Ersatz FETs für Sony 2000f

Schaue mal ob zu dem 2SK23 nicht auch der BF244 passen würde.
Ansonsten einfach eine Liste machen und die Kandidaten direkt vergleichen.

Edit habe es übersehen, da war ja noch der 2S43,da gibt auch viele Varianten die man nehmen könnte, 2SK121,163,170 und 186. Den 2SJ 74 und den BF862.

Gerade noch über diesen Thread drüber gestolpert. Sehr interessant, werde mal später genauer lesen.

Gruß Uwe

Diese n-Kanal-FETs sind schon ziemlich alt.

Leider habe ich keine Datenblätter mit Kennlinien gefunden, die Kurz-Daten habe ich kurz überflogen:

Der 2SK23 hat eine besondere Anschlussfolge. Hier muss man etwas improvisieren.

Der 2SK43 scheint eine sehr steile Kennlinie zu haben (hoher Idss bei kleiner Up). Aber Kennlinien habe ich nicht.

Üblicherweise ist der Arbeitspunkt in der Schaltung stabiler, wenn Up gering ist. Aber bei Analog-Betrieb muss Idss meistens deutlich höher sein, als der in der Schaltung eingestellte Ruhestrom-Arbeitspunkt.

Soweit ich informiert bin, lässt auch ON Semi keine jFET-Chips mehr in TO-92 häusen. Auf dem Markt wird es vermutlich nur noch Restbestände geben. Zur Not kann man aber auch SOT23-Gehäuse nehmen und eine Adapterplatine oder drei dünne Drähte anlöten.

Vom der "Sony Vorstufe 2000f" habe ich keine Unterlagen.

Bernhard

Ich merke schon, das wird etwas knifflig! Bei meiner Recherche bin ich auf folgende Seite gestoßen. Hier wird gut die Auswahl von FETs erklärt.

http://www.guitar-le...TVergleichsliste.htm

Demzufolge sind die Werte von den originalen JFETs durch die neuen gut abzubilden bzw. anzugleichen. Wei auch Bernhard bereits schilderte. Der BF244A als Ersatz für den SK23 ist keine schlechte Idee. Auch hinsichtlich der Abschnürspannung Up und dem Sättigungsstrom Idss. Aber leider nicht mehr bei Digikey erhältlich. Ich muss mal schauen, ob noch ein paar Modelle laut der Liste von guitar letter erhältlich sind.

Ansonsten habe ich mal das Service Manual des Sony 2000f und das noch kürzlich gefundene Datenblatt des SK43 hochgeladen. Siehe beide Links.

Datei von filehorst.de laden

Datei von filehorst.de laden

Vielleicht kannst du, Bernhard, nochmal drüber schauen. Auf der Phono 1 Platine ist Q103 defekt. Den Rest habe ich noch nicht geprüft. Zudem möchte ich mich jetzt etwas mit Ersatztypen für alle FETs in dem Gerät eindecken. Wer weiß wie lange noch diese erhältlich sind.

Aber erstmal vielen Dank euch beiden


Gruß, Marcus

Hallo Marcus,

bei Q103 steht im Schaltplan und in der Stückliste "2SK23-32". Ich habe nur die erste Seite des Datenblatts vom 2SK23A, den gibt es in folgenden Idss-Selektionsgruppen (selektiert bei Uds = 10 V; T = 25 °C):
-2: Idss = 2,7...5,5 mA
-3: Idss = 4,5...7,7 mA
-4: Idss = 6,3...9,9 mA
-5: Idss = 8,1...12,1 mA
Das passt leider nicht zu den zweistelligen Gruppen im Service Manual.

Die Stückliste im Service Manual listet auf Seite 42 (PDF: S. 44) noch mehr unterschiedliche Selektionsgruppen für die FETs auf. Nur bei Q503 und Q506 sind mehrere Gruppen zulässig. Vermutlich ist die Schaltung etwas kritisch ausgelegt, wenn nur eine Selektionsgruppe aufgeführt ist.

Insgesamt führt das Service Manual fünf unterschiedliche FETs auf:
2SK23-22
2SK23-32
2SK23-34, -35, -36 oder -37
2SK43-1
2SK43-3

Der Schaltplan zeigt für 2SK23 und 2SK43 dasselbe Anschlussbild mit Gate in der Mitte. Das stimmt mit meinem Datenblattauszug des 2SK23A überein, aber nicht mit dem Datenblatt des 2SK43, in dem der mittlere Anschluss mit Source bezeichnet ist. Auch das Gehäuse stimmt beim 2SK43 nicht überein.

Fazit: Bezeichnung, Gehäuse und Anschlussfolge im Service Manual stimmen teilweise nicht mit den Transistor-Datenblättern überein. Ich bezweifle, dass es einen einzigen Ersatztyp für alle gibt. Das wird eine etwas aufwändige Reparatur. Vielleicht kommt man nicht herum, die Arbeitspunkte mancher Schaltungsteile durch rechnen oder simulieren zu untersuchen.

Aus meiner Sicht auch etwas seltsam: Die Phono- und Mikrofon-Verstärker benötigen zwei Betriebsspannungen: 35 V und 150 V. Ich vermute mal, der Entwickler hatte zuvor mit Röhren zu tun

Viel Erfolg

Bernhard

Ja, die 150V Leitung finde ich auch unüblich und habe ich so noch nicht gesehen. Die Vorstufe war auch mit eines der ersten Geräte bei denen FET verwendet wurden.

Ich habe die Phonostufe noch etwas weiter untersucht und mal den 2SK43 geprüft. Dieser ist in Ordnung. Somit handelt es sich bei meinen Anliegen primär um den 2SK23.

Zu der Bezeichnung des 2SK23. Schau mal auf Seite 3 des Service Manuals. Hier ist die Kennung des Transistors aufgedröselt. Ich habs auch nochmal als Bild angehängt.



Demzufolge besitzt mein 2SK23A H820 eine Idss = 2,7...5,5 mA (aus der 2 von 820). Keine Ahnung wie die Spannung mit der 8 und 0 definiert ist.

Als nächsten Schritt habe ich den noch intakten 2SK23 aus dem anderen Kanal ausgelötet und mit meinem China Kompontentester untersucht. Auch den 2SK43 habe ich untersucht. Ich verwende sowas hier https://www.ebay.de/...AIKaqIRSbR68buZCZFOw

Dabe ergaben sich folgende gemessene Werte:

2SK23
I = 1,1 mA
VGS = 740 mV

2SK43
I = 0,23 mA
VGS = 162 mV

Nach der Vergleichsliste von guitar letter (siehe oberen Link) habe ich geschaut welcher Typ anstelle des 2SK23 passen würde und noch lieferbar ist. Einzig der J113 und 2N4393 ist noch verfügbar. Ich tendiere deshalb den J113 als Ersatz zu bestellen. Der empfohlene BF244A ist leider nirgends zu vernünftigen Preisen zu bekommen.

Was meint ihr?

So genau habe ich das Service Manual nicht gelesen. Aber interessant, was der Autor schreibt.

In meinem Datenblatt vom 2SK23A (Quelle: http://datasheet.octopart.com/2SK23-Sony-datasheet-104871.pdf) gibt es zwei Spannungsversionen:

Unter "Maximum Ratings" (also was der Anwender einhalten muss):
2SK23A-8: Udgo max = 27 V
2SK23A-9: Udgo max = 40 V

Beim Q103 liegt zwischen Drain und Gate über 30 V. Wenn Sony den 2SK23A-8 (wegen Aufdruck "820") verwendet hat, ist das vielleicht der Grund für dessen Ausfall.

Q102 (2SK43-1) wird mit Id = 0,7 mA betrieben. Dieser Strom muss sich beim Q102 einstellen, wenn Ugs = -0,3 V beträgt. (Das müsste man aus den Kennlinien ablesen können, die wir leider nicht haben).

Kurze Schaltungsbeschreibung:

Gate von Q102 ist der Eingang der Stufe. Dessen Ausgangssignal gelangt über Q104 (Emitterfolger als Impedanzwandler) an Q105, der mit sehr hoher Spannungsverstärkung arbeitet.
Dessen Ausgang am Kollektor ist entsprechend hochohmig und Q106 arbeitet als Emiterfolger zur Impedanzreduzierung.
Der Emitter von Q106 ist der Ausgang des Entzerrer-Verstärkers.
Zwischen Ausgang des Verstärkers und Source von Q102 liegt das Gegenkopplungsnetzwerk, das die frequenzabhängige Verstärkung des Entzerrer-Verstärkers bestimmt. (R117, R118, R112 und alle parallelen Kondensatoren)
Q103 ist an der Signalverstärkung nicht beteiligt, er ist Konstantstromquelle für Q104 und stellt dessen Arbeitpunkt (Ruhestrom) ein.
Der Ruhestrom von Q104 wird ungefähr 3 mA betragen, er ist aber sehr stark abhängig von den Eigenschaften des Q103. (Ich hätte statt Q103 einfach einen Widerstand im Bereich 10..15 kOhm zwischen Drain und Source gelegt, falls die 35-V-Schiene nicht extrem brummt und rauscht. Alternativ 68 kOhm an die 150-V-Schiene, wenn man die mit zusätzlich 2 mA je Kanal belasten darf.)

Bernhard

Ichhörnichtauf (Beitrag #6) schrieb:

...Nach der Vergleichsliste von guitar letter (siehe oberen Link) habe ich geschaut welcher Typ anstelle des 2SK23 passen würde und noch lieferbar ist. Einzig der J113 und 2N4393 ist noch verfügbar. Ich tendiere deshalb den J113 als Ersatz zu bestellen. Der empfohlene BF244A ist leider nirgends zu vernünftigen Preisen zu bekommen.

Der BF244 verträgt nur 30 V zwischen Drain und Gate. Das reicht nicht sicher aus.
J113 und 2N4393 sollten funktionieren, die musst du aber zusätzlich selektieren, am besten durch Messen der Spannung über R129 (10 Ohm).
Dort liegt in der Praxis vermutlich etwas mehr als die angegebenen 20 mV.

Zum Testen würde ich statt Q103 einen Widerstand von 12 kOhm (zwischen Drain- und Source-Anschlüssen) einbauen. Vielleicht hat der defekte Q103 weitere Transistoren beschädigt.
Wenn's mit Widerstand nicht stärker rauscht und brummt, würde ich den drinlassen.

Seit Jahren gibt es auch Konstantstromdioden, z. B. die E-202 von Semitec. Die müsste hier die Funktion von Q103 übernehmen können, dabei aber unbedingt auf die Polung achten.

Bernhard

Hallo Bernhard, das kling alles sehr interessant was du schreibst und hilft mir sehr weiter! Vielen Dank für deine Beiträge!

Noch eine Frage. Ist es möglich den Spannungsabfall von 20mV über R128 (du hattest dich bestimmt verschrieben mit R129) mit einfachen Kniffen einzustellen? Praktisch den Arbeitspunkt auf der Kennlinie von Q103 zu verschieben.

Gruß, Marcus

Ichhörnichtauf (Beitrag #9) schrieb:

... Ist es möglich den Spannungsabfall von 20mV über R128 (du hattest dich bestimmt verschrieben mit R129) mit einfachen Kniffen einzustellen? Praktisch den Arbeitspunkt auf der Kennlinie von Q103 zu verschieben.

Stimmt, R128 habe ich gemeint.
Aus der Nummerierung schließe ich, dass er nachträglich eingefügt wurde. Für die Funktion der Schaltung ist er nicht notwendig, er dient nur als Messmöglichkeit für den Kollektorstrom von Q104. Vermutlich hatte Sony damit Probleme.

Der Arbeitspunkt von Q104 ergibt sich folgendermaßen:

Ugs (Q103) = Ube (Q104) + Ie (Q104) * R113

umgestellt nach Ie (Q104):

Ie (Q104) = (Ugs (Q103) - Ube (Q104)) / R113

Q104 (2SA705) ist ein ganz normaler pnp-Kleinsignaltransistor, ähnlich BC557.

Wenn man Werte für Ugs (Q103) und Ube (Q104) annimmt und mal deren Toleranzen einbezieht, merkt man, dass Ie (Q104) nicht sehr genau sein kann.

Ie (Q104) kann mit R113 (56 Ohm) eingestellt werden.
Über R113 fällt etwa 0,3 V ab.
+0,3 V Toleranz von Ugs (Q103) führt zu doppeltem Ruhestrom von Q104.
-0,3 V Toleranz von Ugs (Q103) führt zu keinem Ruhestrom von Q104 und damit zum Ausfall der gesamten Schaltung.
Das zeigt, wie kritisch die Selektion von Q103 ist.

Auch kritisch: Wenn Q104 warm wird, sinkt dessen Ube. Dadurch steigt Ie und dadurch seine Verlustleistung. Das ganze bleibt nur deshalb stabil, weil Q104 mit relativ niediger Spannung (ca. 3 V) betrieben wird.

Wird Q103 durch einen Widerstand (oder eine Konstantstromdiode) ersetzt, wird der Arbeitspunkt von Q104 genauer und weniger temperaturabhängig.

Die Schaltung stammt aus der Zeit des Umbruchs der hochqualitativen Schaltungen von Röhren zu Transistoren. Bei bipolaren Transistoren war die Verstärkung stark abhängig vom Kollektorstrom. Das haben einige Hersteller um 1980 geändert durch bessere Passivierung der Ränder und weniger Kristalldefekte (NEC und Toshiba waren hier Vorreiter, Sony hat die Fertigung von bipolaren Transistoren dagegen eingestellt).

Die hohe Spannung von 150 V sorgt zwar für ziemlich konstante Ströme, unanbhängig von der Aussteuerung und damit geringen Klirrfaktor mit den alten Transistoren (bekanntes Verfahren aus der Röhrentechnik), aber Q105 erzeugt trotzdem starke Verzerrungen. Die Verzerrungen machen aber kaum etwas aus: Die Schaltung hat eine sehr hohe Gesamtverstärkung, die durch die Gegenkopplung stark reduziert wird. Damit werden auch die Verzerrungen stark reduziert.

Je mehr ich die Schaltung ansehe, desto eher plädiere ich dafür, Q103 durch einen Festwiderstand (12 kOhm oder 15 kOhm; 0,25 W) zu ersetzen. Die Schaltung sollte damit eher stabiler arbeiten.

Bernhard

So, heute habe ich mal Q103 kreuzgetauscht. Und siehe da, der defekte Kanal funktioniert wieder. Somit sind keine weiteren Schäden an der Schaltung vorhanden.

Bernhard, wie du bereits richtig vermutet hast! Sony hat die 27V Version, mit Kennung 8, verwendet. Bei einer 35V Versorgungsspannung ist dessen Ausfall eine Frage der Zeit. Keine Ahnung wie lange bereits die Phonostufe defekt ist. Den Vorbesitzer kann ich zumindest nicht mehr fragen.

Als nächstes habe ich zwischen Drain und Source von Q103 einen 10k und 4,7k Widerstand in Serie geschaltet. Über R128 ist der Spannungsabfall mit 20mV etwas höher als auf der anderen, originalen Seite (15mV). Dazu muss ich auch sagen, dass derzeit lediglich 34V als Versorgung anliegen (Soll laut Servicemanual 35V). Wäre soweit okay, wenn da nicht ein stärkeres Trafobrumm zu hören ist. Somit fällt diese Option der Modifikation erstmal flach.

Bleibt somit noch der Test eines J113 FET statt des originalen 2SK23 als Q103. Dies werde ich auf alle Fälle probieren, um das Gerät möglichst im Originalzustand zu erhalten.

Bernhard, du hattest noch erwähnt eine Konstantstromdiode zu verwenden. Hier muss ich mich allerdings noch etwas über diese informieren! Meines erachtens würde doch auch eine Zenerdiode funktionieren!? Allerdings weiß ich auch nicht, ob diese Dioden den Trafobrumm von der Spannungschiene durchlassen.

Gruß, Marcus

Hörbarer Trafobrumm über die Railspannung ?
Habe jetzt die Schaltung dieses Gerät nicht, aber ist das DC das diese Stufe versorgt denn sauber ?

Lass mich korrigieren!

Das Brummen der Phonostufe ist bei einem Widerstand über DS von ca.15k anstelle Q103 lauter über Kopfhörer hörbar. Am Phonoeingang war jeweils nichts angeschlossen.

Ichhörnichtauf (Beitrag #11) schrieb:

So, heute habe ich mal Q103 kreuzgetauscht. Und siehe da, der defekte Kanal funktioniert wieder. Somit sind keine weiteren Schäden an der Schaltung vorhanden. Bernhard, wie du bereits richtig vermutet hast! Sony hat die 27V Version, mit Kennung 8, verwendet. Bei einer 35V Versorgungsspannung ist dessen Ausfall eine Frage der Zeit. Keine Ahnung wie lange bereits die Phonostufe defekt ist. Den Vorbesitzer kann ich zumindest nicht mehr fragen.

Okay, jetzt weißt du, dass nur der eine Transistor defekt ist und die Fehlerursache scheint auch bekannt zu sein. Vielleicht wurden die zwei Spannungsgruppen beim 2SK23 erst später eingeführt. In den Schaltungsunterlagen und damit auch in den Bestellunterlagen steht nichts von -8 oder -9 und der Einkauf bestellt dann den günstigsten.

Ichhörnichtauf (Beitrag #11) schrieb:

Als nächstes habe ich zwischen Drain und Source von Q103 einen 10k und 4,7k Widerstand in Serie geschaltet. Über R128 ist der Spannungsabfall mit 20mV etwas höher als auf der anderen, originalen Seite (15mV). Dazu muss ich auch sagen, dass derzeit lediglich 34V als Versorgung anliegen (Soll laut Servicemanual 35V). Wäre soweit okay, wenn da nicht ein stärkeres Trafobrumm zu hören ist. Somit fällt diese Option der Modifikation erstmal flach. Bleibt somit noch der Test eines J113 FET statt des originalen 2SK23 als Q103. Dies werde ich auf alle Fälle probieren, um das Gerät möglichst im Originalzustand zu erhalten.

15 mV statt 20 mV, d. h. der Ruhestom von Q104 ist ca. 25 % niedriger als angegeben.
Diese Ruhestromeinstellung hat sehr große Toleranzen, die besonders vom FET Q103 herrühren. Vermutlich kann der Ruhestrom von Q104 in der Praxis noch mehr abweichen.

Wenn bei Q103 der 2SK23 durch J113 ersetzt wird (Anschlussfolge prüfen):
Wenn der Strom durch Q104 zu hoch ist, kann man R113 (56 Ohm) etwas erhöhen.
Wenn der Strom durch Q104 zu niedrig ist, würde ich einen anderen J113 probieren. R113 würde ich nicht unter 56 Ohm verringern, sonst wird die thermische Drift sehr groß.

Wenn bei Q103 der Widerstand statt FET bestückt ist und ein Brummen zu hören ist, solltest du mal die Welligkeit auf der 35-V- und 37-V-Versorgung messen. Die 37 V sind geregelt durch Q901 (2SD28) und sollten brummfrei sein. Vielleicht hat C18 (2200 µF) Kapazität verloren. Nach R1001 folgt C314 (100 µF), der Brummen und Rauschen zusätzlich reduzieren soll.

Übrigens: An den 37 V sind auch ein paar 2SK23 angeschlossen. Wenn dort auch 2SK23-8 verwendet wurden, gleich mehrere J113 besorgen, damit der nächste Ausfall schneller behoben werden kann

Ichhörnichtauf (Beitrag #11) schrieb:

... du hattest noch erwähnt eine Konstantstromdiode zu verwenden. Hier muss ich mich allerdings noch etwas über diese informieren! Meines erachtens würde doch auch eine Zenerdiode funktionieren!? Allerdings weiß ich auch nicht, ob diese Dioden den Trafobrumm von der Spannungschiene durchlassen.

Eine Konstantstromdiode ist ziemlich das Gegenteil von einer Z-Diode.
Z-Diode: Bei steigendem Rückwärts-Strom wird eine Z-Diode immer niederohmiger und begerenzt die Spannung.
(Konstant-)Stromdiode: Bei steigender Rückwärtsspannung wird die Diode immer hochohmiger und begrenzt den Strom.
In Vorwärtsrichung sind beide Dioden leitend.

Intern besteht eine Konstantstromdiode aus einem Sperrschicht-FET und einem Widerstand.
Die meisten FETs in den Konstantstromdioden vertragen 50 V oder gar 100 V, damit sie universell einsetzbar sind.

Bernhard

Hallo miteinander,

ich melde mich zurück und möchte folgendes Feedback geben.

Übrigens: An den 37 V sind auch ein paar 2SK23 angeschlossen. Wenn dort auch 2SK23-8 verwendet wurden, gleich mehrere J113 besorgen, damit der nächste Ausfall schneller behoben werden kann

Die anderen SK23A Transistoren habe ich mir angeschaut und bin dabei auf einen Widerspruch in der Bezeichnung gestoßen. Sie tragen u.a. die Bezeichnung B640 und H520. Somit wäre die bisherige Annahme, dass die erste Zahl die Spannungsklasse (27V oder 40V) angibt, widerlegt. Sprich, keine Ahnung was da für JFETs verbaut sind.

Gut, versuchen wir es trotzdem mal mit den J113! Bestellt, erhalten, selektiert und eingelötet! Der Spannungsabfall über R128 beträgt jetzt 40mV. Schlussfolgerung: Die Kennlinie von J113 hat wenig mit den original verbauten SK23A zutun. Auf anraten von Bernhard (vielen Dank dafür ) habe ich den 56Ohm Widerstand R113 etwas erhöht. Hierbei habe ich mich langsam rangetastet. Bei einem Widerstand von 330Ohm stellte sich schließlich ein Spannungsabfall von 17mV ein. Im Vergleich hat der originale, intakte Kanal 15mV. Die anschließende Hörprobe ergab keine Differenzen. Somit würde ich gern diese Kombination beibehalten. Bernhard, kannst du mir vielleicht sagen, ob R113 mit 330Ohm kritisch ist? Er weicht ja schon erheblich zu den originalen 56Ohm ab.

Ansonsten werde ich als nächstes das Netzteil checken. Zudem habe ich auch ein temporäres Brummen auf einem Kanal festgestellt. Und die VU Meter laufen auch nicht ganz synchron (0,5dB Abweichnung). Es gibt also noch einiges zutun an der schicken Vorstufe...

Gruß, Marcus