Community-Projekt "EL Cheapo" - Transistorverstärker mit dem 2N3055

[E280F]

Hallo,

Ich würde Euch gerne ein Community-Projekt vorstellen. Ich möchte gleich vorausstellen, dass ich daran nichts verdiene und alle Teile zum Selbstkostenpreis weitergebe.
Dazu eine kurze Vorgeschichte: Im Analog-Forum, Dual-Board, Dampfradioforum und Analog-Forum wurden von mir schon zwei Community-Projekte angestoßen. Den ein oder anderen Benutzernamen hier kenne ich auch aus diesen Foren, vielleicht ist das Projekt auch schon bekannt.
Es nennt sich El Cheapo und basiert auf einer alten Schaltung mit dem 2N3055. Da wir hier ja gerne mit altem „Geraffel“ zu tun haben, wäre das vielleicht für den ein oder anderen ein schönes Projekt. Hier auch noch die Anmerkung, dass alte Schaltung nicht gleich alter (schlechter) Sound bedeutet! El Cheapo klingt schon sehr gut, verliert aber nie die leichte Wärme, die viele moderne Verstärker einfach nicht mehr haben.
Die Grundlage habe ich seinerzeit hier gefunden:
https://pe2bz.philpem.me.uk/Misc/-%20Audio…o/project12.htm
https://sound-au.com/project12a.htm

Ich möchte hier nicht zu weit ausholen, aber die Schaltung wurde im Rahmen des Projektes weiterentwickelt und verbessert. Letztendlich habe ich die Schaltung erweitert und eine einfache Ruhestromregelung eingebaut. Die Gegenkopplung und damit auch die Empfindlichkeit ist einstellbar. Dadurch entstand da ein sehr wohlklingender Verstärker.
Dazu ein paar Erläuterungen:

• Aufgebaut mit dem wohl bekanntesten Transistor überhaupt, dem 2N3055.
  
• Simples Design, nur das Allernötigste an Bauteilen.
  
• Die Endstufe ist quasikomplimentär aufgebaut, ein fast vergessenes Schaltungsprinzip und ein fast vergessener Klang.
  
• Die Vorstufe ist ganz klassisch als Emitterfolger aufgebaut, kein Differenzverstärker mit seinen bekannten Problemen.
  
• Die Endstufentransistoren werden zur Phasenumkehr mit PNP/NPN Treibern gesteuert.
  
• Es wird nur eine einfache Versorgungsspannung benötigt, daher wird noch ein Ausgangselko verwendet. Auch eine fast vergessene Technik.
  

Leistungsmäßig sprechen wir von ca. 25 Watt Sinus und ca. 40 Watt Musikleistung ab 4 Ohm, bei 8 Ohm von ca. 18 Watt Sinus und 25 Watt Musikleistung. Erfreulich ist der geringe Stromverbrauch, bei mir trotz überdimensioniertem Netzteil bei Zimmerlautstärke gerade 7 Watt für einen Stereoverstärker.

Vor ca. 3 Jahren habe ich dann im Rahmen einer Sammelbestellung eine Platine fertigen lassen und dazu eine Aufbauanleitung verfasst. Die erste Platine beinhaltete nur die Verstärkerschaltung, Netzteil, Einschaltverzögerung mussten extern aufgebaut werden.
Der Verstärker wurde vielfach nachgebaut, nicht nur als Stereo-Hifi-Verstärker, er wurde auch in Jukeboxen, Gitarrenverstärkern und Aktivboxen verwendet.
Er wurde auch noch weiterentwickelt, zu einer sogenannten „hot“ Version, mit erhöhtem Ruhestrom, dazu später mehr.
Letztes Jahr habe ich die letzten Platinen abgegeben und eigentlich habe ich das Ende des Projekts verkündet und alle Daten, auch die Gerber-Dateien weiteregegeben.
Naja, dann kamen wieder Anfragen und warum das Projekt nicht wieder aufleben lassen ….
Also habe ich die Platine umgezeichnet und gleich die Einschaltverzögerung dazugepackt. Außerdem habe ich auf vielfachen Wunsch auch Netzteilplatinen entworfen und fertigen lassen.
Zu guten Letzt gab es dann auch noch eine Platine für die „hot“ Version und eine „compact“ Version, die ich Euch auch noch vorstellen möchte.
Ich würde Euch gerne nun ein Teil nach dem anderen vorstellen, vielleicht hat ja jemand von Euch Lust, auch einen Nachbau des Verstärkers entstehen zu lassen.

Nochmals, ich verdiene nichts daran und gebe alle Teile zum Selbstkostenpreis weiter.
Ich würde dann mit der modifizierten Platine anfangen, ich nenne sie „El Cheapo classic“. Diese ist auch für den noch nicht so ganz erfahrenen Nachbauer geeignet.
Ein Bild der bestückten Platine habe ich leider noch nicht. Damit Ihr Euch ein Bild machen könnt, hätte ich das hier:




 
Und ein Bild aus KiCad:
 



Und nun die Aufbauanleitung, aus der Ihr Euch alle erforderlichen Infos holen könnt. Ich weiß, dass sie sehr ausführlich ist und es viel zu lesen gibt.
https://drive.google.com/file/d/1DGEtLKG...drive_link

Preislich sind wir für zwei Platinen, 2 NTCs und vier Kühlkörper im Bereich von 18-20 Euro.
In den nächsten Beiträgen würde ich Euch dann gerne die Netzteilplatinen und El Cheapo „hot“ und „compact“ vorstellen.

Es gibt auch noch ein weiteres Projekt, einen Phono-Vorverstärker auf Basis des Dual TVV43 (Germanium). Dann ist noch eine TDA2030 Platine in der Planung. Dazu aber später in einem anderen Thread.

Viele Grüße
Frank

[E280F]

Hallo,

als nächstes wollte ich Euch die Netzteilplatinen vorstellen.
Es gibt eine Stereoversion und eine Monoversion. Die Stereoversion dient für klassische Verstärker, die Monoversion kann für Monoblocks, Gitarrenverstärker oder Aktivlautsprecher verwendet werden.
Beide Versionen erzeugen gleich auch die Hilfsspannung für die Einschaltverzögerung.

Das Konzept sieht eine Gleichrichtung mit superschnellen Gleichrichterdioden vor, die auch die im Stromnetz immer weiter zunehmenden HF-Anteile verarbeiten können. Parallel zu jeder Diode ist ein MKP Kondensator geschaltet der die Schaltflanken der Diode entstört. Außerdem ist jeder Elko mit einem MKP-Kondensator geblockt.
Hier Bilder der Platinen.




Die Aufbauanleitung kann man hier runterladen:
https://drive.google.com/file/d/10JBTt56...drive_link

Der Preis für eine Stereoplatine liegt bei ca. 2,50 Euro, für eine Stereoplatine bei ca. 4,50 Euro.

Viele Grüße
Frank

[E280F]

Hallo,

Als nächstes möchte ich Euch den EL Cheapo „hot“ vorstellen.
Dazu möchte ich Euch ein Bild zeigen:



 
Ich habe die El Cheapo Platine so umgebaut, dass die TO-3 Transistoren auf einem Kühlwinkel montiert sind. So kann der Kühlwinkel an einen Kühlkörper oder eine Gehäusewand angeflanscht werden. Dadurch kann wesentlich mehr Wärme abgeführt werden.
Zusätzlich habe ich noch eine Bootstrapp-Schaltung eingebaut, Platz für einen größeren (möglicherweise qualitativ besseren) Eingangskondensator zu verbauen. Anstatt einem Ausgangselko, sind drei Stück parallel verbaut, das senkt den Innenwiderstand. Außerdem ist die Symmetrische Vollaussteuerung einstellbar.
Die „hot“ Version richtet sich an Nachbauer, denen diese Umsetzung und/oder die El Cheapo „heiß“ betreiben möchten, dazu gleich mehr.
 
Was bedeutet nun „heiß“ oder „kalt“
"Kalt" bedeutet, dass der El Cheapo "hot" ganz normal mit ca. 50 mA Ruhestrom betrieben wird. Die "hot" Platine bietet zusätzlich die o.a. Vorteile oder Zusatzausstattung.
Seit ich das El Cheapo Projekt gestartet habe sind viele Nachbauten entstanden. Mit vielen der Erbauern stehe ich heute noch in Kontakt.
Die meisten der Nachbauer sind mit El Cheapo klanglich zufrieden. Sehr oft wurde mir zurückgespiegelt, dass El Cheapo immer angenehm, nie aufdringlich, räumlich gut gestaffelt klingt, ein Verstärker für „den ganzen Tag“, der auch nach langem Hören nicht nervt und auch höhere Pegel ohne Änderung des Klangbildes wiedergeben kann.
Es gab auch andere Stimmen, so wurde ihm eine gewisse Schwäche in der Auflösung im oberen Mitten- und Hochtonbereich attestiert. Dieses Verhalten ist aber auch abhängig von den verwendeten Lautsprechern und zeigt sich insbesondere bei hoch audiophilem Musikmaterial. Ich möchte dazu sagen, dass mir diese Schwäche nicht oder nicht in diesem Maße aufgefallen ist. Das hängt wohl auch mit meinem Hör- und Musikgeschmack zusammen. Ein Klangbild ist ja auch immer was Subjektives.
So genug der Vorrede.
Foristen aus dem AAA-Forum hat einen „heißen“ El Cheapo gebaut. Was bedeutet das? Sie haben den Ruhestrom von ca. 40-50 mA auf ca. 200 mA angehoben und El Cheapo mit einem Audio-Analyser bei verschiedenen Gegenkopplungseinstellungen auf das Klirrverhalten untersucht und so eine optimale Einstellung gefunden.
Diese neue Abstimmung von El Cheapo führte zu einem Anstieg der Auflösung im oberen Mitten- und Höhenbereich.
Durch diese Maßnahmen ist ein Verstärker entstanden der im mit AB-Arbeitspunkt läuft und klanglich einem Verstärker mit A-Arbeitspunkt wenig nachsteht. Der Vorteil liegt in dem wesentlich geringeren Stromverbrauch gegenüber einem Verstärker mit A-Arbeitspunkt. Der Kühlungsaufwand ist daher auch um einiges geringer.
Jetzt könnte man sagen ich lasse meinen El Cheapo auf jeden Fall mit dem erhöhten Ruhestrom laufen. Das bringt jedoch auch Nachteile mit sich. Heutzutage muss man ja auch immer auf den Stromverbrauch eines Gerätes eingehen, der steigt natürlich um ca. 10 Watt pro Kanal an. Der Gesamtstromverbrauch ist jedoch immer noch recht gering und liegt bei 20-30 Watt für einen Stereoverstärker. Das verbraucht auch fast jedes „Fertiggerät“. Sehr weit weg sind wir auch von Class-A Verstärkern, die ja teilweise bis zu 100 Watt pro Kanal in Wärme umsetzen.
Und da sind wir gleich beim nächsten Thema: Beim heißen El Cheapo müssen ca. 4,5 Watt pro Endstufentransistor an Wärme abgeführt werden. Das funktioniert nicht mit den Fingerkühlkörpern. Die El Cheapo hot Platine bietet jetzt die Möglichkeit einen „heißen“ Verstärker ohne zusätzlichen Aufwand zu bauen. Da die beiden Endstufentransistoren ca. 9 Watt Verlustleistung erzeugen, ist ein Kühlkörper mit K/W Wert von weniger als 2 K/W pro Kanal erforderlich. Das kann ein einzelner Kühlkörper sein, aber auch eine entsprechend ausgeformte Gehäusewand oder -boden eines Aluminiumgehäuses.
 
Hier findet Ihr die Aufbauanleitung mit weiteren Details:
https://drive.google.com/file/d/1HStJTcM...drive_link
 
Viele Grüße
Frank

[E280F]

Hallo,

ich möchte Euch noch den dritten El Cheapo vorstellen. Ich nenne ihn El Cheapo „compact“.
Wieso „compact“? Durch die Verwendung von Darlingtontransistoren in der Endstufe konnte die Bauteilzahl verringert werden und die Platine auf 145 x 65 mm, also „Smartphonegröße“ verkleinert werden. Die Endstufendarlingtons sind unterhalb der Platine verbaut, sodass die Platine auf einen Kühlkörper oder an eine Gehäusewand- oder boden „angeflanscht“ werden kann. So können sehr kompakte Verstärker verwirklich werden.
Hier ein Bild:




 
Technisch ist die Endstufe nun komplimentär aufgebaut, also ein PNP- und ein NPN-Darlington in der Endstufe. Daher unterscheidet sich der Klang auch minimal.
Auch der El Cheapo „compact“ hat die „Zusatzausstattung“, die der EL Cheapo „hot“ schon bekommen hat, also eine Bootstrapp-Schaltung, Platz für einen größeren (möglicherweise qualitativ besseren) Eingangskondensator. Anstatt einem Ausgangselko, sind drei Stück parallel verbaut, das senkt den Innenwiderstand. Außerdem ist die symmetrische Vollaussteuerung einstellbar.
Je nach verwendetem Kühlkörper ist der „compact“ kalt oder heiß umsetzbar, zum Thema „heiß oder kalt“ bitte den Beitrag zum El Chepo „hot“ lesen. Die heiße Variante des „compact“ würde ich dem erfahrenen Bastler empfehlen, die kalte Variante ist unproblematisch.

Auch hier gibt es eine Aufbauanleitung, der Ihr weitere Details entnehmen könnt:
https://drive.google.com/file/d/11n3OXLf...drive_link

Die Platine kostet rund 3,50 Euro, ich habe auch noch ein paar der auf dem Bild gezeigten Kühlkörper vorrätig.
 
Viele Grüße
Frank

[E280F]

Hallo nochmals,

anbei die Links zu den AUfbauanleitungen:
El Cheapo "classic": https://drive.google.com/file/d/1DGEtLKG...drive_link
El Cheapo "hot": https://drive.google.com/file/d/1HStJTcM...drive_link
El Cheapo "compact": https://drive.google.com/file/d/11n3OXLf...drive_link
El Cheapo Netzteil: https://drive.google.com/file/d/10JBTt56...drive_link

Wer gerne Platinen hätte bitte PN an mich, hier habe ich Euch nochmal die Preise zusammengestellt:
https://old-fidelity-forum.de/thread-55186.html

Viele Grüße
Frank