Reparatur Vor- und Endstufe Onkyo P-3090 und M-5090
Onkyo verfolgte mit der Integra-Serie, welche Anfang der 80er bis 1992 produziert wurde, eine hochwertige Produktphilosophie unter Verwendung neuester Halbleitertechnik und bester Transformatoren. Ich berichte hier über die Reparatur zweier Modelle, die zur absoluten Oberklasse dieser besonderen Serie zählen.
Vorverstärker P-3090
Die Vorstufe P-3090 wurde von 1981-85 hergestellt und wog beachtliche 10,5 kg - ein Gewicht, das von manchen Vollverstärkern nicht erreicht wird! Auch der damalige Neupreis von 3.500,- DM wog ähnlich schwer. Immerhin, es handelt sich dabei um einen Vorverstärker der Spitzenklasse mit hervorragenden Kenndaten und ultralinearem Frequenzbereich.
Der P-3090 glänzt insgesamt durch seine durchwegs robuste mechanische Bauart mit einem 3(!) mm starkem Aluminiumdeckel - eine Wandstärke, die damals nur bei Frontpaneelen verwendet wurde. Das Bodenblech hingegen besteht überraschender Weise nur aus einem sehr dünnwandigen 0,8 mm Alu-Blech und macht einen vergleichsweise windigen Eindruck, der eigentlich nicht ins ansonsten hochwertige Gesamtbild paßt. Das Gerät fand den Weg zu mir, weil es die Ursache für einen erheblichen Defekt in der daran angeschlossenen Endstufe M-5090 war. Nach dem Umschalten von PHONO auf TUNER Betrieb stellte ein Kanal der Endstufe mit mächtigem Getöse und Gekrache plötzlich seinen Dienst dauerhaft ein. Es ist zu vermuten, dass ein kurzer aber sehr energiegeladener Impuls zum Abrauchen der Endstufe geführt hat. Doch dazu später...
Zunächst hieß es, den Fehler in der Vorstufe zu identifizieren und zu reparieren. Bei der Sichtprüfung fielen abgesehen von der sehr dunklen Verfärbung der PCB im Bereich des zentralen Hauptkühlkörpers keine Besonderheiten auf. Ungewöhnlich hingegen waren die übermäßig stark mit Fett/Öl überzogen Bauelement und PCBs; das Gerät hätte in einer Frittenbude stehen können...
Nach dem Einschalten der Vorstufe blinkten zunächst drei gelbe LEDs des Waiting Monitors, die jedoch planmäßig nach sechs Sekunden in ein dauerhaft grünes Leuchten übergingen. Die Messung der Betriebsspannungen nach den drei Gleichrichtern zeigte planmäßig + 12,5 V, ± 47 V und ± 26,5 V und schienen damit in Ordnung zu sein. Bei Betätigung der Input Tasten AUX, TUNER, TAPE und PHONO schalteten alle Eingangsrelais ordnungsgemäß durch. Bei Einspeisung eines 200 mV/1 kHz Testsignals in AUX und TUNER konnte ein einwandfreies Ausgangsignal gemessen werden. Der Volume Regler funktioniert glatt und ohne noise. Der Treble control hatt einige Kontaktprobleme, funktionierte insgesamt aber ohne große Störungen - lediglich in der letzten Stellung stellten sich massive Phasenverschiebung von 16µs bzw. 60° ein. Der Bass Control wies durchwegs extrem starke Geräusche mit temporären Signalverzerrungen auf. Die Reglerknöpfe des Bass und Treble Controls sind offensichtlich schon einmal ausgebaut und dann aber wieder versetzt in die Reglermechanik eingebaut worden; d.h. die Regler ließen sich jeweils um eine Rasterstellung mehr bzw. weniger als vorgesehen verstellen.
Signaldeformation bei Betätigung BASS Control
Dunkle Verfärbung der PCB unter dem Kühlkörper
Beim Versuch, einen hohen Ausgangsimpuls zu provozieren, ist uA folgendes aufgefallen:
- Sprunghafte Spannungsänderungen am Ausgang lassen sich nur im PHONO Betrieb und nur im linken Kanal provozieren. Der WAITING MONITOR schaltet dann auf eine gelb blinkende LED um; dabei greift das Relais 701 ein und schließt das Ausgangssignal gegen Masse kurz. Meist geht nach einigen Sekunden der WAITING MONITOR wieder in den Normalmodus mit drei grünen LEDs über.
- Diese Spannungsänderungen entstehen auch bei Aufdrehen des Volume Reglers oberhalb der -30 dB Grenze im PHONO Betrieb.
- Starke Spannungsänderungen entstehen auch bei Betätigung des BASS Controls.
- Auch beim Umschalten des CARTRIDGE SEL Schalters von 100 HIGH MC auf 10~40 MC und ebenso beim Zurückschalten von 10~40 MC auf 100 HIGH MC sind solche Spannungssprünge zu beobachten.
- Die Rückkehr in den Normalmodus erfolgt nicht immer automatisch; der Normalmodus wird immer dann erreicht, wenn der Volume Regler unterhalb -30 dB zurückgefahren wird.
Aus diesen Beobachtung läßt sich ableiten, dass im PHONO Betrieb offensichtlich der PROTECTION & TRANSIENT KILLER eingreift und mittels Relais 701 das Ausgangssignal kurz schließt. Das heißt aber auch, dass PROTECTION & TRANSIENT KILLER ordnungsgemäß funktioniert. Weiters kann daraus geschlossen werden, dass das Fehlverhalten nur im linken Kanal im PHONO Betrieb gegeben ist. Also muß der Fehler in der (linken) PHONO Vorstufe zu suchen sein. Erwähnenswert ist hier auch, dass der EQ Amp als Class-A Stufe realsiert ist, also einen relativ hohen Strom- bzw. Energieverbrauch aufweist.
Der TRANSIENT KILLER überwacht und meldet unzulässige Spannungsschwankungen in der ± 32 V Spannungsversorgung und des Ausgangssignals des FLAT AMPLIFIERS (der auch den HEAD PHONE AMP ansteuert). Der Vorverstärker ist 100% DC-gekoppelt; entlang des gesamten Signalwegs ist kein Kondensator angeordnet. Eine unzulässige Signalerhöhung kann also nur von einem defekten Bauelement, wie zB Transistor oder Kondensator verursacht werden. Eventuell können durch die extrem starke Platinenverschmutzung auch diffuse Fremdspannungen in den Signalweg gelangen, weshalb die EQ Platine gründlich gereinigt und erneut überprüft wurde.
Die Prüfung der geregelten Betriebsspannung des PHONO EQ-Amps zeigte, dass die positive Betriebsspannung nur 5,3 V anstatt 21 V beträgt; die negative Betriebsspannung war hingegen in Ordnung. Da die Betriebsspannungen des EQ-Amps je Spannungszweig mit zwei Z-Dioden, vier Transistoren und einem FET geregelt wird, war die Suche nach dem Fehler realtiv aufwändig.
- Ausbau und Prüfen Elkos C905 ... C908 (100µ/25, parallel zu Z-Dioden) > da nur mehr 70% Restkapazität > Erneuerung durch 4 x 100µF/50V
- Prüfen C913 und C914 > in Ordnung und auf PCB belassen
- Prüfen Z-Dioden im Regelkreis > alle in Ordnung
- Ausbau und Prüfen Q907 > zweifelhafter Zustand > ersetzt durch neuen Transistor
- Ausbau und Prüfen Q905 > zweifelhafter Zustand, sehr geringe Stromverstärkung > ersetzt durch MJE15030G
- Ausbau und Prüfen Q911 > FET vorsichtshalber ersetzt
- Ausbau und Prüfen Q909 > defekt > ersetzt durch BC637
Wie es im Leben so ist, war der letzte geprüfte Transistor Q909 defekt und damit die Ursache für die zu geringe Betriebsspannung. Die positiven Betriebsspannungen im EQ AMP betragen jetzt korrekterweise 21 und 41 V. Das Auslösen des Ausgangsrelais R701 im PHONO Betrieb konnte nun nicht mehr provoziert werden, ebenso konnten keine plötzlichen Spannungsanstiege mehr beobachtet werden.
Die Prüfung des DC-Offsets zeigte keine Auffälligkeiten, es war keine Neueinstellung erforderlich; DC- Offset < ± 0,1 mV
Test AUX und TUNER Betrieb: Beide Kanäle werden ordnungsgemäß verstärkt und auf den Ausgang durchgeschaltet
Test PHONO Betrieb: Der linke Kanal wird ordnungsgemäß durchgeschaltet, der rechte jedoch nicht, d.h. kein Ausgangssignal am rechten Kanal! Die Signalverfolgung ergab, dass das rechte PHONO Signal bis zum Relais RL 301 vorhanden ist, danach nicht mehr. Das Relais RL 301 wurde ausgebaut und die Kontakte ggeprüft, welche jedoch in Ordnung waren. Vorsichtshalber habe ich die Kontakte trotzdem noch gereinigt und das Relais wieder eingebaut.
Relais RL 301
Die vertiefte Fehlersuche ergab, dass das rechte PHONO Signal bis kurz vor dem Relais RL 301 noch vorhanden ist. Am Pin R-REC kann das Signal noch nachgewiesen werden, am Schaltkontakt des Relais nicht mehr. Der Fehler war ein unsichtbarer Leitungsbruch einer Leiterbahn auf der PCB. Die Verbindung zwischen R-REC und dem Relais erfolgt durch eine kurze Kupferbahn, die direkt unter dem zentralen Kühlkörper auf der EQ-PCB verläuft. Sehr wahrscheinlich wurde diese Leiterbahn aufgrund der starken Wärmeabstrahlung des Kühlkörpers durch thermisch-mechnische Überbeanspruchung unterbrochen. Es wurde eine neue Verbindung mit einer kurzen roten Litze geschaffen (Überbrückung der Leiterbahn).
Neue Verbindung mit roter Litze zwischen R-REC und Relaiskontakt RL301
Beide Kanäle werden nun im PHONO Betrieb verstärkt und ordnungsgemäßauf den Ausgang durchgeschaltet.
Ausgangssignal PHONO
Zum Schluß wurden noch das Frontpaneel abgenommen und alle Bedienknöpfe gereinigt und korrekt positioniert. Die Halterungen der kleinen Glühlämpchen hinter den Controls waren allesamt schon etwas altersschwach und morsch, aber noch einigermaßen brauchbar. Die wichtigsten Elkos wurden geprüft und einige davon gegen neue ersetzt. Die gröbsten Verunreinigungen auf den PCBs wurden ebenfalls entfernt. In einem ersten Probebetrieb erreichte der Hauptkühlkörper bereits nach ca. 10-15 Minuten eine Temperatur von 80° C, nach längerer Betriebsdauer steigt die Temperatur auf 100° C an. Diese ungewöhnlich hohen Temperaturen sind zum einen dem Class-A Betrieb des PHONO EQ geschuldet; andererseits sind auch die Leistungstransistoren der Spannungsregelung auf dem selben Kühlkörper angeordnet.
Endstufe M-5090
Die Endstufe M-5090 wurde zeitgleich mit der Vorstufe von 1981-85 hergestellt, leistet 2x200W/8Ω und ist 31 kg schwer: Damit wird jeder Positionswechsel auf der Werkbank zum workout! Der damalige Neupreis betrug 4.500,- DM und überstieg nicht selten mehrere Monatslöhne! Die M-5090 ist als Doppe-Mono-Endstufe konzipiert; d.h. jeder Kanal ist voneinander unabhängig und besitzt jeweils einen eigenen Netztransformator und separate Spannungsversorgung.
Die Endstufe wurde im Vorfeld bereits von einem Servicetechniker angesehen, der dazu meinte, es müssen nur einige Transistoren und Kondensatoren erneuert werden... welche genau hat er jedoch nicht dazu gesagt! Aus diesem Grund waren bereits zwei Leistungstransistoren von der Power Amp PCB des rechten Kanals abgelötet gewesen. Ähnlich wie bei der Vorstufe, waren auch hier alle PCBs und sonstige innere Bauteile extrem mit Fett und Öl verschmutzt. Der rechte Kanal war vollkommen tot, ob der linke Kanal noch funktioniert, war vorerst nicht klar. Die Beleuchtung der großen VU-Meter war bereits auf LED umgestellt worden.
Die beiden Sicherungshalter der Primärsicherungen waren nicht planmäßig auf der PCB befestigt, sondern sehr leger und mit dünnen stromführenden Drähten mit der PCB verlötet. Ob das der Originalzustand ist, ist fraglich. Die Sicherung für den rechten Kanal fehlte und der linke Kanal war nur mit 3,15 anstatt mit 4 A abgesichert. Die insgesamt 2 x 8 Gleichrichterdioden waren meßtechnisch in Ordnung, ebenso die beiden kleinen Brückengleichrichter. Im Bereich der Spannungsregelung von 74 auf 22 V sind dunkle Verfärbungen zu erkennen, die auf Überhitzung schließen lassen (was kein Wunder ist, da hier 52 V verbraten werden). Ansonsten waren hier auf den ersten Blick keine weiteren Auffälligkeiten erkennbar.
Endstufe M-5090 mit Power Amp PCB rechter Kanal
Neben dem Doppel-Mono Aufbau der Endstufe besteht eine weitere Besonderheit im konstruktiven Design der eigentlichen Power Amps. Jeder Kanal ist als klassische Gegentakt Leistungsstufe mit einer zweistufigen Darlington-Treiber-Schaltung und insgesamt sechs (6!) Leistungstransistoren aufgebaut. Die zwei mittig angeordneten Leistungstransistoren SANKEN 2SA1196 und 2SC2773 - deren Pins bereits abglötet waren - waren komplett defekt bzw. vollständig durchlegiert. Die meßtechnische Überprüfung auf der PCB der übrigen vier Transistoren ergab, daß diese augenscheinlich in Ordnung sind. Wie sich später gezeigt hat, weisen die Emitterwiderstände in eingebautem Zustand unterschiedliche Werte auf, was auch eine Ursache oder Folge für das Versagen der beiden mittleren Transistoren sein könnte. Leider sind die defekten Leistungstransistoren heute nicht mehr erhältlich, sodaß auf geeigneten Ersatz ausgewichen werden muß. Erschwerend kommt hinzu, daß die Gehäusebauform MT-200 ebenfalls nicht mehr gebräuchlich ist. Auf diversen Kanälen und Plattformen werden gelegentlich noch einige Exemplare vom Typ 2SA1196 und 2SC2773 angeboten; ob es sich dabei wirklich um Original-Bauteile in guter Qualität handelt, sei dahingestellt....
Sechs SANKEN Leistungstransistoren je Kanal
Defekte Endstufentransistoren im MT-200 Gehäuse Bei der folgenden Demontage des Bodenblechs fiel mir ein kleines Stück eines Transistorgehäuses mit dem Aufdruck
„C1941“ entgegen. Es hat sich herausgestellt, daß dieses Stück vom Transistor Q14 (2SC1941), der ersten Stufe der zweistufigen Darlington-Treiber-Schaltung des Right Channel Drive Amps, abgeplatzt ist. Offensichtlich ist diese Abplatzung passiert, als sich der rechte Kanal mit lautem Knall verabschiedet hat. Nach Ausbau und Prüfung des Transistors hat sich gezeigt, dass dieser erwartungsgemäß ebenfalls defekt war. Damit sich ein Transistor dermaßen explosionsartig zerlegt, muß es sich um eine außergewöhnlich starke Impulsbelastung gehandelt haben!
Right Channel Drive Amp mit abgeplatztem Q14 (Bildmitte) neben intaktem Q16 (2SC2238B)
Bei so einem kapitalem Defekt der Endstufe ist die Wahrscheinlichkeit naturgemäß sehr hoch, daß auch andere Bauelemente/Transistoren des Driver Amps mit in den Tod gerissen wurden. Ich habe deshalb alle übrigen Transistoren der Treiber-Stufe samt Bias-Transistor geprüft. Es hat sich herausgestellt, daß pratkisch alle Transistoren der ersten und ein Transistor der zweiten Treiber-Stufe defekt waren. Ebenso war der Bias-Spreader Transistor defekt. Selbstverständlich habe ich alle Transistoren gegen neue ersetzt!
Als nächsten Schritt habe ich alle vier großen Siebelkos (Nennkapazität 30.000µF/90V) geprüft: Obwohl alle Elkos nur mehr rund ¾ an Restkapazität aufweisen, besitzen sie allesamt sehr geringe ESR-Werte; Güte Q sowie Dissipation Factor D liegen im mittleren Bereich. Aufgrund der sehr niederen ESR Werte und der nicht unüblichen Q und D Werte ist eine sofortige Erneuerung nicht zwingend erforderlich, insbesondere weil die Beschaffung schwierig ist und die realen Kapazitäten neuer Elkos erfahrungsgemäß im unteren Toleranzbereich (-20%) liegen. Auf längere Sicht sollten die Elkos jedoch erneuert werden.
Siebelko mit 75% Restkapazität und geringem ESR von 47,5 Milliohm
Vor erstmaliger Inbetriebnahme der Endstufe habe ich noch alle Transistoren und Elkos im Driver Amp des rechten Kanals geprüft. Ebenfalls wurde der Posistor auf der Power Amp PCB geprüft bzw. mit dem Wert des Posistors auf dem linken Kanal verglichen. Alles soweit ok.
Der Power Amp des linken Kanals wurde gereinigt und eine verdächtige Jumper-Verbindung wurde nachgelötet. Die Emitterwiderstände des linken Kanals sind alle streng symmetrisch und weisen planmäßige Werte auf. Bei den Emitterwiderständen im rechten Kanal sind jedoch Unterschiede zu verzeichnen. Bei näherer Betrachtung hat sich herausgestellt, daß ein 1 Ohm Emitterwiderstand durchgebrannt war, welcher umgehend erneuert wurde. Es handelte sich dabei um den Emitterwiderstand zwischen den beiden durchlegierten Endstufentransistoren! Im Zuge der Prüfung der Emitterwiderstände hat sich auch gezeigt, daß noch ein weiterer Leistungstransistor defekt war.
Defekter Leistungstransistor und durchgebrannter 1 Ohm Emitterwiderstand
Neuer 1 Ohm Emitterwiderstand (Bildmitte) Als Ersatz der sechs SANKEN Endstufentransistoren wurden ONSEMI NJW3281G und NJW1302G ausgewählt, insbesondere deshalb, weil sie sehr linear arbeiten, eine hohe Transistfrequenz und eine symmetrische Charakteristik in Komplementärschaltungen aufweisen. Aus einem Kollektiv von jeweils 20 Transistoren wurden in einem speziellen Matching-Verfahren für jeden Transistor-Typ die jeweils am besten geeignete Transistor-Triple-Kombination meßtechnisch bestimmt und herausgefiltert. Dies ermöglicht den parallelen Einsatz von jeweils drei Transistoren mit sehr ähnlichem Verhalten, was bei Parallelschaltungen von mehreren Transistoren praktisch zwingend erforderlich ist.
Da diese gematchten Leistungstransistoren jedoch eine andere Bauform aufweisen als die alten Sanken MT-200 Typen, mußten geeignete Befestigungsmöglichkeiten am Kühlkörper geschaffen werden. Dazu wurden neue Löcher in die Kühlkörper gebohrt und jeweils mit einem M3-Gewinde zur Befestigung der Transistoren versehen.
Kühlkörper mit neuen M3-Gewindebohrungen
Selektierte Endstufentransistoren in rechtem Kanal fertig eingebautNach all diesen vorbereitenden Prüfungen und Maßnahmen konnte ich die Endstufe nun beruhigt in Betrieb nehmen. Einige Sekunden nach dem Einschalten wechselte die Beleuchtung der VU-Meter von rot auf grün, was die erfolgreiche geräte-intere Sicherheitsprüfung signalisiert. Alle Potis und Schalter funktionieren, ebenso die zugehörigen Signallampen. Das Lautsprecherrelais zieht an und der Ruhestrom steigt in beiden Kanälen stetig von anfänglich 8 mV auf etwa 10-12 mV an. Nach der Aufwärmphase habe ich den Ruhestrom auf die vorgeschriebenen 13 mV eingestellt. Für die Meter Zero Point Adjustment waren nur geringfügige Neueinstellungen erforderlich, die Meter Offset Adjustment erforderten keine Neueinstellungen. Für das Meter Level Adjustment waren ebenfalls nur geringfügige Neueinstellungen notwendig. Durch die Servo-Schaltung war praktisch kein DC-Offset am LS-Ausgang meßbar.
Mechanische Nullpunkt-Einstellung VU-Meter
Nun stand einem ausgiebigen Probehören der Vor-/Endstufenkombi P-3090/M-5090 nichts mehr im Wege. Wie zu erwarten war, spielt die Gerätekombi wunderbar harmonisch und klar zusammen. Selbst nach gut 40 Jahren funktionieren alle Potis und Schalter klaglos, die Zeiger der schönen und großen VU-Meter zucken herrlich im grünen Licht... sofort fühlte ich mich in die 1980er Jahre zurückversetzt, wo ich zum ersten Mal
Telegraph Road von den
Dire Straits auf dieser legendären Kombi hören durfte!
