CD-Röhren-Filter

Aus Klang & Ton 1/94

Die schwarze Analogschallplatte hat bei vielen Leuten ausgedient und ist durch die viel praktischere und störungsunanfälligere CD ersetzt worden. Unter klanglichen Aspekten ist die CD-Wiedergabe allerdings umstritten: Mancher Musikliebhaber vertritt die Auffassung, der Klang der CD sei zwar nicht schlecht, aber irgendwie fehle etwas - vielleicht Musikalität. Genauer spezifizieren kann dieses unbestimmte Gefühl allerdings kaum jemand.

An dieser Stelle soll keine Grundsatzdiskussion über das digitale Aufzeichnungsverfahren geführt werden - diese trägt philosophische und mitunter auch polemische Züge. Physikalisch nachweisbar sind dagegen einige Details in der Technik von CD-Playern, die eindeutig klangbeeinträchtigend wirken, für die sich aber durchaus Abhilfe schaffen läßt. Dabei ist es nicht unbedingt erforderlich, der Gigantomanie zu verfallen und einen 20000-Mark-Player auf die Beine zu stellen: Schon mit geringem finanziellen Aufwand, den allerdings nur der in der CD-Technik bewanderte gezielt betreiben kann, lassen sich beeindruckende Klangverbesserungen erzielen. Das bedeutet nicht, daß der Kauf eines Billig-Players, den man anschließend aufmotzt, ein teureres Modell ersetzen kann: Ein schon im Originalzustand sehr gut klingender Player ist die sinnvollere Basis für ein CD-Player-Tuning.

Takt und seine Reste

Egal, ob 16-, 18- oder 1-Bit-Wandlertechnik im Herzen des CD-Spielers schlägt, auf der Digitalseite geben Taktfrequenzen im Megahertzbereich den Ton an. Und von diesen Takten erscheint trotz mehr oder weniger aufwendiger Digital- und Analogfilterung einiges als Hochfrequenzmüll am Analogausgang des CD-Spielers. Direkt zu hören ist dieser elektrische Unrat nicht, denn ab 20 Kilohertz nimmt die Empfindlichkeit des menschlichen Gehörs rapide ab. Aber er moduliert das hörbare Musiksignal und ist so für IM- und TIM-Verzerrungen verantwortlich, und zwei auf dem Frequenzband eng beieinanderliegende Hochfrequenz-Störungen können Differenztöne im hörbaren Bereich erzeugen.

Abhilfe schafft ein elektrisches Tiefpaßfilter, das räumlich vom CD-Spieler getrennt ist, damit nicht induktives oder kapazitives Übersprechen die Hochfrequenzstörungen an der Filterschaltung vorbeimogelt.

Eine solche Filterschaltung, die auf der Spanngitterröhre PCC 88 basiert, wird hier vorgestellt: Sie ist als vierpoliges Besselfilter mit einer Eckfrequenz von 50 Kilohertz (- 3 Dezibel) ausgeführt. Damit ist die Phasendrehung unterhalb von 20 Kilohertz vernachlässigbar, eine negative Klangbeeinflussung also nicht zu erwarten. Die Eingangsimpedanz der Schaltung liegt bei 400 Kiloohm, die Ausgangsimpedanz bei 330 Ohm. Die Verstärkung beträgt knapp eins, die Schaltung ist daher als Impedanzwandler anzusehen: Selbst CD-Spieler mit hochohmigem Ausgang, was zum Beispiel für die meisten regelbaren Ausgänge zutrifft, lassen sich anschließen, und das CD-Filter ist in der Lage, eine Endstufe unmittelbar anzusteuern. Ist die verwendete Endstufe ausreichend empfindlich und der CD-Player-Ausgang regelbar, dann kann sich ein Vorverstärker also entfallen.

Stromquellen

Eine Besonderheit der hier vorgestellten Röhrenbeschaltung sind die Konstantstromquellen an Stelle der normalerweise üblichen Katodenwiderstände. Die einfachste Form der Stromquelle ist ein Feldeffekt-Transistor (FET), dessen Gate und Source zusammengeschaltet sind. Legt man dann eine Spannung zwischen Drain und Source an, dann stellt sich ein konstanter Strom ein, der in einem weiten Bereich unabhängig von der Höhe der angelegten Spannung ist und nur von dem Dotierungsgrad des Halbleitermaterials abhängt (siehe Bild 1). Der Vorteil dieser Schaltung gegenüber anderen Varianten der Stromstabilisierung besteht darin, daß keine Hilfsspannung erforderlich ist. Eine über eine Spannungsreferenz aufgebaute Stromquelle, der meistgegangene Weg, bringt als störenden Effekt eine Kopplung mit der Betriebsspannung. Ein weiterer Vorteil einer aus einem FET aufgebauten Stromquelle ist ihre geringe Temperaturabhängigkeit. Allerdings hat der Anwender auf die Größe des Stroms keinen Einfluß. Er kauft also entweder eine FET-Festwertstromquelle, die es im TO-92-Gehäuse mit zwei Beinen zum Beispiel von Siliconix gibt, oder er unterzieht sich der Mühe, verschiedene FETs auszumessen, bis die passenden gefunden sind.

Hörtest

Die Klangunterschiede zwischen Katodenwiderstand und Stromquelle sowie im nächsten Schritt zwischen unterschiedlichen Festwertstromquellen und entsprechend geschalteten FETs waren Gegenstand eines ausführlichen Hörtests. Dazu wurde R9 gegen eine Stromquelle von 2,0 bis 2,5 Milliampere ausgetauscht und an Stelle von R 10 eine 2,5- bis 3,0-Milliampere-Stromquelle eingebaut.

Schon in der Widerstand-bestückten Form brachte das CD-Filter eine beeindruckende Ruhe in die Wiedergabe des Onkyo-CD-Players DX-6870. Der bisher vorhanden gewesene Nebel war wie weggeblasen, und Details, die bis zu diesem Zeitpunkt diffus oder unentdeckt geblieben waren, gaben sich plötzlich zu erkennen. Die Klangquellen standen stabiler auf ihren Plätzen, und zwischen ihnen war jetzt mehr Raum.

Der Unterschied zwischen Widerstand und Stromquelle war dann nochmals eklatant: Der Klang gewann bei Verwendung der Stromquellen an Klarheit, die Musik klang jetzt selbstverständlicher und losgelöster. Speziell im Hochtonbereich gaben sich mehr Feinheiten zu erkennen. Die Unterschiede zwischen verschiedenen Stromquellen waren geringer und teilweise nicht einfach auszuloten. Festwert-Stromquellen schnitten generell besser ab als Standard-FETs, allerdings gab es eine rühmliche Ausnahme: Der Feldeffekt-Transistor BFW 12 in Stromquellen-Schaltung konnte sich eindeutig an die Spitze aller getesteten FETs und Stromquellen setzen. Wurde er gar thermisch vorgealtert, dann war er den anderen Bauteilen deutlich überlegen.

Fazit

Für das CD-Filter bieten sich mehrere Einsatzmöglichkeiten an: Als eigenes Gerät ergänzt es vorhandene Wiedergabeketten. Schon mit dem auf der Platine enthaltenen Netzteil liefert die Schaltung exzellente Ergebnisse. Bekanntermaßen kann es natürlich nie schaden, hier einen größeren Aufwand zu treiben - siehe das Netzteil in K&T 6/92. Soll dieses zur Anwendung kommen, dann erlaubt das Platinenlayout, die Netzteil-Abteilung einfach abzutrennen.

Um eine Line-Stufe und bei Bedarf eine Phonovorstufe ergänzt, läßt sich ein Vorverstärker aufbauen. In einem vorhandenen Vorverstärker kann das Filter in den CD-Eingang gelegt werden, ähnlich wie ein RIAA-Entzerrer im Phonoeingang liegt. In den in K&T 1/92 vorgestellten Vorverstärker integriert, kann das vorhandene Netzteil zusätzlich auch die CD-Filterschaltung versorgen.

Die in dem hier vorgestellten CD-Filter eingesetzten, aus je einem Feldeffekt-Transistor bestehenden Stromquellen eignen sich hervorragend auch für andere Katodenfolgerschaltungen. Beim Austausch von Katodenwiderständen ist zu beachten, daß die FET-Stromquellen maximal einen Spannungsabfall von 30 Volt vertragen; zwischen 10 und 20 Volt arbeiten sie optimal. Vor dem Austausch sollte man also den Spannungsabfall über dem Katodenwiderstand messen, über I = U/R den Stromfluß berechnen, eine diesen Strom liefernde Stromquelle auswählen und ggf. durch einen Vorwiderstand den Spannungsabfall über der Stromquelle in den optimalen Bereich bringen.