Verstärker (IMD, THD, Klirr ...) richtig vermessen und verstehen

Zitat von Moe

Mich hätte einfach mal ein Bild deines Lastwiderstand(kühlsystemes) interessiert

Meine ersten zwei Haupt-Kanäle dürfen einen Leistungskühlkanal verwenden, welchen ich von einem früheren Projekt übrig hatte (siehe nachfolgendes Bild).

Die übrigen Kanäle 3 bis 8 können nur dicke Metallplatten als Kühlmasse verwenden. Das gesamte Gehäuse wird mit zwei großen Lüftern belüftet, die ordentlich Wärme abtransportieren können.

An sich ist das Kühlsystem nichts besonderes. Wichtig ist nur möglichst viel Masse, ein guter Wärmeübergang (Wärmeleitpaste) und ideal noch ein Lüfter, damit die Masse sich wieder relativ schnell abkühlen kann.

Zitat von Moe

Ich habe hier ein Amprobe 37XR-A. Da steht zumindest TrueRMS drauf.

https://cdn-reichelt.de/docume…att/D100/Amprobe37XRA.pdf

AC Voltage (45 Hz to 2 kHz) True RMS Ranges 1000 mV, 10 V, 100 V, 750 V 750 V range: 45 to 1 kHz: ± (2.0 % rdg + 10 dgts) All other ranges, 45 to 500 Hz: ± (1.2 % rdg + 10 dgts) All other ranges, 500 to 2 kHz: ± (2.0 % rdg + 10 dgts)

Dein Multimeter sieht sehr gut aus . Hat alle wichtigen Eigenschaften und sogar auch die Peakfunktion soweit ich gesehen habe. Ist deins relativ flott in der Messdatenanzeige oder etwas träge?

Zitat von Moe

Relativ ist relativ, mir fehlt da etwas das Vergleich. SPontan würde ich aber sagen, dass es schon eine kleine Verzögerung hat.

Aaah okay, also auch nicht ganz Echtzeit . Ich bin auf der Suche nach einem neuen Multimeter, was Peak und RMS gleichzeitig gut und schnell kann und Deins hört sich recht gut an. Mein PeakTech funktioniert leider mit RMS inzwischen nicht mehr genau und ist sehr träge, womit man nichts sinnvoll und schnell einstellen kann.

Zum Thema SNR-Messung bin ich schon wieder etwas weiter gekommen:

• Die originalen Messfunktionen der picoscope Software für SNR Werte sind leider nicht brauchbar, da für die gleichzeitige Messung des Signals und der Fremdspannungsstörer die native Dynamik mit 8 Bit des Oszis nicht ausreicht.
• Die Messung des Abstandes vom Signal (2,8Vrms) zu den Fremdspannungsstörer mit einer Soundkarte würde theoretisch gut gehen. Allerdings ist die Aussage hierfür etwas fraglich, da bei mir zumindestens die Werte bei z.B. 50Hz oder 100Hz je nach Messaufbau (? Masseschleife) etwas variieren können und somit die Praxisaussage später in einem anderen Aufbau am Lautsprecher nicht gut genug wäre. Vorerst hätte ich diese Messung dennoch beibehalten.
• Ich favorisiere derzeit allerdings eine ganz andere Methode:
  Ich messe den Ausgang des Audioamps (bei definiert abgeschlossenem Eingang) die Ausgangsspannung/Ausgangsrauschen mit einem Oszilloskop und ermittle hierbei verschiedene Parameter. In der Zeitdarstellung (mit zwei Zeitauflösungen 10ms/div und 2s/div) ermittle ich die RMS- und Peakspannung, während hier die zeitliche Verteilung der Störungen sehr schön zu erkennen ist (siehe nachfolgende screenshots).
  Im transformierten Zeitbereich kann ich den "echten" Rauschfloor in dBV oder dBu absolut ermitteln, sowie die frequenzabhängigen Peaks, während die Peaks hier stark vom verwendeten Zeitfenster abhängen.
  --> Die optimalen Einstellungen hierfür werde ich nach meinem August-Urlaub im September/Oktober dann ermitteln und berichten. Wenn es gut läuft, bekomm ich von einem Freund noch ein paar hochwertige PA-Endstufen zum Vergleich bzw. zum Vermessen. Damit werde ich dann vielleicht auch einen Praxisbezug herstellen können.
  --> Der grundsätzliche Vorteil von dieser Methode ist, dass hier die Störungen mit Absolutwerden sehr detailiert ermittelt und analysiert werden können sowie vergleichen werden können. Dies wäre z.B. für eine Endstufenoptimierung sehr hilfreich.
  
  10ms/div
  
  2s/div
• Eine weitere Methode den Rausch- bzw. Störeinfluss zu ermitteln hat der "Micha" im Stageline 2000D Endstufen Thread kurz beschrieben.
  Dies finde ich eine sehr einfache und aussagekräftige Messmethode, welche ich noch nicht ausprobiert habe, aber bestimmt sehr hilfreich und praxisgerecht ist.
  RE: IMG Stageline 2000D Endstufe

Vielleicht kannst du Moe in Deinem Platzhalter Post #4 die von Dir/uns ermittelten idealen Settings für die verschiedenen Themen zusammenfassend niederschreiben (und evtl. anpassen wenn neue Erkenntnisse dazu kommen)?! Was meinst du?

Noch ne Frage an andere Mitleser. Hat jemand von euch schon den Dämpfungsfaktor korrekt (und idealerweise über die Frequenz) ermitteln/messen können?

Ich habe es bisher noch nicht geschafft, auch nicht mit der von extern in den Ausgang eingespeißten Spannungsmethode.

Bisher hat mich dieser Wert nicht besonders interessiert, da für mich persönlich andere Punkte relevanter waren, aber es wäre dennoch interesant zu wissen, wie das geht!

Update bzgl. Noisefloor-Messung und SNR:

Das Thema direkte SNR-Messung habe ich aufgrund schwieriger Intepretation, Messungenauigkeit, Messfehler und fehlendem Pro-Messequipment verworfen. Dieses Thema behandle ich inzwischen komplett nur noch über den Noisefloor, siehe nachfolgend.

Hier möchte ich in einer Kurzfassung über den aktuellen Stand meiner Noisefloor-Messung von Endstufen schreiben. Eine detaillierte Analyse oder Beschreibung wird es (wirklich) bald demnächst in einem separaten Thread geben. Hier möchte ich auch speziell nur auf die Noisefloor-Messung mit REW eingehen, damit möglichst viele Leute/Forumskollegen die Messmethode 1:1 übernehmen können um idealerweise Messungen von mehreren Personen vergleichen zu können.

Es geht bei dieser Noisefloor-Messung speziell darum, das Ausgangssignal des Verstärkers/Endstufe bei definiertem "Gain-Regler"-Stellung ohne Eingangssignal zu messen.

Messaufbau/Vorgehensweise:

• An den Eingangskanal des Verstärkers/Endstufe kein anderes Gerät anschließen, sondern stattdessen offen lassen oder besser mit einem KS-Adapter oder Load-Adapter abschließen.
• Im REW das RTA absolut Level kalibrieren:
  Hierzu in den Eingangskanal der Soundkarte ein definiertes 1kHz Sinussignal einspeißen mit z.B. 100mVrms. Anschließend im RTA auf "Calibrate Level" klicken und den bekannten Spannungswerte eintragen. Es sollte dann der bekannte Spannungswert im RTA-Fenster angezeigt werden.
  Achtung: Die Eingangsempfindlichkeit dieses Kanals nicht mehr verändern, da sonst die Kalibrierung wieder futsch ist und daher den Regler auf ca. 12uhr belassen (nicht zu niedrig und nicht zu hoch).
• Den Verstärkerausgang direkt mit dem Eingangskanal der Soundkarte verbinden, am besten mit einem möglichst kurzen und "geschirmten" Cinchkabel. Hier ist es notwendig sich einen Adapter zu basteln. Meine Messaufbau siehe nachfolgendes Bild
  
  
• Die y-Achse im RTA am besten auf die Einheit "V" stellen, damit zusätzlich eine RMS-Spannung als Ergebnis exportiert wird.
• Sonstige empfohlene Einstellungen im RTA unter Settings für einheitliche Ergebnisse (Bei anderen Settings erhält man andere Ergebnisse, welche nicht falsch, sondern nur relativ anders sind und somit absolut nicht mehr vergleichbar).
  - FFT Length: 128k
  - Averages: 32
  - Window: Hann
  (- No smoothing, etc.)
• Endstufe einschalten, RTA starten und abwarten bis alle Mittelungen durch sind. Dann diese Kurve als "Current" exportieren/abspeichern.
• Dieses dann für verschiedene "Gain-Regler" Einstellungen wie z.B. 12uhr, 3 uhr und Max wiederholen. Wichtig ist, vorher das RTA jedesmal zu beenden und zu starten, damit die vorherigen Mittelungen gelöscht werden.
• Am Ende dann am besten noch eine Messung "Leermessung" ohne Endstufe, nur mit dem offenen Messkabel durchführen um die persönliche untere Messgrenze zu ermitteln.
• Zur Analyse dieser Daten dann am besten im SPL-Plot auf die Einheit "dBu" wechseln.
• Zusätzlich hat REW unter den Messdetails auch einen Wert "Input RMS xxx V" erzeugt, welcher zum Teil auch als Vergleich herangezogen werden kann.
  (Werte von ca. 2mV sind realisch und bei der Messung der unteren Messgrenze sollte ein Wert von <1mV ermittelt werden)

Nachfolgend noch zwei Bilder des Vergleichs drei Endstufen/Verstärker. Bei einem Bild ist zusätzlich noch meine untere Messgrenze geplottet.

Zur Intepretation der Ergebnisse vergleiche ich den Wert des gemittelten Rauschfloor bei ca. 1kHz (da dieser Bereich für das Ohr am Empfindlichsten ist).

Am oberen Beispiel z.B. ist zwischen der E4-250 und der TA1050 nur ein sehr geringer Unterschied von ca. 3dB und somit recht ähnlich sind. Beide erzeugen zusätzlich noch schmale höhere Störungen. Die PMA710 hat bei 1kHz einen höheren Rauschfloor von riesigen 25dB!!

Bei einem Anschluss dieser Verstärker an einen Lautsprecher im "offenen" Zustand ist die E4-250 absolut Rausch- und Störungsfrei. Da musste man wirklich sehr sehr nah ran gehen um überhaupt etwas zu hören. Im Gegensatz hierzu hat die PMA710 sehr stark gerauscht, was schon von weitere Entfernung deutlich wahrnehmbar war.

Als ergänzenden Punkt möchte ich noch erwähnen:

Sobald nun ein externes Gerät wie die Vorstufe angeschlossen wird, kann sich das Rausch- und Störungsverhalten erheblich ändern. Dies ist dann aber ein grundsätzliches System-Thema und muss auch im System vorwiegend optimiert werden.

Beispielsweise reagiert die E4-250 in meinem System relativ empfindlich auf ein angeschlossenes Gerät, womit hier ein Brummen und ein Rauschen vernommen wird. Während bei der PMA710 oder anderen Endstufen dieser Einfluss erheblich geringer oder nicht vorhanden ist. Hier gibt es anscheinend größere Unterschiede und ich versuche dieses Thema noch weiter zu evaluieren.

Meine Kurzfassung ist nun doch etwas länger geworden als gedacht, aber ich hoffe das der ein oder andere auch versucht diese Messung zu messen um evtl. persönliche Aussagen mit absoluten Messwerten zu hinterfüttern

Hallo

ich habe mir euren Thread einmal angesehen und finde es richtig super das man sich hier auch einfach mal mit solchen Dingen beschäftigt.

Ich möchte euch ein paar dinge hier schreiben welche mir in den letzten Jahrzehnten an Verstärkern aufgefallen sind wenn ich sie messtechnisch untersuchte.

- Viele A/B Verstärker, besonders welche mit Hoher Leistung, haben bei kleiner Leistung unter 5W erhöhten K3 welche zu höheren Frequenzen hin ansteigt. Er kann zwar bei 1kHz in einem Bereich von 0,02-0,05% liegen, steigt aber bis auf 5 kHz gerne auf über 0,1% an. Solche Verstärker kämpfen mit erhöhten Übernahmeverzerrungen welche durch Fehlanpassungen im Bias Bereich kämpfen. Sehr oft liegt hier auch keine ideale Kennlinie des Regeltransistors zu den Endtransitoren vor, weswegen eine ordentliche Bias Abstimmung nicht möglich ist. Mehrere, parallelgeschaltete Transistoren begünstigen dieses Verhalten da man den Bias auf den schlechtesten Transistor abstimmen muss, die anderen aber kräftig Hitze mit erzeugen.

- statisch an einem banalen Lastwiderstand messen sich viele Verstärker gut da das Messystem nur einen Vergleich seines Uhrsignals mit dem gemessenen Signal macht, aber nicht die Zeit/Phase berücksichtigt. Dadurch wirkt eine Gegenkopplung auf das stehende Signal natürlich ideal und entsprechend schön sieht die Messung aus. Aber eine Gegenkopplung ist eine Rückregelung, sie ist keine Zeitmaschine. daher ist immer zu empfehlen auch mal einen Lautsprecher als Last zu nehmen und dann noch einmal zu messen. Besonders Class D Amps haben hier dann ihre Problemchen da die Gegenkopplung meist vor der Ausgangsdrossel erfolgt und so die Eigenschaften der Drossel bei Induktiven und Kapazitiven lasten voll einwirkt. Mal davon abgesehen das das Ausgangsfilter auch noch Impedanz abhängig wirkt wie bei einer Röhrenendstufe....

- IMD steigt eigentlich immer dann massiv an wen man ca. 2/3 der Betriebsspannung erreicht hat. Deswegen ist es sinnvoll bei einem Verstärker eine hohe Betriebsspannung zu fahren und die Leistung über den Strom zu begrenzen, auch wen die Verluste erhöht werden. Man sieht das bei der IMD Messung sehr schön wieviel Reserven die Spannung noch hat.

- Hifi Betrachtet ist der wichtigste Bereich zwischen 20 und 200mW. Einfach mal zurück rechnen wie laut das bereits kann....

Ich habe z.B. mit ARTA gute Erfahrungen als Messsoftware . Sie ist recht umfangreich und die Qualität der Messung ist rein von der Soundkarte abhängig. ich würde hier empfehlen sich einen differentiellen Eingang zu bauen indem man eine einfache OPA Schaltung mit Verstärkung 1 baut und davor einen Spannungsteiler setzt mit 3 Widerständen. Der Eingang der Soundkarte sollte immer maximal ausgesteuert sein um die maximale Auflösung zu erreichen. Eingangskapazität der Soundkarte vergrößern und herkömmliche SMD Koppelkapazitäten lieber gegen Elkos mit hoher Spannung ersetzten, denn die SMD Kapazitäten lassen IMD und THD ansteigen. Je nach Kapazität zu hohen und zu tiefen Frequenzen.

Grüße

Dominic