Stereo-Endstufe mit ELL 80 und Grundig NF-1 Ausgangs-Übertrager
Um selbst keiner Täuschung zu unterliegen gehört ein NF-Millivoltmeter sowie die A / B Umschalt-Einrichtung bei mir zum festen Bestandteil der HiFi-Anlage ;-)
Diese Stereo-Endstufe ist ein Nachbau des 'Grundig NF-1' - Endverstärker-Moduls aus der Zeit der 'Musik-Truhen' Anfang der 60er Jahre.
Das wesentlichste sind die Ausgangs-Trafo's , und möglicherweise auch der Netztrafo - je nach Philosophie des Erbauers. Die Chassis oder komplette Geräte stammen meist aus Dachboden / Keller-Funden bzw. aus Entsorgten , vom Elektro-Schrott geretteten Geräten.
Bei Verwendung des Netztrafo's ist allerdings zu beachten, das dieser aus der '220 Volt Zeit' stammt. Die Sekundären Spannungen sind deshalb jetzt höher als ursprünglich kalkuliert , Für die Siebelko's und Röhren-Heizungen kann das zum Problem werden. Besser gesagt : Es ist fast immer eins. Schließlich sind die Bauteile alt und sowieso wirtschaftlich knapp kalkuliert. Ein Vor-Widerstand in die Primärseite des Netztrafos geschaltet ist eine günstige Lösung um die Netzspannung um 10 Volt zu reduzieren. In diesem Fall wird ein zementierter 47 Ohm Widerstand mit Kühlkörper eingesetzt worden. Der optimale Wert des VorWiderstandes wird individuell angepasst, bis die Ruhespannungen und Ruheströme alle in ihrem Arbeits-Bereich sind.
Sämtliche passiven Bauteile sind neu und von bester Qualität. Die Elektronen-Röhren sind meist zwar alt , teilweise aber sogar ungebraucht - so genannter NOS (New Old Stock). Die Endröhren ELL80 tauchen bei 'eBay' immer mal wieder auf - sind überwiegend benutzt , aber trotzdem teuer. Sie werden seit damals nicht mehr hergestellt. Andere Röhren-Typen dagegen werden immer noch bzw. wieder hergestellt. So z.B. die Vorstufen-Röhren ECC83 (81 / 82) und andere - oder die Endstufen-Röhren : EL84 und EL34 , welche nach wie vor in Gitarren-Verstärkern eingesetzt werden.
Das Gehäuse bzw. den mechanischen Grundaufbau sowie die Stromversorgungs-Baugruppe habe ich von Dieter Schatz , einem Röhren- und Mechanik-Spezialisten anfertigen lassen, der diese Chassis-Bauweise auch entwickelt hat.
Die Schaltung wurde erst einmal original aufgebaut obwohl schon feststeht, das mindestens zwei 'Dinge' auf jeden Fall geändert werden müssen . Als 'Referenz-Endstufen' für die Hörtests stehen ein 'Luxman MQ 3600' (Röhren) und eine Hitachi 'HMA 7500' MOS-FET Endstufe zur Verfügung. Eine fernbediente Umschalt-Einrichtung ermöglicht einen direkten A / B Vergleich. Die feinen Unterschiede bei hochwertigen HiFi-Geräten wären anders überhaupt nicht hörbar. Die Pegel beider Test-Kandidaten müssen exakt angepasst sein, ansonsten würde ein (ungeübter) Hörer den gerade etwas lauteren Verstärker als 'besser oder schöner klingend' bezeichnen. Das ist einfach so . . . mehrfach getestet.
Das originale Grundig NF-1 Endverstärker-Modul . So hab' ich Ihn gekauft (eBay) für genug Money . . . zusammen mit einer vor Übertreibung strotzenden Qualitäts-/ und Sound-Beschreibung . . . .
Was Ankam war ein übermäßig Netz-brummender Endverstärker mit auffällig unterschiedlicher Kanal-Verstärkung links / rechts. Nach einer Weile des interessierten Hörens wurde das Brummen plötzlich noch lauter und ich sah, das bei einer ELL80 das Anodenblech total glühte . . . schnell Stecker raus und ab auf den Bastel-Tisch. Was für eine Grotte . . .
Ein originaler Schaltplan
Einstellbarer Stereo-Abschwächer
Nach kurzem Check steht fest, das ein Kondensator des Dreifach-Becher-Elko's völlig kaputt ist und auf diesem Chassis nicht leicht zu ersetzen ist. Die Elko's sind natürlich Fast immer defekt - klar - sind ja auch schon ziemlich alt.
Ein provisorisches, externes Netzteil wurde zur Versorgung der Endstufen-Platine mit Heiz- und Anodenspannung aufgebaut.
Ich wollte ja nun mal was Hören und Messen.
Die Ursache für die früh einsetzende Verzerrung im Linken Kanal ab ca. 1 W Leistung (1 kHz am Lastwiderstand ) - und das sowieso etwas lautere Brummen - war gar nicht so leicht zu finden weil auch schwer zu sehen. Es wurde von Vorbesitzern offensichtlich schon reichlich an der Platine und überhaupt herum gelötet. Eine feine Zinnspitze zwischen den Leiterbahnen der Gegenkopplungs-Schaltung und der benachbarten Heizstromkreis-Leiterbahn war die Ursache.
Nachdem dieser Fehler beseitigt und die externe Stromversorgung optimiert , ziehe ich mit dem gesamten Test-Aufbau ins Wohnzimmer wo, die HiFi-Anlage hauptsächlich steht. Die Referenz-Endstufe und die Test-Endstufe werden jetzt auf gleiche Verstärkung eingestellt. Am einfachsten geht das, wenn mindestens eine der Endstufen mit Pegel-Potis im Eingang ausgestattet ist. Ansonsten muss man ein hochwertiges Stereo-Poti ( z.B. 2 * 100 kOhm log. ) mit Chinch-Buchsen und/oder Steckern versehen in ein Gehäuse eingebaut , in die Verbindung zur Endstufe Einschleifen. Durch die 1 µF Folien-Kondensatoren sind die Verbindung Gleichstrom mäßig getrennt. Wechselstrom mäßig kann es jedoch zu Anpassung-Problemen kommen, wenn z.B. der Ausgang des benutzten Vorverstärkers nicht Niederohmig genug ist. Das kann bei Röhren-Ausgangsstufen je nach Schaltungsart und Röhre auftreten. Es muss dann ein hochohmigeres Poti benutzt werden , z.B. 220 kOhm oder gar 470 kOhm um eine Ausgangsstufe mit höherem Innenwiderstand weniger zu belasten.
Einer meiner Vorverstärker ist mit einer ECC83 ausgestattet. Der Hersteller gibt 220 Ohm als Innenwiderstand an , das ist weit genug von 100 kOhm weg. Der Vorverstärker wird für beide Endstufen gemeinsam benutzt , die Endverstärker sind umschaltbar angeschlossen.
Im Grunde geht es ja nur um die Ausgangs-Trafo's des ' NF-1 ' bzw. des 'NF-10' - sie sind nahezu Baugleich. Die Ingenieure der Rundfunk- und Fernseh-Industrie experimentierten seit jeher mit verschiedenen Legierungen für die Trafo-Bleche ( damals auch als Dynamobleche bezeichnet ) und kreativen Verschachtelungsarten der Wicklungen von Ausgangs-Übertragern. Es geht ja darum, ein möglichst Frequenz lineares und Klirrfaktor armes Verhalten der Ausgangs-Übertrager zu Erreichen. Mit der Entwicklung der NF-1 / NF-10 - Trafo's ist den Grundig-Ingenieuren etwas wirklich Gutes gelungen - wie sich später deutlich zeigte . . .
Für einen experimentellen Aufbau bietet sich der 'Lötösen-Aufbau' an , weil man Änderungen schnell und einfach umsetzen kann, was für mich sehr wichtig ist. Ursprünglich sind ja alle 'Verstärker' und 'Radios' in dieser Verdrahtungsart aufgebaut. Aktuell wird das 'Hand Wired' genannt und stellt ein Qualitätsmerkmal dar , welches sehr beliebt ist und natürlich einen höheren Preis hat. Echte Handarbeit eben . . . keine Computer bestückten Leiterplatten.
Oben an der Rückseite sind die Lastwiderstände montiert, welche zusammen die Netzspannung um 10 Volt reduzieren.
Das 'normale' Pegel-Poti wurde durch ein hochwertiges 'ALPS' - Poti ausgetauscht, da mir der Gleichlauf zu ungenau war. Bei normaler Benutzung fällt das überhaupt nicht auf, will man jedoch möglichst gleiche Pegel Links und Rechts haben und hat ein Millivoltmeter dran, gibt es deutliche Differenzen.
Der mit 'sPlan 7.0' erstellte originale Schaltplan : Grundig NF-1
Das Raum-Klangbild fällt - wenn auf die original aufgebaute NF-1 Endstufe usgeschaltet wird - deutlich zusammen. Die Stereo-Breite verringert sich. Die beiden Endstufen sind nicht nur über die Stromversorgung miteinander verbunden, sondern auch über je einen 220 Ohm Widerstand entkoppelten, gemeinsamen Kathoden-Elko der Eingangsstufen ( C3 25µF ). Dieser Elko stellt eine sog. Wechselstrom-Gegenkopplung dieser Stufe dar. Der Verstärkungsfaktor der Triode steigt und linerarisiert gleichzeitig den Frequenzgang. Eine weitere Verbindung zwischen den beiden Kanälen wird durch die gemeinsame Kathodenwiderstand / Elko-Kombination (120 Ohm / 100 µF) für beide Endstufen hergestellt. Außer, das 2 Elko's und ein Widerstand eingespart werden, macht das keinen Sinn.
Ich habe diese Variante trotzdem zuerst original aufgebaut, um dieses Detail genauer anzuhören.
Der originale Schaltplan : Grundig NF-10
So sieht das schon viel besser aus . . . getrennte Kathoden-Beschaltung. Beim NF-10 benutzt Grundig eine zusätzliche negative Gitterspannung zur Arbeitspunkt-Einstellung. Das reduziert die Verlustleistung an den Endröhren im 'normalen' Betrieb, weil sie mit geringerem Ruhestrom betrieben werden können. Bei Zimmerlautstärke läuft der Verstärker quasi im Ruhestrom-Bereich.
Der Schaltplan meiner NF-1 / 10 - Version
Es wäre genug Platz im Chassis um eine zusätzliche negative Gitter-Spannungs-Versorgung für die Endstufen-Röhren einzubauen, es wurde aber darauf verzichtet, damit es prinzipiell ein 'NF-1' bleibt. Es wird die sog. 'automatische Arbeitspunkt-Einstellung' durch die Gitter-Ableitwiderstände (R17 - R20) weiter verwendet, was in dieser Leistungsklasse kein Problem ist.
Die Werte der Koppelkondensatoren sind generell vergrößert um eine bessere Tiefton-Widergabe zu erreichen. 10 nF als Koppelkondensator ( C6 und C7 ) ist wirklich etwas wenig. Das Rechteck-Verhalten der Endstufe verbessert sich deutlich. Mit diesem einfachen Test kann man sofort ( grob) mit Hilfe eines Rechteck-Tongenerators und eines Oszilloscopes sehen wie wie das Frequenz-Verhalten eines Verstärkers ist. Bevorzugt er die 'Höhen' oder die 'Tiefen' Frequenzen, treten Impulsspitzen auf , . . . ect.
Die gezeichnete Stromversorgung entspricht noch der originalen Schaltung. Die real verwendete Stromversorgung ist die Platinen-Version von Dieter Schatz , aus dessen Werkstatt der gesamte elektrische und mechanische Grundaufbau dieser Stereo-Endstufe auch stammt. Diese Stromversorgung ist absolut hochwertig aufgebaut und stabil. In die Netzleitung ist ein Vorwiderstand (mit Kühlkörper) eingeschleift, an dem die überschüssigen 10 Volt der heutigen 230 Volt Netzspannung abfallen - also in Wärme umgesetzt werden . Der verwendete originale Netztrafo stammt ja noch aus der 220 Volt-Zeit.
Häufig wird bei Restaurationen auf dieses wichtige Detail verzichtet, was zur Folge hat, das ein etwas höheres, genauer gesagt ein um ca. 5% höheres Spannung-Niveau im Gerät vorliegt. Das hört sich zunächst gar nicht so schlimm an - kann es aber werden. Die Röhren werden etwas überheizt, weil oft > 7.0 V statt 6,3 V AV an den Heizfäden anliegen. Nicht so schlimm, gehen sie eben etwas früher kaputt. Kritischer ist es jedoch im Hochspannungs-Netzteil , da sind es anstelle der 350 V am Lade-Elko schon mal 366 Volt. Da die Elko's meistens auch alt sind, ist es eine Frage ihrer Qualität , wie lange sie das aushalten bzw. das sie nicht so schnell 'hochgehen'. Das Elektrolyt in den Elko's trocknet im Laufe der Jahre / Jahrzehnte aus, was die Kapazität etwas verringert , vor allem aber die Spannung-Festigkeit verschlechtert. Ein ausgetrockneter Elko wird langsam immer wärmer, da sein Innen-Widerstand größer geworden ist und jetzt mehr Spannung an ihm abfällt. Alles, was sich (noch) Ausdehnen kann tut dies und der Innendruck steigt an. Sollte der festgelegte, kritische Bereich erreicht sein und das Not-Ventil des Elko's noch funktionieren, wird dieses jetzt bestenfalls öffnen und der Innendruck kann mitsamt etwas (oder etwas mehr) Rest-Elektrolyt entweichen . . . Das gibt mindestens eine kleine Sauerei im Verstärker. Die gleichzeitige Rauchwolke ist ziemlich toxisch und man sollte zusehen da weg zu kommen. Also Netzstecker raus , Fenster auf und Flucht ! In den alten Elko's ist PCB drin, was als hoch toxisch gilt. Was heute als Elektrolyt verwendet wird, weiß ich nicht, aber ein's steht fest : Gesund ist das auf keinen Fall ;-)
Bis jetzt ist mir das zweimal passiert, das Elko's im Zusammenhang mit einer Reparatur hochgegangen sind - jetzt passe ich noch mehr auf. Es gibt ja jetzt Infrarot-Thermometer mit denen man die Gehäuse-Temperatur messen kann, ohne den Elko anzufassen.