Vollverstärker mit Germanium - und Silizium Transistoren und Klangregler

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Vollverstärker konstruiert von Karl Werkmeister - Gesellenstück 1968

 

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Netztrafo - freie Verdrahtung

 

Schaltbild

 

 

Technische Beschreibung des Hi-Fi Vollverstärkers

Der Hi-Fi Vollverstärker ist volltransistorisiert mit Silizium.- und Germanium Transistoren bestückt. Das Gerät besitzt einen zweistufigen, integrierten Entzerrer Vorverstärker zum Anschluss von folgenden Hi-Fi Laufwerken:

1 x Magnetischen Tonabnehmer

2 x Eingänge für Mikrofone

1 x Kristalltonabnehmer

1 x Rundfunktuner

1 x für Tonbandgeräte

Sämtliche Eingänge sind durch Drucktasten umschaltbar.

Getrennte Höhen- und Bassregelung, Rumpelfilter und Rauschfilter und eine Raumpegelregelung zur Erreichung eines natürlichen Klangeindrucks bei kleiner Lautstärke gehören zum Komfort dieses Verstärkers.

 

Vorstufe

Beim Eingang Radio wird die relativ hohe Ausgangsspannung eines Tuners an einem Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen R101/201 und R102/202, gelegt und am Verbindungspunkt dieser beiden Widerstände ein Teil der Signalspannung abgegriffen, der über C101/201 dann an den Eingang des Transistors T101/201 gelangt. Das Signal eines Mikrofons gelangt über C101/201 direkt an die Basis des Transistors T101/201. Das gleiche gilt für einen Wiedergabekopf von Tonbandgeräten und einen magnetischen Tonabnehmer.

Am Kollektor des Transistors T101/201 wird das verstärkte Signal abgegriffen und galvanisch an die Basis des zweiten Transistors weitergeführt.

Wünschenswert ist es sehr oft den linearen Frequenzgang von Vorverstärkern dahingehend zu beeinflussen, dass bestimmte Frequenzbereiche mit Hilfe von RC-Gliedern oder komplizierteren gehoben oder abgesenkt werden. Bei der Fertigung von Schallplatten wendet man z.B. folgenden Trick an: Aus Gründen der Platzersparnis schneidet man die tiefen Frequenzen nach genormten Schneid-Kennlinien mit kleinerer Signalamplitude als die Hohen. Soll das am Tonabnehmer aufgenommene Signal im Vorverstärker richtig wiedergegeben werden, so ist es nötig, den Fertigungstrick umzudrehen und den Frequenzverlauf des Vorverstärkers so zu legen, dass er komplementär, (d.h. umgekehrt) zur Schneidkennlinie liegt. Von dieser Möglichkeit der Frequenzbeeinflussung wird auch im hier beschriebenen Vorverstärker Gebrauch gemacht. Zwischen dem Emitter des Transistors T101/201 liegt ein Kopplungszweig der die entsprechenden Korrekturglieder enthält. Für Radio- und Mikrofoneingang wird keine Korrektur nötig.

 

Diagramm I: Entzerrer

Für den Wiedergabekopf an Tonbandgeräten erfolgt eine Korrektur des Frequenzganges mit Hilfe des Widerstandes R113/213 und des Kondensators C106/206. Für Tonabnehmer wird eine Kombination des Kondensators C104/204 und C105/205 sowie der Widerstände R114/214 und R115/215 zur Korrektur des Frequenzganges herangezogen. Das Diagramm I zeigt wie der Frequenzgang des Gesamtverstärkers durch die Entzerrer-Glieder beeinflusst wird. Am Kollektor des Transistors T102/202 wird das im Frequenzgang beeinflusste Signal abgegriffen und über den Kondensator C108/208 an den Raumpegel-Regler geführt. Auch hier wird der Frequenzgang durch RC-Glieder beeinflusst.

Der Sinn dieser Regler ist folgender: Nicht immer wird der Verstärker mit voller Ausgangsleistung betrieben. Stellt man eine kleine Lautstärke ein, so ist die Empfindlichkeitskurve für Frequenzen am menschlichen Ohr derart, dass die tiefen und hohen Töne schwächer aufgenommen werden als die mittleren Töne. Will man daher auch bei leiser Wiedergabe in den Genuss des Klangreichtums unseres Verstärkers kommen, so muss klanglich eine Absenkung der mittleren Frequenz herbeigeführt werden. Mit Hilfe des Reglers R171 kann eine solche Absenkung durchgeführt werden. Das Diagramm II zeigt, wie die Absenkung des gesamten NF-Pegels zwischen einem maximalen und einem minimalen Wert bei verschiedenen Stellungen des Schleifers von R171 erfolgt.

Vom Raumpegel-Regler gelangt das Signal an das Rauschfilter (Filter l). Ein Rauschfilter der hier beschriebenen Art weist als Besonderheit die Eigenschaft auf, oberhalb einer bestimmten Frequenz eine spezielle Absenkung der Signalamplitude zu verursachen. Diese Eigenschaft eines solchen Filters wird hier dafür ausgenutzt, bei alten Schallplattenaufnahmen das oftmals noch unvermeidliche Rauschen zu unterdrücken oder auf ein Mindestmaß herabzusetzen. Ein weiteres Diagramm III zeigt, dass eine solche Absenkung in einem Bereich erfolgt, in dem das menschliche Ohr solche Störquellen noch wahrzunehmen vermag. Als weitere Einsatzmöglichkeit des Rauschfilters möchte ich hier noch erwähnen, dass die Rundfunk Wiedergabe häufig durch störendes Pfeifen beeinflusst wird. Mit Hilfe des Rauschfilters lässt sich auch dieses Pfeifen auf ein Mindestmaß beschränken.

 

Diagramm II: Raumpegel-Regler

 

Diagramm III: Rauschfilter

 

Diagramm IV: Rumpelfilter

 

Von der Schaltung her besteht das Rauschfilter aus einem Doppel T-Glied. Eine erste Hälfte des Doppel T-Gliedes besteht aus der RCR-Kombination R123/223, C113/213 und R125/225, während die zweite Hälfte aus der CRC-Kombination C114/214, R124/224 und C115/215 besteht. Durch das Zusammenwirken beide T-Hälften ergibt sich die aus dem Diagramm III ersichtliche besondere steile Absenkung. Störend bei der Wiedergabe hochwertiger Schallplatten wirken sich oft Rumpelgeräusche aus, die aus Störfrequenzen niedere Frequenz zusammengesetzt sind. Vorwiegend wirken sich solche Frequenzen unterhalb einer Frequenz von ca. 30Hz aus, Nichts liegt daher näher als durch ein spezielles Filter solche unliebsamen Störfrequenzen zu unterdrücken. Ein solches Filter ist das Rumpelfilter (Filter II), das aus einer T-Filterschaltung (C116/216, R126/226, C117/217) besteht. Im eingeschalteten Zustand ist diese CRC-Scha1tung voll wirksam und unterdrückt, dank der gewählten Dimensionierung, alle unerwünschten tiefen Störfrequenzen. Das Diagramm IV zeigt den Frequenzverlauf des Rumpelfilters. Am Rumpelfilter wird das NF-Signal über den Mono/Stereo Schalter dem Hauptverstärker zugeführt.

 

Hauptverstärker

Die Eingangsstufe ist in Kollektorschaltung ausgeführt, wodurch man einen sehr hohen Eingangswiderstand von etwa 750 KOhm erreicht. Sie ist so dimensioniert, dass sie auch sehr hohe Eingangsspannungen ohne Übersteuerung verarbeiten kann. Der Lautstärkeregler und der Balanceregler sind an die Eingangsstufe über einen Vorwiderstand angeschaltet, damit die Stellung der Potentiometer den Eingangswiderstand des Verstärkers nicht wesentlich beeinflussen. Mit dem folgenden Klangregelnetzwerk können Höhen- und Tiefenanhebungen bzw. Absenkungen bis jeweils etwa 20dB (Diagramm V) eingestellt werden. Die Arbeitspunkteinstellung der nächsten Verstärkerstufe erfolgt über einen Widerstand vom Emitter des Transistors T106/206.

Dies ergibt eine gute Temperaturkompensation. Steigt z.B. bei Temperaturerhöhung der Strom durch den Transistor T105/205 an, so ändert sich die Vorspannung an der Basis des Transistors Tl06/206 nach negativen Werten. Dadurch sinkt der Spannungsabfall am Emitter-Widerstand dieser Stufe, wodurch über den Widerstand von 4 MOhm der Transistor T105/205 eine kleinere Vorspannung erhält. Die gleiche Kompensationswirkung tritt auch bei einer Änderung der Betriebsspannung auf. An die letzte Stufe des Verstärkers kann über einen Vorwiderstand von 1KOhm der Leistungsverstärker angeschlossen werden.

 

Diagramm V: Klangregler-Kurve

 

 

Endstufe

In der Endstufe werden Leistungs-Drift-Transistoren verwendet. Diese Transistoren haben eine höhere Grenzfrequenz als die normalen legierten Leistungstransistoren und haben trotzdem noch deren Vorteile, wie kleiner Durchlasswiderstand und gute Stromverstärkungslinearität. Deshalb können mit diesen Transistoren Leistungsverstärker hoher Klangqualität verwirklicht werden. Da von diesen Transistoren keine Komplementär-Paare zur Verfügung stehen, muss die erforderliche Phasenumkehrung für die eisenlose Ansteuerung einer Gegentakt Endstufe In der Treiberstufe erfolgen.

Dazu wird im vorliegenden Beispiel ein Komplementär-Paar AC127/AC152 verwendet. Die Stabilisierung des Ruhestromes der Endstufe erfolgt für Temperaturänderung mit einem Heißleiter K25 und für eine Änderung der Versorgungsspannung mit einer Zenerdiode BZY83. der Heißleiter soll auf demselben Kühlblech montiert werden, wie die Endstufen—Transistoren. Bei der Dimensionierung des Verstärkers wurde neben dem durch die verwendeten Transistoren möglichen guten Frequenzgang vor allem ein kleiner Klirrfaktor angestrebt. Der Klirrfaktor liegt im ganzen Übertragungsbereich unter 0,4%.

 

Technische Daten

Ausführung:

Chassis in Rahmenbauweise mit eloxierter Alu Frontp1atte in einem Holzgehäuse (Nussbaum).

Abmessungen: 530 x 245 x 100 mm

Gewicht ca. 6,5kg

 

Elektrische Daten:

Leistungsaufnahme im Leerlauf < 20 Watt

Leistungsaufnahme bei Volllast < 60 Watt

Netz 220V, Sicherung 315mA

Musikleistung 2 x 20 Watt bei Stereo,

40 Watt bei Mono an 4 Ohm

Sinusleistung 2 x 15 Watt bei Stereo,

30 Watt bei Mono an 4 Ohm

Frequenzgang bei 1 kHz

Klirrfaktor    0,4%

Eingänge: 5, durch Drucktasten wählbar

Eingang Radio 140 mV/50 kOhm

Eingang Mikro 1,4 mV/50 kOhm

Eingang TB     4,5 mV/5 0kOhm

Eingang TA Magnet    6 mV/50 kOhm

Eingang TA Kristall     130 mV/50 kOhm

 

Bedienelemente:

Lautstärkeregler

Höhenregler

Tiefenregler

Filter I (Rauschfilter)

Filter II (Rumpelfilter)

Raumpegelregler

Balanceregler

 

Grundlage für den Verstärker ist die Veröffentlichung des Artikel „Niederfrequenz-Leistungsverstärker“ im Jahre 1967 aus den „Technischen Mitteilungen Halbleiter“
und „Halbleiter-Schaltbeispiele 1967“ der Fa. Siemens.

 

 

Grundlage für den Verstärker ist die Veröffentlich des Artikel „Niederfrequenz-Leistungsverstärker“ im Jahre 1967 aus den „Technischen Mitteilungen Halbleiter“ der Fa. Siemens.