Verstärker mit Stromgegenkopplung

Fortepianus
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Beitrag von Fortepianus »

Hallo Freunde des reinen Klangs,

nach der Aufforderung durch den Papst der FIR-Korrekturtechnik
uli.brueggemann hat geschrieben:schreib aber bitte weiter mit der IGK, es macht einfach Spass, Deine Erklärungen zu lesen
mach' ich das natürlich sofort.

Passend zum inneren Mikrofonieeffekt gibt es das Pendant:

Der äußere Mikrofonieeffekt

Insbesondere, wenn mehrere gleiche Treiber sich gemeinsam daran machen, den Schall abzustrahlen, kommt er ins Spiel. Bei an d'Appolito angelehnten Anordnungen gibt's ja von jedem Treiber außer dem Hochtöner zwei oder noch mehr Exemplare. So darf man beispielsweise in einer BM25 oder BM35 symmetrisch zum Hochtöner gleich vier Chassis bewundern, bei der BM50 sogar 6. Oder bei einer FM701 sind zwei Mitteltöner, zwei Mitteltieftöner und zwei Bässe symmetrisch zur Mitte an der Arbeit. Aber nicht nur bei den genannten aktiven Ausnahmekonstruktionen, sondern auch in vielen herkömmlich aufgebauten Passivstrahlern werden mehrere gleiche Treiber eingesetzt.

Das ist eigentlich eine vernünftige Vorgehensweise, man kann damit den erreichbaren Schalldruck erhöhen und auf die Abstrahlcharakteristik Einfluss nehmen. Es lauern aber auch Tücken. Um sie zu verstehen, kann man folgenden Versuchsaufbau machen:

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Man nehme zwei gleiche sagen wir 20cm-Tieftonchassis, die beide ein separates, aber gleich aufgebautes geschlossenes Gehäuse besitzen und mit ordentlich Dämmmaterial gefüllt sind. Die beiden Gehäuse stellt man nun ohne direkten "Körperkontakt" nebeneinander, so dass die beiden Chassis nebeneinander zu liegen kommen, wie auf einer gemeinsamen Schallwand, mit einem kleinen sagen wir 1cm-Spalt dazwischen.

Nun wird Chassis 1 mit einer konstanten Spannung, aber mit veränderbarer Frequenz angesteuert, und man misst am zweiten, welchen Prozentsatz dieser Spannung man dort sieht. Die gemessene Spannung kommt nun dadurch zustande, dass das erste Chassis Schall abstrahlt und das zweite als Mikrofon agiert. Die Schallübertragung von Chassis 1 zu Chassis 2 kommt hier außen herum zustande, deshalb äußerer Mikrofonieeffekt.

Der Effekt ist umso stärker, je höher der Wirkungsgrad der Treiber ist. Auch das hat Meriläinen gemessen. Er verwendete Treiber mit 20cm Durchmesser und einem Wirkungsgrad von ungefähr 90db in 1m Entfernung bei den üblichen 2,82V, recht praxisnah also. Bei 100Hz kamen immerhin 2% der Spannung an Chassis 1 an Chassis 2 an, bei 1kHz noch 0,2%. Klingt glaubwürdig, denn durch die im letzten Beitrag gezeigte Integriererfunktion des Chassis, das als Mikrofon dient, muss der Frequenzgang dieses Effektes mit 6dB/Oktave bzw. 20dB/Dekade fallen. 100Hz bis 1kHz ist eine Dekade, und Faktor 10 sind 20dB.

Nun kann man aber noch weiter denken: Diese Spannung wird ja nicht nur dann induziert, wenn Schall vom jeweils anderen Chassis auf die Membran trifft, sondern genauso, wenn Schall vom Raum zum abstrahlenden Chassis selbst zurückreflektiert wird. Der Effekt ist dann natürlich erheblich schwächer, aber wenn man an Situationen denkt, in denen der Tiefbassbereich (sagen wir unter 100Hz) nach hinten an eine Wand oder gar auf den Boden trifft, können auch hier erhebliche Effekte auftreten.

Meriläinen hat noch was Interessantes ausprobiert: Er hat einen Koaxlautsprecher genommen, einen 17er Konus mit Hochtonkalotte im Zentrum. Nun hat er als Chassis 1 den Hochtöner innen genommen und als Chassis 2 den Mitteltieftöner außen. Von 1,8kHz bis 7kHz lag die Spannung an Chassis 2 zwischen 1 und 2%. Das Mitteltieftonchassis strahlt also im Hochtonbereich durch diesen Effekt munter mit ab.

Das bedeutet aber, dass auch ein Hochtöner neben einem Mitteltöner oder ein Mitteltöner neben einem Tieftöner im jeweils anderen Chassis eine ungewollte Schallabstrahlung bewirkt.

Wieder kann man den Effekt bzgl. Schwingspulenantrieb bei IGK ins Leere laufen lassen. Den passiven Abstrahleffekt durch die mitschwingende Membran verhindert man aber wieder nur, wenn man die Membran durch eine Membranregelung festhält.

Viele Grüße
Gert
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Christian
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Beitrag von Christian »

Fortepianus hat geschrieben: Hallo Christian,
Christian hat geschrieben:hätte ich doch seinerzeit bei Dir E-technik hören können ....
das wäre im Zeitraum 1988 bis 1992 an der Uni Stuttgart möglich gewesen :cheers: .
Tja, zu spät, aber ich lese genau so gerne hier mit, das passt mir vom Niveau übrigens sehr sehr gut.

Lesen hat für mich noch einen weiteren Vorteil: Ihr könnt im Ländle ja angeblich alles, außer Hochdeutsch. Und schwäbisch ist in meinen Ohren fast schlimmer als 'ne Brummschleife :cheers:


Viele Grüße
Christian
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Fortepianus
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Beitrag von Fortepianus »

Hallo Grischdian,
Christian hat geschrieben:Lesen hat für mich noch einen weiteren Vorteil: Ihr könnt im Ländle ja angeblich alles, außer Hochdeutsch. Und schwäbisch ist in meinen Ohren fast schlimmer als 'ne Brummschleife :cheers:
i kann au uff schwähbisch weidr macha, na lernsch da au no was :mrgreen:

Grüßle Gärd
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Christian
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Beitrag von Christian »

Fortepianus hat geschrieben:i kann au uff schwähbisch weidr macha, na lernsch da au no was :mrgreen:
O weia, hätte ich das Thema bloß nicht angerissen, leider konn isch nimmi bälzisch babble. Aber Deine Ausführungen wären es mir auch auf schwäbisch wert zu lesen! :-)

Viele Grüße
Christian
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Fortepianus
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Beitrag von Fortepianus »

Christian hat geschrieben:O weia, hätte ich das Thema bloß nicht angerissen, leider konn isch nimmi bälzisch babble. Aber Deine Ausführungen wären es mir auch auf schwäbisch wert zu lesen! :-)
Ich werde Dir diese Qualen ersparen, aber ich weiß es sehr zu schätzen, dass Du sie auf dich nehmen würdest!

:cheers:
Viele Grüße
Gert
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schauki
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Beitrag von schauki »

Hallo!

Bzgl. der Anregung/Schallabstrahlung von inaktiven Chassis:

Hier wird Schall von irgendwoher (z.B. Reflexionen, oder direkt angrenzende Chassis,..) auf das Chassis aufgebracht. Dadurch schwingt das Chassis selbst (kann man, wenn man wie ich z.B. Mehrkanal hat ja teilweise auch sehen/spüren) und dadurch strahlt es wiederum Schall ab (halt mehr oder weniger).

Soweit alles klar. Nur was genau ändert sich jetzt, wenn es eine Regelung gibt? Das Chassis selbst bewegt sich nicht mehr "ungewollt" (immer ideal gesprochen natürlich). Strahlt also keinen Schall mehr ab - super Sache!

Weitergedacht:
Der auftreffende Schall bewegt das Chassis also nicht mehr, nur was passiert mit diesem Schall?
Kann ja nicht weg sein, sondern er wird reflektiert/absorbiert. Kann man sich die Regelung jetzt so ähnlich vorstellen wie ein aktiver Bassabsorber ala E-Trap, oder DBA? Ich denke nicht.

D.h. es wird (mehr oder weniger) der auftreffende Schall großteils reflektiert. Mit allein Nachteilen, die z.B. ein Konus hat. Das ist ja auch im FG mit geringem Aufwand nachweisbar, wenn man z.B. in einem 3 Weger mit 12"- 5"- 1" / 400Hz/2kHz in planer Schallwand den Konus des 12" plan abdeckt, dass sich der FG des 5" ändert. Weil eben der Konus selbst ungleichmäßig - seiner Form nach - reflektiert. Machen NAWI Membranen natürlich auch ihrer Form entsprechend, eigentlich alles außer flache Membranen.

D.h. diese "Fehler" sind nicht zu korrigieren - außer mit einer Flachmembran, wenn möglich auch die Sicke - und zeigen ein sehr ähnliches Erscheinungsbild als direkt vom Chassis abgestrahlter Schall.

Ich denke, man sollte beim LSP immer den Output anschauen. D.h. nur weil sich das Chassis jetzt nicht mehr durch äußere Einflüsse bewegt, heißt das noch nicht sicher, dass sich der Output in (z.B. 1m auf Achse) besser = dem Eingangssignal ähnlicher verhält.

Spekulation:
Die Regelung gibt dem auftreffenen Schall aufs Chassis weniger Möglichkeit zu absorbieren (Bewegung des Chassis hat "Verluste" = Absorbtion zur Folge) und reflektiert stärker, was in Anbetracht der jeweiligen Chassisform sich negativer auswirken kann als im Falle des ungeregelten: schwächeren Reflexionen + Chassis Eigenbewegung

Soweit meine Gedanken dazu.

mfg
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Rudolf
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Beitrag von Rudolf »

Hallo Richard,

du "reflektierst" hier auf die Interaktion des Schalls mit allem, was sich außerhalb des Lautsprechers befindet (außer dem Raum selbst): z.B. Diffraktion am Gehäuse (Stichwort "Waveguide") und sogar Reflektionen ausgehend von der Geometrie der Chassis. Das wäre dann gewissermaßen die 3. Art der "Dreckeffekte":

1. Nicht-Linearitäten infolge der Schallwandlung
2. Nicht-Linearitäten infolge der Abstrahlung
3. Nicht-Linearitäten infolge der Raumakustik

So wie ich es verstanden habe, dient die Stromgegenkoppplung in Verbindung mit einer Regelung der Minimierung von 1. Ich finde deine Überlegungen aber durchaus überlegenswert, vielleicht in einem eigenen Thema "Schallabstrahlung"?

(Anmerkung: Wir sprechen hier meines Erachtens ausschließlich von nicht-linearen, also quasi "unvorhersehbaren" Verzerrungen. Die linearen Verzerrungen kann man ja auf bekannte, mehr oder weniger aufwendige Weise analog bzw. digital in den Griff bekommen.)

Viele Grüße
Rudolf
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uli.brueggemann
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Beitrag von uli.brueggemann »

Nochmal ein bisschen weitergedacht:

Ist das nicht alles dasselbe wie die Quadratur des Kreises?

Es wird in ein System Energie reingesteckt, die letztendlich vom LS abgestrahlt wird. Und zwar breit. Alles was nicht das Ohr erreicht, vagabundiert irgendwie/wo herum und zwar solange bis die Energie sich in Wärme umgewandelt hat und somit komplett abgebaut ist.

Demzufolge wäre ein System wünschenswert, welches jeglichen Schall, der nicht unser Ohr erreicht, von vornherein soweit wie möglich vernichtet. Zum Beispiel eine echolose Kammer. Schallwandreflektionen und Reflektionen aus dem Inneren des LS müssen ebenfalls durch entsprechende Massnahmen vernichtet werden.

Seltsam nur, dass sich die Leute in solchen Räumen nicht wohlfühlen. Sonst wäre das vielleicht auch schon Lebensstandard und alle unsere Wohnzimmer würden diese üblichen Keile aufweisen.

Am Ende leben wir nun mit allen Reflektionen und kloppen uns womöglich drum, welche nun identifizierbar sind und welche nicht. Ich bin da für etwas mehr Gelassenheit.

Gruss, Uli

PS: Extrembeispiel: was tun wir mit dem Schall, der vor dem Direktschall am Ohr eintrifft? Wie, geht nicht? Die Schallausbreitung in festen Körpern ist doch schneller als in Luft. Und wenn nun z.B. über den Umweg LS-Gehäuse, Fussboden, Wand, resonierende Glasscheibe in Ohrnähe ein Vorecho passiert ....

PPS: Rudolf war schneller
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schauki
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Beitrag von schauki »

Rudolf hat geschrieben:Hallo Richard,

du reflektierst hier auf die Interaktion des Schalls mit allem, was sich außerhalb des Lautsprechers befindet (außer dem Raum selbst): z.B. Diffraktion am Gehäuse (Stichwort "Waveguide") und sogar Reflektionen ausgehend von der Geometrie der Chassis. Das wäre dann gewissermaßen die 3. Art der "Dreckeffekte":

1. Nicht-Linearitäten infolge der Schallwandlung
2. Nicht-Linearitäten infolge der Abstrahlung
3. Nicht-Linearitäten infolge der Raumakustik

So wie ich es verstanden habe, dient die Stromgegenkoppplung in Verbindung mit einer Regelung der Minimierung von 1. Ich finde deine Überlegungen aber durchaus überlegenswert, vielleicht in einem eigenen Thema "Schallabstrahlung"?
Ich fürchte ich mach dir oft eine Trenn/Verschiebearbeit mit meinen wirren Gedanken. :oops:

Ich bin bei meinen Schilderungen hier auf Gerts Beitrag zu dem "äußeren Mikrofonieeffekt" eingegangen.
Und Gert meint ja in seinem letzen Absatz dass man hier mit der IGK da gegenwirken kann - ich wollte einwerfen, dass das vielleicht für den Output des LSP, vielleicht nicht gleichzeitig eine Vermeidung von solchen Artefakten ist.
(Anmerkung: Wir sprechen hier ja nur von nicht-linearen, also quasi "unvorhersehbaren" Verzerrungen. Die linearen Verzerrungen kann man ja auf bekannte, mehr oder weniger aufwendige Art und Weise anlaog bzw. digital in den Griff bekommen.)
Leider nicht, wenn du mit analog -> analog elektronisch meinst. Die Abstrahlung selbst ist im wesentlichen von der Schallwandform, der Chassiskombi (+TFs) und Platzierung abhängig und kann daher nur in geringem Maße elektr. verändert werden (Filtertypen, Steilheiten unsw.)

Lineare Verzerrungen wären z.B. FG Schwankungen und Phasenschwankungen. Kein realer LSP wiederum hat unter allen Winkeln gleiche Übertragungsfunktion. Somit kann eine eletronische Entzerrung auch immer nur einen Punkt bzw. einen Bereich gut korrigieren.

Kurz gesagt, einem LSP der auch Achse linear ist und unter 45° Winkel vertikal z.B. einen Einbruch bei 3kHz hat, wird man diesen Einbruch ohne Änderung der In-Achs Abstrahlung nicht elektronisch abgewöhnen können.

mfg
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Franz
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Beitrag von Franz »

Der Grundgedanke ist doch, Ordnung in das Chaos zu bekommen. Und das geht mit der Regelung sehr gut. Ein Sensor verbessert die Regelung derart stark, daß man diesen quantitativen Fortschritt mit Recht als qualitativen Sprung bezeichnen kann. Es gibt da nämlich eine Grenze, jenseits derer der Sensor das Kommando übernimmt und das System nicht mehr zum Eigenschwingen fähig ist. So habe ich das jedenfals verstanden.

Gruß
Franz
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Rudolf
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Beitrag von Rudolf »

Hallo Richard,
schauki hat geschrieben:Kurz gesagt einem LSP der auch Achse linear ist und unter 45° Winkel vertikal z.B. einen Einbruch bei 3kHz hat, wird man diesen Einbruch ohne Änderung der In-Achs Abstrahlung nicht elektronisch abgewöhnen können.
Es ist zweifelsohne richtig, dass die Ungleichmäßigkeiten des Schallfeldes, die durch das Abstrahlverhalten der Chassis und durch Raumreflektionen entstehen, sich nicht "über alles" korrigieren lassen. Wohl aber - soweit es sich um lineare Verzerrungen handelt - für definierte Punkte.

Wie gesagt, neben Gegenkopplung, Regelung, Entzerrung und Raumkorrektur ist das Abstrahlverhalten sicherlich ein eigenes Thema wert. Soll ich die letzten Beiträge daher ausgliedern? Ich warte mal damit, bis sich Gert zu Wort gemeldet hat.

Viele Grüße
Rudolf
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schauki
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Beitrag von schauki »

@Franz
keine Frage, wobei hier noch immer die Frage im Raum steht - wieivel bringst?
DASS es was bringt, steht ja fest.

Jetzt könnte man eben spekulieren ob dadurch nicht für das Gesamtsystem auch Nachteile in Kauf genommen werden müssen (siehe mein längeres Post) - wenn sich dann herausstellt, dass es so ist, liegts wieder mal beim Abwägen was denn mehr stört.

Meiner Meinung nach ist die Regelung schon recht unwichtig (sofern gute Chassis verwendet werden), der äußere Mikrofonieeffekt noch mal um einiges unwichtiger. Somit natürlich auch der Effekt der Regelung darauf, natürlich auch der Effekt des ungeregelten = Regelung wichtiger als die Beachtung des Effekts äußere Mikrofonie.

@Rudolf
Jetzt müsste man eben den Standpunkt der Betrachtungsweise dazusagen. Für den LSP als Kiste funktioniert das nicht. Jede elektronische Änderung verändert ja nur das Eingangssignal, das Abstrahlverhalten kann dadurch (ich meine jetzt nicht Weicheneingriffe) nicht geändert werden. Daher sind i.d.R. Abstrahldiagramme (Sonogramm, Wasserfall,..) auf 0° normiert. D.h. es wird immer nur der zur Referenzachse unterschiedliche Pegel aufgetragen.

Betrachtet man hingegen das Gesamtsystem mit Direktschall/Diffusschall/Reflexionen am Hörplatz/Messplatz hingegen ist eine solche Entzerrung möglich. Für den einen Punkt sogar fast im Rahmen der Messgenauigkeit.

mfg

P.S. mal sehen was Gert sagt. Noch könnte man allerdings nen schönen Trennstrich machen.
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Franz
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Beitrag von Franz »

schauki hat geschrieben:keine Frage, wobei hier noch immer die Frage im Raum steht - wieivel bringst?
Da ich das für mich durch Hören damit beantworte, kann ich für mich nur feststellen: Sehr viel bringt es. So viel, daß ich anders gar nicht hören möchte. Ich nehme viel mehr die Musik wahr und weniger den Lautsprecher mit seinen Dreingaben.

Gruß
Franz
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Rudolf
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Beitrag von Rudolf »

Hallo Richard,
schauki hat geschrieben:Betrachtet man hingegen das Gesamtsystem mit Direktschall/Diffusschall/Reflexionen am Hörplatz/Messplatz, ist eine solche Entzerrung möglich. Für den einen Punkt sogar fast im Rahmen der Messgenauigkeit.
Da haben wir aneinander vorbei geredet. Mit "über alles" meinte ich nicht "über alle (linearen) Verzerrungen hinweg" sondern "über das gesamte Schallfeld verteilt".

:cheers:
Viele Grüße
Rudolf
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JoeBroesel
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Beitrag von JoeBroesel »

Hallo Gert,

tolle Beiträge. Und am Schönsten dabei ist, daß es darüber keine Prüfung gibt.

Grüße
J.
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