Xpre Vorverstärker mit Buffer und UGS-6 Modul als DIY Projekt nach Nelson Pass

Vor meinen geliebten stacked quads werkelt eine DIY Kette nach dem Konzept der Pass’schen Verstärker. Und nun ein Buffer?
Nelson Pass und Wayne Colburne
sind amerikanische Zeitgenossen, die mit genial klingenden HiFi Komponenten inzwischen Geschichte geschrieben haben und sich einer wachsenden Fangemeinde erfreuen.
Ein auf dem XP20 basierendes Schaltungskonzept (amerikanisches Patent!) ist für den Nachbau der “Selbstbauer” freigegeben (private use only), und so ein Vorverstärker mit dem Muses74230 Baustein werkelt bei mir zur vollsten Zufriedenheit seit einigen Jahren.

Volumecontroller mit Muses74230 und rauscharmer +-15V Versorgung


Und dann kommt einer aus der Fangemeinde und bietet die Möglichkeit, diesen schon wirklich gut klingenden Vorverstärker “aufzubohren”….
Wie??
Hinter dem UGS6 Modul – eine geniale supersymmetrische Schaltung – wird ein Buffer eingesetzt, der reinen Class – A Betrieb ermöglicht, also ein Hochstromkonzept.

BITTE KEINE ANFRAGEN BEZÜGLICH SCHALTPLÄNEN UND/ODER PLATINEN.
DIE KONZEPTE SIND URHEBERRECHTLICH GESCHÜTZT UND UNTERLIEGEN DEM COPYRIGHT DER ERFINDER.
LEDIGLICH DER NACHBAU ZU PRIVATEN ZWECKEN IST AKZEPTIERT.
DER KOMMERZIELLE ERFOLG DES XP30 DARF DURCH NICHT GENEHMIGTE WEITERGABE NICHT GEFÄHRDET WERDEN.

Nun war der Umbau auf dem bisherigen modular aufgebauten Mainboard nicht 1:1 möglich.
Es mussten das Mainboard neu “gestrickt” werden, da die SE Verstärker Platz für den Buffer machen mussten.
Das UGS6 Modul, der Muses basierte Volumeregler und prinzipiell der Controller konnten weiterverwendet werden.

Das Controllermodul wurde aber auch geändert und durch ein schnelleres und mit besser ablesbaren Display getauscht (new heaven display).

Der Gehäusebau muss noch ein wenig warten, da gerade eine grössere CNC Fräse im Anmarsch ist.

Gespannt habe ich mich also an den Neuaufbau gemacht, der derzeit noch als “Brettaufbau” funktioniert……..

…Brettaufbau des XP30 Clone

Hier einige Module mit Bildern und Erklärung:

Spannungseingangsmodul mit DC Filter und snubber-Netzwerk (links)

Niederspannungsmodul mit LM 2840 für 5V (digital) und 12 V (Relais und remote) (rechts mit Kühlkörper).

Controllerboard, weitgehend in SMD Technik, als Chip den schnellen STM32L431CC …..

…Controller – viel Technik und das “Hirn” auf kleinem Raum

Display ein NewHaven in LCD-OLED Technik, wunderschön abzulesen

….ein feines aus der Entfernung gut lesbares Display

Das Mainboard als Bauteilegrab;
ULN2803 als Darlingtontreiber, PCF als I2C-Bus Controller vor der Relaisschaltung, BDW93c als Darlington Ersatz hinter dem Capmultiplier, TL431 als Konstantstromquelle, Polypropylen Kondensatoren, Clarity-Cap Koppelkondensator zwischen Volumeregler und UGS Modul, höherwertige Folienkondensatoren als Bypass zu Elektrolytkondensatoren, ……

….das Mainboard mit den gesteckten Komponenten

Alle klangrelevanten Baugruppen sind als Einzelplatinen gefertigt und per Steckbrücke abnehmbar. Das öffnet den Weg für weitere Anpassungen, Versionen, Optimierungen,……

UGS6 Modul:

UGS6 Buffer
…das teilbestückte UGS6 board liegend die ZVP/ZVN, sozusagen das klangliche Herz


Die MOSFet’s sind gematcht (ZVN2110 und ZVP2110). Die Vgs Spannungen habe ich handschriftlich notiert.
Aber: einen dicken Fehler habe ich gutmeinend eingebaut. Und der sollte viel Zeit und Messungen kosten……..

…absoluter Ausreisser eines wieder ausgelöteten ZVN Typs

Als Eingangstransistoren die 2SJ74 und 2SK170. Beide gehören zur Gattung aussterbende Art!! Gut, wenn man(n) noch davon etwas in der Schublade hat.

Das Buffer-Modul:
Aus der XP12, XP22 kommend wird das Signal über einen speziellen Optokoppler potentialfrei übertragen und auf die Leistungs-MOSFET “durchgereicht”. Hier stehen 630mV Spannung über 27 Ohm Widerstand. Die Verlustleistung verlangt grosszügig dimensionierte Kühlkörper.

Der Reinfall:
Gerne schildere ich hier mal einen “Reinfall” beim Matchversuch der Leistungs-MOSFET im UGS6 Modul…..
In der Vorstellung, dass ein Komponententester der besseren Art das könne, habe ich meinen Bestand an ca. 30 ZVP bzw. ZVN durchgemessen und die UGS Module damit bestückt.
Leider klappte damit der Abgleich des Offset ganz und gar nicht.
Einen kompletten Nachmittag habe ich mit Abgleichversuchen zugebracht, und letzlich rauschte der Verstärker bei der Inbetriebnahme hörbar – was gar nicht geht!!
“Spasseshalber” habe ich aus der alten Preline das UGS6 Modul eingesetzt (Lob auf den modularen Aufbau): und siehe da, Ruhe im Karton……
Aber was war der Grund?

….einfacher Messaufbau zum matchen. 12V Spannungsquelle, 2,5k Widerstand, Voltmeter
…..SMD MOSFET in den Klauen der Spannungsmessung

Kurzentschlossen habe ich die eigentlich empfohlene Methode des “matchens” gewählt.
Und da kam eine erhebliche Streuung in der Gesamtsammlung zustande und ein weiteres interessantes Phänomen.
Die ZVN Typen streuten von 7mV – 51 mV Spannungsmessung bei 5mA Strom. Also habe ich einen Satz von ZVN Typen der Fa. Mouser frisch geöffnet und gemessen. Alle 10(!!!) Einzeltypen lagen exakt bei 18mV.
Die Quelle der “Streuungstypen” nenne ich hier mal nicht.

…Streuung der ZVN Typen

Auch die ZVP sammelten sich um die 18mV (wieder eine Mouser Bestellung), so dass ich nun endlich sicher war, ganz nahe beieinander liegende Typen zu verbauen.

…enger beieinanderliegende ZVP’s

Nach sorgfältigen Entlöten der SMD Typen erfolgte die Neubestückung und auch der Tausch der mittlerweile etwas mitgenommenen Trimmer. Auch hier werde ich zukünftig nur noch Trimmer der Fa. Bourns verwenden.
Die Massenware der Fa. R. und C. sind einfach für diese anspruchsvollen Anwendungen zu weit gestreut und mechanisch ausserordentlich empfindlich!
Am Ende liess sich das UGS6 Modul im warmen Betrieb innerhalb von 5 Minuten auf exakte Offsetwerte abgleichen.

Und nun noch ein paar Worte zum Klang:
nicht umsonst setzt Pass nicht nur in den Preline’s der modernen Serien den Buffer ein.
Der Klang erfährt nochmal eine Steigerung.
Ohne allzu blumig zu umschreiben, gewinnen Räumlichkeit, Tiefe der Bühne und Detailreichtum hörbar.
Und das ganze Musikgeschehen klingt “präziser”.

Dortmund, 10.12.2019

Quellen:
diyaudio.com
rstaudio.de (Danke Ralph für den Hinweis auf den Buffer)
D.M. für den Support zum UGS 6 und die famose Programmierung
Fotos der gängigen Serien-Geräte der passlabs.com
Deutscher Pass Vetrieb Audio Components
mouser.de als Bauteilbeschaffungsquelle