Reparatur: Zoom H4n Pro
Ich bekam einen Zoom H4n Pro, ein Tonaufzeichnungsgerät, zugesteckt, im nicht-funktionierenden Zustand. Aufnahmen waren gänzlich still, nur ausreichend laute Eingänge führten zu gerade eben feststellbarem, stark verzerrtem Ton. Nach einem (unnötigen) kompletten Zerlegen stellte ich fest, dass die Stromversorgung des Vorverstärkers nicht korrekt arbeitete. Dankenswerter-/langweiligerweise war das auch das einzige Problem des Geräts.
Ein Kernstück der Vorverstärker-Stromversorgung ist IC4, direkt auf der ersten Platine, die einem entgegensieht, wenn man die hintere Hälfte des Gehäuses entfernt. Es handelt sich um einen XC6227C501, einen 5 V-LDO, erkennbar als SOT-89-5 mit Aufdruck „3HN“. In meinem Fall bekam er 5,5 V vom davorgeschalteten Aufwärtswandler, lieferte aber nur 0,8 V. Der Vorverstärker selbst war nicht die Ursache dafür: Mit externer 5 V-Versorgung erlaubte er sich einen Strombedarf von ca. 13 mA und vorverstärkte einwandfrei. Folglich sollte es ausreichen, einfach nur den LDO zu tauschen.
Aufgabe des XC6227C501 ist es lediglich, den Rippel des Schaltreglers so weit abzumildern, dass er sich nicht über die Operationsverstärker ins Audiosignal schleichen kann. Ein exaktes Ersatzteil hatte ich nicht zur Hand – muss ich also bis zur nächsten Bestellmöglichkeit warten oder reicht auch ein vergleichbarer LDO?
Der XC6227C501 hat zwar einen Enable-Pin, der genutzt werden könnte, um Strom zu sparen, dieser wird aber nicht genutzt (die Versorgungsspannung wird scheinbar irgendwo anders abgeschaltet). Er muss auch nicht besonders viel Strom liefern (13 mA, wie vorher erwähnt). Demnach bleibt als Kriterium nur eine möglichst gute Störunterdrückung beim recht geringen Spannungsabfall von einem halben Volt zwischen Ein- und Ausgang, damit die 5 V möglichst wenig der Restwelligkeit des Aufwärtswandlers mitbekommen.
Zuerst wollte ich einen LM2940IMP-5.0 als Ersatz verwenden, der zwar einen höhere Ruhestromverbrauch, aber dafür eine gute Störunterdrückung mitbringt und zudem noch halbwegs gut auf den davor vorgesehenenen Platz auf der Platine passt. Mit dem Spannungsabfall sollte er bei dem kleinen Strom eigentlich zurechtkommen, mein Exemplar lieferte allerdings auch ohne Last eine Ausgangsspannung von 4,5 V. Das Datenblatt ist nicht ganz eindeutig was den Eingangsspannungsbereich angeht (es gibt auch keinen Graphen für das Verhalten der 5 V-Variante), also entweder haben TI und ich andere Meinungen, was „Dropout Voltage“ heißt, oder ich habe Fälschungen zugesandt bekommen. In jedem Fall ist die einfachste Lösung, den nächsten LDO zu testen.
Schlussendlich wurde ein HT7350 eingebaut. Der kommt zwar ohne PSRR-Angabe und regelt sehr sicher schlechter, da er auch eine kleinere Ruhestromaufnahme hat, aber da der Aufwärtswandler bei knapp 1 MHz arbeitet erschien es mir unwahrscheinlich, dass die Schaltfrequenz selbst den Vorverstärker groß stört. Die Mikrophonkapseln selbst haben eine eigene Spannungsversorgung über einen dritten Pin, also vermutlich einen internen Verstärker, die aber über 100 Ω/220 µF gefiltert wird. Nur die OPVs auf der Vorverstärkerplatine werden direkt mit den 5 V aus dem LDO versorgt. Die erste und damit kritischste Verstärkerstufe verwendet NJM2100.
Ich habe noch kurz mit einer FFT am Oszilloskop sichergestellt, dass alle Anteile im hörbaren Bereich durch den LDO signifikant abgeschwächt werden. Besonders zusammen mit der PSRR der NJM2100 sehe ich keine Probleme bei meiner Alternativbestückung. Ein paar Sekunden Stille mit kurzgeschlossenem Mikrophoneingang (wobei der Vorverstärker weiterhin im Signalpfad ist) bestätigen das nach einer FFT.