Pfleiderer'scher Analogrechner und Stromgegenkopplung

[wgh52]

... betreibe ich ja die AMT-Hochtöner auch mit Stromgegenkopplung - vielleicht kann ich da auch nochmal über eine passende Analogrechnerschaltung nachdenken...

Gert, mit diesem Plan hast du sozusagen meine Gedanken gelesen.

Es wäre nett, die Ergebnisse der Überlegungen mit uns zu teilen!

Allerdings müsste doch die bereits beschriebene, abgleichbare 2-Integrator-und-Summierer-Analogrechnerschaltung allein schon OK sein (es sei denn man muss OPs sparen), denn die S-Weiche sorgt ja schon für eine phasen- und pegelmäßig optimale Ansteuerung und nur "das bisschen", das der AMT die Phase verzerrt, wäre noch individuell zu kompensieren. Oder?

Gruss,
Winfried

[Fortepianus]

Hallo Winfried,

Allerdings müsste doch die bereits beschriebene, abgleichbare 2-Integrator-und-Summierer-Analogrechnerschaltung allein schon OK sein (es sei denn man muss OPs sparen), denn die S-Weiche sorgt ja schon für eine phasen- und pegelmäßig optimale Ansteuerung und nur "das bisschen", das der AMT die Phase verzerrt, wäre noch individuell zu kompensieren. Oder?

bei Kalottenhochtönern habe ich bereits einiges probiert mit der Methode, und da war es so, dass es bei guten Exemplaren jenseits der Eigenresonanz nicht viel zu tun gab für die Schaltung. Sprich: Man kann sich die Integrierer auch sparen. Bei AMTs wiederum habe ich hauptsächlich Erfahrung mit dem ER4, drum ist er in meiner BM20 und in der AGM3.3 drin. Er ist exzellent - aber erst mit Stromgegenkopplung. Da sinken die eh schon ordentlichen Verzerrungen auf ein sehr niedriges Maß, das kaum zu unterbieten ist. Nun gehe ich mal davon aus, dass es im Bereich 3,5kHz aufwärts, wo ich den ER4 einsetze und Du den Mundorf betreiben willst, nichts zu tun gibt für die Analogrechnerschaltung. Sie wirkt umso mehr, je näher man der Resonanzfreqenz kommt, die beim ER4 mit ca. 500Hz recht niedrig liegt. Außerdem kompensiere ich noch eine leichte breitbandige Senke oberhalb 6kHz elektronisch. Weiter unten jedoch wird's evtl. interessant für die Analogrechnerschaltung. In der AGM3.3 muss der ER4 ja bis 2kHz runter arbeiten, und da ergibt sich auch eine leichte Senke im Zusammenspiel mit dem MT. Die Senke ist vom ER4 verschuldet, weshalb ich ihn dort mit einem passenden selektiven Filter etwas hochziehe, so dass die Summe zumindest auf Achse perfekt ist. Für diesen speziellen Anwendungsfall - nämlich stromgegengekoppelten AMT recht tief angekoppelt - könnte ich mir vorstellen, dass man sich evtl. das selektive Filter sparen könnte und das Amplituden- und Phasenverhalten des Chassis besser mit der Analogrechnerschaltung kompensieren könnte. Das müsste ich eben mal ausprobieren (erst mal simulieren).

Viele Grüße
Gert

[wgh52]

Alles klar Gert,

gut nach- und mitvollziehbar. Für Leute also, die rein "analog bleiben" wollen, ist Deine 2-Integrator Analogrechnerschaltung (oder diese umgesetzt in die bekannte 1-OPV-Linkwitzentzerrung) eine exzellente Ergänzung zu parametrischen Analog-EQs und Subtraktivweichen, wo ungeregelte Chassis eingesetzt werden; "Stromendstufen" sollte man (unbedingt) verwenden. Die Pfleidererschaltung ist folglich nicht wirklich DIE Lösung...

Daraus mein persönliches Fazit: Ich bleibe beim eingeschlagenen Weg - geregelte TT, MT und MHT-Bereiche, Verwendung einer "Stromendstufe" für AMT-SHT, FIR- oder IIR-Linearisierung wo nötig und probieren, ob S-Weichen oder FIR-Weichen für mich die besseren Ergebnisse bringen.

Gruss,
Winfried

[Markus]

Hallo Jungs,

ich lese ja fleißig mit und versuche nicht den Schreibfluß durch inhaltslose Beiträge zu stören. Aber der muß jetzt sein . Ich glaub ich klink mich langsam aus, obwohl es sich sehr interessant anhört.

Analoge Grüße
Markus

[Fortepianus]

Hallo Winfried,

Daraus mein persönliches Fazit: Ich bleibe beim eingeschlagenen Weg - geregelte TT, MT und MHT-Bereiche, Verwendung einer "Stromendstufe" für AMT-SHT, FIR- oder IIR-Linearisierung wo nötig und probieren, ob S-Weichen oder FIR-Weichen für mich die besseren Ergebnisse bringen.

genau. Klingt nach einem schlauen Plan.

Viele Grüße
Gert

[Fortepianus]

Hallo Markus,

ich lese ja fleißig mit und versuche nicht den Schreibfluß durch inhaltslose Beiträge zu stören. Aber der muß jetzt sein . Ich glaub ich klink mich langsam aus, obwohl es sich sehr interessant anhört.

sorry, der Inhalt hier war nicht immer einfach nachzuvollziehen - eigentlich nur von denen, die sich selbst schon mal auch praktisch mit der Materie auseinander gesetzt haben.

Viele Grüße
Gert

[Fritz]

Hallo,

Und: ist mit dem Stromverstärker so eine Schaltung, wie sie z.B. abacus anbietet, gemeint (Transkonduktanz-Verstärker)?

Nein, der Abacus ist ein spannungsgesteuerter, spannungs- und stromgegengekoppelter Stromspiegel. ue und ua sind phasengleich und stehen in einem festen Verhältnis zu einander. ia ist an einer komplexen Last phasenverschoben. Eine elektrische Korrektur ist nicht erforderlich.

Eine, wie hier besprochen, spannungsgesteuerte, stromgegengekoppelte Stromquelle benötigt mindestens eine elektrische Korrektur, da ua u.a. impedanzabhängig ist.

Gruß Fritz

[Fortepianus]

Hallo Fritz,

Eine, wie hier besprochen, spannungsgesteuerte, stromgegengekoppelte Stromquelle benötigt mindestens eine elektrische Korrektur, da ua u.a. impedanzabhängig ist.

hier werden Sie geholfen .

Gruß Gert

[Koala887]

Hallo zusammen,

die Tatsache, daß man mit einer Stromgegenkopplung und Analogrechner einen Lautsprecher klanglich derart verbessern kann, hat mir keine Ruhe mehr gelassen und so kam es wie es kommen mußte.

Ich hab mir schnell mal eine TDA-Endstufenplatine aus China bestellt, Netzteil war noch in der Bastelkiste und dann auf Strombetrieb umgebaut. Einen Analogrechner dazu und das Ganze quick and dirty auf einer Holzplatte aufgebaut:



Dann noch schnell ein Testgehäuse zusammengebaut und verschiedene Treiber ausprobiert. Die Endstufe kann man zwischen Spannungs- und Strombetrieb umschalten, wodurch ein schneller Vergleich der Meßergebnisse möglich ist. Als erstes war ein B&W Alutieftöner im Spannungsbetrieb dran. Hier ist das mit einem Mikrofon aufgenommene Signal eines einzelnen Sinusburst bei Resonanzfrequenz:



Das gleiche Signal im Strombetrieb sieht dann so aus. Hier sieht man schön das unkontrollierte Ausschwingen:



Und jetzt mit abgeglichenem Analogrechner. Die Nachschwinger sind fast alle verschwunden, ich hab es nur nicht hinbekommen, daß der Sinus genau in der Nulllinie endet. Vielleicht hat Gert da noch einen Tipp. Denke aber, es liegt an der unteren Grenzfrequenz des Verstärkers.



Was jetzt noch interessant ist, ist der Frequenzgang und Klirrfaktor. Im Spannungsbetrieb:



Im Strombetrieb. Deutlich zu sehen, die Überhöhung bei der Resonanzfrequenz. K2 bleibt etwa gleich, aber K3 ist um über 10dB zurück gegangen! Die beiden Höcker über 1kHz sind Membranresonanzen.



Zum Schluß noch mit Analogrechner. Damit wird der Frequenz nach unten schnurgerade. Die kleine Delle bei 55Hz zeigt aber, daß der Abgleich noch nicht perfekt ist.



So, jetzt bräuchte ich nur noch eine Sensorregelung von Roman (RPWG) um den Klirr unter 100Hz weg zu regeln, dann wäre es perfekt...

Schöne Grüße
Daniel

[RPWG]

Hi Daniel,

Super, deine ausführliche Messreihe.

Zwei Fragen:

1) Was genau tut der "Analogrechner" (bin Quereinsteiger in diesem Thread)? Ich nehme an, er "neutralisiert" die Pole der gegebenen Übertragungsfunktion und brummt ihr dann ein neues (beliebiges) Übertragungsverhalten auf? Ich stelle mir das recht schwierig abzugleichen vor (wie Gert hier auch schon mal anhand der Freiheitsgrade erläutert hat).

2) Nach welchem Schema erfolgt der Abgleich? Irgendwie musst du ja zumindest ein paar der Parameter im Voraus abgeschätzt/berechnet haben. Läuft das über Thiele&Small?

So, jetzt bräuchte ich nur noch eine Sensorregelung von Roman (RPWG) um den Klirr unter 100Hz weg zu regeln, dann wäre es perfekt...

Lass mich mal noch ein bisschen wurschteln ... ich bin dir ja noch die Klirrmessung schuldig, fällt mir da gerade ein.

Viele Grüße,
Roman

[Koala887]

Hallo Roman,

1) Was genau tut der "Analogrechner" (bin Quereinsteiger in diesem Thread)? Ich nehme an, er "neutralisiert" die Pole der gegebenen Übertragungsfunktion und brummt ihr dann ein neues (beliebiges) Übertragungsverhalten auf? Ich stelle mir das recht schwierig abzugleichen vor (wie Gert hier auch schon mal anhand der Freiheitsgrade erläutert hat).

Ja, im Prinzip funktioniert es wie eine Linkwitz-Korrektur. Der Frequenzgang im Strombetrieb gleicht ja einem Gehäuse mit hohem Qtc und die Korrektur bügelt das aus und schiebt die Grenzfrequenz beliebig weit nach unten, solange Lautsprecher und Endstufe mit machen. Am Anfang hab ich schon ab 20 Hz gemessen, aber da war die Endstufe mit etwa 50W schon an der Grenze... Die genaue Funktionsweise hat Gert ja schon weiter oben erklärt.

2) Nach welchem Schema erfolgt der Abgleich? Irgendwie musst du ja zumindest ein paar der Parameter im Voraus abgeschätzt/berechnet haben. Läuft das über Thiele&Small?

Thiele&Small spielen hier keine Rolle mehr. Ich hab einfach ein 10l Gehäuse genommen und verschiedene Treiber probiert, hat immer funktioniert.

Der Abgleich selbst ist eigentlich recht einfach. Mit dem Doppelintegrierer stellt man im Prinzip die Frequenz der Resonanzüberhöhung ein und am ersten Integrierer wie weit diese abgesenkt wird. Natürlich hab ich die Schaltung vorher simuliert, damit die Integrierer bei tiefen Frequenzen nicht übersteuert werden.

Lass mich mal noch ein bisschen wurschteln ... ich bin dir ja noch die Klirrmessung schuldig, fällt mir da gerade ein.

Ich bin gespannt...

Schöne Grüße
Daniel

[KSTR]

Hallo Daniel,

Herzlichen Glückwunsch zu den gelungenen IGK-Experimenten und der funktionierenden Entzerrerschaltung! Ich war vor geraumer Zeit kurz davor, das ebenso zu machen, habe dann jedoch Acourate zur Erledigung der Entzerrung verwendet, bzw vor allem dazu, bei Vergleichen mit verschiedenen Gegenkopplungen identische aber ansonsten beliebige Frequenzgänge (der Klemmenspannung auch wie akustisch) einzustellen. Das hat die Sache schon extrem vereinfacht und beschleunigt, wenngleich eine analoge Hardware-Lösung auch ihren Charme hat.

Ich hab mich dann darauf konzentriert, was passiert wenn ich die Dämpfung durch den Amp frequenzvariabel mache, also frequenzabhängig gemischt zw. mehr oder weniger UGK (LF) und IKG (HF) als Extrempunkten. Letzlich eine Ausgangsimpedanz in der Form Z = R + jwL, -Re<R<2Re (circa)

Je nach Chassis ergaben sich dadurch deutliche und hörbare Unterschiede im Überlast-/Großsignalverhalten, bei identisch eingestelltem Kleinsignalverhalten, je nach Anteil der zugelassenen Gegenkopplung des Chassis' "in sich". Gelegentlich lässt sich ein schöner Sweetspot finden wo das Chassis lange recht linear bleibt und dann trotzdem sanft übersteuert und sich zivilisiert benimmt, im Bereich um die Reso. Mit zuviel Gegenkopplung ist der Übergang härter und uU chaotisch, völlig ohne (Stromantrieb) dagegen breiter und leider auch manchmal chaotisch, nichtlineare Feder-Masse-Systeme ohne große Dämpfung sind da anfällig. Zudem ist ein bischen el. Dämpfung auf der Reso von Vorteil (wenn die mech. nicht ausreicht), damit Sekundärschall/Klirr/Subharmonische etc die Membran nicht zum ungedämpften Mit-/Nachschwingen anregt, gerade wenn das Qtc bei IGK sehr hohe Werte annähme. Für hohe Frequenzen ist hochohmiger bzw Stromantrieb aber immer besser gewesen in meinen Versuchen. Ob man auch unterhalb des Arbeitsbereich wieder hochimpedanter werden möchte um weitere sinnvolle Verbesserung zu erhalten wäre noch zu machende Versuche wert, verkompliziert die Schaltung aber doch deutlich und ist mE fraglich vom Nutzwert.

Weiterhin noch viel Erfolg und Happy Tweaking!

[Fortepianus]

Hallo Daniel,

Glückwunsch, das sieht doch schon sehr gut aus!

Falls Du die Schaltungstopologie von mir gewählt haben solltest, kriegst Du den Nulldurchgang hinten ganz schlicht mit dem Poti des ersten Integrierers abgeglichen. Ich würde beim Abgleich gar nicht auf den Frequenzgang achten, sondern einfach bei Resonanzfrequenz mit dem Doppelintegrierer die Nachschwinger wegbügeln und mit dem Poti des ersten Integrierers den Nulldurchgang am Ende richtig setzen, dann passt auch der Frequenzgang ganz von selbst. Ich habe übrigens zum Abgleich immer ein Signal verwendet, das vier Sinusschwingungen hintereinander hat und dann ebenso lange eine Nulllinie.

Viele Grüße
Gert

[Koala887]

Hallo Gert,

der Schaltungsaufbau ist genau wie du ihn beschrieben hast und den Abgleich hab ich auch nach deiner Anleitung gemacht. Mit K1 komme ich aber nicht ganz bis auf die Nulllinie. Wenn ich da zu weit drehe, werden die Nachschwinger wieder größer.

Beim ersten Versuch funktionierte die Einstellung übrigens überhaupt nicht. Erst als ich den Eingangs- und Bootstrapkondensator des TDA vervierfacht hatte, funktionierte es zufriedenstellend.

Das mit den 4 Sinusschwingungen werde ich mal probieren.

Auf welchen Qtc hast du eigentlich deine Gehäuse ausgelegt? Mit hohem Qtc hab ich eine gute Dämpfung, muß aber mehr Leistung in die Schwingspule pumpen und mit zu kleinem Qtc lässt die Dämpfung nach...

Ich war vor geraumer Zeit kurz davor, das ebenso zu machen, habe dann jedoch Acourate zur Erledigung der Entzerrung verwendet

Wäre jetzt interessant, ob mit Acourate der Sinusburst genauso ausschaut? Da Acourate aber das Signal nicht verstärkt, müßte man alles um mindestens 40dB abschwächen, um die gleiche Funktion zu erhalten. Ob das dann noch gut klingt?

Schöne Grüße
Daniel

[KSTR]

Wäre jetzt interessant, ob mit Acourate der Sinusburst genauso ausschaut? Da Acourate aber das Signal nicht verstärkt, müßte man alles um mindestens 40dB abschwächen, um die gleiche Funktion zu erhalten. Ob das dann noch gut klingt?

Naja, ein Sinusburst über N Perioden mit harten Enden (keine Fensterung bzw keine Fadein/-out) sieht so aus wie ich ihn einstelle, gemaß der Übertragungsfunktion die ich wähle. In einem nach unten bandbegrenzten System, hier mindestens 2ter Ordnung (geschl. Box), kann und darf er nicht so aussehen wie das Eingangssignal, bei tiefen Frequenzen. Mit Acorate habe ich allerdings die Option, zB einen Subsonic 2ter O. so zu setzen dass der Roll-Off insgesamt linearphasig (also nirgends an der Phase dreht, die ist konstant Null) wird und habe damit im Arbeitsbereich die beste in einem bandbegrenzten System überhaupt mögliche Rechteckwiedergabe, dto automatisch für alles andere incl. für einen "Hacksinus".

Acourate rechnet nur Filter, die man in einen Convolver füttert. Im Stromantrieb ist dann der Output vom DAC für den Amp sehr ähnlich zum Spannungsantrieb (sowohl in Pegel wie Frequenzgang), wenn die Endstufe an 4R (oder was der Treiber hat an Rdc) resulierend mit dem übliche Gain von 10x...20x läuft. Lediglich an der Reso wird Pegel wegenommen. Ich verstehe also das 40dB-Problem nicht ganz...

Zum TDA7293/94, den Bootstrap-C kann man ganz weglassen, wenn man das +Rail der Vorstufensektion des Chips mit etwa 10V mehr als die Endstufen-FETs laufen lässt, dann hat die interne Stromquelle genug Headroom und es klingt und misst sich auch gleich besser.