A 9000 und seine Schwachstellen

[oldiefan]

Das kühle Bier gabs danach.

Widerstandsrauschen:
https://www.beis.de/Elektronik/Nomogram ... Noise.html

https://www.beis.de/Elektronik/Resistor ... schen.html


Tatsächlich bei der zur Debatte stehenden Messung nicht nur das Rauschen durch den vorgeschalteten Widerstand. Das eigentliche Widerstandsrauschen, dürfte nur einen kleineren Beitrag zur Verschlechterung des S/N-Abstands machen als die "Rausch"-Störungen, die sich der offen liegende Aufbau einfängt, je größer der Vorwiderstand ist. Mit 1 kOhm ist eine 50 Hz Störung mit -100 dBV vorhanden und damit auch dessen Oberwellen durch das gesamte Audiospektrum. Je höher der Vorwiderstandswert, um so größer wird die 50 Hz-Störung (je hochohmiger der Aufbau, um so störanfälliger). Vermutlich kkönnte man sich davon befreien, wenn man den ganzen Aufbau abgeschirmt in einer Blechkeksdose verpackt. Bei closed-loop Selbst-Messung (ohne die Mess-Schaltung) mit kurzem, abgeschirmtem Kabel gibt es keine 50 Hz-Störung und sehr guten S/N-Rauschabstand (Noise Floor -118 dBV = 1,2 µV für 20 Hz-20 kHz).

Gruß
Reinhard

[timundstruppi]

Prost
N2 gekühlte Germaniumdetektoren kenne ich noch aus der Unizeit. Ein Diplomant musste immer einen Kryobehälter rumschieben und N2 neu holen.

Ja, da ist oft noch Luft nach oben. Netzfilter einzusetzen.
Auch ein geschirmtes Kabel ist "löchrig" bei höheren Frequenzen.
Schirmen kann man gegen Gleich- und Gegentakt-Störungen, sowie E- und H-Komponente und leitungsgeführte Störungen, kontinuierlich, diskret, Transienten, Burst, Surge auf dem Netz.

Leitungen im rechten Winkel kreuzen, nicht parallel verlegen, etc.

Und die selbst eingebauten Störungen, die du ermittelt hast.
Auch ein Mobiltelefon macht Probleme.
R,C sind im Gerät und am ersten nicht linearen Element kann die Demodulation erfolgen. Das berühmte Knattern, was man manchmal hört in Hifianwendungen.

Trotzdem ist der Messplatz schon erstaunlich gut.
O.g. Einflüsse gibt es, aber sie kommen nicht immer zum Tragen, weil sie "weit weg" sind.

[oldiefan]

Den Fine Arts A 9000 habe ich inzwischen wieder zurückgegeben. An ihm kann ich also keine weiteren Tests mehr durchführen.

Inzwischen geht es um die Frage: Ist die mit den "besseren" Zenerdioden als Überspannungsschutz ausgerüstete Lastwiderstand/Spannungsteilerschaltung, samt dessen Verkabelung, nun hinreichend klirrfrei für Messungen an sehr klirrarmen Verstärkern? Die (geänderten) Zenerdioden im Überspannungsschutz sind inzwischen "entlastet", aber ein Einfluß der Spannungsteiler-Verkabelung insgesamt und des niederohmigen Lastwiderstands ist noch nicht ausgeschlossen.

In dieser Untersuchung soll es genau darum gehen, allerdings hier ohne den niederohmigen Lastwiderstand ( 4 Ohm, bzw. 8 Ohm), der ist hierbei abgetrennt. Den Lastwiderstand werde ich später noch getrennt unter die Lupe nehmen.

Wie kann ich den Spannungsteiler-Aufbau (Teilerverhältnis ca. 28:1) ohne einen entsprechenden Audio-Leistungsverstärker auf Klirrfreiheit bis wenigstens herunter zu 0,001 % THD testen? Ich benötige am Spannungsteiler dafür ein hinreichend klirrfreies 1 kHz Sinussignal mit einer Amplitude von bevorzugt > 20 V bis 28Veff, dasaber kein herkömmlicher Signalgenerator in der erforderlichen Qualität (Klirrfreiheit) liefert.

Der Audio-Analysator QA403 oder eine gute Soundkarte (Audio-Interface) liefert zwar ein ausreichend klirrfreies 1 kHz Sinussignal, aber nicht mit der erforderlichen Spannung von ca. 28 Veff, sondern höchstens nur wenige Volt. Dafür muss deshalb dieses Sinussignal zunächst verstärkt weden. Der dazu verwendete Verstärker darf selbst nur einen Klirrfaktor von höchstens 0,0001 % (-120 dB) THD haben.
Solche Verstärker laufen einem nicht jeden Tag über den Weg.

Ich bin in der glücklichen Lage, einen geeigneten sehr rausch- und klirrarmen Verstärker zu besitzen, Es handelt sich um den sog. "Linear Audio Autoranger" (Jan Didden). Ich habe mich davon überzeugt, dass er - gemessen an meinem QA403 - keinen Klirr von mehr als 0,0001 % (-120 dB) bei seiner maximalen Verstärkung von +18 dB beiträgt. Er darf aber nicht niederohmig belastet werden, der 4 oder 8 Ohm Lastwiderstand am Spannungsteiler muss für die Messung damit unbedingt abgetrennt werden. Es verleibt dann nur der Spannungsteiler selbst mit dem Zenerdioden-Überspannnungsschutz mit einer Eingangsimpedanz von > 20 kOhm.

Folgendes ist der Plan:

Messung (Klirrfaktor mit Spannungsteiler-Schaltung, einschl. dessen Verkabelung)

1. Audio-Analysator Ausgang (DAC) 1 kHz mit +11 dBV (3,6 Veff), an
2. Linear Audio Autoranger als Verstärker mit + 18 dB Verstärkung (ohne Autoranging) ergibt Ausgangsspannung von +29 dBV (ca. 28,8 Veff), an
3. Spannungsteiler 28:1 mit Überspannungsschutz-Zenerdioden, wie oben beschrieben, aber ohne 4 oder 8 Ohm Lastwiderstand, an
4. Audio-Analysator Eingang (ADC) (ca. 1 Veff)
Bei dieser Messung kann auch ein evtl. Einfluss des Verbindungskabels vom Spannungsteiler zum Audioanalysator (ungeschirmt vs. geschirmt) getestet werden.

Bin schon auf die Ergebnisse gespannt.

Da mit dem Linear Audio Autoranger auch mit -30 dB klirrfrei abgeschwächt werden kann, hätte ich ihn statt des Spannungsteilers - parallel zum Lastwiderstand - bei der Messung am Fine Arts Verstärker am 2. Lautsprecherausgang ("B") anschliessen können. Also eine Alternative zum Spannungsteiler. Vielleicht hätte ich einen Unterschied beim THD gesehen? Wie heisst es? Wenn man aus dem Rathaus herauskommt....Damals war mir nur noch nicht bewusst, dass und wie meine Spannungsteilerschaltung und ggf. dessen Verkabelung den gemessenen THD-Wert beeinflussen könnte.

Gruß
Reinhard

[oldiefan]

War leider nicht gemäß Plan machbar.

Den DAC-Ausgang des Audioanalysators konnte ich nicht wesentlich höher als 1 Veff bringen, ohne Clipping zu bekommen. Das begrenzte den möglichen Ausgangspegel hinter dem Autoranger bei +18 dB Verstärkung auf nur knapp 9 Veff. Zu wenig.

Ich habe deshalb noch einen weiteren ultra-low-distortion Verstärker nachgeschaltet, einen Topping L30 II Vorverstärker. Selbst damit kam ich verzerrungsfrei (der Topping Verstärker hat ebenfalls < 0,0001 % THD) nur auf max. ca. 16 Veff Ausgangsspannung. Dieser Verstärker wird nur mit einem "15 V" AC-Netzteil betrieben - kein Wunder, das seine max. Ausgangsspannung darüber nicht wesentlich hinauskommt. Sie ist in dessen Datenblatt unverzerrt sogar nur mit max 13Veff (37 Vpp) angegeben.

Immerhin mit 16,8 Veff am Spannungsteilereingang, 600 mVeff hinter dem Spannungsteiler (Teilerverhältnis 28:1), messe ich einen THD von nur 0,00065 %. Also ca. um den Faktor 10x kleiner als seinerzeit bei dieser Ausgangsspannung des Fine Arts A 9000. Zumindest ist JETZT der Spannungsteiler, und dessen Verkabelung nicht (mehr?) der limitierende Faktor bei THD-Messungen bis runter zu 0,001 %. Ein "Verkabelungs-" und Kontakteinfluß und oder Effekt der Einkopplung von Störungen aller Art scheint sich sich im Unterschied der Messverstärkerbeiträge von höchstens 0,0002 % THD (für beide Verstärker in der Messkette zusammen) und dem hier letztlich "über alles" gemessenen Wert von 0,00065 % allerdings durchaus bemerkbar zu machen.

Der Tausch des Kabels vom Spannungsteiler zum Audioanalysator, egal ob höherwertiges Cinch-Kabel oder RG58 oder billigstes Cinch-Lakritze-Kabel hatten absolut keinen Einfluss auf das THD-Ergebnis.

Gruß
Reinhard

[mampfi]

Hallo Reinhard,

wenn Dein letzter Satz die Audiophile Welt erreicht, was dann?

Vielen Dank für Dein unermüdliches Engagement im "Meßwesen".

[oldiefan]

Die Audiophoolerie-Welt lässt sich doch nicht durch mich von dem Schlangenöl-Unsinn abbringen!
Jedem Tierchen sein Pläsierchen!

Gruß
Reinhard

[oldiefan]

Gestern habe ich mir das noch verbliebene Bauteil, den 4, bzw 8 Ohm Lastwiderstand, genauer angesehen.

Der verwendete 8 Ohm Hochlastwiderstand im goldfarbenen Alu-Rippengehäuse für 100 W, den ich auf einem großen Alu-Kühlkörper mit Wärmeleitpaste montiert habe, hat eine gemessene Induktivität von 2 µH.
Ei neueres Fabrikat dieser Art aus China wiegt deutlich leichter, hat aber eine deutlich kleinere Induktivität von nur 550 nH. Evtl. induktionsärmere Wickeltechnik?

Beide Induktivitätswerte sind im Audioband bis 20 kHz noch unkritisch. Der induktivitätsbedingte Anstieg der Impedanz relativ zu der bei 100 Hz ist:

8 Ohm Widerstand, L= 2 µH : +250 mOhm @ 20 kHz
8 Ohm Widerstand, L= 0,55 µH : +70 mOhm @ 20 kHz

Einen Einfluss auf den Klirrfaktor (THD) gibt es dadurch in beiden Fällen nicht.
Der neuere Widerstand mit kleinerer Induktivität ist hinsichtlich Frequenzgang (Bandbreite) für höhere Frequenzen grundsätzlich vorzuziehen.

Bei 4 Ohm gilt das entsprechend. Die 4 Ohm Widerstände haben, wie erwartet, nur ungefähr halb so große Induktivität wie die 8 Ohm Typen.

Gruß
Reinhard

[timundstruppi]

Klein, aber eine Induktivität ist vorhanden. Bifilar gewickelt.

Aber wenn eine Spule vorhandene ist, ist auch ein Kern vorhanden. Ideal ist eine Luftspule. Größer, aber und keine Sättigung. Sind nun Schrauben dabei, die in Sättigung gehen, ist es nicht linear und gibt Verzerrungen.
Alles zählt, müsste eine abschätzende Berechnung machen, was z.B. 2 M3 Stahlschrauben daneben bewirken. Alu ist paramagnetisch.
Alles sehr gering, aber du zählst ja auch Erbsen

[oldiefan]

Wenn Sättigung (---> magn. Feldstärke steigt proportional zum Strom, aber bei Sättigung steigt die magn. Flußdichte mit zunehmender Feldstärke nicht mehr proportional = nichtlinear) eine Rolle spielen würde, müsste dann nicht bei gleicher Leistung ein 4 Ohm Widerstand, bei dem in dem Fall doppelt so großer Strom fliesst, eher in die Sättigung kommen als ein 8 Ohm Widerstand?

Den höheren THD bei gleicher Leistung gab es aber am 8-Ohm Widerstand. Das widerspricht m.E. der Sättigungshypothese.
Tausch des Widerstands mit L= 0,95 µH gegen einen gleichen Ohmwerts, gleicher Bauform, aber mit L= 0,55 µH veränderte THD auch nicht.

Gruß
Reinhard

[timundstruppi]

So geht man vor, Ideen mal haben und eventuell auch wieder verwerfen.
Hättest du jetzt zwei 4Ohm Widerstände und die wären für die Schaltung einfach in Reihe geschaltet oder 2x 8 Ohm Widerstände, die dann einmal parallel geschaltet werden, dann ist dieser Aussage eher möglich.

Ich kenne an dieser Stelle noch nicht die Induktivität des 4 Ohm Widerstandes.
Bei einer Induktivität geht die Windungszahl übrigens ein im Quadrat.
Gut, die Windungszahl kann natürlich die gleiche sein, wenn die einfach einen anderen Drahtdurchmesser genommen haben und die Windungszahl gleich ist
Das sind einfach sehr viele Parameter, die man nicht kennt, berechnen kann oder bestimmen kann, ohne weitere Angaben.

Aber schön darüber zu plaudern.

Vom Quantisierungsrauschen sind wir auch weit weg...