Der Heathkit AA-32E Stereo Hi-Fi Amplifier - Röhrenverstärker  

- Eine Schaltungsanalyse und Versuch einer Reanimation für das 21. Jahrhundert  

US_Heathkit_AA-32E Frontansicht - Front View

Bild: Front mit fehlenden Knöpfen und demontierter Klangreglereinheit

Eckdaten: 

2 x 10 W (15W) Gegentakt Endstufe mit der ECL86 

Vorröhren 6EU7 (~12AX7; ECC83) 

Inhalt:

  1. Vorgeschichte
  2. Ausgangsbasis
  3. Die Schaltung
  4. Allgemeine Röhrendaten
  5. Das Netzteil
  6. Die Endstufe
  7. Klangregelnetzwerk
  8. Anstehende Arbeiten
  9. Warum nicht einfach EL84 einbauen?

 

 

Vorgeschichte: 

Die Weihnachtsfeiertage 2012 auf 2013 brachten das tiefe Verlangen mit, sich mit einem Röhrenaudioverstärker in der Praxis etwas auseinander zu setzen.

Dies im Kontext mit dem gebauten ROETEST V 6.2 Röhrenmeßcomputer der nun tiefere Einblicke in das werte Befinden der glühenden Freunde bringen konnte.

So war der einfache Wunsch geboren einen Klasse A EL84 Verstärker mit ein paar schaltungstechnischen Extras zu bauen bzw. als Entwicklungsprojekt zu starten.

Die Suche nach dem Herzstück eines Röhrenverstärkers, den Ausgangsübertragern, brachte ausgeschlachtete Teile im bekannten Auktionshaus ans Licht die letztlich aus industriellen Rundfunkgeräten der 1960er Jahre stammten und von Haus aus eine leichte Fehlanpassung mit dem nominellen 5 Ohm Ausgangswiderstand liefern in Anbetracht einer heute üblichen 4 oder 8 Ohm Lautsprecherbestückung.

Was das in der Praxis bedeutet darüber liegen im WWW widersprüchliche Angaben vor.

Ob nun 20% Leistung verloren gehen? Eine Klangeinbusse zu befürchten ist? Wer weiß?

Die echten Fakten wird wohl nur ein eigener Test bringen können. Das Ganze dann zu testen an Lautsprecherboxen die 4 - 8 Ohm Impedanz angegeben haben.

Viel Spaß also auf der Suche nach dem vermeintlich Absoluten....  

Als Nebenprodukt stieß ich aber in einer lokalen Anzeige auf den vom Konzept her US Amerikanischen Heathkit AA-32(E) Röhrenverstärker, der um vernünftiges Geld, jedoch etwas ramponiert und zudem defekt angeboten wurde.

Ein nochmalig reduziertes Kaufanbot ließ einen Handel abschlussreif machen und ich holte das Gerät gleich am nächsten Tag ab. Dort war es spielbereit vom netten Verkäufer aufgebaut mit fehlenden Bedienknöpfen, schwarz lackierter Abdeckhaube sowie einem defekten Kanal. 

In Summe einmal ein guter Deal wie ich annehme.

Zur Erinnerung: Heathkit war eigentlich eine US Marke. Für die Bedienung des Europäischen Marktes gab es in Großbritannien ebenso eine Dependance von wo aus die 220V/240V Geräte zumeist mit Suffix "E" gekennzeichnet auf den MArkt gebracht wurden.

Zu Hause angekommen war in "0 und Nichts" das Klangregelwerk als primärer Fehlerverursacher ausgemacht und bedarf hinkünftig einer Erneuerung der Regler.

Später erweiterte sich der Fehler auf die gleiche Potentiometer Type der Lautstärkeregelung.

Die Kernfrage lautete nun: Einfach nur das nötige Reparieren, was mindestens ein prophylaktisches "Recapen" bedeutet, oder dem Verstärker gar ein ernsthaftes Upgrade unter weitgehender Widerherstellung seines einstigen optischen Auftritts zu verpassen.    

Die Idee von den mittlerweile teuren ECL86 Röhren auf EL 84 umzurüsten schlug auch hier aufgrund der dann vorhandenen primärseitigen Fehlanpassung der Übertrager fehl.

So machte ich einmal eine Messung des Frequenzganges der Ausgangsübertrager um mir hinsichtlich der Linearität Klarheit zu verschaffen (Siehe Tabelle) 

Tabelle 1: Aufzeichnung des Frequenzganges ohne, und mit Belastungswiderstand (folgt) 

           
           
           
           

 

Die Ausgangsbasis:

US_Heathkit_AA-32E Rückseite - Rear View

Bild: Eine heutigen Sicherheitsansprüchen nicht mehr gerecht werdende offene Rückseite. Wiewohl spannungführende Teile mit der Hand auch so in der Originalausführung nicht erreicht werden können. Bis auf eine verbrannte und aufgeschürfte Hand natürlich.

 

Die Schaltung: 

Ein Blick in den Aufbau erlaubt der leider schlechte, dafür ungezählte Male im WWW verfügbare Schaltplan des Heathkit AA-32E. Schlecht weil vieles unlesbar ist und zudem nur ein Kanal angebildet ist was die Suche nach Bauteilpositionen mühselig macht.   

Als Grundlage steht leider einmal nur eine schlecht lesbare, zudem unvollständige Schaltungskopie zur Verfügung die ungezählte Male so im Internet herumgeistert.

Daher lassen sich bestimmte Werte nur in Verbindung mit dem Vergleich in Naturmaß fest stellen.

Heathkit AA-32 Schaltungsauszug

Bild: Heathkit AA-32 Schaltungsauszug in bescheidener Qualität. Es reicht aber um ein Grundsatz Verständnis zum Aufbau zu erhalten.

 

Mein altes Funke W20 Röhrenmeßgerät wurde noch einmal reanimiert zur Messung der Röhren: (Weil das neue gerade nicht verfügbar war ;(  ) 

ECL 86

Positionsnummer Pentode Meß-/Max. Werte lt. Hersteller
V4  (R) 32 mA / 36
V5 (R) 34 mA
V6 (L) 38 mA
V7 (L) 32 mA
Vergleichsmessungen mit PCL86 Typen (gebraucht) ergaben dort 35, >40 und >40 mA.
Die Röhren also schon etwas "müde" sind, jedoch immer noch im guten brauchbaren Bereich.
Vorröhren: 6EU7 (ähnlich ECC83) 
V1 folgen - Funke hat keine Karte hiezu ?
V2
V3 

Unter Überbrückung der Vorstufenröhren legte ich nun 1 kHz am Eingang an und konnte an einem 4 Ohm Lastwiderstand 22 Vss = 11 Vs = 7,78 Veff messen die damit echte 15 Watt (U²/R) Ausgangsleistung ergeben. (Eingestellt auf optisch verzerrungsfreien Sinus am Ausgang). Zudem dies bei beiden Kanälen weitgehend ident. Die Röhren habe ich nach der Messung, siehe oben, neu "gematched" bestückt.

 

US_Heathkit_AA-32E_chassis-top US_Heathkit_AA32_chassis wiring   

Bilder: Das Chassis oben wie unten. Der Zusatzdoppelelko ist nicht original.

Ein Kathodenelko wurde ebenso bereits einmal getauscht.

Die Verdrahtung läßt auf gute handwerkliche Arbeit, oder gar Heathkit Verarbeitung schließen. Unklar nachvollziehbar bleibt nur die Sache mit der Einpunktmasse.

Oder kommt gerade daher der Netzbrumm der auch mit Entbrummer und Zusatzanodenelko nicht verschwinden will? 

 

Das Netzteil: 

Nach dem Delon Verdoppler folgt eine vierfach Widerstands-Elkosiebung mit einem Elkobecher dessen Kapazitätswerte mit 4 x 40 µF nach heutigen Verhältnissen etwas bescheiden wirken und 290, 250, 230 & 200 V gesiebte Gleichspannung an die Leistungsstufe und die Vorstufen bereitstellen.

An Spannungen liegen an 6,00 V Heizspannung die zudem einen 2 kOhm Entbrummer für den Mittenabgleich beinhaltet. Die Anodenspannungen nach der Spannungsverdopplerschaltung durch zwei Dioden 285 - 256 - 242 & 210 Volt. Wobei erste wiewohl durch nachträglich angebrachten Elko mit 8 Vss sehr stark verbrummt ist.

Ein Brumm der auch ohne Verschaltung des NF Einganges und "Entbrummer" Einstellung nicht verschwindet. Hier wird der Einbau einer Drossel zu testen sein.

Heathkit AA-32E Netzteil

 

Bild: Das Gerät hat in der EU Ausführung die Sonderlösung im Netzteil, daß der US 120 V Netztrafo "umgedreht" wurde.

Damit stehen sekundärseitig 120 V für eine Spannungsverdoppelungsschaltung zur Verfügung.

Die 295 Volt DC in etwa stehen an, jedoch hat der Verstärker auf beiden Kanälen eine starke Schwingneigung wie das Oszillogramm beweist. (Linie oben mit 20 mV/cm = 80 mVss bei LS leise, leichte Verstärkung merkbar wenn LS gedreht wird. Störspitzen ca. +100% über Zimmerlautstärkepegel des Musiksignals)

Experimente mit Vorschaltdrossel und weiterer Elkos im Netzteil waren diesbezüglich fruchtlos da ohnehin nur 2Vss nach dem Gleichrichter vorhanden sind.

 

Hinzu kommt im Praxistest, dass der Netztrafo sehr heiß wird. Dies dürfte auf dem ersten Blick auf die alte 220 V Auslegung zurückzuführen sein die nun bei 230 V mit permanenter Überspannung arbeitet. 

Ein zweiter genauerer Blick zeigt aber wie der Hase, besser gesagt der Lötkolben hier wirklich gelaufen ist:

Die 117 V US Trafo Ausführung mit 6,3V Heizspannungsausgang und rund 220 V Anodenspannungsausgang hat man einfach für die Europa Version - womöglich auch für die 240 V GB Ausführung (?) umgedreht.

Nun wird sekundärseitig 220 V eingespeist und ehemals primärseitig kommen 116 V im Leerlauf, 113 V unter Last heraus. Das ganze über einen Zweipuls-Verdoppler (Delon-Verdoppler; Ugl/Ueff 2,5) geschickt ergibt die 290 Volt (Praxis unter Last 285 V) Gleichspannung mit wahrscheinlich etwas höherem Innenwiderstand und Instabilität denn einer einfache Trafogleichrichtung. 

Das eigentliche thermische Problem dürfte aber die ursprüngliche 60 Hz Netzfrequenzausführung sein, die bekanntlich weniger Eisen benötigt denn die 50 Hz Ausführung und damit schneller in die Eisensättigung getrieben wird. So auch hier. 

Wie mir ein auf Transformatoren und Übertrager spezialisierter Sammlerkollege nahe Wiens bestätigt handelt es sich um einen US Trafo für 60 Hz, der als 50 Hz Trafo zudem nur 34 VA "bringt".

Bei 34 VA wird es etwas eng mit einer echten Leistung: So haben wir alleine an Röhrenheizung bei 6,3 (6,00) V die Ströme von 666 mA (700 nach anderen Datenblättern) + 666 + 666 + 666 + 300 + 300 + 300 mA was also mindestens einen Heizgesamtstrom von 3,564 (3,70) A mit 21,38 W (22,2 W) bedarf. Bleiben nur mehr 37 - 22 = knappe 15 Watt für die Anodenstromversorgung. 

An Ruhestrom real messen wir an den gemeinsamen 150 Ohm Kathodenwiderständen der ECL86 9,17 & 8,5 Volt was 61 bzw. 57 mA Summenströme ergibt. Gesamt also 118 mA bei 285 Volt 33,63 Watt.  

Somit benötigt unser Verstärker 33,63 + 22,2 = 55,83 W Leistung im Ruhestrommodus noch ohne Vorstufenleistungen die sich aus dem Spannungsabfall von 285 - 265 V am 3,3 kOhm Siebwiderstand mit 6 mA ergebend mit 1,72 W noch hinzu addiert. 

Die Empfehlung des "Trafomannes" also ein 112 VA EI 84B Kern mit ausreichenden Reserven war der jedoch leider eine kleine Anpassung am Chassis erforderlich machen wird.

  

90 mA Anodenstrom unter Leerlaufbedingungen (bei etwas schwächeren Röhren) stellen sich ein. Das sind für das Hochspannungsnetzteil 26,1 Watt. Rechnen wir grob 40 mA pro Leistungsröhre dann sind wir bei 120 mA. Vorröhren schon einkalkuliert und damit bei 34,8 Watt, was uns einen 230 V Trenntransformator mit rund 40 - 50 W Leistung suchen lassen wird.

 

   US_Heathkit_AA-32E_transformer

Bild: Der ausgebaute Netztrafo vor seiner Neubewickelung durch einen netten und erfahrenen Sammlerkollegen aus der ostösterreichischen Sammlerszene

Als unbefriedigend hat sich die Aufrechthaltung der Delonverdopplerschaltung mit dem auf 220 V "umfunktionierten" Netztrafo erwiesen. Deshalb wird er neu bewickelt für die aktuelle 230 V Primärnetzspannung sowie >12 V für die Heizspannung (Für eine Gleichrichterschaltung mit wahlweiser Verwendung von 6,3 V E oder 14 V P Röhren, sowie >220 V für die Anodenspannung.) 

 

Die Endstufe:

Spielbereit für heutige Hochpegelsignalquellen ist bereits die Einheit bestehend aus den beiden mit ECL86 ausgestatteten Endstufe.

Das Signal kommt hochohmig über das Klangregelnetzwerk mit nicht klar definierten weil veränderbaren Gitterlableitwiderstand für die Triode der ersten ECL86 die in Kathodengrundschaltung arbeitet.

Im Kathodenkreis liegt der Rückkoppelzweig mit 3,3 kOhm parallel mit 1 nF der von der sekundärseite des Ausgangstrafos kommt. 

Kapazitiv geht auf die Phasenanspassstufe der zweiten ECL86 Triode aus deren Anoden, wie auch Kathodenkreis das Gitter der ECL Pentoden angesteuert werden. In deren Kathodenkreis liegt der Arbeitswiderstand überbrückt mit 25 µF. 

Der Ausgangsübertrager bietet 4, 8 & 16 Ohm Ausgänge über Blechschrauben die wohl auch damaligen Ansprüchen kaum gerecht geworden sein dürften und vergoldeten Schraubklemmen für 4 & 8 Ohm weichen werden was einen Umbau der Halterung erforderlich machen wird.

 

Klangregelnetzwerk:

Das passive Klangregelnetzwerk ist mit logarithmischen Tandempotis ausgeführt. Die Kondensatoren und Widerstände des passiven Netzwerks sind dabei in einer Art integrierten Schaltung zusammengebacken worden. 

In der Annahme das darin ebenfalls nur Kohleschichtwiderstände sowie Keramikkondensatoren befinden wurde ein neuer diskreter Aufbau mit Kunststoffkondensatoren beschlossen.

Der Mono/Stereo Umschalter wird heute kaum eine Bedeutung mehr haben und wurde kurzerhand zum Klangregelnetzwerk Bypass alias "Source Direkt" mittels einem Kontaktrelais umfunktioniert.

US_Heathkit_AA-32E_bass & treble network

Bild: Das Klangregelnetzwerk mit zwei integrierten passiven Schaltungen

  

Die Eingangsmatrix mit der MC Moving Coil Verstärkerstufe 

US_Heathkit_AA-32E_input stage

Bild: Mit abgenommenen Schirmbecher zu sehende billige Blech-RCA-Buchsen und ein Schalter im Öl. 

An Arbeiten steht nun an:

US_Heathkit_AA-32E_volume control

Bild: Gut zu sehen die in Kontaktspray geölten Schalter und Potis. Letzteres möchte gerne durch eine staubfreie ALPS Ausführung ersetzt werden   

Warum nicht einfach EL84 Röhren einbauen ?

Wenn auch schon anderswo womöglich besser beschrieben so führe ich hier an:

Jede Röhre hat einen als Ra bezeichneten Ausgangswiderstand der im Idealfall 1:1 mit einem Übertrager bzw. dem Eingangswiderstand der nächsten Stufe angepasst wird.

Der Wechsel auf eine andere Röhrentype bringt so mitunter eine Fehlanpassung (Leistungsminderung) wenn sich der Ra deutlich unterscheidet.

Übersicht der nicht veränderbaren Röhrenkenndaten:

Röhrentype Pa Anodenverlustleistung max. Ra Ausgangswiderstand Pentode Ia Heizung
         
EL84 6 W 5,2 kOhm 250 V / 48 mA  
ECL86 4 W 7 kOhm 250 V/ 36 mA  
PCL86 3,8 W 5,6 kOhm (20% Fehlanpassung?) 230 V/ 39 mA 13,5 V, 14,5 V nach Telefunken, 13,3 V nach Philips,

 

Das Scheitern:

Der Geist war willig, die Umsetzung war schwach....

 Es blieb leider, aufgrund zudem anderer Projekte und Dinge die es im Leben zu tun gibt bei einer ewigen Baustelle, ehe ich ihn mit all dem Zubehör und Teilen wieder an einen weiteren in Sachen Wiederbelebung hoffentlich erfolgreicheren Käufer veräußert habe.

 

Bilder & Text © W. Scheida 1/2013 zu www.scheida.at/scheida/televisionen.htm gehörend

Updated: 07.06.22