Das
passive RIAA-Filter
Audiophile Frequenzkorrektur ohne Gegenkopplungsverzerrungen
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Bekannterweise wird bei Schallplattenaufnahmen
der Frequenzgang verändert, um gewisse Schwierigkeiten auszugleichen.
Tiefe Frequenzen werden
abgesenkt, da Rillenbreite und Nadelauslenkung sonst überdimensionale
Werte erreichen würden.
Hohe Frequenzen werden
angehoben, da das Signal sonst im Nadelgeräusch und Verstärkerrauschen
untergehen würde.
Die Aufnahme wird nach einer
genau festgelegten Filterkurve "verzerrt" und die Phono-Vorstufe muss ein
möglichst genaues spiegelbildliches Filter aufweisen, um den Frequenzgang
wieder zu entzerren.
Es gibt drei grundsätzliche
Arten von Filtern:
1.
Aktiv-Filter 2.
Passiv/aktiv gemischt 3.
Passiv-Filter
1.
Beim
Aktiv-Filter
wird
ein entsprechend dimensioniertes Filter in die Gegenkopplung geschaltet.
Dadurch werden tiefe Frequenzen mehr und hohe Frequenzen weniger verstärkt.
Die übliche einfache Art mit mehr oder weniger Gegenkopplungsverzerrungen.
2.
Nach einer Verstärkungsstufe werden die Höhen passiv abgesenkt
und in einer zweiten Stufe die Tiefen aktiv in einer Gegenkopplung angehoben,
wie auch schon in unserer Phonovorstufe VD5021P
von 1995 und dem aktuellen Modul Phono-M
angewendet. Diese Reihenfolge der Filter ergibt bei sorgfältiger Anpassung
ein sehr geringes Rauschniveau. In den meisten Fällen eine klanglich
bessere Alternative zur ersten Lösung.
3.
Beim
Passiv-Filter
wird
das Signal erst linear auf "Vorrat" verstärkt, wobei anschließend
ein kombiniertes Filter die hohen Frequenzen absenkt. Aus dieser Variante
ist klanglich enorm viel rauszuholen, da keine nichtlinearen Verzerrungen
durch Gegenkopplungen entstehen. Unter vielen Enthusiasten seit 1980
die einzig wahre Lösung. Es erfordert aber eine sorgfältigere
Dimensionierung der Verstärkerstufen. Die Eingangsstufe kann bei zu
hoher Verstärkung schnell die hohen Frequenzen übersteuern. Sind
alle Stufen in ihren Parametern optimal angepasst, ergibt sich das niedrigste
Rausch- und Verzerrungsniveau.
In beiden Filterarten
kommt es auf eine recht genaue Einhaltung der "RIAA-Kurve"
an. Möglichst unter 1dB besser noch unter 0,5dB Abweichung. Auch findet
man beide Filterarten in Transistor- und Röhrenschaltungen. Gelegentlich
trifft man auch auf eine Neumann-Konstante?
Beim Passiv-Filter ist
noch folgendes zu beachten: Der Ausgangswiderstand der ersten Verstärkerstufe
sollte gegen Null gehen, der Eingangs-Lastwiderstand der nächsten
Stufe sollte gegen Unendlich gehen, sonst stimmt das theoretisch berechnete
Filter nicht genau mit der geforderten Entzerr-Kennlinie überein.
(Bekannt von Passivweichen in Lautsprechern - der Widerstand des Chassis
beeinflusst unmittelbar die Bauteilewerte der Weiche).
In Operationsverstärkerschaltung
ist das kein Problem, da der Ausgangswiderstand nur einige Milli-Ohm und
der Eingangswiderstand mindestens einige 100 Meg-Ohm beträgt. In Röhrenschaltungen
müssen dagegen Korrekturen am berechneten Filter vorgenommen werden
.
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Passives RIAA-Filter
Für R1 kann nur dann
der berechnete Wert eingesetzt werden, wenn der Ausgangswiderstand der
vorhergehenden Stufe gegen Null geht. Wird z.B. eine Röhrenstufe mit
einem Quellwiderstand von 500 OHM verwendet, so muss R1 um diesen Wert
verringert werden. Folgt auf das Passiv-Filter eine weitere Röhrenstufe,
so hat diese in der Regel einen Gitterwiderstand gegen Masse. Dieser verändert
jedoch die Frequenzgangkurve des Filters, so dass R1 wieder entsprechend
vergrössert werden muss.
Uns ist aufgefallen, dass
viele Röhren-Filter Werte aufweisen, die zwar genau der Theorie entsprechen,
aber somit die RIAA-Kennlinie nicht genau einhalten. Drastische Abweichungen
bei Messungen bestätigen dies.
Unsere Filter werden
unter Einsatz eines Präzisons RIAA-Testgenerators (<0,01dB) genau
den Ein- und Ausgangswiderständen der Röhrenstufen angepasst
und erreicht somit eine Genauigkeit von <0,1dB über den gesamten
Audiobereich. Bei unserer Transistor-Phonovorstufe ist eine Korrektur nicht
nötig.
Auch die Bauteile sind
von höchster Präzision. Die Kondensatoren sind unsere hochwertigen
Film-Foil-Typen (KP) aus massiver Aluminiumfolie.
Dieses Filter wurde 1980
von Alfred G. Jung auf der AES Convention
vorgestellt. |
Alle Werte in unseren Phono-Vorstufen
werden sorgfältig einzeln ausgemessen. Unsere Röhren-Phono-Vorstufe
weist noch eine weitere Besonderheit auf: Sicherlich ist vielen schon aufgefallen,
dass RIAA-Filter in Röhrenschaltungen oft sehr hochohmig ausgelegt
sind (Widerstände bis >1 Meg-W und sehr kleine Kapazitäten).
Das ist jedoch bei den niedrigen Quellwiderständen der SRPP-Schaltung
nicht nötig. Da hochohmige Filter rausch- und brummempfindlicher sind,
sollte ein RIAA-Filter möglichst niederohmig sein. Dennoch findet
man in Röhrenschaltungen selten möglichst niederohmige Filter.
Bei unserer SRPP-Schaltung konnten wir Filterwerte wie bei einer Transistorschaltung
einsetzen und somit das prinzipbedingte höhere Rauschen einer Röhrenschaltung
etwas minimieren.
Die oben gezeigten Werte
entsprechen dem Filter in unserer Röhren-Phonostufe.
Bei Quellwiderständen
von 10 Kilo Ohm wären die obigen niedrigen Widerstandswerte natürlich
nicht möglich. Unsere Transistor-Phonovorstufen arbeiten mit noch
kleineren Widerstands- und größeren Kondensatorwerten, soweit
es der verzerrungsfreie Betrieb der Stufen zulässt.
Wer
das Filter als Grundlage für seine eigenen Schaltungen verwenden möchte,
braucht bei Bedarf nur die Werte proportional zu verändern. Z.B. Widerstandswerte
verdoppeln bedeutet Kondensatorwerte halbieren. |