Das RIAA-Filter
T.Hartwig-ELektronik
Blumenweg 3a,  D-34355 Staufenberg
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Phono-M
 Die RIAA-Kurve
Funktion bei Aufnahme und Wiedergabe.
RIAA; Neumann; IEC; etc
Präzisions
RIAA Testgenerator
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Das passive RIAA-Filter
Audiophile Frequenzkorrektur ohne Gegenkopplungsverzerrungen

Bekannterweise wird bei Schallplattenaufnahmen der Frequenzgang verändert, um gewisse Schwierigkeiten auszugleichen.
Tiefe Frequenzen werden abgesenkt, da Rillenbreite und Nadelauslenkung sonst überdimensionale Werte erreichen würden.
Hohe Frequenzen werden angehoben, da das Signal sonst im Nadelgeräusch und Verstärkerrauschen untergehen würde.
Die Aufnahme wird nach einer genau festgelegten Filterkurve "verzerrt" und die Phono-Vorstufe muss ein möglichst genaues spiegelbildliches Filter aufweisen, um den Frequenzgang wieder zu entzerren.

Es gibt drei grundsätzliche Arten von Filtern:
1. Aktiv-Filter   2. Passiv/aktiv gemischt   3. Passiv-Filter

1. Beim Aktiv-Filter wird ein entsprechend dimensioniertes Filter in die Gegenkopplung geschaltet. Dadurch werden tiefe Frequenzen mehr und hohe Frequenzen weniger verstärkt. Die übliche einfache Art mit mehr oder weniger  Gegenkopplungsverzerrungen.

2. Nach einer Verstärkungsstufe werden die Höhen passiv abgesenkt und in einer zweiten Stufe die Tiefen aktiv in einer Gegenkopplung angehoben, wie auch schon in unserer Phonovorstufe VD5021P von 1995 und dem aktuellen Modul Phono-M angewendet. Diese Reihenfolge der Filter ergibt bei sorgfältiger Anpassung ein sehr geringes Rauschniveau. In den meisten Fällen eine klanglich bessere Alternative zur ersten Lösung.

3. Beim Passiv-Filter wird das Signal erst linear auf "Vorrat" verstärkt, wobei anschließend ein kombiniertes Filter die hohen Frequenzen absenkt. Aus dieser Variante ist klanglich enorm viel rauszuholen, da keine nichtlinearen Verzerrungen durch Gegenkopplungen entstehen. Unter vielen Enthusiasten seit 1980  die einzig wahre Lösung. Es erfordert aber eine sorgfältigere Dimensionierung der Verstärkerstufen. Die Eingangsstufe kann bei zu hoher Verstärkung schnell die hohen Frequenzen übersteuern. Sind alle Stufen in ihren Parametern optimal angepasst, ergibt sich das niedrigste Rausch- und Verzerrungsniveau.


In beiden Filterarten kommt es auf eine recht genaue Einhaltung der "RIAA-Kurve" an. Möglichst unter 1dB besser noch unter 0,5dB Abweichung. Auch findet man beide Filterarten in Transistor- und Röhrenschaltungen. Gelegentlich trifft man auch auf eine Neumann-Konstante?

Beim Passiv-Filter ist noch folgendes zu beachten: Der Ausgangswiderstand der ersten Verstärkerstufe sollte gegen Null gehen, der Eingangs-Lastwiderstand der nächsten Stufe sollte gegen Unendlich gehen, sonst stimmt das theoretisch berechnete Filter nicht genau mit der geforderten Entzerr-Kennlinie überein. (Bekannt von Passivweichen in Lautsprechern - der Widerstand des Chassis beeinflusst unmittelbar die Bauteilewerte der Weiche).
In Operationsverstärkerschaltung ist das kein Problem, da der Ausgangswiderstand nur einige Milli-Ohm und der Eingangswiderstand mindestens einige 100 Meg-Ohm beträgt. In Röhrenschaltungen müssen dagegen Korrekturen am berechneten Filter vorgenommen werden
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Passives RIAA-Filter

Für R1 kann nur dann der berechnete Wert eingesetzt werden, wenn der Ausgangswiderstand der vorhergehenden Stufe gegen Null geht. Wird z.B. eine Röhrenstufe mit einem Quellwiderstand von 500 OHM verwendet, so muss R1 um diesen Wert verringert werden. Folgt auf das Passiv-Filter eine weitere Röhrenstufe, so hat diese in der Regel einen Gitterwiderstand gegen Masse. Dieser verändert jedoch die Frequenzgangkurve des Filters, so dass R1 wieder entsprechend vergrössert werden muss.
Uns ist aufgefallen, dass viele Röhren-Filter Werte aufweisen, die zwar genau der Theorie entsprechen, aber somit die RIAA-Kennlinie nicht genau einhalten. Drastische Abweichungen bei Messungen bestätigen dies.

Unsere Filter werden unter Einsatz eines Präzisons RIAA-Testgenerators (<0,01dB) genau den Ein- und Ausgangswiderständen angepasst und erreichen somit eine Genauigkeit von <0,1dB über den gesamten Audiobereich.

Auch die Bauteile sind von höchster Präzision. Die Kondensatoren sind unsere hochwertigen Film-Foil-Typen (KP) aus massiver Aluminiumfolie.
Dieses Filter wurde 1980 von Alfred G. Jung auf der AES Convention vorgestellt.

Alle Werte in unseren Phono-Vorstufen werden sorgfältig einzeln ausgemessen. 
Die oben gezeigten Werte entsprechen dem Filter einer Röhren-Phonostufe. Bei Quellwiderständen von 10 Kilo Ohm wären die obigen niedrigen Widerstandswerte natürlich nicht möglich. Unsere Transistor-Phonovorstufen arbeiten mit noch kleineren Widerstands- und größeren Kondensatorwerten, soweit es der verzerrungsfreie Betrieb der Stufen zulässt.
Wer das Filter als Grundlage für seine eigenen Schaltungen verwenden möchte, braucht bei Bedarf nur die Werte proportional zu verändern. Z.B. Widerstandswerte verdoppeln bedeutet Kondensatorwerte halbieren.

RIAA-Testgenerator
RIAA-Testgenerator

Zur Selbstkontrolle zeigen wir hier eine einfache Schaltung für ein Präzisions-RIAA Testfilter (Ein spannungslinearer Tongenerator vorrausgesetzt).

Wer genau hinschaut, erkennt das oben gezeigte Passiv-Filter wieder. Es wird nur mit vertauschten Ein- und Ausgängen in die Gegenkopplung eines OPs eingefügt.

Der 47pF-Kondensator gehört nicht zum Filter. Er ist auf die Bandbreite des MC33079 abgestimmt und verhindert, dass die Verstärkung über 60KHz auf die Leerlaufverstärkung des OPs ansteigen würde.

Es wurden erhältliche Werte gewählt. Wenn diese auf 0,1% ausgemessen werden, hat der Generator eine Genaigkeit von ca. 0,01dB. Bei 1% ca. 0,1dB