Rauschen von billigem Class D bei Subwoofer

May 19, 2020 15 Replies
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Hallo,



ich möchte einem Subwoofer einen Class-D Verstärker verpassen. Dabei schwebt mir etwas billiges vor, da ein Sub ja nun wahrlich geringe Anforderungen hat. Vorzugsweise schwebt mir ein Modul mit IRS2029S Controller vor, wie sie bei Ali reichlich angeboten werden. Die passen von der Spannung her recht gut.



Potentielles Problem ist das Rauschen. Da kann ich derzeit nicht einschätzen, inwieweit das kritisch ist. Bei höheren Frequenzen macht die 4" Spule vom Sub von alleine zu. Aber im Mitteltonbereich ist der sicher nicht leiser als im Nutzfrequenzbereich (Trennfrequenz 90Hz).



Hat jemand Erfahrungen mit so etwas? Kann man ggf. einfach die Kapazität im Ausgangsfilter etwas erhöhen? Oder ist das unkritisch?



Mit der Spannung kann ich nicht viel runter, weil der Lautsprecher bei der Resonanz über 100 Ohm hat. Da braucht man schon Pegel, wenn noch etwas raus kommen soll (Linkwitz-Transformation).


Marcel


Am 19.05.20 um 21:46 schrieb Marcel Mueller:

Hallo,

Erfahrung damit habe ich noch keine.

Ich würde mir das Rauschen ansehen auf einem Spectrumanalyser und auch anhören.

Allgemein gilt ja daß Rauschen abhängig ist von der Bandbreite und beim Subwoofer kann man die ja begrenzen.

Laut Datenblatt:

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der Baustein eine PSRRSupply voltage rejection ratio von 65 dB. Das bedeutet, daß Brummspannung auf der Versorgung entsprechend durchschlägt. Deren Frequenz liegt ja im Arbeitsbereich des Subwoofers. Eine gut gesiebte Versorgungsspannung ist da vorteilhaft.

Das Ausgangsfilter (Tiefpass) in der Applikation hat ja eine Trennfrequenz von ca. 50 kHz, passend für den Audiobereich bis 20 kHz, siehe:

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Für den Subwoofer kann man das anpassen um das Rauschen zu vermindern.

Bernd Mayer

Am 19.05.20 um 23:20 schrieb Bernd Mayer:

Das Spektrum ist mir total egal, solange man es im Raum nicht hört. Ohr direkt am Lautsprecher rauscht immer etwas. Eine Weiche, die das nicht tut, will ich nicht bezahlen. Die 97dB SPL sind da eher das Problem, da hört man halt auch schon Mikrovolts, solange sie nicht einzeln daher kommen. ;-)

Guter Hinweis. 65 dB PSRR ist jetzt kein Highlight. Da müsste ich auf grob 100mV Ripple sieben - eher unrealistisch.

Allerdings brummt es naturgemäß natürlich auch nur dann, wenn ordentlich Pegel raus kommt. Ob man es dann noch hört, ist eine andere Frage. Ich wollte jetzt keine extra Stabilisierung in die Versorgung einbauen, zumal ein alter, passender Ringkern hier noch herum fliegt.

Die Praxis ist weniger schön als der Simulator, zumal da eine komplexe LS-Impedanz dran hängt, die zumindest mal bei höheren Frequenzen näherungsweise durch ESR + ESL beschrieben ist, wobei letzteres mit ~1,7mH dominiert.

Muss ich mir im Detail mal anschauen. Aber eine Anpassung um einen Faktor 10-100 wäre schon denkbar, wenn es die Stabilität der Schaltung nicht beeinträchtigt. 200 Hz Bandbreite reichen für den Sub. Höchstens die Phasenverschiebung könnte mich dazu zwingen deutlich mehr Abstand zu halten, weil sonst Phase-Match mit den Satelliten im Eimer ist.

Ich denke, ich werde es probieren. ~15€ ist jetzt nicht so der Verlust, wenn es nicht klappt.

Marcel

Am 20.05.2020 um 18:00 schrieb Marcel Mueller:

Ist es doch eh, wenn die Satelliten mehr als 50cm vom Sub wegstehen, oder?

300Hz sind etwa 1m Wellenlänge.

Michael

Am 20.05.20 um 21:58 schrieb Michael S.:

Naja, bei mir ist der Sub in etwa zwischen den SATs. Abstand zumindest <1m. Und Transitfrequenz ist 90Hz, also die Oktave drum herum, so

60-130. Das sind dann schon eher 3m Wellenlänge.

Marcel

Ich hab schon ewig die gleichen Bedenken. Aber red mal gegen Goldöhrchen an.

Gab mal (70er) einen HickÄnd Verstärker, bei denen durch die Anordnung der Kühlkörper, der interne Kabelweg von den Transen zur Rückwand um sagenhafte 15(?)cm verkürzt wurde. Grosses Werbegeschrei: "Weniger ist mehr!" und latürnich saftige Preise, denn weniger sauerstoffreies Kupfer(sic) erhöhte latürnich den Preis...

Mein Einwand im Verhältnis zur Länge der Lautsprecherleitungen wurde als Dummfug abgebügelt :) Wurde auch was von Phasenverschiebung gemurmelt.

Und die Goldöhrchen haben da voll den Unterschied gehört. Unzweifelhaft!

Kurz danach kamen dann die Coax-Kabel für LS auf. :)))

Saludos (an alle Vernünftigen, Rest sh. sig) Wolfgang

Am 21.05.20 um 13:07 schrieb Wolfgang Allinger:

Ich zähle mich nun wahrlich nicht zu den Goldohren, eher jemand der Klingeldraht als LS-Kabel nimmt, aber die Sache mit der schwierigen Abstimmung zwischen Sub und Satellit kann ich sowohl empirisch als auch messtechnisch bestätigen. Eine gute 2.0 Lösung ist in der räumlichen Wiedergabe durch die Bank besser als jedes 2.1. Und der Frequenzgang der Komplettabstimmung ist oft eine Vollkatastrophe. 20 dB Gezappel die Regel, nicht die Ausnahme. Höhere Trennfrequenzen und größere Abstände verschärfen die Situation weiter. Ein Sub ist eigentlich immer ein Kompromiss - in der Realität oft eine schlechter. Wenn man sich viel mühe gibt, wird es ein akzeptabler.

Positive Ausnahme, sind Mehrwege-Verstärker mit DSP, die nicht nur den Frequenzgang jedes einzelnen Treibers auf den Raum einmessen, sondern auch die (relative) Phase. Damit kann man die negativen Auswirkungen der Sub-Abtrennung in erheblichem Maße kompensieren. Ferner kann man die Gruppenlaufzeit der Raummoden erheblich reduzieren. Gegen unsinnige Aufstellungen wie Sub in die Ecke unters Bett hilft das freilich nichts. Und gegen Bonsai-Satelliten hilft es auch nicht.

[...]

Das ist so in dem Geschäftsfeld. Es wird halt immer das Angeboten, was der Kunde haben will, bzw. wo man mit vertretbarem Aufwand einen Bedarf erzeugen kann. Ökonomische Aspekte schränken das weiter auf Lösungen ein, die sich leicht realisieren lassen. ;-)

Marcel

Am 20.05.2020 um 23:47 schrieb Marcel Mueller:

Wobei Du dann bei 1,5m ne vollständige Auslöschung hättest und der Frequenzganz im Transitbereich extrem zappeln dürfte, wenn Du Dich im Raum bewegst.

Man bekommt das für eine Sitzposition im Raum vielleicht einigermaßen hin, aber schon mit den Reflexionen oder bei zwei Zuhörern wirds komplex.

Wenn Du Angst um die Phase hast, dann solltest Du noch nen Phasenschieber einbauen, der Dir die Phase für Deine Sitzposition dann richtig hinschiebt.

Michael

Am 21.05.20 um 14:56 schrieb Michael S.:

Ja, aber 1,5m /Gangunterschied/ nicht Abstand. Das schon eher abwegig. Und wenn die Phasendifferenzen nicht mehr als etwa ±45° schwanken, ist das aus audiosicht schon eher im Bereich gut bis sehr gut, also bis ca.

40cm Gangunterschied sind noch egal.

Aber ja, das schafft man auch nicht immer. Der Frequenzgang /ist/ zappelig, weil ich es nicht ganz sauber hinbekommen habe. Das Problem entsteht, wenn die die Gruppenlaufzeit von Sat und Sub unterscheiden, üblicherweise deshalb, weil man bei den Sats sich im Bereich der primären Resonanz bewegt.

Tatsächlich sind die Zappeleien beim Sub-Übergang gar nicht so extrem positionsabhängig, jedenfalls solange wir von /sinnvollen/ Positionen im Raum sprechen. Das ist bei höheren Frequenzen wegen Raumreflexionen wesentlich problematischer - auch ohne Sub. Daran sind die Ohren aber gewöhnt. Wir nehmen das gar nicht direkt wahr. Man kann daraus allerding die Größe des Raums hören. Nimmt man diese Zappeleien, soweit möglich weg, dann wird die räumliche Wiedergabe zwar wesentlich besser, aber die akustische Wahrnehmung tritt eben auch in Widerspruch zu visuellen Wahrnehmung (z.B. Schallquellen außerhalb der Dimensionen des Raums), was dann je nach persönlichen Geschmack irgendetwas zwischen beeindruckend und unangenehm ergibt. Ein ähnliches Problem wie bei Simulatorkrankheit.

Das reicht nicht. Ich muss auch noch die Gruppenlaufzeit kompensieren, sonst stimmt die Phase nur rund um eine Frequenz einigermaßen. Das habe ich einigermaßen versucht, indem ich den Sats per Linkwitz-Transformation eine niedrigere Resonanz verpasst habe und die daraus resultierenden Filterpolynome direkt mit als Teil der Sub-Weiche betrachte. Aber so richtig sauber wird das mit vertretbarem Aufwand trotzdem nicht. Einen DSP pro Treiber habe ich nicht - zu viel Latenz. Nur das gesamte Audiosignal lasse ich durch ein an den Raum angepasstes

4k FIR-Filter laufen. Dessen 200ms Latenz kann ich im Audioplayer verstecken, da beispielsweise bei Seek-Operationen oder Titel-Wechseln einfach Samples schnell im Voraus dekodiert werden. Dadurch bekommt man kaum spürbare Latenz bei Benutzer-Interaktionen. Live-Streams sind natürlich zeitlich verzögert. Aber das sind sie sowieso.

Die Anpassung werde ich im Zuge der Umbauarbeiten auch nochmal etwas trimmen. Die vor über 15 Jahren auf einem Steckbrett zusammengebastelte Weiche - nichts hält länger als ein Provisorium - macht mittlerweile immer öfter durch Oxidation (kratzen) auf sich aufmerksam. Da wird es allerhöchste Zeit, den Lötkolben zu schwingen. ;-)

Marcel

Am 21.05.2020 um 14:56 schrieb Michael S.:

Einfacher und überall nachrüstbar wäre ein Sitzverschieber in die einmal festgelegte optimale Empfangsposition ;-)

DoDi

Hab' ich hier im Einsatz - 2.5mm^2 Coax, blau. Nicht wegen dem Klang, sondern weil das damals beim Diskothekenausstatter günstig zu beschaffen war - Coax vermutlich wegen "trittfest".

cu Michael

Am 21.05.20 um 19:27 schrieb Michael Schwingen:

Einmal das, aber es könnte auch wegen HF Einstreuungen sein. Analoge NF-PAs reagieren mitunter auf HF sehr eigen. Veranstalter wissen nie, wie die HF Verhältnisse am Veranstaltungsort sind.

Nönänü die HickFick haben damals Coax genommen, weil da die Felder im Kabel bleiben und nicht von aussen gestört werden können... und noch mehr so Dummfug. Vor allem im NF Bereich... Hinweis auch immer auf gut geschirmte Leitungen von Plattenspieler (min mindigens 100kg Teller) zum Vertärker... Und was für den Plattendreher gut ist, ist auch gut für die Brüllwürfel...

Und dann gehts ab, mit WufftaWuffta.

Saludos (an alle Vernünftigen, Rest sh. sig) Wolfgang

Am 21.05.2020 um 22:48 schrieb Wolfgang Allinger:

Da gibt ein schönes Video, das die mehrfachen Fluchtversuche eines "manuell" erregten Subwoofers in ungeeigneter Leichtbauweise von einer Bühne dokumentiert. :-D

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W.

Wolf gang P u f f e schrieb:

Pah, Amateur! ;)

So macht man das:

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oder so:
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Guido

Jau, aber Musik ist grausam

Saludos (an alle Vernünftigen, Rest sh. sig) Wolfgang

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