Telefunken OPUS znów na warsztacie czyli tranzystory germanowe brzmią inaczej!

Jest powszechnie wiadomo, że wzmacniacze lampowe mają „lepsze” brzmienie. No może powiedzmy inne. Inny rozkład harmonicznych sprawia, że lampa brzmi lepiej w odsłuchu.     Niektórzy także dopatrują się innego brzmienia tranzystorów germanowych w stosunku do późniejszych układów na krzemie opartych. Coś może w tym jest, ale po kolei.

A wszystko zaczęło się od Pana Andrzeja, któremu naprawiałem Telefunkena Opus 2650. Po całkowitej przebudowie stopnia sterującego tranzystorami mocy, ich „degermanizacji” (jak to brzmi w stosunku do Telefunkena :-)) odbiornik powrócił do właściciela, który był zadowolony, że gra. Ale jako osoba słuchem obdarzona (w przeciwieństwie do piszącego te słowa) twierdziła, że to zadowolenie to tak „nie do końca”. Jeden kanał grał ciszej i gorzej.

O ile słowo ciszej można w prosty sposób zmierzyć i przełożyć na formułę decybeli czy też inaczej wyrażonego wzmocnienia, o tyle to „gorzej” dla inżyniera co to „szkiełko i oko” ma w uważaniu było trudne do ogarnięcia. Naprawiając 2650 poprzednio zadowoliłem się obrazami na oscyloskopie i jakimś tam odsłuchem na małych 3W głośnikach. Większe nie mieszczą się w warsztacie, a że ja i tak różnicy nie słyszę (na dowód audiogram mogę przedstawić) to na tej fazie pozwoliłem sobie naprawę zakończyć.

Witaj ponownie!

Odbiornik wrócił na warsztat jeszcze z innego powodu – Pana Andrzej zażyczył sobie wejście do gramofonu z wkładką magnetyczną dorobić. Lubię ten model, więc Opus długo nie czekał. Zaraz za przyrządy się zabrałem i … rzeczywiście końcówka mocy posiadała pewną nierównomierność wzmocnienia. Jeden kanał był „bardziej” niż drugi. Bardziej wzmacniający znaczy się. Recepta była aż nadto prosta się okazało – korekcja rezystora w emiterze tranzystora T301 lub T1301 tak by cała końcówka równą po kanałach i nadobną była. Ponieważ R1311 (w teorii 330 om) był łatwiej dostępny (w samym różku płytki drukowanej) to i on poszedł pod adjustację.

PR-ka 220 + rezystor  pozwoliły objąć rezystancję nominalną tj. 330 om  i w górę, i w dół. Okazało się, że zamiast 332,6 om jakimi się w omomierzu oryginał się deklarował, bardziej stosowne było 305,6 om, co prawie udało się osiągnąć dobierając rezystor z torebki. Może da się zobaczyć na oscyloskopie różnicę wzmocnienia, ale założę się, że nawet najlepszy audiofil jej uchem nie wychwyci.

Przesunięte by było widać obydwa kanały.

Przynamniej bez audiofilskiego patrzenia na świat. Ok. zatem przeniosłem swoja uwagę na przedwzmacniacz i układ regulacji barwy dźwięku. I tu wytężając swój słuch mogłem nawet na tych 3W głośniczkach stwierdzić, że Pan Andrzej pełną rację miał. Prawy kanał grał - no coś „nie za bardzo”. I to głównie w basach. Z razu myślałem, że to coś podobnego do problemów z Opus-em szwagra, ale nie. To było coś innego. Pomiary czy to za pomocą nanoVNA czy to punktów pracy tranzystorów, rezystancji rezystorów czy pojemności kondensatorów nic nie wnosiły. W zasadzie wszystko w zakresie tolerancji (+/-10%) i nie ma się do czego formalnie przyczepić. Nie mniej, jeden kanał jest zdecydowanie inny i w zakresie najniższych częstotliwości (dziesiątki Hz) wykazuje wzmocnienie o 1/3 niższe.

No - dobrze nie jest.

Nawet przy setkach Hz widać różnicę fazy sygnałów kanału prawego i lewego – więc coś na rzeczy jest. Sprawdziłem i napięcia na tranzystorze – w miarę OK. W miarę też rezystancje i pojemności – też bym się nie czepiał. Ale jeśli podam np. 40Hz (czego bym od tego wzmacniacza już wymagał) to tory (prawy z lewym) mi się rozłażą o te decybele i fazowe przesunięcie.  Izolując problem stwierdziłem, że różnica występuje on już na pierwszym na tej płytce wzmacniaczu z tranzystorem AC171, z korektorem w emiterze (2k2 zbocznikowane 2k2 i 150nF) i takim tam filtrem na wejściu.

To tu.

Element po elementarze, rezystor po rezystorze i kondensator po kondensatorze sprawdziłem i wszystko w miarę (w granicach +/-10% ) tolerancji tam było. Bootstrapowy kondensator 47uF (zamiast 50uF) też w porządku, ale w dalszym ciągu problem jest. No przecież nie tranzystor (oj naiwny ja, naiwny) – te mają raczej problem z górną częstotliwością pracy niż z dolną. Jedyne co pozostaje to filtr ma wejściu (RXX do CXX).

Rozumiem, że w jakiś sposób on kształtuje charakterystykę, ale jak? Wrzuciłem więc jego wartości do kalkulatora i bingo.

Prawie AI - wrzucasz dane i masz odpowiedź.

Okazało się że jest to filtr zaporowy dla częstotliwości ok 10Hz? Coś mi zaczęło świtać odnośnie gramofonów. Dlaczego akurat taki - pozostaje zagadką.

Pierwszy test to pomiar charakterystyki częstotliwościowej tego filtra. Generatorem F6900 przemiatałem częstotliwość od 3 Hz do 15Hz w czasie 15 sekund i zapisując obraz na oscyloskopie. Niestety generator nie posiada wyjścia impulsu „synchro” (podobno można to obejść lub dorobić), ale na ekranie udało się wychwycić różnicę w częstotliwości minimum pomiędzy kanałami.

Wyrywkowe pomierzenie kondensatorów i rezystorów dało odpowiedź na pytania – różnice pomiędzy wartościami były w deklarowanym zakresie +/-10% (R552 – R553, C559 – C561). Ale właśnie w jednym to było plus, a w drugim dużo minus.

Tajemnicze cyferki to zmierzone wartości - jak widać miejscami się różnią bardzo.

Padła decyzja – wymieniamy elementy na możliwe dobrane. Udało się podobierać i kondensatory i rezystory z dokładnością do ułamka procenta – z jednej serii zazwyczaj się nie różnią za bardzo.

Równiutko. W parametrach oczywiście.

Po przelutowaniu mamy obydwa kanały identyczne i zachowujące się identycznie – to już nie jest problem. 

Równo, wygląd inny bo użyta jest skala liniowa przemiatania (powyżej logarytmiczna).

Pozostało podłączenie pierwszego stopnia – wlutowanie na powrót kondensatorów C562/C1562 220nF (w miarę  równe) i zebranie sygnału z kolektorów tranzystorów. I klapa – układ zachowuje się podobnie – w zakresie kilkudziesięciu Hz, aż do kilkuset widać przesunięcie fazy i znaczący spadek wzmocnienia jednego kanału. Odłączone zostały kondensatory C563/C1563 150nF nie przyczyniają się zatem one zmiany charakterystyki, a i eksperymentalne zwiększenie pojemności boodstrapowego elektrolitu (C551) też nie dało odpowiedzi – zero reakcji na podłączanie dodatkowych 47uF. Dopiero eksperyment polegający na zwarciu kanałów po filtrze, na wejściu kondensatorów 220nF co dało identyczny (no bardzo zbliżony) sygnał w obydwu kanałach, bez jakiegokolwiek przesunięcia fazowego.

To są dwa przebiegi - nie jeden.

A więc problem nie leży nie tutaj, ale we współpracy filtra i stopnia tranzystorowego. Jakkolwiek napięcia na tranzystorach (emiter i kolektor) były w miarę zbliżone do tych ze schematu, to dokładne pomierzenie pokazało, że duża różnica występuje w prądzie bazy – czyli napięciu na rezystorze R551, w jednym kanale to 60uA, a w drugim (T1551) ponad 200uA. Bingo.

Mamy zatem różnicę w impedancji wejściowej stopnia tranzystorowego, co przekłada się na inną stałą czasową RC i różnice w charakterystyce. Aż przecierałem oczy ze zdziwienia gdy wylutowałem  tranzystory AC171 i pomierzyłem ich wzmocnienie (beta) jeden miał 63, a drugi ponad 150 !

Różnica w prądzie bazy !

Aż mi się nie chciało wierzyć, że takie oryginalnie wlutowano w fabryce – nie było śladów ich wymiany. Więc ta „cecha” była od początku. Że nikt na to nie zwrócił uwagi to naprawdę dziwna sprawa. Przez dziesięciolecia użytkowania.

Nie miałem innych tranzystorów na podmianę, kupienie czegoś oznaczonego jako AC171 na eBay-u nie daje najmniejszej szansy, że trafimy na taki, który przypasuje. Jako rozsądne rozwiązanie przyjąłem zastosowanie krzemowych tranzystorów pnp. Miałem kilka sztuk BD560C z jednej serii i  pięknym wzmocnieniu 550 (+/- kilka) to poszedłem tą ścieżką. Zastosowanie tranzystorów Si w miejsce Ge już praktykowałem w tym egzemplarzu, więc nie będzie to żadne barbarzyństwo. Pozostało ustalenie nowego punktu pracy. Jako punkt odniesienia przyjąłem zapisane w dokumentacji napięcie na emiterze 3,2V przy nominalnym R557 2k2 – świadczące o prawidłowym prądowym punkcie pracy tranzystora. Dobierałem R556 polaryzujący bazę, metodą już sprawdzoną tj. PR-ką połączoną z rezystorem stałym. Ku mojemu zdziwieniu okazało się, że optymalna wartość to 15k2. W germanowej wersji było to15k na schemacie, a 14k7 w rzeczywistości. Aby uzyskać identyczne wzmocnienie w obydwu kanałach – w drugim dobierałem emiterowy R1557 2k2. Tu optymalne okazało się 2k27. Ponieważ takiego nie miałem to skończyło się na 2k7 z przytulonym równolegle 15k. Super!

Korektę częstotliwościową realizowaną przez R558 i C563 wyrównałem korygując wartość kondensatora który miał tylko 136nF podczas gdy kolega w drugim kanale aż 160nF. Korekcja polegała na dolutowaniu 22nF kondensatora od strony druku. Odsłuch tak skorygowanego/poprawionego wzmacniacza pokazał, że kanały się nie różnią od siebie na ucho. Ale pokusiłem się o komputerowe pomierzenie charakterystyk. Pasmo deklarowane w zakresie 40-16000Hz jako +/-1,5dB - prawie dotrzymane i to w szerszym zakresie 20Hz do 20kHz, zniekształcenia nieliniowe niższe (0,15%) Intermodulacyjne niewiele większe, ale wpływ miał szum.

Porównanie deklarowanych przez producenta i osiągniętych w naprawie parametrów.

Jest dobrze, mogło by być jeszcze lepiej, nierównomierności charakterystyki chyba wynikają z nierównomierności potencjometrów regulacji barwy. Najbardziej mnie cieszą mniejsze zniekształcenia nieliniowe - dowodzą, ze przebudowa końcówki mocy się powiodła.

Troszkę w jednym kanale jeszcze muszę poprawić w najniższych częstotliwościach.

Stosunek Sygnał/Szum wydaje się wynika z bardzo prosto skleconego stanowiska pomiarowego, z wieloma przejściówkami, reduktorami (na wejściu i wyjściu. Oj, wydaje mi się że trzeba będzie zrobić porządne sztuczne obciążenie połączone z kartą dźwiękową dla pomiarów RMAA, dobrze zaekranowane i z minimalnymi połączeniami.

Czy zatem jest różnica w brzmieniu pomiędzy germanowymi a krzemowymi tranzystorami? Nie.

Nie mniej jednak na tych nowocześniejszych, z bardziej stabilnymi parametrami i lepszymi jest większa tolerancja. Krzem górą! Germany grają dalej.

Pozostaje jeszcze dobudowanie przedwzmacniacza do wkładki magnetycznej, ale to już w kolejnym poście.