CDM-1 CDA preamp Equaliser – Mart Bierhoff

by Bram · Published 2021-02-14 · Updated 2021-03-14

Op 27 Jan 2021 kreeg ik een mail van Mart Bierhoff.

L.S
Dank voor uw leuke website over CD. Ik heb destijds ca 1983 dat dikkefilm circuit ontworpen. Boven op zolder zal ik wel de originele schema’s kunnen vinden. Mocht u belangstelling hebben, wil ik wel gaan zoeken
Mart Bierhoff

1 Feb 2021

Bram,
ik heb op zolder vanalles gevonden echter niet mijn map met het schema en de eerste berekeningen van het egalisator filter. Hier zaten ook de berekeningen in van het filter dat we (CD Audio lab) in de allereerste CD200 en CD100 met CDM0 hebben toegepast. Het elegante van de nieuwe egalisator, die ik ontworpen heb bij de CDAamp, is het toepassen van slechts 1 Sallen en Key filter, waardoor geen polen en nulpunten gecompenseerd en gelijk gesteld hoeven te worden, hetgeen veel tolerantie vriendelijker is
Niet getreurd over die map, we kunnen de CDA versterker reconstrueren met enige kennis, en die is te vinden in de map equaliser-mbf-zip, hierin heb ik destijds (1988) voor een optical recording cursus de principes van het filter uitgelegd.

Info uit zip-file

Jozef Braat heeft in het boek “Principles of Optical Disc Systems” (1985) e.e.a. over de optische grondslagen uitgelegd. Dat boek is voor jullie CD100 adepten best een aanrader, en redelijk goedkoop op de 2nd hand markt te verkrijgen, bv bij AbeBooks.

De rest van het schema van CDA, ik zou willen dat ik het in een keer zou kunnen optekenen, maar ik heb twijfels over de koppelcircuits, zowel van die van de fotodetector PD, als van de sectie tussen de preamp en de egalisator. Dit heb ik kunnen optekenen:

Ziet er ingewikkeld uit, maar is het niet. De eerste 3 transistors vormen een voorversterker (preamp) met een stroom-spannings omzetter van 100..220kohm (transimpedantie versterker), eigenlijk dezelfde als bij de CD100. De stroom door de geaarde emitter transistor (en de cascode transistor) wordt bepaald door het terugkoppelnetwerk, de voedingsspanning en de 10 kOhm collector weerstand, en is ca 0,5mA. De equivalente emitterweerstand re wordt dan ongeveer 50 Ohm, en de spanningsversterking ca 200*. De collector- en ingangscapaciteit van de emittervolger resulteren in een pool bij ongeveer 2MHz. De extra pool in de terugkoppeling en die van de diode capaciteit houden de teruggekoppelde versterker stabiel. Die extra pool resulteert in afval bij hogere frequenties, en dat wordt meegenomen in de egalisator sectie (zie egaliser.zip)

Wat ik niet meer herinner is de aankoppeling van de egalisator sectie, en of deze met NPN of PNP transistors was uitgevoerd. Aankoppeling aan PNP transistors was wat gemakkelijker omdat je de DC instelling van de preamp kon gebruiken, maar destijds waren silicium PNP transistors duurder dan Si NPN transistors.

Wat ik me wel herinner is het voedingsontkoppel netwerk RsCs op de CDA versterker. Indien ervoor gezorgd wordt dat voor lage frequenties IPA en Ieq gelijk zijn hoeft Cs geen grote capaciteit te zijn voor voldoende voedingsontkoppeling. Dit is dan gemakkelijker bij een dikkefilm circuit.

CDA versterkers werden gefabriceerd in Krefeld (BRD).

1 Feb 2021

Beste Mart,

Dit is het schema wat ik aan de hand van de thick-film heb kunnen tekenen

2 Feb 2021

Hoi Bram,

Dat ziet er goed uit dat schema, dus toch PNPtransistors. Kun je ook de netlist en component list doorsturen, dan annoteer ik het schema op de juiste manier en kan ik commentaar geven, en de juiste E12, E24 waardes invullen zodat je het gemakkelijk kunt nabouwen.

Met vriendelijke groet, Mart

7 Feb 2021

Equaliser, mbf, dd 04022021

Dikkefilm circuits

Zeefdrukken van geleidende en niet-geleidende pasta’s.

Geen active componenten meedrukken, heel kleine capaciteiten (< 10pF) mogelijk, en weerstanden. Actieve componenten en grote capaciteiten nadien plaatsen in de soldeerpasta. Lagen op brengen met verschillende vierkantsweerstanden. Aantal lagen beperkt en in geval van de CDA 6, te weten 2 weerstandslagen, 1 isolatielaag, 1 verbindingslaag, soldeerpunten, soldeerpasta.

Weerstanden worden bepaald door de vierkantsweerstand van de laag, de aspectverhouding, hebben initieel een nauwkeurigheid van ca 20%, en kunnen nadien getrimd worden, 1 of 2 staps en hebben dan een nauwkeurigheid van 2 of 0,5%, en een relatieve nauwkeurigheid, gelijkheid zelfde weerstand onderling, van 0,1%. Bij trimmen wordt de weerstand altijd groter. Vernoemde waardes zijn richtgetallen. Lasertrimmen kost geld, het aantal lagen ook. Bij de keuze van de weerstandswaarde hoeft men niet de E6,12,24 waardes te kiezen. Wel van belang is het bereik (=aantal weerstandslagen) beperkt te houden. Per weerstandslaag kan men 1,5 a 2 decades in waarde bestrijken. Sommige weerstanden hoeven niet te worden afgeregeld, bv R7, R13, R6, R17sqrt, R1.

De drager van een dikkefilm cicuit is keramiek, aluminiumoxyde, de lagen worden bij een paar honderd graden Celsius per laag uitgestookt. De circuits werden destijds op vierkante plakken van ca 7 bij 7 cm geplaatst, het zal wel een inch maat geweest zijn, 3 bij 3 inch. De afmetingen van de circuits zijn hier altijd naar te herleiden. Na trimmen worden de circuits gezaagd, en van aansluitpennen voorzien.

De keuze voor de CDA op een dikkefilm circuit werd gemaakt door plaatsgebrek op de CDM1 PCB. Het circuit is duurder dan standaard montage met SMD componenten op een standaard PCB.

Over het schema

R3, deze weerstand vergroot de stroom door Q5, meer versterking, en verlaagt de stroom door cascode transistor Q3, waardoor de collectorweerstand R5 groter mag zijn, hetgeen ook in meer openlus versterking van de de preamp resulteert.

Hoogdoorlaat preamplifier.

Dit filter wordt verkregen door weerstand R2 en condensator C4, 3 dB punt ca 6kHz.

Reele pool versterker preamp R12 en C9, wordt meegenomen in berekening 3^e orde Bessel of equiripple phse filter. 3 dB punt ca 1,2MHz.

3^e orde filter reeele pole R12, C9, compleze polen R18,R11, C7, C6. R=R18=R11=820ohm

ω0 / ω1 = 1,0941 , Q = 0,7 ,

uit het schema

1 / ω0 = R sqrt(C6C7) = 1,1 10e7, Q = ½ sqrt (C7 / C6) = 0,8

In het eerste bijgevoegde schema zijn de componenten naar de dichtst bijliggende E24 waarde geplaatst, bij het tweede schema naar wat minder verschillende component waardes, dat is gemakkelijker bij bestellen van componenten en nu is wat toegegeven op de versterkingsfactor.

Eerste schema