Diskreter Ulti-Preamp

Diskreter Ulti-Preamp (306 Schaltungen, Nr. 140)
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Diskreter Ulti-Preamp
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Qualitätsbewußte Audioliebhaber wissen einen diskreten Aufbau ihrer Audio-Komponenten
zu schätzen. Dies nicht etwa aus nostalgischen Gründen, sondern weil eine sehr
sorgfältig diskret entworfene Schaltung selbst die besten Audio-Opamps, die sich auf
dem Markt befinden, deutlich in den Schatten stellen kann.
Der hier vorgestellte Vorverstärker ist vollständig in Klasse-A eingestellt und folgt dem
strikt symmetrischen Konzept, das ja mittlerweile zum Markenzeichen elektorischer
High-end-Schaltungen geworden ist. Die Eingangsstufe wird von den bekannt guten
Doppeltransistoren MAT02 und MAT03 gebildet. Für eine stabile Gleichstromeinstellung
sorgen die beiden Konstantstromquellen T3 und T4, die ihrerseits die beiden LEDs D1 und
D2 als Referenzspannungsquelle benutzen. Die dritte Stromquelle, T5, hält den Strom
durch die LEDs konstant. Für eine gute thermische Kopplung ist es wichtig, daß D1 bei T3
und D2 bei T4 montiert werden. Am besten ist es, jeweils beide Bauteile mit Wärmeleitpaste
zu versehen und mit einem Kupferring so gut wie möglich zusammenzupressen.
Deswegen haben wir auch eine flache LED-Bauform vorgesehen.
Danach folgt mit T6 und T7 eine Gegentakt-Schaltung, die die Endtransistoren T10 und
T11 ansteuert. Die transistorisierte "Z-Diode" T8/T9 sorgt für einen hochkonstanten
Ruhestrom durch die Endtransistoren, natürlich nur dann, wenn man auch hier für eine
gute thermische Kopplung sorgt. T8 wird dabei mit T10 und T9 mit T11 genau so
verbunden wie zuvor beschrieben. Das Trimmpoti P1 stellt man zunächst auf maximalen
Widerstand und stellt es nach Fertigstellung des Vorverstärkers so ein, daß ein Ruhestrom
von 15 mA durch T10 und T11 fließt, was einem Spannungsabfall von 150 mV über R23
oder R24 entspricht.
Da der Vorverstärker vollständig DC-gekoppelt ist, kann ohne besondere Maßnahmen
eine hohe Gleichspannung am Ausgang stehen, was der nachfolgenden Stufe unter
Umständen Schwierigkeiten bereiten könnte. Da zudem die Eingangs-Doppeltransistoren
keine wirklich komplementären Typen sind (stark unterschiedliche Stromverstärkung),
haben wir eine spezielle aktive Offsetkorrektur vorgesehen, die die Gleich-

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spannung am Ausgang automatisch ausgleicht. Dazu passiert das Ausgangssignal
zunächst das Tiefpaßfilter R26/C13 und trifft auf den als Integrator geschalteten Opamp
IC1. Durch diese Maßnahmen hat das Audiosignal keinen Einfluß auf die Spannung über
C14 (die Ausgangsspannung des Integrators), die nur durch sich langsam ändernde
Gleichspannung bestimmt wird. Die Ausgangsspannung des Integrators steuert über T12
die Basen der Eingangstransistoren mehr oder weniger in negative Richtung. Der Grund:
Der NPN-Doppeltransistor T1 besitzt von Haus aus eine etwa dreimal so hohe Spannungsverstärkung
wie der PNP T2. Zur Kompensation des Offsets ist es ausreichend, T2a und b
einen etwas höheren Basisstrom zukommen zu lassen.
P2 wird so eingestellt, daß nach dem Einschalten die Gleichspannung am Ausgang so
niedrig wie möglich ist. Mit dieser Ausgangssituation sollte jede Temperaturdrift von IC1
abgedeckt sein. Sollte sich die Kompensation als zu träge erweisen, kann man R26 und
R27 etwas verkleinern.
Bei einem High-end-Entwurf wie dem hier vorgestellten gibt es keine "unwichtigen"
Details. So sollten für eine optimale Symmetrie die Ströme durch T1 und T2 (und damit
der Spannungsabfall über R9 und R10) exakt gleich sein. Dies ist nur möglich, wenn auch
die Spannungen über den LEDs D1 und D2 gleich sind. Es lohnt sich daher, die LEDs bei
einem Teststrom von 3 mA auf den gleichen Spannungsabfall zu selektieren. Bei einer
guten Selektion unterscheiden sich die Spannungsabfälle über R13 und R14 nur um
einige Millivolt. Auch T6 und T7 sollten möglichst gleich sein. Bei einem Kollektorstrom
von 5 mA muß die Basis/Emitter-Spannung übereinstimmen. Sie finden auf dieser CD
eines kleines Testgerät, mit dem diese Aufgabe leicht erledigt werden kann. Einmal in die
Schaltung eingebaut, ist eine Ungleichheit zwischen diesen Transistoren nur noch schwer
festzustellen. Die Spannungen über R17 und R18 sind nämlich auch dann gleich, wenn die
Ausgangsspannung nicht exakt 0 V beträgt. Dennoch zeigt der Verstärker bei einer
Ungleichheit zwischen T6 und T7 oder - in noch stärkerem Maße - zwischen D1 und D2
eine deutliche "Schieflage", was letztlich eine deutliche Verschlechterung der Daten
bewirkt. Das Tiefpaßfilter R2/C2 am Eingang ist für die maximale Anstiegsgeschwindigkeit
auf eine Eckfrequenz von 9…10 MHz dimensioniert. Durch die extreme
Bandbreite des Verstärkers kann man Probleme mit der EMV-Festigkeit der Schaltung

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bekommen. Sollten sich Einstrahlungen bemerbar machen, schafft eine Verringerung der
Bandbreite Abhilfe. Bei einer Erhöhung von C2 auf 680 pF sinkt die Grenzfrequenz auf
400 kHz, die Slew-rate auf 20 V/us.
Der diskrete Ulti-Preamp kann nicht auf jeder x-beliebigen Platine aufgebaut werden.
Wie man sieht, ist die Platine sehr sorgfältig entworfen und ähnelt wegen der großen
Masseflächen eher einer HF- denn einer Audioplatine. Der Aufbau der Schaltung sollte
Ihnen keine Probleme bereiten. Über die Montage der gepaarten Bauteile wurde schon
alles gesagt. Ein Lautstärkepoti (10…47 kOhm log.) wird vorden Vorverstärker gesetzt.
Stückliste
Widerstände:
R1 = 47k5 1%
R2 = 470 Ohm
R3 = 1k00 1%
R4 = 5k62 1%
R5,R6,R9,R10 = 806 Ohm 1%
R7,R8,R11,R12 = 80Ohm6 1%
R13,R14 = 221 Ohm 1%
R15 = 2k7
R16 = 820 Ohm
R17,R18 = 249 Ohm 1%
R19,R20 = 10k0 1%
R21,R22 = 390 Ohm
R23,R24 = 10Ohm0 1%
R25 = 47 Ohm
R26,R27 = 475 k 1%
R28 = 27 k

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R29 = 3k9
R30 = 100 k
R31,R32 = 392 k 1%
P1 = 10-k-Trimmpoti
P2 = 100-k-Trimmpoti
Kondensatoren:
C1,C13,C14 = 22u/50 V RM5
C2 = 33 p/160 V Styroflex
C3 = 10 p/160 V Styroflex
C4,C5 = 100 uF/6V3 stehend
C6,C7 = 150 p/160 V Styroflex
C8 = 1u RM5
C9,C11 = 220 n
C10,C12 = 100 u/25 V stehend
C15,C1 = 100 n
Halbleiter:
D1,D2 = LED rot (flach)
D3,D4 = 1N4148
T1 = MAT02
T2 = MAT03
T3,T6,T9 = BC560C
T4,T7,T8,T12 = BC550C
T5 = BF256C
T10 = BC337-40
T11 = BC327-40
IC1 = OP77

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Technische Daten (bei einer effektiven Ausgangsspannung von 1 V an 47 kOhm)
THD (1 kHz)
< 0,00005 % = < –127 dB
THD (20 kHz) < 0,0004 % = < –108 dB
THD+N (B = 22 Hz … 80 kHz,
f = 20 Hz … 20 kHz)
Signal/Rausch-Verhältnis
(B = 22 Hz … 22 kHz)
Bandbreite:
Slew-rate:ca.
Anstiegszeit:
Eingangsimpedanz:
Empfindlichkeit:
Max. effektive Ausgangsspannung:
< 0,0012 % = < –95 dB
> 104 dB
1,5 Hz … 3,7 MHz
200 V/us
ca. 0,1 us
47 kOhm
150 mV
9 V

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