STAX Vacuum Tube Driver [Teil 2 – Technische Überholung]

Kommen wir zum zweiten Teil der STAX Vacuum Tube Driver Beitragsserie. Nachdem wir im ersten Teil sprichwörtlich nur an der Oberfläche des Systems gekratzt haben, wenden wir uns jetzt den inneren Werten zu. In diesem Beitrag hier geht es konkret darum, positiven Einfluss auf die Schaltung zu nehmen, mit dem primären Ziel einer technischen Überholung. Auch wenn euer STAX Amp normal zu laufen scheint – besser geht immer, auch im Hinblick auf die hoffentlich noch folgende Lebensdauer eines solchen Systems… ;)

Den ersten Teil findet ihr hier: STAX Vacuum Tube Driver [Teil 1 – Kleine Aufbereitung]. In diesem ersten Beitrag ist einfach ersichtlich, wie die Teile des Gehäuses entfernt werden können, was für diesen neuen Beitrag von Bedeutung ist. Diese 4 Aspekte werden der Reihe nach behandelt:

  • Re-Cap: Austausch aller Elektrolytkondensatoren
  • Safety Resistors: Einbau von Sicherheitswiderständen
  • Re-Tube: Austauschen der Röhren
  • Re-Bias: Abgleich der Schaltung

Vor den Arbeiten am Gerät sollte es bereits seit mehreren Stunden ruhen, ohne mit dem Stromnetz verbunden zu sein. Ich lasse Geräte gerne über Nacht liegen, damit gefährliche Spannungen abgebaut werden können.

Die Netzspannung stellt eine potenziell tödliche Gefahr dar! Das Gehäuse darf nur von fachkundigen Personen geöffnet werden.

So sieht ein bereits gründlich gereinigter aber ansonsten handelsüblicher STAX SRM-T1 der B-Serie (offensichtlich ohne Röhren) von innen aus:

Zur besseren Erkennbarkeit habe ich die insgesamt 10 Elektrolytkondensatoren entsprechend der Schaltung bzw. der Beschriftung auf dem PCB markiert.

 

Re-Cap: Austausch aller Elektrolytkondensatoren

Moderne Elkos können gegenüber den früher verbauten Elkos deutlich größere Kapazitäten aufweisen, bei gleicher oder sogar geringerer Baugröße. Ich möchte dies an einem Beispiel verdeutlichen. Die Elkos C11-C14 verfügen bei einem Durchmesser von 30mm und einer Höhe von 60mm über eine Kapazität von 100µF bei 400V Nennspannung. Heute gibt es handelsübliche Elkos, die bei 25mm Durchmesser und einer Höhe von 45mm eine Kapazität von 330µF bei ebenfalls 400V aufweisen. Das Verhältnis von Kapazität zu Volumen liegt heute somit gut beim Sechsfachen von früher.

Wo möglich möchte ich darum unter Beibehaltung der Nennspannung größere Kapazitäten verbauen. Die folgende Übersicht zeigt die Bezeichnung der Elkos, die technischen Daten und schließlich meine Wahl an Austauschteilen.

Die 4 großen Brocken von Kondensatoren können aufgrund der Tatsache, dass die Lötaugen auf dem PCB nicht mittig angeordnet sind, einen Durchmesser von 25mm nicht überschreiten. Außerdem müssen sie über sogenannte „Snap In“ Beine verfügen, bei einem Abstand von 10,0 oder 12,5mm.

Ich habe mich in allen 4 Fällen der in der Tabelle genannten Elkos für Kondensatoren der Firma Nichicon entschieden. Natürlich haben auch viele andere Hersteller mindestens genau so gute Teile im Sortiment. Auch möchte ich darauf hinweisen, dass durchaus andere Typen benutzt werden können.

Anhand eines Beispiels erkläre ich das Vorgehen. Zunächst müssen die zum jeweiligen Elko gehörenden Lötpunkte auf der Rückseite identifiziert werden. Ich rate dringend dazu, immer zeitgleich nur ein Bauteil zu tauschen. Die Gefahr der Verwechslung reduziert sich somit auf ein Minimum.

Das Lötzinn wird lokal geschmolzen und z.B. mit einer Lötpumpe oder Entlötlitze bestmöglich aufgenommen. Dann purzelt einem das Bauteil auch schon entgegen.

So sieht der neue C9 (links) im vergleich zum alten aus (rechts).

Dann wird das neue Bauteil unter Berücksichtigung der Polarität eingesetzt und auf der Rückseite sauber mit frischem, hochwertigen Lot verlötet.

So wechselt man der Reihe nach zuerst die 6 kleineren Elkos. Das Ergebnis sieht dann so aus:

Danach werden die 4 großen Elkos C11 – C14 auf einmal entfernt. Andernfalls wird es zu Problemen beim Einbau der neuen kommen. Beginnend bei C14 werden dann von hinten nach vorne (bezogen auf den Amp) die neuen Elkos eingesetzt. Die Beinchen der mittleren beiden Klopper müssen vorsichtig so gebogen werden, dass die Gehäuse nicht kollidieren. Da geht es sehr eng zu, ist aber dennoch machbar. Die Beachtung der Polarität ist insbesondere bei diesen Netzteilelkos von größter Bedeutung!

Fertich:

Nach dem Wechsel habe ich spaßeshalber die Kapazitäten der ausgebauten Elkos nachgemessen. Kleine Überraschung: Mit Ausnahme von C21 und C22 sind alle noch bestens in Schuss. Diese beiden verfügen allerdings über keine messbare Kapazität mehr… Möglicherweise liegt hier die Ursache für die (ehemals) ausbleibende Funktion dieses T1.

Wir haben jetzt einen Zustand erreicht, der mindestens dem zum Zeitpunkt der Auslieferung entspricht. Durch die teilweise größer gewählten Kapazitäten ist sogar schon jetzt mit einer Verbesserung der Eigenschaften des Systems zu rechnen!

 

Safety-Resistors: Einbau von Sicherheitswiderständen

Insgesamt verfügen die neueren Verstärker der Fa. STAX über 6 Sicherheitswiderstände. Diese verfolgen das Ziel, den angeschlossenen Hörer und den Hörenden vor bleibenden Schäden zu schützen, sollte das Netzteil oder die Röhren-Ausgangsstufe einen spontanen Defekt erleiden. Den alten Modellen T1, T1S oder 006T fehlen diese Widerstände.

4 Widerstände der Sorte 5,11kOhm 350V 2W (Bezeichnung: CPF25K1100FKE14) werden darum direkt in die Signal-Zuleitungen (R+, L+, R-, L-) vom PCB zu den Ausgangsbuchsen an der Front verbaut. Vorher sieht das PCB so aus. Markiert sind die Stellen, an denen die Signalleitungen das Board verlassen.

Der exakte Widerstandswert ist gar nicht so wichtig, alles im Bereich um 4,7…5,1kOhm eignet sich, Einhaltung der Nennspannung vorausgesetzt. Zunächst werden die Leitungen einzeln entlötet. An das Ende jeder Leitung wird jeweils einer der besagten Widerstände gelötet.

Nicht vergessen, den Schrumpfschlauch vorher über die Leitung zu ziehen ;)

Schließlich wird das bereits gekürzte, andere Beinchen des Widerstands durch das Lötauge gesteckt, wo zuvor die Leitung befestigt war. Festbraten, Beinchen kürzen, fertig.

Entsprechend verfährt man mit den 3 anderen Signalleitungen.

2 weitere Widerstände der Sorte 4,99MOhm 500V 1,5W (Bezeichnung: CMF654M9900FHEK) kommen an ähnlicher Stelle in die Bias-Leitungen (Pro, Normal) vom PCB zu den Ausgangsbuchsen an der Front. Auch hier ist der exakte Wert nicht von allzu großer Bedeutung, alles um 4,7…5,1MOhm passt.

Nachdem man alle 6 Leitungen (4 Signalleitungen + 2 Bias-Leitungen) in dieser Weise verarztet hat, ist die Installation abgeschlossen. Ich habe mich für eine spezielle Anordnung der Widerstände entschieden, um ein nachfolgendes Vorhaben vorzubereiten. Wäre dies nicht der Fall, hätte ich alle stehend angebracht. Wer findet alle Widerstände? ;)

Ich habe mich bei beiden Anwendungsfällen für hochwertige Metallschichtwiderstände der Fa. Vishay entschieden. Auch hier gibt es natürlich zahllose Alternativen. Nachdem alle Arbeiten erfolgt sind, rate ich dazu, kräftig beide Seiten des PCBs abzupusten, um Reste von Kabeln, Bauteilen und Lötzinn zu entfernen.

 

Re-Tube: Austauschen der Röhren

Zur technischen Instandhaltung eines Röhrenverstärkers gehört logischerweise auch der Austausch der Röhren. Häufig sind bei Systemen dieses Alters eine oder gar beide Röhren in ihrer Funktion bereits beeinträchtigt. Dies kann schon optisch, durch „beschlagen“ erscheinende Röhren bemerkt werden, oder durch eine beeinträchtigte Qualität der Audioausgabe – sofern es denn überhaupt noch eine gibt. Die Röhren selbst sind in die Sockel gesteckt und können mit Handkraft und etwas Feingefühl werkzeuglos entfernt werden. Dann bietet sich die Reinigung des Sockels, z.B. mit Reinigungsbenzin oder „Kontakt WL“ an. Für das Einsetzen neuer 6CG7 (Standard) Röhren trägt man am besten Baumwoll-Handschuhe. Somit bleibt das Glas lange klar.

Einfach die Röhren in der richtigen Position in den Sockel stecken und mit etwas Nachdruck einrasten. Keine Sorge, eine falsche Positionierung ist praktisch unmöglich – hard poka yoke sei Dank… Am besten legt man den Amp dazu auf die Seite und hält mit der anderen Hand am Boden gegen. Alternativ unterlegt man das Gehäuse unter den Röhren beispielsweise mit einem Radiergummi. Damit reduziert man das Biegemoment auf die Mitte des PCBs. Nach dem Abschluss aller hier beschriebenen Arbeiten sieht ein T1 dann ca. so aus:

 

Re-Bias: Abgleich der Schaltung

Diese Maßnahme ist mindestens nach jedem Röhrenwechsel nötig. Aber auch unterjährig kann es nicht schaden, den Output des Amps dann und wann zu prüfen. Nach dieser relativ umfassenden Aktion hier ist ein neuer Abgleich obligatorisch. Das Vorgehen ist relativ einfach, es werden lediglich ein langer, gut isolierter Schlitzschraubendreher und ein ordentliches DMM benötigt. Das Gerät wird auf Gleichspannung (DC) und den kleinstmöglichen Messbereich eingestellt.

Die erste Messung findet von außen an der Pro Steckbuchse zwischen den Pins L+ und L- statt. Über den Trimmer „TVR1 Offset“ des linken Kanals (siehe Beschriftung auf dem PCB) wird jetzt ein Spannungswert eingestellt, der möglichst nahe an 0,0V liegt. Anschließend wird diese Aktion für die Spannung zwischen R+ und R- wiederholt. Im Anschluss wird die Spannung zwischen L+ und der Signalmasse (siehe Schraubanschluss an der Rückseite des Amps) gemessen und über den Trimmer „TVR2 Balance“ für den linken Kanal auf möglichst nahe 0V eingestellt. Danach wird diese Aktion für die Spannung zwischen R+ und der Signalmasse wiederholt. In Summe sind also 4 Spannungen möglichst auf 0,0V zu bringen. Mit viel Übung und vor allem Fingerspitzengefühl bekommt man alle Werte auf ±1,0V genau eingestellt, was weit mehr als ausreichend ist. Die Trimpots sind leider unfassbar empfindlich… Zielwerte von ±5,0V sind schon sehr gut und auch bei nicht mehr ganz idealen Röhren normalerweise erreichbar. STAX spezifiziert diese Abweichungen mit bis zu ±15,0V. Sollte sich bei gebrauchten Röhren kein quasi-stabiler Zustand mehr einstellen lassen, rate ich zu einem Austausch. Manche Röhren, beispielsweise die des Herstellers GE, sind sehr temperaturempfindlich. Es empfiehlt sich in diesem Fall, z.B. mit einem Stück Karton ein geschlossenes Gehäuse zu simulieren, während man die hochempfindlichen Trimpots bedient.

Neue Röhren weisen gerade am Anfang ein sehr unstabiles Verhalten auf. Irgendjemand hat online mal geschrieben: „New tubes drift like crazy.“ Dem ist nichts hinzuzufügen… Es ist darum ratsam, den Verstärker im eingeschalteten Zustand für einige (mindestens 2, besser 3) Stunden stehen zu lassen und den Abgleich mehrfach vorzunehmen. Hier nochmals der Hinweis: Der Betrieb eines offenen Verstärkers, in dem hohe Spannungen vorhanden sind, kann sehr gefährlich sein, insbesondere für Kinder und Haustiere. Auf keinen Fall darf der Verstärker unbeaufsichtigt stehen bleiben!

Nach dem Abschluss dieser Feinjustage können alle Gehäuseteile wieder angebracht und nochmals kurz abgewischt werden. Anschließend ist Feiern angesagt :mrgreen:

 

Platz für Fragen, Anregungen, Rückmeldungen, etc. ist im entsprechenden Thread des Forums: STAX Tube Driver: Instandhaltung & Modifikation

Dominik

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Moderator Professor X
Überzeugter DIYer, Kopfhörersympathisant, Musiker, Blogger
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