Gedanken zum Verstärker
Themabewertung:
  • 0 Bewertung(en) - 0 im Durchschnitt
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
richi44
Unregistered

 
#1
12.01.2010, 15:29

... und der Elektronik allgemein

Es existiert die alte Diskussion, ob man Unterschiede zwischen Verstärkern hören könne. Und was für Verstärker gilt, gilt im Grunde auch für alle andere Elektronik, ob das nun die Analogteile eines CD sind oder ein Tuner oder eine Bandmaschine.
Und an dieser Stelle möchte ich wieder mal an die alte DIN 45500 erinnern. Dort sind Mindestanforderungen festgelegt worden, welche Geräte erfüllen müssen, die als HIFI bezeichnet werden sollen.

Die Krux dieser Norm war, dass sie sich nicht an einer „Unhörbarkeit“ festmachte und auch nicht an einem hypothetischen Höchststandard, sondern daran, was zu jener Zeit ohne grösseren Aufwand zu erreichen war. Schliesslich wollte man ja nicht die bekannten (vornehmlich deutschen) Hesteller brüskieren.
Wenn man also anschaut, was von einem Verstärker gefordert wurde (eigentlich der einfachsten Elektronik), so konnte man schon fast davon ausgehen, dass die zugelassenen Unzulänglichkeiten unterhalb der durchschnittlichen Hörschwelle lagen, zumindest, wenn man nicht gezielt auf diese oder jene Veränderung achtete.

Wenn also ein Klirr von 0,7% gefordert wurde (hauptsächlich K3 und etwas K2, aber kaum Klirr höherer Ordnung), so kann dies an der Hörgrenze liegen. Bei einem Tonbandgerät war aber im Bereich der tiefen und mittleren Frequenzen ein Klirr von 3% (K3) zulässig, oberhalb etwa 3kHz gab es schon gar keine Beschränkung mehr, weil sonst die bandsparenden Geschwindigkeiten von 9,5cm/S und tiefer nicht machbar gewesen wären. Übrigens auch im Studio waren bei Bandgeräten Klirrwerte von 3% durchaus „toleriert“, weil ein kleinerer Klirr eine weniger starke Bandaussteuerung bedeutet hätte und dadurch das Rauschen angestiegen wäre. Um dies alles zu umgehen gab es sowohl im Heimbereich als auch im Studio Rauschunterdrückungssysteme (Telefunken HighCom, Dolby B und C im Heim, Dolby A und SR im Studio sowie dbx für Heim oder Studio). Dies waren aber eigentlich Protesen, die nicht wirklich Qualität ermöglichten, sondern nur neue Probleme schafften, etwa TIM-Verzerrungen durch verspätete Reaktion der Systeme sowie dynamische Unzulänglichkeiten, sodass neue Verzerrungen entstanden.

Betrachten wir die heutige Welt, so können wir analoge Aufzeichnungs- und Übertragungsverfahren einfach mal weg lassen. Die Analogtechnik in diesen Bereichen ist im Grunde verschwunden. Wenn es noch Plattenspieler oder Bandmaschinen gibt (oder Mittelwellen-Radio), so sind dies Liebhaberprodukte, bei denen ein Fortschritt systembedingt nicht möglich ist. Mit verbesserter Verstärkertechnik kann man jedenfalls das Platten- und Bandrauschen nicht wirklich bekämpfen. Was also bleibt ist der analoge Verstärkerteil. Und da gibt es tatsächlich Variationsmöglichkeiten. Was davon dann als hörbaren Fortschritt beim Zuhörer ankommt und was ihm davon noch bewusst wird, soll erst mal unsere folgende Betrachtung sein.

Zuvor aber nochmals ein kurzer Rückblick in die analoge Aufzeichnungswelt. Nehmen wir Schallplatten der 70er und früher, so waren dies meist Bandaufnahmen, mit oder ohne Dolby, welche zwecks Bearbeitung angefertigt wurden. Da konnte mechanisch geschnitten und geklebt werden oder es wurde elektronisch, also durch Kopieren „geschnitten“. Diese art verschlechterte die Qualität aber erneut, weil jede Kopie zusätzliche Verluste aufwies.
Nun wurde und wird behauptet, dass analoge Aufnahmen rein und ohne „Treppen“ erfolgt seien, wie dies bei der Digitaltechnik durch die Quantisierung der Fall ist (das Analogsignal muss gemessen werden und es wird der nächst passende digitale Wert gesucht und dieser dann aufgezeichnet). Natürlich sind Elektronen „klein“, aber auch sie stellen eine bestimmte Grösse dar. Und das Plattenmaterial ist auch nicht unendlich fein, sondern die Plattenrille gleicht einem Flussbett. Wenn man dieses abtastet, so gibt es da mehr oder weniger grosse Steine, welche den Verlauf bestimmen und würde man einen verschieben, so würde man am nächsten anstossen, sodass der Verlauf mindestens so holperig würde wie wenn man eine lange Treppe runter fährt. Und auch bei einer Bandaufnahme haben wir das magnetisierbare Eisenpulver auf dem Band, das eine bestimmte endliche Feinheit aufweist und damit die maximale Auflösung vorgibt.
Theoretisch ist Band und Platte etwa mit der selben Feinheit zu vergleichen, wie sie die übliche CD bietet, eventuell noch etwas feiner, aber eine SACD hat mit Sicherheit die feinere Auflösung als die analoge Medien bieten können, wenn man den Materialaufwand nicht übertreiben will (Ein grossformatiges Fotoplatten-Negativ hat eine sehr feine Körnung, welche von Digitalkameras heute gerade erreicht wird. Nur wer will heute schon beschichtete Glasplatten und Kameras im 20 Liter-Format rumschleppen?). Das mit der unendlich feinen Auflösung ist also auch in der Analogwelt ein Traum. Und genau so ist es mit den Signalen an einem Verstärker. Ein Rauschen bewirkt letztlich etwas ähnliches wie eine endliche Feinheit der Auflösung. Der momentane, tatsächliche Signalwert ist nicht das, was das Analogsignal eigentlich sein möchte, sondern ein Wert in der Umgebung des angestrebten, mal höher, mal tiefer, je nach Rauschsignal. Und damit ist es doch kaum mehr ein Unterschied zum Digitalsignal.

Also, unter diesem Aspekt existiert die analoge Feinheit nicht. Es war mindestens so falsch, was da raus kam wie beim Digitalsignal und dort weiss man wenigstens, in welchen Breiten sich der Fehler bewegen kann, analog ist dies reiner Zufall und nicht vorhersehbar.

Nun gibt es bei der Elektronik eine Reihe von Signalbeeinflussungen, die hörbar sein können, die aber auch unter der Hörschwelle liegen können. Richtigerweise müsste man nun erst mal die Hörschwelle für alle möglichen und unmöglichen Ereignisse ausloten.
Sicher ist, dass Klirr (K2, K3 usw.) das Signal verändert und sicher ist, dass dieser Klirr mehr oder weniger hörbar ist. Da Klirr niedriger Ordnung musikalisch sinnvoll ist (Oktaven, Quinten, bis zu Terzen), stört er zumindest in einem Musikstück nicht, solange er nicht zu gross wird. Darüber habe ich an andere Stelle hier im Forum schon berichtet.
Würden wir uns nur reine Sinustöne anhören, und da auch nur einen nach dem anderen, wäre Klirr kein wirkliches Problem, im Gegenteil. Durch den Klirr, also die neu entstehenden Frequenzen, welche einen musikalischen Zusammenhang haben, wird aus dem Fiepston erst ein Klang.
Es gibt aber nicht nur Klirr, sondern auch Intermodulation. Das geschieht, wenn gleichzeitig zwei Sinussignale anliegen. Da entstehen auch neue Frequenzen, aber das sind jeweils Addition und Subtraktion der beiden Frequenzen. Haben wir z.B. 500Hz und 3000Hz, so gibt es neben diesen beiden Frequenzen 2500Hz und 3500Hz. Und diese beiden Neuen haben musikalisch nichts mit den ursprünglichen 500Hz und 3000Hz zu tun.
Gut, es gibt Menschen, die kein Musikgehör haben und nicht feststellen, wenn etwas falsch klingt. Sie sind aber eine Minderheit. Daneben gibt es Musiker, die auf eine „Verstimmung“ stark reagieren. Sicher ist, dass die Mehrheit Töne, die nichts mit den Tonintervallen am Klavier zu tun haben, sehr rasch feststellen können.

Wie gesagt habe ich darüber bereits berichtet und es ist zumindest bekannt, welche Konstellationen mit welcher Stärke vorhanden sein müssen, um hörbare Beeinträchtigungen zu erzielen. Was noch nicht vollumfänglich geklärt ist, was bei drei, vier und mehr Tönen gleichzeitig passiert. Je mehr Einzeltöne, desto grösser wird die Anzahl an neuen Mischtönen, welche ihrerseits auch wieder untereinander und mit den ursprünglichen Tönen reagieren können. Dies alles abzuklären ist sehr aufwändig und wird daher auch unterbleiben. Es ist aber eine Tatsache, dass unser Ohr genau auch diese Unzulänglichkeiten aufweist und genau so Mischtöne produziert.

Wir könnten nun hergehen und 10 einzelne Töne elektrisch zusammenmischen und über einen Verstärker einem Lautsprecher zuführen. Dann hätten wir je nach Stärke der Verzerrungen ( welche an gekrümmten Wiedergabekurven entstehen) mehr oder weniger starke neue Töne.
Wir könnten aber auch hergehen und die 10 Töne über 10 Verstärker und 10 Lautsprecher wiedergeben. Wir hätten dann zwar noch einen Anteil an Klirr, aber keine Intermodulation. Diese könnte erst unser Ohr bilden. Mit einem Vergleich dieser beiden Situationen könnte man abklären, was das Ohr noch hören kann und wo die Grenze liegt, weil es seine eigene Intermodulation ja als natürlich betrachtet...

Ich gehe mal davon aus, dass diese Grenzen ausgelotet wurden und im Grunde bekannt ist, was wie stark stört. Und tatsächlich war dies zumindest für Verstärker schon die Vorgabe bei der DIN45500. Das bedeutet, dass man nicht schlechter als 45500 sein darf, weil sonst offensichtlich mit klanglichen Mängeln zu rechnen ist. Und es besagt dass es angezeigt ist, die Qualität höher zu schrauben. Man kann aber davon ausgehen, dass Qualitätssteigerungen um Faktor 100 (Klirr von 0,007%) das Ende des Sinnvollen sind.
Dazu muss man sich vergegenwärtigen, dass ein Klirr oder eine Intermodulation, also der neu gebildete Ton immer nur GLEICHZEITIG mit dem Originalton vorhanden sein kann. Und gerade im Zusammenhang mit MP3 wurde akribisch untersucht, welche Pegelunterschiede bei welchen Tonintervallen vorhanden sein müssen, dass der leisere Ton nicht mehr gehört wird. Und dabei hat man festgestellt, dass generell ein Ton, der 60dB leiser ist als ein anderer, kaum mehr wahrgenommen wird, bei einem Pegelunterschied von 80dB ist garantiert nichts mehr hörbar. Beziehen wir das mal auf den Klirr, so ist 1% = -40dB, 0,1% -60dB und 0,01% -80dB. Das heisst nicht mehr und nicht weniger, als dass ein Klirr oder eine Intermodulation oder was auch immer mit einem Pegel von –80dB unter dem maximal gleichzeitig wiedergegebenen Pegel (oder 0,01%) garantiert unhörbar bleibt.
Und wenn wir uns an Dolby erinnern, so wurde da das Rauschen verringert, weil das Signal komprimiert und expandiert wurde. Eine Platte oder Bandaufnahme (Profimaschine) rauscht praktisch nicht, wenn die Musik erklingt, aber sie rauscht in den Pausen. Mit Dolby wurde dieses Rauschen um rund 10dB abgesenkt und es war auch in den Pausen kaum bis nicht mehr hörbar.

Aus dem Gesagten ist der Schluss zu ziehen, dass auch die miesesten und perfidesten Klangveränderungen nicht hörbar werden, wenn sie kleiner als 0,01% sind. Dass es Veränderungen gibt, die bei 0,1% oder gar bei 1% noch nicht hörbar sind, ist eine (für die Elektronik) angenehme Tatsache.

Jetzt können wir uns der Elektronik zuwenden. Und da stellen wir fest, dass die Verzerrungen IMMER an gekrümmten Kennlinien entstehen. Zuerst mal eine Röhrenkennlinie:
   
Um die Linearität zu verdeutlichen habe ich parallel zur Röhrenkennlinie (schwarz) eine Gerade gezogen (grün) und einen Bereich festgelegt, in welchem die Abweichung der Kennlinie von der theoretischen geraden Linie minimal ist, bezeichnet mit den beiden blauen vertikalen Linien. Würde man diese Röhre so aussteuern, so ergäben sich keine Verzerrungen.

Im Gegensatz dazu eine konstruierte Kurve, wie sie einem bestimmten Röhrentyp (Regelröhre) und dem Transistor entspricht.
   
Hier ist ganz offensichtlich, dass die Kennlinie nirgends gerade ist, höchstens auf der Null-Ebene, was aber niemand interessiert, weil NULL nicht nutzbar ist.

Man kann sich nun leicht vorstellen, dass es bei der ersten Röhrenkennlinie möglich ist, eine Eingangsspannung zwischen die blauen Linien (horizontal) zu legen und ein entsprechend vergrössertes Signal als vertikale Änderung zu bekommen, ohne dass da irgendwelche Verzerrungen auftreten. Dies wäre der Idealfall, der einem Stück Draht entspricht, an welchem am Ende mehr raus kommt, als am Anfang rein geht.
Die Transistorkennlinie aber zeigt, dass da nie etwas ohne Verzerrung entsteht. Und würde man an dieser Kennline rechts der vertikalen schwarzen Linie weitere blaue ansetzen, so würde die grüne verlängert und es kämen noch rote hinzu, mit immer grösseren Abständen, aber ein lineares Verhältnis käme NIE zustande.

Die Steilheit der grünen Linie ist bei der Röhre in einem gewissen Bereich linear (wobei dies eine extrem lineare Röhre ist!), bei einem Transistor gibt es keine lineare Steilheit und damit keine Schaltung, die nicht mehr oder weniger verzerrt.


Betrachten wir nochmals die „Transistor-Kennline“. Wir könnten im Bereich der Eingangsspannung (zwischen die blauen Linien) ein Sinussignal anlegen und schauen, was zwischen den roten Linien raus kommt. Oder wir könnten ein lineares Eingangssignal anlegen (eine Gerade) und schauen was raus kommt. Raus käme ein Signal, das genau so aussieht wie die Kennlinie, denn diese ist ja genau so aufgenommen worden als Antwort auf eine lineare Änderung. Darum können wir uns vorstellen, dass es bei einem Sinus genau so zu einer Beeinflussung kommt wie bei einer Geraden und darum können wir uns die Zeichnerei sparen.

Jetzt aber mal eine Überlegung: Was passiert, wenn wir nur eine ganz winzige Eingangsspannung verwenden? Dann haben wir einen winzigen Ausschnitt der Kennlinie genutzt. Und dieser winzige Ausschnitt kann man schon fast als linear anschauen.
Tatsache ist, dass bei einem Transistor die Verstärkung von der Kurvensteilheit und dem Arbeitswiderstand abhängt. Je grösser der Widerstand und/oder je höher die Steilheit, umso grösser ist die Verstärkung.
Jetzt ist an der krummen Kurve etwas „konstant“. Die Steilheit ist bei normaler Temperatur des Transistors rund 39 mal dem Kollektorstrom Ic. Bei einer Röhre gibt man die Steilheit in mA / V Gitterspannungsänderung an. Und das kann man beim Transistor auch. Da wäre es 39 mal Ic. Und die Verstärkung könnte man folglich als S mal Ra, also 39 xIc x Ra annehmen. Man sieht sofort, dass der eine Faktor „39“ konstant ist, aber Ic ist ja von der Steuerspannung abhängig und damit wird die Kurve (und die Formel) krumm.
Wenn wir nun nur einen winzigen Ausschnitt der Kennlinie verwenden, so ändert sich Ic von z.B. 5 mA auf 5,01 mA. Damit ist einmal die Steilheit 5x39 = 195mA/V, im anderen Fall 195,39 mA/V und entsprechend ist die Verstärkung als beinahe konstant anzusehen (Fehler 0,2%). Das bedeutet, dass man die Verzerrungen dann reduziert, wenn die Aussteuerung sehr klein hält und die Stromänderung wesentlich kleiner ist als der Ruhestrom. Dies zumindest bei Kleinsignalstufen.

Hier mal der einfachste Transistorverstärker.
   
Wir haben eine feste Betriebsspannung und eine feste Basisvorspannung. Und das Ding würde klirren. Nun wurden solche Schaltungen bei einfachen Kassettenrecordern als Mikverstärker verwendet, denn erstens haben wir da ein Ding, das ohnehin klirrt und zweitens sind die Miksignale verhältnismässig klein. Damit ist nur ein kurzer Ausschnitt der Kennlinie genutzt und der Klirr ist entsprechend klein. Nun hat man da aber die 0,6V nicht fest eingestellt, sondern man hat sie mit einer negativen Spannung überlagert, welche man durch Gleichrichtung des Ausgangssignals, also des verstärkten Miksignals gewonnen hat. Erinnern wir uns: Die Verstärkung ist S mal Ra. Und S hängt von Ic ab und dieses von Ube, also der Basisvorspannung. Machen wir durch Addition von +0,6V mit einer Minusspannung Ube kleiner, so nimmt die Steilheit und damit die Verstärkung ab. Wenn man das richtig macht, bekommt man eine automatische Aufnahmeaussteuerung des Kassettengerätes.

Jetzt mal eine andere Überlegung:
Wenn doch die Verzerrung reduziert wird, indem wir das Eingangssignal klein machen, dann müsste man doch einfach dieses Eingangssignal ganz klein halten, um Verzerrungen fast ganz zu eliminieren. Wenn wir also in obiger Mikschaltung das Eingangssignal mit Widerständen teilen, dann kommt zwar weniger raus, dafür aber mit weniger Klirr. Das ist richtig. Nur ist das Miksignal eh schon klein, also wollen wir es verstärken und nicht abschwächen. Und jede Transistroschaltung rauscht, also macht es keinen Sinn, das Miksignal kleiner zu machen und diesem am Ausgang der Schaltung rauschen beizufügen. Das wird nichts brauchbares. Das hat allenfalls für das lausige Kassettengerät gereicht, nicht aber für Hifi.

Was passiert, wenn wir in die Emitterleitung einen Widerstand einfügen? Der Transistorstrom fliesst auch durch diesen Widerstand und lässt da eine Spannung entstehen. Und diese Spannung hemmt die Ansteuerung, denn diese passiert zwischen Basis und Emitter. Macht der Emitter das Gleiche wie die Basis, so gibt es keine Ansteuerung und damit zwar keinen Klirr aber auch kein Ausgangssignal. Das bedeutet, dass ein Widerstand im Emitter zwar den Klirr reduziert, weil die effektive Transistoransteuerung verringert wird, aber gleichzeitig sinkt die Verstärkung.

Oder wenn wir den Transistor genauer betrachten würden, sähen wir, dass das Verhältnis Basisstrom zu Kollektorstrom linear ist, nicht wie das Verhältnis Basisspannung zu Kollektorstrom.
Wir glauben das einfach mal. Dann müssen wir aber davon ausgehen, dass der Basisstrom sich genau so krumm verhält in Abhängigkeit der Basisspannung wie der Kollektorstrom in Abhängigkeit der Basisspannung.

Und wenn wir diese Linearität Ib zu Ic verwenden wollen, müssen wir halt einen linearen Ib aus der Steuerspannung gewinnen. Dies können wir nahezu, wenn wir zwischen Signalquelle und Basis einen sehr grossen Längswiderstand einsetzen. Der Basisstrom ist dann von der Quellenspannung, also dem Tonsignal und dem Längswiderstand bestimmt und nur in Prozent-Bruchteilen vom Eingangswiderstand des Transistors, welcher ja unlinear ist. Und damit haben wir wieder einen Spannungsteiler im Eingang, eine verschwindend kleine Ausnutzung der Transistorkennlinie und folglich eine minime Verstärkung, also alles, was wir NICHT wollen.


Jetzt müssen wir uns mal vergegenwärtigen, wie alles mal angefangen hat. Die ersten Tansistoren waren aus Germanium und es gab nur PNP-Typen für negative Betriebsspannung.
Eintaktendstufen machten keinen Sinn, weil die Transistoren nicht gerade leistungsverträglich waren. Da hätte man mit allen Tricks nur gerade das fertig gebracht, was mit Batterieröhren Stand der Technik war. Und die Transistoren waren noch zu teuer.
Irgendwann hat man dann aber entdeckt, dass man auch (im Heim) Verstärker bauen könnte, welche mit Treibertrafos ausgerüstet (diese waren relativ klein) schon Gegentaktschaltungen ohne Ausgangstrafo gestatteten. Damit wurden die Verstärker kleiner und billiger als die Röhrendinger und hatten erst noch eine etwas höhere Leistung (15W waren machbar).
Allen Transistoren war gemenisam, dass Germanium (wie auch Silizium) in hochreinem Zustand nicht leitet. Man benötigte aber Halbleiter, was einen genau dosierten „Verschmutzungsgrad“ mit definierten Materialien verlangt. Da man dies noch nicht so ganz beherrschte, war der Ausschuss gross, also musste JEDER Transistor ausgemessen und entsprechend der erreichten Daten einem Typ zugeordnet werden.
Und nicht viel später kamen die ersten NPN-Germaniumtransistoren auf den Markt.
Damit waren wirkliche Endstufen ohne Trafos möglich, was den Preis erneut nach unten anpasste. Die einfachste Endstufe war damals, ein AC126, ein AC127, ein AC187 und ein AC188. Mit diesen 4 Dingern baute man Verstärker mit etwa 0,2W Leistung, allerdings mit einem recht hohen Klirr.
   
Im Lauf der Zeit wurde die Schaltung immer aufwändiger und die hier noch bescheidene Gegenkopplung wurde deutlich erhöht, um gute Messwerte zu erreichen. Allerdings handelte man sich damit gewissen Schwierigkeiten ein.

Eine Gegenkopplung reduziert die Verstärkung, indem sie das Eingangssignal der Schaltung in der internen Wirkung verringert. Und wie wir gesehen haben verringern wir damit den Klirr.

Und wenn wir uns an die ersten Transistorzeiten erinnern, so gab es bereits Labormuster an Verstärkern, im Stile der obigen Schaltung. Und es gab allenfalls bereits Mittelwellenradios, UKW war aber damals nicht möglich, weil die Transistoren diese Frequenzbereiche noch nicht beherrschten. Die hohen Frequenzen wurden erst im Lauf der Zeit erreicht, als durch laufende Verbesserung der Produktion die Qualität zunahm.
Wenn wir uns also die zweite Generation (die Nachfolger der obigen Schaltung mit verbesserter Verstärkung und damit erhöhter Gegenkopplung) betrachten, so sehen wir, dass der Klirr durch die höhere interne Verstärkung deutlich reduziert wurde. Es war also die Zeit, als mit allen Mitteln versucht wurde, die Messwerte, die man damals kannte zu verbessern. Allerdings konnten die damaligen Geräte im Normalbetrieb nicht wirklich überzeugen. Sie klangen trotz hervorragender Messwerte oft rauh und giftig. Und ich vermute, dass der „Röhrensound“ aus jener Zeit Ende der 60er bis etwa Mitte der 70er stammt.
Das Problem war, dass eine Gegenkopplung ja erst etwas bewirken kann, nachdem „das Kind in den Brunnen gefallen ist“. Sie hinkt also immer hinten nach. Und zeitgleich wurde versucht, den Frequenzgang der Aufzeichnungsmedien nach oben zu erweitern. Das Resultat war „TIM“, also Verzerrungen, die nur kurzzeitig (transient) auftreten. Und je höher die Verstärkung war und je stärker die Gegenkopplung, umso höher die Gefahr dieser Übersteuerungen und Verzerrungen. Die damaligen Transistoren waren oft nur für den NF-Bereich tauglich, dabei müsste bei jeder Verstärkungsverdoppelung die Bandbreite verdoppelt werden. Wenn also ein Verstärker gebaut wurde, der ohne Gegenkopplung tausendfach verstärken würde, so würde dieser bei Dauertonmessungen auch nur Verzerrungen und Frequenzgangfehler eines Tausendstels der Fehler aufweisen, die ungegengekoppelt auftreten. Aber mit der Gegenkopplung müsste die Bandbreite intern mindestens bis 20MHz reichen, um nicht zu spät zu reagieren. Und darauf wurde damals aus Unwissenheit nicht Rücksicht genommen.

Also mussten neue, bessere Bauteile her, aber gleichzeitig wurde versucht, bessere Schaltungen zu entwickeln. Da stellt sich die Frage, was man denn verbessern könnte oder welche Massnahmen greifen könnten.


Wir haben gesehen, dass die krumme Kennlinie zwangsläufig zu Verzerrungen führt. Und wir haben auch gesehen, dass eine Verkürzung der Ansteuerung auf der Kennlinie den Klirr reduziert, gleichzeitig aber die Verstärkung mindert.

Fangen wir mal mit einer Endstufe an, so sehen wir, dass wir üblicherweise Emitterfolgerschaltungen im Ausgang haben. Nehmen wir mal an, wir hätten eine Betriebsspannung von + und – 50V. Dann könnten wir einen Ausgangstransistor mit bis zu 50V an der Basis aussteuern. Der Emitter würde dieser Spannung folgen, abzüglich natürlich der Steuerspannung zwischen Basis und Emitter von rund 0,2V maximal. Das bedeutet, dass bei einer Ansteuerung mit 50V der Ausgang 49,8V beträgt und somit der Fehler rund 0,4% ist. Diese 0,4% wollen wir noch mit einer Massnahme reduzieren. Die Frage ist einfach, wie.

Angenommen, wir würden den Ruhestrom auf 15A festlegen, so müssten wir dauernd diesen Strom und damit dauernd 1,5kW pro Kanal aufbringen. Das kostet und heizt. Aber wir müssten eigentlich den leitenden Transistor nicht weiter leitend machen, sondern wir könnten dem anderen den Ruhestrom reduzieren. Dann würde der Strom des leitenden nicht mehr durch den zweiten als Ruhestrom abfliessen, sondern durch den Lautsprecher. Oder wir machen eine Kombination. Wir erhöhen den Strom des leitenden Transistors auf meinetwegen 21,25A, den des „nicht leitenden“ senken wir auf 8.75A. Um dies zu bewerkstelligen ist jeweils ein noch kürzeres Stück der Kennlinie nötig, sodass der Klirr ohne Gegenkopplung auf unter 0,1% sinkt. Allerdings erkaufen wir uns dies mit einem immensen Stromverbrauch, der tatsächlich nicht sein müsste.
Und wir haben nach wie vor die Bauteile in den spannungsverstärkenden Stufen, welche auch klirren und folglich auch einer „Behandlung“ bedürfen.

Also überlegen wir uns, ob es nicht eine andere Möglichkeit gäbe. Und an dieser Stelle gleich mal eine allgemeine Überlegung. Wenn man den Klirr damit beseitigen will, indem man den Strom gross macht und die ausgenutzten Kennlinienteile kurz, so ist massgebend, dass diese Kennlinien möglichst genau zusammenpassen. Dies ist bei gepaarten Transistoren NPN für die positive Speisung und PNP für die negative möglich. Wenn wir aber aus Leistungsgründen mehrere Transistoren parallel schalten, so wird eine „Paarung“ von z.B. 5 PNP untereinander und mit 5 NPN wohl kaum möglich sein. Haben wir aber grössere Abweichungen, so werden nicht alle Transistoren gleich angesteuert und damit entstehen neue Verzerrungen.

Velassen wir mal kurz den Leistungsteil und widmen uns der Verstärkung kleinerer Signale und Ströme. Auch hier gilt natürlich das von der möglichst kurzen Aussteuerung auf der Kennlinie. Aber wir könnten doch mal etwas versuchen, nämlich eine Verstärkung ohne Stromänderung. Wenn wir uns an den ersten einfachen Verstärker erinnern, so brauchen wir da eine Stromänderung, damit am Arbeitswiderstand eine Spannungsänderung und damit Ausgangsspannung entsteht. Jetzt kennt man den Begriff Konstantstromquelle. Das Ding liefert einen konstanten Strom, unabhängig von der Spannung. Oder umgekehrt kann man sagen, da entsteht eine „beliebige“ Spannung selbst „ohne“ Stromänderung. Würde man an besagter Verstärkerstufe statt des Ra eine Konstatnstromquelle einsetzen, so müsste der Strom durch den Transistor praktisch nicht verändert werden (also keine Ansteuerung und somit keine Kennlinienkrümmung), um trotzdem eine Ausgangsspannung zu erhalten. Wir hätten die höchst mögliche Verstärkung mit kleinst möglichen Verzerrungen. Und wenn wir noch einen Emitterwiderstand einsetzen, können wir diese fast unendliche Verstärkung reduzieren und damit auch den verbliebenen Rest an Klirr. Das müsste doch die eierlegende Wollmilchsau sein...

Aber wo Licht ist, ist auch schatten. Das Ding funktioniert für sich allein. Aber wenn da was raus kommt, so muss es wo anders wieder rein. Und dieses „woanders“ hat einen Eingangswiderstand, welcher das Ideal bald in übliche Dimensionen reduziert. Trotzdem behalten wir diese Idee mal im Auge.
Dann haben wir noch eine Möglichkeit: Wenn wir einen Transistor nicht an der Basis ansteuern, sondern am Emitter, ihm also da einen Strom einspeisen, so ist der Kollektorstrom fast gleich gross wie der Emitterstrom. Und damit haben wir bei einer Stromänderung am Emitter ptaktisch die gleiche Stromänderung am Kollektor und somit im Arbeitswiderstand, also eine fast ideale Ausgangsspannung. Und wenn wir statt des normalen Arbeitswiderstandes eine Konstantstromquelle verwenden und den Emitterstrom über einen Emitterfolger ansteuern und in diesen zwei Emittern wieder eine Konstantstromquelle einsetzen und dem ganzen Zeugs noch eine Dralington-Emitterfolgerstufe nachschalten, sollte es doch möglich sein...

Was jetzt so kompliziert klingt, ist im Grunde (für uns) ganz einfach:
   
Rot sind alles Konstantstromquellen, grün ist ein (fast) „Darlington“ Und das Ganze ist der OPV NE4558, also ein IC (Käfer).

Das bedeutet, dass man zwar solche Schaltungen auch diskret aufbauen kann, mit einem ganzen Transistorgrab, dass man das Gleiche und in zumindest gleicher Qualität auch fertig als integrierte Schaltung kaufen kann.

Also, wir können eigentlich heute davon ausgehen, dass wir einen Vorverstärker nicht mehr mit einzelnen Transistoren aufbauen müssen, sondern hochwertige, fertige Bausteine zur Verfügung haben. Nur müssen wir auch wissen, dass ein OPV nicht einfach ein Verstärker ist, der alles kann und macht, sondern dass auch diese Dinger für bestimmte Einsatzzwecke gebaut wurden. Und wenn in einem Gerät ein betimmter Typ eingebaut ist, heisst dies nicht, dass ein anderer, teurerer und in Hifizeitschriften beworbener besser geeignet wäre. Das Gegenteil kann der Fall sein. Wer, wie bei Röhren zuweilen beliebt, einfach wild drauf los tauscht, muss sich über Rauchzeichen aus der Schaltung nicht wundern. Wenn alles das Selbe wäre (und nur dann wäre es austauschbar), gäbe es nicht die Typenvielfalt.

Doch nochmals zurück zur Endstufe.
Wir haben uns bisher wenig um Details gekümmert. Wir haben nur gesehen, dass die Länge der ausgesteuerten Kennlinie ihre Krümmung und damit die Verzerrungen bestimmt. Wir habe auch gesehen, dass normale Transistoren einen recht hohen Basisstrom benötigen können. Und wir haben letztlich gesehen, dass es Sinn macht, die Transistoren zwecks Klirrminderung zu paaren, also auszusuchen.
Wir haben noch nicht darüber gesprochen, dass man z.B. mit Darlingtons, also Doppeltransistoren mit wesentlich höherer Stromverstärkung das Problem der Ansteuerleistung los bekommt. Das ist dann einfach schon im End-Darlington drin gelöst.

Also, wenn wir eine konventionelle Endstufe bauen würden, könnten wir eigentlich mit Darlingtons und Klasse A (riesen Rhestrom) ohne Gegenkopplung auskommen. Wir müssten allenfalls im eigentlichen Endstufenteil mit Konstantstromquellen und künstlich reduzierter Verstärkung arbeiten.
Die Alternative wäre eine nicht all zu hohe Verstärkung (5 fach), ein mittlerer Ruhestrom (5% des Maximalstroms), Transistoren mit relativ hoher Grenzfrequenz (1MHz) und einer nicht zu üppigen Gegenkopplung ( 26dB).

Wir könnten uns aber auch überlegen, ob wir nicht MOSFETs einsetzen wollen. Diese brauchen keinen Basisstrom, sondern sind wie Röhren rein spannungsgesteuert. Die Krux daran sind nur die innerern Kapazitäten. Um zu steuern, müssen wir da Elektronen rein füllen. Und bei der Polaritätsumkehr muss das Zeug wieder raus. Das bedeutet jedes mal einen ganz gehörigen Elektronenfluss, was nichts anderes als STROM bedeutet. MOSFETs sind also beileibe nicht so unproblematisch. Dies zum Ersten. Und zum Zweiten gibt es da nicht wirkliche Paarungen. Die Kennlinien unterscheiden sich mehr als nur deutlich. Kommt hinzu, dass die Länge der Ansteuerkennlinie nicht wie beim normalen Transistor maximal 0,2V beträgt, sondern bis rund 2V reicht. Folglich muss niemand auf die Idee kommen, sowas ohne Gegenkopplung lösen zu wollen. Eine MOSFET Endstufe ohne Gegenkopplung kann nicht wirklich funktionieren. Sie hat allerdings (bei genügendem Ansteuerstrom) den Vorteil, dass die Transistoren sehr schnell sind und damit ist TIM-Klirr kein Thema. Wie gesagt, sofern der Rest richtig gebaut ist. Eine generelle Garantie ist es aber auch nicht. Wo MOSFET drauf steht, muss nicht zwingend Qualität drin sein.


An dieser Stelle mal eine kurze Zusammenfassung:
In Vorverstärkern macht das selber basteln eigentlich keinen Sinn, denn im Grunde kann man nur das nachbauen, was andere schon gebaut haben. Neue Schaltungen gibt es nicht wirklich. Und der Amateur hat nicht die Möglichkeiten, Schaltungen zu bauen, zu testen und wieder andere zu bauen... Dies ist bei der Entwicklung einer integrierten Schaltung aber Gang und Gäbe. Also sind da Enticklungen getätigt worden, von denen man profitieren kann und sollte.

Und generell gilt, dass es zwar richtig ist (z.B. in Vorstufen) Schaltungen (wie sie in Ics vorhanden sind) zu verwenden oder zu entwickeln, die von Haus aus wenig Verzerrungen liefern und nicht rauschen, damit die Gegenkopplungen nicht zum Selbstzweck werden. Es ist aber genau so wichtig zu sehen, welche Vorteile eine Gegenkopplung bringen kann (kleiner Innenwiderstand, hoher Eingangswiderstand), die anders nicht wirklich zu erreichen sind.

Und hier noch ein Blick auf Endstufen-IC. Es gibt fertige Endstufen, die eigentlich fast gar nichts mehr brauchen ausser einer Speisung und einem entsprechenden Kühlkörper. Sowas gibt es für den Einsatz in Autoradios oder Mini-Stereoanlagen. Diese Dinger sind für erste Basteleien genau so geeignet wie für „Digitalendstufen“ (es tönt/es tönt nicht). Aber Qualität ist damit nicht zu machen.
Dann gibt es aber eine Reihe von Endstufen, etwa die LM1875, die es schon mal auf 20W bei 0,015% Klirr bringt. Oder eine LM3886 oder...
Letztlich gibt es auch Konstruktionen wie die des TDA7293 oder des LM4702. Die grösseren und aufwändigeren (auch was die Zusatzbauteile anbetrifft) Dinger lassen Qualitäten erwarten, die sich neben konventionellen Geräten durchaus sehen lassen können. Und es ist keineswegs gesagt, dass ein Gerät, das mit hochtrabenden Namen und Hochglanzprospekt wirbt, tatsächlich besser ist als ein gut gemachter IC.
Man darf nicht vergessen, dass die Entwicklung eines IC recht teuer werden kann und darum soll er dann auch längere Zeit produziert und verkauft werden. Wenn aber eine kleine Verstärkerfabrik (um nicht zu sagen Klitsche) Ramsch baut und bald dicht machen muss, so ist dies volkswirtschaftlich kaum ein Schaden. Und in solchen Firmen wird viel gebastelt, das schlimmer ist als manches was Amateute so zusammenlöten...

Die Quintessenz:
Es gibt Entwicklungen mit „per Ohr ausgesuchten“ Bauteilen. Diese werden oft mit hochtrabenden Sprüchen beworben. In der Praxis aber können diese Dinger nichts besser als konventionelle Schaltungen auch. Und natürlich gibt es eine Kumulation von Fehlern. Wenn ich also in einer Schaltung einen Koppelkondensator verwende, der statt des üblichen Klirrs von 0,01% 0,001% liefert (bei entsprechender, praxisfremder Messmethode), so darf ich nicht erwarten, dass sich der Klirr des Gerätes als ganzes verbessert hat. In der Art, wie der Kondensator eingebaut ist, ist der Klirr immer unter 0,0001% oder weit darunter, eigentlich gar nicht messbar. Da sind alle anderen Bauteile entscheidender.
Und es sind auch die Bauteile entscheidend, welche im Studio eingesetzt wurden. Was also da den Bach runter ging, ist auf der CD verewigt und damit unsere Referenz.
Und ohrausgesuchte Bauteile findet man in der Studiotechnik nicht, weil es Unsinn wäre, eine Reparatur verunmöglichen würde und nebenher einen Preis generieren würde, dass man neben dem Radio eine Büchse aufstellen müsste, die mit 5 € pro Stunde für die Gebühren zu füttern wäre...
Zitieren
jürgen
Unregistered

 
#2
12.01.2010, 16:35

(12.01.2010, 15:29)richi44 schrieb: ... und der Elektronik allgemein

Es existiert die alte Diskussion, ob man Unterschiede zwischen Verstärkern hören könne. Und was für Verstärker gilt, gilt im Grunde auch für alle andere Elektronik, ob das nun die Analogteile eines CD sind oder ein Tuner oder eine Bandmaschine.
Und an dieser Stelle möchte ich wieder mal an die alte DIN 45500 erinnern. Dort sind Mindestanforderungen festgelegt worden, welche Geräte erfüllen müssen, die als HIFI bezeichnet werden sollen.
Toller Bericht Richi Hail danke dafür Prost
ich habs hier mal mächtig gekürzt, naja genaugenommen auf den ersten Satz reduziert Smile , und frage mich: können wir überhaupt Unterschiede bei Verstärkern oder anderen Geräten hören?? Was hören wir denn wenn wir so einen Verstärker vor uns haben?? eigentlich gar nix, selbst wenn wir voll aufdrehen, höchstens einen Knall wenn er abraucht - aber dann war was nicht in Ordnung . Erst wenn wir Lautsprecher und eine Quelle dazu bemühen kommt unser Ohr doch in den Genuß diverser Töne, also hören wir eine Kombination der verbundenen Geräte. Wenn wir nun ein Gerät austauschen, sagen wir den Verstärker, und hören uns das ganze wieder an und stellen fest: es hört sich anders an !! ist dann der Verstärker anders oder besser oder schlechter?? oder ist nur die Kombination der Geräte bessser oder schlechter ??
Soll, oder muss, man nicht besser sagen die Kombination von x mit y hört sich gut oder besser an als die Kombination von a mit b ??? Ich glaube die Einzelbewertung von Komponenten, losgelöst von den anderen Anlagenteilen, ist nicht unbedingt aussagekräftig.
Zitieren
Stones
Super Resident
******

Beiträge: 66.242
Registriert seit: Mar 2009
#3
12.01.2010, 17:35

Das sehe ich genau wie Du, Jürgen.Der Kettengedanke macht es.
Und so kann es angehen, daß Verstärker A absolut gut mit der
Gesamtkette harmoniert, während Verstärker B dies eben nicht tut.
Jedenfalls meine Erfahrung.
____________________________________________________________
http://1fmblues.radio.de/

Der Internetsender mit traditioneller Blues - Blues Rock Musik. Prost

Die Armut vieler Menschen ist der Reichtum Weniger
.




(Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 12.01.2010, 18:52 von Stones.)
Zitieren
richi44
Unregistered

 
#4
12.01.2010, 17:50

Gesichert ist die Erkenntnis, dass es Lautsprecher gibt, die nicht mit jedem Verstärker können und dass es Verstärker gibt, die nicht mit jedem Lautsprecher können. Und dann gibt es noch Röhrengeräte, die nur unter bestimmten Bedingungen können.

Im Grunde ist es einfach: Wenn ein CD-Spieler verschwommene Höhen hätte, so würde dies bei jedem Verstärker und jedem Lautsprecher auffallen, mal mehr und mal weniger. Wenn der Verstärker ebenfalls dumpf klingen sollte, so ist hinterher schwer zu sagen, wer jetzt für den mulmigen Klang verantwortlich ist. Und ist an der Box der Hochtöner hinüber, wie soll man dann den Rest beurteilen können.
Oder anders rum: Wenn am Auto der Motor nicht mehr tut, brauch ich selbst bei dem Wetter keine Winterreifen. Wenn aber alles funktioniert (und nur dann) kann ich mir Winterreifen testen.

Wenn also die ganze Kette Schrott ist, kann ich nicht feststellen an was es liegt. Wenn aber die Kette eigentlich in Ordnung ist, wäre ein Unterschied auszumachen, wenn es denn einen gibt. Und dass es Verstärker gibt, die mit bestimmten Boxen.....
aber das hatten wir schon.

Damit eine Kette unterschiedlich mit seinen einzelnen Gliedern reagiert, müssen diese einzelnen Glieder ganz spezielle Eigenschaften haben. Sie müssen eine Ein- oder Ausgansimpedanz haben, die nicht im Rahmen des üblichen sind. Oder es müssten andere "Unzulänglichkeiten" vorhanden sein. Nun sind mir aber keine derartigen Ausreisser unter den gängigen Marken bekannt, wo ich sagen müsste, das geht jetzt nur zu X und nicht zu Y. Dass es Hersteller gibt, die nur schon mit eigenen Steckern arbeiten und da Pinbelegungen erfinden, die sonst niemand hat, das kann vorkommen. Mit B&O lässt sich nicht alles sinnvoll kombinieren. Aber das sind Sonderfälle.
Zitieren
Eminenz
ex-Moderator
******

Beiträge: 5.433
Registriert seit: Mar 2009
#5
12.01.2010, 18:42

Zunächst mal danke für den wie immer sehr aufschlussreichen Beitrag Prost

Richi, ich habe mich zu dem Thema auch mal mit einem Menschen unterhalten, der ähnlich technisch versiert ist wie du. Er meinte auch, dass Verstärker nicht "klingen", aber die Leistung mitspielt. Wo der Laie sagt "Watt klingt", verwies er auf das Beispiel, dass ein PS-starker Motor ein Auto müheloser beschleunigen kann, als ein weniger PS-starker. Wie ich an meinen Volmetern der Endstufe erkenne, sind es vor allem die Tiefen Frequenzen, die Leistung fordern. Könnte man dann somit sagen, dass "Watt klingen" ?
Gruß, Miguel
----------------------------------------------------------------------------------

Trete meiner Truppe bei! Angel

Totus Tuus ego sum, et omnia mea tua sunt
(Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 12.01.2010, 18:47 von Eminenz.)
Zitieren
jürgen
Unregistered

 
#6
12.01.2010, 18:49

(12.01.2010, 17:50)richi44 schrieb: Gesichert ist die Erkenntnis, dass es Lautsprecher gibt, die nicht mit jedem Verstärker können und dass es Verstärker gibt, die nicht mit jedem Lautsprecher können. Und dann gibt es noch Röhrengeräte, die nur unter bestimmten Bedingungen können.

d'accord Richi

Zitat:Im Grunde ist es einfach: Wenn ein CD-Spieler verschwommene Höhen hätte, so würde dies bei jedem Verstärker und jedem Lautsprecher auffallen, mal mehr und mal weniger. Wenn der Verstärker ebenfalls dumpf klingen sollte, so ist hinterher schwer zu sagen, wer jetzt für den mulmigen Klang verantwortlich ist. Und ist an der Box der Hochtöner hinüber, wie soll man dann den Rest beurteilen können.
Oder anders rum: Wenn am Auto der Motor nicht mehr tut, brauch ich selbst bei dem Wetter keine Winterreifen. Wenn aber alles funktioniert (und nur dann) kann ich mir Winterreifen testen.
Wenn also die ganze Kette Schrott ist, kann ich nicht feststellen an was es liegt.
hier nicht ganz so einverstanden Richi, denn wenn ein Teil der Anlage defekt ist kann es nicht klingen es sei denn zwei Fehler würden sich gegenseitig so ergänzen das es zu einem positiven Ergebnis käme. Wir gehen hier aber von funktionierenden Komponenten aus, d.h. ein CD-Spieler sollte in der Lage sein die in der CD gespeicherten Signale korrekt wiederzugeben und ein Verstärker sollte nicht dumpf klingen es sei denn der Hersteller hätte aus welchen Gründen auch immer diesen so gebaut, und ein defekter Hochtöner ist schlicht und ergreifend ein Defekt und noch kein schlechter Lautsprecher.

Zitat:Wenn aber die Kette eigentlich in Ordnung ist, wäre ein Unterschied auszumachen, wenn es denn einen gibt
das glaube ich auch, aber ich bezweifele das wir diesen Unterschied einer Komponente unterjubeln können, ich denke der Unterschied kommt aus der geänderten Kombination der Komponenten. Nicht der Verstärker A ist besser als B, sondern der Verstärker A harmonisiert besser mit dem Lautsprecher als der Verstärker B und das Ergebnis der "besseren" Kombination ist der bessere Klang.

Zitat:Damit eine Kette unterschiedlich mit seinen einzelnen Gliedern reagiert, müssen diese einzelnen Glieder ganz spezielle Eigenschaften haben. Sie müssen eine Ein- oder Ausgansimpedanz haben, die nicht im Rahmen des üblichen sind. Oder es müssten andere "Unzulänglichkeiten" vorhanden sein. Nun sind mir aber keine derartigen Ausreisser unter den gängigen Marken bekannt, wo ich sagen müsste, das geht jetzt nur zu X und nicht zu Y.
Müssen es denn unbedingt "Unzulänglichkeiten" sein, da kommen wir doch schon wieder in den Bereich der Fehler egal ob vorsätzlich oder fahrlässig.
Kann es nicht einfach sein das manche Geräte besser miteinander können und manche nicht, im Allgemeinen bewegen sich die Ein- und Ausgangsimpedanzen (mein Gott, was für ein Wort) doch innerhalb gewisser definierter Werte die ja wohl festgelegt sind und im Allgemeinen auch zueinander passen sollten; und wo ich mich auf Glatteis befinde da ich von Technik keine Ahnung habe Sad

Zitat:Dass es Hersteller gibt, die nur schon mit eigenen Steckern arbeiten und da Pinbelegungen erfinden, die sonst niemand hat, das kann vorkommen
das Problem sollte sich aber mit entsprechenden Kabeln lösen lassen, wäre zwar eine Sonderanfertigung aber ein lösbares Problem Smile

Zitat:Mit B&O lässt sich nicht alles sinnvoll kombinieren
das ist bedauerlich, denn der Mehrfach-CD-Spieler von B&O sieht einfach supergut aus Hail

Was ich nach dem ganzen Gerede jetzt sagen will, ist einfach das ich bezweifele ob gehörte Unterschiede tatsächlich aus dem ausgetauschten Gerät kommen sondern das ich die geänderte Kombination für verantwortlich halte. Ausgenommen natürlich defekte oder vorsätzlich außerhalb der Norm gebaute Geräte Prost
Zitieren
richi44
Unregistered

 
#7
13.01.2010, 10:03

@ Miguel
Zitat:Wie ich an meinen Volmetern der Endstufe erkenne, sind es vor allem die Tiefen Frequenzen, die Leistung fordern
Diese Aussage ist immer wieder zu lesen. Jetzt kommt es darauf an, wie man sowas interpretiert. Tatsächlich ist die Leistung bei Musik über den ganzen Bereich nahezu konstant, wenn wir den Bereich in seine 10 Oktaven aufteilen. Dann hat jede Oktave etwa 10% der Leistung. Wenn man es einfach an der Frequenzzahl fest macht, hättest Du recht. Eine Oktave wäre 20 bis 40Hz, also eine Bandbreite von 20Hz. Aber es wäre auch 10kHz bei 20kHz, also eine Bandbreite von 10kHz. Nur hört kein Mensch die einzelnen Frequenzen, sondern immer die Töne im musikalischen Verband und daher sind diese Tonschritte entscheidend.

Üblicherweise ist ein Bass nicht ein aushaltender Ton, zumindest in moderner Musik, sondern ein "Rhythmus-Instrument", das impulsartig eingesetzt wird. Daher ist dieser Impuls auf dem Instrument auch sichtbar. Meine Angabe bezieht sich auf ein klassisches Orchester und nicht auf elektronische Musik, wie dies bereits bei der DIN 45500 Grundlage war und noch heute als Referenz gilt (rosa Rauschen). Und Voraussetzung ist natürlich, dass an der Anlage nicht irgendwie Bässe angehoben werden. Soviel zur Leistungsfrage im Bass.

Nun ist es aber richtig, dass Leistung wie beim Auto vorhanden sein muss. Wir könnten sagen, um Tempo 120 auf der Autobahn zu fahren, reichen 35PS (VW Käfer). Aber das dauert... Und mit 350PS kann ich auch 120 fahren (weil man bei uns in der Schweiz ja nicht mehr darf). Aber man hat die 120 schneller erreicht. Und das macht Spass.
In einer Tonregie wird üblicherweise mit etwa 85dB abgehört. Also wären da Leistungen von 1W mehr als ausreichend. Trotzdem hat ein Aktivmonitor schnell mal 400W oder mehr. Nicht, dass es zur Membranbeschleunigung eine höhere Leistung bräuchte, diese Beschleunigung ist ja da dauernd gefordert. Aber im Studio hört man sich nicht nur das fertige Produkt an, das bis zur Verblödung komprimiert ist, sondern da gibt es zumindest beim Einspielen eines Werks bereits ein Abhören der Rohaufnahme ohne Kompressoren. Und da sind halt mal Impulse möglich. Oder es muss kontrolliert werden, ob da im Hintergrund nicht noch ein Geräusch ist, das stört. Und dazu muss halt mal mit höherer Lautstärke abgehört werden.
So betrachtet klingen Watt.

@ Jürgen
Zitat:Nicht der Verstärker A ist besser als B, sondern der Verstärker A harmonisiert besser mit dem Lautsprecher als der Verstärker B
Das ist auch meine Aussage, nur lässt sich diese sehr wohl erklären. Wenn ein Verstärker nach Messwerten gebaut und nur mit Kunstlasten gemessen wird, kann er gute Resultate liefern. Hängt da aber ein Lautsprecher dran, der einen abenteuerlichen Impedanzverlauf hat, so kann es sein, dass der gute Verstärker damit nicht zurande kommt. Das bedeutet, dass der Verstärker nicht praxistauglich ist, dass andererseits sich der Lautsprecher nicht an die alten DIN 45500 Vorgaben hält, die eigentlich heute noch massgebend wären. Es sind also nicht fehlerhafte Gerätschaften, sondern einfach Fehlkonstruktionen, die nicht zusammenpassen KÖNNEN.
Zitat:hier nicht ganz so einverstanden Richi, denn wenn ein Teil der Anlage defekt ist kann es nicht klingen es sei denn zwei Fehler würden sich gegenseitig so ergänzen das es zu einem positiven Ergebnis käme
Grundig baute 1975 Kompaktanlagen, die zwar Stereo, aber nicht Hifi waren. Mit den damaligen ITT Kugellautsprechern (die an und für sich Schrott waren) klang das Zeug recht passabel. Mit guten Boxen war es aber nicht zum anhören. Das wäre eine Kette, bei welcher der Teufel mit Beelzebub ausgetrieben wird. Sowas wäre vergleichbar mit heutigen Mini-Anlagen oder irgendwelchen Bose-Konstruktionen, die nun weiss Gott nicht als Hifi durchgehen. Aber wir reden hier von Hifi und nicht von Krachmaschinen.

Zitat:aber ich bezweifele das wir diesen Unterschied einer Komponente unterjubeln können, ich denke der Unterschied kommt aus der geänderten Kombination der Komponenten.
Wenn doch der Verstärker keinen minderwertigen Klang bringt und mit CDP A gut spielt, mit B aber nicht, dann gibt es zwei Möglichkeiten: Entweder ist CDP B schlecht (oder defekt) oder CDP B oder der Verstärker haben unmögliche Anschlusswerte, was einer Fehlkonstruktion entspricht und folglich als Schrott bezeichnet werden muss. Liegt es am CDP B, so läuft der aber bei praktisch keinem Verstärker zufriedenstellend. Liegt es am Verstärker, so geht praktisch kein Quellgerät mit diesem Ding.
Natürlich wirst Du im Geschäft darauf hingewiesen, dass ein Set EINES Herstellers besser aufeinander abgestimmt sei als eine Mischung verschiedener Fabrikate. Der Händler bekommt nämlich auf dem Set eine höhere Marge als auf den Einzelkomponenten. Und weil er Dir das nicht sagt, verdient er am Set mehr. Und beim Set geht eventuell alles mit einer Fernbedienung, bei drei Enzelgeräten hast Du dann drei Fernbedienungen. Aber klanglich und technisch gibt es keinen Grund, warum man nicht mischen sollte. Und da ist nicht einzusehen, warum Gerät A der Marke Z nicht mit Gerät B der Marke Y können sollte. Und es ist nicht einzusehen, warum man nicht durch seriösen Vergleich (Umschaltanlage, Komponenten eingepegelt, Blindvergleich) einen vorhandenen Klangunterschied herausfinden sollte. Und wenn man sowohl Verstärker als auch Quellen umschalten kann, lässt sich doch genau herausfinden, ob es bei der Quelle Unterschiede gibt oder beim Verstärker oder bei beiden oder nie.

Zitat:Müssen es denn unbedingt "Unzulänglichkeiten" sein, da kommen wir doch schon wieder in den Bereich der Fehler egal ob vorsätzlich oder fahrlässig.
Kann es nicht einfach sein das manche Geräte besser miteinander können und manche nicht, im Allgemeinen bewegen sich die Ein- und Ausgangsimpedanzen (mein Gott, was für ein Wort) doch innerhalb gewisser definierter Werte die ja wohl festgelegt sind und im Allgemeinen auch zueinander passen sollten; und wo ich mich auf Glatteis befinde da ich von Technik keine Ahnung habe
Es gibt leider keine festgeschriebenen Normen, wie die Ein- und Ausgänge sein müssen. Aber es hat sich im Lauf der Zeit ein Mittelwert herausgebildet, also Tatsachen, die eine Kombination in der Regel problemlos zulassen. Wenn sich nun ein Hersteller nicht daran hält, so sind dies Unzulänglichkeiten, genau wie wenn ein Autohersteller Reifen fordern würde, die es im Handel nicht gibt, nur um die konzerneigene Reifenfirma zu portieren. Sowas ist ein Schuss, der nach hinten los geht.

Zitat:Was ich nach dem ganzen Gerede jetzt sagen will, ist einfach das ich bezweifele ob gehörte Unterschiede tatsächlich aus dem ausgetauschten Gerät kommen sondern das ich die geänderte Kombination für verantwortlich halte
Diese Ansicht zu haben bleibt Dir unbenommen. Nur müsste es dafür irgend einen Hinweis geben.
Die Komponenten sind technische Geräte, also folgen sie den technischen Gegebenheiten, der Physik. Und diese ist nun mal nicht beliebig variabel. Wenn wir einen Effekt mit dem einen Gerät haben, weil es ausserhalb des Üblichen liegt, dann haben wir den Effekt logischerweise auch in einer anderen Kombination.
Ich kann nur wiederholen: Der Kombinationsgedanke entstammt dem Händlerhirn. Technisch gesehen macht es bei Einhaltung der Vorgaben (ich spreche nicht von Normen) keinen Sinn, genau so wenig wie Musik grüner klingt, wenn man vom Bisherigen zum Ökostromanbieter wechselt. Man bekommt nämlich nicht anderen Strom sondern weiterhin den, der auf dieser Verteilung vorhanden ist.
Dass man zuhause allenfalls bei einem Vergleich des bisherigen Verstärkers mit dem Neuen Unterschiede hört, hat allein schon damit zu tun, dass ein Unterschied gehört werden will, weiter mit der fehlenden Einpegelung und letztlich mit der Unmöglichkeit, unterbruchslos umzuschalten. Und das gilt auch für ein gewechseltes Quellgerät. Erst wenn eine Umschaltung möglich ist und die Geräte genau eingepegelt sind, ist ein Vergleich möglich. Und dann sind plötzlich die Unterschiede nicht mehr vorhanden.

Hier noch folgende Anmerkung: Ich war bis vor 26 Jahren selbst Händler und kenne die Tricks. Ich hatte aber eine Umschaltanlage für Quellen , Verstärker und Lautsprecher und konnte in dieser Anlage die Pegel auf jeweils 0,5dB genau abgleichen. Ich habe da so ziemlich alles mit allem verglichen und die Unterschiede waren verschwindend. Bei falscher Einpegelung aber waren Unterschiede rechter Grössenordnung zu hören, die dem Ohr entsprangen und nicht der Technik. Ich weiss also recht genau, was hörbar ist und wo die Unterschiede liegen könen und ich habe immer wieder Kunden befragt, welche Unterschiede sie hörten und dabei kam heraus, dass es schon rechte Unterschiede brauchte, bis etwas hörbar wurde. Und da ging auch der Kettengedanke verloren, weil er in der Regel einfach falsch ist.
Zitieren
jürgen
Unregistered

 
#8
13.01.2010, 11:31

(13.01.2010, 10:03)richi44 schrieb: Das ist auch meine Aussage, nur lässt sich diese sehr wohl erklären. Wenn ein Verstärker nach Messwerten gebaut und nur mit Kunstlasten gemessen wird, kann er gute Resultate liefern. Hängt da aber ein Lautsprecher dran, der einen abenteuerlichen Impedanzverlauf hat, so kann es sein, dass der gute Verstärker damit nicht zurande kommt. Das bedeutet, dass der Verstärker nicht praxistauglich ist, dass andererseits sich der Lautsprecher nicht an die alten DIN 45500 Vorgaben hält, die eigentlich heute noch massgebend wären. Es sind also nicht fehlerhafte Gerätschaften, sondern einfach Fehlkonstruktionen, die nicht zusammenpassen KÖNNEN.
schön das wir dabei einer Meinung sind Richi, gleichwohl ist unser Weg ein anderer. Du definierst das Harmonisieren oder Nicht-Harmonisieren über technische Daten und Werte ich über das Ergebnis. Bei mir klingts oder eben nicht und damit ist für mich der Fall erledigt, Du untersuchst das Problem warum es nicht harmonisiert und forscht in den Daten und Werten nach den Ursachen.

Zitat:Grundig baute 1975 Kompaktanlagen, die zwar Stereo, aber nicht Hifi waren. Mit den damaligen ITT Kugellautsprechern (die an und für sich Schrott waren) klang das Zeug recht passabel. Mit guten Boxen war es aber nicht zum anhören.
Diese Komponenten kannte ich nicht, war ein reiner Zufallstreffer von mir das sich hier zwei Fehler gegenseitig aufheben

Zitat:Aber wir reden hier von Hifi und nicht von Krachmaschinen.
für mich definiert sich HiFi über das Ergebnis, also das für mich gute Hören und nicht über die Einhaltung von bestimmten Werten. Es ist mir tatsächlich egal ob Werte oder Normen eingehalten werden, die ich sowieso nicht überprüfen oder verifizieren könnte, die Technik muss funktionieren und betriebssicher sein. Wenn ich keinen gewischt kriege wenn ich ein Gerät einschalte und hinten kommt das gewünschte Ergebnis, also für mich gute Musik, raus bin ich zufrieden und das ist dann für mich HiFi oder von mir aus Krachmaschine Smile . Wenn mit einer ausgetauschten Komponente ein besseres Ergebis rauskommt bin ich noch zufriedener und dabei spielt es keine Rolle welcher Hersteller ein Gerät liefert/herstellt, es darf ruhig gemischt werden und eine eventuelle Argumentation eines Händlers das nur ein "Set" gut klingen kann ist mir ziemlich egal. Es nützt mir auch nichts wenn ein Händler eine "ehrliche" Vorführung mit eingepegelten Geräten macht - bei mir zuhause muss es funktionieren und da wird nur eingestöpselt und funktioniert, oder eben nichtSad .
Ich will mich nicht von dem Gedanken lossprechen das eine bestimmte wichtige Marke oder eine bestimmte Optik da mein Ohr verbiegen, mein Auge hört mit Big Grin , aber ein Einheitslook ist nicht gefordert.
Ich würde auch, die finanziellen Hürden mal außer Acht gelassen, den CD-Spieler von B&O, wo 5 CDs nebeneinander eingesetzt werden, in meine Anlage einbauen. Ich finde ihn einfach geil und ich glaube ich würde meine Anlage damit auch schön hören Big Grin
Aber auch da sage ich die Kette klingt gut, nicht der CD-Spieler klingt gut.
Allerdings sage ich beim B&O der sieht dann besser aus Prost
Ich bin kein Techniker sondern Hörer und mein Ohr und auch mein Auge sagt mir was an meinem Hobby Musik zu hören gut ist und nicht die Technik schreibt mir vor was gut zu sein hat Prost
Zitieren
Stones
Super Resident
******

Beiträge: 66.242
Registriert seit: Mar 2009
#9
13.01.2010, 14:24

Jürgen, da bin ich absolut bei Dir.Die Gesamtkette muß einfach harmonieren, tut sie es nicht, ist man nicht zufrieden.
Da hilft nur immer wieder möglichst in den eigenen 4 Wänden
hören und ausprobieren.Ist man zufrieden, gut - und fertig.
Warum und wieso das so ist oder auch nicht, werden wir äh nicht untersuchen können, weil wir nunma Laien sind und uns mit der Technik halt nicht auskennen.Prost
____________________________________________________________
http://1fmblues.radio.de/

Der Internetsender mit traditioneller Blues - Blues Rock Musik. Prost

Die Armut vieler Menschen ist der Reichtum Weniger
.




Zitieren
richi44
Unregistered

 
#10
14.01.2010, 10:59

Ich möchte diese Diskussion hier nicht in die Länge ziehen, denn dafür haben wir bereits Threads bei Verstärker und CD.
Nur noch ein Wort zur Kette:
Man sagt immer, die Kette sei so stark wie ihr schwächstes Glied. Das ist richtig. Aber bei einer Fahrradkette kann ich diese anschauen und finde eventuell das schwächste Glied. Und es reicht, dieses auszutauschen, um die Kette stärker zu machen.
Und wenn ich es nicht gleich finde, so zerreisse ich die Kette und damit ist das schwächste Glied gefunden. Von da her ist der Gedanke, dass die Kette zusammenpassen muss, Unsinn.
Und wie soll ich denn heraus finden können, wo der Fehler oder der Unterschied oder was auch immer herkommt, wenn nicht aus den technischen Gegebenheiten? Natürlich seid Ihr keine Techniker und damit ist es nicht so einfach, Unterschiede verifizieren zu können. Aber genau dafür ist letztlich das Forum da, um solche Dinge zu erklären. Mir reicht es nicht zu sagen, dem sei nun mal so. Das gilt auch für Nähmischinenöl. Das will ich nicht erst gegen ein anderes Produkt austauschen, wenn die Mechanik wegen des Harzes im bisherigen Öl nicht mehr geht. Oder ich will bei einem Mietvertrag oder an einem Darlehen oder einem Auto wissen, was ich da bekomme. Und dies vorher und nicht hinterher. Und darum mach ich auch keine Kaffeefahrten, nicht dass ich etwas gegen Kaffee hätte...Prost
Zitieren
richi44
Unregistered

 
#11
14.01.2010, 12:29

Ich möchte hier das ursprüngliche Thema weiterführen. Wir haben ja gesehen, dass der Klirr (und damit auch die Intermodulationen) an der gekrümmten Kennlinie entstehen. Und ich habe kurz den Operationverstärker (OPV) gestreift und gezeigt, dass dank Konstantstromquellen eigentlich (fast) keine Aussteuerung der Kennlinie erforderlich ist, um eine Spannung zu verstärken und dass dies mangels Aussteuerung (folglich keine Krümmung) fast ohne Klirr geht.
Weiter habe ich darauf hingewiesen, dass man mit einer Gegenkopplung die Linearität (Frequenzgang) und die Verzerrungen reduzieren kann und zwar in dem Masse, als die Gegenkopplung die Verstärkung reduziert.

Am Vorverstärker ist manches noch einfach, weil es eigentlich immer um kleine Spannungen und winzige Ströme geht. Bei einer Endstufe, also den eigentlichen Leistungstransistoren ist dies etwas komplizierter. Aber wir haben ja folgendes gesehen: Der Eingangsteil des Verstärkers liefert genau so Unzulänglichkeiten wie der Leistungsteil. Nur sind die Transistoren im Leistungsteil langsamer, sodass es Sinn machen würde, dort die Gegenkopplung klein zu halten, während wir im Vorverstärker mit seinen schnellen Transistoren ohne Probleme Gegenkopplungen verwenden können. Daher meine folgende Idee:
   
Ich habe hier einen Vorverstärker gezeichnet (OPV) und eine Endstufe (dicke Transis). Und ich habe dem Vorverstärker eine Gegenkopplung gegeben, die aber nicht direkt geführt ist, sondern genau wie die Endstufe über ein Transistorpaar geht (Ist nur eine Prinzipschaltung!). Damit entstehen an diesen Kleinsignaltransistoren die (nahezu) gleichen Verzerrungen wie an der Endstufe. Nur bei der Gegenkopplung wird das Fehlende durch die hohe Verstärkung des OPV angehoben und kommt somit entsprechend vorentzerrt an die Endtransis. Damit liesse sich eigentlich die Verzerrung kompensieren. Das Problem ist nur, dass wie ein gepaartes Quartett aus zwei grossen, dicken Dingern und zwei kleinen haben müssten. Und weiter kommt hinzu, dass sich die Aussteuerkennlinienlänge mit dem Ruhestrom verändert, aber auch mit dem Nutzstrom. Wir müssten also den Ruhestrom der Kleinen auch einstellen können. Und wir müssten für möglichst perfekte Ergebnisse den Ruhestrom der Dicken der Lautsprecherimpedanz anpassen und diese sollte möglichst konstant sein...

Nun gut, so eine Konstruktion wäre mal ein Versuch wert. Wir werden damit aber bestimmt noch nicht auf dem ersten Platz der Datentabelle landen.

Daher eine zweite Überlegung:
Wenn die Kennlinien möglichst gleich sind, sind Verzerrungen geringer und sie lassen sich auch einfacher in Grenzen halten. Dies gilt vor allem für MOSFET-Verstärker. Wie bereits erwähnt sind da die Unterschiede sehr gross und damit ergeben sich immer Differenzen, ob die positive oder gerade die negative Halbwelle des Signals ausgegeben wird.
Es gibt aber Möglichkeiten, das Problem zu lösen. Im Prinzip muss man zwei gleiche Transistoren verwenden und diese jeweils genau gleich ansteuern, z.B. über einen Trafo mit getrennten Sekundärwicklungen.
   
Sowas wäre mit speziellen Optokopplern genau so möglich wie mit getrennten Netzteilen. Sicher ist, dass damit der Gegenkopplungsgrad verringert werden könnte, zumindest wenn man in der Vorstufe noch gleiche Transistoren in der Gegenkopplung einbaut (was wieder Trafos oder Optokoppler benötigt). Allerdings haben alle drei Lösungsvorschläge (Optokoppler, Trafo und getrennte Netzteile) grosse Nachteile, was den Materialaufwand betrifft.

Also überlegen wir uns, ob es nicht auf konventioneller Basis, also z.B. mit Darlingtons eine Lösung gäbe.
   
Wir haben hier eine Brückenschlatung aus zwei gleichen Verstärkern. Sowas wendet man üblicherweise an, um die Leistung zu vergrössern. Wenn wir aber mal den linken Verstärker anschauen, so wird dieser direkt vom Eingangssignal angetrieben. Dieses landet aber auch an einem OPV, der eine zweifache Verstärkung hat.
Die Endstufe selbst hat eine Gegenkopplung (und eine nicht allzuhohe innere Verstärkung) und diese Gegenkopplung ist mit 1R plus 10R zu 1R geteilt. Damit hat die Endstufe eine Verstärkung von 11. Und das Ausgangssignal der Endstufe ist ebenfalls mit einem gleichen Teiler geteilt und landet am Inverseingang des OPV. Damit wird also das eigentliche Eingangssignal mittels OPV mit dem Ausgang verglichen. Die Signale sind prinzipiell nach dem Teiler gleich gross und heben sich eigentlich auf, bis auf die abweichenden Anteile. Wenn am Endstufen-Ausgang Signale schwächer sind als sie eigentlich sein müssten, so liefert der OPV dieses schwächere Signal als (wenn es am Endszufenausgang positiv war) Negativsignal. Damit wird die zweite Endstufe angesteuert, also nur mit den Fehlersignalen. Nun macht diese Endstufe zwar die selben Fehler, weil aber das ursprüngliche Fehlersignal durch V2 des OPV mit doppeltem Pegel anliegt, wird es so am Ausgang der zweiten Endstufe anliegen, dass es den Fehler der beiden Stufen kompensiert. Und es kompensiert auch Spannungsabfälle durch den Ri der ersten Endstufe. (Würde man die Verstärkung des OPV erhöhen, würde sogar der Ri der ganzen Schaltung negativ, allerdings entstände dann eine Klirr-Überkompensation, was auch wieder nichts anderes wäre als Klirr.)
Und der Vorteil diese Konstruktion wäre, dass die zweite Endstufe nicht die volle Ausgangsspannung liefern müsste wie bei einer normalen Brückenschaltung, sondern sie müsste nur Pegel in der Höhe desKlirrs liefern. Wenn wir also mal von einer Leistung von 100W der linken Endstufe ausgehen, so ergäbe dies eine Effektivspannung von 28,3V (bei 8 Ohm). Bei einem Klirr von 1% wäre die Klirrspannung somit 283mV, sodass die rechte Endstufe gerade mal 283mV effektiv liefern müsste. Man könnte also die Betriebsspannung von rund +/-46V links auf +/-10V rechts reduzieren und damit Leistung sparen. Natürlich muss die Schaltung schnell genug sein, denn wenn die linke verspätet reagiert, generiert dies bereits ein Korrektursignal für die Rechte, die damit übersteuert werden könnte. Aber generell liesse sich sowas mal durchrechnen und als Versuchsaufbau realisieren...
Zitieren
richi44
Unregistered

 
#12
27.01.2010, 12:07

Weiterführende Überlegungen

Wir haben gesehen, dass Verstärker verzerren. Und wir haben ebenfalls gesehen, dass es besser wäre, diese Verzerrungen vorher zu kompensieren oder einfach gar nicht erst aufkommen zu lassen. Und wir haben bei der Röhre wie auch beim Transistor gesehen, dass für eine Stromänderung eine Ansteuerung erfolgen muss und dass diese Ansteuerung nicht linear ist und daher eine Verzerrung resultiert.
Die Überlegung wäre also eine Schaltung, die keine Ansteuerung braucht und trotzdem eine Ausgangsspannung generiert. Solche Ideen geistern unter anderem auch im Internet rum.
Aber nehmen wir diesen Ball mal auf.

Wenn wir einen Transistor haben, der einen Arbeitswiderstand von 10k bekommt und wir ändern seinen Strom um 1mA, so bekommen wir eine Spannungsänderung von 10V am Arbeitswiderstand. Wir brauchen aber eine Ansteuerung, welche diese Stromänderung bewirkt.
Wäre der Arbeitswiderstand 100k, so würden für 10V 0,1mA Stromänderung reichen. Und damit müssten doch auch die Verzerrungen abnehmen. Dem ist tatsächlich so. Und mit einer Trickschaltung, einer sogenannten Konstantstromquelle bekommt man die gewünschte Stromversorgung des Transistors und seinen gewünschten Ruhestrom, dazu aber einen riesigen Arbeitswiderstand. Wir könnten also mit einem Ruhestrom von z.B. 10mA arbeiten und hätten trotzdem für eine Ausgangsspannung von 10V weit weniger als 0,1mA Stromänderung und daher eine minimale Aussreuerung von nahezu null und damit auch nahezu null Verzerrungen.

Was sich so gut anhört hat aber zwei Hacken. Erstens ist der Arbeitswiderstand hier zwar theoretisch fast unendlich, aber in der Praxis ist damit die Schaltung nicht fertig, da kommt ja noch was, nämlich die nächste Stufe oder ein Kopfhörer oder sonst eine Last. Und damit ist sicher wieder eine Stromänderung notwendig und damit eine Ansteuerung.
Und ausserdem hat der Transistor (und noch viel mehr eine Trioden-Röhre) eine Rückwirkung. Ändert sich die Kollektor- oder Anodenspannung, so ändert sich auch der Strom. Also müssten wir diese interne Stromänderung durch eine Ansteuerung ausgleichen und weil diese „krumm“ erfolgt, haben wir uns die Verzerrungen wieder ins Haus geholt.

Das bedeutet, dass solche Schaltungen, die mit einem konstanten Strom arbeiten, nicht funktionieren im Hinblick auf Ansteuerung und Verzerrungen, weil wir keinen konstanten Strom haben dank des Laststroms und dass wir ausserdem die Spannungsrückwirkung zu kompensieren haben.

Nun könnte man die SRPP-Stufe als Schaltung betrachten, welche in der ansteuernden Röhre oder dem Transistor einen konstanten Strom fliessen lässt. Und der Strom, der nicht durch die Last abfliesst, muss halt durch den gesteuerten Arbeitswiderstand abfliessen, also durch den oberen Transistor oder die obere Röhre. Aber dann haben wir einfach eine obere Röhre, die angesteuert wird. Zwar geschieht dies automatisch aus einem Spannungsabfall, welcher aus dem Ruhestrom minus Laststrom gebildet wird. Aber wenn die obere Röhre nicht linear arbeitet (und bei einem Transistor ist es zwingend unlinear) erzeugt halt diese Ansteuerung wieder Verzerrungen. Was noch eine Rolle spielt ist die Tatsache, dass sich die Unlinearitäten teils aufheben und damit tatsächlich eine geringe Verzerrung resultiert, besonders wenn man eine (lineare??) Konstantstromquelle in diesen Stromübernahmebereich (Katodenwiderstand) einfügt.

Das alles bedeutet, dass man mit geeigneten Schaltungskonzepten die Verzerrungen minimieren kann, dass dies aber nur unter ganz bestimmten Umständen funktioniert (konstante Last) und dass dies in der Praxis nicht gegeben ist.


Es gibt ein anderes Verstärkerkonzept, das mit Röhren arbeitet, wobei die Endröhren eine Verstärkung von 1 besitzen und damit (wie eine übliche Transistor-Endstufe) relativ wenig klirren. Dies ist die sog. PPP-Endstufe. Das Problem ist, dass man die geringe Verstärkung halt in der Treiberstufe aufholen muss. Und das ist im Grunde nicht möglich, ausser man würde Endröhren mit Koppeltrafo verwenden. Nun sind Trafos aber alles andere als verzerrungsfrei.

Bei den üblichen PPP-Schaltungen verwendet man daher eine Rückkopplung, welche die fehlende Verstärkung ausgleicht. Diese Rückkopplung vervielfacht aber nicht nur die Spannung, sondern auch die Verzerrungen. Und damit sind wir gleich klug als wie zuvor. Der Vorteil ist lediglich, dass der Ausgangstrafo einfacher gestaltet ist.

Dieses Konzept wird auch bei Transistoren angewendet. Da sind dann MOSFET in der Endstufe drin. Und man könnte meinen, dass mit diesen Dingern das Verzerrungsproblem gelöst wäre. Wir hätten nämlich jetzt zwei identische Schaltungen und nicht etwas komplementäres, das nicht in beiden Zweigen identisch ist. Und MOSFET sind spannungsgesteuert.
ABER
Der MOSFET hat erhebliche Eingangskapazitäten, die von der Ansteuerung UND der Ausgangsspannung abhängig sind. Und wenn wir als Treiber etwas mit Konstantstromquelle verwenden, um ohne Stromänderung auszukommen und somit Verzerrungen verhindern, so haben wir nicht an den Strom gedacht, der die Kapazitäten laden und entladen muss. Und diese Kapazitäten sind unkonstant und damit ist der Lade- und Entladestrom unkonstant und die Verzerrungen sind da!


Dies war nun eine recht theoretische Abhandlung, welche im Grundsatz nur gezeigt hat, dass man die Physik nicht überlisten kann. Und wenn sowas wie der zuletzt genannte Verstärker als „Wunder“ hochgelobt wird, so sind da die gleichen Grundfunktionen zur Anwendung gelangt wie bei jdem anderen Ding auch.

Es ist richtig zu versuchen, die Verzerrungen gar nicht erst entstehen zu lassen. Aber um beim Beispiel des letzten Gerätes zu bleiben hat jener am Ausgang (im Gegensatz zum Röhren-PPP) keinen richtigen Massebezug und damit können Störungen in den Ausgang (nicht zwischen den beiden Ausgangsleitungen sondern zwischen diesen und Masse!) einkopplen und diese Störungen können bei entsprechender Grösse über die Gegenkopplung an die Eingangsstufe gelagen und diese übersteuern. Diese Schaltung ist daher mehrheitlich auf solche Störungen weit empfindlicher als konventionelle Konstruktionen. Und ob die daraus resultierenden Verzerrungen (durch die übersteuerte Eingangsstufe) nicht höher sind als jene, die man üblicherweise bei konventionellen Schaltungen antrifft, ist noch offen.

Sicher ist, dass viele Wege nach Rom führen. Aber jedes Gasthaus bis dorthin kocht mit Wasser. Man kann also verschiedene Konzepte anvisieren. Ob sie dann letztlich zielführend sind oder ob eine konventionelle Konstruktion nicht genau so gute (mess- und hörbare) Ergebnisse bringt, ist eine offene Frage. Und selbst wenn solche Konstruktionen als super klingend bezeichnet werden, so sind sie in Blindtests nicht als besser erkannt worden, ganz einfach, weil auch die konventionellen heute in einer Liga spielen, die keine hörbare Verbesserung mehr zulässt. Und das ist doch letztlich entscheidend...
Zitieren
9pn9ou
Neuling

Beiträge: 9
Registriert seit: Feb 2011
#13
09.03.2011, 23:12

Die Überlegungen zum Arbeitspunkt und zur Auslenkung sind gut und Richtig, aber die Linearisierung funktioniert eigentlich anders.
Wie dargelegt, kann man darüber keine Linearität herstellen. Ohne aktive Gegenkoppelung kann man mit HL-Bauelementen nicht ohne totale Überdimensionierung auf brauchbaren Klang kommen. Für Kopfhörer mag das noch gehen, aber nicht sobald Leistung gefordert ist.
wirklich gut wird es erst mit folgenden Maßnahmen:
Wenn man Eingang-Ausgang=Fehler erzeugt und das verstärkt (neue nicht-Linearität; aktiv) rückkoppelt.
Schritte:
1. überhaupt erst mal etwas halbwegst lineares (40dB) bauen
2. den Fehler stark verstärkt zurückführen
Dann passiert folgendes:
Die Oberwellen werden durch den linearen Anteil gedämpft, aber es entstehen immer neue Oberwellen. Das Ergebnis ist dann nicht mehr: wenige starke Oberwellen, sondern (unendlich) viele schwache Oberwellen die nicht hörbar sind.
Nur dieser Ansatz ist ausbaubar denn nun:
1. kann man die verstärkung der rückkoppelung erhöhen.
2. Kann man wie bei einer Schachtel-Puppe die Rückkoppelung Rückkoppeln und somit einen P-Regler aufbauen. (was vorher nicht ging, weil man genau das bräuchte was man machen wollte.)
Also drei Methoden:
1) kleine Aussteuerung (Spannung)
2) aktive Rückkoppelung (des Fehlers)
3) lineare Differenz - gleicher Strom in gleichem Bauelement bei anderer Spannung/Verstärkung
Hauptsächlich die Methode 2 erlaubt dann durch:
1. Staffelung / Schachtelung
2. mehr Verstärkung
beliebige Linearität. Begrenzt durch Aufwand und Stabilität.
Zitieren
hoschibill
DYNAMIK-MOD :)
******

Beiträge: 2.851
Registriert seit: Mar 2009
#14
10.03.2011, 00:25

Hallo 9pn9ou Smile

HERZLICH WILLKOMMEN IM HIFI-PORTAL.

Das Moderatorenteam wünscht Dir viel Spass im Forum.

Endlich mal wieder ein Elektronikmensch. Jemand, der die Motivation und die Fähigkeit hat, in diesem Bereich sein Wissen weiter zu geben, können wir hier gut brauchen.

Magst Du ein wenig über Dich erzählen (u.A. wie Du heisst)?

Gruss
Olli
[Bild: logo_igdh_mini.png]
Zitieren
9pn9ou
Neuling

Beiträge: 9
Registriert seit: Feb 2011
#15
13.03.2011, 12:23

Für den Hobbyisten oder allgemein "nicht-Experten" ist dieser Weg kaum gangbar, weil er es nicht schaffen wird, eine stabile Schaltung aufzubauen. Der Phasengang bei geringen Frequenzen führt zu Mitkopplung (Kondensatoren vermeiden, Pegel zwischen Stufen angleichen / (+/-)-Versorgung).
Will man als "nicht-analog-guru" eine lineare Schaltung aufbauen, kommt man um eine Rückkoppelung per (linearem) OPV (P-Regler) nicht herum.
Will man partout keinen OPV benutzen, bleibt einem nichts anders übrig, als so viele Transistoren parallel zu schalten bis man genügend Strom zusammen hat, hierbei kann man folgende Faustregel anwenden: Für einen Teil Signal brauche ich 10 Teile Querstrom, und für einen Teil Querstrom 10 Teile Reserve. Beispiel: Für 150mV über einen 50 Ohm Kopfhörer brauche ich 3mA. => 30mA Ruhestrom => 300mA Transistor. Nun habe ich 100mA Kleinsignal-Transistoren. => Ich brauche drei Stück plus einen als Aktivelast / Konstantstromlast. In diesem Fall ist diese Schaltung zu bevorzugen, da ich egal wie eh wenigstens 4 Transistoren brauche.

{gelöschte passage}
(Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 15.03.2011, 13:55 von 9pn9ou.)
Zitieren
hoschibill
DYNAMIK-MOD :)
******

Beiträge: 2.851
Registriert seit: Mar 2009
#16
13.03.2011, 13:30

Zitat:Ich vermute, dass mein Name Sie nicht wirklich interessiert und dass das was Sie interessiert ebenso unwichtig wie unüberprüfbar ist.

Bitte beachten Sie Punkt 2 der Forenregeln.

Gruss
Olli
[Bild: logo_igdh_mini.png]
Zitieren
9pn9ou
Neuling

Beiträge: 9
Registriert seit: Feb 2011
#17
21.03.2011, 09:59

Bei der aktiven Gegenkopplung wird die Differenz von Eingangs- zu Ausgangs-Signal verstärkt dem Eingangs-Signal beigefügt. Die aktive Rückkopplung ähnelt einem Proportional-Regelkreis, wobei der Regler nicht-linear ist, daher ist die Funktion weniger die eines Reglers, sondern liegt darin, dass die Intermodulationsprodukte und Oberwellen unter Bildung neuer Anteile durch den linearen Anteil gedämpft werden. Die Funktion ist also eine Dispersion und Dämpfung der nicht-linearen Anteile. Nach diese Linearisierung ist der Verstärker linear genug, um als Baustein in einem Regler eingesetzt werden zu können. Jeder lineare Verstärker besteht also aus mehreren nicht-linearen Verstärkern. Mit weitgehend linearen Verstärker lassen sich dann Methoden der linearen Regelungstechnik in Näherung anwenden.

Es treten zwei Probleme auf:
1) Durch Koppelkondensatoren wird die Phase des Signales Frequenzabhängig verzögert, es kommt zu Mitkopplung. (Eingeschwungener Zustand)
2) Die Schaltung muss auf ein Signal Einschwingen, ändert sich das Signal aperiodisch (immer der Fall) reagiert die Schaltung mit Überschwingern. Der Regler kämpft mit einem Totzeit-Verhalten.

http://de.wikipedia.org/wiki/Regler
Zitieren
9pn9ou
Neuling

Beiträge: 9
Registriert seit: Feb 2011
#18
27.03.2011, 16:29

Nun endlich habe ich eine gute seite gefunden:
http://de.wikipedia.org/wiki/Fehlerkorre...gstechnik)
hier sind mehrere methoden beschrieben.
Ich habe bisher von methode: "Error-Feedback Typ B" gesprochen.
So wird es wirklich gemacht.
Zitieren
hoschibill
DYNAMIK-MOD :)
******

Beiträge: 2.851
Registriert seit: Mar 2009
#19
27.03.2011, 17:29

Klasse Link. Vielen Dank dafür.

Gruss
Olli
[Bild: logo_igdh_mini.png]
Zitieren
9pn9ou
Neuling

Beiträge: 9
Registriert seit: Feb 2011
#20
02.04.2011, 12:42

ich habe mit der Vorwärtsfehlerkorrektur-Idee gespielt und bin zu einem funktionstüchtigen und befriedigenden ergebnis gekommen.
Die schaltung sieht wie folgt aus:
   
Die bauelemente die einfach nur Xn heißen sind die zwei verstärker.
Der obere hat mehr leistung und invertiert das signal.
Der untere beginnt bei sehr niedrigen frequenzen hat aber weniger leistung.
Die aufgabe des unteren ist es, bei geringen frequenzen die verzerrung zu reduzieren und zusätzliche leistung bereitzustellen.
Zitieren
9pn9ou
Neuling

Beiträge: 9
Registriert seit: Feb 2011
#21
01.01.2012, 14:54

Da die größten Amplituden bei niedrigen Frequenzen (<2kHz) auftreten, bietet es sich an einen extra Verstärker für einen Teil dieser zu benutzen; dies entlastet den Hauptverstärker für die gut hörbaren Frequenzen (1-6 kHz) und erlaubt die Oberwellen per TP zu entfernen.

Für die tiefen Frequenzen bietet sich ein D-Klasse Verstärker an. Dieser hat einen besonders guten Wirkungsgrad und ein Tieftonlautsprecher (D>15cm) bietet eine gute TP-Filterung für dessen hochfrequentes Schaltrauschen.
Sinnvoll wäre ein möglichst großer (D~=30cm\12") Lautsprecher dessen Eingangsverstärker ab 200-600Hz trennt und zwei kleine Zweiwegelautsprecher.
Der von mir aus sportlichem Ehrgeiz diskret aufgebaute Verstärker zeigte Verzerrung immer in Passagen mit viel Bass, das lag z.T. auch an der einfachen Auskoppelung/DC-Trennung per Kondensator.
Zitieren
9pn9ou
Neuling

Beiträge: 9
Registriert seit: Feb 2011
#22
14.07.2012, 14:35

Auch OPV haben noch ungerade Oberwellen.
Um diese zu beseitigen ist es besonders wirksam, zwei gleiche Verstärker gegeneinander treiben zu lassen.
   
So heben sich die Verzerrungen an R1 gegenseitig auf.
Zitieren


Gehe zu:


Benutzer, die gerade dieses Thema anschauen: 1 Gast/Gäste