Platine zum Aufbau eines "EL CHEAPO" Transistorverstärkers mit dem 2N3055

    Moin Allerseits,


    ich werde jetzt ein wenig "aus dem Nähkästchen plaudern" 8)

    Ich habe Franks-Schaltungsvariante in ein Layout gegossen und dann nach der Bestückung

    diverse (Bestückungs) Varianten durchgemessen/gehört. Folgendes kam zu Tage:

    - die beste Performance erreicht diese Schaltung, wenn man die Bias-Einstellung alleine den drei Dioden anvertraut. Die Variante mit dem Poti fällt klanglich/messtechnisch deutlich ab.

    - die Verstärkung sollte man auf etwa 29dB einstellen (Poti R6=500R). Bei dieser Verstärkung hat der Amp eine Klirrverteilung, die einer Röhrencharakteristik sehr nahe kommt (K2 dominiert, K3 und folgende Kn fallen deutlich ab).


    In dieser Konfiguration spielt der Amp wirklich gut - es ist schon beängstigend, wie gut. :love: :thumbup:


    Gruß Björn

    AAA-Mitglied

    Hallo zusammen,


    Danke für Eure Rückmeldung!


    A.K. leider kann ich Deinen Ausführungen nicht wirklich folgen. Du redest von einem Kondensator. Könntest Du uns vielleicht verraten, welchen Kondensator bei der momentanen El Cheapo Schaltung Du meinst? Wie könnte dieser verändert werden?


    @Tobias

    Ich akzeptiere Deine Meinung und habe ja auch schon was zu der Hoch- und Mitteltonauflösung gesagt. Musikhören ist eine höchst subjektive Sache, sowohl vom Musikmaterial her, als auch von der Technik. Der eine mag dieses luftige, fein auflösende, detailreiche usw., insbesondere wenn er analytisch oder konzentriert hört. Der andere mag es weniger, er legt - wie ich - mehr Wert auf einen warmen Grundtonbereich und rundes Klangbild. Ich bin eben nicht dieser analytische Hörer, eher im Gegenteil.

    Da ich viel Musik "im Hintergrund" höre ist ein Verstärker für mich auch dann gut, wenn er 10 Stunden spielt, mal etwas lauter, dann wieder sehr leise ohne auch nur einmal "anzuecken". Wenn er trotzdem ab und zu so ein "Aha-Moment" auslöst. Und das kann El Cheapo. Vielleicht ist es auch das von Björn beschriebene Klirrspektrum was mich so anspricht?

    Es gibt ja auch andere Meinungen zu seinem Klang, Björn hat ja vieles auch messtechnisch analysiert.


    @Björn

    Danke für den Hinweis. Soweit ich mich erinnern kann laufen die Transistoren nur mit den Dioden mit rund 150 mA. Bei 35 Volt Betriebsspannung ergeben sich dann ca. 2,5 Watt Verlustleistung pro Transistor. Da die 2,5 Watt "immer da sind" sind die kleinen Fingerkühlkörper wohl zu schwach. Du hast ja große Kühlkörper verbaut.

    Danke für den Hinweis mit der Gesamtverstärkung von 29 dB und dem Potiwert von 500 Ohm. Hier liegt sicherlich auch noch Potential.

    Ich werde das mal in die Aufbauanleitung einpflegen.


    Viele Grüße

    Frank

    Alles klar Frank, ich wollte damit keine Kritik üben, ehr andere Mit-Nachbauer auf die klanglichen Eigenschaften hinweisen.


    Damit mögliche Enttäuschungen vielleicht ausbleiben.


    Gruß Tobias.

    Zitat von E280F

    A.K. leider kann ich Deinen Ausführungen nicht wirklich folgen. Du redest von einem Kondensator. Könntest Du uns vielleicht verraten, welchen Kondensator bei der momentanen El Cheapo Schaltung Du meinst? Wie könnte dieser verändert werden?


    Viele Grüße

    Frank

    Es handelt sich um den Kondensator Cdom in der VAS (voltage amplifier stage)

    Das ist C4 in der Schaltung in post #1 und C3 in der schaltung von fig. 1 unter

    https://sound-au.com/project12a.htm.

    Die grundsätzliche Funktion dieses Kondensators ist beschrieben im Buch "Audio Power Amplifier Design" von D.Self (kann irgendwo als PDF heruntergeladen werden). Leider wird auf die Wirkungsweise auf den Klang nicht so eingegangen wie von mir im letzten Posting.

    == Gewerblicher Teilnehmer ==

    Das Problem der hohen Kapazitäten gerade an dieser Stelle und überhaupt behandelt D. Self sehr ausführlich in seinen Büchern. Deshalb wäre es sinnvoll, wenn technisch machbar, eine Bestückung mit Transistoren durchzuführen, die mit niedrigeren Kapazitäten arbeiten.

    In dem diskreten OPA M 100 von NTP arbeitet an dieser Stelle ein BF115. Auch die BC177 verfügen über niedrige Kapazitäten.

    VG

    Hallo Zusammen,


    da Björn schon sein Nähkästchen aufmacht ;)


    Ich habe die Endstufen mit den Platinen von Björn auch aufgebaut. Schrieb ich oben schon. Und seine Messungen konnte ich hier mit meinem Audioanalyzer exakt bestätigen. Ich hatte andere Experimente mit geringerem Ruhestrom und anderer Verstärkung probiert. Am besten ist es so wie von Björn geschildert. Und auch das "Hören". Mit den geschilderten Einstellungen klingt der Amp am besten. Eigentlich bestechend gut.


    Die von Herrn Buscher bemängelte Auflösung im Höhen/Mittenbereich konnte ich so nicht feststellen mit den hier geschilderten Maßnahmen.


    Da ich das Kühlkonzept von Björn verwende, kann ich nicht sagen, ob die von dir vorgesehenen Kühlkörper ausreichen würden. Bei mir fliest ein Ruhestrom von 225mA bzw. 231mA auf dem anderen Kanal bei 30V Betriebsspannung.

    Zitat von jokeramik

    Das Problem der hohen Kapazitäten gerade an dieser Stelle und überhaupt behandelt D. Self sehr ausführlich in seinen Büchern. Deshalb wäre es sinnvoll, wenn technisch machbar, eine Bestückung mit Transistoren durchzuführen, die mit niedrigeren Kapazitäten arbeiten.

    In dem diskreten OPA M 100 von NTP arbeitet an dieser Stelle ein BF115. Auch die BC177 verfügen über niedrige Kapazitäten.

    VG

    BC177 und inbesondere der BF115 sind zu schwach dimensioniert an dieser Stelle der Schaltung. Ich habe es ja schon mehrmals angesprochen, man könnte C4 auch auf 82 pf verkleinern.

    Herr Buscher hat hier 68 pf probiert, da neigte die Schaltung beim Annähern der Hand zu einer "Eigendynamik". Daher muss hier vorsichtig vorgegangen werden.


    Bei Deinen Werten liegen an einem Endstufentransistor ca. 3,5 Watt Verlustleistung an. Das schaffen die kleinen Fingerkühlkörper nicht, da müsste man auf größere Kühlkörper ausweichen.


    Viele Grüße

    Frank

    Zitat von E280F

    BC177 und inbesondere der BF115 sind zu schwach dimensioniert an dieser Stelle der Schaltung. Ich habe es ja schon mehrmals angesprochen, man könnte C4 auch auf 82 pf verkleinern.

    Ich denke, Du hast mich missverstanden. Hier ging es rein um die Belastung der VAS Stufe durch die durch den Transistor eingebrachten Kapazitäten. Nicht mehr und nicht weniger.


    Diese Transistortypen waren beispielhaft vorgebracht.


    Lt. Schaltplan fließen 6,5mA und die maximale Spannung, welche der Transistor aushalten muss, liegt bei 40 Volt.


    Wieviel Strom fließt an dieser Stelle tatsächlich und muss der BD 140 gekühlt werden bzw. wird dieser warm?


    Möglicherweise könnte ein MPSA 92 dort Vorteile bringen.


    VG

    Zitat von E280F

    A.K. leider kann ich Deinen Ausführungen nicht wirklich folgen. Du redest von einem Kondensator. Könntest Du uns vielleicht verraten, welchen Kondensator bei der momentanen El Cheapo Schaltung Du meinst? Wie könnte dieser verändert werden?

    Er meint sicherlich den Miller-Kondensator.

    VG

    Zitat von E280F

    Bei Deinen Werten liegen an einem Endstufentransistor ca. 3,5 Watt Verlustleistung an. Das schaffen die kleinen Fingerkühlkörper nicht, da müsste man auf größere Kühlkörper ausweichen.

    Ja das wird knapp bzw. heiß. ;) Aber andere Kühlkörper sind ja machbar. Nur dein schön kompaktes Platinendesign ist dann futsch.

    Aber der Klang wird bestechend. Probiere es aus.

    Zitat von jokeramik

    Er meint sicherlich den Miller-Kondensator.

    VG

    genau - siehe

    Im Fokus: Der Piezo-Effekt (Problem mit Keramik-Kondensator in sensibler Elektronik!)

    muß aber bei diesem Konzept im Kontext mit den Auswirkungen auf das Verzerrungsverhalten und die korrespondierenden klanglichen Auswirkungen gesehen werden. D. h., bei korrekter Dimensionierung in einem Verstärkerkonzept mit zwei spannungsverstärkenden Stufen innerhalb der NFB Schleife sind bestimmte Nachteile bezüglich des Klangcharakters in Kauf zu nehmen.

    Als Anfänger sollte man aber keine Bauchschmerzen haben und sich an die Vorgaben erprobter Schaltungen halten und keinesfalls Experimente machen - wenn man eine Bauteilefriedhof vermeiden will.

    == Gewerblicher Teilnehmer ==

    Zitat von hj_b

    Ja das wird knapp bzw. heiß. ;) Aber andere Kühlkörper sind ja machbar. Nur dein schön kompaktes Platinendesign ist dann futsch.

    Aber der Klang wird bestechend. Probiere es aus.

    Die Platinen kann man ja trotzdem verwenden, indem man anstatt der Fingerkühlkörper Aluwinkel unter die Tranistoren legt und dann seitlich größere Kühlkörper anflanscht.

    Wenn man TO-220 oder TO-239 Transistoren verwendet, wäre auf der Platine Platz für 2 Fischer SK68 Kühlkörper in entsprechender Länge. So könnte man den MJE3055 / TIP3055 verwenden oder auch auf "moderne" Transistoren, z.B. aus dem Regal von Hitachi oder Toshiba umschwenken.

    Hallo,


    ich habe mittlerweile eine die Version 6 der Aufbauanleitung fertiggestellt.

    Seit es das El Cheapo Projekt gibt habe ich viele Rückmeldungen bekommen, die auch in die neue Aufbauanleitung eingegangen sind, insbesondere auch der "heiße" El Cheapo und El Cheapo "compact".


    Alle die hier über das AAA-Forum bei mir bestellt haben sollte ich noch in meinen PNs haben, die bekommen noch eine Nachricht von mir.


    Hier der Link: https://smallpdf.com/file#s=a6…cc-4c7e-92ac-8d0b45e0976b


    Platinen inkl. Zubehör sind noch vorrätig, auch gibt es noch Platinen inkl. Zubehör für den Phono-Vorverstärker mit Germanium.


    Viele Grüße

    Frank

    Hallo Frank,

    wie du schon weißt, experimentiere ich noch mit ein paar Modifikationen. Zur Motivation zum Experimentieren beschreibe ich das hier.


    Ich denke die "Defizite" die Herr Buscher noch bei seinem Nachtest gefunden hatte, sind nochmal verringert (oder behoben ? :/ ) mit diesen Modifikationen.


    Es ist mehr Hochtonauflösung vorhanden, der Mitteltonbereich ist nicht mehr "leiser", die Stimmwiedergabe ist feiner geworden. Es ist etwas "luftiger" geworden. Stimmen sind etwas klarer jetzt. Im Tiefton hat sich nichts geändert. Ich finde es ist ein guter Gewinn. Ich habe die beiden Schaltungen direkt gegeneinander gehört, umschaltbar mittels einer Umschaltbox per Fernbedienung. Also der Aufbau mit 2N3055 und der jetzige.


    Was habe ich geändert:


    1) Endtransistoren sind jetzt NJW3281G.

    2) Der Ruhestrom ist auf 300mA eingestellt (unten mehr dazu).

    3) Die Verstärkung ist auf 24dB eingestellt, vorher 29dB (unten mehr dazu).

    4) Eine Bootstrapschaltung ist eingebaut.

    5) Die Ruhestromeinstellung erfolgt mittels eines BC546 und Trimmpoti + Widerstand (unten mehr dazu).


    Der THD beträgt bei 1kHz/1W an 8 Ohm 0.016%. k2 = 0.014% und k3 = 0.007%.

    Mit der ursprünglichen Endstufe (2N3055): THD=0.2%, k2=0.171% und k3=0.056%.


    Zu 2: Ich habe diesen Ruhestrom gewählt damit das Klirrspektrum k2/k3 einigermaßen "passt". Mit weniger Ruhestrom steigt der Klirr insgesamt etwas an aber das Verhältnis ändert sich stark zugunsten k2 und auch k4 wird "größer". Das wollte ich nicht. Aber der Klirr ist dann immer noch deutlich(!) niedriger als bei meiner ersten Verstärker-Variante.


    Zu 3) Wenn ich die Verstärkung erhöhe, dann ändert sich wieder das Klirrverhältnis k2/k3 aber was schlimmer ist, er fängt an manchmal an zu "schwingen" und nur wenn er ein Signal bekommt. Die positive Halbwelle hat dann deutlich eine Art "Rauschen". So wie ich ihn jetzt eingestellt habe, ist er absolut sauber. Der Analyzer zeigt auch nichts auffälliges. Ohne die Bootstrapschaltung schwingt es nicht.


    Zu 5) Der "neue" Transistor ist natürlich mit auf den Kühlkörper geklemmt, damit er den Ruhestrom einfängt wenn dieser und die Temperatur steigt. Das klappt, nach 30 Minuten ist das stabil. Beim "kalten" Einschalten ist der Ruhestrom etwa 400mA. Der Transistor ist zu weit weg von den Endtransistoren, deshalb dauert es bis der Ruhestrom sich auf 300mA einpendelt. Diesen Transistor hab ich nur eingebaut weil mir die Einstellung vorher mittels Dioden/NTC nicht sonderlich sympathisch ist. Ich muss damit aber noch experimentieren.


    Meiner Meinung nach hat der Verstärker nochmal gewonnen mit den paar zusätzlichen Bauteilen, also die Bootstrapschaltung und die anderen Endtransistoren. Der Ruhestrom wird einige vielleicht stören. Mich stört er nicht solange er nicht das "Pass-Niveau" erreicht ;) Klar, wenn man alles kalt halten möchte, dann geht das nicht. Ich müßte allerdings nochmal einen Hörvergleich machen, wenn ich einen geringeren Ruhestrom (200mA) nutze. Das Klirrspektrum wird dann schon ungünstiger, z.B. k3=k4 und sonst ist k4 kaum zu sehen.

    Eine Messung von der modifizierten Schaltung bei 1kHz/1W an 8 Ohm zeigt das Foto im Anhang.


    Wenn ich schreibe, der Verstärker ist bestechend meine ich das immer im Zusammenhang mit der einfachen Schaltung. Die zeigt schon recht hohes Niveau. Und das finde ich bestechend ;)


    Viele Grüße

    Joachim

    Konntest Du schon eine Differenztonmessung vornehmen? Wie sieht das Rechteckverhalten aus? In welchem Schaltungsteil hast Du das Bootstraping angewendet? Vieleicht kannst Du die gesamte Schaltung einstellen. Bootstrapping stellt ja eine Art der Mitkopplung dar und daraus resultiert möglicherweise auch die Schwingfreudigkeit.

    VG

    Hallo,


    ich stehe mit Joachim schon länger in Kontakt und als erstes vielen Dank für die Infos.


    Vielleicht könntest Du mal den Schaltplan posten, dann wissen alle, wie Du die Bootstrapp gemacht hast und wie der Basisspannungsteiler aussieht.


    Zur Bootstrapp:

    Die bietet ja den Vorteil einer höheren, gleichmäßigen Vollaussteuerung, niedrigerem Klirr und geringerem Innenwiderstand. Negativ ist die größere Schwingungsneigung.

    Ich hatte bei meinem ersten Aufbau, noch mit einer anderen Platine und den 3DD15D Transistoren eine Bootstrapp nachgerüstet und hatte auch so ein seltsames Oszi-Bild. Irgendwie kein wirkliches Schwingen, ich kann es schwer beschrieben. Daher habe ich aus Gründen der Nachbausicherheit die Bootstrapp bei der Platine weggelassen. Bei El Cheapo compact habe ich sie ja wieder eingebaut, ohne irgendwelche Probleme.

    Möglicherweise gibt es auch einen Zusammenhang mit den NJW3281G Endtransistoren. Die können ja 30 MHz. Ich habe irgendwo mal einen Beitrag gelesen, dass solch „alte“ Schaltungsdesigns wie El Cheapo, JLH1969 usw. oft zwar mit einem Klanggewinn auf moderne Transistoren reagieren, aber teilweise die Schwingungsanfälligkeit steigt oder sogar Schwingungen entstehen. Man bedenke, so ein 2N3055 kann nur 3 MHz.


    Ich habe heute übrigens Rückmeldung von einem guten Bekannten bekommen, dessen Höreindruck (und den seiner Frau) ich sehr hoch einschätze. Ich zitiere mal teilweise:

    "Guten Morgen Frank, ich musste den heißen El-Chaepo testen. Der läuft jetzt seit 3 Stunden in unterschiedlichen Konfigurationen an den großen Lautsprechern. Also die Anhebung des Ruhestroms bringt viel. Wie weit man das treibt ist wohl vom persönlichen Klangeindruck und dem Wollen abhängig. Mit der Ersteinstellung, die nach und nach immer mehr in Richtung 240 mA gelaufen ist, spielt EL-Cheapo sehr fein und extrem sauber ein Sound zum genießen. Seit etwa zwei Stunden, ich habe ihn etwas weniger heiß auf 40 mV (= 120 mA) abgestimmt, spielt er jetzt etwas rauer aber auch deutlich röhriger. Die Transistoren bleiben dabei unter 40 Grad stabil. Eben noch mal nach gemessen die Spannung am R14 liegt bei 37mV und die Transistor Temperatur an der wärmsten Stelle bei 37°. Solange der El-Cheapo nicht im Gehäuse ist könnte man ihn so durchaus betreiben. Macht jetzt wirklich Spaß, alles steht am richtigen Fleck und die Musik erfüllt jetzt wirklich den Raum. Da werde ich mir mal ernsthafte Gedanken zu großen Kühlkörpern machen.

    .... ich hatte ganz vergessen, der sehr angenehme Klangcharakter der "kalten" Version geht nicht verloren, der Sound wird nie aufdringlich oder gar scharf. Daher kommt wohl auch die Tendenz das Lautstärkepoti unbekümmert immer weiter zu drehen ....


    IMG-20240619-WA0002.jpg
     


    Der El Cheapo läuft also mit den Fingerkühlkörpern in "heißer" und „halb-heißer“ Konfiguration, allerdings wie Ihr sehen könnt als „Brettaufbau“, also super gekühlt. Das in ein Gehäuse zu packen ist halt so eine Sache und vom eingestellten Ruhestrom und der Belüftung abhängig.

    Ich bin doch aber wirklich überrascht, dass die Fingerkühlkörper offensichtlich die im Datenblatt beschriebenen 6 K/W haben. Der Wert erschien mir immer etwas optimistisch.


    Offensichtlich ist es auch so, dass man den Klangcharakter von El Cheapo über den Ruhestrom regeln kann. Vom „kalten“ Klangbild bis zum „feinen – auflösenden“ bei 240 mA bis zur Zwischenstation bei 120 mA wo er dann „etwas rauer und röhriger“ aber immer noch fein spielt.

    Ich finde das hochinteressant, vielen Dank an alle, die an der Entwicklung mithelfen!


    Viele Grüße

    Frank

    Z.B. wird im Mischpult MP 4084 speziell hier : KV80/1 des VEB Studio- und Elektroakustik Leipzig das Bootstrapping als dynamische Betriebsspannungsaufstockung benutzt.


    U.a. erfolgt das auch im TDA 7293 und ähnlichen Schaltungen.


    D. Self hat das ja auch in seinen Büchern sehr gut beschrieben, zu welchen Vorteilen dieses Vorgehen führt.

    VG

    Zitat von jokeramik

    Konntest Du schon eine Differenztonmessung vornehmen? Wie sieht das Rechteckverhalten aus? In welchem Schaltungsteil hast Du das Bootstraping angewendet? Vieleicht kannst Du die gesamte Schaltung einstellen. Bootstrapping stellt ja eine Art der Mitkopplung dar und daraus resultiert möglicherweise auch die Schwingfreudigkeit.

    VG

    Eine Differenztonmessung habe ich nicht vorgenommen. Das haben meine Ohren gemacht ;)

    Im Anhang die Rechteck-Messungen für 1kHz bzw. 20kHz jeweils bei 1W an 8Ohm. Nicht über die Frequenzangabe auf dem Scopeschirm wundern, die Cursors zum Messen sind nicht eingestellt.

    Zitat von E280F

    Vielleicht könntest Du mal den Schaltplan posten, dann wissen alle, wie Du die Bootstrapp gemacht hast und wie der Basisspannungsteiler aussieht.

    Hallo Frank,

    ja das mache ich gerne. Siehe Anhang. Ich wollte dir nur nicht den Thread "klauen" und von deiner Schaltung ablenken.

    Da ich mir selber kein Schaltbild erstellt habe, nahm ich deinen und habe meine Änderungen jetzt händisch eingetragen. Ist halt ein Foto.

    Den Teil der Ruhestromeinstellung mit dem BC546 einfach anstatt der 3 Dioden einsetzen. Und natürlich den Transistor mit an den Kühlkörper der Endtransistoren setzen. ;)


    Zitat von E280F

    Also die Anhebung des Ruhestroms bringt viel. Wie weit man das treibt ist wohl vom persönlichen Klangeindruck und dem Wollen abhängig. Mit der Ersteinstellung, die nach und nach immer mehr in Richtung 240 mA gelaufen ist, spielt EL-Cheapo sehr fein und extrem sauber ein Sound zum genießen.

    Das möchte ich so bestätigen. Allerdings bin ich mit den NJW3281G bis 300mA gegangen. Dann war für mich das Klirrspektrum "am besten". Ich will da aber auch nochmal meine Ohren befragen, wie es mit kleineren Strömen aussieht. Noch gibt es ja kein Gehäuse ;)




    Ich kann die NJW3281G mit 300mA und die Bootstrapschaltung wirklich empfehlen wenn es um feine Auflösung geht. Beide Massnahmen brachten hier viel im Klirrfaktor. Bei der Ruhestromeinstellung über den Transistor habe ich nicht geprüft, ob die auch etwas am Klang ändert gegenüber den 1N4148. Der Klang war eindeutig fein auflösender wobei der Rest so erhalten blieb.

    Ich habe jetzt mal das Manual meines Analyzers gewälzt um zu verstehen, wie man mit dem Ding eine Differenztonfaktormessung macht.

    1. Der Ausgangspegel beider Frequenzen soll -16dB unter der Nenn-Ausgangsspannung liegen.
    2. Die Differenzfrequenz soll 80Hz betragen.
    3. Die Mittenfrequenz soll eine aus den Terzbandmittenfrequenzen sein. Ich habe 1kHz gewählt.

    Falls jemand bessere Kenntnisse hat, bitte melden.

    Das hab ich eingestellt und es ergaben sich die Werte wie die Fotos im Anhang zeigen. Ich habe einmal mit 300mA Ruhestrom und einmal mit 200mA gemessen.

    Auch hier sieht man ganz klar die Verbesserung mit höherem Ruhestrom. Die oberste Zeile rechts in der Liste ist maßgebend. Siehe "o->".

    Ich habe leider keine "echte" Referenz, welcher Differenztonfaktor gut ist. Aber in den Dokumenten des BlackCat2 Verstärkers, der dahingehend optimiert worden ist steht, dass er 0.002% hat. Dann sind die 0.005% bei 300mA Ruhestrom beim ElCheapo wohl nicht so schlecht. :/