Lautstärkeregelung - das ewige Rauschen der ICs

Alle Bauteile, die das Musiksignal passieren muss fügen etwas dazu (sogar Widerstände und Potis). Sei es Rauschen oder Verzerrungen jeglicher Art. In Klangregelstufen und Vorverstärkern werden bei "normalen" Geräten Operationsverstärker eingesetzt. Die gibt es in Preisklassen von wenigen Cent bis mehreren hundert Euro. Aber Rauschen tun alle, nur unterschiedlich stark. Deshalb versuchen viele "High-Ender" so wenig Bauteile wie möglich in den Signalweg zu bringen. Was nicht da ist macht auch keinen Ärger! Meinen Vorverstärker habe ich so konzipiert, dass ich die Verstärkung abschalten kann. Es bleibt dann nur noch das Lautstärkepoti und die Eingangsrelais im Singnalweg. Die Ausgangstufen meines D/A-Wandlers sind kräftig genug um die Endstufen trotzdem voll austeuern zu können. Beim Tuner klappt das nicht, der ist auf die Verstärkung angewiesen. Auch ein unsauberer Aufbau (Abschirmung, Layout, Auswahl der Bauteile) eines Verstärkers kann zu Einstreuungen führen.

Fazit:
Es gibt zwei Möglichkeiten:
1. Verzicht üben.
2. Sauberer Aufbau und hochwertige Bauteile. Das wird von der Industrie aber aufgrund von Kosten vermieden.

Luke66 schrieb:

Mahlzeit, ich weiß nicht, ob ich mit meinem Thread hier das richtige Forum erwischt habe, aber folgende interessante Frage:

Das wäre vielleicht in der normalen Verstärkerabteilung besser aufgehoben als in der reparatösen.

Luke66 schrieb:

Rauschen eigentlich alle ICs, die der Klangregelung in Verstärkern dienen, bzw. warum bekommt es kein Hersteller in den Griff?

Alle Verallgemeinerungen sind falsch. Bist du dir denn in diesem Punkt sicher?

Es gibt immerhin schon ganz ohne solche ICs einiges an Einflußmöglichkeiten. Die habe ich in diesem Thread zu ergründen gesucht. Die praktische Anwendung folgte dann hier.

Bei einer IC-basierten Lautstärkeregelung zählt die danach verbaute Spannungsverstärkerstufe. Vermutlich ist sie genau deswegen etwa beim Wolfson WM8816 (z.B. Bryston B100) extern ausgeführt. Bei ICs ist man ja meist auf MOS festgelegt, das kleinste Eigen-Spannungsrauschen bieten aber bipolare Eingangsstufen.

Luke66 schrieb:

Wie sieht es eigentlich bei Surround-Receivern aus (habe selbst keinen)? Die sind doch alle IC-gesteuert, oder?

Mein oller Onkyo hat Poti und keinen besonders niedrigen Rauschpegel. (Spec Rauschabstand: 100 dB(A).) Der Kenwood hat so'n IC-Ding und rauscht tatsächlich auch durchschnittlich laut, aber da blicke ich bei der Pegelführung absolut nicht durch, schon weil das Signal mehrfach durch den M61516FP gescheucht wird und ein Blockschaltbild in der Service-Doku wohl zuviel Luxus gewesen wäre (ich vermute bald, man wollte auf die Art das fröhliche Abkupfern der Schaltung erschweren).

Die aktuellen größeren Onkyo-AVRs sind je nach Power mit 106 oder 110 dB(A) angegeben, was dann immerhin ordentliches Vollverstärkerniveau wäre. Viel mehr packt der o.g. Bryston auch nicht, 108 dB unbewertet (und das bei einer mäßigen Empfindlichkeit von 1000 mV - die Onkyos haben 200 mV und damit entsprechend mehr Gesamtverstärkung).

Mahathma schrieb:

Meinen Vorverstärker habe ich so konzipiert, dass ich die Verstärkung abschalten kann. Es bleibt dann nur noch das Lautstärkepoti und die Eingangsrelais im Singnalweg. Die Ausgangstufen meines D/A-Wandlers sind kräftig genug um die Endstufen trotzdem voll austeuern zu können.

Das ist konzeptionell genau richtig, denn unnötige Spannungsverstärkung erhöht letztlich nur der Grundrauschpegel.

Ich hätte allerdings dazu eher die Spannungsverstärkerstufe auf Gain = 1 getrimmt, statt sie rauszunehmen. Wenn man einen sehr, sehr rauscharmen Opamp nimmt (um 1 nV/sqrt(Hz) Spannungsrauschen, die gibt es), ist deren Rauschanteil schon gegenüber einem Widerstand von wenig über 100 Ohm zu vernachlässigen, was normalerweise einem nur wenig aufgedrehten Poti entspricht. Dann hat man nicht eine potentiell ewig lange relativ hochohmige und damit störanfällige Verbindung (maximal Rpoti/2 || Rin, kann ohne weiteres im kOhm-Bereich sein), sondern es dominiert der Ausgangswiderstand der Verstärkerstufe.

Man kann das ganze übrigens noch rauschärmer machen, wenn man einen Eingangspuffer vorsieht und ein niederohmigeres Poti verwendet. Mit Spannungsverstärkung 2 werden es wohl bei gewöhnlichen CD-Playern maximal knapp 6 Vrms sein (2,0 Vrms Nennpegel + 3 dB Intersample-Over + 6 dB Gain im Verstärker), dann kann man locker ein Poti mit 2k2 nehmen und trotzdem nur etwa 16 mW darin verbraten (die können meist so 50 mW ab - was das 1/f-Rauschen bei so großen Strömen sagt, ist eine andere Baustelle). Das bringt insgesamt im Vergleich zu einem passiven 50k-Poti immerhin bis zu 6 + 13,5 = 19,5 dB weniger Rauschen in der Einstellung -6 dB.
(Das kann man auch auf die Spitze treiben und einen Batzen Widerstände nebst Stufenschalter statt Poti verwenden, dann geht's noch niederohmiger. Dann wird man aber wohl nicht ohne eine diskrete Treiberstufe auskommen, ein OP allein packt das irgendwann nicht mehr. Irgendwann ist natürlich auch Schluß.)

Hm, mann könnte jetzt anfangen zu philosophieren...
Das mit dem Verstärkungsfaktor 1 hab ich mal probiert. "Opfer" dafür war ein gewöhnlicher OP27. Dieser rauscht mit etwa 3,5nV/sqrtHz und gilt deshalb noch als sehr rauscharm. Als Poti kam ein sehr gutes Alps mit 10k zum Einsatz. Damals habe ich aber eher die klänglichen Auswirkungen untersucht, statt auf geringstes Rauschen zu achten. Rauschen war in beiden Fällen kaum zu vernehmen... Was den klänglichen Aspekt betrifft aber durchaus. Mit Puffer war es deutlich währmer und "fetter", aber viele Details blieben einfach auf der Strecke. Klar, mit anderen OP-Amps, optimiertem Layout und verbessertem Netzteil hätte man da sicherlich noch Steigerungen erzielen können. Es war (und ist) einfach faszinierend wie man mit wenig Aufwand (und Geld) gute Ergebnisse erziehlen konnte. Die Sache mit kräftigen Pufferstufen, niederohmigen Regler (Poti oder Stufenschalter) habe ich gedanklich auch schon mal durchgespielt. Die Frage ist dabei nur ab welchem Aufwand es wirklich besser klingt wie die passive Lösung...