VORVERSTÄRKER

Allgemeines zum Thema Vorverstärker

Was ist eigentlich die Aufgabe eines Vorverstärkers?

Vorverstärker sind, wie der Name schon sagt, "Vor"verstärker. Sie sind nicht dafür geschaffen, Lautsprecher anzutreiben. Diese Verstärker haben die Aufgabe, sehr kleine Signalspannungen im Bereich von etwa 100µV bis 0,7V soweit zu verstärken, dass damit ein Endverstärker direkt betrieben werden kann. Diese kleinen Spannungen werden von Plattenspielern (0,1-0,8mV bei MovingCoil-Systemen) für die immer noch beliebten LP's abgegeben. Tuner, Tapedecks und ähnliche Quellgeräte geben ca. 0,3-0,7V ab. CD-, DVD-, MD-Spieler und DAT-Recorder geben ca. 2V ab. Letztere können direkt an Endstufen angeschlossen werden, wenn sie über eine Lautstärkeregelung verfügen. Da gibt es dann aber keine Signalquellenumschaltung mehr!

Die "Vorverstärkung" scheint auf den ersten Blick recht einfach. Es wird ja keine so große Leistung benötigt. Das täuscht aber. Bei so kleinen Spannungen, wie sie z.B. von Tonabnehmern oder Mikrofonen abgegeben werden, ist eine störungsfreie Verstärkung längst nicht so einfach. Sie bergen ein unscheinbares Problem.

Die Signalspannungen sind so gering, das sie in die Nähe von Rauschspannungen der Bauelemente kommen und damit drohen, in der Rauschspannung unterzugehen. Diese Rauschspannungen dürfen aber auf keinen Fall an den Vorverstärkerausgang gelangen, da sie sonst in unangenehmer Weise auffallen würden. Wer möchte seinen Musikgenuss schon von "Rauschkonzerten" begleitet hören?

Dummerweise kommt aber noch erschwerend hinzu, das mit steigendem Strom durch die Bauteile der Rauschanteil des Signals ebenfalls ansteigt. Es ist scheinbar ein Teufelskreis: 

kleiner Strom = kleines Rauschen, aber auch kleine Verstärkung
großer Strom = großes Rauschen, aber auch große Verstärkung.

Wie aber kommt man aus diesem Dilemma wieder raus? Die Verstärkung soll ja groß sein, aber eben das Rauschen nicht. Hierfür müssen sehr rauscharme Bauteile verwendet werden, die, wenn es irgendwie geht, eine große Verstärkung mit sich bringen! Bei Transistoren, Integrierten Schaltkreisen (IC's), Widerständen und Kondensatoren ist das heute Gott sei Dank kein Problem mehr. Die gut erhältlichen Teile sind allerdings nicht ganz so preiswert. Sie sind es aber trotzdem wert.

In Massenprodukten, (Kompaktanlagen) wie sie heute schon in fast jedem Supermarkt billig zu haben sind, kommen solche Bauelemente leider nicht zum Einsatz, da die Fertigungskosten so niedrig wie möglich gehalten werden müssen. Bei diesen Produkten werden zumeist integrierte Schaltungen eingesetzt, weil sie schlichtweg alles in sich vereinen und zu sehr niedrigen Preisen hergestellt werden können. Das hier keine großen Qualitäten zu erwarten sind, wird jedem schnell klar. Nur die Leute, die keine großen Ansprüche an die musikalischen Qualitäten stellen, werden damit zufrieden sein! Ich gehöre mit Sicherheit nicht zu diesen "Qualitätsbanausen". Sicher man kann mit den "Billiggeräten" auch Musik hören, aber eben nicht so recht genießen!

Diese Geräteklasse ist nicht die, für die ich mich interessiere! Bei den von mir gebauten Verstärkern kommen nur sehr gute diskrete Bauteile zum Einsatz. Dies nicht nur wegen der besseren Qualitätsmerkmale, sondern auch, weil man diese sehr viel gezielter für den jeweiligen Einsatz auswählen kann.

Ich selbst habe zwei diskrete Vorverstärker gebaut, und bin zu der Überzeugung gekommen, das man trotz einiger Schwierigkeiten sein Ziel erreichen kann, einen qualitativ hoch angesiedelten Vorverstärker selbst zu bauen, einschließlich einem diskreten MovingCoil-Vorverstärker.


Schaltungstechnik

Es gibt verschiedene Schaltungstechniken im Verstärkerbau. Bei mir kommt allerdings nur eine einzige zum Einsatz! Die vollsymmetrische! Näheres hierzu siehe auch unter Schaltungen. Bei der symmetrischen Schaltung kann man sicher sein, das alles, was auf der positiven (Spannungs)Seite eines Verstärkers passiert, auch auf der negativen (Spannungs)Seite passiert.

Nur die symmetrische Schaltungsart erlaubt einen homogenen, sehr luftigen und fein auflösenden Klang, entsprechend gute Bauteile vorraus gesetzt! So wird man mit einem fantastischen Klang belohnt. Mit den richtigen Bauteilen ist das gar nicht so schwer. Nur allerbeste, rauscharme und eng tolerierte Bauteile, am besten selektierte, verwenden! Nicht zu empfehlen sind Bauelemente aus Restposten oder Grabbeltischen.

Man muss nur einige Regeln beachten, und der Erfolg ist gesichert. Diese Regeln gelten für Vorverstärker genauso wie für Endstufen! Diese Regeln werden nachfolgend für den Vorverstärker erklärt.


Netzteil

Der beste Verstärker ist nichts wert, wenn seine Stromversorgung mit billigen Teilen aufgebaut ist. Ein gutes Netzteil ist gerade beim Vorverstärker sehr wichtig für ein ungetrübtes Hörvergnügen, auch wenn einige meinen, das sei nicht so wichtig.

Schon am Netzeingang sollte ein Netzentstörfilter eingesetzt werden. Dieses Filter soll Störspannungen und Spitzen, die sich über die Netzleitung einschleichen wollen, wirksam unterdrücken. Es besteht aus Spulen und Kondensatoren.

Es gibt drei Grundelemente für ein Netzteil: Trafo, Gleichrichter und Elko's. Mit diesen drei Grundelementen lassen sich schon passable Netzeile erstellen. Die Funktionsweise eines Netzteils siehe Endverstärker. Für eine stabile Stromversorgung sind aber noch geregelte Ausgangsspannungen notwendig. Dies kann im einfachsten Fall mit integrierten Spannungsreglern aufgebaut werden. Die Regler sollten dann aber auf absolute Spannungsgleichheit selektiert werden. Das ist wirklich sehr wichtig, da eine "Schieflage" der Versorgungsspannung gerade beim Vorverstärker sehr nachteilige Auswirkungen haben kann. Man sucht später verzweifelt nach dem Grund für Fehlfunktionen, und übersieht solche "Kleinigkeiten", wie das Netzteil.

Im Sinne von totaler Kanaltrennung ist es empfehlenswert, schon beim Netzteil damit zu beginnen. Die Frage warum, ist schnell erklärt. Um das gefürchtete Übersprechen von einem Kanal auf den anderen zu vermeiden, fängt man mit der totalen Trennung der Stereokanäle schon im Netzteil an! Am besten ist hier schon je Kanal ein eigenes Netzteil, so wie das bei guten Endstufen selbstverständlich ist! Gute Siebung für eine aalglatte Betriebsspannung ist ein unbedingtes muss. Diese glatte Spannung wird dann nur noch auf den gewünschten Spannungswert eingestellt. Hierbei sollte man sehr große Sorgfalt an den Tag legen und die Spannungswerte äußerst pingelig messen!


Eingangswahlschalter

Musikquellen wie Plattenspieler, CD- und MD-Spieler, DVD-Player, DAT-Recorder, Taperecorder und Tuner sind hervorragende Signalquellen, die es verdienen, in ebenbürtiger Form weiterverarbeitet zu werden. Der erste Schritt führt im Vorverstärker über den Eingangswahlschalter. Hier sollten nur gute Kontakte am Schalter vorhanden sein. Noch besser ist eine geschaltete Signalauswahl über Relaiskontakte. Diese Relais sollten dann aber in der Nähe der Ein- bzw. Ausgangsbuchsen angeordnet sein.


MC-Vor(vor)verstärker

Der MC-Vorverstärker ist ein Vorverstärker innerhalb eines Vorverstärkers und hat die Aufgabe, die von MC-Tonabnehmern (Moving Coil) abgegebene Signalspannung von etwa 800µV (abhängig vom verwendeten Tonabnehmer) auf etwa 0,7V zu verstärken. Dabei ist es sehr wichtig, auf absolute Rauscharmut zu achten. Eine weitere Aufgabe des MC-Vor(vor)verstärkers ist es, die bei der Schallplattenherstellung "absichtlichen Verzerrungen" wieder zu "entzerren. Diese Entzerrung trägt auch den Namen RIAA-Entzerrung. Selbstverständlich sind auch hier symmetrische Schaltungen von Vorteil!


Hochpegelverstärker

Der Hochpegelverstärker ist ein Linearverstärker, dessen Aufgabe es ist, die Eingangssignale, die von den Quellgeräten, wie CD, MD, DAT, Tuner aber auch von Plattenspielern (nach Vorvorverstärker)  kommen, von etwa 0,7V auf 2-maximal 10V zu verstärken. Es gibt aber Geräte, die schon von Haus aus eine so hohe Spannung abgeben, dass diese nicht noch weiter verstärkt werden muss. In diesem Fall wäre es unsinnig, die Eingangsspannung abzuschwächen um sie danach wieder zu verstärken. Bei entsprechender Schaltung kann man hier direkt auf die Eingangsignale greifen und diese nur in der Lautstärke regeln. Auch beim Hochpegelverstärker hier ist es immer noch wichtig, rauscharme und möglichst schnelle Bauelemente zu verwenden.


Lautstärkeregler

Der Lautstärkeregler sollte sehr große Beachtung bekommen. Wer hier am falschen Ende spart, zahlt am Ende drauf! Die Gleichlaufeigenschaften sollten hier ganz besonders beachtet werden. Gute Werte sind z.B. 0,3 dB als Abweichung der Kanäle voneinander. Das Potentiometer sollte völlig dicht gekapselt sein, um Staub, Nikotin und andere Verunreinigungen (aus einer benachbarten Lackiererei, Schreinerei, Schweißerei oder dergleichen) auf der Schleiferoberfläche zu vermeiden. Andernfalls stellen sich über kurz oder lang kratzende Geräusche als Musikbegleitung ein. Und, mal ehrlich, wer will das schon?

Ein paar wichtige (ermahnende) Worte zum Rauchen.

Übrigens, an dieser Stelle möchte ich das Thema Rauchen auch kurz beleuchten. Nikotin hat, wie es hinlänglich bekannt ist, die unangenehme Eigenschaft, einen unansehnlichen Nikotinfilm auf allen Oberflächen zu hinterlassen. Bei Gardinen kann man den durch einfaches Waschen wieder beseitigen. Aber wie sieht es denn bei den Bedienelementen der elektronischen Geräte aus? Wahlschalter, Lautstärke- und falls vorhanden Klangregler sind dem gleichen Nikotin ausgesetzt. Der Film legt sich bei den Poti's auf die Schleiferoberfläche, wo der Kontakt des Schleifers mit der Widerstandsschicht mit der Zeit immer schlechter wird, was sich durch sehr störende Kratzgeräusche aufs unangenehmste bemerkbar macht, bis er gänzlich seinen Dienst versagt.

Bei Wahlschaltern aller Art legt sich der Film auf die Kontaktfläche und der Schaltkontakt ist bald keiner mehr! Auch hier wird dies durch störende Kratzgeräusche aufs unangenehmste spürbar! Diese Bauelemente kann man allerdings nicht mal eben in die Waschmaschine stecken. Hier wird es unter Umständen sehr teuer, da meistens die Bauelemente ausgetauscht werden müssen! Also bitte, liebe HiFi Freunde, wenn ihr Eure Geräte "gesund" erhalten wollt, sorgt für eine Rauchfreie Umgebung der Geräte in Sinne des Musikgenusses.

Man könnte an Stelle des Potentiometers auch einen Stufenschalter mit genügend Stufen und einer entsprechenden Widerstandskette einsetzen. Dessen Gleichlaufschwankungen sind bei guten Metallfilmwiderständen vernachlässigbar gering.

Digitale Lautstärkeregler haben Vor- und Nachteile. Die Vorteile sind: mit entsprechenden integrierten Schaltkreisen, wie sie von diversen Herstellern angeboten werden, kann die Regelung sehr genau vorgenommen werden. So ganz nebenher sind sie auch prima fernsteuerbar. Der Nachteil ist der erheblich größere Aufwand und der hohe Preis.


Klangregler

Klangregler sind bei hochqualitativen Anlagen absolutes Tabu! Es sei denn, in der Audiokette ist ein oder mehrere Anlagenteile so schlecht, das "klang korrigierende" Regler notwendig sind. Das ist allerdings ein Armutszeugnis für die bestehende Anlage. Ich meine dazu, wer Klangregler benutzt, hat sie aufgrund einer schlechten Anlage auch nötig. Eine gute Anlage ist schon von Haus aus so gut, das Klangregler überflüssig sind. Man sollte immer daran denken, das Klangregler letztendlich das eigentlich naturgetreue Musiksignal "verbiegen" und damit "verzerren"! Und wir Puristen wollen doch nur naturgetreues hören, oder nicht?


Verkabelung

Eine gute Verkabelung innerhalb des Vorverstärkers mit hochwertigen Materialien ist von Vorteil. Grundsätzlich sollten Kabelkapazitäten so gering wie möglich sein. Eigeninduktivität hat ebenfalls eine negative Wirkung auf das Klanggeschehen! Lange Strecken sind, wenn möglich, zu vermeiden.

2xskabel.jpg (2138 Byte)Eingangs- und Ausgangsseitig sollte man nur gut abgeschirmtes hochwertiges Kabel verwenden. Gut sind hier 2adrige Kabel wie z.B. 2 x 0,5 mm² mit gemeinsamem Schirm. Dabei wird eine Ader als "heiße" Leitung benutzt und die andere Ader als "kalte". Die "Kalte" Ader wird mit der Masse auf beiden Seiten verbunden! Dagegen wird die echte Abschirmung nur mit der Masse der "Empfängerseite" verbunden! Diese Maßnahme verhindert ein Brummschleife. Bei XLR- oder Cannon Verbindungen benötigt man drei statt zwei Adern, sonst bleibt alles gleich.

Anschlüsse für die Ein- und Ausgänge

Am Eingang des Vorverstärkers können Cinch- (linkes Bild) oder XLR bzw. Cannonbuchsen (rechtes Bild) zum Einsatz kommen. Die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse sollten in jedem Fall aus sehr hochwertigem Material sein, denn ein guter Kontakt mit der Umgebung ist äußerst wichtig für ein ungetrübtes Hörerlebnis. Vergoldete Ein- und Ausgangsbuchsen, gleich welcher Art, sind heute in jedem gut sortierten Fachhandel leicht erhältlich. Siehe hierzu auch weitere Beschreibungen unter Kabel-Stecker/Buchsen.


Klassebetrieb

Was macht eigentlich den Unterschied der Betriebsart-Klassen aus, oder besser, warum gibt es unterschiedliche Klassen?

Der Grund für die verschiedenen Klassen liegt in der Problematik der Übernahmeverzerrung bei bipolaren Transistoren. Diese (am meisten eingesetzten) Transistoren haben die Eigenschaft, bei Spannungen unter 0,6 V nicht mehr durchzusteuern, d. h. sie sind nicht mehr in ihrem Arbeitspunkt. Das bedeutet, Signalspannungen unter diesem Schwellwert führen bei der Übernahme dieser Spannung zu Verzerrungen (Übernahmeverzerrung). Dies ist um so schlimmer, da Musiksignale nun mal oft in Ruhe oder auch in der Nähe der Ruhe verweilen.

Um diesem Problem zu begegnen, sorgt man durch geeignete Schaltungsmaßnahmen dafür, das diese Übernahmeposition gewissermaßen "vorgespannt" wird, genau genommen "vorgeströmt". Das bedeutet, das ein bestimmter Strom durch die Transistoren fließen muss.

Das Ergebnis ist ein permanenter wohl dimensionierter Strom durch den Transistor, so das eben der Transistor ständig in seinem Arbeitsbereich liegt und damit die Übernahmeverzerrungen so gering wie möglich sind (auch oder gerade ohne Musiksignal). Dieser Strom heißt Ruhestrom, und der sollte so wie sein Name auch ruhig bzw. stabil sein.

Die Faustregel lautet: je höher der Ruhestrom, desto geringer die Verzerrungen, je niedriger der Ruhestrom, desto höher sind sie.


Klasse A

Verstärker, die in Klasse A betrieben werden, haben den Vorteil, das deren Übernahmeverzerrungen sehr gering sind. Dabei darf man aber auch nicht den damit einhergehenden Nachteil nicht verschweigen: die Konzeptbedingte geringere Leistung und die große Temperaturentwicklung, die aufgrund eines sehr hohen Ruhestroms nun mal nicht zu umgehen ist. Aber dazu kommen wir jetzt.

Damit die Verzerrungen möglichst gering bleiben, muß man dafür sorgen, das die Transistoren immer in ihrem Arbeitspunkt liegen und gar nicht erst in die Situation kommen, schalten zu müssen. Genau dieses "Schalten" verursacht die hörbaren Verzerrungen! Deshalb gibt es nur eines zu tun, der Ruhestrom durch die Transistoren muss ausreichend hoch eingestellt werden, so hoch, dass die Transistoren ständig in ihrem Arbeitspunkt liegen!

Aber genau das hat auch negative Folgen. Die hierdurch entstehende große Wärmeentwicklung ist bei Leistungsverstärkern das Ergebnis. Aber durch geeignete Kühlmaßnahmen kann man dem entgegen treten. Bei Vorverstärkern ist das aber wegen der geringen Leistungen, wenn man davon überhaupt noch sprechen kann, kein Problem.

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