hifi-klangservice

optimaler (Lautsprecher)Klang durch phasenentzerrte 
Breitband-Lautsprecher und TIM freie Verstärker,
für jede Musikrichtung bis Hi-Res im Wohnzimmer                 

Sie wollten schon immer einen noch besser klingenden analogen Verstärker (selbst bauen), besser als alle anderen? Wesentliche Erkenntnisse fanden Einzug in meine Arbeit: Klirrreduzierung bei hoher Lautstärke und absolute Neutralität, ein Leistungs-Operationsverstärker der ganz besonderen Art

Ein Source- oder Emitterfolger als Ausgangsstufe bei vielen (Fertig)Geräten ist immer eine Zumutung für die Halbleiter und Ohren. Denn es wirken bei komplexer Last stets gleichzeitig 2 Input-Größen - die Eine am Gate (resp. Basis) und die Andere am Source (resp. Emitter)!  Dabei wird die 2. Größe zunächst nicht als solche vordergründig gesehen. Es wirkt die Gegen-EMK zurück, bedingt durch die Bewegung der Schwingspule im Magnetfeld. Sinngemäß wäre es so, als würden Sie gleichzeitig Gas geben und bremsen. Daher kann damit nie der korrekte Klang entstehen (s. S. Service, Abb. 3 und Text). Stattdessen fließt beim QC-Amp der Arbeitsstrom über die Drains. Keine Doppelwirkung durch Rückwirkung der Induktivität der komplexen Last auf einen weiteren Eingang (Source). Keine transiente Intermodulation (TIM). Der theoretische Simulations-THD bei 1 kHz / 250 W / 4 Ohm (Widerstand) an idealer Spannung beträgt -122,15 dB (0,000078%). An komplexer Last sind "bescheidene" -106 dB als Simulation praxisnäher.

Sehr viele Fertig-Verstärker bzw. Endstufen (Stereo- oder Monoblöcke) sind schaltungstechnisch als Emitterfolger oder Sourcefolger in den Ausgangsstufen aufgebaut. Eine der wesentlichen Ursachen auch in Verbindung mit Über-Alles-Gegenkopplung für transiente Intermodulations-Verzerrungen liegt hier begründet. Dennoch werden diese Verstärker als gut bezeichnet, denn auch TIM oder die Intermodulation wird mit niedrigen Werten gemessen oder als nicht vorhanden gewertet. Jedoch wird unterschlagen, dass in der Messung an einem ohmschen Widerstand anstatt eines Lautsprechers dann auch keine phasendrehende Wirkung im Laststrom entsteht durch  induktive Last und Gegen-EMK, und dann auch durch die Emitterfolger oder Sourcefolger kein TIM auftritt. Also sind laut Messung diese Geräte "wunderbar", nur im gehörten Klang dürfte es Zweifel geben. Die Entstehung von TIM weiter unten im Text bzw. im anzufordernden PDF (s. home). Denn was nutzt eine Messung an rein ohmscher Last, wenn diese praxisuntaugliche Ergebnisse zeigt? 

Der Begriff des besser klingenden Verstärkers oder Lautsprechers (bezogen auf die Überschrift) ist nur eine gängige Umschreibung - eigentlich dürfte es nicht so heißen. Denn "klingen" dürfen die Geräte oder Lautsprecher nicht, sie sollen nur die Signalgemische (Musik) so verstärken oder wandeln, dass stets das originale Verhältnis aller Schwingungen erhalten bleibt, also keine klanglichen Eigenbeiträge leisten. Daher ist es natürlich legitim, ein wenig die Werbewirksamkeit zu beachten. Wenn dann doch vom extrem guten Klang gesprochen wird (in meinen Beiträgen), soll es also so verstanden werden, dass der extrem gute Klang der Instrumente und Stimmen unverfälscht zu Gehör gebracht wird, weil nichts hinzugefügt oder weggelassen wird. Da dieses Phänomen des "gut klingenden" Lautsprechers auch z. B. mit dem Gehäuse (Holz) in Verbindung gebracht wird von unerfahrenen Laien, kann natürlich diese Erklärung nur als totale Verfehlung gelten. Denn dadurch wird ein Eigenklang (obwohl manche Hörer das dann lieben) erzeugt, welcher aber immer als Abweichung auftritt. Gehäuse sollten überhaupt keine Eigenschwingung haben, akustisch also tot sein. Denn ihre Aufgabe ist lediglich die Trennung von Luftschwingungen hinter der Membran von denen davor, damit kein Luftdruckausgleich stattfinden kann. Verstärker, welche diesen Anspruch erfüllen (QC-Amp), keine Zusatzschwingungen zu entwickeln (Verzerrungen sind immer neue "Klänge", welche aber unerwünscht und störend sind), können daher die Musik in ihrer wahren Dimension darbieten. Leider finde ich auch von Seiten der Lehre oft nur falsche Ansätze, mit großartiger Berechnung, welche aber der Musikwiedergabe leider überhaupt keinen Gewinn bringt. Einfaches Grundwissen der Halbleitertechnik wird böswillig oder unwissend ignoriert. Und so klingen diese dann mehr oder weniger nach sich selbst.

Doch wie immer fragt man sich, warum selbst bauen? An erster Stelle soll stets die Klangneutralität stehen, also das Vermögen, den (beliebigen) Lautsprecherboxen ein nach Original klingenden Betrieb zu ermöglichen. Musik sollte nicht mit eigenen Klangzutaten zu einer Geschmacksdarbietung je nach Preis und Aufwand werden. Es gibt am Markt scheinbar genügend Fertiggeräte, welche aber eben nicht unbedingt in allen Punkten "maßgeschneidert" sind. Oder diese liegen vom Preis möglicherweise jenseits Ihrer Wunschvorstellung. Der Eigenbau bietet eine echte Alternative. Vor allem haben viele fertige Verstärker durch die im Output als Emitterfolger oder Sourcefolger geschaltete Transistoren oder Mosfets klangliche Abweichungen, die nicht akzeptabel sind, will man wirklich den Klang der Instrumente in ihrer absoluten Natürlichkeit. Auch relativ teure Fertiggeräte garantieren nicht immer den gewünschten Klang. Legt man vorrangig den richtigen Klang zu Grunde, erscheinen manche Zusätze oder Eigenschaften fraglich. Der Konzentration auf die Wiedergabe von Musik in ihrer natürlichen und unübertroffenen Urform - einem Live-Konzert - gerecht zu werden, steht hier im Mittelpunkt aller Betrachtungen. Dabei ist Kreativität und Vorstellungsvermögen ein wesentlicher Aspekt, bezogen auf das spätere Endgerät. Hifi-Klangservice kann mit selbst gefertigten Endgeräten nicht behilflich sein, aber sehr wohl die wesentliche Unterstützung bieten mit Baugruppen wie dem "QC-Drive-Transkonduktanz-Verstärker" in Form einer Leiterplatte im Euroformat mit Kühlwinkel zum Befestigen an einem ausreichend großen Kühlkörper (nie ohne Kühlkörper in Betrieb nehmen). Die Unterstützung gehört natürlich dazu, bis das Gerät letztendlich bei Ihnen spielfähig ist. Der Preis ist sicher nicht ganz unerheblich, rechnet man alles zusammen. Aber die Ersparnis ist viel größer, hat man dann doch den Klang, welcher nicht unbedingt  mit Fertiggeräten im 4 bis 5stelligen Bereich garantiert werden kann!  Ferner scheint sich bei Fertiggeräten der Trend durchzusetzen, lieber keine konkreten Angaben zu Klirr, Schnelligkeit, TIM, vor allem nicht umfassend im Detail, zu machen. Statt dessen werden Gewicht und Leistung beworben, Masse statt Klasse?  Oder in überschwänglichen Beschreibungen erfährt man von wunderbar niedrigen oder "keinen" Verzerrungen, und die Über-Alles-Gegenkopplung als Grund für diverse Verzerrungen wird natürlich verteufelt! Doch bei den Daten dann kein Wort über den Klirr oder wenn doch, dann nicht richtig aussagefähig, oder mäßige Werte, über die man lieber keine Worte macht. Wenn der K3 nur halb so groß ist wie der K2, ist es der "Super-Verstärker", wird suggeriert. Wenn die Zahlen fehlen, fehlt aber der Beleg für diese Aussage. 

....und plötzlich war es nur noch Musik 

Die dazu gemachten Entwicklungsschritte und Erkenntnisse können im PDF "QC-Amp" angefordert werden (Kontaktformular Site home). Darin sind sehr konkrete Einzelinformation mit der Entwicklung einhergehend zu finden.

In kurzer Form: Sehr schnelle, klirrarme, TIMfreie Mosfet-Endstufe in Class AB mit je nach Abschlussimpedanz 120 W - 240 W in Abhängigkeit der Betriebsspannung. Der damit hörbare Klang lässt kaum Wünsche offen.  Die  4 oder 6 Endmosfets arbeiten in Sourceschaltung (Signalabnahme an den Drains). Die Schaltung arbeitet mit voller Über-Alles-Gegenkopplung. Äußerst hochwertige Bauelemente sorgen für beste Klangqualität. Die Endstufe wird fertig geliefert (nur als ausdrückliche Bestellung per VK möglich, Wartezeit muss eingeplant werden). Vorzugsweise Betriebsspannung von 2x40 V DC bis 2x52 V DC (Doppelspannung gegen GND). Abb. 1 kann abweichen vom lieferbaren Modul oder je nach Kundenwunsch abweichen, hier mit Mundorf-Elkos für die Spannungsversorgung. "Kein angestrengter Klang, so habe ich es noch nie vorher gehört, musikalisch und von allerfeinster Auflösung" lautete einer der Kommentare. Grundtonwärme und natürliche Klänge, ohne weiteres könnte man die Anlage als nicht vorhanden werten, doch die Musiker sind es. Dabei ist die enorme Impulsivität stets präsent.

Nicht wie bei einigen hochgelobten "Supermarken" soll Dank besonderer Details der Konstruktion deren "typisches Klangverhalten" herausgearbeitet werden, mit welchem dann die Marke "identifizierbar wird", sondern genau das Gegenteil ist erwünscht. Es soll lediglich "nur die Musik" und nicht irgendwelche "Eigenklangbeiträge" geben!

Eine große Endstufe mit Doppel-Mono-Aufbau in Verbindung mit passiven FRS20S und einer komplett getunten Kette zeigt es auf. Klang vom Allerfeinsten! Selbst alte Aufnahmen zeigen plötzlich eine unerwartete Wärme und absolute Impulsivität  zugleich. Ob Rammstein oder große Klassik von der SACD, es ist ein Erlebnis mit Gänsehaut und Freude. Die Endstufe im Bild 2 und darunter im kleinen Bild als Stereo-Endstufe in Verbindung mit dem Preamp-Entzerrer-Line-Treiber stellt klanglich ebenso eine überwältigende Qualität mit FRS20S passiv sicher. Als überragendes Beispiel mag Anna Netrebko auf SACD "sempre libera", Deutsche Grammophon, dienen. Hier hat man den Superstar der Oper quasi im Wohnzimmer zu Gast.

Was benötigt man? Je nach Planung für jeden Kanal eine Endstufe, ein Netzteil entweder für alle Endstufen gemeinsam oder getrennt, ebenso das Gehäuse, wo der Selbstbau viel Kreativität fordert. Ferner alle wichtigen Zutaten wie Anschlussbuchsen und die Netzanschluss-Technik, wo aber auch wieder eigenverantwortlich nach den gültigen VDE-Vorschriften gehandelt werden muss und die Einhaltung über allen Dingen steht und jede Haftung meinerseits abgelehnt wird.


Es geht auch anders, also je nach Wunsch, denn Design und Funktion sind ein weitläufiger Bereich. Und passgenaue Gehäuseteile kann man auch anfertigen lassen und per Bestellung mit allen Maßen werden durchaus ansprechende Design-Vorstellungen real. Mit Online-Programmen kann direkt bei einigen Herstellern die Frontplatte und auch Rückwand, Seitenwände (oder durch Kühlkörper ersetzt), Boden- und Deckplatte mit Maßen, Bohrungen, Ausfräsungen festgelegt werden. Und das Schöne daran, der Preis wird gleich angezeigt.

Abb. 3 Eigenbau fängt mit der Gehäuseplanung an

 Vollverstärker mit Lautstärkepoti (motorgetrieben, fernbedienbar, 5 Tasten abhängig mit 4 Quellen und stand by und 2 unabhängige Tasten), unterhalb des Drehknopfes befindet sich das IR-Fenster

Abb. 4 selbstgebaut macht Spaß, stand by....einschalten noch und hören....

Beispiele für Gehäusegestaltung

Abb. 5 Verstärker mit geschalteter Steckdose, Rückwand bereits mit Mattlack behandelt

Da die freie Gestaltung auch ein wenig Gefühl für gutes Design verlangt, mag jeder selbst entscheiden, wie das Ganze später aussehen soll. Natürlich sind die Planungen nicht einfach aus dem Hut gezaubert, oft ist weniger mehr! Symmetrie wie hier oder asymmetrisch, alles ist denkbar. Vorrang hat aber immer die Elektronik - da sollte man stets vorher die Maße kennen.

Abb. 6 Vollverstärker mit Nah- und Fernbedienung, fertig

 Die Aluplatten wurden von einem Anbieter mit dem Frontplatten-Designer (Fräsprogramm) gefertigt, und später mit Mattlack schwarz aus der Spraydose behandelt. Die hinterleuchteten Tipptasten (Mentor) können die Design-Wünsche auf ein professionelles Niveau heben, farblich hier schlicht mit leuchtstarken blauen LEDs. Auch Rückwände oder andere Gehäuseteile sind machbar.

 

Abb. 7 Preamp-Unikat, ohne Quellenwahl mit Motorpoti, Spitzenklasse-Klangqualität unabhängig von Kabellänge und Preis

 

 Ein Preamp mit bis zu 4 Input-Quellen (Cinch) und Lautstärke-Steller sowie stand by, zwei unabhängig schaltbare Tasten - zunächst ohne Phono-Entzerrung - mit TPS-Entzerrung zu kombinieren macht Sinn. Besagte Eigenschaften (TIM freier Line-Treiber) sorgen auch bei sehr langem Cinch-Kabel selbst mit Standard-Material nicht für klangliche Wahrnehmungen im Sinne von Kabeleinfluss. Zur "Not" kann dann das TPS-Modul pro Kanal auf eine einfache Printplatte mit den nötigen Koeffizienten laut Einmessung und allen Anschlüssen zu den Input-Outputs sowie Poti als Handverdrahtung aufgebaut werden. Ein einfaches bis highendiges Netzteil noch ausgewählen und schon ist ein spielfertiger Aufbau vorstellbar. Die Stufen erweitern? Wenn nötig, gibt es da auch Lösungen. Doch das ist hier nicht das Hauptthema. Die Eingänge als Relais-Stufen zu verdrahten macht Sinn, weil dann die Bedienung durch Tastenschalter, Drehschalter oder per Tipptasten mit zusätzlicher IR-Fernbedienung erweitert werden kann, wie oben beschrieben. Ebenfalls möglich der Vollverstärker, jedoch sollte hier nicht zu "eng" geplant werden. Denn große Ringkern-Trafos für die Endstufen haben magnetische Streufelder und damit ist nicht gerade ein einfacher Umgang möglich. Auch benötigen die Stromversorgungen und sonstige Baugruppen Platz. Die Endstufenplatinen mit Kühlwinkel und ausreichenden Kühlkörpern sind die maßgeblichen Bauteile. 

Abb. 8 ohne TIM-Verzerrungen klingt auch die Schallplatte wie Musik

Neu hinzu kommt jetzt ein RIAA-Entzerrer (Unikat), welcher nicht mit eigenem Netzteil ausgestattet ist, sondern vom Preamp-TPS-Entzerrer-Line-Treiber über extra DC-Verbindungen gespeist wird. Dieser arbeitet mit einem Doppel-OPV der absoluten Spitzenklasse, vergleichbar in der Qualität wie in den TPS-Entzerrer-Modulen auch. Glimmer als genaue Kondensatoren in der RIAA-Entzerrung sorgen für klangliche Euphorie, und lassen die Klänge von guten Schallplatten erstrahlen. Der Grund war einerseits die Auslagerung wegen der örtlich verschiedenen Aufstellungsorte, der Plattenspieler ist einige Meter entfernt. Der Entzerrer konnte oder sollte nicht in den Plattenspieler eingebaut werden und andererseits kann man das Cinch-Kabel nicht am Plattenspieler beliebig verlängern, der Kabelkapazität sind hier Grenzen gesetzt wegen Anpassung des Abtastsystems. Diese Lösung ist dadurch ein ausgelagerter RIAA-Entzerrer (hier für MM-System).

Die beiden Schienen +15 und -15 V DC werden über ein dünnes Datenkabel mit beidseitigen DIN-Steckern mit Renkverschluss sicher am Preamp sowie am RIAA-Entzerrer verbunden. Diese Lösung verspricht höchste Klangtreue, da keine eigene Netzteilversorgung im Entzerrergehäuse eingebaut werden muss - und gleichzeitig ein extrem kleines Gehäusemaß. Die Entzerrer-Platine befindet sich zudem in einem eigenen Stahlblech-Gehäuse (HF-Gehäuse) innerhalb des Alu-Gehäuses (s. Bild 8). Hier im Bild nicht zu sehen, weil danach geändert, ist noch ein Schraubanschluss für die Masseleitung des Plattenspielers angebracht worden.

TIM-Verzerrungen sind Vergangenheit! Die reine Musik - was sonst?

Gegengekoppelte Verstärker wie der QC-Drive-Transkonduktanz-Amp sind nicht wie üblich "anfällig" für TIM. Das liegt an mehreren grundlegenden konstruktiven Dingen. Wie rechts oben im Kopfzeilenbereich auf jeder Site zu sehen ist, zeigt dieses Rechtecksignal-Oszillogramm ein 10 kHz Output-Signal an komplexer Last. Gemessen am Lautsprecheranschluss des QC-Amp. Aber auch die Anstiegszeit wurde ermittelt, und mit einem angeschlossenen Breitbänder am Scope gemessen. Um den Anstieg zu sehen, in gedehnter Darstellung und bei deutlich höherer Frequenz, wurde 90 kHz Rechtecksignal eingespeist und dargestellt. Allerdings ist der Lastwiderstand bei dieser Frequenz ziemlich hoch (Impedanz). Die hohe Grenzfrequenz sowie die schnelle Anstiegsgeschwindigkeit sind aber nicht allein verantwortlich. Da es sich um eine Mosfet-Endstufe handelt, muss erwähnt werden, dass (daher Transkonduktanz) die Stromabnahme an den Drains der Mosfets erfolgt. Jedoch muss eine  gewisse Anstiegszeit (s. Bild 8) erreicht werden, um bei Impulsen jede Signalform ohne Veränderung zu beherrschen und um bei TPS - Entzerrungen wie beim PP100 oder getuntem PP100 diese ohne Zeitverzug in Echtzeit zu ändern. Das bedeutet sinngemäß, die zu schwere schwingende Masse muss mit Überschussenergie beschleunigt und wieder abgebremst werden, und das ohne jeden Schlupf. Alles in allem also harte Anforderungen. Der erste Höreindruck aber zeigte plötzlich die sofortige Erkenntnis: Der Klang hatte Format, und gute Aufnahmen wurden zur Feststimmung - vorbei der leicht abgestumpfte und obertonglattgebügelte "Sound". Das Ziel, keinen Röhrenklang, keinen Transistor- oder Mosfet-Klang, sondern Musik zu hören, scheint erreicht zu sein. Auch bei hohen Lautstärken wurde mir bestätigt von ersten Nutzern, "ja, es ist einfach schockierend lebendig und original. Gänsehaut inbegriffen". Die wohl größte Überraschung jedoch kam für mich mit dem vom TV-Gerät abgenommenen (weil noch vorhanden...) Analog-Output über Cinch (stereo). Begleitmusikpassagen mancher TV-Filme. So wunderbar lebendig und feinzeichnende Instrumente oder Orchester waren bisher nicht im Ansatz so zu erleben. Bei SACDs erwartet man so etwas. Und diese Quelle zeigte auch mal locker, was sie kann, weil auch der "Rest der (getunten) Kette" mithält. Damit scheint die jahrelange Entwicklung am PC sich zu beweisen. So konnte ich aus den passiven FRS20S eine musikalische Präzision heraus holen, wie sie selbst der Hersteller nicht kennt. Der Einbau der beiden Endstufen jedoch war nicht ohne Sorgen, und einige Tests an elektronischer Doppel-Spannungsversorgung mussten erst zeigen, dass dieser Aufbau den Anforderungen gerecht wird. Ein erster Messtest in einer großen (professioneller Service) Werkstatt zeigte am Neutrik-Messsystem zunächst den THD+N 1 kHz / 4 Ohm / 25 W = 0,038%. Durch das dann später eingebaute DC-Filter auf der Primärseite des Ringkern-Trafos konnte eine deutlich hörbare und vor allem messbare (per Simulationen) Verringerung des Brummens und des THD+N bzw. der Einzel-Klirrwerte erwirkt werden.

 Die oben erwähnte Stromabnahme für die Lautsprecher erfolgt wie im Bild rechts sichtbar an den 6 Drains der End-Mosfets, über ein Filter, außerhalb des Bildes. Dadurch tragen diese zur Gesamtverstärkung bei, da diese nicht wie bei Source-Folgern mit v=1 laufen, sondern einen Beitrag zur Verstärkung leisten, impedanzabhängig. Die Impedanz der Last wird z. B. im Bass dadurch besser beherrscht, weil die Verstärkung stets vom jeweiligen Impedanzwert abhängt und wie auch ein Nutzer meint, werden die Bässe leicht zurückhaltender und dafür extrem impulsiv. Kontrabässe sind sehr sauber durchgezeichnet, die Musik ist bei guten Aufnahmen deutlich losgelöst vom Lautsprecher. TIM-Verzerrungsfreiheit sorgt für überwältigende Resultate. Diese Schaltung (Sourceschaltung) entspricht auch der normalen Röhrenschaltung, wenn man überhaupt solche Vergleiche macht. Damit sind die Vorteile klanglicher Art so gravierend, dass man es nicht nur mit konzentrierter Hörweise, sondern regelrecht als sofortige Klangverbesserung empfindet. Eine sofortige "Leichtigkeit" der Obertöne entsteht, und es bestätigten andere Hörer ebenso. Man könnte es sich so vorstellen, als hätte jetzt der Breitbänder zusätzlich "Superhochton-Qualität" bekommen. Klavieraufnahmen von PFLEID oder andere Konzerte mit Klavier beeindrucken mit einer feinen Auflösung und den Ein- und Ausschwingvorgängen, so dass man geneigt ist, sich im Konzert zu befinden. Hauptvorteil ist die absolute feindynamische, musikalisch zu wertende Obertondarbietung. Ein Flötensolo als Filmmusik im TV hörte sich so echt an, dass man geschockt war, man war akustisch selbst dabei. Feinste Klangnuancen kamen "wie ohne Lautsprecher". Und gute Aufnahmen können Gänsehaut erzeugen. Wenn man dann von Einbindung in die Musik spricht, ist es die Wahrheit, eine wunderbare Erfahrung und pure Hörfreude. Die feinsten Ausschwingvorgänge sind wie bei den Instrumenten ungedämpft und nicht durch überlagerte Störanteile, wie sie sonst bei Emitterfolgern auftreten, "gebremst".

Abb. 10 Schaltung der Endmosfets im QC-Drive-Transkonduktanz-Amp

 Die Vermutung einiger Interessenten,   man würde doch den niedrigen Klirrfaktor von Verstärkern gar nicht merken, weil der Klirrfaktor der Lautsprecher im Bereich 0,1 % bis 2 % liegt - je nach Qualität und Frequenz und Leistung, ist zum Glück falsch! Ist das Klirrempfinden zu erklären? Die Lautsprecherklirrwerte sind erstens als komplex - konjugierte Addition zu den Klirrwerten der Verstärker zu rechnen und zweitens sind die unterschiedlichen spektralen Klirranteile wesentlich. Wie sonst könnte man Unterschiede im Klang zwischen verschiedenen Verstärkern (alle mit sehr niedrigen Klirrfaktoren) bei immer den gleichen Lautsprecherboxen hören? Der durchgeführte AB-Vergleich zwischen unterschiedlichen Endstufen in mono, eine als hochwertig geltende Endstufe, mit extrem niedrigen Klirrwerten an der linken Box, und meine Neuentwicklung, noch vor der oben beschriebenen Änderung, an der rechten Box. Und natürlich nur immer eine Box im Betrieb. Sofort wurde es klar, der QC-Amp überzeugte durch klare, bisweilen scharfe Zischlaute, welche aber durch extreme Sauberkeit auffallen. Gerade saubere Zischlaute zeigen die Oberton-Impulsivität deutlich, verbunden mit großer Reinheit. Später in stereo war es klar, jetzt klingen die Instrumente mit vehementer Impulsivität und Kraft und stehen völlig frei im Raum. Ein feiner Ausklang der schwingenden Saiten zeugt von feinster Musikalität, Originalklang könnte man meinen. Und Vogelstimmen überzeugten meine Katzen, sie kamen hereingestürmt - und sahen diese nur im TV. Aber auch große Orchester (SACD, CD, TV) waren stets extreme Musikereignisse, z. B. Silvesterkonzert ZDF aus der Semperoper u. a. mit Lang Lang am Flügel, mit einer Lebendigkeit und einem Live-Charakter, der überwältigend ist. Der SACD Ole Bull Violin Concertos mit dem Radio Orchester des Norwegischen Rundfunks könnte man klanglich regelrecht "verfallen". Echt echt...(Aufnahme vom norwegischen Label 2L). Einige der neueren TV-Produktionen lassen auch aufhorchen: In einem Spielfilm - ebenso in Fernseh-Filmen - gelang es mühelos, sich als "Zaungast" zu fühlen. Die Geräuschkulisse war so überzeugend echt, dass man nicht mal ansatzweise Lautsprecher "vermuten konnte". Begleitmusik und Filmmusik, wenn also Mitwirkende Musik machen, alles kommt frisch und sehr ausdrucksstark mit überwältigender Obertonimpulsivität, und zwar in stereo (SAT-HD-TV).

Aus QC-Amp wird zukünftig (wenn Eignung vorliegt) dQC-Amp  

dQC-Drive-Transkonduktanz-Verstärker?  Die Frage des Ruhestromes und Klirrfaktors auch bei höheren Tonfrequenzen und höherer Lautstärke soll sich weiter verbessern. Doch ein Class A-Verstärker ist ohnehin sehr stromhungrig bzw. AB-Verstärker mit mehr nach A dauerhaft gerichtetem Ruhestrom erzeugt deutlich mehr Wärme, und braucht auch mehr Leistung. Dabei muss erwähnt werden, dass diese fast immer als Source- oder Emitterfolger aufgebaut sind (also keine Transkonduktanz-Endstufe) und keinesfalls den klanglichen Rahmen erfüllen, welcher hier erreicht wird. Um diese ungünstige Art der Energieverschwendung zu einer erträglichen Konzeption zu bringen, wurde in der Vorversuchsphase zunächst simuliert. Der Ruhestrom pro Mosfet bleibt dabei ohne Signal unangetastet. Lediglich die thermische Regelung hat hier Einfluss bzw. die Eigenerwärmung. Die Vorversuche belaufen sich jetzt auf eine dynamische Ruhestrom-Regelung. Diese soll bei geringer Output-Leistung wenig Ruhestrom ermöglichen, und diesen bei höherer Leistung erhöhen, um den THD+N zu verringern. Die Versuche sind nicht abgeschlossen. Unterschiedliche Schaltungsansätze sind noch in Arbeit. Hier zeigt sich aber immer die Verbesserung bei höheren Ruhestrom-Werten. Durch die Zusatzdynamisierung wird bei 1,224 kHz an reeller Last von 4 Ohm und V= 20 der THD deutlich geringer. Bei 180 Watt an 4 Ohm reell liegt dieser bei -107,65 dB K2 (0,00041%) und -129,3dB K3 (0,000034%) in der Simulation.  Das Ziel, auch den K3 deutlich zu reduzieren - bei 1,224 kHz kann man von entfernen sprechen -  wurde bei reeller wie auch komplexer Last erreicht. Selbst der THD bei 10,61 kHz erreicht bei 180 W(!) virtuell an 4 Ohm reell mit -91,5 dB (K2) einen sehr geringen Wert. Bei komplexer (virtuell) Last kommt der Wert mit ca. -96,9 dB (0,0014%) für K3 - dann aber bei stark gestiegener Impedanz - bei 10,61 kHz und -100,25 dB (0,00097%) für K2 und -96,56 dB (0,0015%) für K3 schon in beachtliche Größenordnungen. Ausblick: In weiterer Verfeinerung der Schaltung können Werte virtuell von -120 dB für K2 und --123 dB K3 bei 1,224 kHz /180 Watt an 4 Ohm reell entstehen. Dies ist zwar theoretisch wegen idealer virtueller Betriebsspannung, mit 200000 µF Ladekapazität würde auch in der Praxis eine weitere Steigerung erfolgen. Würde man von verzerrungsfreier Wiedergabe sprechen, käme es der Realität sehr nah.

Demnächst werden die THD(+N) Werte direkt gemessen per PC-Software und FFT-Analyse. 

FFT in Echtzeit

Bild 11 FFT Analyse - hier die verwendete ext. Soundkarte für sich allein

 Die Soundkarte des PC (intern) liefert gute Werte, da aber extreme Forderungen nicht so erfüllbar sind, wurde eine externe USB-Soundkarte angeschafft und mit der lizensierten Software "audiotester" zum Messsystem vorbereitet. Übrigens entspricht der hier gezeigte THD (sichtbare Störkomponenten K2 und K3) einem Wert deutlich unter -105 dB. Ein Testpreamp - als Prüfobjekt statt der Direktverbindung an der Soundkarte - ergab aber gleiche Werte, weil er besser ist als die Soundkarte es messen könnte! Die Daten der ext. Soundkarte werden mit -115 dB(A) für den ADC und -130 dB(A) für den DAC beziffert. Der zu tiefen Frequenzen verschlechterte Fremdspannungsabstand ist noch nicht geklärt und könnte der Soundkarte angelastet werden. Da die Klirrmessungen um oder oberhalb 1 kHz kaum betroffen sind, spielt es eine untergeordnete Rolle.

Hier wird dann berichtet.

Damit erreicht die Klangqualität Dimensionen, welche kaum mit Fertiggeräten erreicht werden, zumal diese selbst bei ähnlichen Klirrwerten wohl bei der Frage TIM außerhalb der Betrachtung bleiben.

Die Open Loop Gain mit ca. 104 dB entspricht dem normalen Wert eines OPV. Jedoch überrascht dabei die Frequenzgang-Kurve. Im Bild allerdings ohne interne Kompensationen, mit internen Kompensationen darunter

Bild 12 Open Loop Gain ohne int. Kompensationen

Im unteren Bild ist die interne Kompensation vorhanden, in beiden Darstellungen befindet sich der invertierende Eingang des dQC-Amp aber dennoch im Open Loop Gain, d. h., die normale Über-Alles-Gegenkopplung ist für diese Simulation offen! Wenn dann innerhalb -3 dB (oben) weit über 100 kHz und mit interner Kompensation ca. 28 kHz erreicht werden - bedeutet dies für den Open Loop Gain einen deutlichen Wert. 

 Im Bild 13  ist der normale Frequenzgang zu sehen, mit Eingangskondensator und Über-Alles-Gegenkopplung, sowie zusätzlichen Kompensationen.

Bild 14     Frequenzgang normal gegengekoppelt

Bild 14 Frequenzgang normal gegengekoppelt

Der normale Frequenzgang  bis 90 kHz (ohne Last oder an 4 Ohm reell) mit -0,1 dB und bis 700 kHz mit -3 dB ist überragend. Bei nur 47 pF Eingangskapazität würde der Frequenzgang -3 dB sogar bis gut 1,8 MHz verlaufen. Die untere Grenzfrequenz ist lediglich vom Koppelkondensator geprägt, somit sind 16 Hz voll garantiert, was aber den Boxen auch nur gelingt, wenn diese Subwoofer eingebaut haben oder extern angekoppelt sind. Durch die Entzerrung mit TPS und internem Subwoofer sind die FRS20S hier natürlich gut geeignet.

Weitere Veränderungen: Die Vortreiber-Transistoren und andere sind durch höher belastbare und sehr schnelle Typen ersetzt. Dadurch kann der Vortreiberstrom erhöht werden, da die Bauform eine bessere Kühlung in Kopplung mit einer Heatpipe erreicht. Die Ankopplung der Halbleiter an die Heatpipe und die Ankopplung dieser an den Kühlwinkel erfolgt über speziell ausgesuchte Wärmeleitfolie, welche der "Königsklasse" zugerechnet wird. Damit gelingt die deutliche Senkung der Temperatur an den Vortreiber-Transistoren auf elegante und wirkungsvolle Art bzw. die leichte Erhöhung des Stromes zur weiteren Klirrreduzierung unter Berücksichtigung der Wärmeableitung. Die ersten Messungen mit normaler Betriebsspannung von 2 x 50 VDC ergeben nichts gegenteiliges: Die Schaltung arbeitet mit der Heatpipe im niedrigen Temperaturbereich bezogen auf die Erwärmung der Vortreiber-Transistoren (dQC-"Kernbereich"). Demnächst gebaute QC-Amps werden auf (d)QC-Amp mit Heatpipe auf diese Qualitätswerte angehoben. Bei Einbauten in die PFLEID FRS20R aktiv wird der QC-Amp mit Heatpipe und 4 Mosfets verwendet werden. S. u. "Service" weitere Details je nach Stand der noch in Arbeit befindlichen Änderungen.

neue Ausführung wird erstmals in Betrieb genommen mit modifiziertem Netzteil der FRS20

Abb 15 Einbau des dQC-Amps in die aktive FRS20

Dieser Einbau erfolgt grundsätzlich nur in Verbindung mit weiteren Tuning-Arbeiten, oder falls diese bereits erfolgt sind, als weitere wirksame Maßnahme zur Klangverbesserung der aktiven PFLEID-Boxen. Der Einbau des QC-Amp-Modules setzt umfangreiche Änderungen im Netzteil und im Preamp-Entzerrer-Bereich voraus. Ferner sind weitere Anpassungen nötig und daher ist hier ein Einbau mit neuem TPS-Modul nur eine der Voraussetzungen. Die Netzteilelkos werden auf 22000 µF im Wert mehr als verdoppelt durch Mlytic-Typen von Mundorf gegenüber der originalen Bestückung. 1000 µF Mundorf befinden sich ebenfalls auf dem QC-Amp-Modul. Damit beträgt die Gesamt-Elkokapazität maximal bis 46.000 µF + KPs + Glimmer. Im Hörtest war es sofort klar, dieser Verstärker macht aus den FRS20R aktiv das, was man bisher vergeblich gesucht hat! Die wunderbare Musikalität stellt den Hörer nicht vor die Frage,  sind Transistoren drin oder Mosfets, und grundsätzlich besser als Röhre! Die Technik soll nicht dominieren, sondern die Musik. 

Die Optimierung für den QC-Amp durch erhöhte Über-Alles-Gegenkopplung mit leicht reduzierter Verstärkung auf 20 ist jetzt im praktischen Betrieb. Damit wird die Obertonzeichnung äußerst natürlich und die Gesamt-Impulsivität konnte gesteigert werden. Beim Hören mit neueren Aufnahmen fällt auf, je besser die Qualität ausfällt,  je mehr gewinnt die Abbildung an Freiheit, also tritt die Anlage damit quasi vollständig zurück. Wenn eine wirklich gute Aufnahme von erstklassigen Musikern in erstklassiger Qualität gehört wird, ist es ein Erlebnis, welches hier einfach nicht beschrieben werden kann, und erstaunt Zuhörer immer wieder. Einen sehr guten Verstärker zu entwickeln ist nicht einfach, aber das Ergebnis klanglich zu beschreiben scheint fast noch schwieriger zu sein...

Wichtig ist der Grundsatz, dass alle (analogen) Ausgänge mit Cinch oder XLR-Verbindungen TIM-frei bleiben! Line-Treiber bzw. die richtige IC-Bestückung (Tuning) sorgt damit für eine komplett TIM-freie Kette. Damit ist die Musikalität gesichert. Leider ist meist die Frage zunächst unklar, wie bei Fertig-Geräten (CD-Player, Wandler) deren Ausgangsstufen bestückt sind bzw. welche Schaltung angewandt wird. Daher lohnt ein Blick in das Innenleben der Zuspieler. Teure Kabel sind jedenfalls nicht der Garant für optimalen Klang. Denn wie es in der Praxis genau in diesem Fall vor kam, erwies sich ein "Extremfall" mit Normalcharakter? Der Fall: Die mit dem QC-Amp und neuen TPS-Modulen und besten passiven Kondensatoren ausgestatteten Boxen FRS20R aktiv QC klangen an der Kundenanlage irgendwie immer noch anstrengend! Doch an den jetzt wirklich hochwertig getunten aktiven Boxen konnte es nicht liegen. Ein Preamp - aus Diskretion will ich nicht den Namen nennen - musste es wohl verursachen. Denn dieser war auch noch vom Hersteller mit dem Hinweis beworben worden, speziell für lange Cinch-Kabel mit hoher Stromlieferfähigkeit ausgestattet zu sein. Doch hier genau liegt der Irrtum der Hersteller. Die Ausgangsstufe wurde von mir komplett geändert und ist jetzt TIM-frei. Die Emitterfolger wurden entfernt, der IC gewechselt und die Verstärkung - mit immerhin 13 dB(!) - wurde auf 1 gesetzt. Das Ergebnis ließ aufhorchen!

Die extreme Impulsivität des entzerrten Breitbänders verbunden mit dem wunderbaren Ausklingen ohne dämpfende Obertonverzerrungen (TIM) ergibt die beeindruckende Musikalität und das Gefühl, den originalen Klang der Instrumente und Stimmen zurück zu gewinnen.

Falls der geneigte Leser nicht sicher ist, ob das hier auf meinen Seiten geschriebene Textgut ausreicht oder alle möglichen Einwände belegt, kann auch ohne Gewährleistung auf die Richtigkeit aller Details oder gar Vollständigkeit hier nachgelesen werden, um auch Mythen und Fehldeutungen den Boden zu entziehen. Allerdings teile ich die Darstellungen in den Abschnitten zu Endverstärkern eben nicht bezüglich Emitterfolger, wie unter http://www.elektronikinfo.de/audio/verstaerker.htm beschrieben, welchen der gesamte Inhalt meiner Site ja anders definiert.

Wer alle Details im Eigenbau nachvollzieht, also streng diesen Empfehlungen folgt, erlebt eine klangliche Freiheit, die sich mit den besten Anlagen der Welt messen kann - ohne dabei nur 2. oder gar 3. zu werden. Um es mit James Bond zu sagen: Man ist gerührt, nicht geschüttelt...

 

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