Restaurierung Vollverstärker Sony TA-F570ES
In diesem Beitrag möchte ich gerne
auf die unterschiedlichen Stationen einer Restaurierung hinweisen und damit
zeigen, wie aufwendig so was werden kann und mit welchen Schwierigkeiten und
Überraschungen man damit konfrontiert wird (oder auch nicht). Da sich bereits
jetzt schon abzeichnet, dass es sich bei diesem Vorhaben um eine längere
Geschichte handeln könnte, werde ich in mehreren Beiträgen zeitnah über meine
Aktivitäten berichten.
Teil 1:
Über verschlungene Pfade habe ich letzte Woche einen defekten Sony TA-F570ES erhalten. Es handelt sich dabei um einen sehr hochwertigen Vollverstärker aus Sony´s Edel-Serie „ES“. Obwohl der Verstärker Anfang der 1990er Jahre hergestellt wurde, weist er ein klassisches Design-Konzept auf, wie es in den späten 70er und frühen 80er Jahre noch weit verbreitet war. D.h. weitgehend diskrete Schaltungsarchitektur, übersichtlicher und servicefreundlicher Aufbau, massive Bauweise und die üblichen Anschlußmöglichkeiten. Das Gerät wurde von 1991-92 gebaut, ist 12 kg schwer und leistet 2x80W an 8Ω. Der Neupreis lag bei ca. 700 DM, was damals recht teuer war, aber angesichts der hervorragenden Verarbeitungsqualität durchaus gerechtfertigt ist.
Der Vorbesitzer hat mir erklärt,
dass die Lautsprecher Relais des Verstärkers nach längerer Stehzeit nicht mehr
anziehen bzw. durchschalten. Nach einigem Herumprobieren konnte er das Gerät wieder
zum Leben erwecken und ohne ersichtlichen Grund haben die Relais wieder
angezogen. Also war vorerst alles wieder in Ordnung und die Freude groß.
Allerdings nur für kurze Dauer, denn nun gesellt sich eine neue, nicht näher
beschriebene Fehlfunktion dazu, die dazu führte, dass es dem Vorbesitzer nun zu
mühsam wurde alles wieder zu zerlegen, zumal er die Fehlerursache weder
eingrenzen noch finden konnte. Also fand das Gerät den Weg zu mir…
Der Sony TA-F570ES ist wirklich ein Ehrfurcht gebietendes Gerät. Nicht nur durch seine zeitlose Eleganz, sondern vor allem durch sein Gewicht und seine robuste Bauweise. Eine erste Grobsichtung ergab im Wesentlichen folgendes Bild: Die seitlichen Befestigungsschrauben des Gehäusedeckels fehlen, der Innenraum ist stark verstaubt und verschmutzt, in manchen Bereichen sind Spuren von Kontaktspray o.ä. zu finden, die Primärsicherung 4AT ist in Ordnung. Die Platinenunterseite des Main Boards ist von Flußmittel mäßig verharzt aber sonst in gutem Zustand, eine Widerstandmessung des Netzsteckers zeigt bei Power ON keinen Durchgang (..?), die Kapazitäten der original ELNA Siebelkos liegen noch im Toleranzbereich und alle Endstufentransistoren (Sanken 2SA1215 & 2SC2921) befinden sich im Originalzustand und aus der gleichen Charge. Also insgesamt recht ermutigend und nichts vor was man sich fürchten müßte!
Da die erste schnelle
Widerstandsmessung der Primärseite des Trafos über das Netzkabel völlig
unplausible Werte ergab, habe ich die Primärwicklung des Trafos unmittelbar
nach dem Netzschalter gemessen. Und siehe da: Das Ohmmeter zeigt nun eindeutig
10,6 Ω an, was im üblichen Bereich liegt und keinen Grund zur Besorgnis
darstellt. Bei der Gelegenheit habe ich auch noch den Netzschalter und den
Entstörko geprüft: alles in Ordnung! Da der Vorbesitzer das Gerät ja schon
mehrmals in Betrieb genommen hatte und die großen Siebelkos keinen Anomalien
aufweisen, habe ich mich getraut den Verstärker (mit Trenntrafo) in Betrieb zu
nehmen.
Als ich zur Prüfung der Betriebsspannungen meine Meßleitung an den zentralen Massepunkt des Hauptkühlköpers anschließen wollte erschrak ich etwas: Die 3 mm Blechschraube, die die Masse-Öse mit dem Kühlkörper dauerhaft leitend verbinden sollte, drehte sich im Gewindeloch leer durch und konnte somit keine sichere Masseverbindung herstellen. Aber dies werde ich zu einem späteren Zeitpunkt in Ordnung bringen, für eine erste schnelle Spannungsprüfung sollte die Befestigung noch ausreichen. Die Versorgungsspannung des Main Boards war mit ± 53 V im Normalbereich, auch war die symmetrische Ausgangsspannung der Spannungsregelungseinheit mit ± 15 V im grünen Bereich.
Die echte Überraschung kam jedoch bei Messung der Ausgangsspannung (DC-Offset) der Endstufe: An den beiden Emittern der Endstufentransistoren des linken Kanals lagen jeweils 48,9 V an, also fast die volle Betriebsspannung! Das ist natürlich kein gutes Zeichen und alle Alarmglocken fingen an zu schrillen! So ein Verhalten kann heißen, dass ein Endstufentransistor Durchgang hat und somit defekt ist oder aber er wird durch die vorgelagerte Treiberstufe voll ausgesteuert. Das wiederum würde heißen, dass die Fehlerursache bei den Treibern zu suchen ist. Die Messung der Treiberstufe zeigt das gleiche Bild: Praktisch alle Anschlüsse des Treibertransistors zeigen Spannungen über +47 V, was ebenfalls alles andere als in Ordnung ist! Also habe ich die Treibertransitoren ausgebaut und meßtechnisch untersucht, mit dem Ergebnis, dass die Treiber in Ordnung sind. Da ich aber leider keinen Kennlinienschreiber habe, muß das nicht heißen, dass alle Transistoren vollständig ok sind. Die Transistoren können sich im Kleinsignalbereich normal verhalten, während sie bei größeren Strömen nicht mehr richtig funktionieren. Ich gehe also vorerst davon aus, dass die Transistoren ok sind und der Fehler im vorgelagerten Line-Verstärker liegt. Die Messung der Ausgangsspannung des Line-Verstärkers zeigt, dass hier +48,8 V anliegen! Das wiederum kann natürlich mehrere Ursachen haben: Es kann die Ausgangsstufe des Line-Verstärkers defekt sein oder auch der vorgelagerte Differenzverstärker samt Stromspiegel. Da all diese Baugruppen auf einem einzigen PCB liegen, baue ich dieses aus. Der Line-Verstärker ist je Kanal mit insgesamt neun Transistoren aufgebaut, die allesamt nur sehr schwer oder gar nicht mehr erhältlich sind. Meine Vermutung liegt jedoch bei einem Transistor in der letzten Stufe, an dem planmäßig eine recht hohe Kollektor-Emitter-Spannung von 50(!) V abfällt. Solche Kleinsignaltransistoren sind grundsätzlich eher selten und schwer zu bekommen. Bekommt man sie überhaupt noch als Original-Typ, kann man sich nie sicher sein, dass es keine „China-Fälschungen“ sind. Also suche ich als letzten Schritt in dieser Episode nach geeigneten Ersatztransistoren, was sich nicht so einfach gestaltet wie es klingen mag. Angebote aus ebay, aliexpress und anderen dubiosen Quellen schließe ich aus. Das Risiko ist mir zu hoch. Original-Transistoren konnte ich nicht finden, also habe ich nach Ersatztypen Ausschau gehalten und einige davon bei Mouser bestellt.
Da auch die ± 15 V Spannungsregelung auf dem Line-Verstärker Board untergebracht ist, habe ich eine interessante Entdeckung gemacht, die leider öfter vorkommt als man glauben mag. Laut Schaltplan sind dem positiven Spannungsregler IC vier Vorwiderstände zu je 1 kΩ vorgeschaltet, welche als Strombegrenzer arbeiten um die Verlustleitung des ICs klein zu halten. Weiters ist noch ein 2,4 kΩ Widerstand vom Eingang des ICs gegen Masse geschalten, also insgesamt fünf Vorwiderstände (der negative Spg.regler ist gleich aufgebaut). Im Printlayout sind insgesamt jedoch nur vier Widerstände verbaut, wobei einer davon den Wert 390 Ω aufweist, für einen fünften Widerstand ist gar kein Platz vorgesehen. Also hat der Print-Layouter kurzerhand beschlossen, zwei 1 kΩ Widerstände durch einen 390 Ω Widerstand zu ersetzten. Im gegenständlichen Fall mag das möglich sein und funktionieren, in anderen Fällen kann das ernstere Konsequenzen haben. Da die Vorwiderstände allesamt deutliche Zeichen von Überhitzung aufweisen, werde ich sie gegen neue Widerstände mit höherer Leistung ersetzen und evt. auch den ICs kleine Kühlkörper verpassen.
Im Zuge der Spannungsprüfung habe ich die Treibertransistoren ausgebaut und den Verstärker zu Testzwecken mehrmals ein- und ausschalten müssen. Dabei konnte ich wahrnehmen, dass die LS-Relais nach jedem Einschalten mit Verzögerung anziehen. Dies ist als sehr gutes Zeichen zu werten, da es bedeutet, dass der Relay Driver funktioniert. Vorausgesetzt der Protection Circuit funktioniert, kann auch angenommen werden, dass keine Gleichspannung am Ausgang der Endstufe mehr anliegt. Bei näherer Betrachtung der LS-Relais fiel mir auf, dass diese bereits durch den Vorbesitzer erneuert und gegen Ersatz-Typen getauscht wurden. So, nun heißt es abwarten und Tee trinken, während ich auf die Lieferung der Ersatz-Transistoren warte…
Teil 2:
Während ich auf die Lieferung der Ersatztransistoren gewartet habe, habe ich mich etwas um das VR Board gekümmert. Ich habe den Source Direct Schalter ausgebaut, zerlegt, gereinigt und konserviert. Ebenso das (gekapselte) Volume-Potentiometer ausgebaut, geprüft und so gut es ging gereinigt. Beim Volume-Poti ist mir aufgefallen, dass es wie in den 70er bis 90er Jahren üblich, einen Zwischenabgriff aufweist. Dies war damals zur Realisierung der Loudness-Funktion erforderlich. Eigenartigerweise weist der Verstärker jedoch keinen Loudness Schalter auf! Doch dazu später. Zu guter Letzt habe ich auch noch das kleine Relais geprüft, welches für die -20 dB Muting Funktion zuständig ist. Soweit war hier alles ok.
Als die bestellten
Ersatztransistoren angekommen sind, habe ich zuerst die, von SONY als Class A –
Amp und Cascade bezeichneten Transistoren des Line Verstärkers ausgebaut und
durch neue ersetzt. Dies hatte jedoch nicht den erhofften Erfolg gezeitigt. Im
Gegenteil, die Ausgangsspannung des Line Verstärkers zeigt nun -52 V an!
Interessanterweise lagen alle Kontrollspannungen des Line Verstärkers jedoch im
grünen Bereich, mit Ausnahme des Eingangspotentials am Differenzverstärker.
Also habe ich auch gleich den leider nicht mehr erhältlichen Twin-Transistor
des Differenzverstärkers durch 2 passende Low-Noise Einzeltransistoren ersetzt.
Die nachfolgende Prüfung des Line Verstärkers zeigt jedoch ebenfalls keine Spur
von Fehlerbehebung. Also forschte ich tiefer und prüfte weitere Transistoren,
Z-Dioden und Kondensatoren, auch der Const Current Transistor wurde erneuert.
Alles mit dem gleiche Erfolg: alle Bauteile in Ordnung – Ausgangsspannung
negativ! Vor lauter Betriebsblindheit habe ich ganz übersehen, dass ich alle
Prüfungen ohne geeigneten Abschlußwiderstand am Eingang des Line Verstärkers
durchgeführt habe und auch die Signalrückkoppelung der Endstufe nicht verbunden
war. Das war des Rätsels Lösung! Durch die ordnungsgemäße Verbindung des VR
Boards mit dem Line Verstärker stellte sich das Eingangspotential des
Differenzverstärkers auf die planmäßigen -0,2 V ein und der Verstärker arbeitet
nun so wie er soll! Durch den Ersatz mehrerer Transistoren kann nun jedoch nicht
mehr eindeutig festgestellt werden, welcher Transistor defekt war und welcher
nicht. Ich vermute jedoch sehr stark, dass der Cascade Transistor defekt war,
weil dieser eine sehr hohe Kollektor-Emitter Spannung zu bewältigen hat (die
maximalen Durchbruchspannungen VCBO und VCEO des 2SA916
sind mit -160 V angegeben) und die Ausgangsspannung nach dessen Ersatz das
Vorzeichen gewechselt hat.
Nach provisorischer Einstellung des
Ruhestroms zeigt der Verstärker im Testbetrieb im linken Kanal nun eine
deutlich geringere Gleichspannungskomponente (DC-Offset) als im rechten Kanal.
Dies führe ich auf den Tausch bzw. die Erneuerung des linken Differenz-Transistors
im Line Verstärker zurück. Im Zuge der Restaurierungsarbeiten werde ich deshalb
auch den rechten Differenz Transistor erneuern. Bei diesem Testbetrieb hat sich
auch bestätigt, dass die ½ W Vorwiderstände des ± 15 V
Spannungsreglers mit bis zu über 100°C sehr warm werden und damit zu schwach
dimensioniert sind. Da die Gefahr besteht, dass bei Versagen der Vorwiderstände
die nachgeschalteten Spannungsregler mit in den Tod gerissen werden, werde ich
sie gegen neue 1W Typen ersetzen.
Bei meiner routinemäßigen
Überprüfung aller Verstärkerfunktionen hat sich noch ein interessantes Verhalten
gezeigt. Die Betätigung des Bass- und Höhenreglers hat jeweils nur eine
Pegelerhöhung von knapp 2 dB zu Folge. Laut Datenblatt sollten es jedoch 7 dB
bei 100 Hz und 6 dB bei 10 kHz sein. Dieses Fehlverhalten hat seine Ursache
sehr wahrscheinlich im Klangregelnetzwerk, wie zB schwächelnde Kondensatoren
und/oder Potentiometer. Der Sache wird natürlich nachgegangen und der
Sollzustand wird wieder hergestellt.
Zudem hat sich gezeigt, dass sich bei Null-Stellung der Klangregler ein besonderer Effekt einstellt: tiefe Frequenzen werden bis ca. 1 kHz deutlich stärker wiedergegeben (von +6,3 dB bei 50 Hz bis auf 0,8 dB bei 1 kHz abnehmend). Dies entspricht einer typischen Loudness-Funktion, wie sie für ältere Verstärker Jahrzehnte lang Standard waren. Interessant ist hier, dass es aber keinen Loudness Schalter gibt! Dieser Effekt verschwindet bei Betätigen des Source Direct Schalters, der ja das Klangregelnetzwerk überbrückt bzw. kurz schließt. Man sollte annehmen, dass bei Null-Stellung der Bass- und Höhenregler das Signal weder verstärkt noch abgeschwächt wiedergegeben wird. Ein Blick in den Schaltplan zeigt, dass das Ausgangssignal des Klangregelnetzwerks vom Zwischenabgriff des Volume-Potis aufgenommen wird, wie es typischerweise für eine Loudness-Funktion eingesetzt wird. Also eine versteckte Loudness-Funktion? Das glaube ich eher nicht, zumindest habe ich sowas noch nie gesehen. Und es macht ja auch keinen Sinn. Wieso sollte eine so renommierte Marke wie SONY in ihrer Edel- HiFi-Serie eine versteckte Loudness-Funktion einbauen? Vielleicht hat sich die Qualität mancher Bauteile im Klangregelnetzwerk im Laufe der Zeit verändert und so zu einer ungewollten Loudness-Funktion geführt? Ich werde der Sache nachgehen.
Nachdem nun klar ist, dass der Verstärker
grundsätzlich funktioniert, werde ich das Gerät vollständig zerlegen und alle Komponenten
reinigen und prüfen.
Teil 3:
Vor der Zerlegung des Verstärkers in seine Einzelteile habe ich jedoch noch den Phono-Equalizer bzw. den Phono-Eingang geprüft. Dabei hat sich so manche Überraschung eingestellt. Bei Einspeisung eines 1 kHz Testsignals mußte ich am Ausgang des Verstärkers eigenartige Verzerrungen feststellen. Zum einen war die Sinuswelle des Testsignals einmal in der oberen Halbwelle und einmal in der unteren Halbwelle abgeschnitten bzw. mit einer Maximalspannung von ca. 30 V Spitze-Spitze scharf begrenzt. Die Testfrequenz von 1 kHz war hingegen klar abzulesen und die Signalform sinusförmig. Andererseits schwankte das gesamte Signal mit einer sehr niederen Frequenz auf und ab, ähnlich einer Schwebung, bei der sich zwei Signale mit geringem Frequenzunterschied gegenseitig überlagern. Leider konnte ich die Fehlerursache vorerst nicht näher verfolgen, da bereits nach einigen Sekunden die Lastwiderstände am Verstärkerausgang sehr heiß wurden und der Protection Circuit seinen Dienst aufgenommen hat und das LS-Relais planmäßig abgeschaltet hat. Nach ausreichender Abkühlung der Lastwiderstände habe ich das Prozedere vorsichtig wiederholt und genau das gleiche feststellen müssen: Hohe Ausgangsspannung - Signal abgeschnitten - heiße Lastwiderstände – Abschalten des LS-Relais. Daraus leite ich folgendes ab: a) Protection Circuit funktioniert, b) Signal wird grundsätzlich verstärkt, c) die „Schwebung“ ist eventuell auf äußere Einflüsse zurückzuführen und d) die Begrenzung des Ausgangssignals hat ihre Ursache entweder in der Spannungsversorgung (Power Supply) oder in einer übermäßig hohen Spannungsverstärkung des EQ-Amps. Da alle anderen Inputs problemlos funktionieren, kann es nur am EQ-Amp liegen. Alle Kontrollspannungen am EQ-Amp waren in Ordnung. Als mögliche Fehlerquellen kommen hier also nur mehr die Differenz Transistoren am EQ-Eingang, der OP-Amp am Ausgang oder das RIAA-Entzerrer Netzwerk in Frage. Ich spare mir diese Überprüfung für später auf und beginne mit dem Ausbau aller Komponenten des Verstärkers.
Nach dem
Zerlegen des Geräts in seine einzelnen Funktionsgruppen habe ich zunächst mal
alle mechanischen Bauteile wie Transformator, Platinen, Kühlkörper, Bodenplatte,
Rückwand, Cinch-Buchsen, LS-Terminal, Knöpfe und Regler, Gestänge, Seitenwände,
Frontplatte, etc gereinigt. Bei der Gelegenheit habe ich auch eine feste
Schraubverbindung zwischen Masseleitung und Kühlkörper realisiert.
Beim Ausbau des LS-Terminals an der Rückseite des Verstärkers sind mir einige gebrochene und gerissene Lötstellen aufgefallen, die durch übermäßig starkes Verbiegend der Terminals gegen die Platine des SP Boards entstanden sein mußten. Dies muß bei der Erneuerung der LS-Relais passiert sein, da hierzu das SP Board vollständig ausgebaut werden muß. Da war wohl jemand zu faul den Trafo und/oder die Rückwand zu demontieren, also hat er einfach das SP-Board so weit verbogen, dass es ausgebaut werden konnte. Dabei sind die Lötstellen gebrochen…. Selbstverständlich habe ich die Sache in Ordnung gebracht.
Da nun alle Relais gut zugänglich waren, habe ich deren grundsätzliche Funktion samt Kontaktwiderständen mit einem speziellen Hochstrom-Meßgerät (HCCR-Meter) geprüft. Alle Relais waren in Ordnung und wurden auf den PCBs belassen.
Um dem eingangs beschriebenen, eigenartigen „Loudness-Verhalten“ auf die Spur zu kommen, habe ich nun alle Widerstände und Kondensatoren im Klangregelnetzwerk geprüft. Ich konnte jedoch keine Auffälligkeiten entdecken, alle Bauelemente wiesen ihre planmäßigen Kennwerte auf. Ich also gehe davon aus, dass sich nach der Grundreinigung des gesamten Verstärkers der normale Soll-Zustand einstellen wird.
Nun zurück zum EQ-Amp: Zuerst habe ich alle Eingangs-Transistoren ausgebaut und geprüft. Es hat sich gezeigt, dass die Transistoren im linken Kanal noch in Ordnung und gut aufeinander abgestimmt waren. Die beiden Transistoren im rechten Kanal waren grundsätzlich noch in Ordnung, verhielten sich in ihrer Funktion jedoch stark unterschiedlich und waren damit nicht mehr als Differenz-Verstärker geeignet. Um festzustellen, ob dies die Fehlerursache ist, habe ich zunächst nur die Transistoren im rechten Kanal erneuert. Da die Originaltransistoren praktisch nicht mehr erhältlich sind, habe ich dazu geeignete und aufeinander abgestimmte Ersatztypen verwendet. Dazu habe ich mit Hilfe eines Transistor-Comperators zwei Transistoren ausgewählt, die sich in ihrem Verhalten bestmöglich ähnlich sind. Die RC-Glieder des Phono-Entzerrer-Netzwerks waren ebenfalls in Ordnung. Bei der Gelegenheit habe ich auch gleich den Fuß-Elko geprüft, der den invertierenden Eingang des Differenzverstärkers auf Null-Potential halten soll. Hier hat sich nun gezeigt, dass alle beiden Elkos schon ziemlich „leaky“ waren, weshalb ich sie selbstverständlich gegen neue Elkos ausgetauscht habe. Vielleicht war das ja der Grund für die Verzerrungen am Phono-Ausgang. Das werde ich aber erst sehen, wenn ich den Verstärker wieder vollständig zusammengebaut habe und in den Testbetrieb gehen kann.
Teil 4 (letzter Teil):
Nach vier Wochen hat sich der
Händler meines Vertrauens nun endlich bei mir gemeldet um mir mitzuteilen, dass er die
von mir bestellten Glimmerscheiben für die Endstufentransistoren nicht mehr
bekommt. Stattdessen hat er mir Silikon-Pads organisiert, die man selber auf
die richtige Größe zuschneiden kann. Gesagt getan! Also habe ich die
Silikon-Folie auf das richtige Maß der großen Sanken Transistoren
zugeschnitten, beidseitig mit Wärmeleitpaste versehen und die Transistoren mit
dem Kühlkörper verschraubt. Gleichzeitig mit der Silikon-Folie sind auch die
ein und zwei Watt Widerstände für die 15 V Spannungsregelung mitgeliefert
worden. Nun habe ich die ½ Watt Widerstände des Spannungsreglers gegen 1 und 2
Watt Typen ersetzt. Dies erhöht die Sicherheit gegen thermisches Versagen und
schütz somit auch den 3-pin Spannungsregler.
Die Anhebung und Absenkung der Bässe und Höhen stellt sich im Wesentlichen genau so ein, wie in den Technischen Spezifikationen des TA-F570ES beschrieben (Bass at 100 Hz +/- 7 db, Treble at 10 kHz +/- 6 dB). In der Grafik des Spectrum Analyzers sieht man, dass die Absenkungen jeweils um 1-2 dB stärker als die zugehörigen Anhebungen ausfallen. Diese geringen Unterschiede sind praktisch nicht hörbar und mit Sicherheit der Bauteilqualität und -streuung geschuldet, ebenso wie der verwendeten Meßgeräte. Auch der 15 Hz Subsonic Filter arbeitet wei er soll. Aufgrund der Ergebnisse des Spectrum Analyzers und des bisher gewonnenen Höreindrucks kann ich abschließend feststellen, dass sich der Sony TA-F570ES so verhält wei er soll und auch nach 35 Jahren noch einen hervorragenden Klangeindruck hinterläßt. Im Vergleich zu anderen mir bekannten Verstärkern kann mit dem Sony die Lautstärke im Bereich "Zimmerlautstärke" sehr fein und gefühlvoll geregelt werden, ohne die -20 dB MUTING Funktion zu verwenden. Die ist insbesondere bei Verwendung von hochempfindlichen Lautsprechern sehr angenehm un hilfreich.
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
Kommentare
Kommentar veröffentlichen