Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Stromverstärker
In der CT "Maker" gab es vor einiger Zeit ein diy Projekt für einen kleinen Stromverstärker. Nur ein paar Watt mit Mordskühlkörper.
Lohnt es sich dafür ein Fass aufzumachen?
Ich habe noch keinen Plan wodurch sich die Verstärker grundsätzlich im Design unterscheiden. Was mich wundert ist dieser Artikel, sprich anpassen der Lautsprechekennlinie: https://www.lowbeats.de/konstantstrom-verstaerker/
Interessante Sache, das mit den Stromverstärkern. Das lässt sich auch mit einem Leistungs-IC leicht selbst umsetzten. (https://www.current-drive.info/)
Es gibt tatsächlich messbar weniger Verzerrungen, was ich leider an einem normalen Lautsprecher nicht hören konnte. Ich habe es ausprobiert, wenn es Vorteile gibt, so sind sie sehr gering. Aber ein Kopfhörer löst nochmal besser auf...wer weiß.
... Lohnt es sich dafür ein Fass aufzumachen? Ich habe noch keinen Plan wodurch sich die Verstärker grundsätzlich im Design unterscheiden...
mbMn lohnt es nicht viel Anstrengung in Konstantstromendstufen zu stecken. Diese Art Endstufen prägen der Last einen dem Eingangssignal folgenden STROM ein, was nach Vater Ohm und seinem einfachen Gesetz U=I*R dazu führt, daß der Strom über den Impedanzverlauf nicht variiert und dadurch am Lautsprecher eine mit der Frequenz variierende Spannung abfällt. Nach dem weiteren Gesetz von Herrn Ohm ist P=U*I, folglich variiert die Leistung mit der Frequenz entsprechend der Impedanzkurve des angeschlossenen Lautsprechers. Weil alle Lautsprecher unterschiedliche Impedanzkurven haben, müßte vor der Endstufe das Impedanzverhalten durch entsprechende analoge Filterschaltungen kompensiert werden. Bei den üblichen Konstantspannungsendstufen wird die angeschlossene Impedanz durch den niedrigen Quellwiderstand so gut wie total bedämpft, so daß der Impedanzdurchschlag auf den Frequenzgang praktisch null ist. Ausnahme sind (Röhren-)Endstufen mit niedrigem Dämpfungsfaktor.
Eine reale Anwendung von Konstantstromendstufen in gab's B&M Aktivlautsprechern für einige Jahren in den 1980ern im Zusammenspiel mit der Gegen-EMK-Differenz-Gegenkopplung: Tieftöner gleicher Grundresonanz aber unterschiedlicher sonstiger TSPs wurden jeweils mit einer eigenen Konstantstromendstufe getrieben, deren Ausgangsstrom mit einem niederohmigen Widerstand "gemessen" und die Differenz der Beiden dann mit dem Sollsignal vergleichen und ein Regelsignal abgeleitet. Hier wurde das Einbauresonanzverhalten also über den Impedanzverlauf "weggeregelt" und such eine tieffrequentere Grentfrequenz "ersetzt". Gegenüber der Linkwitzkompensationsschaltung war der Vorteil, daß z.B. Serienstreuung und Alterung der Chassisparameter in (recht weiten) Grenzen auch weggeregelt wurden.
Ich mache gerade einige Experimente mit Verstärkern, die in einem gemischten Modus arbeiten.
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R1 gibt es etwas Stromgegenkopplung
R2/R3 arbeiten als Spannungsgegenkopplung
Durch die Verbindung erhoffe ich mir eine bessere Wirkung der Spannungsgegenkopplung und etwas von den Vorteilen einer Stromsteuerung.
Heißt ja, dass nur die Stelle der Gegenkopplung im Bezug zur Last die Art der Gegenkopplung bestimmt? Ich muss mir doch mal das Buch oben im Thread rein tun, damit ich das kapiere. Danke!!
スピーカ: Du warst das vor Jahren mit dem A.C.E. Servo Bass Drive.
Irgendwie kann mein Ideal nur ein aktiver gegengekoppelter Bass sein. MFB oder was auch immer. Ggf. gegen Raumeinflüsse/Phasenlage dazu noch ein Fir. Nach dem D&D Klon Gebastel muss ich da ran. Ich werde nach Amsterdam zu Pirate Logic fahren müssen. Irgendwie stelle ich fest, dass mich das im Unterbewusstsein schon seit Jahren nervt. Irgendwie wird zu viel Geld in Nebensächlichkeiten gesteckt und nicht an einem Gesamtkonzept gearbeitet. Ich hätte das schon vor Jahren machen sollen.
Edit: Der Mittelhochtonpart muss baulich bereits phasentechnisch schon so weit wie möglich optimiert sein, Thema Ebene Schallentstehungspunkt/ Wellenfront. Leider stehen unterschiedliche Überlegungen sich gegenseitig im Weg.
Vielleicht interessiert oder hilft ein Vergleichsbild:
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Gezeigt ist eine Endstufe mit reiner Spannungsgegenkopplung (UGK), die für Membran- und Kalottenlautsprecher eingesetzt wird. Sie wird verglichen mit einer Modifikation für die stromgegengekoppelte Ansteuerung eines AMT. Für AMTs ist Stromeinprägung ohne Frequenzgangeffekt, weil sie sehr/extrem konstante Impedangänge haben. Es ist auch zu sehen, daß die Stromgegenkopplung auf den Hochtonbereich begrenzt ist.
just my 2 cents worth...
Hallo "Lautsprecher", Hallo Winfried!
Danke für Eure Cents:prost:
Das Thema hatten wir schon öfter.
Ein Stromverstärker eliminiert alle nichtlinearen Verzerrungsquellen, die sich als Störspannungsquelle darstellen lassen :D
Als da wären:
Le(i): Modulation der Induktion durch den Strom
Le(x): Modulation der Indultion durch die Auslenkung
Re(T): Modulation des Schwingspulenwiderstands durch ihre Temperatur
Der letzte Punkt hat auch wirklich hörbare Auswirkungen, die anderen sind was fürs Papier sofern die Konstruktion nicht pathologisch ist.
Nachteil ist der verformte Frequenzgang, den man durch Filterung wieder einfangen muss.
Es gibt auch Zwischenformen:
- zB meine Flat White mit Vorwiderstand; verzichtet auf die völlige Eliminierung der nichtlinearen Verzerrungen, dafür weniger Ärger mit dem linearen Frequenzgang
- Strom"gegenkopplung" nur oberhalb der Resonanzfrequenz: wenig bis kein Ärger mit dem linearen Frequenzgang, dafür wird Re(T) nicht vollständig eliminiert (Le(i) und Le(x) zwar auch nicht, die wirken sich aber eh erst bei höheren Frequenzen aus)
Das Thema hatten wir schon öfter.
Stimmt
Solange es nichts neues oder konkretes aus der Richtung gibt, habe ich soweit nichts mehr dazu beizutragen.;)
capslock
11.02.2025, 10:07
Das Thema hatten wir schon öfter.
Ein Stromverstärker eliminiert alle nichtlinearen Verzerrungsquellen, die sich als Störspannungsquelle darstellen lassen :D
Als da wären:
Le(i): Modulation der Induktion durch den Strom
Le(x): Modulation der Indultion durch die Auslenkung
Re(T): Modulation des Schwingspulenwiderstands durch ihre Temperatur
Der letzte Punkt hat auch wirklich hörbare Auswirkungen, die anderen sind was fürs Papier sofern die Konstruktion nicht pathologisch ist.
Nachteil ist der verformte Frequenzgang, den man durch Filterung wieder einfangen muss.
Es gibt auch Zwischenformen:
- zB meine Flat White mit Vorwiderstand; verzichtet auf die völlige Eliminierung der nichtlinearen Verzerrungen, dafür weniger Ärger mit dem linearen Frequenzgang
- Strom"gegenkopplung" nur oberhalb der Resonanzfrequenz: wenig bis kein Ärger mit dem linearen Frequenzgang, dafür wird Re(T) nicht vollständig eliminiert (Le(i) und Le(x) zwar auch nicht, die wirken sich aber eh erst bei höheren Frequenzen aus)
Da gab es noch diesen schönen Thread, Threadstarter wurde leider vergrault und hat sich abgemeldet:
https://www.diyaudio.com/community/threads/experiments-with-the-current-drive.417774/page-16
Demnach verschwindet auch der Barkhauseneffekt, wenn man Stromsteuerung hat. Ich meine, Lars Risbo (Purifi) oder jemand von KEF hat das bestätigt, weiß nur nicht mehr, ob das in dem Thread oder anderswo war.
Das mit dem Barkhausen scheint so der letzte Marketingschrei zu sein. Genauso wie Hysterese. In dem Thread ging es irgendwann zu Barkhausen über, wenn ich das richtig in Erinnerung habe. Aber eigentlich müsste Stromsteuerung das auch verringern, denn die plötzliche Änderung des magnetischen Flusses induziert eine Spannung in der Schwingspule und der resultierende Strom wird durch die Stromquelle zuverlässig geblockt.
Davon ab halte ich beides, Barkhausen und Hysterese, schlicht und ergreifend für ein nicht des Lösens wertes Problem. Man könnte auch sagen sie lösen sich gleich mit, wenn man das Magnetsystem anständig designt.
capslock
11.02.2025, 13:01
Naja, von den vorgestellten Messdaten könnte ich mir schon vorstellen, dass das hörbar ist. Insbesondere Barkhausen hat Kippunkte ähnlich Übernahmeverzerrungen beim Class B Amp, nur halt noch mit zufälliger Komponente. Müsste man mal gucken, was für Treiber das waren und was für einen Antrieb die haben. Die Effekte sind nicht neu, waren auch schon vor 20+ Jahren in Literatur und auf diyaudio diskutiert. Nur habe ich vorher nie Messdaten gesehen.
Mit Stahl nahe Sättigung betreiben und Kurzschlussringen bekommst Du solche Effekte etwas kleiner, aber nicht gleich um Größenordnungen reduziert. Barkhausen findet natürlich im Ferritmagneten statt, d.h. nicht bei Neodym. Ich habe in den wenigen Fällen, wo Messdaten der Neo- und der Ferritvariante eines Treiber verfügbar waren und beide ansonsten vergleichbar waren, d.h. beide mit oder ohne Demodulation, nie einen Unterschied in HD-Plots gesehen. Andererseits ist HD auch denkbar ungeeignet, stochastische Störungen zu erfassen.
capslock
11.02.2025, 13:33
- Strom"gegenkopplung" nur oberhalb der Resonanzfrequenz: wenig bis kein Ärger mit dem linearen Frequenzgang, dafür wird Re(T) nicht vollständig eliminiert (Le(i) und Le(x) zwar auch nicht, die wirken sich aber eh erst bei höheren Frequenzen aus)
Auf meiner To-Do-Liste als bestes aller Welten: Stromsteuerung über den ganzen Frequenzbereich, aber MFB um Reso. Dann biegt die MFB den FG um Reso gerade, und Stromsteuerung bedeutet weniger Phasenverstärkung und somit mehr verfügbare Bandbreite und somit Schleifenverstärkung für MFB, um Verzerrungen um Reso zu unterdrücken.
Ah, so hatte ich mir das vorgestellt. Fährst Du mit nach Amsterdam zu
https://piratelogic.nl/?p=en.drivers ?
Naja, von den vorgestellten Messdaten könnte ich mir schon vorstellen, dass das hörbar ist.
Barkhausen erzeugt moduliertes weißes (?) Rauschen das dadurch entsteht, indem die verschiedenen Weiss-Bezirke nicht gleichmäßig in die gewünschte Richtung kippen (oder so ähnlich). Dieses Rauschen müsste dann erstmal die Hörschwelle überschreiten, aus dem Umgebungsgrundrauschen heraustreten und dann noch der Maskierung des eigentlich gewünschten Tons und seiner Oberwellen entgehen, um überhaupt wahrnehmbar zu sein. Ich könnte mir vorstellen, dass ein tiefer Ton (selber hohe Hörschwelle) mit ordentlich Pegel (für tüchtig Magnetisierung) abgespielt dafür geeignet ist, sofern das Chassis bei dem Hub dann nicht selber genug geräuscht.
Im Originalexperiment wurde übrigens die in einer Spule durch den Effekt induzierte Spannung über einen Verstärker einem Kopfhörer zugeführt, damit das hörbar wurde. Ich mag mich irren, aber in modernen Lautsprechern befindet sich zwischen Antrieb und Lautsprecher kein Verstärker mehr :D
Hysterese ist auch nochmal ein Thema, allerdings ist das im Purifi-Blog ziemlich... reißerisch beschrieben. Das Experiment mit dem Ringkern entspricht halt nur nicht der Realität, weil üblicherweise mit einem Permanentmagneten gearbeitet wird, der den Arbeitspunkt des gesamten Materials deutlich nach rechts oben verschiebt. Und dann ist es immer noch eine Frage der Induktivität der Schwingspule, wie stark deren erzeugtes magnetisches Feld ist. Und wenn man sowieso auf dem Trip ist, ein Chassis mit geringen Verzerrungen zu bauen, dann macht man die Induktivität eh so klein wie nötig, als 2lagige Schwingspule, Demodulationsringe, breiter Luftspalt, langer Magnet, etc.
Dann hat sich das alles. Klar, man kann noch weiter gehen, aber wenn ich es eh nicht mehr höre, brauche ich es auch nicht.
Die Idee mit der MFB klingt interessant, aber wenn du die hast, brauchst du dann noch die Stromsteuerung? Den die MFB sollte die Fehler ja auch ausbügeln, oder? Oder wird die Schleifenverstärkung zu knapp?
Edit:
Von wegen Hysterese habe ich bei der AES was von 1979 gefunden: https://aes2.org/publications/elibrary-page/?id=2866; Edit: stellt sich vor Allem raus, das ich das Dokument falsch gelesen habe: die nutzen hysteresefreie(re)s Material, nicht Demodulationsringe
Zum Barkhausen-Effekt in Verbindung mit Lautsprechern: *crickets*
capslock
11.02.2025, 21:51
Barkhausen erzeugt moduliertes weißes (?) Rauschen das dadurch entsteht, indem die verschiedenen Weiss-Bezirke nicht gleichmäßig in die gewünschte Richtung kippen (oder so ähnlich). Dieses Rauschen müsste dann erstmal die Hörschwelle überschreiten, aus dem Umgebungsgrundrauschen heraustreten und dann noch der Maskierung des eigentlich gewünschten Tons und seiner Oberwellen entgehen, um überhaupt wahrnehmbar zu sein. Ich könnte mir vorstellen, dass ein tiefer Ton (selber hohe Hörschwelle) mit ordentlich Pegel (für tüchtig Magnetisierung) abgespielt dafür geeignet ist, sofern das Chassis bei dem Hub dann nicht selber genug geräuscht.
Im Originalexperiment wurde übrigens die in einer Spule durch den Effekt induzierte Spannung über einen Verstärker einem Kopfhörer zugeführt, damit das hörbar wurde. Ich mag mich irren, aber in modernen Lautsprechern befindet sich zwischen Antrieb und Lautsprecher kein Verstärker mehr :D
Hysterese ist auch nochmal ein Thema, allerdings ist das im Purifi-Blog ziemlich... reißerisch beschrieben. Das Experiment mit dem Ringkern entspricht halt nur nicht der Realität, weil üblicherweise mit einem Permanentmagneten gearbeitet wird, der den Arbeitspunkt des gesamten Materials deutlich nach rechts oben verschiebt. Und dann ist es immer noch eine Frage der Induktivität der Schwingspule, wie stark deren erzeugtes magnetisches Feld ist. Und wenn man sowieso auf dem Trip ist, ein Chassis mit geringen Verzerrungen zu bauen, dann macht man die Induktivität eh so klein wie nötig, als 2lagige Schwingspule, Demodulationsringe, breiter Luftspalt, langer Magnet, etc.
Dann hat sich das alles. Klar, man kann noch weiter gehen, aber wenn ich es eh nicht mehr höre, brauche ich es auch nicht.
Die Idee mit der MFB klingt interessant, aber wenn du die hast, brauchst du dann noch die Stromsteuerung? Den die MFB sollte die Fehler ja auch ausbügeln, oder? Oder wird die Schleifenverstärkung zu knapp?
Edit:
Von wegen Hysterese habe ich bei der AES was von 1979 gefunden: https://aes2.org/publications/elibrary-page/?id=2866; stellt sich raus, mit Demodulationsringen ist das Problem erledigt (wenn es denn vorher eins war).
Zum Barkhausen-Effekt in Verbindung mit Lautsprechern: *crickets*
Die Hystereseverzerrungen entstehen nach meinem Verständnis in den nicht vollständig gesättigten Eisenteilen, nicht im Ferritmagneten. Das gleiche sagt auch der Abstract vom AES-Paper (bin leider kein Mitglied und kann mir nicht das ganze Paper angucken). Ich denke, mit den Ringen aus der speziellen Eisen-Nickel-Legierung ist ein besonders permeables Eisen gemeint und kein Kurzschlußring, denn so eine Legierung dürfte erbärmlich schlecht leiten. Der letzte Satz vom Abstract ist leider etwas kaputt, daher bin ich mir nicht ganz sicher.
MFB: mit Stromsteuerung sparst Du Dir sofort 90° Phase, allein das dürfte schon helfen. Dann hast Du das Problem, dass so ziemlich alle Sensoren über einen mechanischen Tiefpass an die Schwingspule angekoppelt sind, was Dir mindestens einen weiteren Pol macht. Ausnahmen wären vielleicht eine optische Abtastung über PSD, aber die PSDs sind leider nur mäßig linear. Und natürlich ist es immer besser, Verzerrungen gar nicht erst zu produzieren anstatt sie wegzuregeln.
Die Hystereseverzerrungen entstehen nach meinem Verständnis in den nicht vollständig gesättigten Eisenteilen, nicht im Ferritmagneten.
Ja, klar. Was ich meinte: du schiebst mit dem Permanentmagneten den Arbeitspunkt im Eisen nach rechts oben und damit wird die Hysteresekurve deutlich kleiner, als wenn ein nicht vormagnetisierter Eisenringkern benutzt wird.
Aber mit den Ringen hast du recht, da habe ich mich vertan.
Entscheidend ist (aber wird leider nicht da drin behandelt): es braucht keine Hysterese, um Verzerrungen zu erklären. Da reicht die simple Flussmodulation. Selbst bei linearer Magnetisierungskennlinie macht die schon K2, wenn die Kennlinie krumm wird kommen noch höhere Ordnungen hinzu. Hysterese ist dann nur noch eine spezielle Form von "krumm". Wenn du das loswerden willst, inklusive der negativen Effekte von Le(i) und Le(x), dann muss die Induktivität runter und, wenn man noch besser werden will, linearer werden. Letzteres wird mMn aber erst bei 2-Wegern wichtig, deren Tieftöner ordentlich huben muss und gleichzeitig ca 2 Dekaden übertragen muss. Und selbst dann ist die Hörbarkeit, nach allen Studien und Modellen, eher mau bis gar nicht. Ein einfacher, billiger Weg um die Induktivität runter und linearer zu bekommen ist der Einsatz von Demodulationsringen.
Mit Stromsteuerung bekommst du das auch weggebügelt. Gleichzeitig auch noch die Power Compression, und die ist, ich erwähnte es die Tage, die einzige nichtlineare Verzerrung, die normalen, nicht pathologischen* Hifi-Lautsprechern relevant sein "könnte" weil sie in der Lage ist, schon bei moderaten Pegeln Hörschwellen zu überschreiten (insgesamt breitbandige Absenkung, Verformung des Frequenzgangs im Bereich der Resonanzfrequenz, etc.). Der Aufriss, den Klippel und Purifi und Kartesian et. al. da betreiben ist hochinteressant, wenn man in die Grenzbereiche von Chassis vorstößt - z.B. Mikrotreiber die nennenswert Bass produzieren sollen. Für den normalen Anwendungsfall ist das massives over-engineering.
MFB: mit Stromsteuerung sparst Du Dir sofort 90° Phase, allein das dürfte schon helfen. Dann hast Du das Problem, dass so ziemlich alle Sensoren über einen mechanischen Tiefpass an die Schwingspule angekoppelt sind, was Dir mindestens einen weiteren Pol macht. Ausnahmen wären vielleicht eine optische Abtastung über PSD, aber die PSDs sind leider nur mäßig linear.
Die 90° kommen daher, weil du die Schwingspuleninduktivität aus dem Spiel nimmst?
Und natürlich ist es immer besser, Verzerrungen gar nicht erst zu produzieren anstatt sie wegzuregeln.
Ich denke, es gibt da ein ökonimisches Optimum :D
Klippel versucht, sein KCS-System genau unter dem Aspekt zu verkaufen: "Chassis kannste billig machen, das KCS regelt das weg". Weiß jemand, ob das System irgendwo eingesetzt wird?
* Unter pathologisch fällt bei mir der Kamerad hier: https://seas.no/index.php?option=com_content&view=article&id=90:h1411-08-a26re4&catid=44:utv-prestige-woofers&Itemid=238
Winzmagnet, und damit da überhaupt ein Ton herauskommt muss die Schwingspule blödsinnig viel Windungen (4 Lagen) haben und der Luftspalt für gute Kopplung eng sein, daher die hohe Induktivität. Ich habe von dem noch keine Verzerrungsmessungen gesehen, denke aber, dass die ziemlich schauderhaft aussehen. Ich habe eber ebenso noch nie Beschwerden über hörbare Verzerrungen gehört (kann an der Zielgruppe liegen :D ). Ich habe jahrelang mit Billig-Audaxen (auch 4-Lagen-Spule) gehört, es fällt einfach nicht bewusst auf.
Zum Vergleich eine moderne 10"-Konstruktion, (angeblich) auch ohne Demodulationsringe, dabei mehr Hub, mehr Wirkungsgrad, mehr alles: https://oberton.com/en/products/ferrite-loudspeakers/180-10b200.html
Weniger als 1/4 an Induktivität ist schon ein Wort. Wenn die anderen Parameter so stimmen wäre das ein super Kandidat für einen kompakten 3-Weger mit relativ hoher Trennung zwischen TT/MT, zB mit MT-Kalotte.
Moin!
Ich habe mir das KCS mal oberflächlich durchgelesen. Klippel schreibt da von "Steuerung" bzw. "Modellierung". So wie ich das verstehe, gibt es einen Anfangsdatensatz geklippelt der dann diese Wiedergabe"Kurve" modelliert. Die wird dann nach und nach, wie auch immer, optimiert. Geregelt wird da aktiv am Treiber nichts. Liege ich da falsch?
Da gab es irgendwo hier auch schon mal jemand der da ein Patent drauf halten wollte, meine ich. Find aber den Thread nicht mehr.
So ungefähr. Ein Anfangsdatensatz ist nicht notwendig, meine ich. Es braucht eine Zielfunktion (wie soll sich das Chassis verhalten) und ein internes nichtlineares Modell welches über eine kontinuierliche Messung von Spannung und Strom angelernt wird. Das ist schon eine Regelung, aber keine klassische die der Laie oder auch der Ingenieur, der mit tiefergehender Regelungstechnik zuletzt im Studium zu tun hatte, allgemein kennt.
Es gab da auch einmal eine relativ bekannte Herforder Firma, die das so ähnlich, allerdings auf analogem Wege und mit linearem Modell, einsetzen wollte. Interne Quellen erzählten mir, dass das allerdings in einem als OP-Grab verkleidetem Rauschgenerator endete und so wurde die Regelung ganz klassisch gemacht (war lange vor meiner Zeit, und da hat sich dann natürlich im Laufe der Jahre einiges an Legenden herum gebildet).
Das mit dem Rauschen kenne ich. Wir haben vor 40 Jahren den patametrischen EQ aus der Elektor gebaut. Heute aber kein Problem mehr.
Wenn ich da so sehe was sich da in den.letzten Jahren getan hat verstehe ich das nicht. Philips hat das vor fast 50 Jahren schon gemacht und es hat sich nicht durgesetzt. Irgendwann müsste doch jetzt mal der einschneidende Anstoß kommen. Vermutlich ist aber auf Grund besserer Chassis und Simulation der Aufwand im Vergleich zu "haben wir immer so gemacht" wieder zu groß. Statt dessen krude Sicken und feilen im Endbereich. Ich kann mir aber nicht vorstellen das Purify oder Kartesian die Fertigungstechnik neu erfunden haben und 800€ für ein 25er Chassis sind mir einfach zu viel.
capslock
12.02.2025, 08:35
Moin!
Ich habe mir das KCS mal oberflächlich durchgelesen. Klippel schreibt da von "Steuerung" bzw. "Modellierung". So wie ich das verstehe, gibt es einen Anfangsdatensatz geklippelt der dann diese Wiedergabe"Kurve" modelliert. Die wird dann nach und nach, wie auch immer, optimiert. Geregelt wird da aktiv am Treiber nichts. Liege ich da falsch?
Da gab es irgendwo hier auch schon mal jemand der da ein Patent drauf halten wollte, meine ich. Find aber den Thread nicht mehr.
Das ist eine sogenannte Feedforward-Regelung. Man wartet nicht ab, was das kontrollierte Objekt macht und steuert gegen, sondern man antizipiert die Abweichung und addiert sie zum Signal.
Ja, klar. Was ich meinte: du schiebst mit dem Permanentmagneten den Arbeitspunkt im Eisen nach rechts oben und damit wird die Hysteresekurve deutlich kleiner, als wenn ein nicht vormagnetisierter Eisenringkern benutzt wird.
Aber mit den Ringen hast du recht, da habe ich mich vertan.
Entscheidend ist (aber wird leider nicht da drin behandelt): es braucht keine Hysterese, um Verzerrungen zu erklären. Da reicht die simple Flussmodulation. Selbst bei linearer Magnetisierungskennlinie macht die schon K2, wenn die Kennlinie krumm wird kommen noch höhere Ordnungen hinzu. Hysterese ist dann nur noch eine spezielle Form von "krumm". Wenn du das loswerden willst, inklusive der negativen Effekte von Le(i) und Le(x), dann muss die Induktivität runter und, wenn man noch besser werden will, linearer werden. Letzteres wird mMn aber erst bei 2-Wegern wichtig, deren Tieftöner ordentlich huben muss und gleichzeitig ca 2 Dekaden übertragen muss. Und selbst dann ist die Hörbarkeit, nach allen Studien und Modellen, eher mau bis gar nicht. Ein einfacher, billiger Weg um die Induktivität runter und linearer zu bekommen ist der Einsatz von Demodulationsringen.
Mit Stromsteuerung bekommst du das auch weggebügelt. Gleichzeitig auch noch die Power Compression, und die ist, ich erwähnte es die Tage, die einzige nichtlineare Verzerrung, die normalen, nicht pathologischen* Hifi-Lautsprechern relevant sein "könnte" weil sie in der Lage ist, schon bei moderaten Pegeln Hörschwellen zu überschreiten (insgesamt breitbandige Absenkung, Verformung des Frequenzgangs im Bereich der Resonanzfrequenz, etc.). Der Aufriss, den Klippel und Purifi und Kartesian et. al. da betreiben ist hochinteressant, wenn man in die Grenzbereiche von Chassis vorstößt - z.B. Mikrotreiber die nennenswert Bass produzieren sollen. Für den normalen Anwendungsfall ist das massives over-engineering.
Die 90° kommen daher, weil du die Schwingspuleninduktivität aus dem Spiel nimmst?
Ich denke, es gibt da ein ökonimisches Optimum :D
Klippel versucht, sein KCS-System genau unter dem Aspekt zu verkaufen: "Chassis kannste billig machen, das KCS regelt das weg". Weiß jemand, ob das System irgendwo eingesetzt wird?
* Unter pathologisch fällt bei mir der Kamerad hier: https://seas.no/index.php?option=com_content&view=article&id=90:h1411-08-a26re4&catid=44:utv-prestige-woofers&Itemid=238
Winzmagnet, und damit da überhaupt ein Ton herauskommt muss die Schwingspule blödsinnig viel Windungen (4 Lagen) haben und der Luftspalt für gute Kopplung eng sein, daher die hohe Induktivität. Ich habe von dem noch keine Verzerrungsmessungen gesehen, denke aber, dass die ziemlich schauderhaft aussehen. Ich habe eber ebenso noch nie Beschwerden über hörbare Verzerrungen gehört (kann an der Zielgruppe liegen :D ). Ich habe jahrelang mit Billig-Audaxen (auch 4-Lagen-Spule) gehört, es fällt einfach nicht bewusst auf.
Zum Vergleich eine moderne 10"-Konstruktion, (angeblich) auch ohne Demodulationsringe, dabei mehr Hub, mehr Wirkungsgrad, mehr alles: https://oberton.com/en/products/ferrite-loudspeakers/180-10b200.html
Weniger als 1/4 an Induktivität ist schon ein Wort. Wenn die anderen Parameter so stimmen wäre das ein super Kandidat für einen kompakten 3-Weger mit relativ hoher Trennung zwischen TT/MT, zB mit MT-Kalotte.
Klar, ohne Induktivität bist Du einen Pol los. Aber das geht noch tiefer, gab da mal einen Artikel oder ein Patent von den Herren Backes und Müller, müsste ich raussuchen. Ging darum, dass Schalldruck die Regelgröße ist, und die ist proportional zur Beschleunigung und über Kraft zum Strom.
Den Seas kenne ich noch nicht. Lange 38er-Spule ist doch hinsichtlich thermischer Masse nicht schlecht. Q_es von 0,43 ist auch keine Katastrophe. Induktivität von 3,8 mH ist natürlich viel, und Feldstärke von 0,72 T niedlich. Wobei das gewollt sein kann, denn da ist man im linearen Bereich vom Eisen und macht fast nur K2.
In der CT "Maker" gab es vor einiger Zeit ein diy Projekt für einen kleinen Stromverstärker. Nur ein paar Watt mit Mordskühlkörper.
Lohnt es sich dafür ein Fass aufzumachen?
Ich habe noch keinen Plan wodurch sich die Verstärker grundsätzlich im Design unterscheiden. Was mich wundert ist dieser Artikel, sprich anpassen der Lautsprechekennlinie: https://www.lowbeats.de/konstantstrom-verstaerker/
@Arnim, wo finde ich das Maker Projekt?
Zu dem Thema Stromverstärker:
So etwas hat die Firma Audio Pro für ihre Subwoofer eingesetzt.
Dazu ein Link für die Funktionsweise:
http://cyrille.pinton.free.fr/electroac/lectures_utiles/asservissement/impedance-negative/SubACE/Products%20&%20Technology%20-%20ACE-BASS.htm
Die wenigsten (auch ich ) haben keinen Zugriff auf das AES-Papier.
Gruß
Thomas
Induktivität von 3,8 mH ist natürlich viel, und Feldstärke von 0,72 T niedlich. Wobei das gewollt sein kann, denn da ist man im linearen Bereich vom Eisen und macht fast nur K2.
Dann rechne mal aus, was die Schwingspule bei 1 A für einen Fluss erzeugt :D
Von wegen AES-Paper: manchmal findet man mit Suche nach dem Thema, den Autoren und anderen Hinweisen das Paper selber oder davon abgeleitete Versionen (eingereicht bei irgendwelchen Veranstaltungen oder auf Hochschulservern).
Der Artikel ist in der Maker 4/23.
capslock
12.02.2025, 15:11
Dann rechne mal aus, was die Schwingspule bei 1 A für einen Fluss erzeugt :D
Von wegen AES-Paper: manchmal findet man mit Suche nach dem Thema, den Autoren und anderen Hinweisen das Paper selber oder davon abgeleitete Versionen (eingereicht bei irgendwelchen Veranstaltungen oder auf Hochschulservern).
Das habe ich tatsächlich nicht. Hast Du?
Hier noch eine Firma, die Stromsteuerung, MFB und Dopplerkompensation macht, Jan Didden hatte mich drauf hingewiesen. Ich habe noch nicht viel auf der etwas spärlich gepflegten Homepage gesucht.
https://audiochiemgau.com/nichtlinearitaeten-wirkung-loesungen
Das PDF ist ziemlich interessant. Seite 16 zeigt einen Seas L15 (hat T-Pole, aber keine Demodulation und auch keinen Jochen-konform designten Antrieb): ~ -70 dB Verzerrungen von 50 bis 700 Hz und -60 bis fast 2 kHz sind ein Wort!. Leider wird nicht geschrieben, bei welchem Pegel das ist und bis wohin zu welcher Frequenz das MFB aktiv ist, also welcher Bereich dann nur noch auf Konto der Stromsteuerung geht. Und sie verwenden ein integriertes Accelerometer als Sensor.
Außerdem haben wohl alle Module von ihnen, auch die ohne MFB, die Option zur elektronischen Dopplerkompensation. Ob der wirklich ein hörbares Problem ist, sei dahingestellt. Die Grundidee ist nicht schlecht: sie machen eine analoge Phasenmodulation, um eine virtuell stillstehende Membran zu erzeugen. Den Satz auf Folie 21 verstehe ich allerdings nicht: "Problem des Doppler-Effekts: Er ist entfernungs-unabhängig, bleibt also bei allen Hörentfernungen gleich stark".
Warum ist das ein Problem? Es ist doch eher super, ich muss nur die Geschwindigkeit der Membran kennen, und nicht, wo der Hörer sitzt. Ich sehe eher andere Probleme: Frequenzmodulation erfolgt vermutlich über einen analogen Mischer, der alles andere als linear ist. Und ich muss ein Modell haben, das die effektive Membrangröße als Funktion der Frequenz beschreibt.
Edit: ich entdecke die Seite gerade noch. Hier jetzt https://audiochiemgau.com/voltage-vs-current
Als Beispiel wurde ein Seas L22RNX ohne Demodulation in 18 l geschlossen genommen, was ein fB von ca. 45 Hz ergibt.
Im ersten Bild sieht man, dass K2 ab ca. 2,5x fB um 20 dB gegenüber Spannungssteuerung gesenkt, wird, K2 sogar um 25 dB. Mir war vorher nicht klar, dass mit Stromsteuerung die Verzerrungen bei und um fB ansteigen, und zwar nicht wenig: + 26 dB K2 und +12dB K3. Nun könnte man mutmaßen, dass das an den +15 dB mehr Auslenkung bei fB aufgrund der wegfallenden elektrischen Dämpfung liegt.
Das zweite Bild zeigt jedoch den Frequenzgang nach elektronischer Entzerrung auf flach bis runter nach 50 Hz. Wir haben nur noch ca. 3 dB mehr Pegel bei fB als bei Spannungsteuerung. Die Senkung des Pegels um ca. 12 dB führt aber nur zu 8 dB Senkung von K2.
Spekulation: wir haben es hier mit Nichtlinearitäten der mechanischen Teile (Sicke, Spinne, Luftfeder) zu tun, die nicht mehr von Qes bedämpft werden (insofern eine schwache Rechtfertigung für die Leute, die hohen Dämpfungsfaktor der Verstärkers für optimale Kontrolle fordern).
Fazit: Stromsteuerung mit elektronischer Kompensation der Resonanzgüte ist keine optimale Lösung (noch weniger, wenn man bedenkt, dass die Reso auch von Temperatur und Luftdruck abhängt). MFB hingegen scheint optimal. Wenn ich kein MFB will, dann ist ein passiver Schwingkreis vielleicht sogar besser als die elektronische Kompensation, denn sie sorgt wenigstens für etwas elektrische Dämpfung um die Resonanz. Oder halt ein Mischbetrieb mit Spannungssteuerung bis etwa 2x fB.
https://audiochiemgau.com/wp-content/uploads/2021/11/grafik-13-1024x391.png
https://audiochiemgau.com/wp-content/uploads/2021/11/L22-PZC-1024x391.png
Quelle:
https://audiochiemgau.com/wp-content/uploads/2021/11/L22-PZC-1536x586.png
https://audiochiemgau.com/wp-content/uploads/2021/11/grafik-14-1536x586.png
Das habe ich tatsächlich nicht. Hast Du?
Das AES Papier gesucht? Nein, warum, hab ja Zugang. Aber bevor hier jemand auf die Idee kommt, ich werd hier keine hochladen.
Hier noch eine Firma, die Stromsteuerung, MFB und Dopplerkompensation macht, Jan Didden hatte mich drauf hingewiesen. Ich habe noch nicht viel auf der etwas spärlich gepflegten Homepage gesucht.
Das mit der Dopplerkompensation war auch die Tage bei AudioXpress: https://audioxpress.com/article/eliminating-speaker-doppler-distortion
Ich hab es mir allerdings noch nicht genau angeschaut.
capslock
12.02.2025, 17:28
Ah, so hatte ich mir das vorgestellt. Fährst Du mit nach Amsterdam zu
https://piratelogic.nl/?p=en.drivers ?
Hi, fährst Du demnächst? :)
Piratelogic habe ich schon länger im Blick. Die verwenden Accelerometer (Beschleunigungssensoren von Murata). Im Prinzip ist das wie die Piezo-Sensoren in den alten Philips-MFB. Die hatten so nen runden Piezowafer, wie er auch im Uhrendeckel von Quarzuhren als Lautsprecher war. Die Murata sind sowas in Vielschicht gestapelt. Vermutlich könnte man auch einen X7R oder Z5U-Vielschichtkondensator nehmen, die sind ja für Mikrofonie bekannt :p
Irgendjemand hatte mal geschrieben (auf diyaudio?), dass die Dinger ziemlich rauschen, ich finde es nur nicht mehr. Und ich vermute, dass sie wie die genannten Kondensatoren auch ganz gut nichtlinear sind. Ein ähnliches Modell ist das hier (ich meine, der Unterschied lag nur in der Achse, in der sie empfindlich sind):
https://www.pollin.de/media/9f/f7/80/1701702430/D180084-D.pdf
1% typische Nichtlinearität ist nicht doll.
Nächster Punkt ist die Beschaltung. Ein Schaltplan findet sich hier:
https://www.diyaudio.com/community/attachments/starbass-circuit-jpg.755198/
Quelle: https://www.diyaudio.com/community/attachments/starbass-circuit-jpg.755198/
Er scheint auch noch zu stimmen, jedenfalls zeigen auf Bilder von den aktuellen StarBass-Platinen zwei Transistoren und drei Widerstände. Die Accelerometer scheinen keine Vorspannung zu benötigen (macht ja bei Piezos auch Sinn). Der Arbeitspunkt des J-Fets wird im EVE-Modul eingestellt, d.h. er kann mit 0 V Bias am Gate umgehen. Für das EVE-Modul gibt es einen aktuellen Schaltplan: https://piratelogic.nl/data/docs/products/eve/piratelogic.eve.2024.0.manual.en.pdf
Zurück zur Schaltung auf dem StarBass, die als Stromausgang bezeichnet wird. Das ist schon mal besser, als die normale Beschaltung eines Elektret-Mikros, wo der FET als Spannungsverstärker betrieben wird und selbst ganz gut verzerrt. Die Spannung über R1 ist konstant 0,65 V, das wird durch die Basis-Emitter-Spannung von T1 vorgegeben. Der Ausgang geht auf eine Kaskode im EVE-Modul, d.h. da gibt es auch eine konstante Spannung. Somit ist die Spannung am Drain von F1 konstant (alles modulo des Basisstroms von T1). R1 und T1 bilden eine Konstantstromquelle, d.h. eigentlich ist auch der Strom am Kollektor von T1 konstant und somit die Spannung über R3. Wenn nun F1 ein Signal am Gate bekommt, dann will er als Sourcefolger die Spannung an seiner Source und somit pber R3 anheben. T1 muss das irgendwie ausregeln und als Fehlerstrom zum Sensoreingang geben. Wie genau das geht, dazu müsste ich vermutlich mal rechnen.
Im EVE-Modul wird das Sensorsignal über einen Stromspiegel zu den nachfolgenden Stufen geschickt. Das war schon bei weiland Philips MFB so. Funktioniert, ist aber vermutlich auch nur auf -70 dB ohne zusätzliche Verzerrungen. Stromsteuerung gibt es nirgendwo. Ich habe irgendwo auch mal Verzerrungen gesehen, die waren jedenfalls nicht um 20+ dB reduziert.
An den StarBass ist gut, dass sie für verschiedene Einbausituationen schon eine fertige und ausgetestete Lösung anbieten. Befestigung des Sensors und Eigenschwingungen der Befestigung sind bei anderen MFB-Projekten immer wieder als Schwachstelle benannt.
Trotzdem, für 75 € kann man auch schon einen besseren Sensor wie den ACH-01 (vermutlich auch von Chiemgauaudio verwendet) kaufen, muss dann aber die Befestigung noch bauen. Beim ACH-01 soll laut Herstellerdatenblatt der FET gleich als Sourcefolger auf einen Op-Amp arbeiten. Hier ein Beispiel, das vor allem bezüglich der Befestigung interessant ist. Bei der Beschaltung wurde hier wieder ein Stromspiegel verwendet (der ist dort vielleicht ein Muss als Hommage an Philips?), aber hier wird der FET in Sourceschaltung betrieben, also worst of both worlds, wenn ich das richtig sehe.
https://www.by-rutgers.nl/PDFiles/Motional%20Feedback.pdf
Oder man nimmt ein Elektret wie Backes und Müller, nachdem sie sich mit kapazitiven und induktiven Sensoren ausgetobt hatten. Wenn man da den FET bootstrapt oder gleich eine FET-OP-Amp bootstrapt, dann kann man da bestimmt deutlich besser als typisch 0,1% Linearität vom ACH-01 werden.
PS: Hier auch nochmal jede Menge Theorie https://rmsacoustics.nl/papers/whitepaperMFBtheory.pdf
Und hier konkrete Lösungen, auch mit ACH-01 https://rmsacoustics.nl/papers/whitepaperMFBdesign.pdf
RMS war übrigens auch beim Sub von Grimm involviert.
capslock
12.02.2025, 17:29
Das AES Papier gesucht? Nein, warum, hab ja Zugang. Aber bevor hier jemand auf die Idee kommt, ich werd hier keine hochladen.
Das mit der Dopplerkompensation war auch die Tage bei AudioXpress: https://audioxpress.com/article/eliminating-speaker-doppler-distortion
Ich hab es mir allerdings noch nicht genau angeschaut.
Ich meinte, hast Du das Feld bei 1 A ausgerechnet?
Geht im Kopf: 3,8 mWb (unter der irrigen Annahme, dass die Induktivität bei dem Fluss noch konstant ist)
Die Flussdichte dann nicht mehr, dazu muss man durch die Querschnittsfläche der Spule teilen (unter der ebenfalls irrigen Annahme, dass die komplett vom Kern ausgefüllt wird)
Ich habe mir den Artikel in der Make noch einmal angesehen.
(Ich hatte mir damals den Schaltplan angesehen und dann weiter geblättert. Deswegen hatte ich den Verstärker auch nicht mehr in Erinnerung)
Das ist ein (Transistor-)Klirrerzeuger, was auch so in dem Artikel steht. Der Verstärker heißt auch Transistorklang.
Da ihr sicher wissen wollt, wie der Verstärker funktioniert hier eine kurze Beschreibung:
Zuerst 10fache Verstärkung über einen OP (invertierende Beschaltung).
Ein Widerstand ist dabei 560kOhm groß und voll im Signalweg, Widerstand ich hör dir rauschen.
Danach folgt eine 2te invertierende OP-Stufe, der Ausgang steuert die Basis eines PNP an, der Rückkopplungswiderstand liegt am Emitter. Dieser Punkt wird über einen Widerstand mit der Versorgungsspannung verbunden.
Der freie Kollektor steuert die Basis eines LeistungsNPN, Emitter dessen direkt mit Masse verbunden. Der Kollektor ist über eine "gewagte" Stromquelle mit der Versorgungsspannung verbunden. Der Kollektor ist außerdem über einen Elko mit dem Lautsprecher verbunden.
Das ganze Konstrukt hat sonst keine Gegenkopplung!
Die Kopplung(en) erfolgt nur durch die Stromverstärkungsfaktor(en). Der Stromverstärkungsfaktor wird im Artikel auch beschrieben (mit Bild) wie schon linear der LeistungsNPN über Basis / Emitter Variation ist. Was der Designer nur vergessen hat ist, das dieser Faktor temperaturabhängig ist. Ich habe mal bei einen anderem Hersteller, gleicher Transistor ein Kennlinie mit Temperatureinfluß gefunden. Schaut selbst:
76976
Da hilft auch der Kühlkörper mit etwa 1K/Watt ( bei etwa 20Watt Verlustleistung eigentlich völlig überdimensioniert) nicht viel weiter.
Je wärmer das Ding wird, umso lauter spielt es. Aber es kommt was raus.
Stromverstärker mit ohne Spannungsverstärkeranteil ist ein interessantes Thema nur den Verstärker der Make sollte man dafür nicht nehmen.
In der Make stehen sonst viele gute Artikel drin.
Gruß
Thomas
capslock
12.02.2025, 20:43
Geht im Kopf: 3,8 mWb (unter der irrigen Annahme, dass die Induktivität bei dem Fluss noch konstant ist)
Die Flussdichte dann nicht mehr, dazu muss man durch die Querschnittsfläche der Spule teilen (unter der ebenfalls irrigen Annahme, dass die komplett vom Kern ausgefüllt wird)
Irgendwie hilft mir das nicht. Also
B = µ0 * N / l * I. l ist 0,014 m. I ist 1 A. N kennen wir nicht. Ich schätze mal 0,33 mm Drahtdurchmesser. Dann haben wir N = 14 *3 * 4 = 168. Somit B = 0,015 T. Das allein ist wenig gegen die 0,72 T im Spalt. Spannend ist eher, was die Permeabilität des Eisens daraus macht. Niedriglegiertes Eisen wird üblicherweise mit µR von 3000 bis 5000 angegeben. Ohne beginnende Sättigung und nur mit 3000 gerechnet, machen die 0,015 T Änderung dann 45 T Änderung. Kann ja nicht sein, weil das Eisen bei ca. 1,5 T sättigt. Da fehlt auf jeden Fall die Betrachtung, dass das Eisen des Magnetkreises die Feldlinien ablenkt und bündelt.
Vielleicht muss man eher daraus schließen, dass 1 A Strom in der Spule potentiell größeren Einfluss auf die Magnetisierung des Kerns haben als der Permanentmagnet.
B = µ0 * N / l * I. l ist 0,014 m. I ist 1 A. N kennen wir nicht.
Zu kompliziert. Du hast doch die Induktivität. L=Phi/I, also ist Phi=L*I. Und in L steckt alles drin, der ganze Magnetkreis, alle Streuflüsse, etc. Die Gleichung gilt für alle Leiterschleifen, egal ob aufgewickelt oder ausgerollt. Die Geometrie steckt da nur indirekt über die Induktivität drin. Nur über die Verteilung des Flusses aka Flussdichte sagt sie nichts aus, aber da wir es mit einer Zylinderspule zu tun haben ist das zumindest für den Polkern relativ einfach abzuschätzen.
Bei dem Kollegen hätte ich übrigens arge Zweifel, dass der Magnetkreis stabil ist wenn ich nicht wüsste, dass die Jungs bei Seas keine Idioten sind. Außerdem ist das Verhältnis von Höhe zu Querschnittsfläche des Magneten nicht so übel.
capslock
12.02.2025, 21:30
Zu kompliziert. Du hast doch die Induktivität. L=Phi/I, also ist Phi=L*I. Und in L steckt alles drin, der ganze Magnetkreis, alle Streuflüsse, etc. Die Gleichung gilt für alle Leiterschleifen, egal ob aufgewickelt oder ausgerollt. Die Geometrie steckt da nur indirekt über die Induktivität drin. Nur über die Verteilung des Flusses aka Flussdichte sagt sie nichts aus, aber da wir es mit einer Zylinderspule zu tun haben ist das zumindest für den Polkern relativ einfach abzuschätzen.
Bei dem Kollegen hätte ich übrigens arge Zweifel, dass der Magnetkreis stabil ist wenn ich nicht wüsste, dass die Jungs bei Seas keine Idioten sind. Außerdem ist das Verhältnis von Höhe zu Querschnittsfläche des Magneten nicht so übel.
Und was sagt dann Deine Abschätzung, was 1 A in der Spule an der Flußdichte im Spalt oder dem Eisenkern ändert?
Die Schwingspule ist mit 39 mm Durchmesser angegeben, der Polkern wird ein wenig kleiner sein, sagen wir 38 mm. Der magnetische Fluss wird größtenteils in dem konzentriert also ignorieren wir den Luftspalt. Wenn ich den Taschenrechner richtig bedient habe komme ich auf 3,8 mWb/(pi*(19 mm)²)=3,35 T.
Womit schonmal klar ist, dass das so niemals erreicht werden kann, weil sich im Verlauf die Permeabilität so dermaßen dramatisch ändert, dass die Induktivität irgendwo zwischen Luft- und Kernspule hin- und herwechselt. Um das herauszufinden müsste man ein wenig mehr rechnen (geht per Hand, dauert dann halt ein paar Tage, besser FEM).
capslock
13.02.2025, 04:54
Yupp, das war auch mein Gedanke gestern Abend, ohne FEM wird das nichts. KEF hat in den Whitepapers zur aktuellen R-Meta und Reference-Meta und deren Vorgängern Rechnungen drin, die die Modulation der Magnetisierung des Kerns durch den Strom der Spule mit und ohne Demodulation zeigen. Skala ist zwar meist nicht angegeben, kann man aber abschätzen, weil man ja die Sättigung kennt. Die Effekte sind doch eher überschaubar und auf die oberflächennahen Bereiche begrenzt.
capslock
13.02.2025, 05:44
Ich habe mir den Artikel in der Make noch einmal angesehen.
(Ich hatte mir damals den Schaltplan angesehen und dann weiter geblättert. Deswegen hatte ich den Verstärker auch nicht mehr in Erinnerung)
Das ist ein (Transistor-)Klirrerzeuger, was auch so in dem Artikel steht. Der Verstärker heißt auch Transistorklang.
Da ihr sicher wissen wollt, wie der Verstärker funktioniert hier eine kurze Beschreibung:
Zuerst 10fache Verstärkung über einen OP (invertierende Beschaltung).
Ein Widerstand ist dabei 560kOhm groß und voll im Signalweg, Widerstand ich hör dir rauschen.
Danach folgt eine 2te invertierende OP-Stufe, der Ausgang steuert die Basis eines PNP an, der Rückkopplungswiderstand liegt am Emitter. Dieser Punkt wird über einen Widerstand mit der Versorgungsspannung verbunden.
Der freie Kollektor steuert die Basis eines LeistungsNPN, Emitter dessen direkt mit Masse verbunden. Der Kollektor ist über eine "gewagte" Stromquelle mit der Versorgungsspannung verbunden. Der Kollektor ist außerdem über einen Elko mit dem Lautsprecher verbunden.
Das ganze Konstrukt hat sonst keine Gegenkopplung!
Die Kopplung(en) erfolgt nur durch die Stromverstärkungsfaktor(en). Der Stromverstärkungsfaktor wird im Artikel auch beschrieben (mit Bild) wie schon linear der LeistungsNPN über Basis / Emitter Variation ist. Was der Designer nur vergessen hat ist, das dieser Faktor temperaturabhängig ist. Ich habe mal bei einen anderem Hersteller, gleicher Transistor ein Kennlinie mit Temperatureinfluß gefunden. Schaut selbst:
76976
Da hilft auch der Kühlkörper mit etwa 1K/Watt ( bei etwa 20Watt Verlustleistung eigentlich völlig überdimensioniert) nicht viel weiter.
Je wärmer das Ding wird, umso lauter spielt es. Aber es kommt was raus.
Stromverstärker mit ohne Spannungsverstärkeranteil ist ein interessantes Thema nur den Verstärker der Make sollte man dafür nicht nehmen.
In der Make stehen sonst viele gute Artikel drin.
Gruß
Thomas
Danke. Um zur Eingangsfrage zurückzukommen: meiner Meinung nach lohnt sich damit kein Fass.
Yupp, das war auch mein Gedanke gestern Abend, ohne FEM wird das nichts. KEF hat in den Whitepapers zur aktuellen R-Meta und Reference-Meta und deren Vorgängern Rechnungen drin
Moin,
die haben ja zumindest Kupfer drin. Dessen Position war mir erst nicht ganz einleuchtend, aber natürlich: das ist der kürzeste Weg für das von der Schwingspule erzeugte Feld, kurz sowohl geometrisch als auch magnetisch. Brilliant.
Der Effekt wird nachher allerdings wohl minimal sein: die Hörbarkeit der durch die Modulation verursachten Verzerrungen war eh schon kaum, eher gar nicht, hörbar, und das haben die jetzt verbessert zu etwas kaum, eher gar nicht :D THD in der Blade von < 0,2% auf jetzt < 0,1%. Klirr halbiert, tolle Leistung! Was hat sich jetzt am Klang dadurch geändert?
Im Ernst: was soll der Mitteltöner denn da noch groß verzerren? Der spielt nicht einmal über 1 Dekade (Trennung 350-450 Hz und 2,1 kHz). Kaum Auslenkung (aber siehe gleich), geringe Bandbreite. Da so ein Fass aufmachen...
So sehen die Verzerrungen eines 4" Mitteltöners ohne Demodulation, nur ganz allgemein auf niedrige Induktivität getrimmt, aus:
76980
Trennung auch irgendwo zwischen 300 und 350 Hz, der vibrierte nur ein weng vor sich hin. Der Buckel bei 600 Hz und 100 dB kam aus meiner Erinnerung relativ sprunghaft, könnte eine Ferritspule gewesen sein, ich weiß es nicht mehr, war mit auch egal. Bei 100 dB aber stabil unter 1%. Man kann ganz unten noch etwas von der blauen Kurve sehen, die guggt so gerade bei 50 dB heraus, also 45 dB unter der Grundwelle, das heißt knapp unter 0,6% Klirr. Bei 90 dB noch weniger, leider nicht zu erkennen. Was genau hätte ich daran verbessern sollen, was irgendwie praxisrelevant gewesen wäre?
Hier (https://www.diy-hifi-forum.eu/forum/showthread.php?18287-Wie-viele-nichtlineare-Verzerrungen-und-IMD-sind-ok&p=249233&viewfull=1#post249233) noch ein interessanter Beitrag, bzw. die abgebildete Messung da drin. Ein optimierter Antrieb ohne Demodulation schafft praktisch die gleichen Verzerrungen wie ein Antrieb mit Demodulation (wobei ich nicht weiß, wie, wo, ob überhaupt, der dann noch weiter optimiert ist). Der Superduperantrieb mit t-förmigem Polkern und doppelter Demodulation an den richtigen Stellen macht es nochmal besser, aber der eigentliche Sprung kommt durch ganz stinknormale Antriebsoptimierung. Die blaue Kurve, ein alter Seas (https://seas.no/images/stories/vintage/pdfdataheet/h316_p13rcy.pdf), ist schon beeindruckend schlecht, oder?
Die Höreindrücke würde ich heutzutage allerdings deutlich vorsichtiger formulieren, man lernt halt dazu (meistens durch Frust und Schmerz).
Jetzt nochmal zur Auslenkung: Kef lässt sich zumindest in dem White Paper nicht dazu aus, was die vibrierende Fläche des Mitteltöners mit dem Hochtöner macht. Haben die das früher mal gemacht? Bei so etwas habe ich schon Graphen zum Kotzen gesehen, das wäre mal eine interessante Untersuchung (wenn die damit nicht hausieren gehen/gegangen sind habe ich natürlich einen Verdacht).
Und hier konkrete Lösungen, auch mit ACH-01 https://rmsacoustics.nl/papers/whitepaperMFBdesign.pdf
Ganz em Ende, Fig. 19, ohne Feedback. K3 knapp 10 dB unter der Grundwelle. Sieht dramatisch aus :eek:
Und so werden die 60 Hz dann vom 20 Hz ton maskiert:
76981
Die punktgestrichelte Linie ist die Maske des 20 Hz Tons. Alles, was da drunter liegt, wird von dem verdeckt.
curryman
13.02.2025, 10:11
Hallo Zusammen,
ich habe mir mal ein paar der Beschleunigungsaufnehmer Senther 540A (https://mm.digikey.com/Volume0/opasdata/d220001/medias/docus/2614/540A.pdf) bestellt und versuche die zeitnah mal zu testen. Das Datenblatt klingt recht vielversprechend und mit unter 30€ sind die preislich ganz interessant.
Als ersten Test vergleiche ich die Sensoren auf einem elektrodynamischen Shaker mit industriellen Piezosensoren von PCB (356A32/NC (https://www.pcbpiezotronics.de/produkte/datenblatt/?h=PCB&m=356A32_NC)). Mal sehen wie die sich so schlagen...
Gruß, Daniel
capslock
13.02.2025, 14:34
Hallo Zusammen,
ich habe mir mal ein paar der Beschleunigungsaufnehmer Senther 540A (https://mm.digikey.com/Volume0/opasdata/d220001/medias/docus/2614/540A.pdf) bestellt und versuche die zeitnah mal zu testen. Das Datenblatt klingt recht vielversprechend und mit unter 30€ sind die preislich ganz interessant.
Als ersten Test vergleiche ich die Sensoren auf einem elektrodynamischen Shaker mit industriellen Piezosensoren von PCB (356A32/NC (https://www.pcbpiezotronics.de/produkte/datenblatt/?h=PCB&m=356A32_NC)). Mal sehen wie die sich so schlagen...
Gruß, Daniel
Cool, dass es noch Alternativen gibt und dass Du einen Shaker hast! Bei dem Senther sehe ich als potentielles Problem, dass er mit 0,5% typ. Linearität angegeben ist (gegenüber 0,1% beim ACH) und dafür +/- 500 g Messbereich hat statt 100. Es könnte natürlich sein, dass die Linearität bis 100 g gleich ist. Aber die Frage ist, ob Dir das Signal nicht im Rauschen untergeht. Ich meine mich zu erinnern, dass ich vor Jahren mal einstellige g als Maximalbeschleunigung ausgerechnet hatte.
Edit: es gibt noch einen 540C, der scheint wie der 540A zu sein, kann aber in verschiedenen Empfindlichkeiten von 50 bis 2000 g bestellt werden. Das Datenblatt ist da etwas vage, aber ich vermute, die Dinger sollen dann 540C-50 bis 540C-2000 heißen. Bei Digikey gibt es auch einen 540C ohne irgendeine Zahl danach, der laut Tabelle von Digikey aber 50 g range hat. Mir ist dann nur nicht klar, was der Unterschied zwischen 540A und 540C-500 wäre...
mechanic
13.02.2025, 16:01
Mach doch ´nen eigenen Faden auf, das ist spannend !
Was die hier wohl nehmen https://piratelogic.nl/?p=en.accelerometers ?
curryman
13.02.2025, 16:32
Auf den ClingOn Sensoren verwenden die wohl Sensoren von Murata: PKGS_00LDP1_R-792984.pdf (https://www.mouser.de/datasheet/2/281/PKGS_00LDP1_R-792984.pdf)
Sind aber Obsolet
Habe den Chris von Pirate Logic mal angeschrieben. Mal sehen ob da was kommt.
Edit: Warum sind die obsolet?
capslock
13.02.2025, 18:34
Weil alles obsolet wird, was für diyaudio spannend ist. Der ACH-01 ist auch abgekündigt.
Meine Vermutung: heutzutage sind alle Beschleunigungssensoren auf MEMS-Basis, mehrachsig und am liebsten noch mit Digitalausgang. Da will keiner sich mehr mit rein passiven Sensoren rumärgern, die dann auch noch eine analoge Signalaufbereitung und D/A-Wandlung brauchen.
Ich habe seit einiger Zeit die wahnwitzige Idee, die Stromregelung aufzupimpen. Da der Strom (bzw. die Impedanz) von der Geschwindigkeit abhängt kann man natürlich aus dem Strom mit ein wenig Mathematik eben diese ableiten. Wenn man dann statt mit der Spannung mit der modellierten Geschwindigkeit (natürlich als Spannungssignal) in die Regelschleife hineingeht, dann kann man ganz simpel jede Abstimmung nachbilden, zumindest in nicht resonierenden Gehäusen.
Scheitert nur daran, dass ich mir das bisher nicht genauer ausgerechnet habe, und vorher fange ich nicht das basteln an. Und für das Ausrechnen ist der Leidensdruck nicht hoch genug.
capslock
19.02.2025, 15:18
Ganz em Ende, Fig. 19, ohne Feedback. K3 knapp 10 dB unter der Grundwelle. Sieht dramatisch aus :eek:
Und so werden die 60 Hz dann vom 20 Hz ton maskiert:
76981
Die punktgestrichelte Linie ist die Maske des 20 Hz Tons. Alles, was da drunter liegt, wird von dem verdeckt.
Das wollte ich schon neulich gefragt haben: was ist da dargestellt? Die durchgezogene Linie endet bei 60 Hz / 82 dB. Wenn die 10 dB unter der Fundamentalen ist, dann müsste die 20 Hz / 92 dB liegen. Bei der gestrichelten Linie steht was von 90 dB, und ich vermute mal, die Maskierung muss deutlicher unter der Fundamentalen sein.
Aus meiner Erfahrung mit Messungen an Subwoofer-Chassis free air: 20 Hz als Schnellesignal hört man bei zivilen Pegeln gar nicht, sondern immer nur die harmonischen, die selbst bei optimierten Chassis wie Peerless XXLS noch im Bereich von -35 dB unter der Fundamentalen liegen.
Die durchgezogene Linie ist die blöd dargestellte Verbindung zwischen den Stützstellen bei 20 Hz und 60 Hz, sozusagen der "Frequenzgang". Normalerweise würde man dort zwei vertikale Linien erwarten, das habe ich aber noch nicht implementiert, war mir nie wichtig genug. Die gestrichelte Linie ist die Maske durch den 20 Hz Ton.
Jetzt wo du nochmal nachfragst sehe ich, dass das gar nicht stimmt. Die 60 Hz sind da auch als Maske mit drin, das sieht man an dem leichten Knick bei 100 Hz. Macht aber in dem Fall nichts, weil die nicht additiv sondern sondern nur in der Form Max(A,B) dargestellt werden, d.h. bei 60 Hz ist allein der 20 Hz Maskierer zu sehen.
Aus meiner Erfahrung mit Messungen an Subwoofer-Chassis free air: 20 Hz als Schnellesignal hört man bei zivilen Pegeln gar nicht, sondern immer nur die harmonischen, die selbst bei optimierten Chassis wie Peerless XXLS noch im Bereich von -35 dB unter der Fundamentalen liegen.
Das kommt jetzt drauf an. Die Maske ist nicht linear, d.h. vom Pegel abhängig. Kann also sein, dass die Maske bei niedrigeren Pegeln nicht mehr verdeckt. Außerdem habe ich noch nicht die Hörschwelle betrachtet, das wäre noch ganz interessant ob ein Ton, der unterhalb der Hörschwelle liegt, einen anderen maskieren kann. In dem Bereich fällt ja die Hörschwelle sehr steil ab. Allerdings wäre dann die Frage, ob die Wahrnehmung es Instrumentes bei der gleichen Lautstärken nicht auch so wäre, also: ist das, was man hört, dann näher an der Realität?
Ich schau mal in die schlauen Büchlein, ob ich da was finde.
capslock
19.02.2025, 17:07
Danke. Ich verstehe leider immer noch nicht, welchen Pegel Du für 20 Hz angenommen hast.
Und vielleicht wichtiger: ist das Maskierungsmodell überhaupt gültig für eine Fundamentale von 20 Hz? Fällt mir schwer zu glauben!
Hier aus Fig. 19: https://rmsacoustics.nl/papers/whitepaperMFBdesign.pdf
Jedenfalls so ungefähr da abgelesen
Das ist eine gute Frage. Prinzipiell spricht nichts dagegen, und bei meiner Recherche damals ist mir nichts anderes aufgefallen. In Ogg Vorbis steckt was ähnliches wie bei mir drin, die gehen aber mit der Maskierung noch weiter in den Zeitbereich.
capslock
19.02.2025, 17:21
Hier aus Fig. 19: https://rmsacoustics.nl/papers/whitepaperMFBdesign.pdf
Jedenfalls so ungefähr da abgelesen
Das ist eine gute Frage. Prinzipiell spricht nichts dagegen, und bei meiner Recherche damals ist mir nichts anderes aufgefallen. In Ogg Vorbis steckt was ähnliches wie bei mir drin, die gehen aber mit der Maskierung noch weiter in den Zeitbereich.
Ok, bei den letzten Bildern in dem PDF scheint der Pegel bei 94 dB bei 20 Hz (in hoffentlich 1 m Entfernung) zu liegen. Dann ist das also die Maskierungskurve für Fundamentale von 94 dB?
Gilt die ganze Maskierung in Schallpegel oder in Phon?
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a2/Akustik_db2phon.jpg
Nach dem verlinkten Graphen ist die Hörschwelle bei 20 Hz ziemlich genau 30 dB niedriger als bei 60 Hz. Es fällt mir schwer zu glauben, dass ein Ton bei 20 Hz / 90 dB einen bei 60 HZ / 80 dB verdeckt, wenn wir dB und nicht dB(A) reden.
Das hier ist das richtige Bild: https://de.wikipedia.org/wiki/Maskierungseffekt#/media/Datei:Akustik_Mithoerschwelle2.JPG
Ich finde da erst einmal nichts abweichendes dazu, aber ich hab mir das "An Introduction to the Psychology of Hearing" von Brian Moore hervorgeholt, da schau ich gerade rein.
Steht auch nichts gegenteiliges zu, allerdings sind die Versuche nie so weit heruntergegangen. Die waren alle mit 50 Hz zufrieden :D
Heißt dann natürlich auch, dass das mit der Maskierung in dem Bereich eher unsicher ist. Es spricht allerdings auch nichts dagegen, denn der mechanisch-physiologische Prozess in der Basilarmembran ist der gleiche.
capslock
19.02.2025, 19:57
Irgendeinen Grund wird es ja geben, warum sich die Empfindlichkeit zwischen 50 und 20 Hz um 30 dB unterscheidet. Vielleicht etwas Triviales wie eine Eigenfrequenz der Hörschnecke oder Laufzeiten der Nerven.
Ich wüsste auch nicht, wie man das Experiment vor Jahrzehnten hätte durchführen wollen. Sowohl Subs ohne MFB als auch klassische Kopfhörerdesigns haben im Bass heftige Verzerrungen. Im Zweifel maskiert da der Klirr vom Treiber, der die Fundamentale wiedergibt, nicht die Fundamentale selbst irgendwelche zugegebenen Testtöne.
https://www.audiosciencereview.com/forum/index.php?threads/sennheiser-hd600-review-headphone.23233/
Gute Frage, muss ich recherchieren.
Aber die Verzerrungen der Kopfhörer sind ja viel kleiner als der zu erwartende Maskierungspegel. Beim ermitteln der Hörschwelle ergibt das natürlich einen Fehler, aber den kann man mit statistischen Methoden im Zaum halten (zB Ausgleichskurven legen).
Gute Frage, muss ich recherchieren.
Es scheint sich um schlechte Übertragung im Mittelohr zu handeln. Ich habe leider keinen Zugriff auf das Paper und berufe mich da auf Zusammenfassungen in anderen, aber ich bin mir auch nicht sicher, ob ich das wirklich lesen will, Messungen an menschlichen Kadavern und so :eek:. Wer will und Zugriff bekommt: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/9165730/
Ich bin bei der Recherche aber auf was anderes gestoßen, nämlich auf das Prinzip des "Excitation Patterns". Jeder Ton regt das Ohr mit einem "Excitation Pattern" an, welches sich aus den sogenannten "Auditory Filters" ableitet. Ein gleichzeitiger zweiter Ton regt sein eigenes "Excitation Pattern" an, aber er wird nur dann hörbar, wenn die Summe aus beiden Anregungen von der Anregung durch einen einzelnen Ton (dem "Masker") um einen bestimmten Betrag abweicht. Zwicker hat mal 1 dB vorgeschlagen, es scheint aber komplizierter zu sein (frequenzabhängig, pegelabhängig, und Komplexität der Anregung).
Das von mir benutzte Modell - ein frequenz- und pegelabhängiger Filter - nutzt das schon, weil es auf echten Hörtests beruht, also dem was aus der Anregung der "Excitation Patterns" herauskommt. Aber wenn ich das Modell auseinanderpflücke, den Umweg über die "Auditory Filter" gehe und dann noch die Übertragung im Mittelohr dazunehme, könnte es sein, dass die Hörbarkeit besser abgebildet wird. Ich erwarte da allerdings nur signifikante Unterschiede bei tiefen Frequenzen (gerade weil da afaik keine Hörtestdaten vorliegen) und weil nur da das Mittelohr ernsthaft ins Spiel kommt.
Am Ende könnte dann stehen, dass Verzerrungen im Bass in der Realität eher hörbar sind als im Mittelhochton, obwohl die eigentlichen Hörschwellen deutlich höher liegen.
Hier (https://eclass.uoa.gr/modules/document/file.php/MUSIC101/Masking_Frequency_selectivity_and_the_Critical_Ban d.pdf) ist eine schöne Zusammenfassung. Auf Seite 24 ist die Maskierung durch einen Einzelton abgebildet, auf den folgenden Seiten wird dann gezeigt, wie man das modellhaft aus den Auditor Filters ableiten kann. Die rote Kurve auf Seite 27 hat eine bemerkenswert ähnliche Form. Wichtig: da ist das nur für einen Pegel abgebildet.
Was nicht drin steht: Die Maskierung auf Seite 24 lässt sich mit einem relativ einfachen Filter nachbilden, wenn man in die Bark-Frequenzskala wechselt. Dann ist die unter Flanke ca 27 dB/Bark, die obere ist
24+230.0*f-0.2*l
Mit f als Frequenz (in Hz, nicht in Bark, interessanterweise) und l dem Pegel in dB.
Ich verstehe nicht so ganz wo die Diskussion hinführt. Was mir nur auffällt, ist das die Wahrnehmung (Isophonen) gerade in den unteren Bereichen stark abfallen. Zwischen 10 und 50 Hz über 20dB.
Hier gibt es ein Blatt zum aktuellen Stand der Psychoakustik:
https://curdt.home.hdm-stuttgart.de/PDF/Psychoakustik_und_Psychoakustik_Effekte.pdf
Wir sollten das Thema auslagern. Ist ziemlich interessant, kann allerdings auch auswuchern.
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