Wie messe ich verschiedene Eigenschaften eines Verstärkers

Moin Flo,

in diesem Abteil bist Du besser aufgehoben

Richtiges Messen ist gar nicht so einfach. Du musst Dir bewusst sein, das ein Messgerät ca. um den Faktor 10 "besser" sein sollte als das Messobjekt erwarten lässt. Außerdem beeinflusst die Messumgebung (Messschaltung, Kabel, Temperatur etc) das Messergebnis. Es gibt keine Messung ohne Fehler - eine glaubwürdige Messung enthält darum immer eine Fehlerabschätzung.

Ein Beispiel - Du willst die max. Ausgangsleistung des Verstärkers ermitteln. Es gibt mehrere Messverfahren. Dazu benötigt Du in jedem Fall einen Lastwiderstand. Dieser wird über Kabel am Amp angeschlossen. Der Widerstand erwärmt sich und ändert damit seinen ohmschen Wert. Du musst also die Fehlergrenzen Deiner Messumgebung abschätzen und Fehler möglichst gering halten - z.B. durch Kühlung des Lastwiderstandes.

Zu den relevanten Messungen an Audioverstärkern findest Du u.a. hier einige wichtige Grundlagen.
Auch mit dem PC kann man heute ziemlich gut "messen", wenn man denn eine gute Soundkarte hat. Als erstes solltest Du Deine mal mit RMAA überprüfen. Am besten die Ergebnisse hier als Screenshot zeigen ....

;-) Detlef

Hallo Detlef

danke schon mal für Deinen Beitrag.

Zurzeit habe ich nur eine onBoard Karte. Ich habe versucht mit RMAA etwas über die Soundkarte herauszufinden, jedoch kamm immer die Meldung: die derzeit verwendete gerätekennung ist außerhalb des zulässigen bereichs für ihr system, was sich auch nach einem Treiberupdate nicht ändern liess. Den einzigen Sreenshot, den ich Dir geben kann ist dieser:



Ich werde mich auch noch durch den Link stöbern, um mehr zu erfahren.

Was kannst Du mir nun in diesem Fall als nächsten raten, zu tun?

Gruss Flo

Petnet (Beitrag #1) schrieb:

Die Arbeit besteht in erster Linie darin, einen selbst gebauten Audioverstärler auf seine Linearität, seinen Klirrfaktor, seinen Frequenzgang und seinen Dynamikbereich zu überprüfen.

Wenn das eine Maturaarbeit werden soll, dann sollte man vielleicht ein bißchen auf Seriosität achten, das macht sicher einen besseren Eindruck. Das heißt Du solltest ein bißchen Quellenstudium betreiben. In die Arbeit reinzuschreiben: "Ich hab da ein paar Leute im Internet gefragt wie das geht" kommt vielleicht nicht so gut.

Es hilft, wenn Du Englisch verstehst. In dem Fall kann ich ein paar Literaturhinweise beisteuern.

Das Messen von Verstärkern ist international genormt (was nicht ganz so viel zu bedeuten hat wie es vielleicht scheint). Die entsprechende Norm ist ISO/IEC 60268-3 und kostet normalerweise Geld. Sie über eine öffentliche Bibliothek zu besorgen, oder die Schule, ist daher wohl die bessere Idee.

Wenn man sich auf der Webseite von Audio Precision (ap.com) registriert, dann kann man ein Buch runterladen, das ein ziemliches Standardwerk für Audiomessungen ist. Es ist vom Bob Metzler und heißt "Audio Measurement Handbook". Der Hersteller hätte zwar gern, daß man für die Messungen seine Geräte kauft, aber die wird sich Deine Schule wohl kaum leisten wollen.

Ein Oszilloskop ist für die Messungen, die Du im Sinn hast, nicht besonders geeignet, da es normalerweise in den entsprechenden Disziplinen selbst schlechter ist als das Meßobjekt.

Eine Soundkarte kann gut genug sein, aber da ist das Problem in der Regel, daß mit all den Treibern, Betriebssystem-Funktionen und Software-Unwägbarkeiten schwierig wird, eine verläßliche Messung zustande zu bringen. Soundkarten sind nicht als Meßgeräte auf die Welt gekommen, und das macht sich bemerkbar. Da müßte es in Deiner Maturaarbeit wahrscheinlich ein Kapitel geben: "Wie ich trotz Soundkarte eine brauchbare Messung hingekriegt habe."

Eines der Probleme einer Soundkarte ist z.B. der begrenzte Pegelbereich am Eingang, der normalerweise die aus einem Verstärker rauskommenden Signalstärken nicht verträgt. Es muß also ein Abschwächer dazwischen, der das Meßergebnis nicht verfälscht. Und das ist bloß eine der potenziellen Schwierigkeiten. Da könnte man noch eine Weile weitermachen.

Ein ganz anderer Weg könnte darin bestehen, einen Betrieb in der Nähe zu suchen, der meßtechnisch passend ausgerüstet ist, und denen ein Ohr wegzulabern, damit sie Dich den Verstärker vermessen lassen. Vielleicht ist ja einer der Ingenieure nett.

Moin Flo,

In Ergänzung zu pelmazo ...

Bitte Deinen Lehrer/Dozenten, die zu erbringende Arbeit detailliert(!) zu spezifizieren. Es wird wohl nicht von Dir als Probanden verlangt werden, sich extra teures, hochgenaues Messequipment zu beschaffen.

# Welche Messgeräte sind in Deiner Schule vorhanden?
# Hast Du schon eine grobe Gliederung?
# Wie lang (in Seiten/Bearbeitungszeit) darf die FA sein?
# Welche Vorkenntnisse wurden Dir im Unterricht vermittelt?

@all
Aus meiner Erfahrung aus der Betreuung div. Facharbeiten haben gerade die Lehrer/Dozenten an allgemeinbildenden Schulen ein eher schlechtes, ungenügendes Fachwissen - von Detailkenntnissen ganz zu schweigen. Da liegen aber auch die Chancen des Autors einer FA - etwas clever angegangen kann es fast nur eine 1+ werden.

;-) Detlef

@ pelmazo, langsam verstehen ich, welchen Umfang meine Maturaarbeit hat, denn als ich die Leitfrage erstellt habe, hatte ich ja noch keine Ahnung von all dem und ich denke mein Betreuer konnte auch nicht auf Anhieb sagen wie er die Klirrfaktor und Dynamik wessen würde.In der Zwischenzeit denke ich nun auch, dass ich irgendeine Firme aufsuchen werde, die mir helfen kann, um Messungen zu machen. Ich frage mich noch, ob ich wirklich diese Norm brauche oder ob ich den für mich wichtigen Inhalt auch sonst irgendwo finden kann? Und leider ist Englisch nicht mein spezial Gebie, so dass ich englische Literatur gut verstehe, da wären deutsche schon viel hilfreicher.

Also ich habe mich gestern ein wenig erkundigt, was wir in unserer Schule sonst noch so haben. Nebst einigen Multimeter konnte nur ein Frequenzgenerator gefunden werden, welcher laut unserem Zuständigen Elektronikassisteneten nicht schlecht war. Er war von 1994 und konnte drei verschiedene Spannungen erzeugen und zwar von 0,1 Hz bis 200kHz. Über dessen Klirr konnte ich aber nichts herausfinden.

deteqq, was meinst du mit Gliederung? Einen groben Ablauf der Arbeit hab ich schon.
Die MA darf so lang sein, wie sie dann wird. Aber die Schulleitung sagt die MA soll nicht mehr als 30´000 Wörter enthalten.

Grundlagen wurden mir nur wenig vermittelt, vorallem was Wechselstrom betrifft, wurde uns nur wenig beigebracht. Was wir gelernt haben ist, Wiederstände in Mischschaltungen zu berechnen und die mit der Drei-Finger-Regel (Lorenzkraft) magnetische Felder zu berechnen und mit allem was dazu gehört. Andere Dinge, wie Dioden oder Kondensatoren, haben wir nicht gelernt zu verstehen nur Kurz erwähnt. Sonst kann ich mich noch erinnern dass wir auch die 5 polige Steckdose angeschaut haben und die Herleitung der Druchschnittsspannung einer Sinuskurve.

Zu mir:
Ich selber probierte auf www.elektronik-kompendium.de, mir Wissen anzueignen. Ich kam aber nu bis zur Emitterschaltung, nachher hatte ich Problem mit dem Verständniss aufgrund der vielen verschiedenen Anschlüsse, die die Schaltung hatten. Nun habe ich auch das Buch Halbleiter-Schaltungstechnik aus einer Bilbiothek ausgeliehen, im wissen das es nicht ausschlusreich genug ist um eine Schaltung zu verstehn, da ich die Grundlagen teils noch nicht verstehe und auch nicht weiss, was ich wissen muss um diese Grundlagen widerum zu verstehen. In der Regel ist mein Verständniss seht gut, so lannge ich weiss, welche grundlegende physikalische Gesetze zum tragen komme. Aber mit der Zeit muss immer mehr berücksichtigt werden und dann hat man halt nur noch Formel und muss gewisse Umstände einfach annehemen.

Allerdings gaube ich , was meine Betreungsperson betrifft, dass man ihm nichts vorwerfen kann, da er wirklich merh weiss als er müsste.

Gruss Flo

Die Arbeit besteht in erster Linie darin, einen selbst gebauten Audioverstärker auf seine Linearität, seinen Klirrfaktor, seinen Frequenzgang und seinen Dynamikbereich zu überprüfen.

Die Fach(-bereichs)arbeit ist vor allem eine Übung für das Erlernen der Techniken und Anforderungen, die für die Anfertigung einer späteren Examens- oder Diplomarbeit erforderlich sind. Da bei Fach(-bereichs)arbeiten eine relativ geringe Erfahrung ihrer Verfasser anzunehmen ist, .... Bei der Anfertigung einer Fach(-bereichs)arbeit muss - wie bei jeder anderen wissenschaftlichen Arbeit auch - streng auf eine logische Gliederung, saubere und ehrliche Recherche, schlüssige Gedankengänge und Formulierungen sowie konsistente Zitation und korrekte Zitate und Entlehnungen geachtet werden.

Hallo Flo,

... mal ein Vorschlag

Eine Firma mit Audiomessplatz hat die benötigten Messungen in kürzester Zeit erstellt - nur, was bringt Dir das? Du musst die Einzelergebnisse immer noch strukturiert erklären und bewerten.
Wenn Du Dich einmal von einem absoluten Ergebnis mit genormten/geeichten Messmethoden oder Messgeräten entfernst, wird das Ganze einfacher. Die relative (vergleichende) Messung ist wesentlich leichter durchzuführen und in der Deutung für den "Laien" einfacher.

Beispiel: Velleman K8060 im Selbstbau vs. Standartendstufe aus der Massenproduktion. Diesen Vergleich kannst Du auch mit der oben erwähnten guten Soundkarte und entsprechender Messsoftware erledigen. Die Ergebnisse sind zwar nicht absolut richtig, genügen aber einer relativen, vergleichenden Deutung im Sinne von "besser" oder "schlechter". Außerdem ist die relative Messung vom Probanden selbst erstellt worden, er hat sich mit dem Background beschäftigt, weiß die Ergebnisse deshalb besser darzustellen.

Als i-Tüpfelchen kannst Du dann die DIY K8060 und die Vergleichsendstufe mal von einem Profi durchmessen lassen - und dann hoffentlich Deine relativen Ergebnisse bestätigt bekommen.

Als Beispiel hier mal eine vergleichbare Facharbeit eines 12er Jahrgangs eines bayrischen Gymnasiums. Sie wurde mit 1,3 bewertet.

Denk mal drüber nach ...

;-) Detlef

Hallo Detlef,

Ich hab darüber nachgedacht was Du geschrieben hast. Und ich denke, Du hast recht. Genau aus diesem Grund mache ich ja genau diese Arbeit, damit ich lerne, diese Dinge selber zu verstehen und um mich auf unbekannte Gebiete zu begeben.

Aber nun ist mein Problem, dass ich nicht weiss welches Equipment bzw. welche Soundkarte ich benötige, denn ich habe gelesen, dass man mit W7 64bit Schwierigkeiten bekommen kann. Kennst Du Dich dabei ein wenig aus?

Gruss Flo

Nebst einigen Multimeter konnte nur ein Frequenzgenerator gefunden werden, welcher laut unserem Zuständigen Elektronikassisteneten nicht schlecht war. Er war von 1994 und konnte drei verschiedene Spannungen erzeugen und zwar von 0,1 Hz bis 200kHz. Über dessen Klirr konnte ich aber nichts herausfinden.

Wenn du den Hersteller und Typ nennst, stehen die Chancen gut, dass man dir die Informationen zukommen lässt.

Die allermeisten "Frequenzgeneratoren", die einen derart großen Bereich abdecken, eignen sich jedoch nicht für die Messung an modernen Verstärkern, da sie selbst zu sehr klirren.

Leider habe ich jetzt Ferien und ich weiss, ob jmd oder wer gerade in der Schule ist. Ich denke nicht, dass dieser für eine Klirrfaktormessung geeignet ist aber für den Frequenzgang wird er sicher reichen.

Dennoch konnte auf meine Anliegen noch nicht wirklich eingegangen werden. Ich denk ich die Dynamik und den Klirr berechnen muss werde ich selber noch in Quellen nachlesen müssen. Aber zu wissen, welches Equipment ich mir besorgen soll und kann aus meinem Standpunkt aus gesehen, wäre mir noch wichtig.

Flo

welches Equipment ich mir besorgen soll

Moin Flo,

welches PC- Equipment ist vorhanden?
Kannst Du evtl. in eine gute (externe) Soundkarte investieren?
Funktioniert der Velleman-Amp bereits?
Hast Du einen anderen (Stereo-) Verstärker?

;-) Detlef

Hallo Detlef,

welches PC- Equipment ist vorhanden?

Also an PC-Equipment für die Arbeit hab ich nicht.

Kannst Du evtl. in eine gute (externe) Soundkarte investieren?

Ja, das könnte ich und wäre dazu bereit

Funktioniert der Velleman-Amp bereits? Hast Du einen anderen (Stereo-) Verstärker?

Der Velleman-Amp ist noch nicht fertig. Dieser soll aber wenn er fertig gelötet wurde in ein altes Gehäuse eingebaut werden. Dieses stammt aus einem älteren Sony MHC-EX50 Verstärker, denn ich letze Woche ersteigert habe, welcher aber auch funktionstüchtig wäre. Ich habe aber noch einen CD-Player von NAD, wenn das helfen würde. Leider haben wir auch sonst keinen Verstärker mehr im Haus.

Gruss Flo

Hi Flo,

Du schreibst doch gerade an einem PC/Laptop? Welchem?
Ein gutes USB Audio-Interface sollte für +-100€ zu bekommen sein. Hast Du USB?
Der olle Sony sollte für einen relativen Vergleich wie oben beschrieben ausreichend sein. Den Velleman kannst Du ja später in das Gehäuse umbauen.

;-) Detlef

Hei Detlef,

ich schreibe am PC , das Mainboard ist das Z75 Pro 3 von ASRock mit einem Realtek ALC892 Audiochip. USB habe ich natürlich, auch 3.0. CPU, i5 2470. Es ist also kein Markenmodell.

Alles klar..

Gruss Flo

Hab grad mal geschaut - gebrauchte TASCAM US-122 gibt es für ca. 60€, Interface ist ASIO tauglich - wenn ich keins hätte, ein Schnapp!
Anlage: Vergleichsmessung TASCAM vs. Vorverstärker --> Link

Detlef

Ich danke Dir schon mal für deine Arbeit.

Demnach benutzt Du es unter W7 64bit?
Und bist du dir sicher, dass die US-122 besser sein wird als der K8060 in Bezug auf die technischen Aspekte?

Ich möchte mir halt sicher sein. Klar muss das Ergebnis nicht perfekt sein, aber dennoch bruache ich Ergebnisse.

Gruss Flo

Hi,

ich nutze das TASCAM US-122L unter XP. Ab der Version US-122L gibt es Treiber für Win7-64. Das Interface wird von asio4all unterstützt (Umgehung der Windoof-Treiber).
Dein Problem - Du kannst Messergebnisse wie oben verlinkt noch nicht interpretieren. Nicht perfekt, aber für Deine Arbeit mindestens ausreichend.

;-) Detlef

Hi,

Ich habe mich auch noch selber länger nach geeigneten Interfaces umgeschaut und werde dann eins kaufen. Du schreibst oft von ASIO, benötige ich diesen Treiber oder ist er der beste? Übrigens, der Sony Verstärker ist heute eingetroffen, hab ihn gleich getestet, funkionierte einwandfrei.

Ich habe noch eingie Fragen, in Bezug auf die Messungen, für die ich noch keine Antworten gefunden habe:

Ist es egal mit welcher telativen Sinusleistung man in den Verstärker hineingeht? Ich dachte da an die Eingangsempfindlichkeit...

Und wie schliesse ich den LS-Ausgang an die Soundkarte? Geht man da in den Klinkeneingang der SK?

Und gibts irgned ein Kabel dafür oder muss man dieses sich irgendwie zusammenbasteln?

Und benötige ich für irgend einer meiner Mesunngen zwingenderweise einen Lastwiederstand oder nur dann, wenn ich die Leistung messen wollte?

Und wie ist es mit dem Poti, wie weit geöffnet muss der sein?

Es gibt ja da verschieden Norme nach denen man Messen kann aber die kosten ja alle noch ziemlich Geld. Und wenn ich ja etwas messe, so muss ich dies ja begründen können, wieso hab ich das so gemessen oder eine Quelle angeben. Im Internet hab ich leider noch nicht so viel Kluges gefunden. Meistens stand nur wie man mit den entsprechenden Messgeräten messen soll.
Ich werde aber sonst noch meinen Betreuer fragen, was er dazu meint.

Gruss
Flo

P.S sorry für die vielen Fragen.

Moin,

zu ASIO von Steinberg.

Ist es egal mit welcher telativen Sinusleistung man in den Verstärker hineingeht? Ich dachte da an die Eingangsempfindlichkeit...

Verstärkereingänge sind hochohmig und werden leistungslos gesteuert. Ein Audiointerface hat für den Ausgangspegel ein Poti.

Und wie schliesse ich den LS-Ausgang an die Soundkarte? Geht man da in den Klinkeneingang der SK? Und gibts irgned ein Kabel dafür oder muss man dieses sich irgendwie zusammenbasteln?

Das hängt vom verwendeten Interface ab. Ein passendes Kabel solltest Du noch hinbasteln können.

Und benötige ich für irgend einer meiner Mesunngen zwingenderweise einen Lastwiederstand oder nur dann, wenn ich die Leistung messen wollte?

einen Lastwiderstand benötigst Du für die Leistungsmessung. Er sollte gekühlt werden.

Und wie ist es mit dem Poti, wie weit geöffnet muss der sein?

welches Poti?
Die Normen kannst Du erst mal vergessen. Du hast eh keine genormten/geeichten Messgeräte. Wenn Du vergleichend misst, kannst Du die Messbedingungen vorgeben.

;-) Detlef

Hallo,

welches Poti?

Ich dachte an das vom Verstärker, da sich der Verstärker doch bei hoher Aussteurung höhere Verzerrugnen hervorbringt, z.B. für die Messung des Frequenzganges und des Klirrs. Man könnte natürlich auch zuerst messen, bei welcher Leistung der Klirr am geringsten ist. Oder hängt das wieder von der Soundkarte ab, denn sie verträgt ja nicht all zu hohe Spannungen?

;-) Flo

Für Tests bei höheren Pegeln brauchst du i.d.R. einen Spannungsteiler, um den Eingang nicht zu überfahren. Auf Nummer sicher gehst du, wenn dessen Abschwächung der Spannungsverstärkung des Verstärkers entspricht. Kleiner Tip, R2 und R8...

Das Lautstärkepoti am Velleman kannst du grundsätzlich zur Pegeleinstellung verwenden, auch wenn sich dazu grundsätzlich der Pegelsteller des USB-Soundinterfaces genauso eignen sollte (bei besserer Kanalgleichheit).

Es ist üblich, das Verzerrungsverhalten bei verschiedenen Leistungen in logarithmischen Abständen zu untersuchen, an typischen Lasten (4/8 Ohm). 10 mW, 100 mW, 1 W, 10 W, 20 W, 50 W, 100 W, innerhalb des zulässigen Bereichs natürlich. Gern auch mal ohne nennenswerte Last messen. Messungen bei 1 kHz sind 08/15, interessant sind aber auch Differenztonmessungen (z.B. nach SMPTE und CCIR). Achte auf eine ausreichende Dimensionierung und Kühlung der Lastwiderstände (i.d.R. ein paar Hochlast-Zementwiderlinge parallel)... ein Wassereimer kann ganz hilfreich sein.

Das Grundrauschen bestimmt man am besten bei umgangenem Spannungsteiler. Eingang dazu am besten kurzschließen und den Rauschpegel in Abhängigkeit von der Lautstärkepoti-Einstellung aufnehmen. (Wer schlau ist, ermittelt vorher zu definierten Ausgangspegeln die Potieinstellung und markiert diese - Maximum, -3 dB, -10 dB, -20 dB, -30 dB, -40 dB, ... -70 dB.) Beim Thema Rauschen will man ggf. mit 44,1 kHz Abtastrate arbeiten, um eine sinnvolle Bandbegrenzung zu erzielen. Mit einer solchen Meßreihe kann man hinterher nicht nur die Dynamik bestimmen, sondern auch Rückschlüsse auf die rauschtechnischen Effektivkenngrößen ziehen.

Zur Kalibrierung der Absolutpegel ist ein Multimeter mit einem halbwegs vernünftigen Wechselspannungs-Meßbereich erforderlich. Bei einem Modell mit TrueRMS-Anzeige kann man einen 1-kHz-Sinus verwenden, ohne dies bleibt man besser bei 50-60 Hz.

Zur Auflösung von Brummschleifen im Aufbau kann es nützlich sein, Verstärkermasse ausgangsseitig und Masse der Soundinterfaces eingangsseitig nicht direkt, sondern kanalgetrennt über Widerstände von 100-1k Ohm zu verbinden.

Moin

Okey schon mal danke für Deine Tipss.

Ich habe noch eine Frage, wenn ich eine Messung, z.B. für den Klirrfaktor, bei 8 oder 4 Ohm messen möchte, muss ich dann logischerweise am Ausgang paralell zum Widerstand am Interface messen, aufgrund des Eingangswiderstandes? Ehm und auf welche Widerstände beziehen sich R2 und R8? Ich denke da nur an die Widerstände vom Velleman oder an 200- bzw. 800 Ohm.

Flo

Ich hab noch nützliche links gefunden, welche das Messen mit Soundkarten gut beschreiben und einigen helfen könnten.

Akkustik mit der Sounkart von Volkhard Nordmeier
Der PC als analoges Messgerät – Anwendungen der Soundkarte

Hier gibt es auch ein paar Tips zum Messen mit Soundkarte;
http://www.hifi-selb...esstechnik&Itemid=66

Sehr gute links danke schon mal.