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Hybrid-Verstärker im Selbstbau

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Dieses Thema enthält 7 Antworten und 5 Teilnehmer. Es wurde zuletzt aktualisiert von  Rincewind vor 1 Monat.

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    Rincewind

    Es gibt Vorhaben, die über Jahre ihre Gestalt annehmen, dieses ist eines davon. Am Anfang war die Überlegung ein Endstufen-Modul mit Raspberry Pi samt DAC in einem Gehäuse unter zu bringen. Das Ganze sollte ganz modern mit Schaltnetzteilen und einer Class-D Endstufe mit wenig Aufwand funktionieren. Das Ergebnis in einer simplen Holzkiste sah damals so aus. Die Holzkiste fand bei einer Vorführung im Rahmen eines Treffens der DIY HiFi Begeisterten so viel Anklang, dass sie bald einen neuen Besitzer fand. Mittlerweile hat der neue Besitzer ein neues, hübscheres Kleid für die Technik besorgt. Der Aufbau funktioniert immer noch anstandslos.

    HiFiRaspiAmp2

    Kurze Zeit später wurden in einem Forum die Class-D-Module von Anaview hochgelobt und eine Sammelbestellung fand schnell genug Teilnehmer, um die Preise für die Module sehr günstig werden zu lassen. Da die Anaview-Module über moderne, symmetrische Signaleingänge verfügen, wurde ebenfalls in diesem Forum von einem Mitglied eine spezielle Platine entworfen, um die alten Signalquellen (wie Tuner, CD-Spieler oder Plattenspieler-Vorverstärker) zu symmetrieren. Zu dieser Zeit wurde die Idee geboren, die ALC-0300 Module mit einer symmetrischen Röhrenvorstufe zu  verbinden. Schnell wurde Nils aka Sparky als Verbündeter für das Projekt gewonnen. Er hat damals die Röhrenvorstufe gebaut, während ich die Anaview-Module samt Vorstufen-Platinen in der bewährten Holzkisten-Bauweise untergebracht habe. Die Krönung für den Verstärker sollten zwei Zappelzeiger samt Platine aus dem fernen Osten sein. Um die Anaview Endstufen auch mit klassischen Quellen zu betreiben, wurden Relais eingebaut um zwischen den symmetrischen und unsymmetrischen Eingängen wechseln zu können.

    AblatecEndstufe

    Die gemeinsamen Basteltage, an denen  wir versucht haben die Röhrenvorstufe mit den Anaview-Modulen zu verheiraten, haben uns folgende Erfahrungen eingebracht:

    • Die Ausgangspegel mit ca. 15V des Röhrenvorverstärkes sind zu hoch für die Eingänge der uns bekannten Class-D Endstufen. Eine Pegelanpassung ist daher absolut nötig.
    • Neben dem Pegel ist auch eine Anpassung der Impedanz notwendig.
    • Klassischer Röhrenaufbau mit Masse und Erdung verträgt sich nicht mit der Masseführung der Anaview-Module

    Vorstufe_Symmetrisch

    Vorstufe_Symmetrisch_1

    AblatecSession_1

    Der letzte Punkt hat das Projekt scheitern lassen. Die Anaview-Endstufen fanden einen neuen Besitzer und ich bekam vom Sparky eine auf unsymmetrisch umgebaute Röhrenvorstufe mit „magischer Waage“. Leider hatte ich für die Vorstufe so keine Verwendung, da meine Good-Old-HiFi Sammlung fast komplett aus integrierten Verstärkern besteht.

    Zwischenzeitlich haben wir uns mit der praktischen Frage beschäftigt: Schaltnetzteil oder klassischer Trafo mit Gleichrichter für Class D. Unsere Messungen und Ohren haben die Verwendung von Trafo mit Gleichrichter samt Siebung empfohlen. (Unsere Erfahrungen haben wir hier im Forum dokumentiert: Pimp my miniAmp – https://www.acoustic-design-magazin.de/Lautsprecher-selber-bauen/Thema/pimp-my-miniamp/ )

    Mich hat das Thema Power-Class-D nicht losgelassen. Da die erste Class-D Platine von HiFiMeDIY gut funktioniert hat, kam die Überlegung: Warum nicht nochmal was aus deren Sortiment verwenden? Auf den Webseiten des Anbieters wurde ich fündig: Die HiFiMeDIY T3 Platine sollte es werden. Mit klassischem Trafo. Da diese Stereo-Endstufe eine fixe Verstärkung hat, braucht es eine Vorstufe. Dafür habe ich eine PGA2311 Vorstufe, ebenfalls aus China, gewählt.

    HybridAmp_Bau

    Das Bastelfieber wurde höher. Trafo berechnet und eine Sonderanfertigung wickeln lassen. Ganz schön schwer so ein 1kW Ringkern-Brocken. Passende Siebung abgeschätzt und jede Menge µF besorgt. (Auch hier ein Verweis auf einen Forumsthread: https://www.acoustic-design-magazin.de/Lautsprecher-selber-bauen/Thema/diy-amps/ ) Leider hatte ich nicht die Zeit, das Ganze selbst zu verbauen. Dankenswerter Weise übernahm Sparky den Aufbau des Prototypen (als Gegenleistung wurde feinperlige Hopfen&Gersten-Schorle vereinbart). Dieser wurde rechtzeitig zum Spacko-Treffen in Halver fertig.

    Zweistock_Amp

    Das zweistöckige Ungetüm rockte an der SB23/3. Ohne Mühe schaffte es die Spulen der Tieftöner klacken zu lassen. Dabei wurden vielleicht ca. 60% – 70% der Leistung abgerufen. Auch klanglich beeindruckend war dieses Monster: Bühne und Details wurden mit Präzision einer guten alten Schweizer-Uhr dargestellt. Großartig!

    Ein paar Kleinigkeiten fielen an diesem Abend dennoch auf:

    • Umschalten zwischen PGA2311 und dem direkten Endstufen-Eingang wurde mit sehr deutlichem Knall quittiert – daher Umschalten nur im ausgeschaltetem Zustand.
    • Ausschalten: Nur bei abgeklemmten Lautsprechern. Ansonsten knallt es gewaltig.

    Die beiden Probleme konnten durch den Einbau von Relais & Schaltern behoben werde. Für das Umschalten zwischen PGA2311 und direkten Endstufen-Eingang wurde ein Mute-Schalter für die Endstufe eingebaut. D.h. vor dem Umschalten ist die Endstufe zu muten.

    Um den Ausschalt-Knall zu vermeiden wird mittels Relais die Stromversorgung der Endstufe beim Ausschalten der Netzversorgungsspannung sofort getrennt.

    HybridAmp_Bau_2

    Nach erfolgreichem Testlauf wurde das Ungetüm bei Nils in ein passendes Blechkleid verpflanzt.

    Die Idee des Hybrid-Verstärkers lebte wieder auf! Die Vorstufe bekam ebenfalls ein neues Blechkleid sowie zwei Potis um die Ausgangs-Spannung zu vernichten.

    Vorstufe_Sparky

    Die ersten Testläufe mit der Röhrenvorstufe und dem Endstufen-Direkt-Eingang von Technics SU-V900 haben ergeben, dass die Vorstufe von Nils sehr detailreich spielt und auch keine Probleme mit der Dynamik hat. Der „PowerAmp-Direct“ Eingang des Technics SU-V900 kommt gut mit der Röhre klar. Hierzu haben sich die „verheiz“-Potis für die Spannung der Röhre als sehr hilfreich erwiesen, um die optimale Balance zwischen Ausgangspegel der Vorstufe und der Eingangsempfindlichkeit der Technics-Endstufe einzustellen.

    Da die Potis einen einstellbaren Spannungsteiler darstellen, ist eine kleine Ausgangsspannung der Vorstufe mit dem Nachteil verbunden, die feinen Details ebenfalls zu vernichten. Daher sollte der Ausgangspegel nicht zu niedrig sein und dennoch zur Endstufe passen.

    Der Selbstbau-Amp aus einer PGA2311 und T3 Endstufe hat zwei Eingänge, die direkt auf die Endstufe gehen. An einem dieser Direkt-Eingänge wurde die Röhrenvorstufe angeschlossen und der Pegel mittels der Potis eingestellt. Aufgrund der Empfindlichkeit der T3 Endstufe hat man bereits bei 1,5V Eingangspegel die Vollaussteuerung erreicht. Dazu muss mit den Spannungsteilern fast die gesamte Ausgangsspannung der Röhre vernichtet werden. Geht. Experiment funktioniert. Leider ist das klangliche Erlebnis eher als gerade noch Ausreichend zu beschreiben, da zu viele musikalische Details dabei draufgehen.

    Was nun? Die Lösung ist Eingangsübertrager (LineIn-Transformer) zu verwenden. Zum einem erreicht man damit eine vollständige galvanische Entkopplung zwischen Vorstufe & Endstufe, zum anderen kann die Spannung reduziert werden. Soweit die Theorie.

    Also wieder Lötkolben anschmeißen, eine Lochrasterplatine zurechtschnitzen und preiswerte Line-Übertrager von Monacor LTR-110 verbasteln. Diese haben im Eingang eine Impedanz von 600 Ohm sowie 300 Ohm bei einer 2:1 Verwendung. Damit wird der Eingangspegel im Übertrager halbiert. Somit kommt man schon näher an die gewünschten 1,5V.

    Einstock_Amp

    Erster Einbau, einschalten und 50Hz Brumm in voller Lautstärke genießen. Geschirmte Leitung nehmen, denn die T3 Enstufe ist eine zickende Diva. Besser.

    Vorstufe dran und mal hören was passiert wenn das Vinyl wiedergegeben wird. Wieder überlagert ein 50Hz Brumm die Musik. Nur wo kommt der her? Vorstufe und Endstufe sind galvanisch getrennt. Nach ein paar Versuchen und der Konsultation von Foren ist klar: Da die T3 Endstufe so fein spielen kann, ist sie auch in der Lage jeglichen Dreck, der sich in der Leitung sammelt, wieder zu geben. Leider verrät der Hersteller der Class-D Endstufe nicht die optimale Impedanz für die zuspielende Vorstufe, was zusätzlich die Anpassung mittels LineIn Transformer zu einem Glücksspiel mutieren lässt.

    Nach einigem Probieren klappt es jetzt mit einem geschirmten Kabel, wobei die Schirmung mit der Signalmasse des Ausgangs der Vorstufe verbunden ist. Der Brumm ist weg, kann jedoch wiederkommen (Voodoo halt).

    HybridAmp_Session_1

    Mit den jetzt befriedigend funktionierenden Line-Übertragern kann der Pegel der Vorstufe etwas angehoben werden. Für absolutes Top-Ergebnis reicht es noch nicht, dennoch ist die erreichte Klangqualität bereits über der PGA2311 China-Platine.

    Die spannende Frage ist: Projekt abgeschlossen?

    Eigentlich ja und dann doch nicht.

    Der aktuelle Stand gibt einen mit PGA2311 und HiFiMeDIY betriebenen extrem kräftigen Vollverstärker, der unglaublich sauber spielt. Wie Sparky mal sagte: Sag dem Verstärker, er möge den Bass von der Grand Duetta um 0,1mm auslenken, er wird exakt das tun.

    Das Potential der Röhrenvorstufe ist wird von der Class-D Endstufe noch nicht ausgeschöpft, da ist noch Luft nach Oben. Auf der anderen Seite ist das erreichte Ergebnis schon sehr gut, nur halt zickig.
    Bei der Röhrenvorstufe könnte man noch die magische Waage von linearer Pegelanzeige auf eine Logarithmische umbauen, wenn sich eine passende Schaltung finden lassen würde.

    Eine Option, um die Vorstufe optimal auszunutzen, wäre auf andere LineIn-Übertrager zu wechseln. Nach aktuellen Erkenntnissen wären 4:1 (ggf. 8:1) Übertrager optimal. Diese gibt es von dem schwedischen Hersteller „Jensen Transformers“. Hier kommt der finanzielle Aspekt zum Tragen. Die vielleicht besseren JT-6110K-BTB Übertrager schlagen mit einem 100U$ Preis pro Stück zu Buche (hinzu kamen paar Nebenkosten wie Versand, Mehrwertsteuer, ggf. Zollgebühren). Für ein Experiment mit ungewissem Ausgang sind die Kosten zu hoch.

    Alternativ könnte man noch versuchen, mittels einer OpAmp-Schaltung den Pegel nach den vorhandenen Monacor-Übertragern weiter zu reduzieren. Doch auch hier bedeutet es wieder einen Entwicklungsaufwand für eine passende Schaltung samt Impedanz-Anpassung, zudem es noch eine weitere symmetrische Spannungsversorgung erfordert. Und es wären wieder mehr Bauteile im Signalweg, was nicht immer zuträglich ist.

    An diesem Projekt zeigt sich, dass es trotz anfänglichem Scheiterns und Fehlschlägen (wie Auslöten von Messwiderständen mittels Class-D Modulen wegen Masseschluss über den Signalweg etc.) nicht unmöglich ist, so etwas zu realisieren. Das Motto lautet: Hinfallen, wieder aufstehen, Krone richten und weiter gehen. Röhrenvorstufen mit „klassischen“ Transistoren zu verbinden ist nicht das große Problem. Class-D, zumindest DIY-Platinen, stellen hier schon mehr eine besondere Herausforderung dar, da die Hersteller meist nicht mit den optimalen Betriebswerten herausrücken und man sich dann an diese nur mit etwas herantasten kann, dass ein Techniker-Dozent für Regelungstechnik, seines Zeichens Doktor der Physik, mal als „approximative Näherungsweise“ bezeichnete, was das Wort „Herantasten“ sehr schön umschreibt. Dieses Projekt ist lehrreich und gibt viele neue Erkenntnisse über das Zusammenspiel unterschiedlicher Technik und deren Tücken. Wo wir anfänglich noch weit von einem funktionalen Prototyp entfernt waren, haben wir jetzt schon eine Version, die auf dem Niveau moderner HiFi-Geräte spielt. Nach oben sollte jedoch noch Potential sein und so forschen wir weiter, wie auch dieses noch erschlossen werden kann, ohne die ISS nachzubauen oder einen Schamanen hinzuziehen zu müssen.

    Sparky & Rincewind

  • #32441

    Audicz

    Hallo ihr Zwei,

    ein schöner Bericht. Hab ihn zweimal gelesn, da gut formuliert und anschaulich.

    Ich als Metaller habe verstanden: Bahnhof-ClassD-Bahnhof-Röhre-Bahnhof-1kW-Bahnhof-Technics-Bahnhof-SB23/3–Bahnof-uiuiui schwierig-Bahnhof-geht mehr-Bahnhof-Doktor-Bahnhof-Schamane.

    Aber kurzweilig dargeboten. 😉

    P.S Voodoo habe ich überlesen, gibt es doch gar nicht

    Gruß Dino

  • #32445

    Sparky

    N’Abend Audicz,

    P.S Voodoo habe ich überlesen, gibt es doch gar nicht

    Dazu eine Anekdote:
    Nachdem Rincewind und ich einen für unsere Ohren genehmen Prototyp erstellt hatten, ging es natürlich in die Testphase mit diversen Zuspielern. Beide dem schwarzen Gold verfallen, wählten wir unter Anderem Vinyl als Testmedium. Nicht, weil das “gerade im Trend” ist, sondern weil der winzige Signalpegel durch den Zappelmagneten an einer mit dem bloßen Auge kaum zu erkennenden Diamantnadel genau das Richtige ist um zu sehen, ob ein Verstärker auch das nötige “Feingefühl” hat.
    Dazu benötigt es einen Phonoeingang mit der erforderlichen RIAA-Entzerrung und Verstärkungsfaktor.

    Die meisten aktuellen Verstärker, so auch unser Eigenbau, haben keine eigene Phonovorstufe. Ich habe mal eine mit Röhren gebaut, die klang auch sehr gut, hatte aber für mein Empfinden zu viel Leerlaufbrummen. Die im Milivoltbereich zum schweigen zu bringen, war mir zu viel Aufwand, daher greife auch ich da auf Fertiges zurück. Ein Geheimtipp dazu ist der “Oehlbach PhonoPre Ultra XXL”,
    Die Irrwege des Vertriebes und ein beteiligter Entwickler sorgen bei diesem spezifischen Gerät trotz des protzigen Namens dafür, das es kein heiliger Gral, aber jeden Cent wert ist, wenn man es an richtiger Stelle bezieht.

    Und was hat das Geblubber jetzt mit Voodoo zu tun?
    Ganz einfach – Aus dem Nähkästchen das Folgende:
    Ich habe zwei der Mopeds in zwei Ketten am rennen, eines davon in einem selbst gefrickelten
    Vorverstärkern mit diversen Innereien.
    Meine Drehwürmer (ich bin leidenschaftlicher “Dualist”, die “Originalen, hat bis zum Schluss gelaufen, guter Preis” Geräte sind aber mittlerweile recht altersschwach) überhole ich selbst, dazu gehört dann auch der Umbau von DIN auf RCA-Cinch mit separierter Tonarmmasse.
    Der integrierte XXLer brummte am Dreher, der separierte nicht – OK, wird eine Brummschleife im Tonarm selbst sein, Holzhammer ausgepackt, TA-Masse wieder mit Audio-Masse verbunden, Ruhe im Karton. [ Überblendung ] Test der Kombi XXL – Röhrenvorstufe – Class-D Endstufe bei Rincewind. XXL brummt. “Zaudert nicht!” sprach Sparky, das Phänomen bereits erkundet. Flux mittels Rödeldraht einen der Cinche von außen mit TA-Ground verbunden – “Silence!”. Zufrieden über das Ergebnis, wurde die besagte Brücke einfach “fest” im Gehäuse gelötet – brummt! Ein Doktor und ein Techniker schauten sich dann gegenseitig ratlos an und das Wort Voodoo fiel. Die technisch Erklärung
    reichte von Übergangswiderständen vom gewickelten zum verlöteten Draht, bis hin zur kapazitiven Kopplung außerhalb und innerhalb eines faradayschen Käfigs. Klingt bescheuert? Ist es auch.

    Kurz gesagt, manchmal wundert man sich dann doch noch 🙂

    Gruß,
    -Sparky

  • #32495

    schlamperl

    Nabend Leuts,

    mal  wieder und immer noch, ein fettes Projekt.

    Eure Fortschritte usw. sind schön zu lesen und macht Spass auf mehr. Ich kann mich noch gut daran erinnern als Nils vom 1kW Netzteil sprach, das hat mir echt dem Atem genommen. Schön zu sehen, dass Ihr viele Fortschritte, trotz der vielen Probleme, gelöst habt. Hut ab und Respekt! Schön, dass Mühe auch belohnt wird und bitte weiter so! Ich freue mich schon auf das endgültige Ergebnis und hoffe Ihr beide forscht weiter. Danke für diesen Beitrag.

     

    Gruß Jörg

  • #32558

    Rincewind

    Hallo!

    Nils und ich wollen am 17.09.2018 nach der Erledigung unserer beruflichen Pflichten den gefrickelten Kram in die Verkaufshallen von Udo bringen. Wir versprechen den Kram vor Ort aufzubauen, inkl. einem Zuspieler. Wir werden unser Bestes geben und solange an den Kabeln frickeln oder Bernsteine, Kristalle so platzieren, dass es weitestegehend störungsfreie Wiedergabe gibt (oder Udo uns vorher hinauskomplementiert).

    Falls jemand dabei sein möchte, so freuen wir uns über weitere Hörer!

    Grüße

    Rincewind

    • #32559

      Udo Wohlgemuth
      Keymaster

      Hallo Peter und Nils,

      mach ich zwar ungern, aber für den 17.09. muss ich aus Terminnot absagen. Daher müssen wir die Vorführung leider aufschieben.

      Gruß Udo

  • #32560

    schlamperl

    Auch wenn der Termin abgesagt ist, wäre ich doch gerne beim nächsten Termin dabei. Kann mir gut vorstellen, dass es da an Leuten nur begrenzt geht, denn so groß ist die heilige Halle ja auch nicht.

    Nochmals tolle Arbeit!

    Gruß Jörg

  • #33061

    Rincewind

    Hallo!

    Udo hatte Anfang Oktober zur einer spontanen Zusammenkunft in seinen Hallen geladen. Ausdrücklich erlaubt war das Gefrickel von Sparky und mir. Es kam also zum allseits befürchteten LIVE basteln.

    Live Basteln

    Die Röhrenvorstufe auf Udo seinem Marantz geht größentechnisch ziemlich unter. Das Eisenschwein im Vordergrund ist dagegen nicht zu übersehen.

    LIVE Hören

    Zur später Stunde durfte das Class D Monster an den SB’s ohne Vorstufe spielen.

    Späte Stunde

    Es war ein langer und unterhaltsamer Abend. Das Hybrid-Konzept ist bei höheren Lautstärken mit ETONs weniger kompatibel als mit SB Chassis. Ein Grund mehr weiter zu basteln 😉

    Grüße
    Rincewind

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