Länglicher Text, vielleicht bei einem Glas Rotwein lesen 
Mich hat es länger schon mal technisch gereizt, einen Phono Pre für MM Tonabnhemer zu bauen (obwohl ich selber gar keinen besitze).
So habe ich mich mal ein wenig umgeschaut mit dem Ziel im Kopf, etwas einfaches, günstiges aber dennoch mit best möglichen Rauschwerten und guter RIAA Genauigkeit zu entwickeln, obwohl letztere gar nicht sooo kritisch ist.
Dazu habe ich auch wieder viel bei Douglas Self nachgeschlagen, da er in seinen Büchern seine Designentscheidungen immer wieder schön und nachvollziehbar begründet.
Er greift zielgerichtet in die OP Schublade, obwohl er auch anders könnte, also diskret. Offensichtlich hat er Gründe dafür.
Also habe ich nun etwas zusammengetüdelt, was auf seinen Arbeiten beruht. Es ist aber nicht einfach kopiert, sondern die Teile in Handarbeit mit eigenem engineering zu einer Gesamtlösung zusammengefügt.
Die Eckdaten sind ja quasi gegeben:
Verstärkung >= 35dB
Eingangswiderstand: 47KOhm
Eingangskapazität: Wählbar von 0...100pF (plus vorhandene Kabelkapazität).
Es ist gar nicht so leicht, einen RIAA Pre zu bauen, der MM und MC gleichermaßen gut kann. Das bleibt aufgrund der unterschiedlichen Anforderungen (Quellimpedanz) immer ein Kompromis. Daher habe ich es auch gar nicht erst probiert und lieber auf MM optimiert.
So ein MM System hat ja weder eine lineare noch eine niedrige Impedanz. Als wirklich passende OPs bleiben da gar nicht so viele übrig. Zwei der bekanntesten wären NE5534A und OPA627. Die A Version von letzterem kostet schlanke 20€ pro
Käfer, die B Version ca. 30€ und der gute alte NE 0,33 cent. Noch Fragen ?
Die OPs sind pinkompatibel und die Außenbeschaltung ist auch fast gleich. Zusätzliche Bauteile, die nur der OPA benötigt, habe ich vorgesehen. Also wer es sich und seinem Geldbeutel richtig besorgen will, bitteschön.
Man kann so natürlich auch jederzeit nachrüsten, wenn einen der Tuningteufel packt.
Das alte NE Ding kann MM RIAA aber schon ziemlich gut weil seine Strom- und Spannungsrauschwerte ein günstiges Verhältnis aufweisen bei entsprechend hohen Impedanzen wohl gemerkt. Hier ist die Stelle, wo der OPA dann noch einen drauf
setzt: Das Spannungsrauschen ist etwas höher als beim NE aber das Stromrauschen beläuft sich auf sagenhaft niedrige 2,5fA / SQRT(Hz) (bei der A Version, die B wäre noch besser). Beim NE sind das sehr gute aber immerhin 400fA / SQRT(Hz).
Genau aus diesem Grund ziehen viele andere, vermeintlich bessere OPs wie z.B. der LME49710 (der einfache LM4562) für MM den kürzeren.
Und wer jetzt glaubt, daß ein OPA2134 in die gleich Kerbe wie der 627 schlägt, der hat leider Pech, denn hier ist das Spannungsrauschen wieder zu hoch.
Aufgrund der geschilderten Zusammenhängen ist der OPA627 für niederohmige Quellen vielleicht so <1KOhm rausgeschmissenes Geld, da das Spannungsrauschen jetzt dominiert. Es hilft auch nichts, wenn man high-end dazu schreibt. Da bekommt man wesentlich bessere OPs für deutlich weniger Geld. Also lieber zweimal hinsehen, wenn hier jemand mit dem high-end Fähnchen winkt.
Es ist nicht der OP ansich, der eine Schaltung gut oder schlecht macht, sondern sein Einsatzgebiet kann richtig oder falsch sein.
Die Entzerrung, welche aus normalen E96 Widerständen und Parallelschaltungen von hauptsächlich 4,7nF und 10nF Kondensatoren besteht, habe ich komplett von Self übernommen, da man das in sinnvollem Rahmen nicht genauer, einfacher und niederohmiger und somit rauschärmer hinbekommt.
Es gibt ein festes Subsonic Filter mit Butterworth 3. Ordnung bei 20Hz, um Rumpeln fern zu halten und einen 50KHz Tiefpass, um hochfrequente Dreckeffekte auch aufgrund von wortwörtlichem Dreck in der Rille aus den Folgestufen zu
verbannen. Beide Filter können aufgrund der drastisch unterschiedlichen Eckfreq. mit nur einem weiteren OP realisert werden. Den Teil habe ich schon mit meinem MC Verstärker in Betrieb und es funktioniert hervorragend.
Eine IEC Zeitkonstante braucht kein Mensch (eine ICE Zeitkonstante hingegen, wäre mal eine Erfindung wert...). Deshalb gibt es sie hier nicht und bei 20Hz setzt ja auch genau das Subsonic Filter ein.
Wie bereits erwähnt, ist die Eingangskapazität zusätzlich zum Kabel zwischen 0 und 100pF in sinnvollen Grenzen frei wählbar, falls erforderlich.
Der ganze Verstärker ist am Eingang single-ended. Das hat den Vorteil, daß der Abnehmer einseitig auf Masse liegt, um Einstreuungen sofort zu minimieren. Es gibt einige differentielle Amps wie z.B. den PaltIna. Das ist nichts abgeschirmt, es sei denn der Abnehmer ist von Haus aus intern "geschirmt". Aber dann bringt auch der INA nichts und rauscht mehr. Man muss auch die durchaus nennenswerte common-mode Spannung vom Tonabnehmer beachten, die einen OP-Eingang gerne in die common mode Verzerrung treibt, welche es bei single-ended so nicht gibt.
Mit einfachen Worten: Wenn single-ended überhaupt irgendwo Sinn macht im Audioland, dann am Eingang eines MM RIAA Amps.
Den Ausgang habe ich so gestaltet, daß man von dort aus wieder differentiell fahren kann (aber nicht muss), z.B. direkt in einen PreamPi o.ä.
Gegen Rauschen:
Also, die Entzerrung ist schon niederohmig. Ich glaube, ich habe noch keine niederohmigere gesehen. Der OP rauscht auch wenig in diesem Umfeld.
Jetzt könnte man noch das Johnson Rauschen des 47K Eingangswiderstands minimieren, welches höher ist, als das des OPs selber.
Dafür wird der physikalische Widerstand durch einen elektronisch sythetisierten Widerstand ersetzt. Der Witz dabei ist, daß der künstliche weniger rauscht sich aber ansonsten gleich in Bezug auf Strom und Spannung verhält wie ein "richtiger". Die Idee stammt ursprünglich von Marcel van de Gevel. Das bringt zwar insgesamt nicht riesen viel aber zum Preis eines NE5532 (IC2) und zwei Widerständen (also wenige Cent) kann man das mal machen. Laut Self funktioniert es exakt wie geplant.
Das wäre dann in der Tat alles, was man tun kann. Weniger Rauschen gibt es quasi nicht bei MM.
Wenn jemand je einen Tonabnehmer mit deutlich mehr als die üblichen 5mVrms hätte, wäre auch das kein Problem. Um den verlorenen headroom wieder zu kompensieren, würde man einfach das Netzteil für +-20V DC auslegen, was für den "alten
Sack"-OP ebefalls kein Problem darstellt. Ansonsten reichen +-17V, was gerade so mit einem 15V Trafo machbar ist.
Der OPA kann da leider nicht mithalten und man sollte es bei +-17V gut sein lassen.
Für den 3. OP für die Filter würde ich ebenfalls einen NE vorschlagen.
Zum Schluss habe ich noch einen weiteren guten Punkt von Self aufgegriffen: Man sieht recht selten, daß der Tonabnehmer gegen DC der Eingangstufe geschützt wird. Aber was passiert denn, wenn da die DC BIAS Ströme Richtung Abnehmer
fließen ? Gibt es vielleicht Magnetisierungseffekte ? Sicherlich, wenn der Strom hoch genug wäre. Es gibt jedenfals keine Untersuchungen dazu. Aber mit ein paar Cent für einen entsprechend großen Kondensator braucht man gar nicht darüber nachzudenken. Und man weiß ja, daß wenn keine signifikanten Spannungen an Elkos abfallen, daß sie auch kein Signal verzerren können. Also der Sicherheitsgurt ist es mir in jedem Falle wert. Für den OPA bräuchte man diesen allerdings wirklich nicht, da die BIAS Ströme bei den DiFet-Eingangstransen tatsächlich gegen null gehen (2pA).
So sähe der Entwurf dann aus:
![[Bild: picture.php?albumid=168&pictureid=20482]](http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=168&pictureid=20482)
Ursprünglich sind 1% Styroflex Kondensatoren für die RIAA vorgesehen. Aber die sind so groß und so teuer, daß mir der Ansatz mißfällt.
Stattdessen würde ich 2% Polypropylensulfid Folien einsetzen. Die sind klein, auch sehr klirrarm, günstig und genau genug. Durch die parallelschaltung gleicher Werte sinkt die Toleranz ja wieder ein wenig (daher die Übung). Die E96 Widerstände können und sollen von Hand selektiert sein. Aber ein Ohmmeter hat ja hoffentlich jeder zur Hand, der sowas baut.
Mit der nächsten Platinenbestellung könnte ich einen Prototypen machen, falls es genügend Interesse an einer Sammelbestellung gibt.
Viel Spaß beim Lesen und
Grüße
Mich hat es länger schon mal technisch gereizt, einen Phono Pre für MM Tonabnhemer zu bauen (obwohl ich selber gar keinen besitze).
So habe ich mich mal ein wenig umgeschaut mit dem Ziel im Kopf, etwas einfaches, günstiges aber dennoch mit best möglichen Rauschwerten und guter RIAA Genauigkeit zu entwickeln, obwohl letztere gar nicht sooo kritisch ist.
Dazu habe ich auch wieder viel bei Douglas Self nachgeschlagen, da er in seinen Büchern seine Designentscheidungen immer wieder schön und nachvollziehbar begründet.
Er greift zielgerichtet in die OP Schublade, obwohl er auch anders könnte, also diskret. Offensichtlich hat er Gründe dafür.
Also habe ich nun etwas zusammengetüdelt, was auf seinen Arbeiten beruht. Es ist aber nicht einfach kopiert, sondern die Teile in Handarbeit mit eigenem engineering zu einer Gesamtlösung zusammengefügt.
Die Eckdaten sind ja quasi gegeben:
Verstärkung >= 35dB
Eingangswiderstand: 47KOhm
Eingangskapazität: Wählbar von 0...100pF (plus vorhandene Kabelkapazität).
Es ist gar nicht so leicht, einen RIAA Pre zu bauen, der MM und MC gleichermaßen gut kann. Das bleibt aufgrund der unterschiedlichen Anforderungen (Quellimpedanz) immer ein Kompromis. Daher habe ich es auch gar nicht erst probiert und lieber auf MM optimiert.
So ein MM System hat ja weder eine lineare noch eine niedrige Impedanz. Als wirklich passende OPs bleiben da gar nicht so viele übrig. Zwei der bekanntesten wären NE5534A und OPA627. Die A Version von letzterem kostet schlanke 20€ pro
Käfer, die B Version ca. 30€ und der gute alte NE 0,33 cent. Noch Fragen ?
Die OPs sind pinkompatibel und die Außenbeschaltung ist auch fast gleich. Zusätzliche Bauteile, die nur der OPA benötigt, habe ich vorgesehen. Also wer es sich und seinem Geldbeutel richtig besorgen will, bitteschön.
Man kann so natürlich auch jederzeit nachrüsten, wenn einen der Tuningteufel packt.
Das alte NE Ding kann MM RIAA aber schon ziemlich gut weil seine Strom- und Spannungsrauschwerte ein günstiges Verhältnis aufweisen bei entsprechend hohen Impedanzen wohl gemerkt. Hier ist die Stelle, wo der OPA dann noch einen drauf
setzt: Das Spannungsrauschen ist etwas höher als beim NE aber das Stromrauschen beläuft sich auf sagenhaft niedrige 2,5fA / SQRT(Hz) (bei der A Version, die B wäre noch besser). Beim NE sind das sehr gute aber immerhin 400fA / SQRT(Hz).
Genau aus diesem Grund ziehen viele andere, vermeintlich bessere OPs wie z.B. der LME49710 (der einfache LM4562) für MM den kürzeren.
Und wer jetzt glaubt, daß ein OPA2134 in die gleich Kerbe wie der 627 schlägt, der hat leider Pech, denn hier ist das Spannungsrauschen wieder zu hoch.
Aufgrund der geschilderten Zusammenhängen ist der OPA627 für niederohmige Quellen vielleicht so <1KOhm rausgeschmissenes Geld, da das Spannungsrauschen jetzt dominiert. Es hilft auch nichts, wenn man high-end dazu schreibt. Da bekommt man wesentlich bessere OPs für deutlich weniger Geld. Also lieber zweimal hinsehen, wenn hier jemand mit dem high-end Fähnchen winkt.
Es ist nicht der OP ansich, der eine Schaltung gut oder schlecht macht, sondern sein Einsatzgebiet kann richtig oder falsch sein.
Die Entzerrung, welche aus normalen E96 Widerständen und Parallelschaltungen von hauptsächlich 4,7nF und 10nF Kondensatoren besteht, habe ich komplett von Self übernommen, da man das in sinnvollem Rahmen nicht genauer, einfacher und niederohmiger und somit rauschärmer hinbekommt.
Es gibt ein festes Subsonic Filter mit Butterworth 3. Ordnung bei 20Hz, um Rumpeln fern zu halten und einen 50KHz Tiefpass, um hochfrequente Dreckeffekte auch aufgrund von wortwörtlichem Dreck in der Rille aus den Folgestufen zu
verbannen. Beide Filter können aufgrund der drastisch unterschiedlichen Eckfreq. mit nur einem weiteren OP realisert werden. Den Teil habe ich schon mit meinem MC Verstärker in Betrieb und es funktioniert hervorragend.
Eine IEC Zeitkonstante braucht kein Mensch (eine ICE Zeitkonstante hingegen, wäre mal eine Erfindung wert...). Deshalb gibt es sie hier nicht und bei 20Hz setzt ja auch genau das Subsonic Filter ein.
Wie bereits erwähnt, ist die Eingangskapazität zusätzlich zum Kabel zwischen 0 und 100pF in sinnvollen Grenzen frei wählbar, falls erforderlich.
Der ganze Verstärker ist am Eingang single-ended. Das hat den Vorteil, daß der Abnehmer einseitig auf Masse liegt, um Einstreuungen sofort zu minimieren. Es gibt einige differentielle Amps wie z.B. den PaltIna. Das ist nichts abgeschirmt, es sei denn der Abnehmer ist von Haus aus intern "geschirmt". Aber dann bringt auch der INA nichts und rauscht mehr. Man muss auch die durchaus nennenswerte common-mode Spannung vom Tonabnehmer beachten, die einen OP-Eingang gerne in die common mode Verzerrung treibt, welche es bei single-ended so nicht gibt.
Mit einfachen Worten: Wenn single-ended überhaupt irgendwo Sinn macht im Audioland, dann am Eingang eines MM RIAA Amps.
Den Ausgang habe ich so gestaltet, daß man von dort aus wieder differentiell fahren kann (aber nicht muss), z.B. direkt in einen PreamPi o.ä.
Gegen Rauschen:
Also, die Entzerrung ist schon niederohmig. Ich glaube, ich habe noch keine niederohmigere gesehen. Der OP rauscht auch wenig in diesem Umfeld.
Jetzt könnte man noch das Johnson Rauschen des 47K Eingangswiderstands minimieren, welches höher ist, als das des OPs selber.
Dafür wird der physikalische Widerstand durch einen elektronisch sythetisierten Widerstand ersetzt. Der Witz dabei ist, daß der künstliche weniger rauscht sich aber ansonsten gleich in Bezug auf Strom und Spannung verhält wie ein "richtiger". Die Idee stammt ursprünglich von Marcel van de Gevel. Das bringt zwar insgesamt nicht riesen viel aber zum Preis eines NE5532 (IC2) und zwei Widerständen (also wenige Cent) kann man das mal machen. Laut Self funktioniert es exakt wie geplant.
Das wäre dann in der Tat alles, was man tun kann. Weniger Rauschen gibt es quasi nicht bei MM.
Wenn jemand je einen Tonabnehmer mit deutlich mehr als die üblichen 5mVrms hätte, wäre auch das kein Problem. Um den verlorenen headroom wieder zu kompensieren, würde man einfach das Netzteil für +-20V DC auslegen, was für den "alten
Sack"-OP ebefalls kein Problem darstellt. Ansonsten reichen +-17V, was gerade so mit einem 15V Trafo machbar ist.
Der OPA kann da leider nicht mithalten und man sollte es bei +-17V gut sein lassen.
Für den 3. OP für die Filter würde ich ebenfalls einen NE vorschlagen.
Zum Schluss habe ich noch einen weiteren guten Punkt von Self aufgegriffen: Man sieht recht selten, daß der Tonabnehmer gegen DC der Eingangstufe geschützt wird. Aber was passiert denn, wenn da die DC BIAS Ströme Richtung Abnehmer
fließen ? Gibt es vielleicht Magnetisierungseffekte ? Sicherlich, wenn der Strom hoch genug wäre. Es gibt jedenfals keine Untersuchungen dazu. Aber mit ein paar Cent für einen entsprechend großen Kondensator braucht man gar nicht darüber nachzudenken. Und man weiß ja, daß wenn keine signifikanten Spannungen an Elkos abfallen, daß sie auch kein Signal verzerren können. Also der Sicherheitsgurt ist es mir in jedem Falle wert. Für den OPA bräuchte man diesen allerdings wirklich nicht, da die BIAS Ströme bei den DiFet-Eingangstransen tatsächlich gegen null gehen (2pA).
So sähe der Entwurf dann aus:
Ursprünglich sind 1% Styroflex Kondensatoren für die RIAA vorgesehen. Aber die sind so groß und so teuer, daß mir der Ansatz mißfällt.
Stattdessen würde ich 2% Polypropylensulfid Folien einsetzen. Die sind klein, auch sehr klirrarm, günstig und genau genug. Durch die parallelschaltung gleicher Werte sinkt die Toleranz ja wieder ein wenig (daher die Übung). Die E96 Widerstände können und sollen von Hand selektiert sein. Aber ein Ohmmeter hat ja hoffentlich jeder zur Hand, der sowas baut.
Mit der nächsten Platinenbestellung könnte ich einen Prototypen machen, falls es genügend Interesse an einer Sammelbestellung gibt.
Viel Spaß beim Lesen und
Grüße
