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PCL805-Kopfhörerverstärker in HiEndQualität
Vor lauter RoeTest kam ich gar nicht mehr dazu etwas anderes zu bauen. Jetzt habe ich endlich ein schon lange vorgesehenes Projekt verwirklicht, den PCL805 Kopfhörerverstärker aus ELRAD 06/1984 (Helmut Becker/Michael Oberresch) bzw. dem in Jogis-Röhrenbude (unter Röhren-Verstärker) abgebildeten Artikel. Die Kombination aus Röhren und Halbleitern sagte mir zu.
Das im Artikel vorhandene Layout wollte ich aus mehreren Gründen nicht verwenden (schlechte Qualität, doppelseitig, Einbauhöhe zu groß). Ich entwarf deshalb ein eigenes Layout in einseitiger Ausführung. Dabei teilte ich die Schaltung auf zwei Platinen, wobei der Teil mit den Röhren in einem Winkel von 90° auf den anderen Platinenteil aufgesetzt wird, so dass die Röhren liegend montiert werden. Dadurch wird eine sehr niedrige Bauhöhe erzielt. Die 220µ-Becherelkos wurden durch je 3 á 47 µF ersetzt. Der geringe Kapazitätsunterschied spielt keine Rolle. Parallel zu den Netzteilelkos wurde noch ein Entladewiderstand von 160 KOhm/4 Watt eingebaut. Die Heizleitungen wurden handverdrahtet (verdrillt). Fassungen, Röhren und Trafo gibt es bei fragjanzuerst (askjanfirst).
Das Ätzen der Platinen und die Bestückung dauerte einen Samstag. Der Einbau erfolgt in ein vorhandenes 19-Zollgehäuse von einer Höheneinheit (damit ich den Kopfhörerverstärker in ein Rack einbauen kann). Das Gehäuse schlachtete ich aus einem anderen früheren Projekt aus. Ich musste nur in der Frontplatte ein zusätzliches Loch bohren. Da die Frontplatte beklebt war und ich diese nicht sauber bekam, nahm ich die Rückseite. Diese brauchte ich blos leicht anzuschleifen und mit der Spraydose neu zu lackieren. Die Rückseite des Gehäuses hatte bereits diverse Löcher, von denen ich nur zwei für die Eingangsbuchsen verwendete. Die restlichen Löcher fungieren künftig als Belüftungslöcher.
Zuerst schaltete ich das Gerät ohne Röhren, ohne OP's und ohne Hochspannung ein, da ich erst einmal die Festspannungen messen wollte. Was passierte: Die Sicherung für die 36-V-Wicklung flog. Ich trennte die Schaltungszweige auf und stellte fest, dass ich etwas zuviel Lötzinn aufgebracht, und so eine unbeabsichtigte Lötbrücke einbaute, die einen Kurzschluss verursachte. Nach Behebung funktionierten die Festspannungen. Als nächstes wurde die 300V-Spannung (ca.350V im Leerlauf) getestet. Auch diese funktionierte. Jetzt wurde es spannend. Röhren und OP (zunächst nur für einen Kanal) wurden eingesetzt. Was jetzt passierte war ein kleines Drama: Ein 39 K-Widerstand fing an zu schmoren. Ich wiederholte selbiges beim anderen Kanal: Ebenfalls schmoren des selben Widerstandes im anderen Kanal. Hatte ich einen Layoutfehler? Also das komplette Layout mehrmals durchgechecked - aber nichts gefunden. Das Layout stimmte mit der Schaltung überein. Im Internet wurde ich dann auf www.mario001.de/elektronik/tubes/rkv.htm fündig. Dort stand, dass im Schaltplan ein Kondensator fehlt (richtig) "Hurra" - Kondensator eingebaut - eingeschaltet - schmoren - Mist! Ich suchte also weiter. Als ich schon am Verzweifeln war, fand ich die Lösung. Ich hatte anstelle der PCL805's PL85's in die Schaltung gesteckt. Wie konnte mir soetwas nur passieren? Die Röhrenbezeichnung stand deutlich auf Röhren und Verpackung.
Also jetzt die richtigen Röhren rein und eingeschaltet ... Spannung ... kein schmoren. Sinusgenerator an den Eingang, Oszi an den Ausgang: Hohe Verstärkung, glatter Frequenzgang von 5 Hz bis 100 KHz. Ich stellte dann mit dem Trimmer auf optimale Kappung des Ausgangssignals ein. Plötzlich wieder ein Schmoren!
Die Ausgangswiderstände von 2,7K fingen zu schmoren an. Die Leistung des Kopfhörerverstärkers war so groß, dass sogar die 0,5W-Widerstände schmorten. Da ich gerade 10 K-2W-Metallfilm parat hatte, baute ich diese ein (Wert ist egal, da an dieser Stelle nicht frequenzbestimmend).
Anschließend wurde das erste mal ein Kopfhörerverstärker und ein Eingangssignal angelegt. Wieder Spannung ... volle Power ... voller Frequenzumfang ... aber extrem hohes Brummen.
Was hatte ich falsch gemacht? Zunächst überprüfte ich mit dem Oszi die Festspannungen auf überlagerten Brumm:
Abgleichspannung
+12V
+22V
-6V
-18V
Die Festspannungen hatten also mehr oder weniger Brumm überlagert. Nur die -18V waren in Ordnung. Ich baute bei der -6V Spannungen einen 2200 µ-Elko ein. Vor die +22V-Spannung baute ich einen weiteren 1K-Widerstand und einen Elko mit 100 µ. Die Elkos von 1µ am Spannungsregler ersetzte ich durch solche von 10 µ. Die Festspannungen waren dann fast glatt.
Der Brumm am Kopfhörer konnte deutlich gesenkt werden, war aber immer noch sehr hoch. Als nächstes prüfte ich die +300 V. Dort war ein Brumm mit etwa 5Vss überlagert. Eine Drossel und ein zusätzlicher 330µ-Elko konnten zwar den Brumm in der Versorgungsspannung, aber nicht am Kopfhörer vermindern. Diese Maßnahme war also sinnlos.
Wo kam dieser Brumm her? Ich sah mir nochmals die Schaltung an. Die Höhe der Verstärkung wird alleine durch die OP's geregelt. Diese arbeiten als Differenzverstärker. Alles was zwischen invertierendem und nichtinvertierenden Eingang liegt wird verstärkt. Also müssen auch die Referenzspannungen der beiden Eingänge den gleichen Bezugspunkt haben. Ich habe dann einige wenige Leiterbahnen aufgetrennt und mit Draht neu verlegt. Konkret:
- Massebezugspunkt wird der Fußpunkt von C11/C13
- dort wird die Eingangsmasse für beide Kanäle angeschlossen (die Leitungen vom Eingang über das Lautstärkepoti kommend)
- dort erfolgt der Masseanschluß von R11 (1k2)
- dort erfolgt der Masseanschluß von C16 und C19
Sodann Verstärker wieder eingeschaltet. Was war jetzt los? Fehler eingebaut? Defekt? Ich hörte gar nichts im Kopfhörer! Gar nichts, keinen Brumm, kein Rauschen, gar nichts! Als ich das Eingangspoti aufdrehte hörte ich etwas ... und zwar Musik, so wie sie sein soll.
Ich hatte es geschafft. Wie klingt es? Eine Beschreibung wäre wohl sehr subjektiv. Nach meiner Meinung klingt es gut. Tatsache ist, dass man mit dem Amp Details hört, die ich in meinen anderen, einfachen Verstärkern nicht wahrnehme (zum Vergleich steht mir nur ein Transistorkopfhörerverstärker und eine Einfachstereoanlage zur Verfügung). Als Kopfhörer verwende ich einen AKG K240 Studio mit 600 Ohm.
Anschließend habe ich aus meinem Röhrenbestand noch 4 gleiche Röhren (gebrauchte) selektiert und das Gerät nochmals abgeglichen. Ich bemerkte, dass der Trafo etwas zu warm wurde. Ich drosselt die Stromaufnahme etwas, indem ich den Ruhestrom für die Endröhren senkte. Dazu wurde die -18V-Spannung (bei mir waren es nur -17V) auf etwa -20V erhöht. Man braucht nur eine andere Z-Diode einzulöten. Der Trafo wird jetzt nur mehr handwarm. Das nächste mal würde ich einfach den Trafo etwas großzügiger dimensionieren.
Was gibt es noch zu verbessern:
- das billig-Lautstärke-Poti werde ich noch durch ein hochwertiges ersetzen (man hört die geringen Gleichlaufunterschiede)
- sollte der Verstärker im eingebauten Zustand zu warm werden, werde ich einen Lüfter nachrüsten