Projektplanung: Aktivmonitor "VASP"

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Warf384#
Inventar
#1 erstellt: 17. Apr 2015, 19:09
Moin!

Ich möchte euch mein neues Projekt Präsentieren: Einen eher kompakten Aktivlautsprecher der 500 € - Klasse.
Das Ganze muss nicht tief kommen, da Unterstützung durch einen Subwoofer vorhanden ist.
Ein linearer Frequenzgang soll natürlich sein... und auch ein gleichmäßiges Abstrahlverhalten, was den Einsatz eines Waveguides naheliegend macht.
Und wenn man schon mal dabei ist, kann man ja auch gleich einen Limiter einbauen, der vor Überlast schützt.

Aber was ist besonders an dem Projekt? Ganz einfach: Es soll komplett analog umgesetzt werden!

Wird ein Aktivlautsprecher mit digitaler Frequenzweiche vor dieser in der Lautstärke geregelt, so leidet die Auflösung aufgrund der geringer werdenden Bittiefe darunter. (Je nach Bitrate der AD/DA-Wandlung)
Auch bei Analog gibt es ein ähnliches Problem: Das Rauschen.

Darum wird die Schaltung so minimalistisch und niederohmig wie möglich aufgebaut, unter Verwendung eines rauscharmen OP-Amps (Bisher hatte ich den LT1126 ins Auge gefasst, hat da jemand vielleicht noch einen sich lohnenden(!) besseren Vorschlag?)
Um Brummen und andere Störgeräusche zu vermeiden, wird der aktiven Frequenzweiche auch ein Differenzialverstärker-Eingang verpasst.


Als Chassis hatte ich bisher überlegt, die Visaton G 25 FFL mit WG zu verwenden. Vom Bündelungsverhalten her scheint der AL 170 sehr gut dazu zu passen.
Nach kurzem herumprobieren mit Boxsim kam dann das dabei heraus:
Aktivbox VASP BündelungAktivbox VASP PhaseAktivbox VASP

Meinungen ... Kritiken ... Anregungen?

Gruß
Warf384
Warf384#
Inventar
#2 erstellt: 20. Apr 2015, 16:28
So, auch wenn es noch niemanden interessiert, gibt es doch neues zu berichten

Der LT1126 ist leider aus der Kombi rausgeflogen (sowie auch der LT1124 und ähnliche Modelle) - er läuft bei Unity Gain und allgemein Verstärkungsfaktoren unter 10x nicht stabil und es kommt zur Oszillation. Auch der im Datenblatt beschriebene Kondensator löst das Problem nicht.

Ich hoffe, dass der NE5532A erst einmal ausreicht.

Was die Schaltung angeht, ist erst einmal folgendes entstanden:

VASP Schaltplan

Oha, ein Soft Limiter mit Dioden? Das soll klingen? Ist das noch Hifi?

Ja, ist es.
Auch wenn die Dioden schon vor der 1V-Grenze anfangen zu verzerren, so bleibt die Verzerrung lange Zeit unterhalb der Hörbarkeitsschwelle.
Das liegt einerseits an der weichen Amplitudenbegrenzung, andererseits aber auch am nachfolgenden Tiefpass.

In einer kurzen Simulation mithilfe von Audacity (Duplizieren/Hochpass/Limiter/Tiefpass/Mischen) hat sich gezeigt, dass der Klirr lange unhörbar bleibt.
Tatsächlich war der Klirr bei einigen Musikstücken bei bis zu 6 dB Übersteuerung fast unhörbar!

Bei höherer Übersteuerung wurde der Klang dann zunehmend aufgerauht und dünn, die Tieftonenergie nahm ab. Aber: Trotzdem klang es mit Tiefpass-Limiter immer noch deutlich besser als ohne. Während es ohne Limiter bei 12 dB Clipping schwierig ist, ein Musikstück überhaupt als solches zu identifizieren, ähnelter der Klang mit Multiband-Limiter eher der Wiedergabe einer zerkratzten Schallplatte ohne RIAA-Entzerrung, also nicht besonders schön aber durchaus noch hörbar.

Für den Hochton ist bisher kein Limiter in Planung - die Kalotte G 25 FFL gilt als sehr belastbar. Ich habe es trotz clippender Verstärker, Partyeinsatz mit Discolautstärke usw. noch nicht geschafft, ein Stück davon ins Nirwana zu befördern. In einem Test von Visaton (wenn ich den Links wiederfinde stelle ich ihn hier hin) ist es mit einem 10 W Sinus bei 10 kHz NICHT gelungen, die Temperatur zu Testzwecken nennswert ansteigen zu lassen. Ich denke das spricht für sich.

Als Amp kommt übrigens der LM3886 mit einem Verstärkungsfaktor von 26 zum Einsatz - sodass die Vollaussteuerung an 8 Ohm bei 0,77 V RMS bzw 1,1 V Spitze liegt.

Ein Layout für den ersten Prototypen steht auch schon:
VASP Layout mit Beschriftung

Jetzt heißt es warten, bauen und testen
basti__1990
Inventar
#3 erstellt: 20. Apr 2015, 17:05
Mich interessiert dein Projekt schon sehr


Wird ein Aktivlautsprecher mit digitaler Frequenzweiche vor dieser in der Lautstärke geregelt, so leidet die Auflösung aufgrund der geringer werdenden Bittiefe darunter.

Diese Aussage halte ich für Theorie, die an der Praxis daran scheitert, dass es mit dem menschlichen Gehör nicht wahrnehmbar ist, aber dennoch finde ich dein Projekt spannend.
Wenn ich mir zb den miniDSP HP anschaue, dann ist da die Bittiefe so groß, dass es nun wahrlich kein Unterschied mehr macht.
http://www.minidsp.com/products/minidsp-in-a-box/minidsp-4x10-hd
Man bedenke die CD hat eine Bittiefe von 10bit
Warf384#
Inventar
#4 erstellt: 15. Jun 2015, 20:18
Moin! Es gibt einige Änderungen.

Es kommt nicht einer, sondern zwei AL 170 pro Seite zum Einsatz.

Statt dem LM3886 kommt als Amp auch eine Eigenentwicklung zum Einsatz. Der Prototyp läuft bereits.
Er liefert ca. 53 W RMS an 8 Ohm, der Klirr liegt bei einem Watt unter 0.004 %, bei 40 Watt immerhin noch bei 0.03 %. Das Rauschen ist nahezu unhörbar.
Leider gibt es noch Überlastungprobleme mit komplexen Lasten unter 4 Ohm, eine Schutzschaltung fehlt auch noch.
Wenn der Amp fertig ist, werde ich den Schaltplan+Layout für Interessierte zur Verfügung stellen.

Den Hochton ersetze ich, weil ich bereits zum zweiten mal ein Problem mit dem FFL habe, durch den Seas Noferro 900, der akustisch dem G25 sehr ähnlich ist und auch im Waveguide funktioniert.


Ach ja, als Weiche nehme ich jetzt doch ein Mini-DSP. Der Basti hat mich überzeugt, bzw der MiniDSP, den ich mir nun geholt habe
Getrennt wird dann bei 2 kHz.

Dahinter kommt trotzdem noch eine von mir entwickelte analoge Schaltung, die man als eine Art frequenzabhängigen "Hard Expander" (Gegenstück zu Hard Limiter) bezeichnen könnte, um die Klirrspitze bei 2,2 kHz zu beseitigen.

Etwas ähnliches benutze ich auch, um meine Subwoofer über ihren linearen Hubbereich zu betreiben, ohne dass sie gequält klingen. Ich weiß, das tut man nicht. Aber das können die Ab.


basti__1990 (Beitrag #3) schrieb:

Man bedenke die CD hat eine Bittiefe von 10bit :L


Ähm ... sind das nicht 16 bit?
SRAM
Inventar
#5 erstellt: 15. Jun 2015, 20:50
Nutzt du nur eine Versorgungsspannung bei dem Amp ?

Wenn ja: du wirst mit dem Rauschabstand deutlich schlechter als käufliche Digital oder Analog Verstärker mit Anpassung der Railspannung sein. Und bei der Digitalendstufe mit 24 bit Auflösung würdest du keinerlei Rauschen hören.

Gruß SRAM
Warf384#
Inventar
#6 erstellt: 15. Jun 2015, 21:06

SRAM (Beitrag #5) schrieb:
Nutzt du nur eine Versorgungsspannung bei dem Amp ?

Nein, die wird natürlich symmetrisch mit +- 35 V.


Wenn ja: du wirst mit dem Rauschabstand deutlich schlechter als käufliche Digital oder Analog Verstärker mit Anpassung der Railspannung sein. Und bei der Digitalendstufe mit 24 bit Auflösung würdest du keinerlei Rauschen hören.

Welche Digitalendstufe denn?
SRAM
Inventar
#7 erstellt: 16. Jun 2015, 06:12
Mit einer Versorgungsspannung meinte ich natürlich durchaus eine symmetrische Versorgung, aber eben nur auf einem, fixen Spannungsniveau. Das ist nicht mehr Stand der Technik.

Und Digitalendstufen mit 24 bit Auflösung sind im PA Bereich gang und gäbe. Es muß nicht gleich eine Hoellstern oder LAB.Gruppen sein.


Gruß SRAM
Warf384#
Inventar
#8 erstellt: 16. Jun 2015, 14:30

SRAM (Beitrag #7) schrieb:
Mit einer Versorgungsspannung meinte ich natürlich durchaus eine symmetrische Versorgung, aber eben nur auf einem, fixen Spannungsniveau. Das ist nicht mehr Stand der Technik.

Wenn du meist, dass verschiedene unterschiedliche Baugruppen versorgt werden, das ist natürlich gegeben. Die OPVs im Eingangsbereich bekommen +-12 Volt, die Differenzstufe geregelte 24 V.

Oder geht es um eine Betriebsspannung, die je nach Leistungsbedarf hochgeregelt wird?
So etwas ist mir ja noch nie untergekommen... klingt aber sehr interessant.

Eine Digitalendstufe wäre wohl etwas schwieriger aufzubauen.
SRAM
Inventar
#9 erstellt: 16. Jun 2015, 18:31
google nach class G und H und seh dir mal das Paper von Yamaha an:

http://download.yama...a.com&asset_id=53053

Wirf auch mal einen Blick in die Spezifikationen einer Hoellstern (http://www.hoellstern.com/) oder der entsprechenden LAB.Gruppen Amps (http://labgruppen.com/products).

(wenn ich in Pension gehe, gibt es eine Mehrkanal-Endstufe mit eingebautem DSP Controller von Hoellstern: dynamic unlimited ! )

Gruß SRAM


[Beitrag von SRAM am 16. Jun 2015, 18:32 bearbeitet]
Wave_Guider
Inventar
#10 erstellt: 16. Jun 2015, 19:27
SRAM schrieb:


(wenn ich in Pension gehe, gibt es eine Mehrkanal-Endstufe mit eingebautem DSP Controller von Hoellstern: dynamic unlimited ! )


Ist aber abhängig von der Sicherung in der Seniorenwohn-Verteilung, wo genau das hoellstern`sche Limit dann un-limited liegt.

Also nicht zu früh gefreut:

aus einer 6A Sicherung für den Gemeinschafts-Herzkatheder, kann auch eine Hoellenstern nicht 32A machen

Gut Bypass trotzdem und Grüße
von
Thomas
SRAM
Inventar
#11 erstellt: 16. Jun 2015, 20:20
Da ich auf zukünftige E-Mobilität ausgerichtet bin gibt es in meinem neuen Haus Drehstrom 63 Ampere.........
Wave_Guider
Inventar
#12 erstellt: 16. Jun 2015, 21:21
.. aber nicht vergessen, die Endstufe entsprechend frei zu schalten.

Grüße von
Thomas
Warf384#
Inventar
#13 erstellt: 16. Jun 2015, 22:27
Diese Class-D/Class-AB-Hybridlösung ist ja echt genial!

Im Prinzip ließe sich mein Amp damit noch nachrüsten... die Verzögerung ist mit dem MiniDSP realisierbar und die Schaltung an sich weitgehend von der Versorgungsspannung unabhängig (nur für den Differenzverstärker wird dann eine Konstantstromquelle notwendig).
Die Spannung ließe sich dann, abhängig vom Eingangssignal, per PWM zwischen ~6 (Funktionsminimum) und 35 Volt regeln, die Wärmeentwicklung würde besonders im oberen Aussteuerungsbereich stark sinken.


Aber vorerst werde ich wohl der Einfachheit halber (und weil ich endlich Ergebnisse will) bei Klasse A/B bleiben.

Weiß jemand zufällig, wie stark der Mini-DSP eigentlich rauscht? Ein erster Testlauf mit einem konventionellen Hifi-Verstärker war nicht sehr ermutigend, aber der hat auch eine höhere Eingangsempfindlichkeit...
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