Membrangegenkopplung von Lautsprechern [Archiv] - Seite 2

Slaughthammer

08.01.2016, 22:44

Naja, ganz so ist es auch nicht. Wenn der Antrieb durch die Auslenkung immer schwächer wird, bringt die Regelung irgendwann auch nicht mehr viel. Der Verstärker muss da dann halt unnötig viel Leistung in die Schwingspule blasen, die gar nicht mehr im stärksten Teil des Magnetfeldes ist.

Meiner Meinung nach sollte ein Chassis für eine Gegenkopplung einfach langhubig ausgelegt sein, auch im Antrieb. Was man sich durch die Ggegenkopplung sparen kann, ist die Klippeloptimierung der Chassis, das BL darf mit forschreitender Auslenkung nur nicht zu klein werden. Aber generell würde ein Treiber der auch bei hohen Auslenkungen noch linear arbeitet auch nicht nachteilig... nur in der Regel teurer. Auch praktisch wäre (zumindest meiner Überlegung nach) eine niedrige Gesamtgüte des Tieftöners, da der Verstärker im Bereich der Einbauresonanz dann mehr Kontrolle über die Membran hat.

Alternativ nimmt man ein Chassis mit einer möglichst dicken Polplatte. Dann wird der tatsächliche Schwingspulenüberhang immer weniger wichtig, weil auch bei großen Auslenkungen noch genug Spule im Magnetspalt ist.

Gruß, Onno

JFA

09.01.2016, 09:54

Ja, idealerweise hätte der Treiber keinen linearen Hub, sodaß der Wirkungsgrad (im Kleinsignalbereich) maximiert wird. Der lineare Hub ergäbe sich rein mithilfe der Gegenkopplung.

Diese Überlegung geht auf jeden Fall schon in die richtige Richtung. Allerdings folgen darauf noch ein paar Fallstricke.

Erstmal: ja, die Auslenkung wird durch die Regelung linearisiert. Man könnte also ein Chassis in Equal-Length-Konfiguration nehmen (Schwingspule ca. 10% länger als der Luftspalt). Dadurch erreicht man den bestmöglichen Wirkungsgrad.

Nun zu den Problemen:
- ein hoher Wirkungsgrad geht immer mit einer niedrigen Güte und/oder einer hohen Resonanzfrequenz einher. Das heißt, man muss für eine ordentlich tiefe Basswiedergabe kräftig Leistung reinpumpen (bzw. viel Blindleistung bei massig Spannungshub, Schaltverstärker in Vollbrücke sind hier der Freund). Dem sind natürliche Grenzen gesetzt.
- wenig Schwingspulenüberhang (bzw. Unterhang) heißt praktisch immer viel DC-Offset. Der lässt sich nur mit einer auslenkungsabhängigen Regelung korrigieren, nicht mit einer geschwindig- oder beschleunigungsabhängigen Regelung. Die hier gewünschte mit Mikrofon ist also ungeeignet

Diese beiden Punkte zusammen etwas weiter gedacht führen übrigens zu einem ziemlich billigen Chassis (kleiner Magnet, kurze Schwingspule) und Auslenkungsregelung.

Für eure Regelung würde ich bei einem normalen Chassis bleiben. Visaton WxxxS ist OK. Wavecor tut auch gute Dienste.

loki

09.01.2016, 12:24

Die Idee hinter einer großen Grenzauslenkung ist, das die Schwingspule per Design nicht auf die hintere Polplatte aufschlagen kann. Genau das ist mir bei einem, damals teurem, 30cm Chassis passiert. Es hört sich nicht gut an, erzeugt Angstschweiß beim Musik hören und tut dem Chassis nicht gut.
Die Schwingspule des W170S verläßt nach +/- 8mm den Luftspalt und dann bleiben noch 2 weitere mm übrig. Ähnlich ist es beim W300. Teure Chassis haben meistens ein wesentlich größeres lineares Xmax, aber eben keine Reserve.
Also: Grenzauslenkung > Xmax lin + Luftspaltlänge

Keizo

09.01.2016, 14:21

@ Loki

Die große Grenzauslenkung ist möglicherweise auch der Grund dafür, dass abacus electronics in ihren geregelten Lautsprechern die W1xxS Serie einsetzt, z.B. folgenden:

http://www.abacus-electronics.de/121-0-APC24-23C.html

Grasso

09.01.2016, 16:20

Nun zu den Problemen:
- ein hoher Wirkungsgrad geht immer mit einer niedrigen Güte und/oder einer hohen Resonanzfrequenz einher. Das heißt, man muss für eine ordentlich tiefe Basswiedergabe kräftig Leistung reinpumpen (bzw. viel Blindleistung bei massig Spannungshub, Schaltverstärker in Vollbrücke sind hier der Freund). Dem sind natürliche Grenzen gesetzt.

Im Großsignalbereich erhöht sich die Resonanzgüte, weil im zeitlichen Durchschnitt weniger Spule im Spalt ist. Ein Wirkungsgradproblem sehe ich nicht.

- wenig Schwingspulenüberhang (bzw. Unterhang) heißt praktisch immer viel DC-Offset. Der lässt sich nur mit einer auslenkungsabhängigen Regelung korrigieren, nicht mit einer geschwindig- oder beschleunigungsabhängigen Regelung. Die hier gewünschte mit Mikrofon ist also ungeeignet
Der Treiber sollte ein symmetrisches Magnetfeld aufweisen. Dann gibt es keinen DC-Offset.
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Ich würde einen Treiber mit dicker Polplatte und genausolanger Spule nehmen. Da die Spule gut von der Polplatte gekühlt wird, kann ihr Durchmesser viel kleiner ausfallen. Zum Beispiel für einen 17cm-Treiber 14mm Polplatte (ergibt gut 7mm effektiven Hub, ohne allzuviel Strom in die Spule pumpen zu müssen) und 14mm Spulendurchmesser. Ich sehe diese Technik als Provokation, nach dem Motto "was wäre wenn", wie die elektromagnetische Rückstellung, die gut dazu passen würde.

loki

09.01.2016, 17:12

Sowohl Hub als auch die Leistung kann man in Spice ausspucken lassen, ....

Kann man dann das Großsignalverhalten simulieren? Also bis 4mm Hub (W170S) ist er linear, bei 5mm befindet sich die Schwingspule zu 1/4 draußen, bei 6mm ist es die Hälfte und bei 8mm ist sie komplett draußen. Sinnvoll wäre es Hub, Schalldruck, Frequenz, Eingangsleistung und ev. Klirrfaktor in einen Zusammenhang zu bringen. Geht so etwas?

Die bisherigen Simulationen beziehen sich auf das Kleinsignalverhalten und es war mir eigentlich schon vorher bekannt, dass es funktioniert und wie es funktioniert.

Für mich liegt der eigentliche Sinn einer Simulation darin zu ergründen wie sich ein System verhält jenseits meines Wissenstands.

3eepoint

09.01.2016, 17:22

JFA

09.01.2016, 17:40

Die Idee hinter einer großen Grenzauslenkung ist, das die Schwingspule per Design nicht auf die hintere Polplatte aufschlagen kann.

Da schau her.

Macht man übrigens idealerweise über eine passend gewählte Sicke. Die bremst die Membran ein, nichts passiert.

Genau das ist mir bei einem, damals teurem, 30cm Chassis passiert.

Dann taugt es nicht. Es kann ja alles schlecht dran sein, aber wenigstens sollte es im Betrieb nicht kaputt gehen.

Es muss allerdings nicht das Aufschlagen auf der hinteren Polplatte sein, sondern auch das Kratzen der Schwingspule/des Trägers am Polkern/der vorderen Polplatte. Bei Aluträgern hört sich das genauso an. Wenn der Designer es richtig gemacht hat, passiert dabei aber auch nichts.

Die Schwingspule des W170S verläßt nach +/- 8mm den Luftspalt und dann bleiben noch 2 weitere mm übrig.

Wie ist denn die Grenzauslenkung bei Visaton definiert? Aus der Zeichnung komme ich auf ca. 23 mm Abstand vordere bis hintere Polplatte. Schwingspulenträger steht 4,5 mm über, bleiben noch knapp 18 mm (Ihr seht, ich runde großzügig). Das ist auch ungefähr der Abstand vom Membranhals zur vorderen Polplatte (ein weiteres mechanisches Limit. Die Sicke könnte ein Problem sein, die schätze ich aus der Zeichnung 10 mm breit, das gibt vielleicht +/- 11 mm Hub. Sieht für mich nach verschenktem Hub aus.

Teure Chassis haben meistens ein wesentlich größeres lineares Xmax, aber eben keine Reserve.

Wie meinen?

Im Großsignalbereich erhöht sich die Resonanzgüte, weil im zeitlichen Durchschnitt weniger Spule im Spalt ist. Ein Wirkungsgradproblem sehe ich nicht.

Dummerweise geht auch das BL runter. Scheiße, ne?

Der Treiber sollte ein symmetrisches Magnetfeld aufweisen. Dann gibt es keinen DC-Offset.

Leider falsch. Unterhalb der Resonanzfrequenz verschiebt sich der Offset zum BL-Maximum. Oberhalb wird das Chassis theoretisch instabil und rutscht die nächstbeste BL-Flanke runter. Je breiter das BL-Plateau umso geringer das Problem. Wenn ihr das über eine Regelung verhindern wollt, dann müsst ihr die Auslenkung erfassen. Bei den anderen Zustandsgrößen ist wenigstens ein Hochpass drin, das wird dann nichts.

Die dicke Polplatte ist gut, ich würde es allerdings nicht übertreiben, ist nur unnötig teuer. Da es sich um einen Bass handelt, kann man ein wenig Belüftung mitnehmen. Ein optimierte Korbkonstruktion kann da helfen; leider ist so etwas im HiFi-Bereich extrem selten, weil sich irgendwie der Narrativ durchgesetzt hat, dass ein Lautsprecherkorb möglichst offen sein muss. Was den Bereich unterhalb der Zentrierspinne angeht könnte nichts falscher sein...

loki

09.01.2016, 18:46

Wenn du den BxL Faktor so wie die Aufhängungssteifigkiet als Funktion der Auslenkung angibst geht das, allerdings nicht wenn man das Chassis nur als HP definiert.....

EDIT: Die Spice simulation funktioniert bei mir ohne Probleme. Gabs eine Fehlermeldung oder wie hat sich der Fehler geäußert?
EDIT II:Soll der Speaker eigentlich einen RDC von 4.3kOhm haben?

Ich habe mir schon gedacht, dass man ein besseres Lautsprecher-Modell braucht. Geht das mit deinem Modell, wenn es denn fertig ist?

Ich schrieb ja, dass ich B1 überbrückt habe. Lösche mal die Verbindung C1/R5 und verbinde R5/mit B1. Wenn du dann R1 kleiner ca. 150k wählst, wird die Ausgabe merkwürdig, z.B. Spannungen von 10e38V.

Wo hast du RDC=4.3k abgelesen? Ich sehe nur .param Rspk = 6.2831853 * Fc / Qtc , das sind dann ca. 500Ohm und auch falsch.

3eepoint

09.01.2016, 19:14

Yogibär

10.01.2016, 10:20

Hallo zusammen,

ein erneuter Vesuch.

Ich lese diesen spannenden Thread seit Beginn mit, zum einen, weil ich vor geraumer Zeit während des Studiums vor 40 Jahren auch an rückgekoppelten Lautsprechern gebastelt habe und zum anderen ab und an diesbezügliche Arbeiten und Studien mitverfolge. Meine Lösung damals ähnelte dem Studer Prinzip mit einem Verstärker mit negativem Innenwiderstand
Bis heute ist mir allerdings noch kein Verfahren bekannt geworden, dass eine vollumfängliche Lösung der Membranregelung ermöglicht.
Deshalb mal eine prinzipielle Frage: Was soll erreicht werden?
1. Das Heruntersetzen der unteren Grenzfrequenz beim Tieftöner, d.h. Lineariserung des F-Gangs?
2. Das Reduzieren von Verzerrungen bei großer Auslenkung auf Grund des sich ändernden BxL?
3. Oder das Reduzieren von Verzerrungen bei Partialschwingungen der Membran?

Zu 1. Für das Linearisieren des F-Gangs hat uns Siegfried Linkwitz sein Biquad Filter geschenkt. Hiermit können sowohl Grenzfrequenz als auch Güte in weiten Bereichen und unabhängig voneinander eingestellt werden. Dafür benötigt man keine Membranrückkopplung.
Hier mal ein Beispiel: Das Chassis von Nobby mit F = 80 Hz und Q = 3 auf F=20 Hz und Q = 0,7 entzerrt. Die rote Kurve zeigt den gewünschten F-Gang.

Zu 2. Das ist eine sinnvolle Herausforderung.

Zu 3. M. E. ist es fast unmöglich, eine Membran unter Kontrolle zu behalten, wenn sie in Partialschwingungen aufbricht. Dies hat auch ein Team an der Uni von Santa Barbara erfahren müssen, das einen genauen und hochlinearen Sensor für die Erfassung der Position der Schwingspule entwickelt haben und erkennen mußten, dass die Schwingspule nicht der geeignete Messpunkt ist, um das Verhalten der Membran zu erfassen.
Hier der Link zu dieser interessanten Arbeit:

www.geog.ucsb.edu/~medrano/Servo_Woofer_Thesis.pdf (http://www.geog.ucsb.edu/~medrano/Servo_Woofer_Thesis.pdf)

Viele Grüße und weiterhin viel Erfolg

Thomas

sonicfury

10.01.2016, 10:50

>>3. Oder das Reduzieren von Verzerrungen bei Partialschwingungen der Membran?

Das kann eine Regelung nie erreichen. Das ist nur mechanisch durch eine andere Membran zu erreichen... das Teile der Membran in gegengerichtete Richtung Schwingen, lässt sich durch keine
Regelung unterdrücken, wohl aber durch härtere (meist auch schwerere) Membranen, die dem "Kolbenschwinger" wieder näher kommen (Sandwichmembranen uswusw).

Yogibär

10.01.2016, 13:57

Hallo zusammen,

ich habe im Keller ein altes B&M Bass-Chassis wiederentdeckt, das ich vor Jahren als defekt gekauft hatte.
Nach dem Entfernen der Alu-Dustcap kam ein induktives Sensorsystem, bestehend aus einer Doppelspule auf dünnem Pertinax und zwei gegenüberstehenden Magneten, zutage.
Bei einem Magneten war die Klebstelle zum Magnetpol gebrochen. Leider hat die Spule bzw. eine dünne Zuleitung irgendwo einen Aderbruch, den ich noch finden muß.
Dann werde ich wieder in das Thema praktisch einsteigen.

Viele Grüße

Thomas

PS: Habe die Aufnehmerspule gerade ausgebaut, ziemliche Friemelei. Der Wickeldraht ist dünner als ein Haar und fixiert. Leider hat der Magnet, bei dem die Klebestelle versagt hat, die Spule beschädigt und wahrscheinlich die Wicklung mehrfach durchgetrennt. Schade.
Ich hoffe, dass es mir gelingt, eine neue Spule zu wickeln.

loki

10.01.2016, 14:02

Hallo Yogibär,

bei mir sind es nur 35 Jahre....

Was erreicht werden soll? Ich denke an eine GK, die nur im Bassbereich wirksam ist. Andere hier spielen wohl auch mit dem Gedanken einen größeren Bereich zu erfassen.
zu 1. Ja, dafür reicht Linkwitz Transform aus.
zu 3. Das kann keine GK, fällt also auch weg.
zu 2.
a.) Ich stelle mir eine deutliche Reduzierung des Klirrfaktors vor (Faktor 5-10)
b.) und eine deutliche Vergrößerung des Verschiebungsvolumen (Faktor <2) bei Einsatz eines relativ billigen Chassis.
c.) Erreichen eines optimalen Einschwingens. Das Chassis soll sich nicht mehr wie ein HP 2.Ordnung (Qtc 0.5-1.0) sondern wie ein HP 1. Ordnung (Qtc=0.5) verhalten.
d.) sehr kleines Gehäuse
e.) Faszination eines GK-LS. Alle diese LS, kommerzielle sowie selbstgebaute, klangen im Bass einfach subjektiv besser.

loki

10.01.2016, 14:38

Den Widerstand hab ich berechnet, Spannung über dem Kondensator und den Strom durch selbigen, wobei mir grade auffällt dass das eher semi schlau war, da frequenzabhängig.

Ja das sollte mit meinem Modell gehen, da die Aufhänging und der BXL Faktor als Parameter beschrieben sind. Allerdings nur in der Transient analyse, da in der .ac die nichtlinearen Komponenten linearisiert werden. Man kann aber auch einzelsinusse simulieren und den Frequenzgang draus zusammenfügen.

Was das Problem mit Spice angeht, ich glaube das wir hier genau den gewünschten Effeckt haben. Wenn ich R1 und R5 entferne und R3 kleiner werden lasse kann ich verfolgen wie sich die Schaltung aufschwingt, laut FFT in Spice bei 3kHz+ obwohl ich einen 10ms Puls drauf gebe dessen Grundwelle bei 50Hz liegen sollte.
Ich hab übrigens mal deine PWL durch nen einzelnen Rechteckpuls ersetzt, ich klemm mich da mal hinter.

Wenn R1 entfernt wird gibt es doch keine GK mehr???? Sprichst du von R3/R5?
Ich habe den OpAmp durch einen OP27 ersetzt, dann stimmen die Spannungswerte und zeigen tatsächlich einen, je nach R1, schwingenden Verstärker (<10kHz). Das passt zwar, aber da versagt u.U. auch das LS-Modell.
Was macht dein Modell, ist es einsatzbereit?:)

Scan Speak liefert zu den eigenen Bass-LS elektrische Ersatzschaltbilder mit Werten. Vielleicht hilft das was.

Was mir auch komisch vorkommt ist ".param Rspk = 6.2831853 * Fc / Qtc". Das ist bei dem LS ca. 500 Ohm. Ich habe das LS-Modell von dem mitgelieferten Linkwitz-Beispiel. Kannst du das erklären?

loki

10.01.2016, 14:45

Dem Sensor wird noch viel Aufmerksamkeit zu widmen sein, er ist entscheidend.

Aber im Moment möchte ich mich nicht verzetteln und erst mal eine gute Simulation haben mit einem idealen Sensor.

Yogibär

10.01.2016, 17:32

Vollkommen richtig.

PR54

10.01.2016, 17:53

Hi, ich hab nicht alles gelesen. Vor Jahren hat Karl Heinz Fink ( in Duisburg ) mal einen Subwoofer mit GK gebaut. Allerdings mit einem Seas Doppelschwinger und eigener Verstärkerelektronik. Das Ding hieß ..Gondor..Wurde auch in der Elektor veröffendlicht. Ist aber schon sehr lange her.

Gruß Peter

3eepoint

10.01.2016, 19:20

Wenn R1 entfernt wird gibt es doch keine GK mehr???? Sprichst du von R3/R5?
Ich habe den OpAmp durch einen OP27 ersetzt, dann stimmen die Spannungswerte und zeigen tatsächlich einen, je nach R1, schwingenden Verstärker (<10kHz). Das passt zwar, aber da versagt u.U. auch das LS-Modell.
Was macht dein Modell, ist es einsatzbereit?:)

Scan Speak liefert zu den eigenen Bass-LS elektrische Ersatzschaltbilder mit Werten. Vielleicht hilft das was.

Was mir auch komisch vorkommt ist ".param Rspk = 6.2831853 * Fc / Qtc". Das ist bei dem LS ca. 500 Ohm. Ich habe das LS-Modell von dem mitgelieferten Linkwitz-Beispiel. Kannst du das erklären?

Ich schau mir die Schaltung nochmal an, dann gibt es auch nen Screenshot, ich hab heute leider keine Zeit mehr dazu.

Mein Modell leifert im Vergleich zu Boxsim mit der durchgeführten Annäherung an das Original Leach Modell noch nicht zum Ziel, ich hatte gehofft das JFA da noch was zu sagen könnte. Ich werd mich da nochmal nen Nachmittag sonst dran setzen und wenn das nichts fruchtendes bringt, nehm ich die letzte Version die eine gute Übereinstimmung hatte.

Kannst du die Scan Speak Sache mal verlinken?

Das mit den 500 Ohm kann ich so auch nicht erklären. hast du einen Link zur Erklärung von Linkwitz?

loki

10.01.2016, 21:35

loki

11.01.2016, 08:52

c.) Erreichen eines optimalen Einschwingens. Das Chassis soll sich nicht mehr wie ein HP 2.Ordnung (Qtc 0.5-1.0) sondern wie ein HP 1. Ordnung (Qtc=0.5) verhalten.

So sieht das Einschwigen eines LS mit optimalem Q=0.5 (grün) aus, und wenn man ihn mittels GK und Beschaltung in einen HP 1.Ordung verwandelt (blau).
Ich habe mich schon oft gefragt, was die Leute meinen, wenn sie vom Bass eines Dipols als "aus dem Nichts", "kein Energiespeicher" o.ä. schwärmen. Da ein Dipol mit 6dB/Oktave abfällt, das ist das Verhalten eines HP 1.Ordnung, vermute ich, wird es subjektiv so beschrieben.

http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=1484&pictureid=25416

3eepoint

11.01.2016, 10:13

Ich denke auch, man kann sich zu tode simulieren:)
Wenns einigermaßen stimmt und man Hinweise auf mögliche Probleme bekommt reicht es.

Wenn das Großsignalverhalten nicht leicht simuliert werden kann, muss man AJHorn ranziehen. Dort kann man annähernd bestimmen wie Hub und Leistung zusammenhängen. Vielleicht gibt auch andere Programme?

Hier ist ein Datenblatt von Scan Speak.

Das gelieferte Schaltbild sieht dem nach Klippel sehr ähnlich , es berücksichtigt den Umstand das wir ja eine kernspule haben und bringt z.b die Eisenverluste
Mit ein. Nur der admitanzparameter im Ausgangsleistung ist mir nicht ganz klar. Könnte der Strahlungswiderstand sein. Spannend das ding.......

Hub und Leistung ist schon machbar, nur nichtlineare Zusammenhänge als Bode plot darstellen braucht Nachbearbeitung.

JFA

11.01.2016, 12:09

Der w*A_ms ist ein frequenzabhängiger Widerstand, um die mechanischen Verluste in der Aufhängung besser zu charakterisieren.

_Nico_

11.01.2016, 13:12

Hallo zusammen,
...
PS: Habe die Aufnehmerspule gerade ausgebaut, ziemliche Friemelei. Der Wickeldraht ist dünner als ein Haar und fixiert. Leider hat der Magnet, bei dem die Klebestelle versagt hat, die Spule beschädigt und wahrscheinlich die Wicklung mehrfach durchgetrennt. Schade.
Ich hoffe, dass es mir gelingt, eine neue Spule zu wickeln.

Hi Thomas,

der Bruch der Klebestellen scheint ein verbeitetes Problem der alten B&M Chassis zu sein.

Im Nachbarforum hat sich auch schon einmal jemand mit der Reparatur beschäftig; vielleicht ist da das ein oder andere Interessante für Dich dabei:

http://www.aktives-hoeren.de/viewtopic.php?f=37&t=6777&start=15

Gruß

Nico

sonicfury

11.01.2016, 14:52

Hi Nico

Naja die LS sind teils > 30 Jahre alt. Da geht alles kaputt :) Die Zuleitungslitzen (auch normaler) Chassis oder die Klebestellen uswusw... das ist wohl janz normal

3eepoint

11.01.2016, 22:45

@Loki

Mal ne ganz andere Frage, wie hast du Spice dazu gebracht dir den Wert bei der Vb Spannungsquelle (V7) an zu zeigen? Ich kannte die Funktion bis jetzt nicht und weis nicht wo man sie aufruft......

PS: Ich werde in nächster Zeit nicht viel machen können, am 22.1 ist Projektabgabe von der Uni was die Hälfte meiner Note darstellt, leider steht noch wenig und dadurch brennt ein wenig die Luft....

loki

11.01.2016, 22:56

@Loki

Mal ne ganz andere Frage, wie hast du Spice dazu gebracht dir den Wert bei der Vb Spannungsquelle (V7) an zu zeigen? Ich kannte die Funktion bis jetzt nicht und weis nicht wo man sie aufruft......

Nicht ich, das war Linkwitz! Ich kämpfe immer noch mit spice...

Na, ich wünsche dir ein gutes Gelingen und in ein paar Wochen gehts hoffentlich hier weiter.

3eepoint

11.01.2016, 23:01

Hm....ok, dann muss ich mir das in der Datei mal ansehen.

Und danke :)

Giesskanne

15.05.2017, 10:05

Hallo an alle,
gibt es noch jemanden, der sich mit der Thematik hier beschäftigt?

Ich beschäftige mich gerade mit verschiedenen Typen von Operationsverstärkern,
a) um das Signal des Mikrofons möglichst phasenlinear zu verstärken (um auch das Group-Delay linear zu halten),
und
b) um die analogen Filterschaltungen (HighPass, bzw. LowPass) möglichst phasenlinear zu bekommen (zB mit OTA-Opamps (Transduktanz-Opamps) wie zB der LM13700.

zu a):
Schaut man sich zB das Datenblatt des TL071 an (Seite 10, „Phase Shift“), so sieht man das die Phase im Bereich von 1-100hz um 90 Grad dreht. (Group-Delay steigt??)
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl072.pdf

Bei den meisten guten Opamps ist das leider ähnlich.

Aber sollte das „Phase Shift“ nicht gradlinig verlaufen?

Der einzigsten Opamp den ich mit linearer Phase bei genau 0 Grad gefunden habe, ist der OPA37.
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/opa27.pdf

Jetzt frag ich mich natürlich ob das einen negativen Einfluss auf das Group-Delay hat ??

Giesskanne

15.05.2017, 10:12

ZB. der AD797 hat einen geradlinigen Phasenverlauf ca. bis 100khz (allerdings bei 90 Grad und nicht 0.) :confused:
http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD797.pdf
(Seite 8, „Phase Margin“)

JFA

15.05.2017, 11:13

Im Open Loop Gain ist das ein völlig normales Verhalten. So betreibst Du den OP aber nicht, sondern eigentlich immer mit Gegenkopplung. Den TL07x kannst Du z. B. mit Verstärkung A=10 betreiben, dann hast Du konstante GLZ bis ca. 200 kHz.

Schau dazu in den Tietze Schenk, Kapitel 4 und 5

wgh52

15.05.2017, 12:35

Hallo Matthias,

ich schließe mich Jochen vollumfänglich an! Das Diagramm zeigt das Verhalten ohne Gegenkopplung, das im Regelkreis aber gar nicht benutzt wird, ja sogar zu starker Schwingneigung führen würde. Aber wir wollen ja keinen Rechteckoszillator bauen ;) Interessant ist in diesem Zusammenhang die im gleichen Bild zu sehende open-loop Verstärkung und deren Grenzfrequenz, die so bei 30 Hz liegt (von Dir aber nicht als unbrauchbar moniert wurde... ;) ).

Zusammengefasst mal zur Erinnerung:

Verringert man die open-loop Verstärkung durch ohmsche Gegenkopplung, erhöht sich die Verstärkungsbandbreite/-grenzfrequenz. Die Verstärkungshorizontale läuft dabei immer in die abfallende Charakteristik der Open-Loop-Verstärkung hinein und definiert so die Grenzfrequenz.
Der Phasenübergang verschiebt sich zwingend(!) mit zu höheren Frequenzen und die 45° Phasenschiebung ist immer an der aus der Gegenkopplung resultierenden Verstärkungsgrenzfrequenz (siehe oben).
Durch Gegenkopplung werden noch weitere Parameter verändert, z.B. die resultierende Quellimpedanz des Verstärkers, das Rauschen ändert sich ebenfalls usw.
Ich hoffe das hilft der Erinnerung wieder auf die Sprünge :)

In meinen B&M Omegas läuft in der Tiefton-Regelschleife (mit Mikrofon als Sensor) zuverlässig und klaglos ein guter alter NE5534 und macht das ganz ausgezeichnet ;) Sehr hohe closed loop Verstärkung und riesige Bandbreite werden in diesem Falle nicht abgefordert, der OPV läuft als PI Regler, dieser stellt die Box auf 32 Hz untere Grenzfrequenz ein.
Phasenverschiebungen kommen da eher von der unteren Grenzfrequenz der analogen Regelung selbst oder von Koppelkondensatoren in der davor liegenden Kette. Der OPV selbst steht in der Regelung "weit über den Dingen".
Man kann vielleicht noch die subjektiv klanglichen Eigenschaften von OPVs in die Auswahl einbeziehen, da ist der NE5524 trotz seines Alters noch gut im Rennen, modernerweise sieht man oft Empfehlungen für z.B. OPA164x oder LME497xx als Audio OPV.

Giesskanne

15.05.2017, 14:06

Danke, das mit klingt einleuchtend. Da habt ihr mir einiges an Wissen voraus.
Meine Elektronikkenntnisse sind leider noch etwas begrenzt, da ich mir bis jetzt alles selbst beigebracht habe. Ich kann also noch dazulernen. Einen NE5534 hab ich noch hier.
Habe mir erstmal ein Oszi und einen Signalgenerator bestellt damit ich in Kürze auch Messungen machen kann (Akustische Phase bzw. Gruppenlaufzeit)

Folgendes ist in Planung;
- GLZ-Messung Unterschied zwischen Closed Box vs. H-Frame/Dipol.
- Ziel: GLZ linear zu bekommen (20-300hz)
(mit einem H-Frame müsste das kein Problem sein. Der Subwoofer muss aber dann großen Membranhub haben).

- Transduktanz-Endstufe bauen (habe diese Schaltung hier gefunden):
http://www.diyaudio.com/forums/chip-amps/239321-joe-rasmussen-trans-amp-40-watt-transconductance-current-amplifier.html
Den LM3875 ist leider obsolet. Werde stattdessen den LM3886 nehmen. 68 Watt müsste reichen.

- Als Subwoofer hab ich den Monacor SPH380TC ins Auge gefasst (H-Frame oder Closed Box) … mal schauen was bei den Messungen der Gruppenlaufzeiten (in Kombination mit der Strom-Endstufe dabei rauskommt.
Der Monacor hat eine Fs von 21,5 hz (d.h. die Impedanzkurve ist relativ flach). Da dürfte es mit der Strom-Endstufe keine so starke Anhebung ( Resonanz-Überschwingungen) geben denk ich. Falls doch, versuche ich mit einem HighPass den unteren Resonanz-Peak von unten abzuschneiden.

- Um das Ganze zu entzerren, verwende ich den Behringer DCX2496 (um die Filter zu justieren)(allerdings 1ms Latenz). Wenn die Einstellungen stimmen, baue ich dann die Analog-Version.

Ich weiss nicht ob es von der Gruppenlaufzeit/Phase einen Zeitvorteil hat die Low- und HighPass-Filter mit OTA-Opamps zu realisieren??
Der Strom ist doch (bei Kondensatoren) doch um 90 Grad schneller als die Spannung (bzw. die Spannung ist um 90 Grad verzögert).
Dann müßte ein LowPass-Filter mit stromgeregeltem OTA-Opamp von der GLZ doch schneller sein, oder nicht?
Oder hab ich da was falsch verstanden?

http://alt.ife.tugraz.at/LV/AST/OV2.pdf

スピーカ

15.05.2017, 16:22

...
- Transduktanz-Endstufe bauen (habe diese Schaltung hier gefunden):
http://www.diyaudio.com/forums/chip-amps/239321-joe-rasmussen-trans-amp-40-watt-transconductance-current-amplifier.html
Den LM3875 ist leider obsolet. Werde stattdessen den LM3886 nehmen. 68 Watt müsste reichen...
Stromgesteuerte Endstufen sind im Bassbereich wegen der Resonanzfrequenz und der damit verbundenen Impedanz problematisch. Alle, die ich kenne und die damit experimentiert haben, raten davon ab. Aber kennst du die Schaltungsvariante ACE-Bass (http://www.diyaudio.com/forums/subwoofers/187677-ace-bass-design.html)? Das ist Quasi eine Servoschaltung. Manche schwören drauf.Vielleicht wäre das was für dich.
Gruß Patrick

capslock

15.05.2017, 18:11

andy58

15.05.2017, 18:49

Werde stattdessen den LM3886 nehmen. 68 Watt müsste reichen.
http://alt.ife.tugraz.at/LV/AST/OV2.pdf
Sorry aber 68 Watt reichen bei dem Chassis gerade mal für Standgas. Häng da mal ne Null dran dann dann passt`s.
Gruß Andreas

Yogibär

15.05.2017, 20:19

Hallo Giesskanne,

Die Gruppenlaufzeit zu linearisieren ist ein großes Ziel, das Du aber nur mit FIR Filtern per DSP realisieren kannst.
Jedes analoge Filterglied verzerrt die GLZ, je tiefer die Frequenz, desto größer die GLZ. Wenn Du mal mit z.B. ARTA die Gruppenlsufzeit misst und anschaust, wirst Du sehen, dass sie mit steigender Frequenz kleiner wird. Möchtest Du dies linearisieren, dann muss mit steigender Frequenz das Delay ansteigen, quasi als inverse Funktion zur GLZ, damit sich insgesamt eine konstante GLZ ergibt. Das funktioniert nur mit FIR Filtern, da für das frequenzabhängige Delay, Verzögerungen des Signals, sprich Zwischenspeicherung des Signals, erforderlich ist.

Viele Grüsse

Thomas

Giesskanne

15.05.2017, 20:21

Stromgesteuerte Endstufen sind im Bassbereich wegen der Resonanzfrequenz und der damit verbundenen Impedanz problematisch. Alle, die ich kenne und die damit experimentiert haben, raten davon ab. Aber kennst du die Schaltungsvariante ACE-Bass (http://www.diyaudio.com/forums/subwoofers/187677-ace-bass-design.html)? Das ist Quasi eine Servoschaltung. Manche schwören drauf.Vielleicht wäre das was für dich.
Gruß Patrick

Der Monacor hat einen relativ flachen Impedanzverlauf. Da dürfte das mit einer reinen Strom-Endstufe eigentlich nicht so das Problem werden.
https://www.monacor.com/media/PDF/G/G1/G103260/G103260K.pdf

Vielleicht vorher die Resonanzfrequenz mit mit einem parametrischen EQ entspr. absenken.
Für die Dämpfung ist ja dann gleichzeitig auch die Gegenkopplung zuständig, die möglichst phasenlinear arbeiten soll.
Das Ganze ist ein Experiment für mich. Mal sehen was daraus wird.
Ich werde am WE erstmal die Teile für den Amp bestellen. Alles zusammenlöten, und dann gehts weiter.

@andy58,
Ja, die 68 Watt sind verdammt knapp. Mal schauen wie effektiv die Strom-Endstufe dann so ist. Travo wurde glaub ich 160 VA empfohlen. Bisschen Reserve hat man dann ja noch.

JFA

15.05.2017, 21:37

Erkläre doch mal bitte Deinen GLZ-Fetisch und was das ganze mit einem VC-Verstärker zu tun haben soll

josh_cpct

16.05.2017, 09:19

JFA, recht hat er. Die Mehrheit der hier besprochenen Korrekturen beschränkt sich auf lineare Verzerrungen der Minphasenverhältnisse (Phase, Amplitude, Ein- und Ausschwingen).

Das ist cool zu sehen als Funktionsdemo, aber mit Kanonen auf Spatzen.

Interessant wäre ein Durchbruch in dem was sonst kaum geht, Dämpfung unlinearer Verzerrungen, K2 k3 IMD.
Und zwar nicht von 30 auf 3% sondern von 3% auf 0.01%.

Gruß
Josh

Tobias

16.05.2017, 14:48

Frage : wie denkt man mit einem peq die Resonanzfrequenz?
Das Blick ich nicht. Das hat doch miteinander nichts zu tun:dont_know:

josh_cpct

16.05.2017, 15:06

Die Frage ist ja wodurch macht sich die Resonanzfrequenz akustisch relevant Bemerkbar?

IdR ist es die Abknickfrequenz unter der es zb mit 2. Ordnung bergab geht. Dieser Knick hat eine gewisse Güte. Das Ausschwingen folgt dem Minphasenverhalten.

Booste ich mit EQ unterhalb, verschiebt sich die Eckfrequenz nach unten.

Ja das Impedanzmaxima wird man so nicht verschieben. Aber der Transient sieht trotzdem gleich aus, verglichen mit Chassis niedrigerer Fs.

Gruß
Josh

Giesskanne

17.05.2017, 07:39

Erkläre doch mal bitte Deinen GLZ-Fetisch und was das ganze mit einem VC-Verstärker zu tun haben soll

Ich erhoffe mir von der Strom-Endstufe das sich das Einschwingverhalten verbessert (die erste Sinuswelle soll möglichst sauber und in voller Amplitude vom LS wiedergegeben werden, und nicht erst die Dritte oder Vierte).
Dadurch müsste sich dann die GLZ (die ja am Maximalen der “Umhüllenden“ gemessen wird), ja auch verkürzen.
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c6/Group_delay_and_phase_delay.svg/220px-Group_delay_and_phase_delay.svg.png

Ob das dann tatsächlich so ist, wird mir dann leider erst die Messung zeigen (vor allem in der Closed-Box-Variante (10 Liter… mal sehen)).

Zuerst mal versuche ich nur das Einschwingverhalten sauber hinzubekommen, denn andernfalls gelingt auch eine saubere Gegenkopplung nicht.
Die anderen Nachteile (langes Nachschwingen, welche eine Strom-Endstufe mit sich bringt), soll dann später (theoretisch) die Gegenkopplung verhindern.).

josh_cpct

17.05.2017, 10:26

die erste Sinuswelle soll möglichst sauber und in voller Amplitude vom LS wiedergegeben werden, und nicht erst die Dritte oder Vierte.

Geht nicht. Brauchst du noch endlose Bandbreite. Phase allein reicht nicht.

wgh52

17.05.2017, 15:27

Hallo Matthias,

mir dämmert jetzt so langsam was Du eigentlich machen willst:
Im Endeffekt soll (vielleicht klingt's übertrieben) das Chassis Rechtecksignale übertragen können, und zwar mit flachem Dach, also ohne Amplituden- und Phasenverzerrungen.

Das haben schon viele versucht! Die ältesten (mir bekannten) Versuche mit analoger Steuerung sind von Peter Pfleiderer, der die Koeffizienten der Übertragungsfunktion des eingebauten Chassis mit einem Analogrechner so veränderte, dass die Übertragungsbandbreite signifikant nach unten und oben erweitert wurde und so in einem breiteren Frequenzbereich die Phasenverschiebungen konstant waren.

Mit einer Konstantstromendstufe allein ist das was Du realisieren willst auf keinen Fall zu leisten!

Es gibt Lösungen, die im Tiefenbereich mit Sensorregelung und im mittleren/oberen Frequenzbereich des Chassis von Konstantspannungs- auf Konstantstromverhalten der verwendeten Endstufen übergehen. Ein Vorteil der Lösung mit Sensorregelung ist z.B., dass Verhaltensveränderungen des Chassis (Temperaturgang, Alterung,...) durch den Sensor miterfasst und weggeregelt werden.

Ein Grundproblem, das Du wegsteuern möchtest ist ja eigentlich die Massenträgkeit des Masse-Feder-Systems, die ja (anschaulich gesehen) zum Einschwingen über mehrere Perioden führt. Hohe Verstärkung (hoher Energieeintrag je Zeiteinheit) während dieser Phase, die mit forschreitendem Einschwingen dann abnimmt (um nicht überzuschwingen) ist also gefordert. "nur die Phase" zu entzerren reicht also nicht, Das Chassis muss sozusagen "stark beschleunigt" werden. Das Endstufenprinzip allein kann das nicht leisten, es muss zusätzlich eine auf das eingebaute Chassis eingestellte Steuerung (siehe Pfleiderer) oder Regelung (siehe z.B. B&M, Silbersand, usw...) hinzukommen. Das von Dir zitierte ACE-Bass-Prinzip (auch aus den 1980ern) dämpfte (vereinfacht gesagt) mit negativer Endstufenausgangsimpedanz die Einbauresonanz weg und "prägte" dem System per zusätzlicher Steuerung neue Chassiseinbauparameter ein, welche das BassReflex-System dann zu abgrundtiefen Bässen befähigte. Problem: Langzeitstabilität / Alterung.

Vielleicht hilft mein Vortrag etwas zum Verständnis der Sachlage.

Falls ich einige Dinge nicht korrekt dargestellt haben sollte, bitte ich um Korrektur von kompetenter Seite!

Giesskanne

18.05.2017, 08:21

Hallo Winfried,
Ok, dann werde ich für den Subwoofer die Pfleiderer-Entzerrung versuchen + Sensor (Elektret-Mikrofon), und dann später schauen ob ein Stromverstärker irgendeinen Vorteil bringt.

PS:
Die Pfleiderer-Entzerrung habe ich mir mal angeschaut. Habe aber nirgendwo einen Schaltplan für das eigentliche Modul gefunden.

Man könnte doch auch einen einfachen EQ nehmen. Was ist an der Pfleiderer-Schaltung denn besonders? (Der regelt doch auch nur die Amplitude..)
Oder man nimmt sowas hier:
http://sound.whsites.net/project84.htm

PS:
Gibt es eigentlich einen EQ wo die Amplitude gleich bleibt, und man lediglich die Phase (Phase-Delay) justieren kann?

Genau sowas suche ich im Prinzip.

josh_cpct

18.05.2017, 10:50

Audiovero Acourate

Rephase

Eclypse FirDesigner

Giesskanne

18.05.2017, 12:19

Audiovero Acourate

Rephase

Eclypse FirDesigner

Ja genau sowas hier:
https://a.fsdn.com/con/app/proj/rephase/screenshots/PEQ.PNG/1

Ich wüsste gerne wie so eine Filter-Schaltung analog aufgebaut ist. :confused:

josh_cpct

18.05.2017, 12:31

Glaube nicht das ein solch akausaler Energiespeicher analog umzusetzen ist. Schön wärs.

Gruß
Josh

Yogibär

18.05.2017, 18:13

Ich wiederhole mich gerne, dass geht nur mit FIR Filtern.

VG

Thomas

Giesskanne

19.05.2017, 00:25

Ich wiederhole mich gerne, dass geht nur mit FIR Filtern.

VG

Thomas

Ja danke, ich hatte es gelesen. Bisher hatte mich bei FIR-Filtern immer die hohe Latenz abgeschreckt.
D.h. wenn ich mit FIR-Filtern entzerre, dann kann ich wegen der hohen Latenz keine Gegenkopplung mehr machen. Ok, vermutlich kommt man dann auch ohne aus. :rolleyes:

Aber nochmal zurück zur Gegenkopplung:
Hab mit dem Behringer ECM8000 +MPA-102_preamp Tests gemacht (um 180 Grad verpolt und vor den Subwoofer gehalten).
Ca. ab 200hz aufwärts kamen starke Rückkopplungen. Ausserdem rauscht es noch sehr stark.
Mit Einsatz eines 1-Pole-LowPass-Filter war noch mit Ach und Krach möglich. Rückkopplungen bereits ab 100hz. (logisch, wegen der 2ms Latenz des Filters). Beim 2-Pole-LowPass wirds noch schlimmer.
Filter benutzt man am Besten gar keine.

Erstmal muss ich einen rauscharmen Sensor basteln. Die JFETS in den Elektret-Kapseln rauschen wie die Hölle.
Habe einige Kapseln gefunden, die noch besser als die WM61 (mit Linkwitz-Mod) zu sein scheinen.

Primo EM246S5B (der geht sogar linear runter bis 1 hz) :)
http://www.primomic.de/pdf/EM246.pdf

Primo EM172 (hat auch gute Werte)

Preamp-IC:
INA 166
INA 217

Spannungsversorgung für das Preamp-IC nur mit Batterie, und diese Schaltung hier: (ist stabil bis 40ma)
https://tangentsoft.net/elec/bitmaps/vgrounds/tle2426cp.png

Wenn jemand einen anderen Vorschlag oder Einwand hat, dann bitte raus damit. :)

JFA

19.05.2017, 07:19

Ja danke, ich hatte es gelesen. Bisher hatte mich bei FIR-Filtern immer die hohe Latenz abgeschreckt.
D.h. wenn ich mit FIR-Filtern entzerre, dann kann ich wegen der hohen Latenz keine Gegenkopplung mehr machen. Ok, vermutlich kommt man dann auch ohne aus. :rolleyes:

Ich glaube, Du denkst hier ziemlich falsch oder kompliziert.

Du brauchst ja die Filter nicht innerhalb der Regelschleife, sondern kannst die vorschalten. Die Regelung selber benutzt Du nur zur Linearisierung der Nichtlinearitäten, das Signal am Filterausgang ist dann die Führungsgröße.

Das hat den Vorteil, dass Du einen vergleichsweise einfachen Regelkreis bauen kannst, und der Filter dann auf konstante Parameter arbeitet (ohne Regelkreis würde die Entzerrung je nach Betriebszustand nicht mehr passen).

Als Beispiel: Du erfasst über einen Shunt den Strom durch das Chassis. Der ist proportional zur Geschwindigkeit des Chassis. Das Signal kannst Du dann über einen Spannungsteiler gegenkoppeln.

Diese Regelung würde Dir
1.) die Verzerrungen senken und
2.) unterhalb und oberhalb der Resonanzfrequenz des Chassis deutlich anheben

1.) ist toll, 2.) ist ein Problem, aber nur, solange man nicht die Führungsgröße anpasst. Doch das ist einfach:
a) der Filterfrequenzgang gibt den resultierenden Frequenzgang des Chassis vor (also z. B. 20 Hz bis 200 Hz)
b) dieser Frequenzgang muss einmal integriert werden, um auf die Geschwindigkeit als Führungsgröße zu kommen.

Du wirst Dir noch ein paar Sicherheitsnetze einbauen müssen, z. B. sollte die Regelung in diesem Fall nicht bis DC herunter reichen (Nullstelle in der Strecke!), und auch nach oben hin sollte sie aus Stabilitätsgründen begrenzt werden. Aber an sich ist das ziemlich puppig.

Giesskanne

19.05.2017, 19:55

Also wenn ich dich richtig verstanden habe, dann könnte ich auch den Spulenstrom des Lautsprechers als Gegenkopplungssignal nehmen,
und dieses mit einem Spannungsteiler von 40V auf ca. 4Volt (Line-Pegel) bringen, dieses Signal dann umpolen, und anteilig (über Poti) wieder in den Line-In der Endstufe speisen, oder wie?

Ich habe das mal simuliert. (Hier der Link, einfach anklicken):

http://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?cct=$+1+0.000005+10.20027730826997+ 50+5+43%0Ar+416+80+416+144+0+4%0Al+416+144+416+208 +0+0.0023+9.392984509760023%0Av+-80+176+-80+112+0+1+35+4+0+0+0.5%0Aw+208+64+416+64+0%0Aw+20 8+240+416+240+0%0Ar+512+64+512+144+0+10000%0Aw+512 +64+416+64+0%0Aw+512+240+512+208+0%0Aw+512+208+544 +208+0%0Aw+512+144+544+144+0%0Ar+544+144+544+208+0 +1000%0Aa+128+128+208+128+1+10000+-10000+1000000+3.1602724196924763+3.160620049658642 %0Ar+128+176+208+176+0+10000%0Ar+128+176+64+176+0+ 1000%0Aw+128+144+128+176+0%0Aw+208+128+208+176+0%0 Aw+128+112+16+112+0%0Aw+208+64+208+128+0%0Aw+64+17 6+64+208+0%0Aw+64+208+208+208+0%0Aw+208+240+208+20 8+0%0Aw+64+176+32+176+0%0Aw+32+176+-80+176+0%0Aw+32+176+32+272+0%0Aw+608+272+608+208+0 %0Aw+608+144+544+144+0%0Aw+608+208+544+208+0%0Aw+4 16+208+416+240+0%0Aw+416+80+416+64+0%0Aw+16+304+60 8+272+0%0Aw+32+272+640+304+0%0As+-80+112+16+112+0+0+false%0Ar+416+240+512+240+0+1%0A w+16+304+16+112+0%0A174+608+144+672+192+0+1000+0.5 693+Resistance%0Aw+640+192+640+304+0%0Ao+1+64+0+40 99+5+12.8+0+2+1+3%0Ao+0+64+0+4099+40+12.8+0+2+0+3% 0Ao+2+64+0+4099+5+3.2+0+2+2+3%0Ao+10+64+0+4099+1.2 5+0.00078125+0+2+10+3%0A

-Die AC-Eingangsspannung soll den Line-In des Verstärkers simulieren.
-Die Spule und der 4Ohm-Widerstand sollen den Subwoofer simulieren.
-Dahinter ist der Spannungsteiler
(Den 1 Ohm-Widerstand musste ich einfügen, weil sonst eine Fehlermeldung kam).

Mit dem Poti hinter dem Spannungsteiler kann man die Lautstärke des Gegensignals justieren.
Aber irgendwas stimmt noch nicht mit der Schaltung. Das Poti hat keine Wirkung. :confused:

wgh52

19.05.2017, 20:40

Lieber Kollege,

wenn ich nicht völlig fehl gehe, KANN die Schaltung nicht funktionieren: Das in den nichtinvertierenden Eingang gehende Signal steuert den Verstärker aus. Bezug (als Minus des Generators) ist Masse, an die Du den Gegenkopplungsspannungsteiler auch richtig angeschlossen hast, der Teilerausgang stellt also die Endstufenverstärkung ein. Das den LS (SEHR rudimentär) simulierende RL Glied ist korrekt zwischen Verstärkerausgang und Masse angeschlossen. So weit so gut.

Jetzt zu den Problemen:
1. Der 1 Ohm Widerstand bildet die Last für den Generator, 0 Ohm wäre also Generatorkurzschluss, darum wohl die Fehlermeldung ;) Ich verstehe auch nicht was er bewirken soll...
2. Du mißt mit dem 10k/1k Spannungsteiler nicht den Strom durch das RL-Glied, sondern die Ausgangsspannung der Endstufe!
3. Der Schleifer des Potis ist an Masse angeschlossen, kein Wunder, dass das nicht funktioniert. Einfaches Vertauschen von Anschlüssen ist also nicht notwendigerweise zur Invertierung eines Signales ausreichend.
4. Die Einspeisung eines Regelsignales geht nicht über Masse sondern z.B. mit OPV invertiert am nicht invertierenden Endstufeneingang.

Es tut mir Leid das sagen zu müssen, aber dies schein die erste Schaltung zu sein, die Du entwickeln möchtest. Darum wiederhole ich einen meiner Vorredner: Befass Dich mit Tietze-Schenk Halbleiterschaltungstechnik oder anderen Grundlagen zur Steuer und regelungstechnik, sonst wird Dein Projekt scheitern. Unterschätze bitte nicht, dass Elektroniker eine Lehre oder ein Studium machen...

OK, es scheint Du möchtest eine stromgesteuerte Gegenkopplung machen. Ich gebe im Folgenden mal ein Beispiel wie eine existierende Endstufe mit spannungsgesteuerter Gegenkopplung (UGK) um stromgesteuerte Gegenkopplung im höheren Frequenzbereich erweitert wurde. Ich benutze sie zum Antrieb eines AMT Hochtöners, aber es geht ja nur ums Schaltungsprinzip einer stromgesteuerten Gegenkopplung.

http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/attachment.php?attachmentid=13983&stc=1&d=1495222751

Vielleicht hilft's ja etwas weiter.

3eepoint

19.05.2017, 20:57

Ich habe das mal simuliert. (Hier der Link, einfach anklicken):

http://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?cct=$+1+0.000005+10.20027730826997+ 50+5+43%0Ar+416+80+416+144+0+4%0Al+416+144+416+208 +0+0.0023+9.392984509760023%0Av+-80+176+-80+112+0+1+35+4+0+0+0.5%0Aw+208+64+416+64+0%0Aw+20 8+240+416+240+0%0Ar+512+64+512+144+0+10000%0Aw+512 +64+416+64+0%0Aw+512+240+512+208+0%0Aw+512+208+544 +208+0%0Aw+512+144+544+144+0%0Ar+544+144+544+208+0 +1000%0Aa+128+128+208+128+1+10000+-10000+1000000+3.1602724196924763+3.160620049658642 %0Ar+128+176+208+176+0+10000%0Ar+128+176+64+176+0+ 1000%0Aw+128+144+128+176+0%0Aw+208+128+208+176+0%0 Aw+128+112+16+112+0%0Aw+208+64+208+128+0%0Aw+64+17 6+64+208+0%0Aw+64+208+208+208+0%0Aw+208+240+208+20 8+0%0Aw+64+176+32+176+0%0Aw+32+176+-80+176+0%0Aw+32+176+32+272+0%0Aw+608+272+608+208+0 %0Aw+608+144+544+144+0%0Aw+608+208+544+208+0%0Aw+4 16+208+416+240+0%0Aw+416+80+416+64+0%0Aw+16+304+60 8+272+0%0Aw+32+272+640+304+0%0As+-80+112+16+112+0+0+false%0Ar+416+240+512+240+0+1%0A w+16+304+16+112+0%0A174+608+144+672+192+0+1000+0.5 693+Resistance%0Aw+640+192+640+304+0%0Ao+1+64+0+40 99+5+12.8+0+2+1+3%0Ao+0+64+0+4099+40+12.8+0+2+0+3% 0Ao+2+64+0+4099+5+3.2+0+2+2+3%0Ao+10+64+0+4099+1.2 5+0.00078125+0+2+10+3%0A

Und du solltest du dir mal einen "vernünftigen" Spice Simulator anschauen, LTspice oder Pspice z.B. Sowas ist für schulische Zwecke nett, aber nicht wenn man ernsthaft Schaltungen simulieren will.....

Giesskanne

20.05.2017, 11:05

Ja, mein Wissen ist halt nur 12.Klasse Elektrotechnik (vor 20 Jahren), (Schwingkreisberechnungen,.. das wars)
Abends nach Feierabend versuche ich neues dazuzulernen. Heute bereue ich dass ich damals nicht lieber E-Technik studiert habe.

http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/attachment.php?attachmentid=13983&stc=1&d=1495222751

@Winfried
Danke für die Schaltung. Bei der Hälfte der Bauteile muss ich raten was sie bewirken. Ich versuchs mal. (UGK-Schaltung):
Am Eingang sehe ich:
a) HighPass 0,33 hz (DC-Offset)
b) LowPass 24 khz (HF-Müll rausfiltern?)

c) R1 / R2 =Spannungsteiler vom + Eingang des Opamps, der hier als Differenzverstärker arbeitet
(was ist der MEV-5 für ein Opamp ? Hab nirgends ein Datenblatt gefunden)

d) Vor dem Tieftöner: L1 / R5 =passiver LowPass
( C8 100n könnte ein HF-Filter sein)

e) R3 / R4 =Verstärkungsfaktor von 15

e) R3 / C4 = HighPass 0,33hz (DC-Offset)

f) Wofür ist der 470uF-Elko ?

g) Wofür ist C5 und C7? (sind das HF-Filter oder sollen die HF-Schwingungen verhindern?)

Gruß
Matthias

wgh52

20.05.2017, 21:22

Hallo Matthias,

alles soweit klar, ich versuche mal Deine Fragen zu beantworten obwohl ich weder die gezeigte UGK Schaltung selbst entwickelt noch diese auf IGK angepasst habe. Eher habe ich das Prinzip verstanden... :o

a) HighPass 0,33 hz (DC-Offset)Ja, kann man als DC Entkopplungsglied gegen DC aus den vorhergehenden Stufen sehen.

b) LowPass 24 khz (HF-Müll rausfiltern?)Ja, kann man als EMV-Schutz sehen, Handys streuen trotzdem in diese Schaltung (aus Vormobiltelefonzeiten) ein.

c) R1 / R2 =Spannungsteiler vom + Eingang des Opamps, der hier als Differenzverstärker arbeitetLeider Falsch, die Schaltung schreitet von links nach rechts fort: C1/R2 Hochpass, gefolgt von R1/C2 Tiefpass

(was ist der MEV-5 für ein Opamp ? Hab nirgends ein Datenblatt gefunden)
Der mit MEV-5 bezeichnete Verstärker ist die Zusammenfassung der Endstufenschaltung. Gezeigt werden (für mehr Klarheit und leichteres Verständnis) nur die Gegenkopplungsglieder und andere von der IGK Modifikation betroffene Schaltungsteile. Die Endstufe ist eine relativ standardmäßige Schaltung aus Differenzverstärker im Eingang, gefolgt von einer bipolaren, integrierten Treiberstufe und komplementären VFETs als Ausgangstransistoren. Der Leistungsverstärker wird hier (zulässigerweise) als Operationsverstärker (mit hoher Stromlieferfähigkeit ;) ) betrachtet und beschaltet.

d) Vor dem Tieftöner: L1 / R5 =passiver LowPass (C8 100n könnte ein HF-Filter sein)Nein. L1 ermöglicht das Treiben langer Lautsprecherleitungen und verhindert (auch) HF "Aussendungen" der Endstufe (ist insofern Standard bei vielen Endstufen). R5/C8 bilden die Last für die Endstufe bei sehr hohen Frequenzen, wo L1 schon eher hochimpedant wird.

e) R3 / R4 =Verstärkungsfaktor von 15Ja.

e) R3 / C4 = HighPass 0,33hz (DC-Offset)Ja, fast: Bei DC soll die Vertärkung halt maximal 1 sein.

f)Wofür ist der 470uF-Elko ?Er verschiebt die untere Grenzfrequenz der Endstufenverstärkung nach unten. Das ist für Tieftonbetrieb nötig, damit im Nutzbereich der Endstufe die Verstärkung und Phase noch linear bleiben (es soll ja geregelt werden ;) ). Er ist in der gezeigten IGK Version nicht bestückt, weil diese für Hochtöner (ab ~ 3000 Hz) konzipiert ist. Bei einer Dimensionierung für TT...MT Betrieb der IGK Endstufe müsste er entsprechend dimensioniert bestückt werden.

Zusammenfassend:

Jede Endstufe mit Gegenkopplungszweig(!) kann als Operationsverstärker aufgefasst und betrieben werden - natürlich unter Berücksichtigung der jeweiligen Stabilitätskriterien (die oft nicht so offensichtlich oder bekannt sind).
Eine Umdimensionierung von UGK auf IGK ist oft möglich, aber bitte nicht als trivial zu betrachten!
Bei Umstellung einer UGK Endstufe auf IGK ist es möglich/nötig eine Übergangsfrequenz von UGK auf IGK Betrieb zu wählen.
Soweit mal Antworten zu Deinem Beitrag. Lass mal hören ob's hilft.

Anmerkung: Ich bin leider "in der Praxis" nicht ganz so kompetent wie's (aus der Erklärung) den Anschein haben mag: Ich traue mir die Umstellung einer (beliebigen) Endstufe von UGK auf IGK (noch) nicht ohne Weiteres zu... :rolleyes:

Giesskanne

22.05.2017, 10:17

Hallo Winfried,
bei dem schönen Wetter hab ich mir am Wochenende Videos über Opamps angeschaut. :D

R5/C8 bilden die Last für die Endstufe bei sehr hohen Frequenzen, wo L1 schon eher hochimpedant wird.

Wie meinst du das „ Last für die Endstufe bei sehr hohen Frequenzen“ ?
Ist damit ein LowPass-Filter gemeint?

Und das mit dem 470uF-Elko kapier ich noch nicht. Ist der so ne art HighPass-Filter, der unter 20hz nichts durchlässt, oder wie?

Ich habs mal simuliert. Ich weiss, ist sehr rudimentär das Ganze, :rolleyes:

http://falstad.com/circuit/circuitjs.html?cct=$+1+0.000005+6.450009306485578+ 50+5+50%0Ag+656+256+656+288+0%0Ar+656+208+656+160+ 0+4%0A170+112+112+64+112+3+20+700+4+0.1%0Al+656+20 8+656+256+0+0.0023+7.04534831550779%0Aw+656+128+65 6+160+0%0Aa+384+128+496+128+1+1000+-1000+1000000+-0.28325168496103414+-0.2833067293637743%0Aw+528+128+656+128+0%0Ar+384+1 76+496+176+0+10000%0Ar+384+176+320+176+0+665%0Ag+5 28+272+528+288+0%0Aw+384+176+384+144+0%0Aw+528+176 +528+128+0%0Ar+240+112+160+112+0+665%0Ar+160+112+1 60+192+0+10000%0Ag+160+192+160+208+0%0Ac+528+176+5 28+224+0+1.0000000000000001e-7+-5.115542677904078%0Ac+112+112+160+112+0+0.000047+0 .056302888989421596%0Ac+240+112+240+192+0+1e-8+-0.2833067293637743%0Ag+240+192+240+208+0%0Ac+320+1 76+320+224+0+0.00001+0.0645679329861576%0Ag+320+22 4+320+288+0%0Ac+384+224+496+224+0+6.79999999999999 9e-12+5.221188589055781%0Ac+384+272+496+272+0+2.20000 00000000003e-12+0.001%0Aw+384+176+384+224+0%0Aw+384+224+384+256 +0%0Aw+496+176+528+176+0%0Aw+496+176+496+224+0%0Aw +496+224+496+256+0%0Aw+240+112+384+112+0%0Ar+528+2 24+528+272+0+27%0A209+288+176+288+272+0+0.00047+0. 0645679329861576+1%0Ag+288+272+288+288+0%0Aw+288+1 76+320+176+0%0Aw+496+128+528+128+0%0Ao+2+16+0+4099 +5+0.00078125+0+2+2+3%0Ao+3+16+0+4099+80+25.6+0+2+ 3+3%0A

aber man sieht hier gut wie sich Strom und Spannung verhalten.
Der Spulen-Strom scheint zu höheren Frequenzen hin 90 Grad „zu spät“ zu kommen (und damit auch der Schall).

Kein Wunder, deswegen hatte ich auch Rückkopplungen mit dem Mic.

loki

22.05.2017, 11:29

Hallo Gieskanne,
du gehst ja engagiert ran an das Thema, Versuch und viel Irrtum. Meine Sicht/ Erfahrung ist wie folgt.
Schneller geht es wenn du dir tatsächlich mal ein paar Grundlagen erarbeitest, dazu hilft der Tietze und Schenk, gerade läuft eine Auktion, diese alte Auflage reicht völlig:
http://www.ebay.de/itm/Halbleiter-Schaltungstechnik-von-Tietze-Ulrich-Schenk-C-Buch-gebraucht-/132193798300?hash=item1ec75d489c:g:71wAAOSwBt5ZGta t
Wichtig wären die Kapitel OPAMPs, Filter, Regler. Ist nicht so viel. Und dann kannst du die Schaltungen simulieren, LTSpice ist einfach und kostenlos.
Als 3eepoint anfing mit der Simulation habe ich mich auch rangesetzt und festgestellt dass viele Ideen einer GK nicht funktionieren und warum das so ist. Wenn du zuerst die Schaltungbeispiele am Anfang des Threats simulierst, kannst du sicher sein, das sie funktionieren und dann wäre der richtige Zeitpunkt deine Ideen zu überprüfen.
Und es könnten viel mehr Leute helfen, da man dann eine vernünftige Basis hätte :bye:

Giesskanne

22.05.2017, 12:13

loki,
Ja, ich werde mir das Buch bestellen. Aus Youtube-Videos lernt man halt auch nicht alles.
Es ist wohl besser wenn ich einen eigenen Thread aufmache.

PS:
Hier mein erster Strom-Verstärker: (Rohversion ohne Filter)

http://falstad.com/circuit/circuitjs.html?cct=$+1+0.000005+6.450009306485578+ 50+5+50%0Ar+656+176+656+128+0+4%0A170+112+112+64+1 12+3+20+700+4+0.1%0Al+656+176+656+224+0+0.0023+6.9 80708368273077%0Aa+384+128+496+128+1+1000+-1000+1000000+3.490354184136523+3.4909098359491777% 0Ag+560+272+560+288+0%0Ar+240+112+160+112+0+665%0A r+160+112+160+192+0+10000%0Ag+160+192+160+208+0%0A c+112+112+160+112+0+0.000047+0.048605285958672084% 0Ac+240+112+240+192+0+1e-8+3.4909098359491777%0Ag+240+192+240+208+0%0Aw+240 +112+384+112+0%0Ar+560+208+560+272+0+0.5%0Aw+624+2 24+624+208+0%0Aw+560+208+384+208+0%0Aw+624+224+656 +224+0%0Aw+384+208+384+144+0%0Aw+656+128+496+128+0 %0Aw+560+208+624+208+0%0Ao+1+16+0+4098+5+0.0007812 5+0+2+1+3%0Ao+2+16+0+4097+80+12.8+0+2+2+3%0A

Eingangsspannung und Spulenstrom laufen jetzt zeitgleich. :)
Mit dem 0,5 Ohm-Lastwiderstand justiert man die Leistung. Allerdings verbrät dieser satte 30 Watt!
Sicherheitstechnisch ziemlich kritisch so eine Schaltung.

スピーカ

22.05.2017, 13:26

Dazu kann ich dir folgendes Buch empfehlen:
http://www.current-drive.info/

In dem Buch geht es speziell um stromgesteuerte Lautsprecher und die praktische Umsetzung.

severb

01.07.2017, 21:34

wgh52

01.07.2017, 22:05

severb

01.07.2017, 23:46

Hallo Peter,

in welchem Bereich läuft denn der GF200?

Diese Beschleunigungsaufnehmergeschichte ist wie Du selbst implizierst mechanisch nicht trivial, denn Du mußt einen guten Platz finden und die Befestigung darf nicht selbst resonieren.

Ich habe mit der Mikrofongegenkopplung, bei der das Sensormikro am Rand der Staubschutzkalotte befestigt wird, gute Erfahrungen gemacht. Da ist am Chassis sehr wenig zu ändern nd nicht zuletzt ist die Regelungselektronik sehr einfach (ein OPV). Die Firma meroVinger Audio baut ihre Subwoofer übrigens auch mit Mikrofongegenkopplung auf.

Hallo Winfried,
ich habe je Kanal 2 GF200 in impulskompensierender Montage (Seitenbass links rechts) im geschlossenen Gehäuse (fc=68Hz, Qtc=0,8, Übernahme zu den MT bei 150Hz). Aktiv gefüttert werden sie von Gremlins (TAM2400), die wiederum über eine emu1616m und digitale Filter angesteuert werden (alles selber programmiert). Derzeit setze ich zur Bassanhebung "normale" AR2-Glieder ein (Linkwitz-Korrektur) => das kommt schon ganz gut. Konntest du gehörmäßig feststellen, dass der "Bass" durch Gegenkopplung präziser klingt?
Gruß Peter

loki

02.07.2017, 06:27

Hallo Leute,

ich möchte meinen GF200 mit einer Membrangegenkopplung auch etwas unter die Arme greifen. Hat jemand von euch bei diesem Tieftöner mal die Staubschutzkalotte entfernt? Würde da gerne von euren Erfahrungen profitieren. Meine Regelung soll mit einem ziemlich teuren Beschleunigungsaufnehmer gem. dem folgenden Artikel aufgebaut werden.

https://www.google.de/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=10&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwiU_OaM9ujUAhXIJVAKHdhFDA0QFghaMAk&url=https%3A%2F%2Fwww.by-rutgers.nl%2FPDFiles%2FMotional%2520Feedback.pdf&usg=AFQjCNHemL6vMRrqqvdHwx4JIh1hjXnXdg

Vielen Dank!
Gruß Peter

Du hast das gelesen, u.a.?
The correction circuit
Only for this configuration the correction diagram on the next page will do the job if the power amplifier has a gain of 20 dB.

During the last three years we went through many speakers and detectors before the eventually choice could be made!

Ich würde es sehr ernst nehmen.
Das Projekt ist etwas für dich, wenn du dich in Reglungstechnik oder Spice gut auskennst und Messequipment hast und viel Zeit einplanst.

Und was Erfahrungen angeht, das Meiste wurde in diesem Threat bereits gesagt.
So, wenn du noch weiter machen willst, freue ich mich auf deine Beiträge.:yahoo:

severb

02.07.2017, 08:45

wgh52

02.07.2017, 11:32

Hallo Regelungsfreunde:

gerade hat mir der Browser meinen schönen Beitrag durch einen Hänger gelöscht. Also nochmal:

Meine Boxen sind fertige Aktivlautsprecher aus der Mitte der 1980er Jahre. Die verwendete Schaltung ist der im Funkschauartikel (verdächtig) ähnlich,- es gibt halt keine Potis um die Regelung einzustellen. Siehe auch Beitrag 124. (http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/showpost.php?p=169338&postcount=124)

Natürlich kann man das alles sorgfältig in Spice simulieren und optimieren, inwieweit das nötig ist vermag ich nicht zu sagen.

Die praktische Ausführung finde ich jedenfalls gegenüber der Beschleunigungsaufnehmervariante mbMn als viel einfacher:

Das (Elektret)Mikrofon wird in den Winkel zwischen Staubschutzkalotte und Membran geklebt (und zwar so um 90° seitlich gekippt, dass die Mikromembran nicht oder kaum Körperschall durch die Chassismembranbewegung aufnimmt, sondern nur Schalldruck), die (dünnen) Signaldrähte durch die Membran zur Elektronik geführt (ich kann davon bei Interesse Fotos einstellen). Am Chassis wird also praktisch nur ganz geringfügig eingegriffen, der Einfluss der Mikrofonmasse und der zusätzlichen Drähtchen werden ja gegebenenfalls mit weggeregelt ;).

Zum klanglichen Aspekt:

Die Mikrofonregelung regelt in erster Linie die Einbauresonanz des Chassis "weg" und man definiert elektronisch (Integratorgrenzfrequenz, Filter,...) eine gewünschte neue Grenzfrequenz und -charakteristik.

Weitere Effekte der Regelung sind die Verringerung von linearen Verzerrungen, von Material(alterungs)effekten und nicht zu vergessen Verringerung der elektrischen/magnetischen Effekte der im Betrieb wechselnden Schwingspulentemperatur. Das alles finde ich durchaus klangqualitätsrelevant.

BM hat (damals) auch sehr darauf geachtet mit den Übergangsfrequenzen weit unterhalb von Membranresonanzen zu bleiben, (u.a. um die Regelung nicht damit zu "verwirren", denn z.B. Partialschwingungen lassen sich nicht "wegregeln") die TT werden z.B. bei 180 Hz ausgeblendet, wo auch die Regelung schon gering(er) wird.

A/B (Hör-)Vergleiche mit/ohne Regelung erscheinen (mir), wegen des nötigen Elektronikumbaus dafür (Regelung überbrücken, Endstufenverstärkung anpassen), doch recht aufwendig und darum habe ich das nicht gemacht. Ausserdem vergleicht man wegen der dann geltenden, unterschiedlichen Einbauparameter ja doch wieder Äpfel mit Birnen oder braucht eigentlich ein Gehäuse, das den TT auf die gleichen Einbauparameter bringt, die die Regelung verwendet (was vielleicht/wahrscheinlich gar nicht geht...). Man könnte Regelung und Steuerung mit gleicher Zielcharakteristik vergleichen, aber das ist dann noch aufwendiger ;)

severb

02.07.2017, 14:10

... ein Bild würde mich interessieren! :)
Welchen Kleber hast du verwendet?

Danke und Gruß
Peter

wgh52

03.07.2017, 22:20

severb

03.07.2017, 22:42

Hallo Peter,

wie bereits angedeutet habe ich die TT nicht selbst mit Mikrofonen ausgestattet, sondern damals B&M.

Ich hab mal Fotos gemacht:

http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/attachment.php?attachmentid=14241&stc=1&d=1499116575

http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/attachment.php?attachmentid=14242&stc=1&d=1499116575

Welcher Kleber das Mikro hält weis ich leider nicht, aber er klebt schon sehr lange und wurde oft und kräftig durchgeschüttelt :rolleyes:

Hallo Winfried,
danke für die Bilder. Gehe ich recht in der Annahme, dass die Mikrofonkapsel ihren akustischen Input (oberes Bild) von oben oder unten erhält. Normalerweise haben diese Kapseln ja auf der gegenüberliegenden Seite ihre Lötanschlüsse und Kabel sind ja hier nicht zu sehen.
Obwohl ich nach 15 Jahren erst eine meiner "Traumboxen" so langsam fertig bekomme, fände ich das Thema Regelung nach Funkschau-Artikel recht interessant ... der Weg ist das Ziel ... Vielleicht machen dann meine GF200 so viel Dampf wie vor vielen Jahren mein Schmacks-Hörner. :thumbup:
Liebe Grüße
Peter

wgh52

04.07.2017, 00:17

....Gehe ich recht in der Annahme, dass die Mikrofonkapsel ihren akustischen Input (oberes Bild) von oben oder unten erhält....Ja, das ist richtig.
....Normalerweise haben diese Kapseln ja auf der gegenüberliegenden Seite ihre Lötanschlüsse und Kabel sind ja hier nicht zu sehen....Ja, auch richtig. Auf dem Foto kommt das nich so richtig 'raus, aber unten sind die Anschlüsse, die dann gleich durch die Membran auf die Rückseite führen, oben ist das Schallaufnahmeloch für den Schalldruck.

... Vielleicht machen dann meine GF200 so viel Dampf wie vor vielen Jahren mein Schmacks-Hörner....Nun ja - alles hat seinen Preis: Wenn ich die Einbauresonanz durch Regelung zu tiefen Frequenzen verschiebe, passiert das nicht einfach so, sondern dann brauche ich (viel) Leistung dafür und die muss das Chassis (sprich die Schwingspule, Membrangrösse, Hub,...) umsetzen, was seine Grenzen hat. Die Physik lässt sich zwar nutzen, aber nicht außer Kraft setzen ;). Ich kenne das Schmackshorn nicht, und weis nicht was Du mit "Dampf" meinst: tiefen Bass oder viel Pegel oder beides... :cool:

TimB

28.03.2018, 14:56

capslock

28.03.2018, 16:05

Stellt der höhere Schalldruck auf der Membran gegenüber dem Hörplatz nicht ein Problem bei der Verwendung der Elektretkapsel als Sensor dar?
Da wir es hier mit dem Tieftonbereich zu tun haben, liegen typischerweise auch hohe Pegel vor.
Bei dem Schalldruck dürften doch die Nichtlinearitäten der Mikrofonkapsel nicht zu vernachlässigen sein.

Zusammengefasst: Ersetzt man auf die Art nicht die Nichtlinearitäten des Chassis durch die des Sensors und hat damit wenig gewonnen?

Man kann die Kapsel ja entsprechend auswählen und vielleicht noch den Linkwitz-Mod auf Sourcefolger machen. Dann hätte ich allerdings erwartet, dass die Elektronik möglichst nah an der Kapsel ist, muss aber nicht zwingend so sein.

TimB

28.03.2018, 18:14

Aber was für einen Grenzschalldruckpegel (3% THD) hat so eine typische bezahlbare Elektretkapsel denn?
Mehr als 120 dB doch wohl kaum(?)

Eine grobe Abschätzung für den Schalldruck auf der Membran durch Vergleich der Fläche der Membran mit einer Kugeloberfläche mit 1m Radius: --> Bei einem 12" Chassis sind das rund +10 dB gegenüber dem Schalldruck in einem Meter Entfernung.

Damit werden in diesem Szenario also schon bei 110 dB in 1m Abstand die 3% THD beim Mikrofon erreicht. Die Angabe wird aber typischerweise bei 1 kHz angegeben. Im Tieftonbereich dürfte der Grenzschalldruck wahrscheinlich nochmal ein ganzes Stück tiefer liegen(?). Dann sind wir schätzungsweise schon bei unter 100 dB bei 3% THD angekommen.

Die Überlegungen basieren jetzt sehr auf Schätzungen.
Gibt es vllt. bezahlbare Elektretkapseln mit deutlich höherem Grenzschalldruckpegel?
Ist der Unterschied bei den nichtlinearen Verzerrungen zwischen niedrigen Frequenzen und 1kHz vllt. doch deutlich kleiner?

Kann mir jemand, der sowas schon mal gebaut hat, von seinen Erfahrungen diesbezüglich berichten?

capslock

29.03.2018, 08:42

selber lesen macht schlau:
http://www.linkwitzlab.com/sys_test.htm

über die Mitte hinaus scrollen zu Microphone. Demnach kann das Mikro mit seiner Beschaltung 140 dB. Und die Beschaltung belastet den Source-Folger mit 5 k. Möglichkeiten, um es noch besser zu machen:

1) Den OP invertierend beschalten. Dann ist der Source-Folger immer noch relativ niederohmig belastet, aber die Common-Mode-Verzerrungen des OP fallen weg.

1b) Den negativen Supply des OP bootstrappen, eleminiert auch die Common-Mode-Verzerrungen.

2) Statt der 5 k eine Stromquelle als Last.

3) Einen OP mit bipolaren Eingangstransistoren nehmen, vorzugsweise auch mit Kaskode. Die haben erheblich weniger Common-Mode-Verzerrungen als ein FET. Der höherere Rauschstrom stört nicht, weil der Source-Folger eine Ausgangsimpedanz von 1 - 2 k haben soll.

TimB

29.03.2018, 09:11

Vielen Dank für den Link. War sehr interessant.

Da steht allerdings nur, dass durch die Modifikation die Verzerrungen verringert wurden und dass bei 136 dB 5 Vpp anliegen. Da steht allerdings weder ab welchem Schalldruck die nichtlinearen Verzerrungen ein gewisses Maß erreichen, noch ob diese frequenzabhängig sind.

Versteht mich nicht falsch, ich möchte hier keinesfalls irgendetwas schlecht reden. Ganz im Gegenteil. Ich möchte, wenn es die Zeit irgendwann mal erlaubt ein ähnliches Projekt in Angriff nehmen und möchte mich daher über mögliche Probleme, die ich vermute, informieren insbesondere, wie diese sich lösen lassen. Ich habe mich während meines Maschinenbaustudiums im Rahmen einer Seminararbeit schon mal -- zugegebenermaßen etwas dilettantisch -- mit der Membrangegenkopplung beschäftigt.

capslock

29.03.2018, 09:53

Googeln ergab u.a. dieses Dokument mit einem Verweis auf ein AES-Paper von 2000, das man ohne Uni-Bibliothek vermutlich für horrendes Geld kaufen muss:
https://www.by-rutgers.nl/PDFiles/electret.pdf

Die Verzerrungen sind anscheinend vor allem elektronisch begründet. Die erste Seite enthält eine interessante Schaltung, die die Spannung über dem eingebauten FET annähernd konstant hält, also sozusagen eine Kaskode draus macht. Die zweite Seite ist aus dem Paper kopiert, leider fehlt der Teil zur Beschaltung. Die Aussage scheint zu sein, dass die worst case - Verzerrunen bei 140 dB bei 0,003 % liegen, aber mit was für einer Beschaltung?

Edith sagt: Hier wird einiges klarer, was der erste Link nur anreißt.
https://www.by-rutgers.nl/ME6211-PRO37R.html

TimB

29.03.2018, 13:49

Beide Dokumente behandeln hier aber nur die elektrische Seite. Die erwähnten 0,003% beziehen sich, wenn ich das richtig verstanden habe, auch nur auf die Schaltung. Bei den vorher erwähnten 0,5% wurde doch auch angemerkt, dass die akustomechanischen Verzerrungen deutlich höher seien.

capslock

29.03.2018, 14:24

Wo waren 0,5% erwähnt?

Der Holländer tut so, als sei der Kondensator selbst ausgesprochen linear und die Probleme lägen ausschließlich in der (Halbleiter-)Elektronik. Ich würde das erstmal auch vermuten, aber ein paar Merkwürdigkeiten finden sich bei ihm schon, z.B. eine Impedanz in pF ?!?

Der Schall bewegt die vordere Membran, wodurch sich der Abstand zur hinteren Elektrode ändert, somit die Kapazität. Das Abstandsgesetz 1/d, also kommt da eine asymmetrische Nichtlinearität rein Ebenso könnte die Bewegung irgendwann von der Spannung der Folie behindert sein, dass wäre dann eine symmetrische Nichtlinearität. Zuletzt könnte zumindest bei einem Druckempfänger die Kompressibiltät der Luft irgendwann zu einer asymmetrischen Verzerrung führen.

Für eine Bewertung müsste man wissen, wie stark die Längenänderung ist, z.B. aus Membranfläche und delta C durch C bei einem Schallpegel oder delta V bei bekannter Phantomspannung und Kapazität. Meine Vermutung ist, dass das schon ausgesprochen linear selbst bei hohen Pegeln sein wird.

Und dann gibt es noch einen einfachen Versuch: Lautsprecher im Freifeld. Verzerrungen, die erst beim Annähern an die Membran ansteigen, gehen auf's Konto vom Mikro.

TimB

29.03.2018, 14:44

Zweite Seite, erster Absatz unter "6 Concluding remarks"

Der von dir genannte Versuch ist so simpel, dass ich da selbst nicht drauf gekommen bin :D

capslock

29.03.2018, 15:17

Da würde ich gerne mal das ganze Paper lesen, ich würde das nicht zwangsläufig so interpretieren, dass die nicht-elektrischen Verzerrungen ebenso groß sind. Mir ist auch suspekt, warum der Widerstand Verzerrungen machen soll. Das sollte dem Kondensator herzlich egal sein, der Widerstand erhöht allenfalls die Grenzfrequenz des Hochpasses. Und wenn sie von Röhren reden, dann geht es bestimmt nicht um die Nichtlinearität des gar nicht vorhandenen FETs.

Einfaches Experiment: frag einen Physiker. Wir machen uns mit Symmetrieüberlegungen und Grenzwertbildungen gerne das Leben einfach und lachen über die Ingenieure :D