Inhaltsverzeichnis
Beschreibung des Projektes
08. Oktober 2007
Um 1995/96 bin ich in einer Newsgroup auf die Beschreibung eines kleinen, sehr einfachen Verstärkers gestoßen, der in Verbindung mit den 57er Quads verwendet wurde. Ich nahm sehr schnell per E-Mail Kontakt mit dem Autor Sheldon Stokes auf, der mich auf die entsprechenden Artikel von Nelson Pass aufmerksam machte. Da der Siegeszug des Internets damals noch nicht so weit fortgeschritten war, brauchte ich zwei Monate, um über die örtliche Bibliothek an Kopien der beiden Artikel aus dem amerikanischen DIY-Audio Magazin The Audio Amateur zu gelangen. Heute lassen sie sich einfach als PDF-Dateien aus dem Internet herunterladen.
- The Pass Zen Amplifier – 10 Watts of Single-Stage Single-Ended Class A
- Return of Zen – Upgrades to the Single-Stage, Single-Ended, Class A Mosfet Amplifier
Dass diese verblüffend einfachen Verstärker gut mit meinen Quads zusammenpassen sollten, konnte ich kaum fassen. Allerdings hat mich das extrem einfache Schaltungsdesign derart fasziniert, dass ich einfach ein Paar dieser Endstufen aufbauen musste. Mit diesen kleinen Leistungsverstärkern betreibe ich seit vielen Jahren meine Stacked Quads (zuvor liefen meine Elektrostaten an einer modifizierten Quad 405). Erst 2004 kam ich auf die Idee, sie durch eine Endstufe mit mehr Leistung und einer besseren Anpassung an meine spezielle Last – der 57er Stacked Quads – zu ersetzen.
Der Schaltplan meiner Zen Endstufe ist hier zu finden.
Wenn ich diese Endstufe noch einmal bauen würde, wäre mir die Qualität der Koppelkondensatoren (MKP4, Panasonic FC, Black Gate, …) wichtiger. Natürlich ließe ich auch die in der Zwischenzeit veröffentlichten Verbesserungen an dem Design einfließen (Aleph-Stromquelle, Puffer am Eingang usw.). Trotzdem übt dieses kleine Biest immer noch eine große Faszination auf mich aus. Aus diesem Grund habe ich mich entschlossen, beim Bau einer neuen Endstufe beim Single-Ended Class-A Konzept zu bleiben.
Die Zen war mein erster richtiger Kontakt mit einer Single-Ended Class-A Endstufe. Aus diesem Grund habe ich mich bei der exorbitanten Verlustleistung verschätzt und beim ersten Aufbau zu kleine Kühlkörper verwendet (dieses Manko konnte ich jedoch schnell beheben). Allerdings stammt der Name Energievernichter aus dieser persönlichen Erkenntnis. Im obigen Bild, das mit einer Wärmebildkamera aufgenommen wurde, ist eindrucksvoll zu sehen, wovon ich schreibe.
Beim Bau dieses Verstärkers gebührt mein großer Dank meinem Vater, der sich um den sehr ansprechenden Aufbau der Gehäuse im klassischen Design von Röhrenendstufen verdient gemacht hat.
Hier ist das Netzteil der Endstufe zu sehen. Es besteht aus einem Trafo, einem Gleichrichter und einer CLC-Filterung.
Der eingesetzte Transformator ist ein Ringkern mit 2 x 15V/5,7A. Die beiden Sekundärspannungen sind in Reihe geschaltet.
Auf diesem Bild ist die Montage eines der beiden Leistungs-MOSFETs gut zu erkennen. Diese sind direkt in die Platine eingelötet, ragen durch einen Ausschnitt in der Montageplatte aus dem Gehäuse heraus und sind dort auf den Kühlkörper verschraubt.
Dieses Bild zeigt den gesamten inneren Aufbau. Unten links ist der Netzschalter zu sehen, unten rechts der Gleichrichter. Die Erdung ist unter die Befestigungsschraube des Transformators geklemmt. Oberhalb davon befindet sich die Verdrahtung der CLC-Filterung. Auf der linken Seite, zwischen Erdung und Filterung, ist außerdem die Primärsicherung zu erkennen. Im oberen Teil des Bildes sind die Audioplatine sowie die Bauteile der Rückwand erkennbar.
Dies ist ein vergrößerter Ausschnitt der Audioplatine. Oben links befindet sich der Eingang für die DC-Versorgung und unten links der Ausgang zum Lautsprecher. Auf der rechten Seite befindet sich der Signaleingang.
Hier ist ein vergrößerter Ausschnitt der Betriebsspannungsversorgung zu sehen. Die Ground-Leitung besteht aus einem massiven, blanken Kupferdraht, um den die Enden der angeschlossenen Verdrahtung gewickelt und anschließend verlötet wurden. Rechts befindet sich der Kondensator hinter dem Gleichrichter, während der linke Kondensator am Ausgang des Netzteils sitzt. Die einpolige, frei schwebende Lüsterklemme rechts neben der Erdungsklemme schaltet die beiden Sekundärspannungen in Reihe.
Zu guter Letzt sind die Bauteile auf der Rückseite des Gehäuses zu sehen. Links erkennt man den Netzspannungseingang mit Filter. In der Mitte befinden sich die beiden Klemmen für den Lautsprecher. Auf der rechten Seite ist schließlich die Cinch-Buchse für das Eingangssignal zu erkennen.
DC Filter Erweiterung
08. Oktober 2007
In meinem Aleph P hatte ich einen DC-Filter vor dem Transformator des Netzteils installiert und war sehr angetan von der Verbesserung des Klangbildes, die sich wider Erwarten eingestellt hatte. Es lag also nahe, auch die Zen-Endstufe mit einem entsprechenden Filter auszustatten. Ich benutzte auch hier einen Brückengleichrichter, allerdings haben die verwendeten Elkos einen größeren Wert (2 × 10mF/25V). Das Ergebnis ist erstaunlich. Die Verbesserung ist wesentlich größer als beim Vorverstärker und macht sich vor allem im Bassbereich bemerkbar.
Am linken Bildrand (mittig) ist der DC-Filter zu sehen. Die Elkos sind direkt mit dem Brückengleichrichter verlötet.
Hier ist eine Vergrößerung des DC-Filters zu sehen. Der kleine hellblaue Kondensator ist vom Typ 100nF.
Muting Schaltung
08. Oktober 2007
Die Zen Endstufen hatten die unangenehme Eigenschaft, beim Einschalten einen deutlichen und relativ lauten Impuls auf die Lautsprecher zu geben. Um dies zu unterbinden, setzte ich ein Relais ein, das im Ruhezustand den Lautsprecherausgang kurzschließt.
Das Relais wird von einem IRF610 geschaltet, dessen Gate über eine RC-Kombination mit der Betriebsspannung verbunden ist. Diese Kombination bestimmt auch die Zeitkonstante für die Einschaltverzögerung. Damit aber nicht die kompletten 40V der Betriebsspannung am Gate anliegen, was den MOSFET sicher zerstören würde, wird die Gate-Spannung von einer Zenerdiode auf 11V begrenzt. Der auf der Schaltung noch zu sehende 2W Widerstand liegt in Reihe mit der Relaisspule und sorgt mit seinem Spannungsabfall für eine korrekte Spulenspannung. Alles in allem ist es eine recht einfache, aber effektive Schaltung, die dafür sorgt, dass sich meine Endstufen nun beim Einschalten sehr brav verhalten.
Auf dem Foto ist auch sehr gut zu erkennen, dass ich die ursprünglichen Ausgangskondensatoren von zweimal 2.200µF um einen 10.000µF-Elko erweitert habe.