Elektronikprojekte

RIAA Vorverstärker mit Neumann-Konstante

- RIAA Entzerrung plus zusätzlicher Neumann Entzerrung - Aufbau auf Streifenraster Platinen - Durch geringe Baugröße in (fast) jeden Plattenspieler integrierbar - Materialkosten ca. 10 EUR (ohne Gehäuse)

Trotz CD und MP3 ist die Schallplatte nicht „totzukriegen“ - jedenfalls bei mir nicht. Da die heutigen Anlagen in der Regel keinen Phono-Eingang besitzen und die alten Plattenspieler keinen Vorverstärker haben, muss so ein Teil entweder gekauft oder eben selbst gebaut werden. Ich habe mich für den Selbstbau entschieden und den Vorverstärker auf Grund der geringen Größe und um zusätzlichen Kabelsalat zu vermeiden, direkt in den Plattenspieler eingebaut.

Beschreibung der Schaltung

Das Signal vom Tonabnehmer gelangt über R8 als Schutzwiderstand direkt, ohne Koppelkondensator in den nichtinvertierenden Eingang von IC1. R7 dient der definierten Belastung des Magnetsystems und der gleichspannungsmäßigen Kopplung von IC1. Der Kondensator C* ist optional. Elektromagnetische Abnehmer (MM => Moving Magnet) benötigen eine Abschlusskapazität, die in der Regel durch die Kapazität des Anschlusskabels abgedeckt ist, d.h. wird der Vorverstärker separat aufgebaut und das Original Anschlusskabel verwendet, kann C* entfallen. Wird der Vorverstärker direkt in den Plattenspieler eingebaut, wird man ein kurzes Verbindungskabel mit geringerer Kapazität verwenden. Der Differenzwert sollte für C* verwendet werden. In meinem Fall beträgt die Kapazität des Originalkabels 120pF und die Kapazität des neuen Verbindungskabels 80pF. Die Differenz ist durch einen Kondensator C* von 39pF ausgeglichen. Die untere Grenzfrequenz wird durch R1 und C1 bestimmt und liegt mit den angegebenen Werten bei 4Hz. Der Vorverstärker besitzt keinen Rumpelfilter. Wer Probleme mit Rumpeln hat, sollte C1 reduzieren, z.B. ergibt sich bei 10µF eine untere Grenzfrequenz von 18Hz, bei 4,7µF 37Hz. Bei tiefen Frequenzen bis zur ersten Eckfrequenz von 50Hz wird die Verstärkung in IC1 durch das Verhältnis von R1+R2+R3 zu R1 bestimmt. Danach wird die Verstärkung gemäß RIAA Vorgaben abgesenkt. Für die Eckfrequenzen von 50Hz, 500Hz und 2120Hz sind nachfolgend die maßgeblichen RC Glieder angegeben: Eckfrequenz RC-Glied 50Hz R2/C2 500Hz R3/C2 2120Hz R3/C3 Zu der RIAA Entzerrung ergibt sich auf Grund der Verstärkerbeschaltung von IC1 eine zusätzliche Eckfrequenz (bei gegebenen Werten von R2/C2 und R3/C3 im wesentlichen abhängig von R1), das heißt, die Verstärkung wird nicht weiter abgesenkt, sondern geht in eine Waagerechte mit der Verstärkung von 1 über. In dem gezeigten Beispiel ergibt sich eine gute Anpassung an den Wert der Neumann Konstante von 50kHz. Die Neumann Konstante hat einen rein technischen Hintergrund. Da nach RIAA Vorgabe die Amplitude oberhalb von 2120 Hz immer weiter absinkt, müsste beim Schneiden der Platte die Amplitude demzufolge immer weiter ansteigen, da die Schneidkennlinie das Spiegelbild der RIAA Kurve ist. Dieses ist technisch nicht möglich und so wurde der weitere Anstieg der Schneideamplitude bei 50kHz durch den führenden Schneidemaschinenhersteller Neumann begrenzt. Als weiterer Vorteil der Neumann Konstante ist eine Reduzierung der Phasenverschiebung oberhalb von ca. 7kHz zu nennen. Über IC2 wird das Tonsignal auf den erforderlichen Pegel für den nachfolgenden Verstärker angehoben. Bei der angegebenen Dimensionierung beträgt die Verstärkung in IC2 ca. 4,3 und die Gesamtverstärkung von IC1+2 bei 1kHz ca. 100. Bei einem Eingangspegel von 5mVeff ergibt sich somit ein Ausgangspegel von ca. 500mVeff. Bei Bedarf kann die Gesamtverstärkung durch Vergrößerung von R5 weiter erhöht werden. Ein Test mit 375- facher Verstärkung zeigte immer noch gute Ergebnisse. Der gezeigte Frequenz- und Phasengang wurde durch Ausmessen am Oszilloskop ermittelt, dadurch zeigt speziell der Phasengang etwas größere Abweichungen zur Theorie. Wer Widerstände oder Kondensatoren noch modifizieren möchte findet hier eine Excel-Datei mit der sich das einfach simulieren lässt: RIAA_Vorverstärker.xls Für alle Widerstände sollten Metallfilmwiderstände mit 1% Toleranz und für die frequenzbestimmenden Kondensatoren C2 und C3 Folienkondensatoren mit geringen Toleranzen verwendet werden. Bei Verwendung von Kondensatoren mit höheren Toleranzen empfiehlt es sich die doppelte oder drei-fache Menge zu beschaffen und die Kondensatoren zu selektieren, die am dichtesten am Sollwert liegen. Für IC 1+2 wurden die rauscharmen NE5532 gewählt. Wie bei allen guten Verstärkerschaltungen kommt auch hier eine symmetrische Versorgungsspannung von +/-5V bis +/-10V zum Einsatz. Eine Stabilisierung der Versorgungsspannung ist nicht erforderlich, jedoch sollten die Siebkondensatoren (C8, C9) großzügig dimensioniert sein. Die 100nF Kondensatoren (C6, C7) dienen der Blockung von HF-Einstreuungen.

Aufbau der Elektronik

Der Aufbau der Elektronik erfolgt auf einer Streifenrasterplatine (siehe auch Sonstiges => Streifenrasterplatinen). Die gezeigte Platine ist für den Einbau in einen Technics SL-J110R ausgelegt, die Anpassung an andere Plattenspieler sollte aber kein großes Problem darstellen. Da in dem Plattenspieler keine symmetrische Versorgungsspannung vorhanden ist und das vorhandene Netzteil zusätzlich ziemlich schwach ausgelegt ist, wurde für den Vorverstärker ein eigener Trafo mit 2x6V~,0,35VA eingebaut, der so klein ist, das er fast überall untergebracht werden kann. Ich habe ihn oberhalb des vorhandenen Trafos auf einer eigenen Platine eingebaut. Wichtig ist, das Vorverstärker und Trafos/Netzleitungen so weit wie möglich voneinander entfernt eingebaut sind, um Netzbrummen zu vermeiden, ggf. kann der Vorverstärker in einem eigenen kleinen Alu-Gehäuse, das mit Masse verbunden ist, eingebaut werden. Ich habe die Anschlüsse für die Spannungsversorgung sowie den Signal Ein- und Ausgang als Steckverbindungen ausgeführt, das vereinfacht den Ein-/Ausbau solange man noch in der Entwicklungsphase ist. Die Steckverbindungen bestehen jeweils aus einer 3-Poligen Stiftleiste und einer entsprechenden Buchsenleiste. Man kann die Anschlusskabel aber auch direkt an der Position der Steckverbindung einlöten. Hier findet sich noch die Stückliste: RIAA_Vorverstärker_Stückliste.pdf 22.07.2014 Seite erstellt 21.12.2017 Ergänzung C* und Fehler in Berechnungsdatei RIAA_Vorverstärker.xls korrigiert.

RIAA Vorverstärker mit Neumann-Konstante