Toccata MK III – eine induktiv entzerrte Phonovorstufe

Wieder mal ein neues stueck Voodoo vom Hohenpriester des kultes des audio und roehren voodoos... In diesem falle es sich um eine phonostufe, oder genauer einen RIAA Entzerrverstaerker. Somit ergibt sich die frage, im 21sten jahrhundert - warum sowas vorsintflutliches wie LP? Doch wohl nicht zum musik hoeren?

 

Die antwort ist "Natuerlich zum musik hoeren". In erster linie gibt es auf LP viel kuenstlerische und im sinne der aufnahmenqualitae wertvolle Musik (speziell aus den 50zigern und 60zigern) welche entweder nicht auf CD wieder aufgelegt wurden, oder wenn verlegt dann oft von degradierten mutterbaendern mit fragwuerdiger restauration und umspielung sowie vervielfaeltigung und zu den extrem ueberteuerten neuen CD preisen. Schon im sinne dieses reichen kulturgutes lohnt es sich einen guten LP Spieler zu haben (und eine gute plattenreinigungsmaschine).

 

Des weiteren, falls man in so einer stadt wie London lebt, wo es eine grosse zahl von laeden mit 2ter hand LP’s und sogar starker spezialisierung gibt (zum beispiel im Notting Hill Gate gebiet) lohnt es sich wegen der vielfalt, reichhaltigkeit und preiswertigkeit des angebotes an musik. Mit durchschnittspreisen fuer gut erhaltene Pop/Rock/Jazz LP’s zwischen 50 pence (75 Cent) und 3 pfund (4.50 [t]euro) und mit klassischen LP’s der spezial “audiophilen” marken (Decca [verschiedene], HMV/EMI, Columbia, edition l’oiseu lyre, Harmonia Mundi, Philips, Deutsche Gramophone um einige zu nennen) in top zustand fuer selten ueber 5 pfund (7.50 [t]euro) und oft um 2 pfund (3 [t]euro) kann man im vergleich zu den strassenraeuber preisen die heutzutage fuer CD’s verlangt werden fuers gleiche geld eine viel groessere, vielfaeltigere und buntere musik sammlung aufbauen als es CD zulaesst.


Viele der aufnahmen auf LP klingen aufgrund der eingesetzten aufnahme techniken trotz der limitationen des LP mediums gegenueber der CD oft natuerlicher und musikalischer, sind leichter auf dem ohr und haben einfach mehr der von mir geschaetzten erlebniss qualitaet. Es ist zum beispiel lustig eine CD und eine LP von Earth, Wind & Fire - “I am” oder “All’n’all”, die platte ohne krazer und sauber, muss man konstatieren das die CD blechern, duenn, kalt und unangenehm klingt, am schlimsten aber fuer solche musik, der “swing” fehlt irgendwo. Aehnlich ist es mit dem vergleich der alten DG aufnahmen der 9 Beethoven Symphonien mit Karajan. Ich habe das originale LP “Box Set” (mit “Grand Prix du Disque” sticker) und zwei der spaeter neu eingespielten CD’s. Die CD’s sind GRAESSLICH, die LP’s klingen natuerlich und vergleichsweise realistisch. Was nun technisch zu diesen wahrenommenen unterschieden fuehrt sei dahin gestellt, am ende zaehlt fuer mich das resultat.

Ergo, summa sumarum, zum “boliden” Plattenspieler (Acoustic Solid “Solid One” mit drei armen und abtastern) musste eine eingemessene Phonostufe her. Ueber die jahre habe ich mir so manche vorstufe aufgebaut (mehere version der Arthur Loesch vorstufe, eine Kopie vom Shindo Claret, eine kopie der EAR 834P Phonostufe und so manches mit halbleitern wie dieLe Maison de l’Audiophile l’Pacific) und auch das eine oder andere kommerzielle geraet im system gehabt (Musical Fidelity Nu-Vista, Convergent Audio Technologies [CAT] SL-1 MK II, Croft Vitale & Elite, Opera Consonance Reference 1.2 um einige die laenger da wahren zu nennen). So manche meiner eigenen kreationen schlugen sich hervorragend, aber in all dem was ich hoehrte fand ich am ende hoerbare kleine probleme.

 

Mit dem umbau/neuaufbau der endstufe welche auch in diesen seiten vorgestellt wurde und dem aufbau einer passiven linienstufe welche eine uebertrager mit mehrfach angezapfter sekundaer wicklung und stufenschalter als lautstaerkeregler nutzte sowie den Tannoy ”Monitor Red” 15 zoll koaxial Lautsprechern hatte ich die “hintere” haelfte eines extrem minimalistischen aber extrem leistungsfaehigen “Ultra Fidelity” systemes fertig gestellt. Dieses systemes praesentiert eine breite und tiefe buehne. Die verschiedenen linien und phrasen in der musik werden sehr gut aufgeloest.  Mit lautsaerken die nahe an realistische lautstaerken einens guten sitzes in der konzerhalle herankommen wird es auch ohne probleme fertig und ohne die eingesetzt DSP entzerrung giebt es einen frequenzgang welcher im raum 30Hz-16KHz (+/-4db, dritteloktav bewertung) umfasst.

 

Der plattenspieler stand auch (auf einer selbstgebauten “string suspension concept” unterlage mit etwa 30kg Alu, MDF und Faserplatte und “Hai-Fisch” angeleline als “string”), nur an einer Phonostufe welche gut mit der last der passiven linienstufe klar kam, wirklich gut und transparent (im sinne des restes der kette)  klang und an welche ich die drei arme einfach anschliessen konnte haperte es noch. Eine der eckbedingungen fuer die vorstufe stand fest.

 

Nachdem ich eine Wavac Kette (von Nobu Shishido entwickelt) gehoert hatte, mit RIAA stufe, passiver linienstufe und 300B eintakter an “Koechel” Hoernern war ich von der ueberlegenheit des konzeptes des kkonstant impedanz “T” Netzwerk entzerrers mit drosseln als primaere frequenzbestimmende elemente ueberzeugt. In japan bauen sowohl Audio Note Japan (Kondo), Wavac und Zanden Phonostufen mit solcher entzerrung. Andere fernoestliche “High End” hersteller haben aehnliche geraete. Original wurden die RIAA Module von Tango (Japan) komerziell gefertigt und auch dem eignebauer angeboten. Die schaltung eines der Tango RIAA Module (entzerrgenauigkeit +/-0.4db) ist hier gezeigt, quelle ist l’Audiophile.

 

Einer der vorteile dieser entzerrer schaltung ist die konstante eingangsimpedanz, einer der nachteile die mit 600 Ohm sehr gering ausfallende impedanz. Mein erstes konzept war wenig mehr als ein nachbau der von Shishido San entwickelten schaltung mit zwei ECC88 bestueckten Mu-Stufen zwischen denen die RIAA schaltung eingeschleift war. Am ende machte ich alles ganz anders weil es mir halt so mehr zusagte. Es gibt verschiedene strategien um die recht schwer zu treibende 600 Ohm last der RIAA entzerrung zu betreiben.

 

Oft findet man uebertrager mit impedanzanpassung (10K:600 sind ueblich). Werden solche eingesetz faellt nicht die verstaerkung deutlich ab was durch mehr active stufen oder uebertrager kompensiert werden muss, die qualitaet der uebertrager wird ein problem. Schaltet man in der phonostufe allein vier uebertrager in serie (MC stepup, anpassung an RIAA, aufholung der anpassung nach der RIAA, ausgangsuebertrager – um mit zwei aktiven stufen auszukommen) ist die bandbreite der uebertrager ein problem. Falls jeder der uebertrager –3db bei 4Hz & 100KHz aufweisst (das ist schon an und fuer sich ein grosses problem und kaum machbar) und damit etwa –0.2db abfall bei 20Hz & 20KHz aufweisst fuehren rein die uebertrager zu zumindestens –0.8db bei 20Hz & 20Khz mit einer sehr steilen unterdrueckung hoeherer frequenzen (-12db @ 4Hz & 100KHz im beispiel).

 

Die nutzung von uebertragerkopplung fuehrt fast immer zu bandbreiten problemen, speziell wenn nach der phonostufe weitere uebertrager vorhanden sind (zum beispiel lautstaerkeregler, zwischenstufen uebertrager in der endstufe und ausgangsuebertrager). Mit normalen schaltungen in der stufe vor der RIAA sind schaltungen mit sehr geringer ausgangsimpedanz notwendig, kombiniert mit sehr grossen (wert und mechanisch) koppel kondensatoren. Die original gekauften und als koppelkondensatoren vorgesehenen 50uF MKP sind massiv gross und nur schwer unterzubringen. Beide loesungen (uebertragerkopplung und niederohmige treiberstufe mit grossem koppel kondensator wurden am ende zurueckgewiesen. Meine schaltung ist zwar auch zweistufig, jedoch recht anders ausgelegtr als man es bisher findet.

 

Moeglich wurde die entwicklung dieser Phonostufe uebrigens durch meine kontakte mit Steens & Billington LTD. Dort wurde der originale prototypes des MC Uebertragers welcher zum einsatz kam (TX-103) entwickelt. Fuer diese Phonostufe kam der erste prototype des “MK II” TX-103 mit biss zu 1:20  uebertragungsratio zum einsatz. Stevens & Billington stellte auch die spulen fuer das RIAA Modul her, welches in eine Mu-Metall abschirmkanne identisch zu der des MC uebertragers eingebaut wurden. Diese Mu-Metall kanne enthaelt auch die wiederstaende und kondensatoren. Eine serienversion dieses RIAA modules ist soweit ich in vorbereitung, aber es wird noch an den kleinigkeiten gearbeitet. Ich nutze Welwyn RC-55 wiederstaende fuer das RIAA Modul sowie ICW SA Serie MKP kondensatoren in der 4.7uF position (diese kondensatoren haben einen sehr guten klang und sehr gute serienmaessig toleranzen). Fuer den 0.12uF kondensator kombinierte ich Polystyrene, Film/Folie Polypropylene und Silber/Glimmer kondensatoren, serienmaessig werden wahrscheinlich polystyren kondensatoren eingesetzt.

 

Zur schaltung der vorstufe kam mir der gedanke nach dem lesens des Edatenblattes der E810F Roehre, von welchen ich sowohl die E810F als auch das US equivalent 7788 in einigermassen brauchbaren mengen im regal habe. Dort wurde eine anodenlast von 560 Ohm als “normale operation angegeben. Eine ueberschlaegige berechnung der verstaerkung einer E810F als pentode beschaltet und im antrieb einer 600 ohm last ergab nach der formel Steilheit * Last mit einer steilheit von 50mA/V eine spannungsverstaerkung von etwa 30 (50mA/V * 0.6 KOhm = 30). Reduziert man sowohl anoden als auch schirmgitterspannung mit einem gegeben anodenstrom erhoeht sich die steilheit und verstaerkung, alternativ erlaubt eine geringere anoden und schirmgitterspannung einen geringeren anodenstrom fuer die selbe steilheit. Ich legte den arbeitspunkt provisorisch auf 75V Anodenspannung, 55V Schirmgitterspannung und 20mA anodenstrom (0.3V gittervorspannung). Damit ergab sich in der endgueltigen  schaltung etwa 45mA und eine effective last 560 Ohm, somit eine spannungsverstaerkung der ersten stufe von 25.

Am ende entschied ich mich fuer die E810F als triode anstelle der auch im regal vorhandenen aber viel selteren und teueren EC8010 und EC8020 in der zweiten stufe. In der verwendeten schaltung ergibt sich eine verstaerkung von etwa 38 und ein ausgangswiederstand von etwa 1.5KOhm. Somit ergibt sich ueber alles eine verstaerkung von fast 40db (unter beruecksichtigung des verlustes von 20db in der RIAA Entzerrung), genau richtig fuer MC abtaster mit uebertrager oder Magnet abtaster. Diese verstaerkung ist um etwa 6 - 8db hoeher als was mit den deutlich aufwendigeren schaltungen welche von Zanden und Wavac einsetzt erreichbar ist, dies ohne abstriche an technische daten.

 

In der gesamten schaltung erlaubte ich mir noch zwei weitere kleine tricks. Aufgrund des hohen ausgangswiederstandes der ersten stufe kann der koppel kondensator von 50uF ohne probleme auf 10uF herabgesetzt werden. Der anstieg der effektiven last fuer die erste stufe kompensiert den tiefton abfall. Ein wert von nur 2.2uFwurde als ausreichend befunden, jedoch war eine mir uebermaessig phasendrehung im tiefton bereich zu konstatieren. Trotzdem werde ich irgendwann mal ein paar M-Cap Zn oder aehnliche mit weniger als 10uF als koppel Kondensatoren probieren.

 

Der zweite trick ist die auslegung der erzeugung der gittervorspannung. Der gesamte strom der von von der RIAA stufe gezogen wird (etwa 75mA) erzeugt ueber einem niederohmigen spannungsteiler netzwerk mit einem 56 Ohm serienwiederstand (fuer beide kanaele gemeinsam) eine feste gittervorspannung, die kathoden liegen direkt auf signalmasse. Zuvor wurde mit kathodenvorspannung expermentiert, jedoch erwiess sich dies als porblematisch dah auch niederohmigste kathodenwiederstaende kapazitive ueberbrueckung benoetigten. Man beachte das die beiden kanal massen praktisch nicht auf signalmasse liegen, sonder eine –270mV vorspannung aufweisen und zwingen von einander und von masse isoliert sein muessen. Mit dem eingangsuebertrager fuer MC ist das generell gegeben, bei den meisten magnet abtastern ist das auch gegeben. Probleme koenne jedoch mit Magnet abtastern und bestimten armen welche auf eine isolation zwischen arm/plattenspieler und signalmasse verzichten. So etwas findet man jedoch sehr selten in hochwertigen geraetschaften.

 

Wie man sieht wurden weiterhin die versorgungsspannung fuer die beiden verstaerkungsstufen aufwendig mit RC gliedern unter nutzung von MKP kondensatoren entkoppelt. Alle verwendeten wiederstaende von der RIAA Entzerrung abgesehen sind meine lieblings “mintgruenen” Painton endkappenlosen dahtwickeltypen mit silberanschlussdraehten (militaerische restbestaender der Britischen Luftwaffe/Kriegsmarine). Die verdrahtung erfolgte in 0.08mm reinsilber und frei tragend, mit minimalisierten laengen aller stromschleifen. Der signalmasse “bus” ist aus vier 0.08mm silberdraehten zusammengedrillt. Koppelkondensatoren sind “Ansar Supersound” aus England (klanglich deutlich besser als all die Solen/SCR MKP typen) mit entsprechenden ueberbrueckungskondensatoren. Ein Neutrik Speakon verbinder fuehrt die betriebspannung von der stromversorgung zum Phonostufen chassis. Drei eingaenge (2 X MC, 1 X MM) sind vorhanden und werden ueber schutzgas gefuellte goldkontakt relais angewaehlt. Die versorgung dieser relais erfolgt aus der heizspannung welche bei 12V liegt, beide roehren je eines kanales sind in serie geschaltet, und an der negativen seite mit der signalmasse verbunden. Die eingangsstufen roehre ist die jenige welche die “untere” position heizungskette einnimmt.

 

Die stromversorgung wurde in ein etwa dem 9.5 Zoll rastermass (3 Hoeheneinheiten) gehaeuse eingebaut. Zum einsatz kan ein netztrafo der original vor jahren einen Mullard 5-10 Verstaerker versorgte. Gleichrichtung der hochspannung erfolgt per einer Mullard GZ34 (fruehes model mit metal ring an der basis). Nach eine recht kleinwertigem ladekondensator (6uF) kommt eine vierstufige LC siebkette welche mit insgesamt 8 stk 5…10H siedrosseln und insgesamt 6 stk 120uF/400V Ansar Supersound bestueckt ist. Diese stromversorgung kann auch durchauss eine kleine endstufe (RE604 Eintakt Stereo Endstufe?) befuettern. Die gleichspannung nach der letzten stufe der siebung ist einfach “gleich”… Auch fuer die heizung kommt eine recht ueberdimensinierte schaltung zum einsatz, ein kleiner (wert) ladekondensator wird von einer siebdrossel und einem 68.000uF siebkondensator unterstuetzt, die verbleibende stoerspannung auf der heizungsleitung ist etwa 200 mikrovolt.

 

Insgesamt, aehnlich wie in der eigentlich phonostufe wurde halt in einem gewissen umfang auf “material schlacht” gesetzt. Ein photo der zusammengebauten stromversorgung habe ich nicht zur hand, vor dem bohren des chassis und dem verdrahten sah es ungefaehr so auss wie hier dargestellt. Von ein paar extra draehten aenderte sich wenig. Alles in allem eine vergleichsweise kompromisslose auslegung welche sich mit entsprechendem klang revanchierte.

 

Ich werde mich hier weder fuer das holzgehaeuse, noch fuer die unmengen von C37 Lack welcher vermalt wurde, noch fuer all die teuren uebertreager, drosseln und kondensatoren entschuldigen. Auch nicht fuer die holzhuetchen auf den roehren oder fuer die von Steinmusik antimikrophonischen metallfolien welche um die roehren gewickelt wurden. Schon garnicht werde ich mich fuer die nutzung seltener und teurer Roehren und der LCR RIAA entzerrung entschuldigen.

 

Eine weitere leicht veraenderte version der Dynaco PAS RIAA stufe oder dem RCA Buch entnommen RIAA stufe mit ECC83 im 19 Zoll gehauese von Konrad kann halt jeder entwickeln und bauen. So klingt es aber dann halt auch. In der gesamten kette ist die Phonostufe vorbildlich. Mit der zusaetzlichen passiven spannungs verstaerkung der Linienstufe mit uebertrager lautstaerke regelung (siehe photo) von 6db und den 26db spannungs verstaerkung des TX-103 benoetigt die kette mit der 300B Eintakt endstufe etwa 0.3mV fuer vollaussteurung.

 

Mit voll aufgedrehter lautstaerke im system (einschliesslich aller elektrostatischen und elektromagnetisch eingefangen stoerungen) liegt die unbewerte ausgagsgeraeuschspannung bei 2mV. Ich muss diese indirekte messmethode nehmen dah ich keine messinstrumente habe welche empfindlich genug sind um die etwa 30 microvolt ausgangsgeraeuschspannung der phonostufe zuverlaessig zu messen. Gegenueber einer ausgangspannung des systemes von etwa 10V fuer volleistung ist somit ist ein systemweiter, unbewerteter fremdspannungsabstand von –74db gegeben.

 

Bezogen auf die eingangsspannung von 0.3mV (-68dbu/dbm) ist somit das unbewertete equivalente eingangsrauschen etwa –142dbu/dbm. Mit der ueblichen “A” bewertung sollte dieser wert um zumindest 10 – 15db verbessert werden. Der klirrfaktor der phonostufe fuer nennaussteuerung ist deutlich unterhalb dessen was ich zuverlaessig messen kann (0.1%) und besteht rein aus K2. Die ausgangsimpedanz ist gering genug um den uebertrager in der linienstufe ohne probleme (klirr, tiefton frequenzgang) speisen zu koennen. Hier noch ein kurzes photo der Phonostufe im system, mit der linienstufe und den digitalen quellen (DVD Spieler, CD-Spieler und DAC). Die kiste mit der silbernen front auf der untersten eben ist die stromversorgung und so schwer das der boden dieser ebene (8mm glass) zerbrach! Jetzt ist es 10 mm MDF…

 

Als system ergibt sich eine klang qualitaet dem nur wenig das mir vor die ohren kam auch nur annaehrend nahekam.

 

Bis bald, habt spass, der Peter Pan