja auch mit wenig Aufwand erreicht, zB. wie dein vorgeschalteter Pre -> Eliott Sound P06, VSPS, Hagerman Bugle etc...

Aber sei es wie es ist, mit wenigen Handgriffen, bekommst du deine Schaltung auf Vordermann.
Einige Tipps kamen ja eh schon.

lg

[Beitrag von snoozie am 21. Feb 2020, 08:14 bearbeitet]

snoozie
Stammgast

#31 erstellt: 21. Feb 2020, 08:23

DB (Beitrag #27) schrieb:

Manchmal schreibe ich mit heisser Feder, sorry.
Ich meinte das in Anbetracht @Blueberts gesamten Aufwand.
Eine Schaltung Ansich kann entweder "richtiger" oder weniger "richtiger" sein, aber niemals einen Wert haben.
Jedenfalls habe ich seine Schaltung durchsimuliert und da haben sich eben ein paar "weniger richtige" Dinge aufgetan.
Nix für ungut.

lg

Bluebert
Ist häufiger hier

#32 erstellt: 21. Feb 2020, 08:38

Keine Bange, ich nehme das nicht als allgemeine Kritik, ich habe ja gefragt

Ich werde als erstes die Masse der 3 Platinen zusätzlich zur eh schon vorhandenen Masse (Spannungsversorgungsanschlüsse) verbinden. Soll ich die ebenfalls an die Gehäuse-Erde anschließen? Da war ich mir unsicher.

Wie genau sehe ich das Rauschen in einer Simulation bei LT Spice. Hat da vielleicht jemand ein exemplarisches Bild wie der Oszi aussieht und wo gemessen wird?

Ja, mein Aufwand war hoch, aber es hat Spaß gemacht.

Gruß
Frederik

snoozie
Stammgast

#33 erstellt: 21. Feb 2020, 08:47

@Bluebert,

bezüglich Masse, nur mal ein genereller Tipp, ich versuche immer einen gemeinsamen Massepunkt zu finden, wenn möglich zentral/Sternförmig. Unter "Grounding RIAA" ->

Google findest du einige Beispiele.

Bezüglich LTSpice/Noise, ich habe dir ja ein .asc zukommen lassen.
Hast du dieses schon ausprobiert?

Edit: "Marktüblich" liegt das Ausgangsrauschen bei 3-8uV max.

Ja, Spass ist das wichtigste! Dein eigenes Schätzchen sozusagen

Andere Frage, welchen Tonabnehmer betreibst du denn daran?

lg

[Beitrag von snoozie am 21. Feb 2020, 08:48 bearbeitet]

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