Dual CV1600 Endstufe schwingt

      Hallo zusammen,

      eben habe ich noch Ergebnisse zu KSC2690A / KSA1220A von Fairchild als Treibertransistoren ergänzt. Von den Datenblattwerten her sind sie nahezu identisch zu NTE373/ 374. Das bestätigt sich auch in der Praxis. Sie verhalten sich fast genauso hinsichtlich ihrer Anschwingneigung. Damit sind sie eine günstige und ebenso sichere (UCE0 160V) Alternative.

      Trotzdem tritt ja noch Schwingneigung bei 1,2- 1,3 MHz auf. Setzt man in der Simulation die Rückkopplung außer Kaft, indem man die Widerstandskombi R1306/1307 auf 1 mOhm setzt, kommt ein Bodeplot zustande, der die Open-Loop-Verstärkung zeigt:



      Maximale Verstärkung: 87 dB.
      Polstelle 1: 600 Hz, 6db fallend/ Oktave
      Polstelle 2: 160 kHz, 12 db fallend/ Oktave
      Polstelle 3 und 4: 2,5 MHz, 21 db fallend/ Oktave
      Das Ausgangssignal hat bei 180° Phasendrehung noch 12 dB Verstärkung und schneidet bei 2,8 MHz die 0-dB-Linie

      Die Verstärkung mit Rückkopplung liegt bei 28 dB. Zur Verdeutlichung habe ich den Cursor so gesetzt, dass die waagerechte Linie dieser Verstärkung entspricht. Nach diesen Daten müsste der Verstärker stabil arbeiten. Warum tut er es nicht? Ich kann es mir nur so erklären: Mit aktiver Feedbackschleife zeigt der Bodeplot, dass das Feedbacksignal bei ca. 1,6 MHz sehr schnell eine Phasenverschiebung von 180° erreicht, siehe die gepunktete magentafarbene Linie (ohne Ccb). Solange dort die Schleifenverstärkung noch > 1 ist, starten da natürlich Schwingungen.



      Wieso das Feedbacksignal die 180° Phasendrehung erfährt, erschließt sich mir nicht. Großen Einfluss auf Lage und Stärke des Rückkoppelpunktes haben der HF-Zweig der Rückkopplung (C1304/R1304) und die Ausstattung des Transistors T1301 mit einer Millerkapazität, C4 im folgenden Bild, Kurven Ccb 10p und Ccb 15p im Bodeplot.




      Ich habe mich für 15 pF für die Millerkapazität entschieden, da da der Phasengang des Feedbacksignals am gleichmäßigsten verläuft. Mit dieser Maßnahme erwies sich die Endstufe als stabil. Die frequenzabhängige Rückkopplung senkt die Verstärkung für hohe Frequenzen ab, erhöht damit aber die Schleifenverstärkung derselben und damit die Neigung zur Eigenerregung. Die Millerkapazität am invertierenden Eingang des Differenzverstärkers gleicht das bei passend gewähltem C aus.

      Mit dieser kleinen Schaltungsänderung halte ich folgende Typen in paarweise beliebiger Kombination für einsetzbar:

      Endstufentranistoren: MJ15003/15004, MJ15024/15025
      Treiber: BD419/420, NTE373/374, KSC2690A/ KSA1220A

      Bei den BD317/318 traten trotz des zusätzlichen Kondensators Schwingungen tieferer Frequenz (einige 100 kHz) auf dem Dach des Rechtecksignals bei Aussteuerung nahe der Leistungsgrenze auf. Bei den BD2xx als Treiber traten diese mit allen Endstufentransistoren auf. Ich gehe davon aus, dass das lokale Schwingungen in der Stromversstärkerstufe sind.

      Nächster Schritt: Rückbau der Experimentieranordnung, Einbau der OnSemi MJ15003/15004, erneuter Stabilitätstest, Klirrfaktormessung bei 1 kHz und 8 kHz.

      Wer sich die Originalschaltung erneut anschauen möchte: Hier habe ich sie nochmals verlinkt:
      saba-forum.dl2jas.com/index.php/Attachment/3409-Endstufe-JPG


      Viele Grüße,
      Christian
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      ...melde Vollzug.

      Der CV1600 ist mit OnSemi MJ15003/15004 und BD419/420 auf beiden Kanälen ausgestattet. Bei beiden Kanälen habe ich für eine zuverlässige Schwingungsunterdrückung den 15-pf-Keramikkondensator zwischen Kollektor und Basis von T1301 auf der Lötseite der Leiterplatte eingefügt. Damit waren keinerlei Selbsterregung oder Ringing nachweisbar.
      An den Ausgängen habe ich noch ein RL-Glied eingefügt, bestehend aus einer Induktivität von ca. 3 µH parallel zu einem 2,2 Ohm-Widerstand in 2W-Ausführung, da wärmstens empfohlen von D. Self im Audio Power Amplifier Design Handbook.

      Die Stabilität in dieser Konfiguration war auch mit den anderen Treibertransistoren NTE373/374, KSC2690A/ KSA1220A (2SC2690A, 2SA1220A) gegeben. Der Ruhestrom und die Nullpunktlage ließen sich problemlos einstellen. Die Sinus-Ausgangsleistung von 80 Watt erreicht der Verstärker mühelos. An den 4,7-Ohm-Dummywiderständen begann das Clipping bei ca. 21 Veff. > 90W Sinusleistung.

      Die Klirrfaktormessung ist an meiner diesbezüglich bescheidenen Meßausstattung gescheitert. Meine verfügbaren analogen Sinusgeneratoren liegen alle über 1% Klirr bei 1 kHz. Bei 8 kHz/ 15 kHz wird es noch schlimmer. Deshalb kann ich nun leider auch nicht mit Daten zur Leistungsbandbreite dienen.


      Viele Grüße,
      Christian
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      Hi Christian,

      ist doch ein echter Schritt nach vorne ! Wie klingt es denn, wenn Du mal kritische Quellen auflegst ?
      Frauenstimmen, Chöre, Klavier --- haut das auch bei etwas mehr Dampf hin ? Klar ersetzt das keine Messung, aber miese Klirrfaktoren machen sich doch rasch bemerkbar, wenn man mal etwas "Gas" gibt ...

      Besten Gruss,

      Michael
      Hallo Christian,

      damit hast Du eine schlussendlich ausgereifte Lösung für das ja wohl weitverbreitete Schwingproblem geliefert und auch dessen Zusatndekommen hinterleuchtet. Jeder, der einen CV1600 in die Hände bekommt, kann davon in Zukunft profitieren. Super Job!

      Leistungsbandbreite hatte ich seinerzeit, als ich mal einen CV1600 zur Reparatur bei mir hatte, leider auch nicht gemessen, nur THD bei 1W an 4 Ohm bei 1 kHz (0,01%) und 20kHz (0,1%). Wir müssen dann wohl die Angabe der Leistungsbandbreite aus den Angaben von DUAL akzeptieren: 20kHz.

      Gruß
      Reinhard

      kugel-balu schrieb:

      ... Wie klingt es denn, wenn Du mal kritische Quellen auflegst ?
      Frauenstimmen, Chöre, Klavier --- haut das auch bei etwas mehr Dampf hin ? Klar ersetzt das keine Messung, aber miese Klirrfaktoren machen sich doch rasch bemerkbar, wenn man mal etwas "Gas" gibt ...


      Hallo Michael, hallo Mitleser,

      Erst einmal vielen Dank an alle, die sich hier mit eingebracht haben, namentlich Michael, Reinhard, Rolf, Achim und Jogi. Eure Hilfe mit Rat und Tat war mir sehr wertvoll und ich habe eine ganze Menge bei dieser Entschwingungskur gelernt.

      Natürlich habe ich quer durch meine Musiksammlung probegehört und dabei auch mal so laut aufgedreht, wie es Umgebung und Boxen zuließen. Sauberer Klang von A wie Anastacia über B wie Beethoven bis zu Z wie ZZ-Top. Ich habe zwar keine Klirrfaktormessung machen können, aber die Rechtecksignale bei 1 kHz sind messerscharf bis zur Aussteuerungsgrenze. Bei 20 kHz sind die Ecken erwartungsgemäß verrundet, aber auch da macht sich die relativ geringe Leistungsbandbreite erst bei höherer Aussteuerung in Form zunehmender Abschrägung der Flanken bemerkbar. Ansonsten sehen die Kurven aus wie die der originalen Endstufe, als sie es noch war.

      Es macht definitiv Spaß, mit diesen Verstärkern Musik zu hören. Die getrennten Bass- und Treble-Steller mit Stufenschaltern finde ich cool.

      Und um ein Zitat von Hans aufzugreifen: Löten könnte man mit dem Teil auch. Meine Dummywiderstände, zusammengesetzt aus je 4 20-W-Keramikwiderständen wurden feuerheiß beim Belastungstest, wogegen die Kühlkörper bei etwas mehr als Handwärme blieben.

      @potentielle Nachnutzer: Das ist ausdrücklich erwünscht. Es würde mich natürlich freuen, wenn der oder die eine oder andere hier einen Kommentar hinterlässt.

      Viele Grüße,
      Christian
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      Hallo Christian,
      Gratulation 8o

      Super Arbeit hast da gemacht :) gefällt mir :thumbsup: !!
      Auch ich hab da mit gelesen, klaro doch ;)

      Ich hoffe dass ich mein Gerät auch wieder so, wie dein Verstärker supi läuft. ^^
      Für mich sehr Lerhreich. Danke für deinen Bericht, gefällt mir !!
      Grüße <3 Mia <3

      Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von „Nachteule“ ()

      Hallo zusammen,

      da sich ein zweiter CV 1600 in meine Bastelbude verirrt hat, und ich mittlerweile die Spektrumanalyser-Software mit einer 96 kHz - Soundkarte zum Laufen bekommen habe, möchte ich die Klirrfaktormessungen nachreichen. Mit der Samplingrate dieser Soundkarte kann ich bei 12,5 kHz die zweite und dritte Harmonische noch erfassen, bei 20 kHz ist es dann nur noch die zweite Harmonische.


      Das Gerät besitzt transistorseitig die originale Bestückung. Ich habe nur Potis getauscht und müde Elkos ersetzt. Ruhestrom und Symmetrie habe ich vor dem Messen auf die Sollwerte laut Servicemanual gebracht.

      Zunächst die Messung im Originalzustand:


      Bis nahe der Leistungsgrenze von 80W bleibt der Klirrfaktor unter 0,4%. Erst bei Maximalleistung und oberhalb von 12,5 kHz nimmt der Klirr zu und erreicht bei 20 kHz kurz vor dem Clippen bei 20 kHz 7%. Das ist soweit erwartungsgemäß zu den Daten des Servicemanuals.


      Die zweite Messung wurde mit dem zusätzlichen 15 pF-Kondensator,aber mit den Originaltransistoren durchgeführt.


      Das Ergebnis ist nahezu identisch. Ob der Unterschied bei 100 Hz real vorhanden ist, bezweifle ich. Die Software braucht eine ganze Weile bei niedrigen Frequenzen, bis sie stabile niedrige Werte anzeigt. Mag sein, dass ich beim oberen Diagramm bei 100 Hz nicht lange genug gewartet habe. Es bleibt festzuhalten, dass der zusätzliche Kondensator den Klirrfaktor nicht negativ beeinflusst.


      Das dritte Diagramm entstand mit Ersatztransistorbestückung, ISC MJ15003/ MJ15004 und KSC2570 + KSA1220, fliegend verdrahtet



      Kurz vor Einsatz des Klippens setzten auf den Sinusscheiteln geringfügige Schwingungen auf. Diese machten sich bei 100 und 1000 Hz beim Klirr negativ bemerkbar und erhöhten da die Werte. Schon bei geringfügigem Zurücknehmen der Leistung verschwanden sie und der Klirr näherte sich den Werten der 50W-Kurve an. Bei 20 kHz und 80 W ist der Klirr deutlich geringer als bei der Originalbestückung.

      Ob die aufgesetzten Schwingungen eine Eigenheit dieses Exemplars sind sind, oder ob sie mit meinem fliegenden Aufbau zu tun haben, muss ich hier mal offen lassen. Die Endstufentransistoren habe ich mit wesentlich längeren Leitungen als beim Original, und außerdem massefern verlegt, angeschlossen. Den Darlingtontreibern fehlte das Kühlblech, das gegebenenfalls ebenfalls für etwas Schirmung sorgt.

      Fazit: Die Ersatzbestückung und der zusätzliche Kondensator haben keine negativen Einflüsse auf den Klirrfaktor der Schaltung, solange man die Schwingneigung sicher unterbinden kann. Die Spezifikation laut Servicemanual wird locker eingehalten. Bei gebrauchstypischen Leistungen bis in den einstelligen Wattbereich bringt auch dieser Verstärker bis über 20 kHz einen Klirrfaktor an die Lautsprecher, der kleiner 0,15% ist.

      Vorsicht ist bei jeder Ersatzbestückung geboten, die Kontrolle auf Schwingungen und gegebenenfalls deren Abstellung durch Spielen mit der Größe der Millerkapazität halte ich für unverzichtbar.

      Viele Grüße,
      Christian
      Bilder
      • Klirrfaktor_Orig.JPG

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      • Klirrfaktor_15pF.JPG

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      • Klirrfaktor_ISC_15pF.JPG

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      Hallo Christian,

      Deine Daten zeigen schön, was in Abhängigkeit der Änderungen passiert. Aber die Klirrfaktor-Daten selbst sind bei Dir etwa doppelt so groß, wie sie sein sollten. Warum?


      Angabe aus Dual service manual:




      Ich habe mal einen Dual CV 1600 revidiert und danach den THD von 20 Hz bis 20 kHz gemessen. Die THD-Werte lagen unterhalb der von Dual angegebenen Werte. Deine wären nach Dual "out of spec".
      Ich denke, es ist noch irgendwo ein Artefakt/bug in Deiner THD Messung. Es kann auch sein, dass Deine THD-Werte zu gross sind, weil Dein Eingangspegel in den CV1600 zu hoch war. Bei neueren Verstärkern ist 1Veff kein Problem, bei älteren schon, die übersteuern damit gerne. Sie wollen manchmal sogar nur den damaligen Normpegel (0,31Veff) am Eingang. Das ist typisch für Ende der 60iger und bis erste Hälfte der 70iger Jahre. Oder allenfalls noch 0,5 oder 0,7Veff. Ab 1980 schlucken sie ohne zu verzerren meist 1Veff am Eingang. Probier mal aus, ob sich beim CV 1600 der Eingangspegel (bei gleicher Ausgangsleistung) auf den THD auswirkt.

      Dass sich bei niedrigen Frequenzen das FFT erst stabilisieren müsste, kenne ich nicht. Ist bei mir mit einem Wimpernschlag alles da und verändert sich danach auch nicht. Ich verwende ARTA als Software, externe Soundkarte (Steinberg Audio Interface UR242) bei 192kHz sampling rate. Deshalb kann ich THD bis über 20kHz noch gut messen. Aber die sampling rate hat ja nur Auswirkung auf den Frequenzbereich, nicht auf die Grösse der THD-Werte selbst.

      Ich habe z.B für 10 kHz bei 10W an 4 Ohm 0,07% THD beim CV 1600 gemessen.
      Auch bei den vielen anderen Verstärkern, die ich auf dem Tisch hatte, habe ich immer Werte gehabt, die mit den Herstellerangaben fast genau übereingestimmt haben. Ausnahme: THD < 0,005%, weil ich da an die Grenze der UR242 komme.

      Wenn Deine Werte THD+N sind und meine sind nur THD, verstehe ich, dass bei niedriger Ausgangsleistung wegen des dann schlechteren SINAD Deine Werte grösser sind. Aber auch bei 80W ist Dein Messwert doppelt so gross wie von DUAL angegeben.


      Gruß
      Reinhard

      Dieser Beitrag wurde bereits 4 mal editiert, zuletzt von „oldiefan“ ()

      Hallo Christian,

      und Du benutzt auch einen Kanal des Adio Interface für DUT (Messung am Testgerät) und den anderen als Referenz/Kompensation? Also 2-Kanal-Messung? Bei der 1-Kanal-messung hättest Du noch den THD-Beitrag Deiner Soundkarte zusätzlich dabei.



      Für die nicht so in dieser Materie steckenden Mitleser hier die Erläuterung des 2-Kanal-Messverfahrens mit Soundkarte (bezogen auf Software ARTA):

      Die Soundkartenmessung ist im Vergleich zur Messung mit einem professionellen Audio-Analysator relativ kompliziert (viele unübersichtliche Einflussgrössen) und benötigt erhebliche Einarbeitung und Erfahrung, ist daher viel fehlerträchtiger. Warum dann überhaupt damit messen? Ein PC ist ja vorhanden, man braucht nur die (gute oder etwas bessere) Soundkarte für etwa 50-200 € und ein paar Widerstände, Dioden etc. für wenige EUR für die Peripherie (Messbox, Spannungsteiler usw) und kann damit vieles oder sogar fast alles messen, was auch ein (mehrere) tausen EUR teurer Audio-Analysator Messplatz kann. Für das Hobby und Gelegenheitsmessungen also ok. Für professionellen Einsatz zu umständlich.

      Wie funktioniert das mit der Soundkarte?
      Man braucht eine etwas bessere, Full-Duplex. Möglichst mit Sampling-Frequenz von 96kHz oder 192 kHz, da der max. mögliche Messbereich (erfassbares NF-Spektrum) der halben Sampling-Frequenz entspricht. Mit 96 Khz Sampling Frequenz kann man nur bis knapp über 45kHz messen, für eine NF von f0=20kHz erfasst man beim Klirrfaktor nur noch die erste Oberwelle (k2) bei 40 kHz, aber nicht mehr die zweite (k3) bei 60 kHz. Mit 192 kHz Sampling Frequenz kann man bis 90 kHz messen, bekommt also im Klirrfaktor für f0=20kHz bis zur dritten Oberwelle (k4) bei 80kHz eingeschlossen.

      Was ist wie angeschlossen und warum?
      - Das NF-Ausgangssignal des Tongenerators (hier ist das der linke Ausgangskanal der Soundkarte) wird über einen Y-Verteiler aufgeteilt.
      - Vom Y-Verteiler geht das NF-Signal einerseits als Eingangs-NF-Signal in den zu messenden Verstärker / zu messendes Bauteil, andererseits zugleich (vom Y-Verteiler) in den rechten Eingangskanal (Vergleichskanal= Referenzkanal) der Soundkarte.
      - Der zu messende Verstärker ist mit einem ausreichend belastbaren Lastwiderstand (z.B. 4 Ohm/100W) abgeschlossen.
      - Am Lastwiderstand wird das Ausgangssignal vom Verstärker mit einem Spannungsteiler auf einen für die Soundkarte akzeptablen Pegel heruntergeteilt, z.B. so, dass bei 20Veff Verstärker-Ausgangsspannung an 4 Ohm Last dann 1V hinter dem Spannungsteiler anliegt, und in den linken Eingangskanal der Soundkarte (=Messkanal) gegeben.
      - Bei passiven Prüf-/Messobjekten, an dessen Ausgang Veff<1V ist, wird kein Spannungsteiler benötigt. Dessen Ausgang kann direkt an den linken Eingang der Soundkarte gehen.

      Der Ausgang des Prüfobjekts / Verstärkers soll hinreichend gleichspannungsfrei sein und in der möglichen AC-Amplitude begrenzt, um den Soundkarteneingang nicht zu beschädigen. In der Praxis ist daher ein zusätzlicher Schutz vor dem Soundkarteneingang mit zwei gegeneinander geschalteten 3,9V-Zenerdioden nach Masse zur Spannungskappung empfohlen.

      Da die Soundkartenausgänge und damit NF-Eingänge des Verstärkers einseitig an Masse des PC liegen, andererseits auch die Lautsprecherausgänge des zu messenden Verstärkers (und damit also auch einseitig der angeschlossene Spannungsteiler) einseitig an der Masse der Endstufe liegen (die beiden Massen sind aber nicht notwendigerweise auf demselben Potential), müssen die beiden Massen durch einen Widerstand von z.B. 1 kOhm getrennt werden, um eine Brummschleife zu vermeiden (ich habe damit immer noch 50Hz-Restbrumm von typisch -80 bis -90dB unter Verstärker- Nennausgangspegel). Die Trennung durch den 1 k Widerstand verhindert auch, dass bei einigen Verstärkern deren Lautsprecherausgänge nicht Masse-bezogen sind und bei Verstärkern, die im Brückenbetrieb (BTL) arbeiten, unzulässiger Masseschluss entsteht, der in diesen Konstellationen die Verstärker-Endstufe zerstören kann. Eine vollständige Massetrennung ist ja nicht möglich, da ja das Signal vom Spannungsteiler an der Endstufenlast an den Soundkarteneingang muss. Der Trennwiderstand kann also nicht zu hochohmig sein. 1 kOhm ist ein guter Kompromiss und kann bei der Dimensionierung des Spannungsteilers einbezogen werden.

      1. Die Soundkarte liefert also als Tongenerator nur auf einem der beiden Ausgangskanäle die NF (üblicherweise bis 1Veff max.) als Eingangssignal für den zu messenden Verstärker.
      2. Auf einem (dem rechten) Eingangskanal empfängt die Soundkarte ihr eigenes Ausgangs-NF Signal (über Y-Verteiler von 1. abgezweigt) als Referenz
      3. Auf dem anderen (dem linken ) Eingangskanal empfängt die Soundkarte das auf max 1Veff heruntergeteilte Ausgangssignal des zu messenden Verstärkers (hängt von der Dimensionierung des Spannungsteilers ab, je nach max. Leistung, auf die er angepasst ist)

      Die Software subtrahiert in diesem 2-Kanalverfahren die NF des rechten Eingangskanals (Referenzkanal) von der NF des linken (Messkanal). Die Differenz ist das, was vom Verstärker (zu testendes Gerät/Bauteil) hinzugefügt wurde oder "verschluckt" wurde. Das wird zum ursprünglichen NF-Ausgangssignal der Soundkarte (=NF-Eingangssignal am Verstärker) addiert/bzw. subtrahiert und das Resultat grafisch dargestellt (= Charakteristik des Testgeräts nach "Abzug" des Einflusses der Soundkarte auf ihrAusgangssignal. Wahlweise als FFT oder bei einem Frequenz-Sweep (Wobbeln) z.B. als Frequenz-THD-Gang (oder THD+N, auswählbar) oder Frequenz-Phasengang. Die erforderlichen Operationen (z.B. Entfernung der Grundwelle f0 bei THD Messung, das sonst ein Notch-Filter leistet), die Addition der rms-Werte der Obertöne (bei THD) oder aller Frequenz-Komponenten ausser f0 (bei THD+N), die richtigen Bezugsfrequenzen für die Verhältnisbildung bei Intermodulation oder TIM (DIM) erledigt die Software automatisch.

      Es kann auch mit einer Mischung aus z.B. zwei verschiedenen Sinus-Frequenzen in frei wählbaren Amplitudenverhältnissen gemessen werden, um Intermodulationsverzerrungen zu bestimmen oder auch (Multi-Ton) mit einem Rechtecksignal einer Frequenz f1 und einem Sinus einer anderen Frequenz f2 in frei wählbaren Amplitudenverhältnissen, um TIM-Verzerrungen zu bestimmen.

      Unabhängig davon bekommt man im Sweep-Verfahren (Programmteil: STEPS) auch den Frequenz-Amplitudengang und gleichzeitig den Frequenz-THD-Gang und den Frequenz-Phasengang.

      Wesentlich ist, dass man nach der anfänglichen Kalibrierung stets die genaue Kontrolle über den jeweils aktuellen Audio-Ausgangspegel behält. Das kann anfänglich übersehen werden, da es den "Audio-Mixer" des Betriebssystem gibt (Windows, muss immer auf 100% stehen, darf nicht verändert werden), den Mixer der Soundkarte (nur den variieren, wenn nötig), dort muss man wissen welche "Fader-Stellung" des Software-Bedienfeldes welchen Ausgangspegel erzeugt (Skala möglichst in dB, wobei 0dB = 1Veff vorher justiert wurde) und ggf. noch einen Ausgangspegelsteller als Poti an der Soundkarte (der nach der Kalibrierung auch nicht mehr verändert werden darf).

      Sonst darf gleichzeitig audio-mässig nichts mehr weiter am PC dranhängen - könnte die Messung beeinflussen.


      Bei einer Verstärkermessung kann dann wahlweise bei festem NF-Eingangspegel (eingestellt mit dem Software-Mixer der Soundkarte) und variabler Lautstärkeeinstellung/Verstärkerleistung) (eingestellt mit dem Lautstärkesteller des Verstärkers) gemessen werden (=praxisnah)

      oder

      bei variablem oder festem NF-Eingangspegel/Verstärkerleistung (eingestellt mit dem Software-Mixer der Soundkarte) und unveränderlicher, fester Einstellung des Lautstärkesteller am Verstärker (meist bei Verstärkerspezifikation so gemacht, aber praxisfern).

      Klirrfaktormessung, Messung der Nennleistung (max. Ausgangsleistung bei der ein vorgegebener THD-Wert, z.B. 1% oder 0,3% nicht überschritten wird) und Frequenzgang werden/wurden z.B. häufig so gemacht:
      Fester NF-Eingangspegel von 0,31Veff (DIN-Heimstudiopegel)
      Lautstärkesteller am Verstärker bei 1 kHz auf bestimmte Leistung oder auf Nennleistung an 4 Ohm oder 8 Ohm Last oder auf vollem Rechtsanschlag einstellen

      Diese verschiedenen Randbedingungen der messung beeinflussen die Ergebnisse sehr.


      Kontrollmessungen:
      1. Loop-Kabel-Messung. Der zu messende Verstärker wird herausgenommen und der NF-Testsignalausgang der Soundkarte wird direkt mit dem Mess-Eingangssignal verbunden (über den Y-Verteiler muss trotzdem dann auch das Signal als referenz auf den anderen Soundkarteneingang gehen)
      - Bei der Loop Messung muss ein brettgerader Frequenzgang entsprechend der Spezifikation der Soundkarte oder besser resultieren. Z. B. kein Abfall von >0,1dB an den Bandgrenzen von 20Hz-20kHz (oder bei guten Soundkarten weit besser, z.B. von 2Hz bis > 80 kHz gerade)
      - Bei der Loop Messung soll THD über Frequenz entsprechend der THD-Spezifikation der Soundkarte oder besser sein. Messung bei verschiedenen Ausgangspegeln (max. 1Veff) der Soundkarte machen. Kriterien müssen bis 1Veff Ausgangspegel erfüllt sein.

      Man könnte meinen, durch diese 2-Kanalmessung käme es nicht so sehr auf die Qualität der Soundkarte an, da ja intern kompensiert wird. Die Kompensation hat aber ihre Grenzen, Wenn z.B. der linke und rechte Soundkarteneingang in Frequenzgang und oder Klirr stärker abweichen, schlägt das durch. Die Eigenschaften (Signal-/Rauschverhältnis, Frequenzgang und Klirrfaktor, Symmetrie der Kanäle) der Soundkarte bestimmen die erreichbaren Messgrenzen der Messungen.

      Gruß,
      Reinhard

      Dieser Beitrag wurde bereits 15 mal editiert, zuletzt von „oldiefan“ ()

      Nein, habe ich nicht. Was die Messung mit Arta angeht, bin ich Anfänger. Eben habe ich noch auf die Schnelle zumindest PC und Audio Interface geprüft. Das Signal der Soundkarte, direkt wieder auf den Eingang gegeben, ergibt 0,008% THD.

      Bei den im vorigen Post angegebenen Werten handelt es sich um THD, ohne Noise. Als Pegel hatte ich 150 mV rms gesetzt. Das war es also nicht. Die Signaleinspeisung lief über den Monitoranschluss, Lineartaste gedrückt, Loudness aus. Mein nächster Schritt wäre, das Signal mal am Eingangspin des Endverstärkers abzugreifen.

      Viele Grüße,
      Christian
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      Hallo Christian,

      Alles gut!
      Dual gibt es dankenswerterweise an, wie gemessen ist:



      Also so, wie Du es gemacht hast, 150mV rms Eingang, Lautstärke auf, Ausgang 17,9V an 4 Ohm = 80W
      Der einzige Unterschied: Es wird nicht die Monitorbuchse verwendet. Sollte DAS einen Unterschied machen? Der Monitor-Eingang des CV1600 hat eine Eingangsimpedanz von 47kOhm, Tape- und Tuner-Eingang haben 470 kOhm. Bei meiner Soundkarte ist die Ausgangsimpedanz 150 Ohm. Wenn das typisch für Soundkartenausgänge ist, ist, sollte auch der Monitoreingang keine Probleme verursachen, keine unangemessene Last darstellen.


      Auf Seite 4, wo Dual die Messbedingungen genauer angibt, werden grössere THD-Werte genannt als auf Seite 2 (Technische Daten):

      Dein Wert Originalschaltung / Dual (in Klammern), jeweils an 4 Ohm
      bei 50W 0,23% (Dual <0,2%), jeweils bei 1 kHz ...(wenn man rundet, ist alles bis einschliesslich 0,24% noch 0,2%)
      bei 80W <0,5% (Dual <0,6%), jeweils 40Hz-12,5 kHz
      bei 1W <0,1% (Dual <0,2%), jeweils 40Hz-12,5 kHz

      Deine sind (bis auf die kleine Abweichung bei 50W) stimmig mit DIESEN.
      Ich nehme alles zurück, schütte Asche auf mein Haupt und behaupte jetzt: Deine Messwerte stimmen!

      Die "Technischen Daten" vorne im DUAL Service-Manual sollen vielleicht "typisch" sein, aber nicht garantiert.
      Die Daten auf Seite 4, wahrscheinlich realistischer (aber auch nicht garantiert). Passt schon.
      Meine damalige Messung von 0,07% bei 10 kHz bei 10W an 4 Ohm, steht dem nicht unbedingt entgegen. Ich habe mit höherem Eingangspegel, also geringerer Verstärkung gemessen, nur weiss ich nicht mehr, ob es 500mV waren oder sogar 1Veff. So also nicht direkt vergleichbar.

      Gruss,
      Reinhard

      Dieser Beitrag wurde bereits 10 mal editiert, zuletzt von „oldiefan“ ()

      Hallo Reinhard,

      ja, im Großen und Ganzen passt das.

      Wir haben einen Physiker und einen Mathematiklehrer in unserer Familie. Im Familienchat hatte ich mich mal bei einer Jahreszahlberechnung verhauen. Ich hatte aus dem Abstand 1883 - 2019 großzügig 100 Jahre gemacht.

      Mathelehrer:
      2019 - 1883 = 136!

      Physiker: Ach, was soll die Kleinlichkeit! Bei vielen Experimenten sind wir Physiker froh, wenn wir in der richtigen Größenordnung landen. Und die hat er getroffen...

      Das Ursprungsthema war fortan nicht mehr von Belang, die beiden haben dann eine ganze Weile die jeweils andere Wissenschaftsdisziplin durch den Kakao gezogen.


      Liebe Grüße und vielen Dank für Deine Arta-Beschreibung!

      Christian
      **************************************************
      2 + 2 = 5 (für extrem große Werte von 2)
      Guten Abend zusammen,

      da Reinhard an seinem revidierten Verstärker bessere Werte ermittelt hat, habe ich heute nochmals Klirrfaktormessungen durchgeführt, noch immer mit recht einfachem Setup: Ausgang Soundkarte speist Verstärker, Verstärkersignal vom Lastwiderstand des rechten beziehungsweise linken Kanals wird über einen Abschwächerwiderstand auf den Soundkarteneingang links zurückgeführt. Der Eingangspegel wird so gewählt, dass das Eingangssignal der Soundkarte knapp unter 0 dB liegt, um einen möglichst hohen Abstand vom Rauschen zu haben. Der andere Eingangskanal der Soundkarte Kanal blieb unbelegt.

      Rechter und Linker Kanal unterscheiden sich ab 500 Hz deutlich, wie die folgende Grafik zeigt. Ich habe bei 10 Watt und 50 Watt Ausgangsleistung an 4 Ohm Lastwiderstand gemessen, die schwarzen Kurven gehören zum rechten Kanal, die roten Kurven zum Linken. Bei beiden Bedingungen schlägt sich der linke Kanal schlechter. Weiterhin zeigt sich um 5 kHz eine Zunahme des Klirrfaktors, der zu höheren Frequenzen wieder abklingt. Seltsam, gerade bei den 12,5 kHz, die im Servicemanual als Meßfrequenz mit angegeben sind, sind die Werte wieder schön niedrig.



      Da scheint es im linken Kanal doch noch eine Auffälligkeit zu geben. Was mir spontan dazu einfällt:
      • Paarung der Eingangstransistoren,
      • Beta der Spannungsverstärker-Darlingtonschaltung.

      Der Anstieg des Klirrs um 5 kHz ist auf beiden Kanälen vorhanden. Ich schließe daraus: Entweder ist es eine Eigenheit der Verstärkerschaltung oder ein Fehler, der durch mein Meßsetup verursacht wird. Jedenfalls nichts, dem ich unbedingt nachgehen müsste.

      Hier noch ein Screenshot von der Messung bei 1 kHz. Der Peak mit rotem Kringel stammt übrigens von meiner Energiesparleuchte über dem Arbeitsplatz. Die 33-34 kHz sind ein häufig verwendeter Wert für die Resonanztrafos in den elektronischen Vorschaltgeräten dieser Lampen. Lampe aus --> Peak verschwindet. Auf was man nicht alles so achten muss bei solchen Messungen.




      Ein weiteres, vor kurzem hier diskutiertes Thema: Der Elko C1305 im Rückkopplungszweig der Endstufe sieht in dieser Schaltung nie nennenswerte Gleichspannungspotentiale. In beiden Kanälen wiesen sie etwas erhöhten Leckstrom auf, aber noch Kapazitätswerte, die dem Nennwert entsprachen. Und das nach reichlich 40 Jahren. Find ich nicht schlecht für einen Elko. Getauscht habe ich sie trotzdem, da trotz Formierens der Leckstrom erhöht blieb. Es waren keine 1000 µF verbaut, wie im Schaltplan angegeben, sondern nur 100 µF. Die ersten Klirrfaktor-Messungen erfolgten noch mit den Originalkondensatoren.

      Gleiches gilt für den Eingangselko C1300, 4,7 µF: Beidseitig sehen sie Massepotential. Sie zeigten jedoch schon erhöhten ESR. Ohne weiteren Rettungsversuch habe ich sie gegen Folienkondensatoren getauscht.

      Viele Grüße,
      Christian
      Bilder
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      Hallo Christian,

      Dein Signal-Rauschabstand sieht nicht gut aus. Woher kommt das?

      Wenn ich eine Loop-Messung ohne den Verstärker mache, also bei 1 kHz, 1Vrms Pegel, nur Soundkarte, Ausgang L an Eingang L und über Y-Verteiler auch an Eingang R (Kompensation), bekomme ich ein Noise-Floor, der bei 1 kHz ca. 120dB oder mehr unter Signalamplitude liegt.


      Wenn wenn ich dann nur das Generatorsignal mit der blauen quadratischen "Taste" im ARTA-Fenster abschalte, aber die Signalanalyse weiterlaufen lasse, bekomme ich unten links im ARTA Fenster die Rauschamplitude (rms, in dB) angezeigt. Die sollte im Loop-Test bei Dir, wie bei mir wenigstens -90dB sein.


      Der absolute Minimumwert des Rauschpegels hängt empfindlich bei mir von der Verlegung des Audiokabels ab. Es soll möglichst kurz sein, abgeschirmt und die Stecker müssen guten, zuverlässigen Kontakt machen. Abends, wenn TV, LED-Lampen, usw laufen, komme ich ca. 3dB schlechter weg als tagsüber, wenn weniger Störquellen in der unmittelbaren Umgebung eingeschaltet sind.

      Hier die tagsüber-Messung bei Fs=44100Hz und FFT=131072, Wnd= Kaiser5, Avg=lin100 (Screenshot, so daß Du alle Einstellungen sehen kannst):
      Die Rauschamplitude (einschliesslich 50Hz Brumm und Oberwellen) ist so genauer bestimmt, -95.6 dB (rms), bezogen auf 1 kHz Sinus von 1,00 Vrms. Dieselbe Messung, nur A-gewichtet, gibt -98 dB Fremdspannungsabstand für die Soundkarte. Diese Soundkarte selbst oder ihr zugehöriges Steckernetzteil produziert erkennbar immer ein wenig 1kHz und davon Oberwellen. Sonst wäre der Fremdspannungsabstand noch viel besser.


      Deine Soundkarte sollte ebenfalls bis unter -90dB kommen. Ein Test der EMI 2/6 im Internet ergab für sie -93dB SNR ( amazona.de/test-emagic-emi-26-usb/ ). In Deiner Messung oben liegst Du aber viel (ca. 30dB ?) schlechter. Woher kommt Dein extremes Rauschen bei der Messung? Oder ist das im Loop-Test (ohne den CV 1600) weg, d.h. der Dual Verstärker produziert es?



      Als Vergleichsbeispiele für Verstärker THD

      Hier eine meiner älteren Messungen, seinerzeit mit der (damals) Mittelklasse Soundkarte Hoontech DSP24VE (sampling rate 96kHz), Test: ixbtlabs.com/articles/hoontechdsp24value1/index.html ; die hatte ich zunächst.
      Loop Messung.




      Und damit Messung an einem Grundig Receiver R 3000 bei gemessener Ausgangsleistung für 1 kHz von 57W an 4 Ohm: THD 0,013%




      Der mittlere Rauschpegel bleibt praktisch auf dem gleichen Level wie bei der Loop Messung der Soundkarte allein.



      THD vom R 3000 als Funktion der Ausgangsleistung an 8 Ohm für 20Hz, 1 kHz, 20kHz:




      Ich hätte eigentlich erwartet, dass der Dual CV 1600 mit höherer Ausgangsleistungsreserve bei nur 50W an 4 Ohm nicht so viel schlechter als der Grundig R 3000 abschneidet. Tut er aber offensichtlich.



      Hier als Massstab, was die (?), jedenfalls meine Erwartung in der CV 1600 Leistungsklasse ist (jedenfalls ungefähr,denn nicht jeder Hersteller konnte oder wollte (?) es so gut wie Grundig) ;)

      Grundig V 5000, THD bei 1 kHz, 100W an 4 Ohm: THD = 0,016%



      Und bei 100W an 4 Ohm von 20Hz bis 20 kHz:



      Mit meiner derzeit verwendeten Steinberg UR242 (192 kHz) (Test: prosound.ixbt.com/interfaces/steinberg/ur242/2444.htm) habe ich bei der Grundig Endstufe A 5000 praktisch die gleiche THD bei 100W an 4 Ohm wie zuvor (mit der ESI Juli@) beim V 5000:

      Das muss auch so sein, denn die Endstufen von V5000 und A5000 sind fast gleich. Der Vorverstärker im V5000 trägt bei 100W Ausgangsleistung nicht signifikant zum Klirrfaktor bei.


      Hier eine noch bessere Soundkarte (noch niedrigerer Eigenklirr und besseres SNR) für die THD-Messung an einer sehr klirrarmen Stereo-Leistungs-Endstufe: Yamaha M-85
      Soundkarte: ESI Juli@ (Test: prosound.ixbt.com/hardsoft/esi/juli@xte/2444.shtml ) bei sampling rate 96 kHz: THD-Messung von Yamaha M-85 Endstufe bei 100W an 8 Ohm: 0,001% bei 1 kHz



      Knick bei 16kHz weil der 2. Oberton von 16kHz (k3=48kHz) bei 96 kHz sampling rate gerade schon nicht mehr erfasst wird. Der darauf (und auf höhere Obertöne) entfallende Klirranteil fehlt also schlagartig oberhalb von 15 kHz. Wenns so ist wie hier, lässt sich aber gut auf 20 kHz extrapolieren: bei 20 kHz THD = 0,007%


      Gruß
      Reinhard

      Dieser Beitrag wurde bereits 22 mal editiert, zuletzt von „oldiefan“ ()