Stereo-Endstufe ELL80

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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.

 


Bernhard Bornschein , Berlin