Endstufe für Grundig SXV6000 in Aktiv-Box

Kannst Du so machen.
Ich hätte mich in diesem Fall für eine Zweiwegebox entschieden, aber darüber kann man lange streiten.

Mit Boxsim kenne ich mich nicht aus, da ich keine Boxen baue - darauf ist das Visaton-Forum spezialisiert und hier:
https://boxsim-db.de/.

Kennst Du vermutlich. Dort und bei Boxsim-Kennern wirst Du jede erdenkliche Hilfe bekommen können. Am besten, man versucht nicht, das Rad neu erfinden zu wollen, sondern startet mit einem für eine ähnliche Box und ähnlichen Chassis bereits bewährten Konzept und passt es dann nur noch im Detail an die eigenen Bedürfnisse an.

Gruß
Reinhard

Ja, kenn ich. Ich würde bei dem Alto III-Entwurf starten. Ich hab vorher schon Alto I und Alto II und auch abgewandelte Altos gebaut. Die Frequenzweichen hatte ich jeweils selbst grundsätzlich "entworfen" und dann von Boxsim optimieren lassen. Das Ergebnis gefiel mir jeweils sehr, darum würde ich es jetzt ähnlich machen. Nur ist eine aktive Weiche ja etwas völlig anderes als eine passive.

Zweiweg vs. Dreiweg: Ja, hast Recht, eigentlich reichen Zweiwegboxen mit 50W Sinus völlig aus. So sind ja auch Alto I und Alto II. Jetzt will ich es mal mit der Alto III Dreiwegebox versuchen. Einfach aus Spaß. .

Das mit drei Wege / zwei Verstärker ist natürlich wieder ein fauler Kompromiss, der meiner Starrsinnigkeit geschuldet ist.
Meine Motivation: Der/die Bässe sollen direkt an einem Verstärker hängen, ohne Spulen/Kondensatoren dazwischen, damit der Verstärker die Chassis direkt steuern kann ohne irgendwelche Verluste (hatten wir ja oben schon... ich bilde mir da halt was ein). Außerdem verbrauchen die Bässe ja den Löwenanteil der Leistung des Verstärkers.
Mittel/Hochtöner bekommen dann einen eigenen Verstärker mit kleiner passiver Weiche. Die Leistung reicht dann dicke aus und die Weiche kann einfach sein.

Amplituden- und Phasenfrequenzgang..... puuuh... kann Boxsim gut simulieren, aber mit separaten Verstärkern wird das wohl noch eine ganz andere Geschichte, ich weiß auch nicht, wie das geht.

Wenn das klappt, könnte man den beiden Bässen auch separate MX50SE geben. Das wäre naheliegend und wahrscheinlich sinniger, als einen einzelnen größeren Verstärker (L12-2) für zwei Bässe zu nehmen. Um das ernsthaft machen zu können, bräuchte ich wohl einen Wobbelgenerator und ein Scope und Messmikrofon etc, um den Frequenzgang messen zu können. Hab ich alles nicht.

Du hast doch den MX50SE in LTSpice eingegeben und den Frequenzgang durchsimuliert, oder? Wenn ich eine Weiche aus Tiefpass/Hochpass vor die Eingänge klemme und Du das in die LTSpice-Simulation einbaust, kannst Du damit dann den resultierenden Frequenzgang der beiden Verstärker ermitteln?

Ja, den Frequenzgang der (aktiven) Weichen kann ich ermitteln, wenn Du mir die Schaltung der Filters gibst. Was die Lautsprecherboxen abstrahlen ist aber noch eine ganz andere Sache.

Der Frequenzgang der MX50SE ist bis weit über die Hörgrenze brettgerade. D.h. die MX50SE verstärken linear (ohne Änderung des Frequenzgangs), was sie vom vorgeschalteten Aktivfilter zu fressen bekommen.

Aber das ist ja nur die halbe Miete, denn die Weichen sollen ja auch das Eigenleben der Boxenkonstruktion und der LS-Chassis berücksichtigen, also mechanische Einflüsse (TSP der Chassis), Schallbrechung und Interferenzen sowie Eigenresonanzen der Boxenkonstruktion. Ich denke, dafür ist Boxsim doch, sonst wäre es überflüssig. Und dazu kann ich leider keine Hilfestellung geben. Aber den "rein elektrischen Frequenzgang" kann ich Dir gerne mitteilen, wenn Du mir die Schaltung angibst.

Amplitudenfrequenzgang und Phasengang des Verstärkers MX50SE für 330 Ohm Fusspunktwiderstand der Gegenkopplung:


Du beabsichtigst ja, beide 8 Ohm Tieftöner parallel an einer MX50SE zu betreiben. DAS halbiert die Lastimpedanz auf 4 Ohm. Daher hier mein Hinweis: Damit ist bei 1 Veff Eingangsspannung die MX50SE bereits im Klipping, das schon ab einer Amplitude von ca. 33 V einsetzt, selbst mit nicht eingebrochener +/-42 V Versorgung, die dann auch noch 7 A liefern können müsste. Das kann die MX50SE nicht und vermutlich Dein Trafo auch nicht.

Was lt. Simulation als obere Grenze mit 4 Ohm Last (= 2 Stück 8 Ohm TT parallel) noch geht, ist max. 0,7 Veff Eingangspegel. Am Ausgang des MX50SE an 4 Ohm Last gibt das 100 W (50 W pro Tieftöner), entsprechend 20 Veff und 5 A vom Verstärkerausgang. Wenn die Railspannung vom Netzteil aber bei dem hohen Strom einbricht, "entsprechend" weniger.

Gruß
Reinhard

Hallo Reinhard,

ja, das denke ich auch.

Boxsim kann die komplette Box simulieren und die passiven Weichen optimieren und dabei die einzelnen Chassis und das Gehäuse berücksichtigen. Darum passt danach die Weiche genau zur Kombination Chassis und Gehäuse.

Ich kann mir nicht vorstellen, wie eine typische "aktive Weiche" das kann. Boxsim kann leider offenbar keine aktiven Weichen simulieren. Nicht durch Simulation der kompletten Verstärker wie LTSpice und auch nicht dadurch, dass die Verstärker wie ein Vierpol oder noch einfacher wie ein "dB-Erhöher" abstrahiert werden. Bei letzteren Varianten könnte man ja einen linearen Frequenzgang postulieren... aber beim Phasengang wäre Schluss. Vielleicht ist das der Grund, warum das nicht geht.

Ich könnte mir auch vorstellen, dass deshalb aktive Lautsprecher aus der Mode gekommen sind. Es ist erheblich komplexer, sie zu simulieren (bei der Entwicklung). Vielleicht geht das gar nicht.

Darum dachte ich, ich baue einfach passive Weichen und lasse mich dabei von Boxsim unterstützen. Die Weichen berücksichtigen die Chassis, deren Wirkungsgrad und Frequenzgang. Aber ich setzte einen Teil der passiven Weiche, nämlich den Tiefpass für den Bass, vor den Bassverstärker und den Hochpass für Mittel- und Hochtöner vor den Mittel-/Hochtonverstärker. Die Trennung zwischen Mittel- und Hochtöner mache ich dann nach dem Verstärker.

Vielleicht geht das nach hinten los. Da die Phasenlagen durch die Verstärker ja komplett anders sind, könnte das schon sein. Es könnte auch sein, dass Boxsim eine Wechselwirkung zwischen den Weichenteilen vor den Verstärkern und den Chassis annimmt, die gar nicht da ist, weil Verstärker dazwischen sind. Das größte Problem sind die ohmschen Widerstände in der Weiche, die wirken wohl im Zusammenspiel mit den Impedanzen der Chassis (4 oder 8 Ohm), aber in Wirklichkeit liegen dahinter Verstärker mit Kiloohm Eingangsimpedanz. Womöglich gilt dasselbe für die Induktivitäten/Kapazitäten und das ganze funktioniert gar nicht.

Hmmm.

Gruß,
Jörg

Ja, mehr als 100W kann die MX50SE nicht. Da muss ich begrenzen. Ich kann aber auch zwei Chassis Visaton W170S mit je 4 Ohm in Reihe schalten. Dann sind es 8 Ohm und alles ist gut. Oder ich betreibe zwei W170S 8 Ohm mit jeweils einer separaten MX50SE. Das entspräche einer Parallelschaltung. Das wäre aber erst ein zukünftiger Schritt. Zunächst will ich es mit ganz konventioneller passiver Weiche versuchen. Der nächste Schritt wäre wie beschrieben eine Aufspaltung der Weiche und zwei MX50SE pro Box.

Hallo Jörg,

wenn Du eine passive Weiche, die für ein bestimmtes Chassis nach Visaton-Daten und für eine bestimmte Boxenkonstruktion mit Boxsim erhalten hast, vor den Eingang eines Verstärkers setzt, funktioniert sie anders als wäre sie einem LS-Chassis vorgeschaltet. So geht das also auf keinen Fall. Ein passives Frequenzfilter ist bei seinen Eigenschaften kritisch von der eingangs- und ausgangsseitigen Beschaltung (Eingangs- und Ausgangsimpedanzen) abhängig.

Bei einem aktiven Filter ist das anders, denn man kann es so gestalten, dass seine Eingangsimpedanz beliebig hoch ist und seine Ausgangsimpedanz praktisch beliebig klein, das macht es unempfindlich gegen die Ausgangsimpedanzen der Teile die davor und gegen die Eingangsimpedanzen der Teile, die dahinter liegen. Das macht man üblicherweise mit Operationsverstärkern, ggf. mit vorgeschaltetem Impedanzwandler. Deshalb hat ein aktives Filter diese Abhängigkeit nicht, wenn man es entsprechend konstruiert. Es macht "keine Wechselwirkung".

Man kann eine passive Lautsprecherweiche also nicht als Filterbaustein für eine Aktivbox verwenden. Jedenfalls funktioniert sie dann nicht mehr so wie gedacht. Wie Du richtig schreibst: Die Last an einer passiven Lautsprecherweiche ist frequenzabhängig und bei kleiner Frequenz niederohmig, bei höherer Frequenz höherohmig. Die Last an einer aktiven "Weiche" (Filter) ist weniger frequenzabhängig und auch bei kleiner Frequenz höherohmig (47 kOhm oder mehr).

Wenn Du Boxsim benutzen willst und Boxsim nur LS-Weichen (passiv) optimieren kann UND wenn Boxsim dabei auch auf Phase, TSP und andere Chassis- und Boxeneigenschaften eingeht, dann kannst Du damit keine aktiven Boxen optimieren. So ist das.

Deshalb schrieb ich: Von Bekanntem ausgehen!
Du kannst z.B. die aktiven Weichen aus einer Grundig-Aktivbox so übernehmen/modifizieren, dass sie die Übernahmefrequenzen und den Pegelverlauf einer mit Boxsim entwickelten Passivweiche mit dem daranhängenden Chassis entsprechen.

Bleibt noch der Phasengang als Unbekannte. Wie schwer es ist, den gleichzeitig so wie bei der Passivweiche anzupassen, kann ich nicht sagen. Lt. Aussage von anderen Forenmitgliedern am Anfang, bin ich da zu pingelig. Mag sein...oder auch nicht.

Gruß
Reinhard

Hallo Reinhard,

Du kannst z.B. die aktiven Weichen aus einer Grundig-Aktivbox so übernehmen/modifizieren, dass sie die Übernahmefrequenzen und den Pegelverlauf einer mit Boxsim entwickelten Passivweiche mit dem daranhängenden Chassis entsprechen.

Ja, genau so dachte ich mir das. Aber wie mache ich das? Wie bilde ich so ein passives Filter aktiv nach? Ich poste hier nachher mal den entsprechenden Teil aus der Alto III.

Ein Vorteil der aktiven Filter sind auch steilere Flanken und damit weniger Überlappung und damit weniger Probleme mit Phasenverschiebungen im Übernahmebreich, richtig? Somit wäre das aktive Filter völlig anders als das passive. Oder sollte man das flachflankige passive Filter nachbilden? Hm...

Hallo Jörg,

mit Schaltungssimulation kann man das machen. Mache ich gerne, wenn Du die Schaltung des Passivfilters/Weiche mit den Daten des daran angeschlossenen LS-Chassis gibst. Beim LS-Chassis ist die Induktivität und der Gleichstromwiderstand wesentlich.

Gruß
Reinhard

Hallo Reinhard,

da ist die Weiche des Lautsprechers.
Weiche Alto IIIc

Ziemlich simpel ist die. Ein Tiefpass vor dem Bass, der Bass hat zwei parallele Chassis à 8Ω 50W, zusammen 4Ω 100W. Da der MX50SE aber 100W an 8Ω leistet, würde ich jedem 8Ω 50W-Chassis ein eigenes MX50SE geben.

Im Mitteltonzweig sieht man einen Hochpass mit nachgeschaltetem Tiefpass. Ich würde genau zwischen Hoch- und Tiefpass aufsplitten und den Zweig für den Hochtöner nach dem Hochpass einfügen. Dann müssen nur der Tiefbass für den Bass und der Hochpass für den Mittel/Hochtöner aktiviert werden. Der Tiefpass für den Mitteltöner und der Hochpass für den Hochtöner bleiben passiv. Ich male das später mal auf.

Gruß, Jörg

Hier ist die modifizierte passive Weiche für eine 8Ohm-Version:



hier ist der Frequenzgang mit dieser Weiche:



Hier sind die Chassis-Grundaten für den Bass W170S:


Dito für Mitteltöner:


Dito für Hochtöner:


Das Modell eines eingebauten Basses W170S im Gehäuse ist:


Was meinst Du, Reinhard, kann man das aktivieren? Ich habe die Weiche so umgebaut, das ein Teil einen Zweig für Bass und einen zweiten für Mittel/Hochton enthält. Dieser Teil wäre zu aktivieren. Der nachgelagerte Teil im Mittel/Hochton-Zweig bleibt passiv.

Die Bässe habe ich jetzt in Reihe geschaltet, zusammen haben die zwei 4-Ohm-Chassis so 8 Ohm, gut für die 100W des MX50SE.

Gruß,
Jörg

Hallo Jörg,

ich werde mich damit beschäftigen und (hoffentlich) ein Equivalent vorschlagen können mit
a) einer aktiven Weiche vor den beiden Verstärkern, die den Bass vom Mittel-Hochton trennt
b) einer passiven Weiche, die hinter dem Mittel-Hochtonverstärker MT von HT trennt

Ziel ist gleicher Amplituden und Phasengang wie mit der von Boxsim ermittelten passiven Weiche und den verwendeten Chassis (Weiche und Chassis behandele ich als eine zusammengehörige Einheit).

Im günstigen Fall könnte passive Weiche für MT/HT der von Dir gezeigten MT/HT-Weiche entsprechen.
Es wird aber etwas dauern, Teilergebnisse, Fortschrittsberichte folgen hier sukzessive, sobald sie vorliegen.

Nur bitte mir noch sagen, was Du wie machen willst. Eben schreibst Du: "...würde ich jedem 8Ω 50W-Chassis (Bass) ein eigenes MX50SE geben". Das verwirrt mich, steht es doch im Gegensatz zu allem anderen.

Vorher und auch zuletzt schriebst Du nämlich, dass Du gar keine 8 Ohm Bass-Chassis verwendest, sondern 4 Ohm, die Du in Serie schalten willst. Also ein MX50 für die beiden Basschassis in Serie und ein zweites MX 50 für den MT/HT Zweig zusammen. Also zwei MX50 pro Box.

Bitte schreibe noch einmal klar, was Du vorhast, vielleicht mit einer Skizze.

Du hast angefügt: "Modell eines eingefügten Basses W170S im Gehäuse". Das ist genau das, was ich brauche!
Hast Du das entsprechend auch für den Mittel- und den Hochtöner? Das wäre sehr hilfreich.


Gruß
Reinhard

Guten Morgen Reinhard,

Bitte schreibe noch einmal klar, was Du vorhast, vielleicht mit einer Skizze. Du hast angefügt: "Modell eines eingefügten Basses W170S im Gehäuse". Das ist genau das, was ich brauche! Hast Du das entsprechend auch für den Mittel- und den Hochtöner? Das wäre sehr hilfreich.

Ja, mache ich heute abend, mit Skizze. Ich habe zwei Varianten im Kopf, deshalb geht das vielleicht etwas durcheinander.

Diese Modelle habe ich für jedes Chassis, die Werte hat Boxsim teilweise errechnet, teilweise kommen sie vom Chassishersteller. Ich zeige die auch heute abend.

Gruß,
Jörg

Hallo Jörg,

hier der erste Entwurf, noch ohne Berücksichtigung der Boxendaten für MT und HT (die Du noch ergänzen willst). Es sind also hier erst nur die Chassisdaten berüclsichtigt.

Boxsim gibt Dir die Pegel aus, die von der Box, abgegeben werden (einschliesslich Resonanzen vom Gehäuse, mechanischen Eigenschaften der Chassis, usw.
Wenn Du meine Daten/Kurven liest, denke bitte daran, dass die von mir nur in soweit berücksichtigt werden können, wie Du sie mir mitgeteilt hast und als "elektrische Ersatz-Equivalente" von mir eingepflegt werden konnten. Das ist bisher nur bei den Tieftönern erfolgt. Bei den Mittel- und Hochtonchassis habe ich bisher von Dir noch nicht die Daten, die den Boxeneinfluss berücksichtigen, nur die elektrischen MT- und HT-Chassisdaten sind berücksichtigt.

Das erste (vorläufige) Ergebnis:

Aufbau:
1. Eine aktive Weiche trennt TT-Zweig vom gemeinsamen MT-/HT-Zweig ab.
2. TT-Verstärker ist ein MX50SE. An dessen Ausgang sitzen direkt angekoppelt die beiden W170S (4 Ohm) in Serie geschaltet. Damit beträgt die Gesamtlast-Nennimpedanz am Ausgang dieser MX50SE 8 Ohm.
3. Gemeinsame Endstufe des MT-/HT-Zweiges ist eine zweite Endstufe MX50SE. An dessen Ausgang befindet sich eine passive Weiche, die den MT- vom HT-Ausgang trennt. Ich habe mich an das von Boxsim ermittelte Design gehalten.

A) Schaltung
Es wird zum Leistungs-Endstufennetzteil +/- 42 V DC mit ausreichend bemessenen Ladekondensatoren (2 x 22000 µF/50V) für die beiden MX50SE Endstufen noch eine stabilisierte +15V Spannung benötigt, von dem zwei weitere Hilfsspannungen (hier C und D, +14V und +10V) für das Aktivfilter entsprechend Schaltplan abgeleitet werden. In der untenstehenden Abb. steht +/- 15V Netzteil, das ist von mir ein Schreibfehler, Du brauchst nur +15V DC und leitest mit der kleinen gezeigten Schaltung +14V und +10V davon ab. Du hast ja eine 12V AC Trafosekundärspannung, gleichgerichtet gibt das +15V am Lade-Siebelko. Evtl. funktioniert auch eine stabilisierte +12V DC Versorgung, die Du über einen 7812 Spannungsregler aus den grob gesiebten +15V DC bekommen kannst, mit dann eben etwas geringeren Spannungen für C und D. Sag mir Bescheid, wenn Du das so machen willst, ich teste das dann noch in der Simulation, ob es damit genauso gut geht.



In der Praxis geht der Ausgang der MX50SE Endstufe direkt an das 1. TT-Chassis WS170S (4 Ohm), an dessen Ausgang das 2. TT-Chassis WS170S (4 Ohm) in Serie geschaltet ist und von da aus auf Endstufenmasse.
Es ist empfehlenswert, zwischen Endstufenausgang und 1. Chassis eine Picofuse vorzusehen, wenn keine elektronische Lautsprecherschutzschaltung mit Relais vorhanden ist. Diese Extras habe ich in der Schaltung nicht explizit berücksichtigt.

In der Schaltungs-Simulation habe ich für die Tieftöner statt einer einfachen ohmschen Last von jeweils 2x 4 Ohm in Serie, das umfangreichere Boxen-Modell der WS170S verwendet (2 Stück in Serie):




Vom Ausgang der 2. MX50SE Endstufe geht es zunächst auf die passive Weiche, die MT- und HT-Zweig trennt und dann jeweils auf das zugehörige Chassis. In der Simulation habe ich das MT- und das HT-Chassis ebenfalls mit den umfangreicheren elektrischen Ersatzmodellen abgebildet. Bisher sind dort aber erst nur die Chassisdaten eingepflegt, noch nicht die zugehörigen Daten aus Boxsim für den Boxeneinfluss (vorerst alle auf 1f gesetzt, also Werte nahezu unendlich verschwindend).


MT-HT Passivweiche:




Es ist hier wichtig, dass Mitteltöner und Hochtöner jeweils beide "verpolt" (in Bezug auf den TT-Anschluss) an den Endstufenausgang, bzw. den zugehörigen Weichenausgängen angeschlossen werden müssen, so wie das auch in der Weiche von der Boxsim Simulation gezeigt ist





Daraus ergibt sich der vorläufige elektrische Amplitudengang an den Eingängen der Chassis, wie im nachfolgenden Beitrag im Vergleich mit der voll passiven Variante gezeigt.


Gruß
Reinhard

Fortsetzung

Hier der Vergleich, elektrischer Amplitudenfrequenzgang für beide Boxenvarianten

oben: Passivbox Alto 3 mit 2x WS170S (4 Ohm) in Serie mit Boxsim optimierter Passivweiche (Jörgs Modell)
unten: Alto 3 Variante mit Aktivfilter, 1. Version, der TT von MT/HT-Zweig abtrennt, Passivweiche hinter Verstärker für MT/HT






An den Unterschieden im Bereich 100-600 Hz muss ich noch arbeiten. MT/HT-Übergang passt erwartungsgemäss gut (da dafür dieselbe Weiche). Aber TT fallen zu früh ab. Also gibt es Korrekturbedarf beim aktiven TT Filter.

Gruß
Reinhard

Fortsetzung...2


Nach zwei Änderungen im aktiven TT-Filter wird der gleiche elektrische Amplitudenfrequenzgang wie mit der vollständig mit Passivweiche (Boxsim Passivweiche) arbeitenden Version erhalten.

Hier die dafür gültige Schaltung Entwurf_2 für die Aktivweiche TT/(MT-HT):





Vergleich, elektrischer Amplitudengang der Chassis, Version Aktivweiche Entwurf_2 gegen Passiv:

oben: Passivbox
unten: Aktivbox gemäss Schaltung Entwurf_2







Das passt jetzt.

Phasengang:
Der Hauptfaktor ist die Differenz von 180° des Mitteltöners bei 200-1000 Hz gegenüber den Tieftönern. Das kommt bei der Passivbox und auch bei der aktiven Box mit passiver MT/HT-Weiche gleichermassen so heraus und ist der Grund, warum lt. Boxsim sowohl MT- als auch HT-Chassis verpolt gegegenüber den TT-Chassis eingebaut werden müssen. Das gilt genauso für die Variante mit den aktiven Filtern. Andernfalls käme es zu einer destruktiven Interferenz, ein "Loch" in der Wiedergabe.

Sieht man sehr gut bei der Boxsim-optimierten Passivbox, wenn man die MT- und HT Chassis gegenüber den TT-Chassis NICHT verpolt und die Amplituden, die an den vier Chassis bei jeder Frequenz anliegen, dann phasenrichtig aufsummiert:



Bei der Aktivboxvariante ist das weniger stark ausgeprägt, aber auch dort muss auf die erforderliche Verpolung von MT- und HT-Chassis gegenüber den TT-Chassis geachtet werden.

Lt. LTSpice Simulation hat die am HT anliegende Spannung auch nochmal eine ca. 150° Phasenverschiebung gegenüber der am MT anliegenden Spannung. Auch dies ist bei der voll passiven wie auch bei der aktiven Version gleich. Das soll wohl so sein, sonst käme es mit der Boxsim-berechneten Weiche nicht so heraus. Die hier nach Grundig-Vorbildern (Grundig Aktivbox XSM 2000 und Grundig Aktivbox 30) daraus entwickelte aktive Version (aktive Weiche für Trennung des TT von MT/HT, danach passive Weiche für MT/HT hinter dem Verstärker) behält das so bei.

Die Phasenbeziehungen zwischen den Chassis, wie sie in der voll passiven Version von Boxsim berechnet wurden, werden also in der gezeigten aktiven Version (Entwurf_2) gewahrt.

Damit ist das Ziel erreicht, die amplitudengetreue und phasenrichtige Umsetzung der Passivweiche in die Kombination mit Aktivweiche für TT/(MT-HT) und Passivweiche für MT-HT.

Gesamtschaltung für die Simulation (Ersatzmodelle lt. Boxsim/Visaton für die Chassis):



Gruß
Reinhard

Ohmannomannomann....

Hallo Reinhard,

Vielen Dank. Das ist ja der helle Wahnsinn.

Hier ist zunächst mal das Modell des eingebauten W100S Mitteltöners:


Und hier ist das Modell des eingebauten DT94 Hochtöners:


Ich muss mir das alles erst mal genau durchlesen, was Du da gemacht hast.
Das Prinzipschaltbild der Box soll etwa so aussehen:


Und dabei wird auch noch etwas anderes deutlich: Ich habe heute mal den DT94-Hochtöner durch einen G20SC-Hochtöner ersetzt, am oberen Ende einen schöneren Frequenzgang hat. Wie aufwändig wäre es denn wohl, wenn Du in Deiner Simulation den DT94 durch den G20SC ersetzt? Dazu hat sich dann natürlich auch die Frequenzweise etwas bzgl. der Werte der R, C, L geändert, die Struktur ist aber gleich geblieben.... Ein Modell eines eingebauten G20SC habe ich auch, siehe hier:


Kannst Du sagen, was die aktiven Filter vor dem Bass- und Mitteltonzweig in etwa machen? Ich habe im Boxsim weiter gegraben und gefunden, dass man da auch aktive Filter vor Verstärker schalten kann, und diese Filter sind durch nur sehr wenige Angaben definiert. Ich habe mal vor den Bass folgenden Filter modelliert:

Damit kann ich dann die beiden W170S in Reihe direkt an den Verstärker anschließen:


Und als aktives Filter vor den Hoch-/Mittelton-Verstärker habe ich das hier angegeben:

Und danach folgt dann die passive Weiche für Mittel- und Hochtöner:


Aber wie diese aktiven Filter (nur durch Frequenz, db/Oktave, Güte gekennzeichnet) aufgebaut sind bzw. was Boxsim meint, wie die aussehen, steht nirgends.

So, jetzt will ich mir Deine Modelle mal anschauen. Im Idealfall passt das alles zusammen.

Gruß,
Jörg

Ich bin völlig baff.

Meine Güte, Reinhard, wie hast Du das gemacht? Und wie hast Du ermittelt, wie Du die konkreten Werte für die Filterung wählen musst? Ich bin noch immer völlig sprachlos.

Gruß,
Jörg

Hallo Jörg,

Danke für die Ergänzung der Daten für Mittel- und Hochtöner. Habe ich eingefügt und konnte beruhigt feststellen, dass sich an der elektrischen Schaltungsausführung damit nichts geändert hat.


Meine Antworten auf Deine Fragen:

"Wie hast Du das gemacht...?"
So, wie ich geschrieben habe. Man muss das Rad nicht neu erfinden. Man nehme eine bewährte gute Konstruktion, hier von Grundig. Dort identifiziert man die frequenzgangkritischen "Hebel und Knöpfe" in der Filter Schaltung. Also WAS dort verändert die Filtercharakteristik WIE. Dann weiss man, wie und wo man "drehen" muss, bis es so passt, wie man es benötigt. Mit Hilfe der Simulation (LTSpice) ist das nicht so schwer. Einen vollen Tag sollte man investieren können.

Da Du mir die Optimierung aus Boxsim ja vorgegeben hast, war damit der Zielpunkt auch klar - Der Zielpunkt ist nämlich, was mir LTSpice nicht sagen kann. Ich habe die Schaltung (von Grundig) auf das Ziel (aus Boxsim) mit Hilfe von LTSpice optimiert. Klingt einfach - ist auch nicht schwer, mit etwas Erfahrung.


1. "Das Prinzipschaltbild der Box soll etwa so aussehen:..."
So habe ich es gemacht und auch im Einzelnen beschrieben

Die von Dir genannten Übergangsfrequenzen kommen wahrscheinlich aus den Schallpegelkurven von Boxsim. Die elektrischen Spannungsamplituden-Übergangsfrequenzen weichen davon aber ab, da die Chassis selbst in ihrer Wiedergabe an ihren Frequenzgrenzen zusätzlich zum elektrischen Pegelabfall auch in ihrer Membran-Schwingamplitude aufgrund mechanischer Eigenschaften abfallen. Die von mir bei der Aktivversion verwendeten reproduzieren genau die Schnittpunkte der Chassis-Schallpegelkurven aus Deiner Boxsim-Simulation (500 Hz, 3,5 kHz) und reproduzieren auch das Verhalten der von Dir simulierten Passivboxweiche.

Das Einstellpoti für den Tieftonzweig solltest Du in der Schaltung (wie bei meinem Plan) weglassen. Der Tieftonzweig sollte unveränderlich sein und RELATIV dazu nur der MT/HT-Zweig einstellbar sein. Damit liegt die Einstellung eindeutig fest und ist reproduzierbar, auch wenn mal das Poti defekt wird. Hast Du zwei Potis, deren Einstellung gegenseitig voneinander abhängen und eins oder beide werden defekt, wird es haarig.

Die Filtersteilheit meiner Optimierung entspricht ebenfalls dem von Dir mit Boxsim erhaltenen Passivfilter. Die Steilheiten sollten nicht wesentlich verändert werden, weil damit Änderungen des Phasengangs resultieren, der ja so wie er jetzt ist, mit Boxsim optimiert wurde. Daran sollte man nichts ändern. Steiler ist nicht automatisch besser - im Gegenteil, wenn an der Übernahmefrequenz zweier Chassis die Phasen zu weit auseinander driften, kann es unschöne Effekte geben. Du siehst ja an meinen Filterkurven die Steilheiten: 12 dB/oct beim TT Tiefpass, MT-Tiefpass, HT-Hochpass und MT-Hochpass. Der elektrische HT-Abfall erfolgt erst bei 35 kHz (-3 dB) mit -6 dB/oct, der Schalldruckpegelabfall des HT-Chassis sicher früher, die von Dir genannten 22 kHz könnten hinkommen.

2. "Wie aufwändig wäre es denn wohl, wenn Du in Deiner Simulation den DT94 durch den G20SC ersetzt? "
Gar nicht aufwändig, ich habe ja alles flexibel vorgesehen und muss nur die Werte dieses Chassis einsetzen. Einen Teil dieser Daten hast Du für G20SC ja mitgeteilt, es fehlen dafür aber noch die Chassis-Grunddaten (Rdc, Le, Re2, Le2, Re3 und Le3) für G20SC, die Du mir geben müsstest.

3. "Kannst Du sagen, was die aktiven Filter vor dem Bass- und Mitteltonzweig in etwa machen?"
Sie filtern mit genau der richtigen Flankensteilheit und richtigen Grenzfrequenz so dass die gleiche elektrische Übertragungsfunktion erzeugt wird, wie Du sie mit der Passivweiche (Deine Boxsim-Simulation) vorgegeben hast. Oder verstehe ich Deine Frage noch nicht ganz?

4. "Ich habe im Boxsim weiter gegraben und gefunden, dass man da auch aktive Filter vor Verstärker schalten kann, und diese Filter sind durch nur sehr wenige Angaben definiert. Ich habe mal vor den Bass folgenden Filter modelliert:...Damit kann ich dann die beiden W170S in Reihe direkt an den Verstärker anschließen:"

So habe ich es auch gemacht. Das vollständige Ergebnis habe ich ja gepostet.

5." passive Weiche für Mittel- und Hochtöner:..."
http://www.hifi-foru...-passiv_1162486.html

Diese Weiche ist sehr ähnlich zu der von mir in der Schaltung verwendeten. Spannungsamplitudenfrequenzgang ist leicht verschieden. Wenn Du den G20SC nehmen willst und da Du diese Weiche aus der Optimierung bekommen hast, solltest Du vielleicht diese nehmen.

Trotzdem finde ich es "skandalös", dass die Verstärkerkonstrukteure sich abmühen sollen, Verstärker mit möglichst hohem Dämpfungsfaktor, also niedriger Ausgangsimpedanz bereitzustellen, dann aber solche Weichen, wie diese, den Dämpfungsfaktor durch ohmsche Vorwiderstände, wie hier der 1,5 Ohm Widerstand in Serie mit dem schon hohen Schwingspulen-Gleichstromwiderstand vom Mitteltöner, zunichte machen. Schliesslich nimmt der Mitteltöner noch erheblich an der Basswiedergabe teil. Man lernt daraus wieder einmal: Die Jagd nach hohem Dämpfungsfaktor ist nutzlos - DC-Widerstand von passiver Weiche und DC-Schwingspulenwiderstand führen das (nicht nur hier!) ad absurdum. In meiner Passivweiche war dieser Widerstand nicht drin.

Vielleicht änderst Du noch versuchsweise Deine Angaben zu Deiner Simulation auf die von mir ermittelten (elektrischen) Eckfrequenzen (-3 dB) für den Spannungsamplitudenverlauf der aktiven Filter wie nachstehend und schaust, ob und wie sich die passive Weiche dadurch ändert. Das gibt Dir dann ein Gefühl für die Gutmütigkeit des Passivfilters bzgl. der Varianz der Aktivfilter-Eckfrequenzen.

TT-Filter Tiefpass Eckfrequenz 250 Hz (statt 420 Hz)
MT-HT Filter Hochpass Eckfrequenz 400 Hz (statt 650 Hz); Tiefpass Eckfrequenz 40 kHz (statt 22 kHz)
Meine Werte sind für -3 dB für die die Spannungsamplituden. In Klammern sind Deine (-3 dB) für Schallpegelamplituden.

Vermutlich rechnet Boxsim mit Schallpegelamplituden, die die Wiedergabecharakteristiken der Chassis mit einbezieht (vermute ich), damit sind die Übergangsfrequenzen natürlich anders: Tieftöner fällt zu höheren Frequenzen schneller ab und Mitteltöner setzt später ein, als die anliegenden Spannungsamplituden bei einem streng linear arbeitenden Schallwandler. Die von Dir genannten Werte (420 Hz, 650 Hz, 22 kHz) machen dann Sinn, weil Boxsim die Übertragungsfunktion des Chassis selbst mitberücksichtigt.

Wir meinen und machen dann beide dasselbe, haben dafür aber verschiedene -3 dB Werte der Eckfrequenzen, da Du Schallpegel rechnest, ich aber Spannungsamplitude. An den Rändern des Übertragungsbereichs ist die Differenz zwischen beiden gross, im mittleren Bereich gering. Deshalb stimmen meine "Kreuzungspunkte" auf der Boxensimulationskurve bei 500 Hz und 3,5 kHz mit Boxsim überein - sie sind noch im halbwegs linear arbeitenden Frequenzbereich der Chassis, die Eckfrequenzen aber nicht mehr.

Gruß
Reinhard

Hallo Reinhard,

mmmh, ich verstehe. Das scheint wirklich gut zu gehen, und genauso hatte ich es mir auch erhofft: den Effekt der passiven Weiche analysieren und diesen dann mit einem aktiven Filter nachbilden. Grund: Boxsim kann fast schon unfassbar gut Weichen für passive Boxen simulieren und dann auf Chassis und Gehäuseeinflüsse optimieren mit Ziel Frequenzgang, Phase, Impedanzgang. Und dieses Ergebnis des optimierten Phasen-, Frequenz-, Impedanzverlaufs durch das aktive Filter koppeln mit den Vorteilen der aktiven Boxen, im wesentlichen wohl der direkten Anbindung der Basschassis an den Verstärker (?? Was genau die Vorteile sind... hab ich noch nicht verstanden).

Ich habe mich heute entschlossen, den G20SC als Hochtöner nutzen zu wollen, da dessen Frequenzganz etwas weniger wellig ist. Deshalb habe ich Boxsim die Weiche entsprechend umrechnen lassen. Die Daten dafür inkl. der Chassisdaten für den G20SC poste ich morgen. Es wäre toll, wenn Du die aktiven Filter dementsprechend anpassen könntest.
Dann werde ich noch erläutern, was es mit der Boxsim-Aktivfiltersimulation auf sich hat.

Vielen Dank für Deine Mühen,
Jörg

Hallo Jörg,

ich denke, ich verstehe schon, was bei Boxsim macht. Boxsim erstellt kein Schaltungsmodell für die aktiven Filter, sondern nimmt Modell-Verläufe rein auf der Basis Eingabedaten Eckfrequenz und Flanken-Steilheit an, die Du für das jeweilige Aktivfilter angibst. Damit berechnet Boxsim dann die resultierenden Passivweiche.

Aber, damit wir uns auf dasselbe beziehen:
Deine Eckfrequenzen 420 Hz, 650 Hz und 22 kHz waren die -3dB Frequenzen bei den Schallpegelkurven aus Boxsim (das war meine Annahme)?
Stimmt das?

Gruß
Reinhard

Hallo Reinhard,

hier sind die noch fehlenden Chassis-Daten für G20SC:


Hier ist noch etwas mehr Hintergrund zur Geschichte:
Ich möchte gern einen großen Lautsprecher bauen, mit mehr Bass und Lautstärke als die bisherigen Alto 1 und 2, die ich bisher erfolgreich gebaut hatte. Die klangen für meinen Geschmack sehr schön, jedoch vermisse ich etwas Tiefbass und Lautstärke, die Belastbarkeit der Alto 1 und 2 liegt bei 50W. Deshalb kam ich auf den Gedanken, die nächstgrößere Box zu bauen, und das ist die Alto 3. Im Gegensatz zur Alto 1/2 ist die Alto 3 eine 3-Wege-Box mit dem W100S als Mitteltöner und zwei W170S Tiefton-Chassis. Ja, die sollte es sein. Als Alternative käme noch die Starlet in Frage, die hat dieselben Hoch- und Mitteltöner, auch ein vergleichbares Gehäuse, aber statt zwei W170S-Tieftönern kommt da ein W200S-Tieftöner zum Einsatz (1x20cm statt 2x17 cm), aber die Alto 3 verspricht noch etwas bessere Bass-Wiedergabe.

Soweit, so gut.

Parallel dazu ergab es sich, dass mir ein Grundig SXV6000 über den Weg lief. etwas teuer, aber so einen wollte ich seit 1980 schon immer haben. Also habe ich ihn geschnappt. Voller Fehler war der, aber das ist eine andere Geschichte, die sich hier in anderen Threads verfolgen lässt. Aber was da anschließen? Warum nicht einfach die zwei Projekte kombinieren und aus der Alto 3 eine Aktivbox machen, die dann direkt an den SXV angeschlossen wird? So kam es zu dem Plan.

Doch damit fingen die "Probleme" oder "Herausforderungen" an. Als Endstufe habe ich mir die MX50SE ausgesucht, weil sie a) preisgünstig ist, b) sehr gute technische Daten hat, c) einen guten Leumund in den Foren genießt, d) von der Leistung her (100W Sinus an 8 Ohm) genau in die von mir angedachte Kategorie fällt. Aber die Alto 3 ist eine 4-Ohm-Box. Das passt dann wieder nicht ganz.
Hier ist die Weiche der Alto IIIc im Originalzustand:

Sie hat zwei parallelgeschaltete W170S/8, was den Löwenanteil der 4-Ohm-Impedanz ausmacht.
Damit hat sie folgenden Frequenzgang und Impedanzverlauf:


Was nun? Man könnte diese Box nun genau so, wie sie ist, aktivieren. aber es gibt schon einen Mismatch zwischen dem MX50SE als Verstärker und den Tieftonchassis. Warum also nicht aus der 4-Ohm-Box eine 8-Ohm-Box machen, indem die Tieftöner auf 8 Ohm gebracht werden? Dann passen sie bzgl. Belastbarkeit besser zum MX50SE und der MX50SE Wird nicht in den Grenzbereich getrieben (alternativ könnte man, wie von Dir vorgeschlagen, die Gegenkopplung anpassen und damit die Leistung auf 50W an 4 Ohm reduzieren...). Wie mache ich aus der Alto 3 nun eine 8-Ohm-Box? Wesentlich ist dabei die Impedanz der Tieftöner. Im Original werden zwei 8-Ohm-TT parallel betrieben, macht 4 Ohm. Ich könnte aber auch zwei 4-Ohm-TT in Reihe schalten, das macht 8 Ohm. Die Geister streiten sich, ob es ok ist, Tieftöner in Reihe zu betreiben, aber ich bin der Meinung, das kann man schon so machen.

Fortsetzung folgt...

Bitte Fortsetzung abwarten

Und so kam es, dass ich mich entschied, die Alto IIIc auf 8 Ohm durch Reihenschaltung der Tieftöner umzubauen. Ich musste dazu die W170S/8 durch W170S/4 ersetzen, denn nur in Reihe geschaltete 4-Ohm-Lautsprecher ergeben in Summe dann 8 Ohm. Besser wäre, wenn es den Lautsprecher auch in 16 Ohm gäbe, dann hätte ich zwei davon parallel schalten können und so ebenfalls 8 Ohm erreicht. Aber so wird eben aus der Parallelschaltung eine Reihenschaltung.

Dazu muss selbstverständlich die Weiche neu berechnet werden, da bei gleichen Mittel- und Hochtönern dann die Tieftöner im Vergleich leiser werden. Statt einfach die Hoch- und Mitteltöner auch mit ohm'schen Widerständen leiser zu machen, lasse ich Boxsim das frei werdende potential in der Weichenoptimierung nutzen. Und da ich vorhabe, Mittel- und Hochtöner als eine Einheit zu betrachten und über eine passive Weiche zu trennen und diese Einheit mit einem Hochpass zu versehen und den Tieftöner dann über einen Tiefpass abzutrennen, gestalte ich die Weiche strukturell so um, dass die in der Mittel-/Hochton-Einheit enthaltene Weiche später so direkt wiederverwendet werden kann.

So sieht die Weiche Alto IIIc 8Ohm dann aus.


Und damit erreicht diese modifizierte Box nun folgenden Frequenzgang:


An dieser Stelle hast Du, Reinhard, übernommen und den Aufbau aktiviert.


Ich habe mir den Frequenzgang dieser Box lange angeschaut und bin irgendwie nicht recht damit zufrieden. Der DT94 ist dafür bekannt, dass er oben bei 18kHz einen Buckel hat, dann aber zu 20kHz wieder abfällt. Das ist wohl dem geschuldet, dass es sich dabei um ein recht preisgünstiges Chassis handelt. Wenn ich nun anfange, mit der Aktivierung solchen Aufwand für die Box zu treiben, wäre es eigentlich nur gerecht, auch einen besseren Hochtöner zu nehmen. Der nächstbessere Hochtöner ist der G20SC. Noch besser, aber auch erheblich teurer, ist der KE25SC. Der Frequenzgang des KE25SC ist wirklich wunderschön. Aber ich versuche es erst einmal mit dem G20SC.

Wenn ich also den DT94 durch den G20SC ersetze, ist wieder eine Anpassung der Weiche nötig. Die Struktur bleibt wieder genau gleich, lediglich die Werte der Kondensatoren, Spulen und Widerstände müssen geändert werden. Damit ändern sich automatisch auch die Übernahmefrequenzen.

Für diese neue Konfiguration schlägt Boxsim folgende Weichenauslegung Alto IIIg 8Ohmvor:

Wir sehen, die Struktur ist genau gleich, lediglich die Werte sind anders, hinoptimiert von Boxsim.
Und damit erreicht diese modifizierte Box nun folgenden Frequenzgang:

Und ich denke, das sieht schon deutlich besser aus. Die starke Welligkeit im Hochtonbereich konnte von Boxsim wunderbar wegoptimiert werden. Etwas störend könnte der mehr oder weniger stetige Anstieg des Amplitudenfrequenzgangs zwischen 18kHz und 20kHz und darüber hinaus empfunden werden, aber dazu später mehr.

Hier wäre es jetzt interessant, zu sehen, was passiert, wenn Du, Reinhard, diese Konfiguration in eine aktive Weiche überführen könntest. Dann könnten wir hier auch wieder die passive und die aktive Variante vergleichen. Wenn da etwas gutes rauskommt, würde ich es genau so bauen wollen.

Ich habe dann aber in der Zwischenzeit weiter in Boxsim geforscht und entdeckt, dass Boxsim auch mit aktiven Filtern umgehen kann. Allerdings kann man die aktiven Filter nicht modellieren, sondern nur recht abstrakt beschreiben, und zwar anhand

• Pegel
  
• Übernahmefrequenz
  
• Flankensteilheit [dB/Okt.]
  
• Güte Q
  

Boxsim geht wohl davon aus, dass das aktive Filter völlig rückwirkungsfrei durch praktisch sehr große Ein- und Ausgangsimpedanzen arbeitet. Unter solchen Bedingungen scheint die konkrete Implementierung des Filters egal zu sein.

Also habe ich ausgehend von obiger Auslegung Alto IIIg 8Ohm die Konfiguration auf zwei Verstärker, aktive Filter geändert. Von der ehemaligen passiven Weiche ist nur der hintere Teil zur Trennung von Mittel- und Hochtöner übrig geblieben. Der Tiefbass für den Tieftöner und der Hochpass für die Mittel-/Hochtonkombination fallen weg. Ganz genau so hast Du, Reinhard, es auch gemacht. Du hast dann als Ersatz die aktiven Filter aus der Grundig XM2000 genommen. Ich habe an dessen Stelle in Boxsim für den Tieftonverstärker folgendes abstrakte aktive Filter angegeben:

Als Übernahmefrequenz habe ich ursprünglich 450 Hz eingetragen, da dies in der Beschreibung der Alto IIIc so angegeben ist (nicht aus dem passiven Filter errechnet, sondern geraten, ich war zu faul, die entsprechende Formel zu googeln).
Für den Hoch-/Mitteltonverstärker habe ich folgendes abstrakte aktive Filter angegeben:

Ursprünglich hatte ich auch wieder 450 Hz als Übernahmefrequenz eingetragen. Leider kam da aber ein deutsches Mittelgebirge als Frequenzgang heraus. Da man aber im Frequenzgang auch die einzelnen Frequenzgänge der einzelnen Chassis gut erkennen kann, habe ich die Übernahmefrequenzen der aktiven Filter dann so lange verschoben, bis die Kurven der Version Alto IIIg 8Ohm (passive Version) und der so erhaltenen aktiven Version einigermaßen übereinander liegen. So bin ich zu den in den hier angegebenen Dialogen sichtbaren Übernahmefrequenzen gekommen. Der Ergebnisfrequenzgang, simuliert von Boxsim für diese Konfiguration Alto IIIg 8Ohm aktiv ist das hier:

Dabei hatte ich für diese Konfiguration auch das passive Filter zwischen Mittel- und Tieftöner neu rechnen lassen und dies hier kam dabei heraus:

Vor den Tieftönern sitzt kein passives Filter mehr, die hängen in Reihe direkt am Verstärker:


So weit, so gut. Jetzt wäre der Zeitpunkt, wieder mit Dir, Reinhard, zu synchronisieren und zu gucken, wie Deine und meine Ergebnisse zusammenpassen. Ich würde denken, wenn Du den G20SC in die Simulation einbaust und meine neue passive Weiche aus Alto IIIg 8Ohm als Referenz nimmst, kommt mit der XM2000-Aktivfilterung auch wieder ein vergleichbarer Frequenzgang heraus. Mit den Übernahmefrequenzen, wie oben angegeben.

Aber die Frequenzgänge der von Boxsim simulierten aktiven Version und der passiven Version dieser Box sind unterschiedlich. Im Tieftonbereich hat die aktive Version einen unschönen Buckel und im Hochtonbereich steigt der Frequenzgang zu hohen Frequenzen hin stark an. Gegen den Buckel im Tieftonbereich habe ich kein Mittel gefunden. Aber gegen den Höhenanstieg habe ich etwas gefunden: Ich habe in das aktive Filter vor dem Mittel-/Hochtonverstärker einfach noch ein aktives Fliter mit 6dB/Okt. bei 22kHz eingebaut. Dieses flache Filter mildert dann den Höhenanstieg oben zwischen 18 und 20 kHz ab. Da kommen also diese 22 kHz mit 6dB/Okt her, die hier in Boxsim angegeben sind:

Und damit simuliert Boxsim dann folgenden Frequenzgang und der Anstieg in den höchsten Höhen ist weg:


Das ist mein aktueller Stand. Ob ich dieses 22kHz/6dB-Filter wirklich will, weiß ich aber noch gar nicht, weil ich gern leicht höhenbetonte Boxen mag.

Ich hoffe, das hat etwas geklärt, wie ich zu diesen oben angegebenen Übergabefrequenzen gekommen bin.

15VDC für den Filter Hmmm, wo kriege ich die her? Ich habe dem Trafo ja eine 12VAC-Wicklung spendiert. Gleichgerichtet gibt das zwar 17VDC, reicht das für eine Stabilisierung auf 15VDC aus? Dazu muss ich mir dann mal das Netzteil in der Lautsprecherschutzschaltung ansehen. Da steckt ein Gleichrichter drin. Danach würde ich dann abzweigen zum Filternetzteil, das daraus 14VDC und 10VDC ableitet.

Gruß,
Jörg

Hallo Jörg,

gestern habe ich mich in Boxsim eingearbeitet. Dabei sind mir mehrere Dinge aufgefallen.

1. Ich verwende die neueste Boxsim V2.1
Die Parameter-Angabe für die Aktivfilter sind dort anders (viel mehr Optionen) als bei Dir. Deshalb vermute ich, dass Du eine ältere Softwareversion von Boxsim verwendest. Vielleicht machst Du ein Update? Evtl. haben sich ja auch Daten in der zugehörigen Chassisbibliothek inzwischen geändert?

2. Damit ich sichergehe, dass ich die Bedienung von Boxsim beherrsche, habe ich meine Simulation der Alto III C in der Originalversion mit Deiner verglichen. Nettovolumen für die TT: 44L offen Bassreflex, für den MT: 3L, geschlossen. Im Grossen und Ganzen habe ich gute Übereinstimmung, bis auf den Bassabfall, der bei Dir wesentlich früher, nämlich schon ab 100 Hz einsetzt, bei mir erst unterhalb 50 Hz. Zu den 100 Hz in Deiner Simulation: Ich kann kaum glauben, dass eine Box dieser Grösse so schlecht sein soll.
Ich vermute, dass Du eine andere Abstimmfrequenz (fb) bei den Chassis hast als ich. Ich verwende die von Boxsim unter EXTRAS bestimmte fb = 34,35 Hz und das in den Daten angegebene Boxenvolumen von 44 Liter. Wenn Du höhere fb und/oder kleineres Volumen angegeben hast, kann das den Unterschied erklären. In einer Deiner vorherigen Abbildungen hattest Du ein zu kleines Volumen von nur 22 Liter und fb=30 Hz eingesetzt. Die zu kleinen 22 L, das kann's sein!

ALTO III C (original Passivweiche) in der Visaton-Ausführung, Schallpegel-Frequenzgang etc.:



3. Dann hat mich interessiert, inwieweit sich die Original Visaton Passivweiche der Alto III C ändert, wenn ich die Boxsim Optimierung darüber laufen lasse. Man sollte ja kaum Änderung erwarten, wenn die Visaton Auslegung dem Boxsim Optimum entspricht. Tatsächlich führt die Boxsim Optimierung aber auf etwas andere Bauteilewerte. Insbesondere ist der idiotisch hohe Vorwiderstand von 1 Ohm in Weichenzweig des Mitteltöners auf nun akzeptable 0,22 Ohm vermindert. Hatte ich ja bereits vorher kritisiert - wieso bemüht man sich um hohen Dämpfungsfaktor beim Verstärker (niedriger Ausgangswiderstand) und deshalb kurze Lautsprecherleitungen, wenn in der Weiche dem Chassis ein hoher serieller Widerstand vorgeschaltet wird? Schliesslich nimmt der Mitteltöner noch erheblich am oberen Bass ab 150 Hz teil.

So kommt die Weiche der Alto III C nach der Boxsim Optimierung heraus:



und der zugehörige etwas verbesserte Schallpegelverlauf, etc.; die Senke bei ca. 2 kHz ist danach verschwunden und der Impedanzverlauf im HT-Bereich günstiger:




4. Die in Boxsim angegebenen Filter-Eckfrequenzen entsprechen NICHT der in der Elektrotechnik bei Filter-Grenzfrequenz üblichen -3 dB Konvention, sondern sind als Schnittpunkt der Tangenten, also als Frequenz, bei der im Knick der Pegelabfall einsetzt, zu lesen. Damit ist dieser Punkt jetzt klar.
Boxsim ermittelt in einem Zusatzmenü diese Eckfrequenzen bei der Alto III C, passive Originalversion bei 414 Hz und 3219 Hz und in der Boxsim Weichen-optimierten Version 337 Hz und 1802 Hz.

5. Boxsim ist in der Lage, aktive Filter vor dem Verstärker zu optimieren, jedenfalls die von mir verwendete neue Softwareversion.
Das erübrigt das Probieren mit verschiedenen Eckfrequenzen. Man lässt Boxsim zusammen mit der Passivweiche auch gleich die Aktivweiche vor dem Verstärker optimieren. Das ist die beste Methode, um die Übertragungsfunktionen von Aktivweiche und Passivweiche aufeinander abzustimmen.

Man setze ein:
Für den 1. Verstärker für die beiden TT: Tiefpass 2. Ordnung
Für den 2. Verstärker für den MT-HT-Zweig: Hochpass 2. Ordnung

Diesen Pässen 2. Ordnung entspricht das Filterverhalten der von Grundig abgeleiteten aktiven Filter.
Ein Bandpass ist beim aktiven Filter für den 2. Verstärker für MT-HT nicht nötig. Der HT-Abfall erfolgt ja vom HT selbsttätig gemäss seiner Übertragungsgrenze.



Und nun die Hauptaufgabe:

6. Jörg, Deinem Wunsch entsprechend, habe ich den HT durch G20SC 8 Ohm ersetzt und das Gesamtystem, aktives Filter für TT/(MT-HT) Zweige und Passivfilter nach Verstärker 2 für MT/HT als Einheit von Boxsim optimieren lassen.

Das Ergebnis ist frappierend! Das Passivfilter wird in dieser Kombination extrem einfach. Es gibt nur noch eine Spule und zwei Kondensatoren. Insbesondere ist der schädliche Widerstand vor dem MT entfallen.


So ist die optimierte passive MT/HT Weiche bei gleichzeitig optimiertem aktiven Eingangsfilter für TT/(MT-HT) Trennung:



...und der zugehörige Boxsim Pegelgang für Dein Boxenprojekt:



Gegenüber der voll passiven Box ist hier der Frequenzgang deutlich weiter zu tiefen Frequenzen verbessert (jetzt bis 40 Hz linear, in der Passiv-Variante war das nur bis 50 Hz drin).
Die optimierten Trennfrequenzen für das Aktivfilter ist 236 Hz und für die MT/HT-Passivweiche 1640 Hz.

Und jetzt kommt der Clou,
Boxsim gibt auch den elektrischen Frequenzgang an jedem Chassis aus, genannt "Effektivspannung an den Chassis". Das ist das Bindeglied zu LT-Spice. Ich muss nur diesen Frequenzgang in LTSpice mit der Filterschaltung reproduzieren, damit die Aktivfilter der Optimierung von Boxsim entsprechen. Das war der Punkt, an dem ich vorher einen Umweg gehen musste, da ich den elektrischen Amplitudengang der Boxsim Optimierung ja nicht kannte und erst in LTSpice "nachstellen" musste. Schon allein deshalb hat sich mein Einarbeiten in Boxsim gelohnt. Es ist immer gut, auch das zu kennen und zu verstehen, was man als Grundlage verwendet.

Elektrischer Frequenzgang der optimierten Kombination,
aktives Eingangsfilter TT/(MT-HT),
1. Verstärker für 2 TT W170S-4 Ohm in Serie,
2. Verstärker für MT-HT mit nachgeschalteter Passivweiche für MT W100S 8 Ohm und HT G20SC 8 Ohm




Wenn ich die Schaltung dafür angepasst habe, melde ich mich damit.

Gruß
Reinhard

Hallo Reinhard,

ach du Scheiße, das ist absolut unfassbar, was Du da machst. Mir fehlen die Worte. Ich werde morgen mal die neue Version von Boxsim installieren. Vielleicht sollten wir dann auch die Prohektdateien austauschen, damit wir daran gemeinsam weitertüfteln können

Vielen Dank,
Jörg

Hallo Jörg,

es ist gelungen, mit der Grundig-Filterschaltung die von Boxsim verlangten Chassis-Frequenzgänge zu erzeugen. Dafür war lediglich die Änderung einiger Bauteilewerte und die Anpassung von zwei Spannungsteilern nötig.

Es hat mich selbst überrascht, wie nahe ich dabei der Boxsim-Vorgabe kommen konnte. Ich würde sagen, es ist "fast perfekt" gelungen. Warum nur "fast" perfekt? Dazu weiter unten.

Hier nochmal, der optimierte Boxsim Chassis-Spannungs-Frequenzverlauf, wie ihn die Aktivweiche in Kombination mit den beiden Verstärkern und der passiven MT/HT-Weiche vorgegeben hat:




Und dazu im Vergleich der Spannungs-Frequenzverlauf, wie ihn die Aktivweiche im neuen Schaltungs-Entwurf_3 mit der passiven MT-HT Weiche gemäss LTSpice Simulation erzeugt:




Das macht diese geänderte Filterschaltung Entwurf_3:



zusammen mit der Passivweiche:



Nicht schlecht, oder?


Aber nicht perfekt. Denn der Knick des Tiefpass für die Tieftöner ist nicht scharf genug. Das sieht man an der hier markierten Stelle:



Dadurch kommt es im Bereich um 150 Hz zu einer ca. 5 dB tiefen Einsenkung im Frequenzgang, die nicht sein müsste. Nur bekomme ich den Knick in der Grundig Schaltung leider nicht schärfer. Sonst stimmt alles, Eckfrequenzen sind richtig und Pegelverhältnisse auch. Nun sind 5 dB zwar nicht "dramatisch" und der Boxsim Pegelgang zeigt an derselben Stelle sogar einen ca. 3 dB hohen Buckel, der die prophezeite 5 dB Senke evtl. sogar weitgehend kompensieren könnte, aber ich will trotzdem noch versuchen, einen Tiefpass zu machen, der in diesem Punkt besser ist.

Ich werde für den Tieftöner-Tiefpass auf eine andere Schaltung ausweichen, die einen schärferen Knick für den Abfall bei ca. 150 Hz erzeugt. Ich denke an eine Lösung mit Operationsverstärker.

Gruß
Reinhard


PS:
Klar, meine Boxsim Projekt-Datei für die letzte optimierte Version kann ich Dir senden. Bitte schicke mir dazu über PN Deine Email-Adresse.

Sodele...

Mit Operationsverstärker ging das ganz gut und fix. Stichwort: Sallen-Key Filter 2. Ordnung.
Ich habe einen Operationsverstärker Typ MC 33071 verwendet, da dafür keine zusätzliche Versorgungsspannung erforderlich ist (single supply OpAmp).

Der Tiefpass-Frequenzgang für den TT-Verstärker ist jetzt in Ordnung.


Hier die neue Aktivweichen-Schaltung Entwurf_4:




und die zugehörige LTSpice Simulation des Spannungs-Frequenzgangs an den Chassis:



Die Boxsim Vorgabe wird damit exakt erfüllt.



Nun sind noch einige Prüfungen an der Schaltung zu machen, z.B. ist sie verzerrungsfrei, wie sieht es mit der Eingangsempfindlichkeit aus, usw.
Ggf. werden dafür noch ein paar Anpassungen gemacht.

Die aktive Weiche hat eine Einfügedämpfung von 4,5 dB. Ddurch gehen Dir vom SXV 6000 Ausgangspegel ca. 40% verloren.Ich werde noch eine Verstärkerstufe davorsetzen, die das aufholt.

So arbeitet die Aktivweiche:



Du siehst die 4,5 dB, die im Pegel verlorengehen. Der kleine Buckel im Hochpass ist gewollt, Boxsim möchte das so. Siehe Boxsim "Effektivspannung an den Chassis".

Gruß
Reinhard

Hallo Reinhard,

ganz toll ist das. Ich hab heute nur gearbeitet und bin nicht dazu gekommen, Boxsim neu zu installieren .
Ich hoffe, ich komme morgen dazu.

Ich grüble nur, was dann die nächsten Schritte wären... man könnte in Dein LTspice-Modell noch das konkrete Netzteil (ich hab 4x10.000μF) und die LS-Schutzschaltung (ich muss daraus noch den Schaltplan reverse engineeren) einfügen. Dann das Modell mit einem Skript von Github nach KiCad übertragen und daraus eine Platine layouten, auf der Alles enthalten ist. Und dann die Platine Produzieren lassen... sowas hab ich noch nie gemacht. Aber offenbar gibt's heute Dienstleister, denen man einfach eine Gerber-Datei hochlädt und dann schicken sie einem die Platinen zu. Unglaublich. Vor 40 Jahren hab ich die Platinen noch selbst mit Edding und Rubbelsymbolen bemalt und mit Eisendreichlorid geätzt und dann mit Dremel gebohrt. Puuuh... soviel Fertigungstiefe muss man sich heute wohl nicht geben

Gruß,
Jörg

..... und wenn man eh schon dabei ist, könnte man noch den Bässe- und Höhenregler aus dem V2000 (mit defeat-Schalter) vor die Aktivweiche klemmen..... damit ich die Lautsprecher an die Wohnraumakustik mit Plüschsofa anpassen kann 😁 .....

......... hmmmm, auf eine Platine geht nicht. Die MX50SE können so bleiben, die werden mit den Leistungstransistoren direkt an den Kühlkörper geschraubt, der die Rückwand bildet. LS-Schutzschaltung, Aktivweiche, 4,5dB-Aufholverstärker und Bass/Höhensteller sowie evtl. die MAB80SN-Din-Eingangsbuchsen sowie ein Relais zum Ferneinschalten könnten vielleicht auf eine neue produzierte Platine drauf... hmmm......

Die LS-Schutzschaltung ist da. Da ist ein 7812 dabei. Geht die Aktivweiche auch mit dadurch stabilisierten 12VDC?

jörg-525-touring (Beitrag #99) schrieb:

Da. 40 Windungen, 12 Volt. Und nochmal schöner gewickelt und mit Tesa beklebt. Ob ich noch eine 12V-Wicklung auf die andere Hälfte wickle? Kann nicht schaden, oder? Der zweite Trafo hat jetzt auch seine lilane 12V-Wicklung. Die zweite 12V-Wicklung überlege ich mir noch. Wahrscheinlich brauche ich die nicht.

Wenn Du noch genauer hinschaut, dann siehst Du auch den 4beinigen Gleichrichter deswegen hast du ja die 12VAC gewickelt

Ja klar ist das Vierbein auch da. Das macht aus den 12,48VAC ca. 17,5VDC. Die gehen dann in den 7812 und raus kommen 12VDC. Reichen diese 12VDC für die Aktivweiche? Oder soll ich da nach dem Gleichrichter abzweigen und über einen 7815 stabilisieren? Ich könnte auch noch acht gelbe Windungen dazuwickeln, dann hab ich 15VAC, die kann ich sicher zu 15VDC stabilisieren

Hmmm...

12,48VAC -> 17,5VDC -> μA7815 könnte knapp werden...

Hallo Jörg,

so wie Du schreibst, geht es nicht.

Deine Messung im Trafo-Leerlauf: 12,48 V
Wie war dabei die Primärspannung, 238 V ?

Irgendwann ist die Primärspannung mal nur 234 V. Und schon hast Du nicht mehr 12,48 V, sondern nur noch 12,2 V oder sogar nur noch 12 V.
Rechne mal mit 12 V (im Trafo-Leerlauf). Das gibt am Lade-Elko (ohne Last): (12 x 1,4) V - 1,4 V = 15,4 V, da ja noch max. 1,4 V Diodendrop, den Du vergessen hast (kann auch evtl. nur 1 V sein, je nach den Dioden im Gleichrichter). Also schon mal nicht 17,5 V sondern konservativ gerechnet, nur ca. 15,5 V.

Du musst aber noch berücksichtigen, dass die Trafo- Sekundärspannungen um mehrere Volt einbrechen, wenn Du mit den Endstufen Leistung abforderst. Mit Ringkerntrafos habe ich keine eigene Erfahrung, wie stark die einbrechen, "normale" Trafos für Endstufen brechen typisch um ca. 3-4 V ein, wenn man "laut macht".

Du müsstest im Trafo-Datenblatt nachsehen oder selbst messen, wie hoch der Unterschied zwischen Leerlaufspannung und Nennspannung bei maximalem Strom (für beide Endstufen bei je Vollast) ist und an Deiner 12 V Wicklung messen, wie stark dort die Spannung zurückgeht. Dabei müsste die 12 V Wicklung auch noch zusätzlich mit dem Nennstrom der LS-Schutzschaltung belastet werden. Erst dann kennst Du den worst case. Das ist alles nicht so simpel.

Statt 12 V DC, die ein Netzteil mit 7812 Regler an 12 V AC Trafospannung im Leerlauf gerade noch schafft, hast Du unter realen Betriebsbedingungen, wenn Dein Trafo mehrere Ampere an die Endstufen liefert, vermutlich nur noch 12 V oder weniger am 7812, dann regelt /stabilisiert er nicht mehr und es brummt. Du darfst nicht "knapp" rechnen, Du brauchst immer eine zusätzliche Reserve, die ausreicht, um allen Betriebsbedingungen gerecht zu werden und die Schaltungen sicher im Arbeitsbereich zu halten.

Ein 78xy Spannungsregler braucht wenigstens 2 Volt höhere DC Eingangsspannung (drop-out), als seine Nenn-Ausgangsspannung (siehe Datenblatt). Der 7812 braucht also wenigstens 14-14,5 V DC, und zwar auch dann noch wenn der Trafo unter maximaler Last durch die Endstufen steht und die Trafospannung dadurch eingebrochen ist. Hat er diesen Headroom nicht, regelt er nicht mehr richtig. Für Dich heisst das, Deine Box brummt dann schön mit 100 Hz.

Es gibt spezielle (teurere) low drop-out (LDO) Regler, die mit nur ca. 1-1,5V höherer Eingangsspannung auskommen. Aber weniger geht nicht. Du benötigst ja sehr sehr gut stabilisierte Versorgung für die Aktivweiche, so wie auch ein Vorverstärker. Jedes kleine Brummen, jede Störspannung wird ja voll von den MX50SE verstärkt.

Ich schlage deshalb vor, dass Du einen zweiten kleinen Hilfstrafo (Print-Ringkerntrafo) für 15V AC (sekundär) vorsiehst und damit ein eigenes Netzteil mit Brückengleichrichter und 7815 Regler. Der Strom, den dieses Netzteil liefern muss, ist nicht hoch (max. 50 mA), aber die Spannung, die es liefert, muss absolut brummfrei sein - unter allen Betriebsbedingungen. Nach dem Gleichrichter hast Du damit bei 15 V AC am Ladeelko ca. 20 V DC, danach ein 7815 Regler, evtl. auf eigenem kleinen Kühlkörper oder mit aufsteckbarem Kühlblech (Verlustleistung = 50 mA x 5 V = 250 mW). Der hat dann unter allen Umständen mit 5 V den nötigen Headroom, ausserdem bricht an diesem zweiten Trafo, der unabhängig (parallel) am Netz liegt die Spannung nicht ein, selbst wenn am Haupttrafo von den MX50SE viel Strom gefordert wird. Und diese gut stabilisierten und von "Fremdeinflüssen" abgetrennten +15V sind dann ideal, um damit die Spannungsaufbereitung für +10 V und +14 V per Aktivfilterschaltung zu versorgen.

Du kannst die Lautsprecherschutzschaltung an Deiner zusätzlich aufgebrachten Sekundärwicklung betreiben, wenn Du die Wicklung so verlängerst, dass sie 15 V AC im Trafo Leerlauf liefert. So wie jetzt, mit nur 12 V AC im Leerlauf, reicht das selbst für die Schutzschaltung nicht, weil ja auch dort der 7812 Regler wenigstens IMMER 14-14,5 V sehen will und die Relais auch noch jeweils wenigstens ca. 10 mA pro Stück "ziehen" (bei 12 V Spulenspannung und 1 kOhm Spulenwiderstand).

Grundsätzlich ist nicht ratsam, die Lautsprecher-Schutzschaltung an derselben Spannungsquelle wie die sensiblere Aktivweiche zu betreiben, wenn Du die Möglichkeit hast, es anders zu machen. Und die hast Du.

Du siehst, es macht wenig Sinn, dass ich in der Simulation jetzt ausprobiere, wie Die Aktivschaltung sich mit nur 12 V DC verhalten würde, denn selbst die hast Du im realen Betriebszustand aus Deiner Zusatz-Sekundärwicklung nicht.


Themenwechsel:
Verbesserte Aktivweiche

Hier nun die nochmal verbesserte Aktivweiche, nun Entwurf_5, mit Vorverstärker, der die 4,5 dB Einfügedämpfung kompensiert. Was bedeutet das? Es bedeutet, dass kein Verlust an Eingangsempfindlichkeit mehr vorhanden ist, die Endverstärker sehen nun denselben Eingangspegel, als wäre gar keine aktive Weiche vorgeschaltet. Das aber natürlich immer noch mit dem richtigen Frequenzgang, den die Weiche haben muss.

Das ist mit einem rauscharmen Operationsverstärker OP37 realisiert, da die 4,5 dB Verstärkung frequenzunabhängig sind, also natürlich auch höhere Frequenzen betrifft. Würde diese Vorverstärkerstufe merklich rauschen, würde das im MX50SE verstärkt und evtl. im MT und HT hörbar werden können. Deshalb ist diese Stufe sehr rauscharm ausgeführt. Dazu ist die Rückkopplung und der Fußpunktwiderstand niederohmig gehalten und auch der Eingang des Operationsverstärkers durch die kleine Ausgangsimpedanz der vorgeschalteten, hier erhalten gebliebenen diskreten Impedanzwandlerstufe niederohmig angekoppelt.

Grundsätzlich wäre es möglich gewesen, nun auf den diskreten Eingangsimpedanzwandler zu verzichten, da die Eingangsimpedanz des Operationsverstärkers OP37 sehr hochohmig ist. Zu dessen Schutz hätte aber dem Eingang ein Widerstand in der Größe von Kiloohm vorgeschaltet werden müssen, was zu etwas mehr Rauschen geführt hätte als mit der nun ausgeführten Version, in der der diskrete Impedanzwandler erhalten geblieben ist.

Slew rate und Audio-Eigenschaften des OP37 übertreffen die Anforderungen in dieser Anwendung.

Hier die verbesserte Filter-Schaltung Entwurf_5:




und die Pegel an den MX50SE Endverstärkern für den TT-Verstärker- (VN023, rot) und den kombinierten MT-HT Verstärker-Eingang (VN085, blau), die nun gleich hoch zum Boxen-Eingangspegel (Vin, grün) sind:




sowie der Spannungs-Amplitudenfrequenzgang an den Lautsprecherchassis mit dem Aktivfilter Entwurf_5:



Man sieht hier gegenüber dem Eingangspegel = 0 dB (in = grün) die Verstärkung von fast 30 dB der MX50SE Endstufe für Mittelton- (MT) und Hochtonchassis (HT), sowie von 24 dB der Endstufe für jedes der beiden Tieftonchassis (TT), zusammengenommen also doppelt so viel, also 6 dB mehr, der Tieftonverstärker kommt demnach ebenfalls auf fast 30 dB Verstärkung.
Damit wird die maximal mögliche unverzerrte Verstärkerleistung bei einer Boxen-Eingangsspannung von 1 V(eff) mit 50 W pro Tieftonchassis erreicht. Bei Eingangsspannungen von >1 Veff im Bassbereich kommt der Tieftonverstärker ins Clipping, also sprunghafter Anstieg der Verzerrungen. So ist das ja auch meist bei Vollverstärkern, auch dort wird meist bei 1 Veff Vollaussteuerung erreicht. Die Eingangsempfindlichkeit ist somit in Ordnung!


Gruß
Reinhard

Das Aktivfilter sieht zwar an diesem Punkt nach Frequenzgang schön aus, Klirrfaktor ist beim Tieftonzweig auch in Ordnung....
ABER im Mittel-Hochtonzweig nicht! Dort bei Vollaussteuerung 2,6 % Klirrfaktor bei 200 Hz am Mitteltöner, am Tieftöner nur 0,006 %.

Ursache ist im Mittel-Hochtonfilter! Das wurde bisher ja nur auf Frequenzgang getrimmt. Dabei läuft aber der Klirrfaktor aus dem Ruder. Ich muss also einen Kompromiss finden, der für beide Eigenschaften akzeptabel ist, oder ich muss das Aktivfilter im Mittel-Hochtonzweig umstricken.

Es kommen also noch mehrere verbesserte Versionen bis alles "rund" ist.

Gruß
Reinhard

Hallo Reinhard,

Ich sag ja, könnte knapp werden.
Ich lasse die 12V-Wicklung so für die LS-Schutzschaltung und für die Aktivfilter bringe ich noch eine 16VAC-Wicklung auf, die dann mit 7815 auf 15VDC stabilisiert wird. Sollte das reichen? Du schreibst, die Spannung wird stark einbrechen, wenn die MX50SE zuviel Strom ziehen. Hm. Wenn ich 16VAC Leerlauf vorsehe, bringt das 16VAC × 1,41 - 1,4Vdrop = 21,16VDC. Das reicht für den 7815, oder? Die Wicklung müsste 51,2 Windungen haben.

Ich baue am Wochenende mal die LS-Schutzschaltung zusammen und gucke, wie die Spannungen der 12V-Wicklung aussehen. Im Zweifelsfall verlängere ich die Wicklung auch auf 15VAC, wie Du vorgeschlagen hast.

Kann man das Aktivfilter für den MT/HT-Zweig nicht auch mit OPV und Sallen-Key-Filter 2. Ordnung bauen? Der 33072 hat ja gleich zwei von diesen OPV in einem Gehäuse... oder rauscht der 33071 zu stark für das Hochtonfilter? Also müsste im Hochtonzweig auch ein OP37 verwendet werden?

Netzspannung an der Primärwicklung war etwas unter 230VAC.... hatte ich oben irgendwo geschrieben, ich suche nochmal... oder messe morgen nochmal...

Gruß,
Jörg

Hallo Jörg,

ich sagte nicht "wird stark einbrechen", sondern dass ich es beim Ringkerntrafo nicht weiß und dass meine Erfahrung ist, dass bei einem "normalen" Trafo (z.B. M-Schnitt) die Spannungen für die Endstufe um ca. 3 V einbrechen, wenn man "laut" macht.

Das muss aber nicht notwendigerweise für die 12 V AC Wicklung und Deinem Ringkerntrafo gelten. Deshalb schrieb ich, dass Du am besten die 12V Wicklung mit der gleichen Last versiehst, die Deine Lautsprecherschutzschaltung darstellt (steht ja in den techn. Daten, wieviel Strom die zieht) und dann misst.

Du solltest jetzt aber nicht das Kind gleich mit dem Bade ausschütten, sondern eine Sekundärwicklung machen, die als Sekundärspannung bei angehängter Last von 20 Ohm (als 2 W Dummywiderstand, simuliert die Last des Aktivfilters) noch zwischen 12,5 und 15 V AC abgibt Aber jedes Volt, dass Du zuviel hast, erzeugt Wärme, muss verbraten werden. Und Deine Box ist ein weitgehend geschlossenes Gebilde. da willst Du innen keine unnötigen Wärmequellen. Vielleicht reichen ja auch 14 V oder sogar 13 V AC. Zuviel an Spannung ist genauso schlecht, wie zu wenig. Also nicht 16 V, wenn nicht nötig.

Es ist auf jeden Fall eine gute Idee, für die Spannungsversorgung des Aktivfilters eine eigene Wicklung vorzusehen. Eigener Trafo muss nicht sein.


Zur Aktivfilter- Entwicklung (Klirrfaktor):

1. OpAmp-Lösung:

An eine OpAmp Variante für den MT-HT Zweig habe ich, so wie Du, auch gedacht. Die ist einfacher zu entwerfen als das diskrete Filter. Hat aber sonst keine Vorteile. Das war in der Hinterhand für den Fall, dass ich die richtige Arbeitspunkteinstellung beim diskreten Filter nicht hinbekomme, oder dabei die korrekte Übertragungsfunktion leidet.

Tatsächlich funktioniert die nachstehende OpAmp-Variante des MT-HT Zweigs in der Aktivweiche einwandfrei und mit der gewünschten Filtercharakteristik:



Ich musste den OP37 durch den OP27 ersetzen, auch in der Vorverstärkerstufen, da der OP37 nur für Verstärkung von wenigstens G=5 stabil ist, der OP27 aber ist "unity gain stable".


2. Diskrete Lösung

Ich konnte allerdings auch das Klirrfaktor-Manko in der diskreten Filterschaltung vollständig beheben, dafür wurden die Werte von mehreren Bauteilen geändert und die Durchlasscharakteristik nochmal genau angepasst - sie liefert nun den gleichen niedrigen Klirrfaktor wie die vorstehende OpAmp-Filterschaltung und hält den von Boxsim vorgegebenen elektrischen Frequenzgang dabei exakt ein.

Ich bevorzuge diese diskrete Filterschaltung, da sie auf jeden Fall sehr rauscharm ist.
Wegen der Single-Supply Situation (keine negative Spannung) in der Stromversorgung für das Aktivfilter beinhaltet die Opamp-Schaltung einige Kompromisse, die in der diskreten Version vermieden werden. Beispielsweise könnten in der OpAmp-Version des Hochpass-Filters durch die notwendige Potentialanhebung des nicht invertierenden Eingangs auf halbe Verssorgungsspannung über die +14 V Spannungsverssorgung Störungen direkt auf den Eingang gelangen.

Hier Entwurf_6 der Aktivweiche, der nun auch im Hochpass-Zweig bzgl. Klirrfaktor hohen Ansprüchen genügt (Klirrfaktor = 0,002% bei 1 kHz und 30 W Verstärkerleistung am Chassis-Eingang des Mitteltöners = maximale Belastbarkeit des Mitteltöners W100S; einige Bauteilwerte in der Schaltungs Peripherie wurden nach Optimierung auch geändert):

ebenfalls jetzt mit OP27 als Vorverstärker (Grund wie oben):




zugehöriger elektrischer Frequenzgang der Chassisspannungen:




Das sieht jetzt gut aus:
Eingangsempfindlichkeit und Verstärkungsfaktoren sind richtig.
Frequenzgänge von Verstärker, aktiver Weiche und passiver Weiche stimmen (und damit auch, so gut wie nur möglich, die Phasenbeziehungen)
Klirrfaktoren sind in Ordnung,
Leistung stimmt.

Ich denke, so ist die Schaltung bereit zur praktischen Erprobung.


Nochmal Gesamtansicht:




und die zugehörige Passivweiche am MT-HT-Verstärkerausgang (Mittel- und Hochtöner sollen gegenüber TT verpolt sein):




mit Boxsim Simulation im Alto III Gehäuse:





Gruß
Reinhard

Ich hab jetzt Boxsim 2.10 installiert.
Jetzt guck ich mir das Projekt an...

Ich kann Dir die Projektdatei schicken, wenn Du mit über PN Deine Email Adresse sendest.

Gruß
Reinhard


PS:

Es gibt noch eine wesentliche Verbesserung bei der vertikalen Richtungsabhängigkeit des Frequenzgangs, wenn man bei unveränderter Aktivweiche die Passivweiche hinter dem MT-HT-Verstärker ändert,...sagt Boxsim!

Bisherige Version:

Frequenzgang mit der bisherigen Passivweiche:





Bei -30° vertikal (nach unten) gibt es ein "Loch" bei 1,7 kHz von -35 dB SPL, das bei kleinerem und grösserem Vertikalwinkel (-15° und -45°) nicht mehr vorhanden ist. Also nur in einem eng begrenzten Winkelbereich, dort aber heftig. Da Hoch- und Mitteltöner der Box recht hoch angebracht sind, kann das bei einer bestimmten Hörposition störend sein.


Verbesserte Passivweiche:

Frequenzgang mit der verbesserten Passivweiche:





Die vertikale Winkelabhängigkeit der destruktiven Interferenz im MT-Bereich bei 1400-1700 Hz ist damit erheblich verbessert!
Der Einbruch -hier etwas verschoben auf ca. 1, 4 kHz, beträgt nur noch -15 dB SPL bei -45° Vertikalwinkel. Es gibt aber auch in diesem Fall bei 40° einen engen Bereich, wo das "Loch" tiefer ist.

Die notwendige Luftspule 1,2 mH / 0,54 Ohm gibt es bei Mundorf (M-L-100-120).

Lässt man in der Optimierung mit dieser verbesserten Passivweiche auch gleichzeitig die Optimierung des Aktivfilters zu, so kommt das nur ganz wenig verändert heraus. Das kann man also so belassen, wie es jetzt ist - wie ich es ja auch gemacht habe.

Die verbesserte Passivweiche trennt MT von HT bereits bei 1,5 kHz, die bisherige Passivweiche bei 2 kHz. Dadurch verschiebt sich vor allem die Phase am Mitteltöner, was offenbar hier günstig ist.

Hallo Reinhard,

das sieht doch ganz gut aus, oder? Und Spaß macht es auch 🙂. Ich bin hier noch im Stress, hab letzte Woche viel arbeiten müssen und heute war Rasenmäher-Neukauf, -Zusammenbau, -Test dran. Ich hab mein altes Projekt in die neue Boxsim-Version geladen und dann das Volumen auf 44 Liter erhöht. Der Frequenzgang sieht jetzt so ähnlich wie Deiner aus, aber die Abstimmung der Aktivfilter fehlt natürlich. Deshalb wäre es tatsächlich gut, die Boxsim-Projektdatei zu haben. Ich schicke Dir meine E-Mail-Adresse per PN.

Das Chassis für den Verstärkereinschub kann ich vielleicht morgen anfangen, oder wenigstens das LS-Schutzmodul bauen und damit dann gucken, wie sich dessen Last auf meine 12V-Wicklung auswirkt.

Dann müsste ich eine Platine für das Aktivfilter produzieren. Wie macht man das am besten? Wie machst Du das? Ich hab ein Projekt gegoogelt, mit dem mal LTspice-Dateien in Dateien für das Layout-Programm KiCad konvertieren kann. Eagle könnte man wohl auch nutzen. Ich kenne beide nicht. Dann könnte man deren Output z.B. als Gerber-File an einen Platinenproduktionsdienst geben. Ist das eine gute Idee?

Das Aktivfilter ist ganz große Klasse. Ich muss mal überlegen, wie ich Dir für die Unterstützung danken kann.

Gruß,
Jörg

Hallo Jörg,

tja...Platine für Aktivfilter.
Ich stelle gerne die LTSpice Datei dafür zur Verfügung.

Ich selbst stricke immer noch nach Altväter-Art auf Loch- oder Streifenraster-Platinen. Einfach, weil ich zum Bearbeiten mit Ätzen, Bohren usw. nicht eingerichtet bin.

Man kann aber, wie Du sagst, die Schaltung von LTSpice in Eagle oder Lochmaster 4.0 oder andere Software übertragen, evtl. muss man das händisch/zu Fuss machen (ich glaube nicht, dass sich LTSpice da importieren lässt und automatisch ein Layout erzeugt, bin da aber nicht mehr auf aktuellem Stand). Mit Eagle, Lochmaster etc. generiert man ja ein Layout mit Bohrlochvorgaben, dass man in dieser Software spiegeln muss, und kann damit direkt eine Datei für die Belichtungsmaske erzeugen. Diese Datei E-mailt man einem Platinen-Dienstleister, der einem danach die Platine fertigt. Die machen dazu auf ihren Webseiten genaue Vorgaben. Man kann das heute wohl auch in China für ganz kleines Geld machen lassen, wenn man will.

Die Hauptarbeit dürfte der Entwurf des Layouts sein.

Bei den Aktivfiltern ist auf enge Toleranzen der Bauteilewerte zu achten, diese ggf. selektieren. Ich habe die zulässigen Toleranzen, 1 % oder 5 %, drangeschrieben, wo es besonders darauf ankommt.

Wenn Du die OpAmps sockeln willst, dann nimm die besseren Präzisionssockel, damit guter Kontakt auch bei den Erschütterungen (Bass!) gegeben ist.

Trimmpoti-Einstellung am aktiven Hochtonfilter
Das Trimmpoti zur Pegel-Einstellung des aktiven MT-HT Filters relativ zum (festgelegten) TT-Filter wird so eingestellt, dass mit einem 200 Hz Sinus-Signal am Boxeneingang die AC-(NF)-Effektivspannung am Mitteltonchassis den gleichen Wert hat, wie die NF-Spannung, die über einem der beiden Tieftönerchassis liegt.
Es ist jeweils direkt an den beiden Anschlüssen des betreffenden Chassis zu messen.
(Die NF-Spannung (Effektivspannung, rms) am Tiefton-Verstärkerausgang nach Masse ist bei 200 Hz doppelt so groß wie die Effektivspannung über jedem der beiden Tieftonchassis, also auch doppelt so groß, wie die Spannung am Mitteltöner.)

Dabei sehr vorsichtig zu Werke gehen, nur mit sehr kleinem Pegel vom 200 Hz Generator am Boxeneingang starten.
Nur 35 mVeff bei 200 Hz am Boxeneingang führen am Tieftoner bzw. Mitteltöner schon zu etwa 400 mVeff. Das entspricht einer Leistung von 40 mW pro Tieftonchassis, ist also schon laut. Bei Pegel in etwa dieser Grösse die Potieinstellung machen. Geht man nämlich mit dem Signalgenerator mit höherem Pegel an die Box, zerschiesst man sich schnell seine Ohren und den W100S, denn der verträgt nur 30 W, er ist das schwächste Glied und die MX50SE verstärken ja ca. 28-fach. Also nie die Verstärker "durchpfeifen" oder höhere Frequenz mit dem Signalgenerator draufgeben, wenn noch LS-Chassis dranhängen!

Sicherungen
Die Lautsprecherschutzschaltung schützt die Chassis ja nicht gegen Durchbrennen bei Überlastung, sondern nur bei einem Verstärkerdefekt, bei dem DC auf einen Verstärkerausgang gelangt. Deshalb ist Vorschalten von fest eingelöteten (mit Schrumpfschlauch isolierten Picofuses in den Chassis-Zuleitungen zusätzlich angeraten:

Tiefton-Verstärker-Ausgang: Picofuse flink, 5 Ampere.
Mitteltöner-Ausgang der Passivweiche: mittelträge, 3 Ampere
Hochtöner-Ausgang der Passivweiche: mittelträge, 3 Ampere



Hier die Schaltung, in der ich noch die Spannungen eingefügt habe. Das ist bei einer Fehlersuche später evtl. von Nutzen.






Nicht erwähnt im Schaltplan sind Trafo, Gleichrichtung, und Stabilisierung (LM 7815 oder vergleichbar). Da mit kennst Du Dich ja aus, oder? Andernfalls können wir das über PN ausmachen.

Viel Erfolg!

Besten Gruß
Reinhard

Hmmmmmm.....

Die notwendige Luftspule 1,2 mH / 0,54 Ohm gibt es bei Mundorf (M-L-100-120).

Luftspule 1,2 mH halbes Ohm

Was sind das denn für verrückte? Fuffzich Euro für eine Spule? Teures Low-Tech aus Germany, wie? Das muss auch anders gehen

Spule, 1.2mH, wenig Ohm
Ob sowas auch geht?

Nein, so was geht natürlich nicht. Die Spule muß genau 1,2 mH und 0,5 Ohm (oder 0,4-0,6 Ohm) DC Widerstand haben, bevorzugt aus 1 mm Cu-Draht, dicker immer gerne, UND es muß eine Luftspule sein. Sie soll für Leistung von wenigstens 50 W ausgelegt sein.

Spulen mit ferromagnetischem Kern sind für Audio in anspruchsvoller Anwendung (HiFi) völlig ungeeignet! Der ferromagnetische Kern verändert seine Permeabilität und damit die Induktivität frequenz- und stromabhängig, es gibt Hysterese und den ganzen Schei..., damit kann man doch keine Weiche für einen guten Lautsprecher machen! Sowas ist zum Entstören von Motoren u.ä.


Und wo schaust Du denn? Nix 50 Euro - sondern ca./unter 20.
MCoil und anderer Esoterik-Quatsch kostet - wie immer - extra. Das braucht man nicht.
Einfache 1,2 mH Luftspule aus Cu-Draht, 0,6-1 mm mit 0,54 Ohm Widerstand reicht.


Sieh' hier:

M-BL100-120 1,2 0,54 1,00 63 W 58 x 18 EUR 21,40

https://www.lautspre...klack-luftspulen.htm

oder Mundorf-Katalog:


und Mundorf-Webseite:




oder Monacor LSIP-120 1,2 mH, 1,2 mm Cu-Draht, 0,5 Ohm für 18,02 € tuts auch:

https://www.gersbach...3-3-mh-1-2-mm-1-2-mh

Du siehst, die kosten von verschiedenen Herstellern allgemein zwischen 12-20 €,

z.B. auch Conrad:
https://www.conrad.d...-1-2-mh-1331894.html

ebay:
https://www.ebay.de/...5:g:w7MAAOSwjB9geqbn



Gruß
Reinhard

Hallo Reinhard,

ok, hab's gefunden.

Hier ist die LS-Schutzschaltung. Wenigstens etwas hab ich geschafft...


Zumindest die Einschaltverzögerung funktioniert.

Das Relais zieht nach ca. 3 Sekunden an.
Netzspannung hier ist 228VAC.
Die lila Wicklung bringt unter der Last der Platine 12,34VAC. Im Leerlauf waren es 12,50VAC. 0,16V Einbruch.

Gruß,
Jörg

Hallo Jörg,

prima, dann kannst Du die ja mal an die 12V Trafowicklung hängen. die Relais müssten auch anziehen, wenn sonst weiter nichts angeschlossen ist. Dann schau mal, ob die Trafo-Sekundärspannung immer noch 12 V AC ist.

Ich glaube die Schutzschaltung zieht 50 mA?

Gruß
Reinhard

60 mA zieht die. Alles gut.

Perfekt!

Dass der W100S die Schwachstelle ist, hab ich auch schon gesehen. Je tiefer der startet, desto brenzliger wird's.
Was kann man da tun? Zwei in Reihe schalten?

Hallo Jörg,

m. E. ist Reihenschaltung kein Ausweg.

Bei gleicher Spannung fliesst in der Reihenschaltung weniger Strom, weil sich die Einzelwiderstände der beiden Chassis addieren, das bedeutet entsprechend weniger Leistung pro Chassis, insgesamt keine Erhöhung der Leistung und Lautstärke, allerdings gerät der Verstärker eher (bei niedrigerer Ausgangsspannung) dann ins Clipping. Unter dem Strich sehe ich eher diesen Nachteil als einen Vorteil, doppelte Kosten aber insgesamt nicht mehr Leistung. Deshalb schaltet man Chassis für mehr Leistung ja parallel, nicht in Serie. Nur muss dann der Verstärker die resultierende halbe Impedanz bei Parallelschaltung auch verdauen können, d.h. es werden höhere Ansprüche an die Stromlieferfähigkeit gestellt.

Einen 30 W Mitteltöner, der bei 200 Hz (oder tiefer) einsetzt, ist knapp. Dagegen ist der Hochtöner G20SC, der für bis 80 W ausgelegt ist, jenseits dessen, was nötig wäre. Im Musikspektrum sind es die Bässe - und dazu zählt auch noch 200 Hz - die hohe Leistung abverlangen, nicht die Höhen. Höhen kommen im Musikspektrum nur mit kleiner Amplitude vor. In älteren Boxen vertragen die meisten Hochtöner deshalb auch nur 5 W, 10 W oder 20 W. Auch eine 100 W Box braucht im Hochtonbereich praktisch nicht mehr als höchstens 20-30 W. Aber Mitteltöner, der bei 200 Hz einsetzt und nur 30 W verträgt...?

Mir scheint, dass die W100S im ursprünglichen (schon älteren) Alto Konzept eingesetzt wurde und deshalb aus historischen Gründen dort immer noch drin ist. Angemessener wäre m.E. ein Mitteltöner, der bis 50 oder 60 Watt ausgelegt ist. So etwas hat Visaton ja auch (z.B. AL130, AL130M). Warum nicht in der Alto, das wäre doch viel angemessener, jedenfalls hinsichtlich eines ausgeglichenen maximalen Pegels und gleichmässiger elektrischer Belastbarkeit über den gesamten Frequenzbereich und besonders im Zusammenspiel mit dem Hochtöner G20SC?

Dem gegenüber zeigt der maximale Pegel der Kombi 2xW170S / W100S / G20SC einen deutlichen Einbruch im Frequenzbereich des Mitteltöners W100S, der letztlich der Flaschenhals für die Maximalleistung der Box (und die maximal mögliche Lautstärke) ist - gegeben durch seine max. 30 W. Anders gesagt, trotz zweier W170S und trotz der zwei MX50SE Verstärker, die Du planst, "kann" die Box nur maximal das, was der W100S in seinem unteren Frequenzspektrum an Leistung verkraften kann, und das sind nun mal nur maximal 30 W bei 400 Hz. Wird am Vorverstärker weiter aufgedreht und diese 30W bei 400 Hz überschritten, riskierst man, dass der W100S "durchbrennt". Nun ist 30W allerdings sehr laut (hier 102 dB SPL), das passiert also nicht bei lauter Zimmermusik, aber es kann passieren. Regelmässig kommen solche Überlast-Ausfälle bei "der Gartenparty" vor, wenn jemand im Freifeld so richtig schön Bass haben möchte und aufdreht. Dann ist vorhersehbar, dass unter diesen Umständen der W100S defekt wird, jedoch nicht beim Musik-Hörbetrieb im Wohnzimmer.

Gruß
Reinhard