DPV1 / Diskreter Phono Vorverstärker

Inhaltsverzeichnis

Einleitung

22.04.2018

Seit 2005 beschäftige ich mich mit der XOno Phono Vorstufe von Pass Labs und nun war es an der Zeit, die über die Jahre gesammelten Erfahrungen in die Entwicklung eines eigenen diskreten Phono-Vorverstärkers einfließen zu lassen – der RStAudio DPV1. Er ist aus der Erkenntnis entstanden, dass es schaltungstechnisch doch einiges an der XOno zu verbessern gibt und hat natürlich die Gene dieser hervorragenden Phono-Vorstufe in sich. Letztendlich wollte ich auch sehen was sich aus einem optimierten Design dieser Schaltungstopologie herausholen lässt.

In der folgenden Aufzählung finden sich die wesentlichen technischen Features für die Entwicklung der DPV1:

  • DC Kopplung vom Eingang bis zum Ausgang
  • gemischt passive (75μs) und aktive (318μs, 3180μs) RIAA Entzerrung
  • diskrete Verstärkerstufen
  • 2 steckbare MC Vorvorverstärker
  • diskrete Spannungsregler
  • alle einstellbaren Zustände per Relais schaltbar

Obwohl mir die Schaltpläne nicht vorliegen, wird es Ähnlichkeiten und Übereinstimmungen mit der XP-25 und der Xs Phono Vorstufe von Pass Labs geben. Auch diese beiden Phono-Vorverstärker sind Weiterentwicklungen der XOno.

am 10.04.2018 hat der DPV1 den Platz meiner XOno im VV5 übernommen

Kurz nach der ersten Veröffentlichung dieser Seite bekam ich schon einige Anfragen für diese Phono-Vorstufe. Der Nachbau ist aber ziemlich schwierig, da 28× 2SK170BL und eine ebenso große Anzahl an 2SJ74BL – zum größten Teil auch noch gematched – benötigt werden. Zudem sind die Relais nur über eine Mikrocontroller-Schaltung ansteuerbar. Deshalb werden meine beiden DPV1-Boards erst einmal Einzelstücke bleiben. Es wird auch keine Veröffentlichung oder Weitergabe von Schaltplänen oder Layout Daten geben.

Hauptboard mit RIAA Entzerrung

11.04.2018

Das Hauptboard ist so designed das es exakt die Größe und Bohrlöcher meines XOno Boards im VV5 Vorverstärker hat. Somit kann ich dieses Board direkt und ohne größere Umbauarbeiten ersetzen – lediglich die Software im Mikrocontroller muss angepasst werden.

Auf diesem Board befinden sich die folgenden Komponenten :

  • Steckplätze für 2 MC Vorvorverstärker
  • passiver 75μs Eingangsfilter
  • diskreter Verstärker mit 40dB Verstärkung inkl. RIAA Entzerrung (318μs, 3180μs)
  • diskreter invertierender Verstärker zur Erzeugung des symmetrischen Ausgangssignals
  • zwei Servo-Regler zur DC Stabilisierung der diskreten Verstärker
  • passive niederohmige 50kHz Tiefpaßfilter am Ausgang
  • DC Versorgungsspannungseingang mit CLC Filterung
  • diskrete Spannungsregler mit optimierter Schaltungstopologie
  • digitale Steuerung aller Relais

Bei den Verstärkern handelt es sich um diskrete Operationsverstärker, die bis auf ihre jeweilige Gegenkopplung exakt gleich aufgebaut sind. Der Eingang dieser Verstärker wird durch einen rauscharmen JFET-Differenzverstärker mit Kaskode gebildet. Die Ausgangsstufe wird aus klanglichen Gründen mit hohem Ruhestrom gefahren und somit sind entsprechende Kühlkörper auf dem Board notwendig. Zudem gibt es zwei Stromquelle am Ausgang, die für einen Single Ended Class A Betrieb bei kleiner Aussteuerung sorgt. Wegen des Einsatzes der Servo-Regler kann ich auf Koppelkondensatoren an den Ausgängen verzichten.

Auf dem Board befinden sich 2 Steckplätze für Vorstufen. Diese werden auf jeden Fall beim Einsatz von MC Tonabnehmern durch die zusätzlich notwendige Verstärkung benötigt. Aber auch beim Einsatz eines MM Systems bräucht es wegen des passiven 75μs Filters am Eingang mindestens einen rauscharmen Buffer – auf Grund meiner Präferenz für MC-Systeme ist das allerdings eher eine akademische Betrachtung für mich. Die Ausgangssignale dieser beiden Boards werden mit einem Relais direkt vor dem Eingang des RIAA Verstärkers geschaltet. Beide Aufsteckboards haben eigene, den diskreten Spannungsreglern nachgelagerte zusätzliche Regler direkt an ihren Steckplätzen sitzen.

Die Steuerung aller Relais erfolgt wie üblich bei meinen Designs über einen I²C-Bus. Damit ist sichergestellt, dass keine digitalen Signal übertragen werden, wenn nichts geschaltet wird. Eine Beeinflussung der empfindlichen Phono-Signale ist somit ausgeschlossen. Zudem ist die digitale Masse vollständig von der analogen getrennt.

Hauptboard mit RIAA Entzerrung

MC Vorvorverstärker

26.03.2018

Am Eingang des MC Vorvorverstärkers finden sich schaltbare Widerstände, angepasst an die von mir verwendeten Tonabnehmer. Sie werden mithilfe von Relais gegen Masse geschaltet. Es lassen sich damit im weiten Bereich Anpassungen des Eingangswiderstandes für den angeschlossenen Moving Coil Tonabnehmer vornehmen.

Als erste Verstärkerstufe kommen 4 parallel geschaltete n-Kanal JFETs und ebenfalls 4 parallel geschaltete p-Kanal JFETs zum Einsatz. Beide Schaltkreise haben jeweils zusätzliche eine Kaskode am gemeinsamen Drain. Es handelt sich also um eine komplementäre Single Ended Eingangsstufe. Durch die Parallelschaltung wird der Eigenrauschanteil der Stufe deutlich gesenkt.

Der Eingangsstufe folgt ein komplementärer Ausgangstreiber ebenfalls mit parallel geschalteten JFETs. Die Verstärkung der gesamten Eingangsstufe ist schaltbar. Der DC-Offset wird mit einem Trimmer auf möglichst kleinen Wert gestellt und anschließend von einem Servo-Regler aktiv geregelt. Für den Servo-Regler habe ich an dieser Stelle einen sehr hochwertigen und rauscharmen Audio-OP eingesetzt.

MC Vorvorverstärker

XOno MC Vorvorverstärker

11.02.2019

Es ist ja in der Szene allseits bekannt, dass der Goldstaub, also die 2SK170GR und BL, langsam zu Neige gehen und es deshalb immer schwieriger wird, z.B. eine XOno zu bauen. Jedoch sind von Toshiba die Doppel-JFETs 2SK2145 noch in Produktion, auch sie in einer GR und BL Version. Diese JFETs habe ich in der Eingangsstufe der oben beschriebenen diskreten Operationsverstärker verwendet.

Warum nicht mal versuchen, die 2SK2145 für eine XOno MC Stufe zu verwenden? Also habe ich ein Modul designed das eine solche MC-Stufe verwirklicht. Die Schnittstellen sind natürlich identisch mit dem oben beschriebenen MC-Modul und so kann ich ein solches XOno Modul in der DPV1 testen.

Die Nachteile des 2SK2145 seien hier auch nicht verschwiegen, die Forward Transfer Admittance ist deutlich kleiner (15mS) als bei den 2SK170 (22mS), was allerdings durch eine größere Anzahl an JFETs kompensiert werden kann. Zudem sind die Source Anschlüsse der beiden JFETs intern verbunden und mit einem gemeinsamen Pin herausgeführt. Das schränkt natürlich die Einsatzmöglichkeiten ein.

Ich habe jeweils einen 2SK170 durch einen 2SK2145 ersetzt. Somit sind im Eingang des Moduls anstelle von 4 JFETs in der hier beschriebenen Schaltung 8 parallel verschaltet. Das Gleiche gilt für den JFET am Ausgang. Die doppelte Anzahl verändert natürlich die Arbeitspunkte, die ich entsprechend angepasst habe. Dadurch verringert sich das Rauschen der Stufe deutlich und ich kompensiere die kleinere Admittanz.

Oberseite des XOno MC Vorvorverstärkers
Unterseite des XOno MC Vorvorverstärkers mit den 2SK2145

Audiophile Bewertung

12.04.2018

Wie klingt nun diese Phono-Vorstufe im Vergleich zur XOno?

Das Erste, was einem direkt auffällt, ist die Ruhe bei abgehobener Nadel. Diese Phono-Vorstufe ist völlig geräuschlos und das bei einer eingestellten Verstärkung von 71dB. Nach nun ca. 5 Stunden intensivem Hören steht fest, das es keinen Weg zurück zur XOno gibt. Aber natürlich braucht es noch eine Zeit für das Einspielen, um ein endgültiges Urteil zu fällen.

07.05.2018
Nun sind einige Wochen seit der Inbetriebnahme vergangen. Die Einspielzeit war kürzer als bei einer XOno, was sicherlich den fehlenden Koppelkondensatoren geschuldet ist. Die DPV1 ist wesentlich rauschärmer als meine vorher verwendete XOno. Die Feinauflösung hat sich noch einmal verbessert. Die Musik kommt mit einer unglaublichen Intensität, Musikalität und Präzision, so wie ich es noch nie von Schallplatte gehört habe. Ich behaupte mal ganz unbescheiden, dass es die beste Phono-Vorstufe ist, die ich bisher gehört habe, und es waren schon einige wirklich gut beleumundete dabei. Wie oben schon beschrieben gibt es definitiv kein Zurück mehr für mich.

17.04.2019
Ich habe nun mehrere Wochen die XOno MC Module im Eingang 2 der DPV1 betrieben und konnte sie so direkt mit meinem MC Vorvorverstärker (siehe oben) vergleichen. Das Rauschen der modifizierten XOno MC Stufe liegt auf demselben niedrigen Niveau wie bei meiner Stufe. Die klanglichen Eigenschaften sind sehr ähnlich, jedoch ist meine MC Stufe ein wenig offener. Die Unterschiede sind allerdings marginal und nur im direkten Vergleich zu hören. Mit der hier beschriebenen XOno MC Stufe könnte ich prima leben und als Ersatz in einer XOno mit verfügbaren Bauteile ist sie hervorragend geeignet.

Update 2022

10.01.2023

Als ich meinen neuen 10 Kanal Vorverstärker VV7 plante, sollte die DPV1 Teil des Projektes werden. Natürlich hatte ich seit der Entwicklung der DPV1 einige Ideen, welche Stellen man noch verbessern könnte. Allerdings sind die meisten Änderungen eher kosmetischer Natur und fügen nichts zur audiophilen Performance bei.

In den Jahren nach der Entwicklung der DPV1 machte ich einige Erfahrungen mit Reglern für die Betriebsspannung. In der DPV1 verwende ich ja die diskreten Pass’schen Regler, die ich über viele Jahre präferiert habe. In der Zwischenzeit jedoch setze ich an verschiedenen Stellen modifizierte Jung Regler ein und bin begeistert von der Performance.

Aus diesen Überlegungen heraus entwickelte ich die DPV1R2 als Bestandteil des VV7, größte Änderung dabei war das Netzteil. Alle Informationen zur DPV1R2 finden sich auf der Seite des Vorverstärkers VV7.