Pfleiderer'scher Analogrechner und Stromgegenkopplung

[Koala887]

Hallo Klaus,

Lediglich an der Reso wird Pegel wegenommen. Ich verstehe also das 40dB-Problem nicht ganz...

Unterhalb der Reso steigt dann der Pegel mit 12dB/Oktave und bei 10Hz bin ich in meinem Fall schon bei 35dB.

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.

Danke für die Info, werde ich bei meiner eigenen Endstufe dann berücksichtigen.

Schöne Grüße
Daniel

[Gelbes P]

Hallo Forum,

[Leicht Offtopic]
vor ein paar Monaten las ich zum ersten mal diesen Thread und war sofort begeistert und wollte all dies nachbauen. Leider gestaltet sich das recht schwer.

Meine Angekündigten "Pfleid" Boxen habe ich nun schon fertig gebaut. Welche mehr oder weniger der Visaton Solo 20 entsprechen. Nur ohne Frequenzweiche und mit viel Schafwolle. Ich habe nun also einen schönen Breitbänder, der versuchsweise im Strombetrieb schon sehr gut klingt. Allerdings hab ich momentan kaum Bass.

Und dieses Problem des "aufsteigenden" Frequenzganges will ich nun mit dem im Thread diskutierten Analogrechner flach bügeln.
[Ende des Offtopic]

Ich habe mir viele Gedanken gemacht und viel nachgelesen und habe auch das im Thread vorgestellte Buch durchgearbeitet und Fortepianos Erläuterungen versucht um zu setzten. Und mich versucht an Koalas erstem "Nachbau" zu orientieren.

Leider haut mein Ergebnis noch nicht so ganz hin.

Hier mal meine PSpice Schaltung, die ich so in etwa auch auf einem Breadboard aufgebaut habe:

https://dl.dropboxusercontent.com/u/294 ... hner-1.png

Das integrierte Rechtecksignal:

https://dl.dropboxusercontent.com/u/294 ... ient-1.png

Und der errechnete "Frequenzgang": (Dem darf ich keinen Glauben schenken oder?)

https://dl.dropboxusercontent.com/u/294 ... enzy-1.png


Nun leider sieht man auf dem 2. Bild nicht genau was man sehen muss, weiß leider nicht recht wie ich das besser darstellen kann ^^

Ich erkläre mal meine "Sorgen":
...Das 1. Integral (grün) ist das Integral vom Eingangssignal (dunkel-lila) - Warum ist es nur so "klein" müsste es nicht fast bis an die Spitzen des Eingangssignals heranreichen? Wie kriege ich das "größer"?
...Das 2. Integral (rot) ist ja noch viel flacher. Und wenn man es alleine darstellt, dann ist es auch etwas phasenverschoben. - Muss das so sein? Woran liegt das?
...Die erste invertierte Addierung (gelb) - Das 2. Integral ist viel zu flach um wirklich in der Addition aufzufallen, will ich das Poti K2 runter drehen dann verschiebt sich die Addition (gelbes Signal) jedoch immer mehr vom Nulldurchgang weg. Es ist ja in dem Bild schon einige 10 mV verschoben. Warum?
...Die zweite invertierte Addierung (hell-lila) (fertiges Signal) ist ebenfalls vom Nulldurchgang verschoben. Dadurch, dass das 1. Integral aber noch recht groß ist sieht man es bei der Addition wenigstens recht gut "dazukommen". Ich frage mich nur, ob das von der Größe her reicht. -> Wie viel Anteil am Endsignal müssten die beiden Integrale denn jeweils prozentual haben? 50%? Oder nur 10%?

Kann mir jemand erfahrenes sagen ob ich die Schaltung schon halbwegs gut dimensioniert habe?
Ich habe mir gedacht, dass ich das so machen muss, dass ich bei meiner unteren Grenzfrequenz von 10 Hz immer noch ein richtiges Integral sehen muss. Also habe ich ausprobiert und bei den Werten die ihr seht kam für das 1. Integral aus einem Rechteck ein Dreieck raus und beim 2. Integral aus einem Dreieck ein Sinus. Leider ist der Sinus schon etwas nach "vorne" verschoben. Wähle ich den C im Integrier-Rückkopplungszweig kleiner, dann ist das Dreieck kein Dreieck mehr, sondern wird nach oben "abgeknickt" und das Signal sieht mehr wie die Ladekurve eines Kondensators aus. Deswegen war dieses Phänomen mein Anzeichen dafür, dass die Integration richtig arbeitet oder eben nicht. Stimmt diese Überlegung oder ist das nicht so wichtig ob "richtig" integriert wird?

Entschuldigt bitte die ganzen Fragen, aber ich will diesen Analogrechner unbedingt hin bekommen =)
Ich würde mich sehr freuen, wenn ihr mir dabei weiterhelfen könnt! =)

Bleibt nur noch zu sagen, dass mein Versuch auf dem Breadboard nicht wirklich irgend eine Änderung beim vom Mikrofon aufgenommenen Signal brachte. Es kam eigentlich nur rauschen dazu, sonst nix. Mich hat auch verwundert, das der eine Periode lange 40 Hz Sinus ehr aussah und klang wie ein Popp/Knall. Wenn ich dann mal 10 Perioden hintereinander hab spielen lassen, dann war am Anfang der Popp, dann kamen ein paar Perioden schöne Sinuswelle und am Ende wieder ein Popp. Komisch komisch ...

[Koala887]

Hallo Andreas,

find ich Klasse, daß du das so konsequent durchziehen willst.
Zur Dimensionierung noch ein paar Tipps:
Die Widerstände deiner Integratoren sind viel zu groß, deshalb rauscht es auch so stark. Zum Testen nehme ich ein Sinussignal mit etwa 1V am Eingang und stimme die Integrierer so ab, daß sie auch im unteren Frequenzbereich noch innerhalb der Aussteuerungsgrenzen liegen. Dann die Widerstände R1 und R21 so anpassen, daß der Fg unter 10Hz langsam in einer Waagerechte über geht. Dann Poppt es auch nicht mehr.
Dein Frequenzgang sieht eigentlich schon ganz gut aus, nur die Abstimmfrequenz ist viel zu tief.
Durch die Stromgegenkopplung hast du ja bei der Resonanzfrequenz einen Peak im Frequenzgang, welcher durch die Schaltung ausgeglichen wird (das ist bei deinem Fg bei ca. 2,5Hz).
Unterhalb der Resonanz steigt der Fg um den Abfall des Lautsprechers entgegenzuwirken.
Am Eingang der Schaltung solltest du noch ein Subsonicfilter einbauen, mit dem du dann die untere Grenzfrequenz einstellst.

Schöne Grüße
Daniel

P.S.: Wenn du die Schaltung etwas umbaust, kannst du dir einen Addierer sparen.

[Gelbes P]

Hallo Daniel/Koala =),

Vielen Dank für das Lob!
Und noch viel mehr Dank für die Hilfe!

Ok, ich habe mir all deine Tipps zu Herzen genommen und versucht alles besser zu machen, aber ich habe es trotzdem noch nicht geschafft.
Ich hoffe du kannst mir da vielleicht noch einmal weiter helfen. =)

Die Integratoren habe ich nach deinen Angaben/Vorschlägen angepasst.
Hier das neue Schaltbild:

https://dl.dropboxusercontent.com/u/294 ... hner-3.png

Hat jetzt sogar einen "Subsonicfilter", obwohl ich mir da nicht sicher bin ^^ ich hoffe mal, das damit ein Hochpass gemeint war?

[Nicht soo wichtig]
Ich hab vor den Verstärker mit Eingangssignalen bis 1,8 V (ca. +4dBu) zu bauen, deswegen habe ich mit 2V Testsignal gearbeitet. Meine Versorgungsspannung wird später ca. 17V für den OPAMP betragen, also werde ich bis max 14 V aussteuern. Da muss ich aber noch mal ausrechnen, ob die Slewrate von meinem Opamp auch schnell genug ist. Ansonsten werde ich nicht so weit aussteuern. Eigentlich wollte ich die Widerstände auch 1 zu 1 lassen, also dass ich keine Verstärkung habe und die "Verstärkung" dann am Addierer vornehmen. Da muss ich wohl noch mal brüten ob das ne gute Idee ist.
[Ende nicht soo wichtig]

Ich habe die Widerstände verkleinert und es wurde erfolgreich rauschärmer.
Aber ob ich deine anderen Angaben richtig umgesetzt habe weiß ich nicht genau. Gerade was den Frequenzgang und die Abstimmfrequenz angeht bin ich mir unsicher. Mein Peak müsste ungefähr bei 40-60 Hz liegen. Die Resonanzfrequenz von meinem Chassis ist jedenfalls ~40Hz.
Deswegen habe ich versucht das Maximum des Abfalls, bevor es steil nach oben geht, den tiefen Frequenzen entgegen, auf ca. 50 Hz zu legen. Ist das richtig? Oder ... ich spreche einfach mal in Bildern, welcher der beiden Frequenzgänge wäre günstiger? (Violett/Lila ist das Endergebnis, dass dann auf die Boxen geht.)

Versucht auf 50 Hz abzustimmen (C=0.33u der Integrierer wie im Schaltbild):
https://dl.dropboxusercontent.com/u/294 ... 2-033u.png

Versucht ab 100 Hz zu verstärken (C=0.1u der Integrierer R's gleich):
https://dl.dropboxusercontent.com/u/294 ... -2-01u.png

Also welcher der beiden wäre günstiger?
Und gehen beide unterhalb von 10 Hz langsam oder schnell genug ins Waagerechte über? Das ist leider ein sehr dehnbarer Begriff.

Was ich eigentlich zu tun dachte war ja das, was Fortepianus hier vorschlug. Dass man mit dem einen Poti nach dem Integrierer das Ein- und Ausschwingen weg bekommt. Und mit dem Anderen Poti vom anderen Integrierer sollte man das Ein- und Ausschwingen (Also Anfang und Ende davon) auf die Nulllinie zaubern können. Das konnte ich bisher mit keinen von beiden Frequenzgängen hin bekommen. Also ich hab einfach mal beides aufgebaut, aber keiner brachte was.

Eigentlich habe ich nie eine Veränderung "messen" können, deswegen frage ich mich ein paar Dinge. Welches Mikrofon nehmt ihr für diesen Abgleich? (Ich habe jetzt ein Rhode NT1A genommen.)
Hier mal meine "Messungen":

https://dl.dropboxusercontent.com/u/294 ... ersuch.png

Da sieht man leider, dass sich da so überhaupt nichts verändert. (Manchmal musste ich etwas leiser drehen, weil es wieder geploppt hat. Aber sonst keine Veränderung in der Ein- und Ausschwingdauer und nix :/)

Meine Potentiometer vor den Addierern, die die Integrierer hinzu addieren sind übrigens 2.4M Ohm. Ist das schon zu wenig oder gar zu viel? (Je größer der Widerstand, desto weniger Signal, je kleiner, desto mehr wird vom Integrierer zum Originalsignal hinzuaddiert.)

Es ist wie vorgeschlagen ein Sinusburst in ca. Chassisresonanzfrequenz von 40 Hz. Das wird auf meinen gebastelten Verstärker geschickt und kommt dann aus der Box und wird in ca 40 cm Abstand von meinem Rhode aufgenommen. Ich habe mittlerweile das Gefühl, dass mein Rhode dafür nicht geeignet ist, oder das ich zu weit weg bin, deswegen würde mich deine Testsituation diesbezüglich interessieren. Und auch, wie du den Abgleich gemacht hast.

[KSTR]

Ich habe mittlerweile das Gefühl, dass mein Rhode dafür nicht geeignet ist

Ja. Es ist eine Niere (Druckgradienten-Empfänger), da muss der exakte Abstand eingehalten werden damit sich ein gerader Frequenzgang ergibt, und der ist nicht angegeben. Und es muss tief genug gehen (etwa um den Faktor 5...10 tiefer als das was du messen willst), ist auch nicht angeben.

Für sowas, und unbedingt im Nahfeld direkt an der Membran, ist ein Billo-Kugelempfänger á la ECM8000 besser geeignet oder noch besser gar ein WM61A-Käpsele mit Linkwitz-Mod und kleinem Preamp direkt in den DC-gekoppelten Oszi, und der Tiefgang ist leichter überprüfbar, im Inneren einer absolut luftdicht verschlossenen Testbox mit einem kleinen Chassis (Amp und Quelle müssen aber auch bis <1Hz gehen, mindestens).

[KSTR]

Idealweise kennst du auch alle Hochpässe im System (also Quelle, Amp, Mic), und incl. des anvisierten Targets (Roll-Off mindestens 2ter Ordnung @ x Hz, mit Güte y). Die musst du dann mitmodelieren weil das ist das hinterher im abgeglichenen Zustand zu messende Verhalten, wenn du Bursts durchschickst.

[Koala887]

Hallo Andreas,

dein Versuch das Ganze mit Audacity zu messen, bzw. abzugleichen wird nicht klappen, oder dauert ewig bis du die richtige Einstellung hast.
Mit einem Oszi bist du da viel schneller und siehst sofort, wann sich die Kurve ändert.
Näheres per PN.

Schöne Grüße
Daniel

[Volker_K]

Hallo Andreas,

ich hoffe du hast noch nicht aufgegeben. Ich habe mir deine Schaltung einmal angesehen und folgendes ist mir aufgefallen: Du verwendest lediglich 4 OPAmps, dies geht aber auf Kosten der leichten Abgleichbarkeit.

Aus der Schwingungsdifferentialgleichung ergibt es als Kompensation in Summe ein lineares Glied, einen Integrierer 1. Ordnung (Phasendrehung 90°) und einen Integrierer 2. Ordnung (Phasendrehung 180°). Zum Abgleichen soll, so hat Gert es beschrieben, per Poti der Intergrier 2. Ordnung (I2O) auf die Resonanzfrequenz des Chassis gebracht werden. Bei Phasendrehung 180° subtrahieren sich jetzt beide Signale (per Oszi prüfen, dass beide Signale gleich groß sind).

Der Integrierer 1.Ordnung dient dem Abgleich, wieviel tatsächlich subtrahiert wird (also keine Auslöschung!). Bei deiner Schaltung bewirkt z.B. eine Änderung von R2 (da muss das Poti hin) gleichzeitig eine Verstimmung des I2O (am Ausgang von U2). Das macht den Abgleich schwierig.

Weiterhin halte ich die Widerstände R1 und R21 für zu niedrig, du baust damit einen Tiefpass, der nicht mehr die nötige Phasendrehung hat (Werte verzehnfachen).

Nachteil dieser Schaltung ist, dass unterhalb der Resonanzfrequenz der Anteil des I2O am Gesamtsignal steigt. Hier muss durch die Frequenzweiche dafür gesorgt werden, dass keine niedrigen Frequenzen die OPAmps bis zum Anschlag aussteuern. Zusätzlich noch dafür sorgen, dass die Integrierer keine Gleichspannunganteile (durch Opssetspannungen beim OPAmp) aufsummieren, also die Eingänge durch Kondensatoren gleichstromfrei machen.

Viele Grüße
Volker

[dietert]

Bei solchen Experimenten in der Nähe der unteren Grenzfrequenz eines Tieftonlautsprechers habe ich etwas gebraucht, um realistische Messungen zu machen. Wichtig ist, dass man Ein- und Ausschwingverhalten immer anhand bandbreitenbegrenzter Testsignale beurteilt.

Was ich meine, wird klar, wenn man ein 50 Hz Rechtecksignal durch ein 20 Hz Rumpelfilter schickt. Die Pulsantwort des idealen Subwoofers soll dann etwa so aussehen wie die Pulsantwort des Rumpelfilters, und keineswegs wie ein Rechteck.

Die 20 Hz sind dabei nur ein Beispiel, man kann natürlich auch 10 Hz oder so wählen. Der Versuch, einen Subwoofer zu konstruieren, der bis 1 Hz oder 0,1 Hz linear arbeitet, ist Zeitverschwendung.