VV4 / Pass X0.2 Nachbau

VV4 / Pass X0 Nachbau

!!! Bitte keine Anfragen bzgl. Schaltplänen !!!

Solange Nelson Pass die Schaltpläne nicht veröffentlicht, werde ich sie auch nicht weiterreichen. Die Unterschiede zwischen dem X0 und dem noch in der Produktion befindlichen X0.2 sind eher marginal (nach Aussage von NP) und so werde ich den kommerziellen Erfolg dieses wundervollen Vorverstärkers durch nicht genehmigte Weitergabe nicht gefährden.

Inhaltsverzeichnis

Einleitung

17.07.2007

Im Jahr 2006 habe ich durch einen Zufall per E-Mail einen anderen sehr engagierten DIYer kennengelernt, der mir nach einigem intensiven Informationsaustausch die Service-Unterlagen des Pass X0 Vorverstärkers zur Verfügung gestellt hat. Eigentlich war ich nur neugierig, wie die Lautstärkeeinstellung per Bipolartransistoren in dieser Serie der Pass’schen Vorverstärker funktioniert. Nach dem intensiven Studium der Schaltpläne war ich natürlich nicht mehr zu halten und ich habe mit dem Konzept meines nächsten Vorverstärkers (VV4) rund um den Nachbau des X0 angefangen. Natürlich wollte ich einiges aus meinem Aleph P Vorverstärker übernehmen und ebenso sollte der Pass XOno Nachbau mit einbezogen werden. Heraus gekommen ist ein Konzept, das sich über vier Gehäuse erstreckt.

  • Audio Unit
    • Pass X0 Vorverstärker mit einer elektronischen Volumen Einstellung
    • 5 Eingänge und ein Tape Schleife per Relais geschaltet
    • Muting Relais am Ausgang
    • Regelung der Betriebsspannungen
    • Stand By Betrieb
    • aufsteckbare digitale Steuerplatine
    • digitale Anbindung des Control Moduls mittels I²C-Bus
    • ungeregelte DC Betriebsspannungsversorgung aus der Control Unit
  • Phono Unit
    • Pass XOno Phono MC/MM Vorvorverstärker (Nachbau)
    • ungeregelte DC Betriebsspannungsversorgung aus der Control Unit
  • Control Unit
    • Bedienung des Vorverstärkers per μC / Konzept des Aleph P
    • digitale Anbindung des Audio Moduls mittels I²C-Bus
    • ungeregelte DC Betriebsspannungsversorgung der Audio und Phono Unit
  • Power Unit
    • Transformatoren zur Betriebsspannungsversorgung des VV4
    • DC Filter für die 230V/AC Versorgung
    • Netzfilter zur Unterdrückung von hochfrequenten Störungen
    • Erkennung der korrekten Netzphase per LED

am 19.04.2008 hat der VV4 den Platz meines VV3 / Aleph P Nachbaus übernommen

Audio Unit

10.04.2008

Mein ganz besonderer Dank geht an dieser Stelle an Hrn. S. des H+S Leiterplatten Service.
Ohne ihn hätte ich zu dem Zeitpunkt nicht gewusst, wie ich eine solch große Platine gefertigt bekommen hätte.

Der Kern der Audio Unit ist der Nachbau des Pass’schen X0 Vorverstärkers.

Alle FETs und MOSFETs sind gematcht. Die Schaltung der Eingangswahl ist aus meinem Aleph P übernommen. Für die Regelung der Audiobetriebsspannungen habe ich (wie in dem Ono) anstelle von hochgesetzten 7815/7915 Reglern die NP einsetzt, eine Kombination aus LM317/LM337 benutzt. Der größte Teil der Elko’s sind Panasonic FC. In der Audioschaltung setze ich nicht-magnetische Widerstände von Dale ein – leider in einer größeren Bauform als geplant.

VV4 Audio Unit – Pass X0 Nachbau

VV4 Audio Unit – Pass X0 Nachbau

Ein meiner Meinung nach großer Nachteil aller gemischten analogen / digitalen Schaltung von NP ist die direkte Anbindung des μC Systems an die Audio Elektronik, auch wenn es sich offensichtlich nicht negativ auswirkt (siehe die sehr positiven Testberichte). Da in dem X0 Design die Lautstärke über eine Reihe von Bipolartransistoren geschaltet wird und dies direkt aus der digitalen Ansteuerung geschieht, ergibt sich zwangsläufig eine Verbindung der analogen und digitalen Masse.

In meinem Design werden alle Steuersignal per I²C-Bus übertragen. Dies gibt mir die Möglichkeit, den Bus vor der Audioschaltung potenzialfrei an die Steuerelektronik der Volume Bipolartransistoren zu übertragen und somit eine Verbindung zwischen der digitalen und analogen Masse zu vermeiden. Ein weiterer Vorteil des I²C-Bus ist es, dass seine beiden Signale (SDA, SCL) statisch sind (kein kontinuierliches Taktsignal) solange nichts übertragen wird. Es ergeben sich also nur Schaltflanken, während man etwas schaltet (Volume, Relais) – ich denke, das kann man verschmerzen.

Anhand des Schaltplanes sieht man sehr deutlich, wie ich die Potenzialtrennung zum Mikrocontroller hin durchgeführt habe. Über PF1 gelangen die I²C-Bus Signale und alle extern benötigten Spannungen auf das Treiberboard. Mit Hilfe von IC1 und IC2 werden die Relais auf dem X0 Board angesteuert – hier ist keine explizite Potenzialtrennung erforderlich, die Relais erledigen das schon von Hause aus. IC4 koppelt den I²C-Bus potenzialfrei an die Elektronik des Vorverstärkers an. Mit IC3, IC5, IC6 und IC7 werden die Transistoren zur Volume Einstellung direkt angesteuert. Ihre Betriebsspannung erhalten diese IC’s aus der analogen Betriebsspannung des X0 Boards. Alle Steuersignale sind dabei statisch, solange nichts geschaltet wird – hier besteht also keine Gefahr von Klangbeeinträchtigungen durch digitale Taktsignale. Die VG-Leiste VG1 sorgt für eine elektrische und mechanische Ankopplung des digitalen I/O-Boards an das Vorverstärkerboard. Mit Jumper J1 und J2 wird die Adresse im I²C-Bus eingestellt, dadurch lässt sich das Board für den linken oder rechten Kanal betreiben.

Mit IC8 habe ich noch einen Chip zur Messung von Temperaturen aufgenommen. Dieses IC wird nur auf einem der beiden Boards bestückt (Adressenkonflikt auf dem I²C-Bus). Es dient dazu, die Innentemperatur der Audio Unit jederzeit ermitteln zu können. Ich gehe davon aus, dass sich nach kurzer Zeit des Betriebs durch die Verlustleistungen der Kleinleistungs-MOSFET’s eine stabile Innentemperatur in der Unit einstellt. Um aber eine Aussage über diese Temperatur zu bekommen, muss man im geschlossenen Gehäuse messen. Dies ist mittels IC8 jederzeit im Normalbetrieb durch Aufruf eines Menüpunktes an der Control Unit möglich.

VV4 Audio Unit – I²C-Bus Steuerplatine

VV4 Audio Unit – I²C-Bus Steuerplatine (alte Version)

Abschließend noch zwei Fotos der geöffnete Audio Unit. Schön zu erkennen sind die beiden Aufsatzplatinen für die digitale Ansteuerung. Die Innenverdrahtung der Audiosignale habe ich wieder mit dem van den Hul D101 durchgeführt.

Blick in die offene VV4 Audio Unit von hinten

Blick in die offene VV4 Audio Unit von hinten

Blick in die offene VV4 Audio Unit von der Seite

Blick in die offene VV4 Audio Unit von der Seite

Phono Unit

19.08.2007

Bei der Phono Unit handelt es sich um meinen Pass XOno Nachbau. Er ist in das gleiche Gehäuse eingebaut wie die Audio und Control Unit und bildet deshalb mit beiden auch eine optische Einheit. Die ungeregelte Betriebsspannungsversorgung erhält die Phono Unit aus der Control Unit.

Alle weiteren Informationen sind bei der Beschreibung des Pass XOno Nachbaus zu finden.

VV4 Phono Unit im offenen Gehäuse

VV4 Phono Unit im offenen Gehäuse

Control Unit

15.03.2008

Die Control Unit besteht im Wesentlichen aus den folgenden Funktionsgruppen

  • μC Board zur Ansteuerung und Bedienung des Vorverstärkers
  • LC-Display und Drehwinkelgeber als User-Interface
  • passive Betriebsspannungsversorgungen für die Phono und Audio Unit

Das μC Board ist aus dem des Aleph P entstanden. Mit der Software kann man beide Vorverstärker steuern und sie unterscheidet sich nur in den Teilen, in denen auf unterschiedliche Hardware zugegriffen werden muss. Die Selektierung des Vorverstärkers findet über den Jumper J3 statt.

Als μC setze ich wieder den für mich altbewährten Atmel AT89C51RC2 (IC1) ein. Alle vom Benutzer eingegebene Parameter werden in das I²C-Bus EEPROM IC2 gespeichert. Die Encoder Signale und die beiden (normalerweise nicht benutzten) Tasten werden über eine Schaltung zur Entprellung (RC Tiefpass und Inverter) an den Mikrocontroller angeschlossen. Der Drehwinkelgeber für die Volume Einstellung löst auch hier wieder einen Interrupt bei steigender und fallender Flanke aus. Eine zu schnelle Änderung der Volume Signale wird durch IC9 verhindert – zu Schnelles drehen wird unterbunden. Mithilfe von Q2 und Q3 wird das Remoteausgangssignal zum ein- und ausschalten der Endstufen erzeugt.

VV4 Control Unit – μC Board

VV4 Control Unit – μC Board

Die Software ist aus dem Code des Aleph P entstanden. Ich habe ihn überarbeitet und Teile der Software, die sich beim Betrieb des Aleph P als nicht sinnvoll herausgestellt haben, entfernt. Das Bedienkonzept hat sich aber sehr bewährt – besonders die Interrupt gesteuerte Volume Einstellung – und wurde vollständig übernommen.

Die passive Betriebsspannungsversorgung besteht aus der Gleichrichtung durch HFA08TB60 (Ultrafast, Soft Recovery Diode) und einer Kombination aus Elko’s und Widerständen. Die gesamte Kapazität beider Kanäle beläuft sich dabei auf ca. 134000μF. Die Spannungsversorgung ist natürlich streng kanalgetrennt aufgebaut (Dual-Mono). Die Massen beider Kanäle werden auf diesem Board über 4.7Ω/5W Widerstände mit Erde verbunden.

VV4 Control Unit – passive Betriebsspannungsversorgung

VV4 Control Unit – passive Betriebsspannungsversorgung

Die drei nächsten Photos zeigen die Control Unit nach der vollständigen Verdrahtung im noch offenen Gehäuse. Die beiden wunderschönen Bedienknöpfe sind in gewohnter exzellenter Qualität wieder von Enrico V. (siehe Aleph P) gefertigt worden. Deshalb geht an dieser Stelle mein

herzlichster Dank an Enrico V.

für seine wunderbare Arbeit.

VV4 Control Unit im offenen Gehäuse von vorne

VV4 Control Unit im offenen Gehäuse von vorne

VV4 Control Unit im offenen Gehäuse von hinten

VV4 Control Unit im offenen Gehäuse von hinten

VV4 Control Unit im offenen Gehäuse von der Seite

VV4 Control Unit im offenen Gehäuse von der Seite

Man sieht sehr schön, dass die Entwicklung der Software noch nicht endgültig abgeschlossen war – der Controller befand sich auf einem Textool-Sockel und die beiden lose herumliegenden Taster (gelbe Verdrahtung) dienten mir bei der Entwicklung zum Debugging.

Power Unit

16.04.2008

Die Power Unit beherbergt hauptsächlich die benötigten Transformatoren für den Vorverstärker. In diesem Modul findet sich die komplette 230V/AC Verdrahtung. Natürlich sind auch hier wieder eine DC-Filterung der AC Spannung und eine Phasendetektion eingebaut (siehe Tipps & Tricks). Im Gegensatz zu den DC-Filtern im Aleph P und der Zen Endstufe habe ich hier die Kondensatoren so angeordnet, das keine Verpolung stattfindet. Dies erkaufe ich mir natürlich mit einer erheblich größeren Anzahl an Bauteilen (8 Kondensatoren anstelle von 2). Als Netzfilter habe ich diesmal einen sehr aufwendigen 2 stufigen 1A Typ von Schaffner eingesetzt.

  • Schaltplan des DC-Filters inkl. Trafo der Steuerung

Blick in die offene VV4 Power Unit von oben

Blick in die offene VV4 Power Unit von oben