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Denon DL103 & Leach & BC550/560

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  • krabat
    • 21.01.2025

    Denon DL103 & Leach & BC550/560

    seit langem nutze ich einen alten verstärker nur noch wegen der vergl. guten phono vorstufe mit moving coil vorverstärker. nun zieht das gerät saftig ruhestrom. aktuell musste ich mir einen mikrofon-vorverstärker nach Rod Elliot aufbauen, um die bekannte Linkwitz modifikation nutzen zu können. das eigentlich ganz brauchbare LTspice war dabei von großer hilfe.

    also war die idee unausweichlich, auch einen prepre für mein denon DL103 zu basteln. das teil sollte etwas ganz schlichtes sein, aber gut funktionieren. das design des vorverstärkers nach Leach fand ich schon immer genial.

    bei den simulationen mit LTspice verwende ich die steinalten BC547/557. die ergebnisse waren soweit sehr gut. die schaltung wurde also auf lochraster aufgebaut. die messungen mit Arta zeigen, der prepre ist völlig ausreichend gut. statt der BC547/557 werden BC550/560 eingesetzt. ein paar zahlen:

    - verstärkung 20fach = +26dB
    - ausgangswiderstand < 220ohm
    - einganswiderstand >> 1kohm, das DL103 mag das
    - rauschabstand ~67dB bezogen auf 0.4mV eingangsspannung mit 40ohm quellwiderstand, noise figure etwa 1dB, das denon DL103 ist hochohmig, und kann's nicht besser
    - k2/k3 + noise bei 4mV eingang, also 20dB übersteuerung, was keine nadel jemals schaffen wird, ohne die rille zu verlassen: << -60dB (0.1%), k4 ff gehen im rauschen völlig unter; bei filterung nach RIAA würden k2 um weitere 6db (dann << 0.05%), k3 um weitere 9db (dann << 0.03%) abgesenkt

    die schaltung prasselt nicht (test: rauschen aufgenommen und re-normalisiert auf full scale abgespielt) , und hat überhaupt keine problemem mit schwingungen. allerdings muss für eine minimale k2-komponente die symmetrie der versorgungsspannung gegenüber masse eingestellt werden (trimmer 500k)

    gemessen am aufwand von letztlich nur drei paaren BC550/560 frage ich mich, warum man teure, schwingfreudige ops nehmen sollte, die mehr rauschen - AD797 etwa?! auch die immer wieder als notwendigkeit gehandelten japan transistoren scheinen unnötig zu sein! laut simulation ist die empfindlichkeit gegenüber beriebsspannungsrauschen sehr gering, ein einzelner gyrator oder widerstand <= 100ohm in entweder der + oder - leitung erledigt den rest. allerdings hängt die verstärkung von eben der betriebsspannung ab; die simulation hilft weiter.

    ps: das rauschen ist nur schlecht zu schätzen

    abstand 80mv versus rauschteppich ~130db, umgerechnet auf bandbreite 20kz -> -43db, abzug wegen +20db aussteuerung -20db => rauschen bezogen auf 0.4mV eingang ^= 8mvolt ausgang ~67db, eigenrauschen des effektiv 60ohm (!) generatorwiderstandes liegt bei ~-66db, noise figure ~1db. das eigenrauschen/rumpeln etc der vinylplatte liegt um -50db, minimal -60db, theoretisches, nie erreichtes minimum -67db.

    der klirr besteht bis 80mv ausgang, also +20db ausschließlich aus k2/3 in der größenordnung von 0.1%. ein weltrekordsystem wie shure V15-III hat dabei die rille längst verlassen, als klirr bei 25cm/s ^= +10db werden 3% als hervorragend angesehen. bei +0db, also vollausteuereung ist der klirr nicht messbar. laut simulation, die sich in den anderen daten fast gänzlich bestätigt hat, beteht er ausschließlich aus k2 in der größenordnung von << 0.001%.
    abb#1: schaltung, der 220ohm ausgangswiderstand ist absicht, und funktioniert ..., der unterschied "b"-typ versus "c"-typ betreffend hfe wurde gecheckt, daher die verschiedenen graduierungen, hier aufgebaut ist 550C/560C!
    abb#2: hd + noise bei 0.4mv eingang, also nur noise ...
    abb#3: dito bei 4mv eingang (+20db)
    abb#4: spektrum testton 777hz +20db, die sprotzeln obenrum kommen von der soundkarte

    pps: laut simulation hängt der klirr in grenzen fast ausschließlich vom verhältnis von ausgangsspannung und betriebsspannun ab.
    Angehängte Dateien
    Zuletzt geändert von krabat; 14.11.2013, 22:53.
  • 18TBX46
    Registrierter Benutzer
    • 26.12.2003
    • 221

    #2
    Hi,
    sieht ganz nett aus!
    Ich nehme an, die Versorgung ist zur Zeit ein 9V Block, vielleicht wäre eine einfache Spannungsstabilisierung noch eine Überlegung wert (gegen "Langzeitdrift" = Entladung der Batterie ). Außerdem sollte es einfach sein, mittels eines DC-Servos den Trimmer zu eliminieren.

    Ich erinnere mich da auch an einen ähnlichen Vorschlag von Joachim Gerhard, wo er die Batterie durch Glühlampe + Solarzelle ersetzt hatte.

    Klirr ist ok sagst du ?
    Hast du die BCs irgenwie selektiert ?
    Die Schaltung ist halt wirklich "Zero feedback" sodass die Musik im Wesentlichen an der exp. Kennlinie der Transistoren spielt (deswegen eigentlich: rauf mit der Versorgungsspannung)
    Mutmaßung: die Schaltung reagiert vermutlich schon zickiger auf Parameterstreuung der Transitoren als eine mit etwas Feedback.

    In diesem Zusammenhang noch der Hinweis auf Linear Audio von Jan Didden (falls noch nicht bekannt und Interesse besteht), da wurde in letzter Zeit einiges in diese Richtung veröffentlicht.

    Grüße, Manuel

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    • Gast-Avatar
      krabat

      #3
      Zitat von 18TBX46 Beitrag anzeigen
      Hi,
      sieht ganz nett aus! Ich nehme an, die Versorgung ist ...
      na klar! mitlerweile ist zumindest in der simulation noch was dazu gekommen

      - 20 statt nur 6 parallele 550/560
      - emitterwiderstände verkleinert, nicht per kondensator überbrückt
      - hängen parallel an einer strammen stromsenke, die wiederum gegen masse entkoppelt wird
      - verstärkung auf 40db angehoben
      - betriebsspannung 15V

      ergebnis der lokalen ggk und linearisierung der parameter lt. simulation

      - klirr bei 0.4mV eingang < 80db, wenn überhaupt dann nur k2
      - bei +26db = 800mV ausgang rund -70db k2, -90db k3
      - eingangsrauschen ~ 0.25nV/Hz^.5 (glaub' ich erstmal nicht)
      - noise figure bei 4ohm generatorwiderstand ~3db, bei 40ohm ~0.5db
      - streuungen der hfe etc parameter sind im linearbereich fast belanglos
      - keine betriebsspannungsabhängigkeiten in Vu etc
      - sehr gute psrr

      nachteile konnten nicht beseitigt werden

      - man braucht zwingend(!) galvanisch entkoppelte betriebsspannungen links/rechts ff.
      - die symmetrie der spannungen, nicht nur strom ist per trimmer einzustellen, +/- 1V ist lt. simulation doch schon wirksam wegen klirr, trimmbereich 200k..500k je nach ube, hfe etc
      - die verstärkung hängt kritisch vom transitorstrom ab, klar ...
      - ausgangswiderstand ist ca 220ohm, resistiver abschluss ist zwingend
      - ein ausgedehnter frequenzgang nach unten braucht ungewöhnlich große elkos, die voll im signalweg liegen (toleranzen, ESR etc)
      - die transistoren sollten schon gut selektiert sein, um den vorteil im rauschen mitnehmen zu können
      - die schaltung ist nicht zuletzt wegen der elkos groß, schätzungsweise eine europalette für stereo, ist 'ne menge ...

      ps: eine höhere betriebsspannung verschlechtert den klirr, warum auch immer.
      Zuletzt geändert von krabat; 19.11.2013, 23:43.

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      • GabbaGandalf
        Registrierter Benutzer
        • 22.10.2004
        • 1851

        #4
        Irgendie ist mir die Funtionsweise der Schaltung gerade nicht ganz ersichtlich: der Ausgang hängt über Koppelkondensatoren an der Betriebsspannung? Dann sollte man, niederohmige, geregelte Spannungsquellen als Versorgung vorausgesetzt, doch nichts hören?
        wer rechtschreibefehler findet darf sie behalten!

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        • Gast-Avatar
          krabat

          #5
          Zitat von GabbaGandalf Beitrag anzeigen
          Irgendie ist mir die Funtionsweise der Schaltung gerade nicht ganz ersichtlich: der Ausgang hängt über Koppelkondensatoren an der Betriebsspannung? Dann sollte man, niederohmige, geregelte Spannungsquellen als Versorgung vorausgesetzt, doch nichts hören?
          das funktioniert ziemlich gut ... für einen moving coil preamp. schlüssel ist die symmetrie. betrachtet man nur eine hälfte, ist es (wechselspannungmäßig) eine ganz normale emitterschaltung! die verschränkung der beiden hälften ist natürlich genial, Leach eben.
          Zuletzt geändert von krabat; 30.11.2013, 12:53.

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          • GabbaGandalf
            Registrierter Benutzer
            • 22.10.2004
            • 1851

            #6
            Ich glaube, ich nähere mich langsam dem Verständnis dieses Amps.
            Das Teil kann funktionieren, weil die Spannungsquelle (ub) nicht an Masse hängt.
            wer rechtschreibefehler findet darf sie behalten!

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            • andi_m
              Registrierter Benutzer
              • 26.09.2004
              • 1435

              #7
              Hallo GabbaGandalf,

              die Schaltungsmasse ist sozusagen die Signalleitung.
              Mich würde nur das invertieren des Signals stören. Ist aber letztendlich egal.

              Gruss Andi_m
              Spannungsabfall ist kein Sondermüll

              Wenn du nicht helfen kannst dann störe
              dabei sein ist alles
              (Zitat: Jürgen von der Lippe)

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              • Gast-Avatar
                krabat

                #8
                Zitat von andi_m Beitrag anzeigen
                die Schaltungsmasse ist sozusagen die Signalleitung.
                Mich würde nur das invertieren des Signals stören. Ist aber letztendlich egal.
                nicht ganz. das signal liegt (selbstverständlich) in einem stromkreis, hin und rück. vom transitor aus geshen fließt der signalstrom durch den kollektor, nämlich kollektor-emitter-emitterkondensator-masseEmitterkondensator-masseAusgangswiderstand-ausgangswiderstand-auskopplungskondensator-kollektor. dabei fällt über dem ausgangswiderstand wie üblich eine spannung ab, und das ist das verstärkte signal, das nach aussen geführt wird.
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                • Masuuk
                  Registrierter Benutzer
                  • 24.11.2009
                  • 657

                  #9
                  Zitat von krabat Beitrag anzeigen
                  gemessen am aufwand von letztlich nur drei paaren BC550/560 frage ich mich, warum man teure, schwingfreudige ops nehmen sollte, die mehr rauschen - AD797 etwa?!
                  Ich verstehe dagegen nicht warum du keine OPVs einsetzen willst. Also das Projekt ist schick und für seine Zwecke mehr als Ausreichend.

                  So rein für die Argumentation, dass spricht für einen OPV:

                  - Temperaturstabilität (alle Transistoren auf einem Chip, die triften also generell in die gleiche Richtung bzw. "gute" OPVs sind sowieso recht Temperatur-Stabil dank intigrierter Kompensation)
                  - Streuung! die Transistoren streuen ganz schön, gerade die BC5XXX (kann man allerdings durch Selektion umgehen)
                  - einfachere Schaltung (also relativ gesehen )
                  - OPVs schwingen eigentlich nur, wenn man das so vorsieht (ich habe schon viele OPV-Schaltungen aufgebaut (allein durchs Studium) und nur eine hat mal nicht so funktioniert wie Vorhergesagt
                  - Robustheit, also OPVs sind weniger Stark gefährdet als ein Transistor wenn man mal was falsch gemacht hat im Schaltungsentwurf (da deine Schaltung funktioniert, dass nur so am Rande)
                  - billiger (vielleicht bei der Projektgröße und Stückzahl unwesentlich)

                  Interessehalber könnte man diese Gelegenheit nutzen um dies Praxistauglich zu beweißen...

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                  • Gast-Avatar
                    krabat

                    #10
                    Zitat von Masuuk Beitrag anzeigen
                    Ich verstehe dagegen nicht warum du keine OPVs einsetzen willst.
                    angefangen hat die sache mit der einfachheit. dann mit dem verständnis für die funktion kam der wunsch, das design zu optimieren. im vorläufigen endstadium rauscht es (simuliert!) 9db weniger als ein einzelner ad797, der wohl zur zeit das leiseste gerät ist, das man kaufen kann. der op braucht ja auch beschaltung, und damit sind die noise-angaben meist makulatur.

                    hier sind nun mal die guten kondensatoren der kostenfaktor (6stck a 1,30euro low esr-typen). die bc550/60 bekomme ich in guter graduierung fast geschenkt - +/-10% hfe sind wurscht, ube auch weil lokal gegengekoppelt und mit stromquelle.

                    das design hier läuft an der grenze zum phys. machbaren für 5ohm MCs, für sachen mit 50..150..500 ohm (moving iron zb) ist die rauschzahl in etwa 1db, also schlicht vernachlässigbar, ausser vieleicht für katalogdatenspinner.

                    that's why!?

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                    • GabbaGandalf
                      Registrierter Benutzer
                      • 22.10.2004
                      • 1851

                      #11
                      Zitat von andi_m Beitrag anzeigen
                      Hallo GabbaGandalf,

                      die Schaltungsmasse ist sozusagen die Signalleitung.
                      Mich würde nur das invertieren des Signals stören. Ist aber letztendlich egal.

                      Gruss Andi_m
                      Vielen Dank für die Erklärung, jetzt macht das Ganze Sinn.
                      wer rechtschreibefehler findet darf sie behalten!

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                      • Gast-Avatar
                        krabat

                        #12
                        Zitat von GabbaGandalf Beitrag anzeigen
                        Vielen Dank für die Erklärung, jetzt macht das Ganze Sinn.
                        wenn du den hinweis mit "masse = signalleitung" meinst, dann sollte man vieleicht nochmal drüber nachdenken. masse ist bei asymmetrischen ein/ausgängen immer signalleitung. besser so: transistoren sind stromverstärker. also ist eher ein aufdröseln nach wechelstromkreisen gefragt. denk erstmal nur an die wechselströme basis/emitter und kollektor/emitter. der ausgang hängt nur als parasit am kollektor - die schaltung funktioniert auch ohne den ...

                        die platinchen 100 x 80 mm^2 sind in auftrag. ein test (auch bei boxen schwer zu empfehlen!) mit grabbelware aus dem frickelshop hat null,nix an "schlimmen" elko-effekten ins messgerät oder zu gehör gebracht. noch so ein audio-mythos ... da diskutieren leute magische bauteileeigenschaften als ersatz für eine sachgerechte analyse. aber mit leidenschaft, immerhin.
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                        • GabbaGandalf
                          Registrierter Benutzer
                          • 22.10.2004
                          • 1851

                          #13
                          @Krabat: Warum eigentlich Elkos, die Kondensator-Werte in der Schaltung waren doch alle <=1µF, wenn ich mich nicht verguckt habe?
                          Folienkondensatoren dieser Größe gibt es bei Pollin schon für 2,95€/250g.
                          wer rechtschreibefehler findet darf sie behalten!

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                          • Gast-Avatar
                            krabat

                            #14
                            Zitat von GabbaGandalf Beitrag anzeigen
                            @Krabat: Warum eigentlich Elkos, die Kondensator-Werte in der Schaltung waren doch alle <=1µF, wenn ich mich nicht verguckt habe?
                            Folienkondensatoren dieser Größe gibt es bei Pollin schon für 2,95€/250g.
                            es sind milli = 1000µ - wobei mich oberschlaumeier schon in die wüste, besser gesagt, so läppisch das war, in den april geschickt haben: pop-noise! will man irgendetwas um 0.3nV/Hz^.5 erreichen, sind die "passiven" komponenten nicht zu vernachlässigen. deshalb ist das ding mal wieder "nur" eine experimentierplattform.

                            bislang poppt rein gar nichts, auch nicht 10tausenfach verstärkt. aber der klang soll doch fürchterlich sein - wegen der elkos, müde, krachend, verzerrt ... ich habe wohl unzureichende einbildungskraft für eine poesie dieser art. liest sich immer wieder wie eine weinbesprechung, und transistoren haben, auch je nach hersteller (entspricht dem terroir beim wein) an und für sich auch eine klar und deutlich, sprachlich unzweideutig formulierbare "klangsignatur" (wenn die vinyl-lp frisch so gewaschen ist, wie die ohren ...). ich hoffe, das design wird trotzdem "gut genug"!!!

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                            • GabbaGandalf
                              Registrierter Benutzer
                              • 22.10.2004
                              • 1851

                              #15
                              Ah, OK, m steht für milli - dann sind natürlich Elkos sinnvoll.
                              Zum Kondensatorsound hat Elna eine blumige Beschreibung:
                              Das normalerweise für Elektrolytkondensatoren verwendete Material ist eine Pflanzenfaser (Zellulose) wie man sie im Manilahanf findet. Die Materialien verursachen jedoch den von Elektrolytkondensatoren bekannten störenden und irritierenden Klang, der durch die Härte der Zellulose verursacht wird. Dieser störende Ton taucht nicht mehr auf, wenn das Papier aus der sehr biegsamen und flexiblen Seidenfaser gefertigt ist.
                              Ich persönlich glaube nicht dass ich den Unterschied hören würde.
                              wer rechtschreibefehler findet darf sie behalten!

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