Stacked Quads

57er Stacked Quads

Inhaltsverzeichnis

Einleitung

23.02.2011

Seit Ende der 1970er Jahre besitze ich 57er Quad Elektrostaten in einer Stacked Konfiguration. In all den Jahren habe ich viele wunderbare Lautsprecher gehört, aber nie war eine Konstruktion darunter die meinen heiß geliebten Elektrostaten letztendlich gefährlich werden konnte. Betreibt man diese Lautsprecher mit den richtigen Endstufen – und die XA30.8 gehört mit Sicherheit dazu – dann sind sie zu Erstaunlichem fähig.

Anbei eine Aussage von Peter Walker zu Stacked Quads die ich mir von der The Quad ESL Homepage entliehen habe :

Another thing people like to do is to use two of our panels, one above the other. This is quite reasonable because it is really a strip source, you can extend the strip source without deteriorating anything. All you do is add 6dB at the bottom and 3 dB everywhere else. It gives you a louder sound, a more impressive sound. That’s all right. Adding woofers has never been very good. [Audio Amateur, 1978]

Mit Ausnahme des letzten Satzes kann ich diese Aussagen nur bestätigen. Die Quads profitieren sehr wohl von einer Subwoofer Unterstützung.

Impedanzverlauf der 57er Quad

Für die richtige Auslegung der Endstufe findet sich in der Bedienungsanleitung der 57er Quad der folgende Hinweis:

AMPLIFIER REQUIREMENTS
Other amplifiers if they are properly regulated (not more than 33 peak volts with any load) are unlikely to cause damage to the loadspeaker, although they may not necessarily provide the correct performance because of the very strict stability requirements.

Die maximale Spannung pro Lautsprecher sollte also 33Vp nicht überschreiten. Jeder Lautsprecher wird bei mir einzeln von einem Kanal einer in Dual-Mono geschalteten ES4 angesteuert. Somit steht der einzelnen Quad eine Verstärkerleistung von ca. 100W an 8Ω zur Verfügung und die maximale Spannung beträgt ca. 44Vp. Schaut man sich den Impedanzverlauf an – siehe oben – so muß eine Endstufe bei ca. 15kHz in der Lage sein eine Last von ungefähr 2Ω zu treiben – very strict stability requirements. Die XA30.5/.8 mit ihrem maximalen Ausgangsstrom von 20A ist dazu ohne Weiteres in der Lage, sie treibt sogar zwei parallel geschaltete ESL’s ohne Probleme – so habe ich die Prototypen dieser Endstufe ja am Anfang betrieben.

Einen guten Überblick über die Vorzüge der Stacked Konfiguration ist auf der Homepage The Quad ESL zu finden.

Konstruktion der Gestelle

23.02.2011

Bei einer Stacked Quad handelt es sich um zwei 57er Quad Elektrostaten pro Kanal (siehe oben) in einem Gestell übereinander angeordnet. Hierbei wird der untere Lautsprecher kopfüber eingebaut. Die Gestelle sind Eigenbauten die an diverse Vorlagen / Projekte aus dem Internet angelehnt sind.


Konstruktionszeichnungen der Gestelle

Konstruktionszeichnungen der Gestelle


Die Konstruktion und der Bau dieser wunderbaren Gestelle sind von meinem Vater durchgeführt worden.

 

Renovierung 2011

23.02.2011

Nachdem die Quad’s über 30 Jahren störungsfrei bei mir gelaufen waren, ist es meiner Meinung nach mal an der Zeit gewesen ein paar Renovierungen vorzunehmen. Die wichtigste Arbeit dabei war es die Dioden in den Hochspannungskaskaden zu erneuern, da diese mit der Zeit altern und so nicht mehr die nominale Vorpannung an den Folien anliegt (1,5kV Hochton und 6kV Tiefton). Weiterhin habe ich die doch eher bescheidenen originalen Lautsprecherklemmen ersetzt. Als vorläufig letzte Modifikation wurde von mir noch ein Überspannungsschutz für die Hochtonfolie eingebaut.

Um an die Hochspannungskaskade und den Eingangsübertrager heran zu kommen muß das rückwärtige Gitter demontiert werden. Hierzu sollte erst einmal die Netzspannung des Lautsprechers abgeschaltet und zur Sicherheit mindestens 2 Stunden gewartet werden. Anschließend kann man die Schrauben entfernen und hat Zugang zum hinteren Aufbau des Elektrostaten.

!!! Ich habe die Lautsprecher am Vortag abgeschaltet !!!
Somit war sichergestellt das die Folien vollständig entladen waren.

Hochspannungskaskade

Bei der Hochspannungskaskade handelt es sich um eine vierstufige Villard-Schaltung mit insgesamt 8 Dioden. In dieser Schaltung muß die Sperrspannung der eingesetzten Dioden größer als die doppelte Spitzenspannung der Trafo-Sekundärspannung sein. Bei meinen Lautsprechern handelt es sich um das neuere Design und so sind in den Kaskaden auch ingesamt 8 Hochspannungsdioden verbaut worden – im Gegensatz zu dem älteren Design mit 2 Dioden in Reihe, also 16 Dioden insgesamt.

Zum Ausbau des gesamten Netzteils muß man erst einmal die Erdungen der front- und rückseitigen Gitter entfernen. Anschließend lassen sich die drei Kabel für Bass- und Hochton-Vorspannung sowie die Masse ablöten. Hierbei ist Vorsicht geboten da die Drähte gewrappt sind und man sehr nahe an der Staubschutzfolie arbeiten muß. Sind die Kabel getrennt kann man die Befestigungsschrauben lösen und das Netzteil entnehmen.


Netzteil mit Hochspannungskaskade

Netzteil mit Hochspannungskaskade

Damit sich die Hochspannungskaskade endgültig ausbauen läßt, müssen nun noch die beiden Kabel der Sekundärspannung des Transformators vom Eingang der Kaskade abgelötet werden. Anschließend können die beiden Kunststoffschrauben entfernt und die Kaskade abgenommen werden. Der letzte vorbereitende Arbeitsschritt vor dem Austausch der Dioden ist das schmelzen des Wachs mit der die Kaskade vergossen ist. Dies geschieht in einem geeigneten Gefäß bei ca. 150°C im Backofen.

Quad ESL Hochspannungskaskade, alte Dioden     Quad ESL Hochspannungskaskade, neue Dioden

Quad ESL Hochspannungskaskade, alte Dioden links und neue rechts

Die einzelne originale Diode der Hochspannungskaskade (linkes Bild oben) habe ich durch 2 in Reihe geschaltete 1N4007 Standarddioden (rechtes Bild oben) ersetzt und komme so auf eine maximale Sperrspannung von 2kV in jeder Stufe der Villard-Schaltung.

Jetzt werden alle Arbeitsschritte in umgekehrter Reihenfolge wiederholt und somit die erneuerte Kaskade wieder eingebaut. Es ist darauf zu achten das die Schrauben für die Befestigung der Kaskade vor dem vergiessen des heißen Wachses in ihre Löcher gesteckt werden, da sich ihr Gewinde durch den erkaltenden Wachs ausbildet.


Ich kann nur jedem Besitzer einer Quad diese Maßnahme ans Herz legen,
der Lautsprecher ist anschließend fast nicht mehr wiederzuerkennen.

Eingangstransformator

Da ich die Rückwände aller meiner Elektrostaten sowieso schon abgeschraubt hatte, habe ich die Gelegenheit genutzt um auch kleine Änderungen im Audio Bereich vorzunehmen. Mich haben all die Jahre die sehr bescheidenen Lautsprecherklemmen der Quad gestört die ich in dieser Aktion ausgetauscht habe. Weiterhin bin ich einem Vorschlag auf Sheldon’s World gefolgt und habe einen Überspannungsschutz für die Hochtonfolie eingebaut.


Quad ESL Audio Übertrager

Quad ESL Audio Übertrager

Auf dem Bild oben sind deutlich die neuen Lautsprecherklemmen zu erkennen. Um sie einzubauen mußte ich erst einmal die bestehenden Löcher ausbohren und erweitern. Auch eine Anpassung des rückwärtigen Gitters auf die größeren Buchsen war erforderlich. Zudem sieht man schön den Überspannungsschutz am Übertrager-Ausgang zur Hochtonfolie. Im Gegensatz zu der von Quad in späteren Modellen eingesetzte Zenerdioden-Kette die den Klang negativ beeinflussen soll, ist die hier eingesetzte Gasentladungsstrecke CP Clare CG3-1.5L mit ihrem extrem hohen Widerstand (GΩ) und sehr niedriger Kapazität (pF) klangneutral – natürlich nur so lange sie nicht zündet, aber dann wird die Hochtonfolie auch übersteuert und es besteht Gefahr das sie anschlägt.

Sanierung 2020

26.01.2020

Seit ein paar Jahren war es für mich klar das der Zeitpunkt für eine komplette Sanierung der Quads gekommen ist. Mein Freund Meinolf hatte in dieser Zeit schon 3 Pärchen mit sehr großem Erfolg aufgearbeitet und die Ergebnisse waren wirklich umwerfend. Ich habe mich aber immer sehr schwer getan endlich damit anzufangen – es ist einfach keine Arbeit die mir wirklich liegt. Nachdem Meinolf sein drittes Pärchen Ende 2019 fertig gestellt hatte und er dabei die Bearbeitungsschritte noch einmal optimierte, hat er sich meiner erbarmt und Anfang 2020 mit der Sanierung meiner Quads angefangen.

Lieber Meinolf, vielen vielen Dank noch einmal auch an dieser Stelle für Deine hervorragende Arbeit!

Meinolf hat mir freundlicherweise sein letztes saniertes Pärchen zur Verfügung gestellt und so konnte ich in der ganzen Zeit der Arbeiten mit Stacked Quads hören. Bemerkenswert dabei war die schon mit einem sanierten Lautsprecher pro Kanal wesentliche Verbesserung der audiophilen Performance – wie würde es erst mit komplett überarbeiteten Quads klingen?

Das Material für die Sanierung kommt dabei zum grossen Teil von ER Audio aus Australien. Unserer Meinung nach macht Rob Mackinlay die mit Abstand beste Arbeit.

Aber nicht nur die Folien sondern auch die Hochspannungserzeugung sollte ersetzt werden. Hier war ich natürlich wieder in meinem Element. Als erstes habe ich mich im Internet umgeschaut was es denn schon alles so gab und musste feststellen das die meisten sich nicht wirklich um die funktionale Sicherheit ihrer Platinen gekümmert hatten – und das bei Spannungen von um die 6000V/DC. Folglich habe ich eine eigene Leiterplatte kreiert – was ich sicherlich sowieso getan hätte – und habe dabei gleich noch ein paar Verbesserungen ins Design mit einfließen lassen. Die oben erwähnten Quads meines Freundes Meinolf laufen alle schon mit dem Design, das letzte Pärchen auch mit dem endgültigen Layout.

Es gibt ein Phänomen im Zusammenhang mit meinen Quads das ich sehr viele Jahre beobachtet aber erst in den letzten Wochen verstanden habe. Die Lautsprecher haben eine “Tagesform”, sie sind manchmal leiser als sonst und ich muss mehr Pegel fahren um die gleiche gefühlte Lautstärke zu hören. Lange Zeit verbuchte ich es unter meiner persönlichen Tagesform, aber die Untersuchungen der letzten Wochen zeigten das es die Lautsprecher selbst sind. Die Ursache liegt in der schwankenden Netzspannung (zulässig: 230V/AC ±10%) die sich direkt auf die Vorspannung der Folien auswirkt. Unterschiedliche Vorspannungen sorgen für geänderte Auslenkungen – und damit Lautstärke – der Quads. Um dies zu verhindern ist zur Zeit (Januar 2020) der RStAudio ESL AC Voltage Regenerator in der Entwicklung.

57er Quad ESL Voltage Regenerator