Jump to content

Från linjesignal till musikalitet


Anders65

Recommended Posts

Blev ganska fullt i lådan till slut. Tog en en hel tid att bara få ihop den då det var blev tajt på vissa områden. Om eller kanske när det blir en nästa version måste slutmonteringen bli lite enklare. Bara att montera fronten blev ett litet projekt i sig. Jag kunde inte nå skruvarna med skruvmejseln. För trångt, så det blev en del lirkande med fingrar, bits o tång...

 

Jag har förstås ett antal punkter jag vill förbättra eller justera men de flesta kräver en ny version av kretskorten. Jag har ingen brådska med det eftersom ändringarna har minimal påverkan på ljudet. Det handlar mest om att fixa några skönhetsfel och att förbättra några av filtren i konstruktionen. Kablaget kring strömförsörjningen lämnar rätt mycket att önska (huvudsakligen det röda nystanet med säkringshållarna...), annars hyfsad ordning. Strömkabel, fiberoptik, skärmad mikrofonkabel, signalkabel och högtalarkabel i en mix.

RagelAmpOneEd1_inside

 

Och så här ser den ut med locket på,

RegalAmpOneEd1_1

 

Link to comment
Share on other sites

18 hours ago, Anders65 said:

Steg 1 kanske är att se om detta är en relevant o tillräckligt korrekt modell?

 

Utmärkt! :app:

 

Som jag förstår din modell så avser du endast plotta strömmen till basen.

Det är helt ok att bortse från den akustiska impedansen för de element man inte studerar (så som du gjort).

 

Vad är R27 rent fysiskt?

Är det den resistor som du väljer för att variera utimpedansen?

 

Vad är V3, VC och VE rent fysiskt och vilka värden har de?

 

Link to comment
Share on other sites

Har gjort en del försök kring detta, men får inte till det... 

 

Först modellen. Nu justerad med värden från riktigt element:

C173-6-191 CERAMIC BASS-MIDRANGE (Accuton)

C25-6-158 CELL CERAMIC TWEETER (Accuton)

Delningsfilter 12dB/oktav och delningsfrekven på 2500Hz.

Impedansen som förstärkaren ser är Vg/Ig.

 

Speaker2

Small Thiele parametrar och formler enligt nedan,

* C173-6-191 CERAMIC BASS-MIDRANGE
.param fs=38.6 Vas=21.6 Qts=0.22 Qms=5.27 Re=5.9 Le=0.72 
* Common enclosure parameters (ventilated box)
.param Vb=53.0 Ql=7 h=0.83
* Driver calculations
.param ws=2*3.14*fs
.param Cab=Vb/(rho*c*c)
.param c=345 rho=1.18
.param wb=h*ws
.param Qes=Qts*Qms/(Qms-Qts)
.param Cas=Vas/(rho*c*c)
.param Cmes=Qes/(ws*Re)
.param Lces=1/(ws*ws*Cmes)
.param Res=Qms/(ws*Cmes)
.param Lceb=Lces*Cab/Cas
.param Cmep=1/(wb*wb*Lceb)
.param Rel=1/(wb*Cmep*Ql)
* C25-6-158 CELL CERAMIC TWEETER
.param fsT=905 VasT=0 QtsT=0.73 QmsT=2.87 ReT=5.69 LeT=0.02
* Tweeter calulations
.param wsT=2*3.14*fsT
*.param Cab=Vb/(rho*c*c)
*.param c=345 rho=1.18
.param wbT=h*wsT
.param QesT=QtsT*QmsT/(QmsT-QtsT)
.param CasT=VasT/(rho*c*c)
.param CmesT=QesT/(wsT*ReT)
.param LcesT=1/(wsT*wsT*CmesT)
.param ResT=QmsT/(wsT*CmesT)
.param LcebT=LcesT*Cab/CasT
.param CmepT=1/(wbT*wbT*LcebT)
.param RelT=1/(wbT*CmepT*Ql)

 

Några svar på ovanstående frågor.

Som jag förstår din modell så avser du endast plotta strömmen till basen.

Jag kan plotta precis vad som önskas :-) Strömmar, spänningar, impedanser, frekvensgång, fas osv. Problemet jag har just nu är att jag inte får till modeller helt - har inte tillräckliga kunskaper tror jag..  

- Vad är R27 rent fysiskt?

R27 - numera kallad Rg motsvarar källimpedansen hos förstärkaren (Rg är en enkel lösning för att kunna testa lite med simuleringar). Man kan tänka sig att stega värdet för att se hur fas & frekvensgång påverkas.

- Vad är V3, VC och VE rent fysiskt och vilka värden har de?

V3 är signalkällan som används vi ex AC-simulering. VC/VE är strömförsörjning till OP-ampen. Satte +/-40V.

 

Ändringar sedan förra schemat

- Jag lade in samma modell för diskanten för att kunna mata in small thiele-parametrar från datablad för båda elementen.

- Jag ändrade delningsfiltret, men det verkar ändå vara saker som inte stämmer i modellen. Vet inte vad det är för fel ännu..

- Hur kommer man fram till vilka värden C14 och C21 ska ha? Nuvarande värden är bara inkopierade

- Hur borde man mäta det kombinerade ljudtrycken från elementen?

 

/Anders

Link to comment
Share on other sites

 

Man brukar aldrig pricka rätt vid första försöket.

 

 

6 hours ago, Anders65 said:

- Hur kommer man fram till vilka värden C14 och C21 ska ha?

Det finns lite olika sätt att modellera den akustiska kretsen.

Jag har skrivit om det här: https://www.euphonia-audioforum.se/forums/index.php?/forums/topic/13182-den-dynamiska-högtalaren-det-handlar-om-utstrålning/&do=findComment&comment=245041

 

 

Jag får inte heller ihop hans modell riktigt, men om jag gissar lite från vad jag ser i den ursprungliga spice-modellen så är:

RE och LE: Talspolens dc-resistans och induktans.

LCES: Driverns komplians omräknat till induktans.

RES: Driverns dämpning omräknat till resistans.

CMES: Driverns massa omräknat till kapacitans.

 

REL: Kabinettets läckresistans.

CMEP: Akustisk massa av luften i porten omräknat till kapacitans.

LCEB: Luftens komplians i kabinettet omräknat till induktans.

C14: Membranets reaktiva utstrålning framåt omräknat till kapacitans.

 

Jag ska fundera lite, men om du kan bekräfta/rätta vad jag gissat så kan jag ta fram samband för dem.

 

Du kanske blir klokare om jag visar ett jämförande simpelt exempel.

Om man utgår från mobilitetsanalogi så är kretsen för en driver i öppen baffel:

 

 

image.pngimage.png

 

 

 

 

 

Edited by calle_jr
Rättat REL
Link to comment
Share on other sites

Jag  blir så imponerad av din tråd om akustiska kretsen!! Inser hur lite jag kan... och tyvärr är matten en av mina svagheter.

 

Jag kan inte själv göra en kvalificerad bedömning om din gissning är rätt, men hittade i alla fall en artikel som bland annat visar en förenklad elektrisk ekvivalent för högtalare med port. Liknar modellen jag använde (se fig 3 i artikeln).  

 

http://www.readresearch.co.uk/thiele-small_papers/smalls_vented_box_article_1.pdf

Link to comment
Share on other sites

 

REL är kabinettets läckresistans. Jag har rättat mitt inlägg.

Som du ser har Richard Small (ena halvan av Thiele-Small) inte med C14 i sin krets. Det beror antagligen på att strålningresistansen är försumbar när man tittar på hela impedansen i en högtalare. Syftet med hans artikel var inte att bygga Spice-modeller :), utan att mäta TS-parametrar som sedan kunde användas vid handberäkningar. 

 

Jag tror att C14=

IMG_0199.PNG

 

där Bl=8.5 N/A, SD=130 cm2 och aD=6.43 cm för Accuton-basen. ρ0=1.18 kg/m3.

Dvs C14=11µF.

 

 

Edit:

REL och CMEP ska bara finnas med en gång i kretsen. Elementen sitter ju i samma kabinett och det finns väl bara en port.

 

Edited by calle_jr
Tillägg
Link to comment
Share on other sites

Kurva 1: Filtrets enskilda och kombinerade frekvenssvar. Notera 180 gradera fasvridning

Kurva 2: Den kombinerade fasgången från delningsfiltret

Kurva 3: Motsvarar relativt ljudtryck från baselementet i aktuell portad låda.

Kurva 4: Impedansen som förstärkaren ser.

 

Nästa steg blir att komma tillbaka till syftet med allt detta. Att se hur olika egenskaper hos förstärkarens drivning av högtalare påverkar dessa och kanske andra egenskaper.

Edited by Anders65
Link to comment
Share on other sites

2 hours ago, Anders65 said:

Vad är denna parameter?

Membranets radie. Membranets area är SD=πaD2.

 

Du har kommit långt.

Jag lyckas inte "tolka" den akustiska kretsen, men det betyder inte att den är fel.

Det jag inte förstår är att hela kretsen är baserad på mobilitetsanalogi, men den akustiska kretsen är ritad som om det vore impedansanalogi.

Och C14 borde vara en resistor, inte en konding.

:39:

 

Såhär gjorde jag, men det är kanske onödigt omfattande för detta syftet (de rödmarkerade komponenterna är frekvensberoende):

 

image.png

 

 

 

 

1 hour ago, Anders65 said:

Nästa steg blir att komma tillbaka till syftet med allt detta. Att se hur olika egenskaper hos förstärkarens drivning av högtalare påverkar dessa och kanske andra egenskaper.

Exakt.

Att se hur frekvens- och fasgång påverkas för olika val av drivning.

 

Link to comment
Share on other sites

En något uppdaterad modell med några justeringar.  Framförallt har jag bytt till en ideal OP och adderat en koppling för justering av utimpedansen.  Jag justerar R66 för att nå en önskad utimpedans (Ro) från förstärkaren X4. Rg är satt till 0 ohm. Simuleringar kommer under kvällen :-)

Speaker4

 

Link to comment
Share on other sites

Jag körde simuleringen med 3 olika värden på R66 som motsvarar ungefär 200mOhm (röd), 2ohm (grön) och 20ohms (blå) utimpedans hos förstärkaren. 

Diagram:

Rad1Kolumn1: Relativt ljudtryck hos basen. 

R2K1: Kombinerade fasgången efter delningsfilter.

R3K1: Grupplöptid för den kombinerade signalen efter delningsfilter.

R4K1: Grupplöptid hos ljudet från baselementet (korrigera gärna).

R1K2: Förstärkarens utimpedans.

R2K2: Utspänningen som högtalaren matas med.

R3K2: Högtalarens impedans som förstärkaren ser. 

 

 

Speaker4diagram1

 

Link to comment
Share on other sites

Lysande! :41:

 

 

1 hour ago, Anders65 said:

...

R2K2: Utspänningen som högtalaren matas med.

R3K2: Högtalarens impedans som förstärkaren ser. 

 

 

Speaker4diagram1

 

 

Jag är inte kapabel att se igenom hela innebörden av förstärkarkretsen, men är det inte så att ju lägre utimpedans desto mer beter sig högtalaren som den själv vill?

Om man studerar utspänningen som högtalaren matas med så ser man att för låg utimpedans får feedback-kretsen inte "jobba".

Därför tänker jag att om feedback-kretsen kunde anpassas bättre efter högtalarens impedansgång så kunde anpassningen bli bättre med bibehållen "kontroll" på membranet.

Tänker jag fel eller är det luddigt förklarat?

 

Link to comment
Share on other sites

41 minutes ago, calle_jr said:

Jag är inte kapabel att se igenom hela innebörden av förstärkarkretsen, men är det inte så att ju lägre utimpedans desto mer beter sig högtalaren som den själv vill?

Om man studerar utspänningen som högtalaren matas med så ser man att för låg utimpedans får feedback-kretsen inte "jobba".

Därför tänker jag att om feedback-kretsen kunde anpassas bättre efter högtalarens impedansgång så kunde anpassningen bli bättre med bibehållen "kontroll" på membranet.

Tänker jag fel eller är det luddigt förklarat?

Jag kan inte heller se igenom hela innebörden av testet. Det verkar som om känsligheten/verkningsgraden får en topp vid resonansfrekvensen strax under 50 Hz, vilket känns naturligt. Detta skulle i så fall förklara effekten i R1K1-diagrammet. Men jag ser det nog som att högtalaren beter sig mer som en egen entitet ju högre utimpedansen är hos förstärkaren. Baserat på hur högtalaren reagerar i simuleringen skulle jag nog vilja testa med en utimpedans som är ganska låg upp till 100-200 Hz för att sedan "släppa" högtalaren mera fri uppåt i frekvens. Kanske är det viktigt med kontrollen vid låga frekvenser. Det ser ut så. Men enligt simuleringen verkar det inte vara något större fara med högre utimpedans på förstärkaren kring delningsfrekvensen. Men det beror kanske på hur man gjort delningsfiltret? Jag har ju inte sett den faspåverkan i simuleringarna som skulle kunna förklara lyssningsupplevelsen med mina högtalare när jag ökade utimpedansen på drivningen. Men förklaringen till det kan ju ligga i själva konstruktionen av delningsfiltret. Jag vet ju inte hur det är konstruerat i mina högtalare.

 

Jag fick ett tips att sätta 68 uF i serie med 10 ohm mellan förstärkaren och högtalaren vilket skulle ge en rak impedanskurva mellan 100-20000 Hz. Kommer att testa detta både i simuleringarna och i verkligheten. 

Link to comment
Share on other sites

 

Ok.

Men om man kollar på utspänningen från förstärkaren (crop från din bild):

 

IMG_0200.JPG

 

 

Vid högre utimpedans följer utspänningen högtalarens impedansgång, dvs den "kontrollerar" högtalaren, eller svarar på högtalarens beteende kanske är bättre ordval.

Vid lägre utimpedans blir utspänningen nästan konstant, vilket jag tolkar som att feedbackkretsen inte aktiveras.

 

Eller är det så att feedbackkretsen blir helt dominerande vid låg utimpedans?

 

 

7 hours ago, Anders65 said:

Jag fick ett tips att sätta 68 uF i serie med 10 ohm mellan förstärkaren och högtalaren vilket skulle ge en rak impedanskurva mellan 100-20000 Hz. Kommer att testa detta både i simuleringarna och i verkligheten

Bra. Intressant.

Det borde ge en dämpning.

Link to comment
Share on other sites

a65_sim.JPG.4a9fe1367c01da0fd3dcce664fa8b02e.JPG

 

Jag tycker att de här kurvorna rätt tydligt visar fördelarna med hög utimpedans. Det räcker egentligen med en rätt enkel korrigering av frekvensgången i basen för att få ett närmast perfekt resultat. Nu är ju det här i och för sig teoretiska kurvor som saknar den "voicing" som högtalartillverkarna lägger ovanpå elementens data genom filterkorrigeringar och då blir det genast mer komplicerat.

 

När ni skriver att baselementet behöver dämpning med högre utimpedans så är det i realiteten bara en korrektion av frekvensgången som behövs. Den fås genom minskad ström genom talspolen orsakad av högre impedans runt avstämningen vid låg utimpedans. Alltså samma sak som frekvensgångskorrigering vid bruk av högre utimpedans.

Link to comment
Share on other sites

2 hours ago, MatsT said:

Nu är ju det här i och för sig teoretiska kurvor som saknar den "voicing" som högtalartillverkarna lägger ovanpå elementens data genom filterkorrigeringar och då blir det genast mer komplicerat.

Jo det är en förenkling som inte visar hur korrigeringar påverkas av drivningen. Viktigt att inte glömma detta. 

2 hours ago, MatsT said:

När ni skriver att baselementet behöver dämpning med högre utimpedans så är det i realiteten bara en korrektion av frekvensgången som behövs. Den fås genom minskad ström genom talspolen orsakad av högre impedans runt avstämningen vid låg utimpedans. Alltså samma sak som frekvensgångskorrigering vid bruk av högre utimpedans.

Jag ser olika metoder att hantera den oönskade effekten via låga frekvenser. Man kan sätta in ett RLC-filter mellan högtalare och förstärkare som jämnar till impedansen och därmed löser problemet. Ser riktigt bra ut i simuleringarna. Ett annat sätt är frekvenskorrektion hos förstärkaren och ett tredje sätt är frekvensberoende utimpedans hos förstärkaren. En nackdel med filtret är effektutvecklingen i det och att det behöver anpassas mot varje högtalares impedanskurva. Den lösningen är inte skalbar med andra ord. Problemet med effektförlust försvinner om man lägger in en frekvenskompensation i förstärkaren, men problemet med anpassning mot högtalare blir större. Visst skulle man kunna ha trimbart Q-värde och centerfrekvens, men jag tycker det är en tekniklösning som inte är så bra ur ett praktiskt perspektiv. En låg utimpedans hos förstärkaren upp till 100-200 Hz är en bredare lösning som passar flertalet högtalare.

 

Baserat på resultaten hittills för ett tvåvägssystem med portad låda så skulle man kunna resonera såhär,

 

Antaget att man har ett rörsteg med relativt hög utimpedans så borde man addera ett filter mellan förstärkare och högtalare. Bara att mäta upp/begära impedanskurvan från tillverkaren och med vetskap om förstärkarens utimpedans/dämpfaktor så kan man fixa ett enkelt filter. Detsamma gäller om man har en färdig strömförstärkare. Men om man designar en ny förstärkare och vill ha hög utimpedans eller mera ren strömförstärkning utan krav på specialanpassning mot högtalare så skulle jag slå ett slag för frekvensberoende utimpedans.

 

 

Link to comment
Share on other sites

6 hours ago, calle_jr said:

Vid högre utimpedans följer utspänningen högtalarens impedansgång, dvs den "kontrollerar" högtalaren, eller svarar på högtalarens beteende kanske är bättre ordval.

Svårt att hitta rätt ord. Så länge vi inte har resonanser borde strömdrivning vara den naturligaste och kanske bästa drivmetoden. Men problemet är att vi tappar en del av kontrollen av membranet vid resonansfrekvenser och baserat på resultaten är detta något som jag tycker behöver hanteras. Men det finns, som jag skrev i förra inlägget olika sätt att göra det. 

 

Problemen vid resonansfrekvenserna är som jag ser det att både impedans och verkningsgrad påverkas. Med ett externt filter kan vi jämna ut impedansen vid resonansfrekvenser så att vi kompenserar bort större delen av problemet. Ett annat sätt är att ha spänningsdrivning vid låga frekvenser och sedan gå över i strömdrivning när vi inte har den typen av problem i systemet.

Link to comment
Share on other sites

Jag gjorde en trimningsrunda till på förstärkaren. Lärde mig hur viktigt det är att balansera push-pull-steget så att N-kanalsdelen är impedansmatchad med P-kanalsdelen. Visst är detta kanske självklart, men jag hade nog förbisett vikten av bra impedansmatchning i utsteget. Men det var enkelt fixat - bara att justera source-resistorerna mot transistorernas transkonduktans/Rdson.

 

Roade mig med att ta några bilder. Använde papper som bakgrund och mobilen som kamera och en köksstol som stöd. Bara dagsljus från fönster så det blir lite skuggor. Man skulle förstås haft en systemkamera o någon slags ljussättning. Råa bilder - inget photoshop.

20200404_11503920200404_121125

 

Link to comment
Share on other sites

32 minutes ago, Anders65 said:

Undra vilka mer features som kan vara "must have"?

Tonkontroller :26:

 

Jag har aldrig förstått varför man gick ifrån tonkontroller. Över en natt ansågs inte det som high end (utom för Accuphase, McIntosh, Luxman och några till ... än idag). Man gick ifrån tonkontrollerna och höjde priserna eftersom det var ” high-end”. När jag började köpa LP kring 1965 så noterade man på albumen med blyerts typ ”bas + 2, diskant -1” och på ett annat album kanske tvärtom. Avsaknad av volymkontroller tycksa baseras på att alla inspelningar har en standardiserad tonkurva, vilket inte är fallet. Hela anläggningen och rummet påverkar också. Tonkontroller är ett utmärkt verktyg för att anpassa en kurva. Än bättre var Quads tilt-funktion. Jag saknar den fortfarande. Jag hade ett Quad 44 försteg i många år som jag gillade skarpt. Försvann vid ett inbrott i vårt dåvarande sommarhus.
 

59038B0C-49F0-4760-A68C-54355F663A8B.jpeg

 

FCFE5743-33D2-4CE8-8868-05AF0DBE9612.jpeg

 

Man kunde även påverka brytfrekvensen och amplitud  (Filter slope)

 

9B4D1356-2727-40DF-AEA9-C09E1AC3CFDB.jpeg

 

Link to comment
Share on other sites

1 hour ago, Bebop said:

Tonkontroller :26:

Oj den hade jag inte räknat med :-)

 

Det kanske är så att jag kommer börja tillverka några olika komponenter framöver. Men jag tror att jag vill behålla förstärkaren utan tonkontroller. Det finns mycket olika åsikter kring detta. Men däremot skulle jag kunna tänka mig ett slags analogt försteg med tonkontroller där man kan justera branthet och brytfrekvens. Kanske bara den funktionen eller möjligen med ett phonosteg med. Tyvärr har jag inte tillräckliga kunskaper i att konstruera ett "high end" phonosteg, men om någon kan hjälpa mig med det så skulle det kunna vara en möjlighet. Jag vill inte ge mig på något jag inte behärskar så bra.. Naturligtvis kan man göra tonkontroller som en EQ i DSP. Jag var på väg i den riktningen för ett par år sedan, men backade. Jag vill nu fokusera på analog signalbehandling och göra den delen så bra jag bara förmår. Förstärkaren är ett av mina första seriösa försök och jag vill fortsätta på den linjen. En anledning är att jag vill att man ska kunna välja DAC själv. Precis som högtalare. Men för att ta utvecklingen ett steg till än vad som är normalt kan jag tänka mig att ta fram en analog matchningsenhet att koppla in mellan högtalare och slutsteg. Som en del noterat är jag inte den som gör likadant som andra. Jag vill att det jag gör ska tillföra något nytt. De simuleringar jag gjort visar att det finns betydande fördelar att impedansanpassa bättre mellan förstärkare och högtalare. På samma sätt kan det som du skriver finns fördelar med en riktigt bra tonkontroll att sätta mellan DAC/Signalkälla och förstärkare/försteg. En drivkraft för den typen av komponenter är att få ut mer av den investering man gjort i förstärkare och högtalare. Tål att fundera på..

Edited by Anders65
Link to comment
Share on other sites

On 2020-04-04 at 15:40, Anders65 said:

Jag gjorde en trimningsrunda till på förstärkaren.

Hur är klangen tycker du?

 

 

 

22 hours ago, Bebop said:

Tonkontroller :26:

 

20 hours ago, triomio said:

varför inte en grafisk equalizer. :cool:

 

Ånej. Inte i ett slutsteg med en sån här anpassningskrets väl :unsure:

VU-mätare, yes :D

 

Nästa utmaning kanske är en preamp för tape och phono, med grafisk eq :cool:

Link to comment
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

×
×
  • Create New...