Innovativer Phono-Vorverstärker

Ein klassisches Beispiel einer perfekten Teamarbeit. Am Markt gab es bis Mitte 2011 leider nur teure und schlechte Phonovorstufen oder extrem teure und gute. Die Zeit war reif für einen neuen analogen Verstärker in unserer digitalen Welt. Am Anfang stand nur die Idee eine wirklich innovative Schaltung für MC und MM Phonoverstärker Systeme zu entwickeln. Unser technologischer Anspruch war extrem hoch gesteckt und genauso musste unbedingt der klangliche Aspekt auf allerhöchstem Niveau sein.


Nur die allerbesten elektronischen Bauelementen durften zum Einsatz kommen. Wir wollten absolut besser sein als alle anderen bisherigen Phonoverstärker. Wir verglichen die verschiedensten Verstärker. Die Dokumentation eines professionellen Geschäftsmodells war wichtig. Wo sind unsere Chancen am Markt ? Dann folgten mehrere Gespräche mit Kollegen, das Projekt wurde immer konkreter. Im Herbst 2011 war der erste Prototyp fertig. Entscheidend für den Erfolg einer neuen Entwicklung ist das Team. Die konstruktive Zusammenarbeit aller Beteiligten ist das Geheimnis genauso wie die hervorragende Ausbildung der Studenten an der Hochschule in Aalen. Alle waren richtig begeistert.

Nach unser Versuchsplatine 1 und 2 wurde unserer Testaufbau: Platine 3 auch im Testlabor der Zeitschrift Stereoplay von Herrn Peter Schüller akribisch analysiert. Exzellente Messergebnisse belohnten unsere Entwicklung.

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Klaus Burosch, Thomas Rettenmaier, Peter Schüller / Stereoplay, Burkhard Vogel und Thomas Schleicher im Dezember 2011

 - Herr Professor Seelmann von der Hochschule Aalen koordinierte die gesamte Studienarbeit.
 - Thomas Schleicher ist für die Berechnung der Schaltung verantwortlich.
 - Thomas Rettenmaier analysierte mit PSPICE und entwickelte mit EAGLE den neuen Verstärker.
 - Peter Schüller / Laborleiter der Testzeitschrift Stereoplay analysierte die elektronischen Schaltungen.
 - Burkhard Vogel, der renommierte Autor verschiedenster Fachbücher, hat das Team perfekt beraten.
 - Herr Biegler ( HiFi Studio Biegler in Reutlingen ) kontrollierte ständig die klangliche Qualität.
 - Andreas Burosch analysierte die klanglichen Vorschritte unserer neuartigen Verstärkerschaltung.
 - Klaus Burosch zeichnete verantwortlich und organisierte das gesamte Projekt.  www.burosch.de

Ende 2011 war die zweite Platine fertig. Durch die große fachliche Kompetenz und der tatkräftigen Unterstützung durch Herrn Vogel wird die dritte Platine auch noch in diesem Jahr fertig. Bis zur finalen Schaltung ist es ein langer Weg - gern halten wir Sie auf dem Laufenden. Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!

 

Burosch Phono Verstärker 
Platine 2

 

Burosch Phono Verstärker 
Platine 3

Detaillierte Informationen zur Audiotechnik finden Sie auch in dem Fachbuch von Herrn Vogel: "The Sound of Silence" und in dem Fachbuch: "How to Gain Gain"

Bitte lesen Sie den ausführlichen Bericht in der Zeitschrift Stereoplay, Ausgabe Okt. 2011

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Die Zielsetzungen zur Entwicklung der Platine 2 eines MM und MC Phono-Verstärkers, als da sind u. a. eine große Rauscharmut, geringstmögliche Abweichung von der exakten RIAA Übertragungskurve sowie, neben geringem Ausgangswiderstand, symmetrische Behandlungsmöglichkeit des Eingangssignals, sind alle bestmöglich erfüllt worden. Darüber hinaus sind die MM oder MC System-Anpassungsmöglichkeiten mittels DIP-Schalter für Eingangs-Widerstand, -Kapazität und Gesamtverstärkung schaltungstechnisch exakt gelöst worden. Der Aufbau eines quasi universellen Phono-Verstärkers mit den oben geschilderten Möglichkeiten und Eigenheiten bedarf allerdings der Kompromisse hinsichtlich eines Punktes, den viele Entwicklungen des Marktes schlichtweg ignorieren bzw. vernachlässigen: der Übersteuerungsfestigkeit aller Stufen des Phono-Verstärkers.

Eine Analyse der der Platine 2 zugrundeliegenden Schaltung erzwang eine entsprechende Adaption, ohne die ursprünglichen Zielsetzungen übermäßig zu strapazieren. Diese Übersteuerungssicherheit erlangt man durch eine sog. 'overload margin' (= Übersteuerungsreserve ausgedrückt in dB), die aussagt, um wieviel dB man die nominelle Ausgangsspannung eines Verstärkers bei nomineller Eingangsspannung ohne klippen des Signals aussteuern darf.

Ein Beispiel zur Erläuterung: die nominelle Eingangsspannung des Phono-Verstärkers im MC Fall sei 0,5mVeff/1kHz und seine Verstärkung sei 2000-fach. Dann ist seine nominelle Ausgangsspannung also 1V/1kHz. Somit wäre bei einer Schaltungsauslegung mittels Op-Amps und einer Spannungsversorgung von ±15V die laut Datenblatt etwa gegebene Aussteuerbarkeit der Op-Amps zu beachten. Sie liegt bei ca. 10V Spitze, was effektiv ca. 7,1Veff entspricht. Die overload margin beträgt also 7,1V/1V17dB.

Bei variabler Einstellungsmöglichkeit der Verstärkung lassen sich gleichermaßen laute MC Systeme als auch leise an die errechnete overload margin anpassen. Wem das zu wenig ist der muß die nominelle Verstärkung verringern und sie wieder mittels eines höher aussteuerbaren Vorverstärkers ausgleichen. Zu beachten ist allerdings, daß die Übersteuerungsfestigkeit für alle Verstärkerstufen sowie alle Audiofrequenzbereichs-frequenzen gleichermaßen funktionieren muß - und nicht nur bei 1kHz!

Die für die Platine 2 gewählte symmetrische Eingangsschaltung (des mehrstufigen Phono-Verstärkers) mittels eines sehr rauscharmen und hochverstärkenden ICs mußte deshalb durch eine gleichwertige, zweistufige und vollsymmetrische Schaltung mit drei Op-Amps ersetzt werden, die gleichzeitig einen Teil der Übertragungsfunktion mit den Zeitkonstanten 3180μs und 318μs zu schultern hat (die 75μs Zeitkonstante übernimmt dann die Ausgangsstufe). Dadurch wurde insgesamt nur der Rauschabstand im MM Fall tangiert, der sich allerdings weiterhin in beachtlich großem Umfang präsentiert. Die Übersteuerungsfestigkeit der Platine 3 wurde dabei aber in erheblichem Umfang verbessert, und zwar für alle Frequenzen im Audio-Bereich von 20Hz bis 20kHz.

In der stereoplay Test-Factory wurde die Platine 3 einer Überprüfung unterzogen. Die gemessenen Daten entsprachen voll umfängliche den zuvor mittels TSOS-2 errechneten.

 

Phono Vorverstaerker
Unsere Platine Nr. 3 unseres Phono Vorverstärkers glänzt mit exzellenten technischen Daten

 

Phono Vorverstaerker
Herr Rettenmaier, Vogel, Ermer, Burosch und Seelmann in der Hochschule Aalen im April 2012

Hier finden Sie die Messergebnisse:   Messprotokoll  2. Version, SNR in 20Hz bis 20KHz

Im Labor von Stereoplay wurde Ende 2012 die Platine einer weiteren Überprüfung unterzogen. Herr Peter Schüller und Herr Burkhard Vogel bestätigen, dass die tatsächlich gemessenen Werte den zuvor mittels TSOS-2 errechneten, entsprachen.

Die erste Graphik zeigt einen Bildschirm-Snapshot der Ausgangsrauschspannung des linken Kanals mit relativ geringer Verstärkung (+46dB), wie sie typisch für den MM-Fall ist. Die Rauschkurve in dem FFT-Diagramm (Auflösung: 0,78Hz, Average: 50, Achtung: wg. des zwischengeschalteten Meßverstärkers entspricht 0dBV des Diagramms -46dBV in Realität) folgt genau der RIAA-Übertragungskurve und weist praktisch keine Brumm-Spikes auf. Aus dem angezeigten Rauschabstandswert in Verbindung mit der Meßverstärker-Verstärkung (+45.9dB) ergibt sich ein eingangsbezogener und auf 5mVeff / 1kHz bezogener Geräuschspannungsabstand von (gerundet) -86,3dB(A), was bei einer Eingangslast von 1kOhm ein hervorragender Wert ist. Man vergleiche dies einmal mit den üblicherweise von stereoplay gemessenen Werten.

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Die dazugehörenden Frequenz- und Phasengang-Kurven zeigt das nächste Bild. Sie sind praktisch perfekt, die Abweichungen liegen bei weniger als ±0,1dB (Frequenz rot) sowie ±10° (Phase blau).

 

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Da der Phono-Verstärker sowohl im MM-Fall als auch im MC-Fall völlig gleich aufgebaut ist, die notwendige Verstärkung nur durch Umschalten von frequenzunabhängigen Gegenkopplungswiderständen erfolgt, sind die Verläufe der entsprechenden Rauschabstands-, Frequenz- und Phasengang-Kurven für den MC-Fall gleich.

Bei einer Eingangslast von 20Ohm verringert sich auf Grund der wesentlich höheren Verstärkung (+61dB) allerdings der eingangsbezogene Geräuschspannungsabstand auf -76dB(A). Dieser bezieht sich dabei auf eine Eingangsspannung von 0,5mVeff / 1kHz.

Obwohl entsprechende von stereoplay gemessene Rekordwerte hier bis zu 5dB besser liegen, muß man feststellen, daß auch die Preise hierfür auf Rekordniveau (3.000 … 15.000 EUR) liegen. Man muß dabei allerdings beachten, daß sich z.B. mit einem Denon DL-103, das beim DIN-Normpegel 0dB eine Ausgangsspannung von 0,8mVeff produziert, der Rauschabstandswert um 4,1dB verbessert. Die beste LP bringt nicht mehr als -70,5dB(A). Folglich verschlechtert der Phono-Verstärker im MC-Fall mit seinen -80,1dB(A) (auf Platten-0dB bezogen) das Plattenrauschen nur um ca. 0,4dB.

Die überragende Frequenz- und Phasenlinearität sind damit die eigentlichen Highlights dieser Bachelor-Arbeit an der Hochschule Aalen. Entsprechend offen und gelöst klingt - nach Auskunft der ihn bis dato Gehörten - der Verstärker sowohl im MM- als auch im MC-Fall.

Kompliment und herzlichen Dank an alle beteiligten Mitarbeiter an diesem Projekt.