PL 504 - Amp
von Felix Herzberger

Hallo Freunde der glühenden Röhren, hier kommt mein zweites Projekt :-)

Schon vor Jahren (als ich 12 Jahre alt war. Jetzt bin ich 17) hatte ich mir in langer Bauzeit diesen Powermischer in Transistortechnik gebaut. Das war für mich damals eine echte Herausforderung, da ich noch nicht so weit auf diesen Gebiet war. Einfach Schaltungen... klar, kein Problem. Ein Lämpchen bekommt ja jeder zum blinken.

Der Mischer:
Fertig gebaut sah er so aus:


Er verfügte über 6 Monokanäle bei denen die Lautstärke mittels Schieberegler geregelt wurde. Eingang war für die ersten beiden Kanaläe mittels 6,3mm Klinke. Die übrigen vier sind mit Chinchbuchsen ausgestattet.
Die beiden Schalter bei den Buchsen sind zum Monobetrieb gedacht. Sie Überbücken die jeweils nebeneinander liegenden Kanäle. Ansonsten würde nur aus einem Lautsprecher etwas herauskommen ;-).

Die drei Regler rechts waren eine Klangregelstufe. Tiefen, Mitten und Höhen sind dort wählbar gewesen. Direkt darüber die beiden Masterregler für linken sowie rechten Kanal.
Rechts neben der Klangregelstufe war noch ein Kopfhöreranschluss mit Lautstärkeregler vorgesehen, welcher aber nie verkabelt wurde.
Rechts neben den Masterreglern sind vier XLR-Buchsen integriert, welche als Lautsprecheranschluss dienten. ber den Masterreglern findet man vereinsamt eine 3,5mm Klinkenbuchse, die als Line-out dienen sollte. Leider auch nie verkabelt.

Im inneren befinden sich die Verstärker und ihre Versorgung. Zum Einsatz kamen zwei 30 Watt Verstärker von ELV, welche ich zu dieser Zeit schon länger besaß. Diese befinden sich in hinterer Lage unter der Holzablage.


Der Gleichrichter zur Spannungsversorgung ist rechts daneben an dem Kühlkörper befestigt.
Noch etwas weiter rechts befindet sich eine Platine, welche die Betriebsspannung von 24V für die beiden Endstufen sowie 12V für Lüfter und Zubehör bereitstellt.


Zur Kühlung befindet sich direkt daneben ein 92mm Gehäuselüfter, welcher über den NTC auf dem Kühlkörper Drehzahlabhängig ist.
Zudem kommen noch zwei 150 Watt Verstärker ebenfalls von ELV zum Einsatz. Befestigt an einem Prozessorkühler eines PCs.


Ich Persönlich habe die 30 Watt Verstärker bevorzugt, da sie einen viel besseren Sound hatten.
Die Stromversorgung aller Komponenten haben zwei Trafos mit EI78b Kern übernommen.


Das Ziel:
Umgebaut werden sollte der Mischer komplett auf Röhrentechnik. Möglichst bzw. Komplett ohne jeglichen Transistor.

Planung:
Im ganzen schrieb ich ca. 50 DIN A4 Seiten mit Berechnugen voll. Viele verschwanden auch gleich wieder im Mülleimer.

Ausgangsleistung:
Zuerst stellte ich mir die Frage, welche Ausgangsleistung ich denn brauchen würde. Einen EL84SE mit 7 Watt habe ich ja schon. Also sollte es etwas 'dickeres' sein. Um die 25 Watt sollte die Ausgangsleistung schon haben.

Die Röhren:
Welche Röhren nehmen, dass war die Frage. Sie wurde beantwortet als ich mir bei ebay für knappe 40 Euro eine ganze Kiste mit zum Teils nagelneuen P-Röhren ersteigerte. Es waren über 300 Stück ;-)

Das ist nur ein Teil aller Röhren:


P-Röhren und ca. 25 Watt Ausgangsleistung bei Push-Pull-Betrieb war das Ziel. Ich entschied mich für die PL504 als Endröhre.

Die Endstufe:
Auf www.Tubeland.de stieß ich auf eine Schaltung mit der PL504 von Helmut Weigl.
Diese Schaltung sagte mir zu. Die Endröhren als Triode geschaltet, hatte ich noch nie ausprobiert. Vielleicht sollte es ja ein ganz neues Klangerlebnis werden. Als Vorstufenröhre wurde die PCF802 verwendet, welche ich in Massen besaß.

Der Kopfhörerverstärker:
Hier entschied ich mich ohne lange zu überlegen für eine einfach Schaltung mit der PC86. Es sollten also zwei PC86 zum Einsatz kommen. Diese schaltung arbeitet mit gerade einmal 15V bei ca 12mA Anodenstrom, aber der Sound ist einfach genial. Es gibt bestimmt bessere Schaltungen. Mir fehlt einfach ein Vergleich. Trotzdem sollte es bei dieser Schaltung bleiben.

Die Klangregelstufe:
Die Ausführung war mit zwei PCC85 geplant. Die Regelung erfolgt dann wieder im Tiefen-, Mitten- und Höhenbereich.

Die Versorgung der Röhren mit Gleichspannung:
Hier sollte auf Röhrengleichrichtung zurückgegriffen werden. Für die Endstufenröhren richten vier PY500A die Spannung gleich. Die Vorstufen sowie Klangregelstufe und die Phasenumkehrstufen erhalten einen eigenen Gleichrichter mit vier PY88 Röhren. Leider hatte ich nur drei von diesen.
Nach etwas stöbern in ebay fand ich einen Röhrenshop im Nachbarort. Dort holte ich dann die fehlende PY88 sowie eine PCC85.

Die Heizung:
Traditionell erfolg die Heizung bei P-Röhren in Serienschaltung. Ich wollte allerding Parallelschaltung benutzen. Zudem sollten alle Heizspannungen gleichgerichtet werden. Die Ströme sollen später auf den vier Amperemetern auf der Oberseite angezeigt werden.

Die Spannungsquelle, der Trafo:
Ich rechnete einmal alle erforderlichen Spannungen mit ausreichend Reserve aus. Leider musste ich feststellen, dass ein Trafo 130 Euro gekostet hätte. Was tun? Selberwickeln? Mir blieb wohl keine andere Möglichkeit.
Aber warum eigentlich nicht? Ist doch einmal etwas neues.

Die Ausführung, der Umbau:

Die Aufteilung:
Der Trafo sollte seinen Platz hinten, wo sich die 30 Watt Verstärker befanden, bekommen. Rechts daneben eine Euro-Platine mit der Gleichrichtung sowie der Siebung der Heizspannung sowie der Anodenspannung für den Kopfhörerverstärker. Mit den alten Kabelkanälen wurde der große Raum unter der Plexiglasscheibe neu aufgeteilt, Rechts sollten die Aܴs sowie die Endröhren und Vorstufenröhren Platz finden. Links unten direkt neben dem Lüfter die PY500A Röhren. Direkt darüber, getrennt von einem Kabelkanal, die PY88 Röhren.
Die Klangregelstufe sowie der Kophörerverstärker sollten direkt an der Plexischeibe befestigt werden.

Bau des Trafos:
Das sollte wohl die größte Herausrorderung werden. Im Keller staubte langsam ein alter Trafo ein. Es handelte sich um einen EI150c. Nach einer Ausführlichen Berechnung hatte ich alle Wickeldaten zusammen.
Ich brauchte folgende Spannungen: Heizungen:
3,8V 0,6A, PC86 Kopfhörerverstärker
9V 1,5A, PCF802, PCC85 Vorstufen und Klangregelstufe
27V 2,4A, PL504, PY88 Endröhren sowie Gleichrichterröhren
42V 1,2A, PY500A Gleichrichterröhren

Anodenspannungen:
450V 0,4A, Anodenspannung der Endröhren
300V 0,1A, Anodenspannungen der Vorstufen, Klangregelstufe
6V 0,1A, Anodenspannung 1 für Kophörerverstärker
15V 0,1A, Anodenspannung 2 für Kopfhörerverstärker

Sonstige:
8-9V 0,5A, für Lüfter etc.
85V 0,1A, negative Gittervorspannung
Nach dem Umrechnen ergaben sich daraus folgende Spannungen die der Trafo liefern musste, sowie alle Windungszahlen und Drahtstärken: 3,7V 2,5A - 6 Wdg. 1,4mm
7,4V 2,5A - 12 Wdg. 1,4mm
20,1V 2,5A - 34 Wdg. 1,4mm
30,7V 2,5A - 52 Wdg. 1,4mm
365V 0,6A - 520 Wdg. 0,75mm
250V 0,1A - 325 Wdg. 0,28mm
6V 0,1A - 10 Wdg. 0,28mm
8V 0,6A - 14 Wdg. 0,75mm
65V 0,1A - 100 Wdg. 0,28mm
Den alten vorhandenen Trafo wollte ich gerne benutzen also entfernte ich erst einmal alle Sekundärwicklungen.


Die Primärwicklungen (2 x 110V) habe ich drauf gelassen, da diese für 800VA Dimensioniert waren und somit ausreichend Reserve geboten haben.

Meine Wickeleinrichtung ist nicht das Beste. Ich nahm ein Kupferrohr, spannte es in den Schraubstock ein, schob dort einen Kabelkanal drauf der genau in den Spulenkörper passte und fixierte ihn an einem Punkt, damit es rund lief.
Ich wollte auf jeden Fall ein Brummen des Trafos unterbinden, so entschied ich mich jede einzelne Lage vor dem Isolieren mit Polyesterharz einzustreichen. Diesen bekommt man für wenige Euros im Autozubehörhandel. Er verhindet ein Vibrieren der Wicklungen und Isoliert gleichzeitig effektiv.

Nach dem Aufbringen der 365V Wicklung musste ich feststellen, dass ich trotz Belastung 445V haraus bekam. Ich verwendete zu diesem Zeitpunkt 622 Wdg, wie sie auch rechnerisch richtig sind. Ich habe dann auf 520 Wdg. heruntergewickelt bis ich die 365V herausbekahm.
Fragt mich nicht wieso, aber komischerweise ist es nur bei dieser einen Wicklung.


Nach dem Aufbringen aller anderen Niederstromwicklungen:


Nach dem Aufbringen der Heizwicklungen war der Trafo wirklich komplett voll:




Da stand er nun, mein erster Trafo :-).

Materialkosten von ca. 60 Euro für drei Kilo Kupfer waren drin. Nur irgendwie habe ich von jeder Spule noch nicht die Hälfte benötigt.
Das Selberwickeln ist extrem Zeitaufwändig: ich saß ein komplettes Wochenende an diesem Trafo.

Der Einbau dieses Kolosses:
Der Trafo passte Haargenau in den hinteren Kanal. Nach oben war kaum noch Platz, sodass ich keine Schrauben zum Zusammenhalten des Kernes befestigen konnte :-(
Ich nahm M8er Gewindestangen, welche den Trafo zusammenhielten, da sie mit Druck (nicht mit Gewalt) durch die Löcher geschraubt wurden.


Nach oben hin wurde der Ausschnitt im Holz gemacht.


Leider musste ich in diesem Moment etwas feststellen: WARUM ist der Primäranschluss oben, wenn die Sekundäranschlüssen alle unten sind? Da hatte ich wohl beim Wickeln nicht richtig aufgepasst. - Es war aber dennoch kein Problem, diese ins Gehäuse zu führen.

Drosseln:
Mit dem übrigen Draht wurden noch zwei Drosseln gewickelt. Als Fußwinkel habe ich einfach welche für M74 Kerne genommen. Die passen auch ;-) EI 78
2800 Wdg.
0,315mm Draht
R = ca. 80 Ohm
0,5mm Luftspalt
ca.12H bei 100mA
ca. 7 H bei 200mA


Verdrahtung:
Die Heizwicklungen haben je eine Lüsterklemme bekommen, die anderen Spannung sind direkt an die Netzteilplatine angeschlossen.
Die beiden Hochspannungwicklungen (365V und 250V) sind von Trafo nach links geführt worden, um von den Heizungen fern zu bleiben und von dort ist es auch näher zu den PY-Röhren.

Die Netzteilplatine:
Ausgestattet mit neun Sicherungshaltern, Gleichrichtern und Siebelkos sieben und glätten sie die Heizspannungen. Da die Gleichrichter keinen eigenen Kühlkörper besitzen, habe ich die Platine direkt neben den Lüfter gesetzt.

Nachdem ich den Deckel drauf hatte, sah man die Platine und die Verdrahtung trotz Plexiglas gar nicht mehr :-(
Also baute ich die schon zuvor verwendete blaue Neonröhre ein, welche an dem Lüfterstrom mitläuft. Der Trafo hat ausreichend Reserven. Durch die nur 9V ist die Kathode etwas dunkler, was zu einem angenehmen indirektem Licht führt.


Erste Testversuche:
Als erstes baute ich die PY500A Röhren probehalber auf. Ohne Elkos ergaben sich 400V. Mit den Siebelkos im Leerlauf ca. 470V.
Es gab verschiedene Meinungen zu dem großen Ladekondensator von 220 an den 500As. Eine Messung mit dem Oszi ergab folgendes: im Leerlauf fließt ein maximaler Ladestrom von 100mA aus den Röhren. Bei einer Belastung von 300mA beträgt dieser ca. 430mA, was knapp unter der Grenze der maximalen Leistung von 440mA liegt. Allerdings ist es kaum möglich, den Amp soweit auszufahren (Verzerrungen, extreme Verlustleistung von ca. 130W).
Das Nachschalten der Siebelkos hinter den Drosseln erhöht den Strom nicht.

Nach einigen Wochen des Wartens erhielt ich endlich die Aܴs von Tubeland. (www.Tubeland.de):


Der erste Testlauf konnte kommen. Ich baute alles auf dem Arbeitstisch auf. Daneben stellte ich den Mischer, aus dem ich die Spannungen erhielt.
Die PY500A sowie die Elko-Platine lagen einfach im Inneren.


Der Testaufbau:


Die Endröhre habe ich wie vorgegeben in Triode geschaltet. Nur leider ging das mal gar nicht: es Klirrte, und es Pfiff :-( Also wurden sie UL geschaltet.
Und dann war der Sound genial :-) - SOWAS habe ich vorher noch nie gehört. So klar und das alles ohne Gegenkopplung!!!

Die Endröhren habe ich zunächst mit je 50mA Anodenstrom bei 450V Anodenspannung gefahren. Später auch einmal kurzzeitig mit 100mA. Nach der ersten Messung liefen die Röhren völlig unterschiedlich. Eine lief mit 70mA Ia, die andere mit 30mA. Nach dem Trimmen war es gleich, bei 50mA je Röhre.
Bei Ia 50mA je Röhre ergab sich schon ein Stromverbrauch von satten 260 Watt.


Bei Ia 100mA sind es über 330 Watt. Und das bei nur einem Kanal. Das meiste an Heizung verbraten wohl die PY500A Röhren (50Watt).
Der Stromverbrauch sinkt kurz darauf auf 240 Watt. Die Erklärung ist einfach. Durch den Anodenstrom, und die dadurch entstehende Anodenverlustleistung = Wärmeentwicklung, heizen die Röhren schon fast von alleine, sodass der Heizstrom sinkt.

Ich denke, mit dieser Einstellung (450V 100mA je Röhre) habe ich die max. Verlustleistung von 22W gnadenlos Überschritten. 45W!!! Das schafft nicht einmal einee PL 519.

Also... der Anodenstrom musste runter. Dazu habe ich den Poti auf Vollanschlag gedreht. Was war das? Immer noch 50mA je Endröhre. Als Ruhestrom viel zu viel. Ich wollte 25mA je Röhre haben.

Meine negative Gittervorspannung reichte also nicht aus. Was also tun? Ich entschied mich für eine Spannungsverdoppler - Schaltung mit zwei Elkos, die ich einen Tag zuvor aus einem alten Schaltnetzteil ausgelötet habe und zwei Dioden.
Glücklicherweise war links vom Trafo noch genau soviel Platz. :-)


Mit dieser Schaltung erhielt ich anstatt den vorherigen 85V jetzt ganze 170V. Der Poti wurde so eingestellt, dass ca. 98V anliegen und siehe da: 25mA Anodenstrom.
Durch den geringeren Anodenstrom sankt die Leistungsaufnahme auf 200 Watt. Oben siehts so aus, als wäre da noch viel Platz. Es fehlen ja noch die Drosseln sowie die Ladeelkos ;-)

Nach über einem Monat Pause erhielt ich den Sägekranzbohrer für die Magnovalfassungen und ich konnte endlich mit den Röhrenträgern anfangen. Es sind drei Stück für Endstufe/Vorstufe, PY500A sowie PY88 entstanden.


Die Halter bestehen aus einem aus Alu gebogenem L, in welchen mit Gewindeschrauben die Sockel eingelassen sind. Selbstverständlich wurde gleich daraufhin alles am gleichen Abend ins Gehäuse gebaut, damit gleich ein Testlauf stattfinden konnte :-)


Getestet wurde zunächst ohne die PY88 Gleichrichtung. An dem Abend war zu wenig Zeit und der Testlauf sollte unbedingt stattfinden.
Also musste eine Diodenbrücke herhalten.

Die Röhren wurden mit je 25mA Anodenstrom gefahren, was auf Anhieb klappte. Nach dem Abstimmen gab es nichts auszusetzen. Kein Brummen, kein Rauschen. Der Testaufbau erfolgte noch ohne Drosseln.

Am nächsten Tag entstand noch eine Platine mit den Siebelkos für beide Kanäle sowie dem Ladeelko für die PY88.


Anschließend wurden die PY88 noch verdrahtet.


Vielleicht sind jemandem schon die Anodenkappen aufgefallen. Da ich von den Plastikkappen für ein Euro das Stück recht wenig halte, habe ich sie mit selber gemacht. Ein 5 mm breiter Streifen Kupferblech, um einen 6 mm Bohrer gewickelt und passend abgeschnitten.
Das Anlöten der Kabel ist kein Problem bei Kupfer. Der Kontakt ist mit Sicherheit besser als bei diesen billigen Kappen, wo der Kontakt nur von einer Seite drückt.

Beim ersten Testlauf fielen mir fast die Augen raus... welch ein Leuchtfeuer:


Also das ist es die 80 Watt Heizleistung wert...

Der zweite Kanal wurde gleich mit verdrahtet und der Testlauf Nr. 2 stand an.


Alles klappte bestens. Nichts zu bemängeln. Grandioser Sound.

Der Bau des Kopfhörerverstärkers mit 2x PC86 folgte:


Trotz der mickrigen Heizleistung von nicht einmal 2,5 Watt sehen sie richtig gut aus.


Der Bau der Klangregelstufe folgte. Ausgeführt wurde er allerdings nicht wie geplant mit 2x PCC85, sondern aufgrund von Platzverhältnissen nur mit einer PCC85. Die Verstärkung reicht dabei aber vollkommen aus.

Die Regler: Links: Balance, Mitte: Tiefen, Rechts: Höhen


Dann kam der Rückschlag: ein BRUMM, und was für einer... :-( - Der Grund war schnell gefunden: fehlende RC-Siebung.

Die Siebung wurde mittels einem 15K Widerstand sowie einem 10f Elko realisiert. Der Brumm war direkt beseitigt.
An dem 15K Widerstand fallen sage und schreibe 110V ab. Das ist auch nicht schlimm... Im Gegenteil, die PCC85 braucht keine allzu hohe Spannung, um ausreichend Leistung zu bringen.
Ich denke, diese Einheit wie oben werde ich noch in anderen Verstärkern einbauen. Klein und Leistungsstark. Die Bassanhebung ist gewaltig.

So, es geht weiter. Nach etwas längerer Pause wurde die Trafoabdeckung gebaut um den Trafo verschwinden zu lassen.
Ein zusammengeleimter Holzrahmen, der später oben mit einer Aluplatte abgedeckt wird:


Der Klangregler sowie der Kopfhörerverstärker wurden eingebaut. Ich beschloss, gleich noch zwei magische Bänder mit hinein zu bauen.

Langsam ging es Richtung Schlussphase. Die letzten Kabel wurden verlegt, die Kabelkanäle geschlossen, die Drosseln noch eingebaut.




Bedienfeld rechts:


Der Kopfhörerverstärker:


Masterregler mit Aussteueranzeigen:


Von innen: Kopfhöreramp, Klangregelstufe, Masterregler, LS Ausgänge, Aussteuerungsanzeige


Die Eingänge, Kanalregler und Amperemeter:


Alles in einem, der fertige Amp:


Nach über einem Jahr planen und bauen, Kopfzerbrechen, Freude und Hass über funktionierende und nicht funktionierende Teile und vielen anderen...:

GESCHAFFT

Neben der Klangregelstufe wurde noch eine einstufige Verstärkerstufe mit einer PCC85 realisiert.
Ich habe für jeden Kanal zwei Lautsprecherausgänge mit 6,3mm Buchsen genommen, so kann entweder nur ein 4 Ohm LS angeschlossen werden oder zwei 8 Ohmer Parallel

Die Oberseite:
Links oben Netzeingang, Netzschalter und Netzsicherung.
Darunter die 6 Kanaleinänge. 2 mit 6,3mm Mono, 4 mit Chinch. Kanäle mit Chinch haben zusätzlichen Schalter Mono/Stereo.
Dann die 4 Amperemeter von links: PY500A GL; PY88 GL sowie PL504 Endstufen; Vorstufen Klangregler; Kopfhörer und Aussterungsanzeige
Darunter Lautstärkeregler mittels Schiebepoti für alle Kanäle
Mitte oben: Schalter für GK, darunter Aussteuerungsanzeige und Masterregler
Klangregelstufe
Rechts oben: LS Ausgänge darunter Kopfhörerausgang mit Lautstärkeregler.

Der Balanceregler hat noch keinen Knopf, aber der kommt noch.

Das Ergebnis:
Herausgekommen ist für mich ein auf jeden Fall unvergessliches Projekt mit Supersound. Und das beste: Kein einziger Transistor verbaut.

Was ich anders machen würde: Hmm gute Frage, ich denke ein Extratrafo für die Lüfter mit Lüfternachlaufsteuerung wäre nicht verkehrt. - Aber dann hätten sich ja Transistoren eingeschlichen ;-)

Hier noch ein paar ermittelte Daten:
Ausgangsleistung: bei 25mA Ruhestrom: 15W 20Hz - 60KHz (-1dB)
bei 50mA Ruhestrom: 25W 20Hz - 40KHz (-3dB)
Kopfhörer: ca. 100mW an 32 Ohm
Lautsprecherimpedanz: 4 Ohm
Stromaufnahme: im Leerlauf ca.300W
Größe: 600 x 440 x 140 mm
Gewicht: satte 25Kg Temperatur im inneren bei 20C Raumtemperatur: ca 26C

Röhrenbestückung:
Gleichrichter 1: 4x PY500A
Gleichrichter 2: 4x PY88
Endstufe: 4x PL504 + 2x PCF802
Klangregelstufe und 1. Vorstufe: 2x PCC85
Kopfhörerverstärker: 2x PC86
Aussteuerungsanzeige: 2x PM84
Das macht insgesamt 20 P-Röhren :-)

Und nicht zu vergessen, die Schaltpläne (Anklicken, zum Vergrössern) :

Schaltbild Mixer-, Vor- und Klangregelstufe - klicken zum Vergrößern!

Schaltbild Heizung u.neg. Vorspannung - klicken zum Vergrößern!

Schaltbild Hochspannung - klicken zum Vergrößern!

Schaltbild Kopfhöhrer-Amp - klicken zum Vergrößern!

Ich hoffe es hat euch gefallen und gefällt euch immer noch ;-)

Gruss,
Felix Herzberger

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