Mein primitiver, kleiner
Röhren Magnet-VorVerstärker
von Peter H. Wendt
Diesmal über Phono Magnet-Vorverstärker und ob es Sinn macht, einen mit Röhren zu kaufen. Wobei das "mit Röhren" oft auch nur Etikettenschwindel ist, denn der Kern der Schaltung ist ein Operations-Verstärker, hinter den eine Röhrenstufe zur Weitergabe an den Verstärker drangepropft worden ist - die genauso gut auch in Transistor- oder IC-Technik hätte ausgeführt werden können. Ein Marketing-Gag, wenn man so will.
Wie ist das aber nun mit "richtigen" Phono-Pre's mit Röhren ? Was gibt es da und was kostet sowas ? Es gibt sicher sehr gute Schaltungen und auch fertige Geräte, die zum Teil mit einem irrwitzigen Aufwand Dinge tun, den ein 2-Euro-IC genauso gut, wenn nicht sogar besser könnte. Ein IC klingelt nicht vernehmlich, wenn man mit dem Finger dagegen schnippst und ein IC braucht keine 200V Anodenspannung und ein paar Watt Heizleistung und ein IC hat eine um Dekaden niedrigere Rauschzahl.
Also wozu den Quatsch ?
Weil Vinyl gerade mal wieder hip ist. Weil Röhren hip sind. Weil einem die Rattenfänger der High-End-Schmieden einreden, daß Röhren sowieso besser klingen, sonst wären die Geräte damit ja wohl nicht so teuer ... Argh ! Doofe Laberei. Röhren sind obsolete Technik, die nur noch von ewig-gestrigen Schwachmaten eingesetzt werden, denen die Stromrechnung noch nicht hoch genug ist und die meinen, sie könnten damit Heizkosten sparen und sich in den Heiligen Gral des Highendigen Hörens erheben. Oder ? Na ? Oder was jetzt ?
Ist mir auch egal. Die Debatte wird nie ein Ende finden und ich habe mal meine alten Schaltungshefte und Kritzeleien aus den 70er und 80er Jahren wieder vorgekramt und mir überlegt, daß es doch auch eine Low-Cost-Variante geben müßte. So als Fingerübung meinetwegen. Mit etwas moderner Technik aufgewertet, wo es nicht schadet und ansonsten so einfach wie möglich.
Bei meinen Grübeleien habe ich gleich auch mal ein paar heilige (Röhren-)Kühe geschlachtet.
Die Stromversorgung beispielsweise.
Die Traditionalisten würden dafür einen dicken Trafo, natürlich wegen der Streustrahlung magnetisch geschirmt, bemühen. Mittelangezapft, wie es sich gehört, und mit z.B. einer EZ80 Gleichrichterröhre versehen. Zur Heizung kommt natürlich nur Wechselspannung in Frage, die pro Röhre über mindestens 1mm² verdrillte Drähte geleitet wird. Und alle Massepunkte laufen sternförmig zentral in der Mitte zusammen. Nur so ist es richtig. Ja ? Wirklich ?
Bei meinem "Auf-Dem-Tisch-Alltagsröhrenverstärker" GRimLock Mk.II habe ich die ganze Technik auf einer einseitig kupferkaschierten Glasfaserplatte aufgebaut. Die Kupferfläche dient gleichzeitig als Massefläche und bildet einen stabilen Träger für Trafos, Röhrensockel, Buchsen etc.pp.
Da ich für so einen lumpigen Phono-Pre kein 19-Zoll-Rackgehäuse bepflanzen wollte, habe ich mich umgeguckt, was in meiner Grabbelkiste verwertbares rumliegt. Dabei bin ich auf das Aluminium-Gehäuse einer 3.5"-USB-Festplatte nebst Steckernetzteil gestoßen. Die Platte hatte ich mal für was anderes verwurstet und das Gehäuse war übrig geblieben. Das Netzteil gibt 12V bei 2A maximal ab. Eine gute Basis, wie ich finde. Es ist der Typ "Wandwarze", der weit weg vom Ort der Elektronenwanderung durchs Vakuum plaziert werden kann. Damit ist das Thema "magnetische Einstreuung vom Trafo" schon mal vom Tisch.
Röhren-MVV Steckernetzteil 12V / 2A
Röhren ? Kommen eigentlich nur 12AX7 (alias ECC83) in Frage. Gut, 12AT7 (alias ECC85) würden es auch tun. Die laufen beide mit 12.6V Heizspannung, wenn man an Pins 4 und 5 anschließt und der zweiteilige Heizfaden in Serie geschaltet bleibt. Dabei ziehen sie moderate 150mA Heizstrom pro Röhre. Also 300mA für beide. Geht wunderbar mit dem 12V-Netzteil der USB-Box.
Ich habe dooferweise meine 12AX7 nicht finden können und mußte zwei Restbestand-12AT7 nehmen, eine von RCA, eine von GE. Na, zum testen geht das wohl erstmal.
Nun aber die Hochspannung. Meine Idee ging davon aus, daß ich so um die 200V brauchen würde. Plus ein paar Volt Abzug für eine brumm- und rauschfreie Siebung, damit ich so auf ungefähr 180V an den Anodenwiderständen rauskomme.
Das läßt sich aus 12V Gleichspannung eigentlich nur mit einem Schaltwandler machen ...
(Und ich höre schon das Geschrei der Tradionalisten: "Nein ! Das geht doch nicht. Sakrileg !!")
Egal. In meiner Nixie-Röhren-Zeit habe ich schon einige von den Dingern gebaut und da war das kein Thema. So 200V bei 10 - 20mA Nutzstrom geht recht einfach mit einer bewährten Schaltung, die das MC34063 IC nutzt.
Röhren-MVV Netzteil
 Röhren-MVV Netzteil: Größenvergleich |
 Röhren-MVV Netzteil: Fertige Schaltung |
Die Ausgangsspannung der Schaltung wird mit der Formel
V(out) = (1.25 x ( Rb + Ra)) / Ra
berechnet. Damit ergibt sich bei Rb = 392K und Ra = 2K2 eine Ausgangsspannung von 224 Volt. Ich fand, das würde ausreichen. Für genau 200 Volt müßte ich den Rb auf 349.8K reduzieren. Oder man nimmt einen 330K und ein 100K Poti in Reihe. Damit ist die Ausgangsspannung dann von 189 Volt - 246 Volt einstellbar.
In der praktischen Schaltung, die nachher in meinen RMV gewandert ist, wurde der 10µF / 350V durch einen 47µF / 350V ersetzt, hinter den ein 4K7 / 1 Watt und 10µF / 350V als C-R-C Siebung geschaltet wurde. Nach meinen bisherigen Erfahrungen reicht das für einen störungsfreien Betrieb vollkommen aus.
Im Größenvergleichsbild oben sieht man die aufgebaute Schaltung (oder: eine davon) an meiner Lieblings-Nixie NL7094 mit 50mm Zeichenhöhe, wo sie bei 220 Volt über einen 13K Vorwiderstand rund 6.8mA Strom abgibt. Das entspricht 1.5 Watt elektrischer Leistung. Die Stromaufnahme aus dem Versorgungsnetzteil beträgt bei 12.0 Volt 162mA, was einer Aufnahmeleistung von 1.95 Watt entspricht. Damit beträgt der Gesamtwirkungsgrad rund 77 % - und der MOSFET oder die Spule werden dabei noch nicht einmal handwarm.
Kommen wir nun zur eigentlichen Verstärkerschaltung. Tadaaaa ... [Trommelwirbel] ...:
Da ist sie in ihrer ganzen, schlichten Schönheit.
Röhren-MVV Schaltung
Egal. Kommt eben "Plan B" zur Ausführung.
Ich hatte irgendwann mal einen Schwung "Russenröhren" 6N1P vom Baudatum 7. Woche 1990 für den Stückpreis von rund 1 € aus Litauen gekauft. Davon waren noch welche über. Die entspricht im weitesten Sinne der ECC88, hat aber nur einen einteiligen Heizfaden für 6.3 Volt und reißt sich schlanke 600 mA Heizstrom rein. Hossa ! Aber wir haben's ja. Also die Heizkabel umgelötet und beide Röhrenheizungen in Reihe geschaltet ... Wie ? "Das macht man nicht" ? Ach was ? Na, ich schon. Gucken wir mal weiter.
Röhren-MVV 6N1P aus der 7. Woche 1990
Auch der fehlende Koppelkondensator und der 33K Gitterableit-Widerstand ohne 47pF Parallelkondensator im Eingang sind dort genau so verwendet. Das liegt schätzungsweise daran, daß 47K / 47pF für Phono-Eingänge erst im Laufe der Hinwendung zu echtem HiFi in den 70ern als allgemein akzeptierter Standard anerkannt wurde. Vorher hat jeder gemacht, wonach ihm gerade war und wo man Bauteile sparen konnte. Mit mehr oder weniger klanglichen Auswirkungen.
Und - Ja - Ätschibätschi - auch die Pinbelegung mit dem *ersten* System der ECC83 als Eingangsröhre ist bei den Brauns so realisiert, obwohl die Koniferen behaupten, das dürfte so nicht sein, weil die Systeme unterschiedlich sind und das zweite mit niedrigerer Gitterkapazität unbedingt als Eingangssystem genutzt werden müßte. Gut. Okay. Nächstes Mal. Wenn ich eine ECC83 verwende.
Dann habe ich also lustig meine Glasfaserplatte gelocht, die Röhrensockel auf das Kupfer gelötet (!! Echt jetzt.), alles bunt verdrahtet, den Schaltwandler auf die Platine draufgepropft und böswillig ein großes Loch in das Alugehäuse gesägt, auf das die Platine mit sechs Schrauben festgemacht werden kann. Die USB-Platine ist rausgeflogen, stattdessen ist die Strombuchse auf eine Lochrasterplatine gekommen, der Schalter und die Betriebs-LED wurden neu verkabelt und alles für den ersten Betrieb fertig gemacht.
Das sah dann so aus:
Röhren-MVV Erste Erprobung
Am Anfang hatte ich ein kleines Problem damit, daß man den Schaltwandler gehört hat. Er lag etwas neben der Spur und es klang wie ein Motorboot aus den Boxen. Ich habe die Schaltfrequenz etwas geändert, die Spannung ein wenig hochgedreht und - schließlich - nochmal ein paar Maßnahmen ergriffen, wie einen 1000µF / 35V als primären Pufferkondensator und die schon erwähnte 4K7 / 10µF Siebung einzubauen. Seitdem herrscht Totenstille. Bei der Erprobung in meinem Lager an einem Dual CV1400 mit zwei Heco Professional S5302 Boxen konnte ich den Lautstärkeregler bis zum Anschlag aufdrehen, ohne irgendwelche unerwünschten Nebengeräusche zu erkennen. Lediglich in der Aufwärmphase der Röhren vernimmt man (bei großer Lautstärke) für etwas 10 - 20 Sekunden ein leises Zirpen. Ansonsten dominiert am Ende des Regelbereiches leises Röhrenrauschen - was aber subjektiv auch nicht lauter ist, als das, was die eingebaute Transistor-Phonostufe abgibt.
Röhren-MVV Heizungs-Umschaltung
Ich habe - wie schon erwähnt - eine einseitig kupferkaschierte Glasfaserplatte im Europaformat als Montageplatte und gleichzeitige flächige Masse genutzt. Die Röhrensockel sind irgendwelche Industrie-Überbleibsel, von denen ich in grauer Vorzeit mal eine Tüte voll gekauft hatte. Die Flansche sind aus Weißblech und lassen sich hervorragend löten. Beim GRimLock hatte ich mir mit dem Fräser ein paar "Inseln" aus dem Kupfer freigeschnitten, damit ich dort Bauteile montieren kann, beim RMV habe ich darauf verzichtet, um die Abschirmung an keiner Stelle aufzubrechen. Man sieht sehr schön den Schaltwandler und meine "Frei Schnauze"-Verdrahtung, die die Kupferfläche als Massepunkt nutzt, wo immer es nötig ist und wobei es die Verbindungen kurz hält. Alles andere schwebt an seinen Anschlußdrähten sozusagen über dem Ganzen oder ist mit den Kontakten der Röhrensockel verbunden.
Röhren-MVV Draufsicht auf die Elektronik
Röhren-MVV Rückwandplatte im Gehäuse
Gut. Wirklich. Unter Zeugen. Die Tiefenanhebung ist etwas zu flach. Es fehlt ein bißchen der Wumms. Die Mitten und Höhen gehen in Ordnung. Das Teil klingt recht transparent. Disco- und Technofans würden sagen "zu dünn", aber das ist eine Frage der Hörgewohnheiten. Für alte Scheiben aus den 60er und 70ern ist es eigentlich etwas dürftig, aber mit modernen Pressungen, die von CD-Mastern mit eingebautem Loudness gefertigt sind, klingt es ausgewogen und ohne durch Gewummer zu nerven.
Was man nicht tun sollte, ist den RMV zu dicht neben oder auf den Boxen zu platzieren, oder ihn auf einem resonanzfreudigen Fußboden zu parken. Da rächt er sich durch "Mitsingen" oder Brummen bis hin zur Rückkopplung bei sehr hohen Lautstärken. Das ist die Kehrseite der Röhrentechnik: die Gitter sind dünne, gewickelte Drähte und das ganze Elektrodensystem schwingt mit. Das klingt fallweise gar nicht gut.
Mehr Infos und Bilder, wenn es meine Zeit erlaubt. Kann was dauern ... ;-)
Nachdem das Teil einige Zeit gelaufen ist, bin ich ihm auch mal mit dem Scope zu Leibe gerückt ... und da hat sich herausgestellt, daß über die Heizung ein ziemlich starker Sägezahn-Impuls seinen Weg in die Wiedergabe findet. Zuerst hatte ich das antreibende Schaltnetzteil in Verdacht. Aber das war es nicht. Stattdessen ist es der kleine Schaltregler für die Hochspannung, der die Unruhe reinbringt. Was tun ?
Die Lösung ist verblüffend einfach: mit einer Drossel.
Die +12V vom Versorgungsnetzteil gehen direkt an die Heizfäden der Röhren. Dann kommt eine handgewickelte Drosselspule und von da geht es auf das Hochspannungs-Schaltnetzteil. Zusätzlich habe ich noch einen 470µF / 25V Pufferkondensator dahintergepackt - und Ruhe ist.
Die Drossel besteht aus einem Ringkern von ca. 1.5cm Durchmesser. Um den habe ich Kupferlackdraht mit ca. 1mm Dicke gewickelt - ca. 30 Windungen. Wenn man nur dünneren hat, nimmt man eben drei Drähte zu je 0.25 oder 0.3mm. Wenn man keinen Kupferlackdraht hat, tut es auch ein Meter Klingeldraht und wenn man keinen Ringkern hat, nimmt man halt ein Stück von einer alten Ferritantenne. Ich habe mehrere Drosseln ausprobiert, die ich mal aus alten Schaltnetzteilen ausgebaut habe. Der Absolutwert ist ziemlich unkritisch und man kann nach Herzenslust experimentieren.
Dann habe ich unterdessen einen Schwung 6N2P-Röhren bekommen, die vor Ausbruch der Feindseligkeiten noch aus der Ost-Ukraine außer Landes flüchten konnten.
Die 6N2P entspricht im weitesten Sinne der ECC83 - hat aber auch nur einen einteiligen 6.3V-Heizfaden, gibt sich im Mittel mit 340mA Heizstrom zufrieden (600mA bei der 6N1P) und Pin 9 ist mit dem Schirmblech zwischen den Systemen verbunden. Die Kanaltrennung ist beeindruckend. Der Verstärkungsfaktor µ liegt bei 100 - gegenüber 35 - 40 bei der 6N1P. Klanglich gefällt mir der RMV mit der 6N2P noch viel besser. Er hat nach der Netzteil-Modifikation und dem Röhrentausch etwas mehr Tiefe und Ausdruck bekommen.
Grafiken erstellt unter IBM OS/2 Warp 4
mit Micrografx Designer 3.1