Kopfhöhrerverstärker

David Kastrup wrote on Fri, 11-09-30 23:04:

Jetzt, wo Du's sagst. die Dämpfung der Eigenschwingungen hatte ich in meinen Überlegungen vergessen.

Horst-D.Winzler :

ob ich mich da recht entsinne, kann ich nicht mehr sagen, ist schon zu lange her, aber das Argument spielte eine Rolle, denke ich: Bei Spannungsquelle mit Spannungsgegenkopplung hat im Sinn der Austauschbarkeit der beteiligten Utensilien eine pflegeleichte Umgebung (zwei Pole, davon der eine fast immer auf 0 Volt, plus eine einfache Ohm-Angabe), wenn man es dagegen hält, wie man auf Basis ebenso leichter Austauschbarkeit Strommessung veranstalten soll. Die Antwort auf die praktische Frage: wie groß ist der Messwiderstand und wo befindet sich dieser, ist nicht mehr so trivial, bei Massenfertigung mit unvorhersehbaren Gerätekombinationen, selbst wenn das im Schaltbild nur ein kleiner Klecks ist. Eigentlich gehört der niederohmige Messwiderstand zum Verbraucher, dann braucht es eine abgeschirmte Steuerleitung zurück.

Bei nennenswerten Leistungen an Lautsprechern sollte weiters eine satte Spannungsüberhöhung erlaubt sein, wenn man wirklich den Strom einprägen will. Damit nähert man sich einer kleinen Karriere in der abzuschottenden Gefährdungsklasse. Das muss man erstmal in zivilisatorischer Breite in die Köpfe bekommen, wo die ganze Dudelelektrik zugleich das Experimentierfeld für erste Kleinspannungserfahrungen abgibt.

Für jene Zeit war so ein Zusammenhang wohl kaum diskutabel, das wäre ja ein Sakrileg gewesen, mit so filigraner Denkweise und dann auch noch teuren und gefährlichen Spannungen auf die Kartoffelkisten der Leute loszugehen.

Doch, das gilt in beide Richtungen.

Ein langsamer Sweep mit nachfolgender Transformation mittels Matlab o.ä. geht genau so gut.

Man könnte auch Rauschen nehmen und kreuzkorrelieren.

Gruß Henning

Voraussetzung "linear zeitinvariant". Die Zeitinvarianz sollte bei Equipment mit reproduzierbarem Ruhezustand (also ohne klemmende oder verschleißende Bestandteile) gegeben sein. Die Linearität ist ein Designkriterium: wenn es damit wesentlich hakt, ist das Konzept "Frequenzgang" schlicht nicht auf das System anwendbar.

Das ist eine brauchbare Methode im linearen Bereich. Für die Fragestellung nach Klirrfaktor liefert sie wesentlich schlechter interpretierbare Daten als ein Sweep und kann auch viel weniger in die Vollen gehen.

Deswegen ist Aufgabe 1, das System linear zu kriegen. Danach greift die Systemtheorie inkl. Frequenzgang und Impulsantwort.

Am 01.10.2011 08:53, schrieb Lutz Schulze:

Das Problem bei der Sache mit der Dämpfung ist der Lautsprecher selbst. Bei einem Innenwiderstand der Schwingspule im Bereich einiger Ohm und vorgeschalteter Weiche ist es ziemlich egal, ob der Verstärker nun 0,1 oder 0,01 Ohm Innenwiderstand hat.

Bernd

Die Weiche wird normalerweise so gebaut sein, daß sie im Durchlaßbereich durchläßt, und im Sperrbereich von der Lautsprecherseite aus einem Kurzschluß ähnlich sieht.

Hallo,

Die Dämpfung und das Verhalten bei Rechtecken ist besser solange man im linearen Arbeitsbereich bleibt unterhalb der Resonanzfrequenz - diese liegt meist im Bereich oberen Hörfrequenzen oder darüber, kann sich aber dennoch bemerkbar machen. Das Gesamtsystem ist schon gedämpft, mechanische Überschwinger erzeugen ja auch Gegenströme die ausgeregelt werden vom Verstärker.

Ich hatte wegen den Resonanzen zunächst mit passiven RC-Gliedern parallel zum Kopfhörer experimentiert um die Last zu linearisieren, (bei korrekter Bemessung hat man dann anähernd eine rein ohmsche Last) das hat dann eine Verbesserung erster Ordnung gebracht. Effekte höherer Ordnung sind aber geblieben.

Ein ideale Rechteckwiedergabe kann man in der Praxis eh nie erreichen, Kompromisse muss man immer machen zwischen steiler Anstiegszeit mit möglichen Überschwingern oder schlaffer Anstiegszeit ohne Überschwingen. Leider.

Bernd Mayer

Falsch. Ein dynamischer Lautsprecher ist ein reiner Serienschaltkreis mit dem Verstärker. Mechanische Überschwinger erzeugen elektrisch zunächst einmal eine Induktionsspannung im Serienkreis, sonst nichts. Bei einem stromgesteuerten Verstärker mit Ri=oo (wie hier gefordert) regelt der Verstärker die Auswirkung der Induktionsspannung komplett weg: der fließende Strom bleibt exakt derselbe, so als ob überhaupt keine Spannung induziert worden wäre.

Am 01.10.2011 21:55, schrieb David Kastrup:

Und das ändert an den Größenverhältnissen nun genau was?

Bernd

Gratuliere zum rhetorischen Umzingelungsmanöver. Im Interesse eines geordneten Schlagabtausches möchte ich aber doch darum ersuchen, daß Du Dich für eine Seite der Front entscheidest. Wer von uns beiden hat denn die "vorgeschaltete Weiche" als Argument angeführt?

Hallo,

ich finde als Ersatzschaltbild (das ja auch nur eine ideale Annäherung darstellt) keine reinen Serienschaltkreise sondern komplexere Modelle hier z.B. auf Seite 25

Hier noch ein Kopfhörerverstärker mit Stromsteuerung: "Reference listening systems: the sound how it is, not how it should be."

Die Leute von Isophon behaupten dass sie aus der Mathematik oder den Messdiagrammen ableiten können wie ein Lautsprecher klingt:

"Wir kennen derzeit aber nur zwei andere Hersteller weltweit, die über ähnliche mathematische Fähigkeiten verfügen. Was hat das Alles mit Klang zu tun? Sehr vieles. Ein mathematisch berechnetes Lautsprechersystem wird vom Entwickler verstanden. Der Frequenzgang, das Phasenverhalten, das Impulsverhalten und die Abstrahlcharakteristik sind bekannt, man muss sich nichts ?schön hören?.

Hat das System auch unter seitlichen Winkeln einen geradlinigen Frequenzgang, wird es ?natürlich? klingen. Bei gutem Impulsverhalten wird es dynamisch klingen und feine Details auflösen also hörbar machen. Bei guten Phasenverhalten wird es räumlich klingen und sich vom Lautsprecher lösen. Bei breiter Abstrahlcharakteristik wird es luftig und transparent klingen, ohne dass der Hochtonbereich betont, also zu laut gemacht wird."

Ich vertrau da lieber meinen Ohren.

Ich Habe bei der Recherche etliche interessante lnks gefunden die ich noch durchlesen will.

Bernd Mayer

Das "Ersatzschaltbild" wandelt i.a. mechanische Bestandteile (wie Sicken und Schallwiderstand) in elektrische um. Hier ging es aber tatsächlich um die elektrischen Bestandteile. Und wenn wir nicht gerade auf Dinge wie die Wicklungskapazität oder die Isolationswiderstände schauen, haben wir es da mit einem Serienkreis zu tun.

Hallo,

in der Praxis ist (anders als im Vakuum!) immer das Gesamtsystem wirksam und hörbar!

Bernd Mayer

Am 01.10.2011 21:44, schrieb Bernd Laengerich:

Und bei Endstufen mit sehr niedrigem Ri besteht die Gefahr von Instabilitäten. Was man auf keinen Fall will! Der bessere Weg ist allemal die Membran durch konstruktive Maßnahmen des Behälters des Lautsprechers zu dämpfen. zB durch Füllung mit Wolle etc, aber eben auch nicht zu dich usw. Es gibt viele Wege nach Rom. Angestrebt wird der aperiodische Grenzfall. Und das alles kann oft nur durch langwierige Versuche herausgefunden werden.

Dann erkläre mir doch bitteschön, wie die Induktionsspannung eine mechanische Auswirkung haben soll, wenn der Spulenstrom und damit die magnetische Kraft eingeprägt sind.

Die Induktionsspannung wird ja nicht im Ersatzschaltbild induziert, sondern in der Spule.

Mal langsam, damit wir und jetzt nicht mißverstehen. Meines Wissens setzt die Furienanalyse, bzw harmonische Analyse, einen periodischen Vorgang voraus. Der Einschwingvorgang aber muß als singuläres Ereignis betrachtet werden der einer e-Funktion gehorcht. Das eigentliche Problem ist der ev. oszillierende "Ausklang". Dieser Ausklang verändert die Frequenz mit abnehmender Amplitude. Wobei der Amplitudenverlauf dem log. Dekrement "gehorcht". So hab ichs noch in Erinnerung.

Sowas würde mir sehr gefallen. Generator an den Verstärker, Mikrofon an den Soundeingang des Schläpptops. Und alles weitere macht das Programm. Aber mir ist Matlab etwas zu teuer. Gibs eigentlich etwas gleichwertiges für Linux?

Rauschen ist ja fast wie Musik. Ich erinnere mich noch an Neil Diamonds "Beautiful Noise". ;-) Ein großes Problem ist wohl, für den mehrere Oktaven umfassenden Hörbereich eine gleichmäßiges weißes Rauschen herzustellen. Ich kann mich erinnern, das Firme wie W&G in solchen Rauschgeneratoren einen hohen Aufwand trieben, um das zu erreichen. Es gab Rauschgeneratoren die zuerst das Rauschen im höheren HF-Bereich erzeugten um es anschließend in den Hörbereich runter zu mischen.

Kann mir vielleicht jemand noch mit dem Schaltbild für den W&G- Rauschgenerator RG-1 aushelfen?

Am 01.10.2011 23:53, schrieb Bernd Mayer:

Ich habe die Links überflogen. Mein Eindruck, sehr gute Darstellung in denen alles Wesentliche behandelt wird. Was nicht angesprochen wird, ist allerdings auch nicht Ziel der Abhandlungen, das Einschwingverhalten der Membran. Man könnte sich das aber aus dem elektrischen Ersatzbildern "ausfiltern". Was mM wesentlich schwieriger sein dürfte, das Eigenschwingverhalten des Membranmaterials. Ich vermute, wollte man diese Material spezifischen Eigenschaften in ein gleichwertiges elektrisches Modell formen, würde sich das wohl grob gesehen, als eine parallel Schaltung von aussteuer- und frequenzabhängigen "Lausprechesystemem" darstellen lassen?

Bei hochohmigen Kopfhörern liegt doch eine Serienschaltung von verhälnismäsig kleiner Induktivität zu großem reellem Widerstand vor. Da würde eine geringer Ri der Quelle nichts ausrichten. Der Kopfhörer arbeitet selbst im "Strommodus".

Je steiler ein Filter je welliger ist es auch. Und je unangenehmer dürften sich Phasendrehungen bemerkbar machen. Ein guter Kompromiss für die Praxis sind wohl Filter mit 12dOktave Dämpfung. Das wenn es sich um Passive Weichen handelt. Bei aktiven Weichen hat man einen größeren Freiheitsgrad.

Zumal man ja Musik hören, sich dabei wohlfühlen will. Es geht nicht darum Meßinstrumente für die Ohren zu entwickeln. Nur eben eine solide, gute Übertragungskomponente zu entwickeln. Auf den Aufnahme- und Speicherteil haben wir ohnehin sehr selten Einfluß ;-)

Würdest du sie nach Durchlesens posten? wäre schön.

Am 02.10.2011 09:19, schrieb Horst-D.Winzler:

Hallo,

ja - da gibt es was:

"MATAA (Mat's Audio Analyzer) is a flexible and versatile audio analysis system based on Matlab or GNU Octave. MATAA uses the computer soundcard for the input and output of test signals."

Bernd Mayer

Am 02.10.2011 09:19, schrieb Horst-D.Winzler:

Hallo,

ja - da gibt es was:

"MATAA (Mat's Audio Analyzer) is a flexible and versatile audio analysis system based on Matlab or GNU Octave. MATAA uses the computer soundcard for the input and output of test signals."

Da sind auch zwei Artikel dazu verlinkt:

Bernd Mayer

Bernd Mayer