Genauigkeit der Entzerrer-Kennlinie im Phono-Preamp

Moin,

SteffDA schrieb:

...Was mir besonders auffällt ist die Einfachheit dieser Netzwerke, aber eben auch deren Grenzen. Zum Beispiel soll eine Abfall zwischen 50Hz und 500Hz um 12dB erfolgen,d.h. 12db/Dekade. Sowas mit einem einfachen RC-Netzwerk aus meiner Sicht nicht machbar, die haben 20dB/Dekade...

Die Einfachheit ist hier Prinzip und genau so genormt worden
20 dB/Dek. bzw. 6 dB/Okt. sind die Maximalwerte, wenn ausschließlich das C wirkt.
Die RIAA-Kurve ist eine Kombination aus mehreren RC-Gliedern.
In der Nähe der Rs ist die Steilheit geringer.
Lies dich mal in Basics ein, z.B.:
http://de.wikipedia.org/wiki/Schneidkennlinie
http://www.euronet.n...aa_background_1.html
http://www.huennebeck-online.de/papers/phonoentzerrung/main.html

Der sog. "Bode-Plot" mit schematisierten Kurven zeigt genau Dein Verständnis-Problem.


Gruss,
Michael

Sorry, ich steh da grad auf'm Schlauch mit meinem Verständnisproblem....
Auch in den Links sind die Entzerrungkurven "relativ lasch".
Ich hatte im Netz ml 'ne Grafik gefunden, die aussagte, das zwischen 20Hz und 50Hz ein linerer Frequenzgang sein soll, zwischen 50Hz und 500Hz ein Abfall um 12dB, zwischen 500Hz und ca. 2100Hz ein linearer Frequenzgang zwischen ca. 2100Hz und 10KHz ein weiterer Abfall um 18dB.
Und genau das finde ich in den vorhandenen Kurven nicht wieder, deshalb meine Frage.
Oder sitze ich hier einer Verwechslung mit den Asymptoten auf?

Grüße
Steffen

Hi,

vlt. nütz Dir das hier etwas:

http://www.heise.de/ct/projekte/riaa-entzerrer/

oder wirst Du hier schlauer?

http://www.elv-downl...E100_KM_G_011212.pdf

Bei der Entzerrungskurve handelt es sich im Prinzip um drei nacheinandergeschaltete Einzelfilter.

Gruß
Olaf

Hi,

SteffDA schrieb:

...Ich hatte im Netz ml 'ne Grafik gefunden, die aussagte, das zwischen 20Hz und 50Hz ein linerer Frequenzgang sein soll, zwischen 50Hz und 500Hz ein Abfall um 12dB, zwischen 500Hz und ca. 2100Hz ein linearer Frequenzgang zwischen ca. 2100Hz und 10KHz ein weiterer Abfall um 18dB.

Die 3 Zeitkonstanten sind 3180, 318 und 75 µs, entsprechend 50, 500 und 2120 Hz.
Daraus ergeben sich die Asymptoten im schematisierenden Bode Plot zu:
-- 20 dB zwischen 50 und 500 Hz, sowie ...tiptiptip...
-- 13.5 dB zwischen 2120 und 10000 Hz bzw. 19.5 dB bis 20000 Hz.
Die realen Werte sind aus den Kurven in den links zu entnehmen.

Gruss,
Michael

Bei der Entzerrungskurve handelt es sich im Prinzip um drei nacheinandergeschaltete Einzelfilter.

Das ist genau eines der Dinge, die ich nicht verstehe. Hintereinanderschalten von Filtern heißt Multiplikation der einzelnen Übertragungsfunktionen.
Genau das habe ich gemacht, das Ergebnis ist einer Entzerrerkennlinie nicht im geringsten ähnlich.
http://s12.directupload.net/file/d/2000/2p3omoj2_gif.htm
Tiefpaß 50Hz/3180µs: blau
Hochpaß: 500Hz/318µs: grün
Tiefpaß: 2122Hz/75µs: orange

Was ist da falsch? Bzw. wo ist mein Denkfehler?

Grüße
Steffen

Hi Steffen,

dein Problem besteht darin, dass die Filter gar nicht unabhängig sind und du es darum mit unabhängigen Filtern auch nicht hinbekommst

Der erste Teilfilter hat einen Knick bei 50 und bei 500Hz.
Von einer Geraden gibts ab 50Hz einen Abfall, der dann ab 500Hz wieder in eine Gerade übergeht.
Das bekommst du hin, indem du einfach 2 Widerstände in Reihe schaltest und einen davon mit einem C überbrückst.
Du kannst es auch so aufzeichnen, dass du
- eine Kurve hast, die ab 50Hz abfällt
- und eine 2te die ab 500Hz ansteigt.
Rechnest du beide zusammen hast du genau obige Funktion weil der Anstieg ab 500Hz die abfallende Flanke des 50Hz-Filters wieder zu einer Geraden werden lässt.

Erst danach folgt der 2te Teilfilter, der bei 2kHz abfällt und dann je nach Geschmack bei ca 50kHz wieder in eine Gerade übergeht.

Die Normkennlinie ist ja nicht vom Himmel gefallen und auch nicht am Schreibtisch entstanden. In grauer Vorzeit hat mehr oder weniger jeder seine eigene Entzerrung gemacht und das war natürlich wenig erbaulich. Also hat man sich irgendwann mal geeinigt und im Laufe der Zeit haben sich dann praktisch alle daran orientiert. Die Entzerrung musste in den Röhrenschaltungen mit möglichst einfachen Mitteln umsetzbar sein und so wurde einfach das genormt, was so etwas der Mittelwert dessen war, was zur damaligen Zeit sowieso benutzt wurde. Um sich der Norm anzunähern, mussten also nur 2-3 Bauteile vom Wert her angepasst werden ohne dass die Schaltung dadurch verändert werden musste.

Auch bei der Tonbandtechnik oder beim UKW-Rundfunk, ja sogar bei der CD wurden genau solche Netzwerke benutzt bzw zumindest vorgesehen.

Wenn bei der Aufnahme diese Funktion benutzt wird:

und du bei der Wiedergabe das machst:

kommt als Ergebnis 1 heraus und genau das willst du haben.

Hinzugekommen sind nur noch die Bassentzerrung bei 20Hz (Rumpelfilter) und die (vergessene) HF-Entzerrung bei 50kHz.

Hi,

SteffDA schrieb:

...Was ist da falsch? Bzw. wo ist mein Denkfehler?

Die 2. Zeitkonstante (318 µs/500 Hz) ist nicht die Grenzfrequenz eines Hochpasses, sondern die einer Höhen-Anhebung.
D.h. Deine grüne Kurve ist falsch gezeichnet.
Sie muss -- von tiefen Frequenzen kommend -- bis 500 Hz flach verlaufen und dann mit 6 dB/Okt. ansteigen.

Gruss,
Michael

Als reiner Hobby-Elektroniker schlackere ich bei euren Formeln ja nur mit den Ohren, aber als praktischer Bastler kann ich versichern: die Einflüsse des Systems sind viel, viel größer als evtl. leichte Abweichungen in der Entzerrkurve.

So, ich denke ich habs jetzt :-)
@Mwf: Dein Hinweis mit der grünen Kurve hat mir auf die Sprünge geholfen.
Schwarz wieder die Gesamtkennlinie, die grüne dient nur der Rumpeunterdrückung.
http://s2.directupload.net/file/d/2001/yfgvywqp_gif.htm

Grüße
Steffen

PS: Achso, den angedachten Schaltplan mit Bauelementwerten kann ich gerne hochladen. Es soll ein vollsymmetrischer Aufbau werden und dazu findet man nahezu nix im Netz, deswegen der Zirkus hier ;-)

Hi Steffen,

deine schwarze Kurve fällt über 2kHz zu steil ab.
Kann es sein, dass du die rote 2 mal berücksichtigt hast?

@hreith
Ja, die orange Kurve ist ein Tiefpaß, den ich zweimal berücksichtigt habe. Sonst komme ich nicht auf -30dB bei 10kHz gegenüber dem Wert bei 20Hz.

SteffDA schrieb:

Es soll ein vollsymmetrischer Aufbau werden und dazu findet man nahezu nix im Netz, deswegen der Zirkus hier ;-)

... Deine Schaltung würde mich jetzt aber auch interessieren

:-) Detlef

Also, ich will mehrere der folgenden Vierpole nutzen:
http://s5.directupload.net/file/d/2001/pswdh6dn_gif.htm
Wie im Bild zu sehen sind die, je nach Beschaltung in den Querzweigen (Überkreuz) als Hoch- oder Tiefpaß nutzbar.
Wenn man das Verhältnis von RQ zu RL ändert (also ungleich 1) dann erhält man eine Übertragungsfunktion wie die blaue Kurve in Beitrag #10. Durch das Widerstandsverhältnis läßt sich der Abstand der Asymptoten verändern. Die Eckfrequenz beim "Knick" an der oberen Asymptote hängt dabei nur von CQ und RQ ab.
Wenn man den Schaltplan etwas umzeichnet kommt man auf eine gewöhnliche Brückenschaltung. Gerechnet habe ich wie folgt:
Hochpaß, grün:
http://s6.directupload.net/file/d/2001/vrd2narv_gif.htm
mit den Werten RL = RQ = 3,3k; CQ = 10nF

"Tiefpaß", blau:
http://s7.directupload.net/file/d/2001/h4p4l28w_gif.htm
mit den Werten RL = 3k; RQ = 4,7k und CQ = 330nF

Tiefpaß, orange:
http://s12.directupload.net/file/d/2001/rv4b4mai_gif.htm
mit den Werten RL = RQ = 3,3k; CQ = 6,8nF

Diese Vierpole will ich, durch OPVs entkoppelt hintereinander schalten.

Die Grenzfrequenz ist ist immer halb so groß, wie die mit f=1/2*pi*RQ*CQ errechnete. Warum das so ist, ist mir noch nicht 100%ig klar, auch wenn ich die o.g. Gleichungen gleich 0,707 setze erhalte ich dieses Ergebnis.

Nachdem mir das Verhalten dieser Vierpole klar war, hab ich einfach gezielt mit dem Funktionsplotter probiert :-)
Als Funktionsplotter dient mir der Grapher von Apple.

Grüße
Steffen

PS: Wenn man nur Widerstände benutzt und 0 <= RQ <= RL setzt, erhält man ein Dämpfungsglied mit 0 <= Ua <= Ue.
Sowas will ich dann zur Laustärkeeinstellung nutzen.

zum Anachronismus hier muss ich doch auch noch meinen Senf abgegeben,
wenn's um den praktischen Aufbau geht

http://www.hifi-forum.de/viewthread-71-7057.html

Hi,

SteffDA schrieb:

...die orange Kurve ist ein Tiefpaß, den ich zweimal berücksichtigt habe. Sonst komme ich nicht auf -30dB bei 10kHz gegenüber dem Wert bei 20Hz.

Dir ist klar, da ist noch grundsätzlich der Wurm drin

Sag mal, was ist eigentlich Dein Antrieb zum Suchen einer alternativen Lösung.
Welches Problem möchtest Du lösen?
Was könnte Deine voll-symmetrische Schaltung extra leisten?


Gruß,
Michael

Dir ist klar, da ist noch grundsätzlich der Wurm drin

Warum? Wenn die Kenninie zwischen 2kHz und 10kHz um 18dB abfallen muß, muß sie doch entsprechend steil sein, oder sitze ich da wieder 'nem Denkfehler auf?

Der Antrieb ist, einfach was Neues zu machen, 'ne schaltungstechnische Herausforderung, weil es Spaß macht...

Außerdem verspreche ich mir eine (nahezu) störungsfreie Übertragung/Signalverarbeitung vom Eingang bis zu den Lautsprechern, keine Probleme mit Brummen, mit Störungen, Einstreuungen..., deshalb die vollsymmetrische Auslegung bis einschließlich Leistungsverstärker.

Grüße
Steffen

"Warum? Wenn die Kenninie zwischen 2kHz und 10kHz um 18dB abfallen muß, muß sie doch entsprechend steil sein, oder sitze ich da wieder 'nem Denkfehler auf?"
==> ja
Deine Zielfunktion sieht so aus:


wenn du bei 10kHz etwa -14dB und bei 20kHz -20dB hast, dann sind das 6dB/Okt. und keine 12 oder 18.

Eine "vollsymmetrische Auslegung" ist kein Garant für Rausch- Brumm- oder Störarmut. Einzig die gleichphasigen Anteile können sich aufheben. Das heist aber noch lange nicht, dass dies die dominante Art der Störung wäre - naja, das wirst du im Laufe deines Projektes schon lernen.

@hreith:
Sorry, wenn ich nochmal drauf rumreite, aber die von dir gezeigte Kurve startet auch bei mehr als +15dB. D.h. die Differenz zwischen den Pegeln bei 20 Hz und bei 10kHz ist hier sogar größer als 30dB.
Die Kurve, die ich im Netz gefunden habe startete bei +12dB (20Hz), hatte ab 50Hz einen Abfall bis 500Hz auf 0dB und dann wieder einen Abfall ab ca 2kHz auf -18dB bei 10kHz. D.h. zwischen den Pegeln bei 20Hz und bei 10kHz liegen 30dB Differenz. Und das macht meine Kurve.
Aber ich laß mich da gerne eines Besseren belehren, werde auch nochmal im Netz schauen.

Ein Garant ist es sicher nicht, aber ein guter Schritt in diese Richtung. Ich denke doch, das Einstreuungen auf eng beieinander liegende Leitungen im NF-Bereich gleichphasig sind. Insofern sollte es da Vorteile bringen. Fürs bzw. gegen das Rauschen bringt das natürlich nicht viel.

Gibt es denn überhaupt Plattenspieler mit symmetrischem Signalausgang?

Wenn nein, wie willst du dann von einem symmetrischen Entzerrerfilter profitieren.

Und selbst wenn, warum muss dann das Filter symmetrisch sein, geht es doch eigentlich um die symmetrische Signalleitung.

Ich kann mir vorstellen, dass, bedingt durch Bauteilwertetoleranzen, ein symmetrischer Aufbau des Filters eher neue Probleme schafft, bzw eine gute CMRR verhindert, wenn man an ein rein passives Eingangsnetzwerk denkt.

Gibt es denn überhaupt Plattenspieler mit symmetrischem Signalausgang?

Soweit ich weiß, ja.

Es geht um einen kompletten symmetrischen Aufbau, vom Eingang bis einschließlich Endstufe.
Bauelemente mit 0,1% Toleranz kosten ja nicht mehr die Welt und die sollten ausreichen

Hi Steffan,

ich kann dir nur Tipps geben. Deine Gedanken und deine Erfahrungen musst du selbst machem/sammeln.
Das Schöne an der dB-Skalierung ist ja, dass man es sehr leicht verschieben kann da aus der Miltiplikation eine einfache Addition wird.
Deine schwarze Summenkurve hat bei 10kHz ca -32dB und bei 20kHz ca -43.5dB was einen Unterschied von ca 11.5dB macht.
Die Normkurve hat bei 10kHz ca -13.8dB und bei 20kHz ca -19.6dB was einen Unterschied von ungleich 11.5dB macht.
Kannst ja mal darüber nachdenken ob du bei dem Aufwand, den du zu treiben gedenkst wirklich Abweichungen in der Entzerrung von 100% (6dB) in Kauf nehmen möchtest.

Steffen,

nimm´ doch mal einen Standard 2-stufigen RIAA-Preamp z.B. Figure 4 und messe/simuliere ihn.
Wo sind Ansätze zur Verbesserung bzw. was bringt eine Symmetrierung?

:-) Detlef

Hi Detlef,

generell ist der Ansatz von Steffan schon nicht schlecht:
"Was ist da falsch? Bzw. wo ist mein Denkfehler?"
und ich drücke ihm die Daumen, dass er im Laufe seines Projektes die Antwort findet.
Manch Dinge kapiert man eben erst dann, wenn man sie selbst erlitten hat und da ist der Steffan auf dem Weg.