Variabler Lastwiderstand für Verstärkermessungen

[scope]

Wenn man hin und wieder einen Verstärker repariert und ihn danach prüfen und vermessen möchte, muss man sich irgendwann einen Lastwiderstand aufbauen, besorgen, kaufen...wie auch immer.  Im einfachsten Fall ist das ein alter Keramikwiderstand mit 50 oder 100 Watt, wobei man das Ganze natürlich immer weiter verbessern, bzw. komfortabler gestalten kann.

Die "Lastbox", deren Aufbau ich hier beschreibe, stellt einen guten Kompromiß aus Aufwand und Komfort dar. DAs Gerät wird zwei "Kanäle" besitzen, die man entweder auf 4 oder auf 8 ohm
schalten kann. Damit kann man dann zeitgleich beide Kanäle eines Stereoverstärkers ausmessen. In einer dritten Schalterstellung wird einer der Kanäle zu einem "simulerten Lautsprecher" umgeschaltet.  Die Lautsprecher-Ersatzschaltung wird also nur ein mal (mono) in dem Gerät eingebaut werden. Das habe ich einerseits aus PLatzgründen, andererseits aus Mangel an Bedarf so entschieden. Mir reicht es aus, das Verhalten an komplexer Last nicht "zeitgleich" auf beiden Kanälen auszumessen. Das habe ich auch in der Vergangenheit so gehalten. Da war die Schaltung wohl noch separat in einer "Messkiste" eingebaurt. Ich werde die Schaltung wieder so auslegen, dass die Impedanzsenken unter 4 Ohm ausfallen. Im Original der Stereophile sind es afair 6 ohm.
Das ist mir zu brav.

Eingebaut wird das Gerät wieder in ein Gehäuse mit großem Kühlkörper.

Ich werde nicht jeden Einzelwiderstand mit 2 Schrauben befestigen, sondern wieder eine Profilschiene über je 8 Stück schrauben, die dann die Reihe mit WL-Paste andrückt. Das hat sich bewährt. Dass ich mich (wieder)auf die "kleinen" 50 Watt 1R Widerstände beschränke hat einen Grund: Ich habe noch sehr viele davon... Es gibt sie ja auch mit 200 W in 4R, ......kosten dann aber auch.

Die Umschaltung wird über eine Relaisplatine durchgeführt, die ich -wie der Zufall es wollte- heute im Elektroschrott gefunden habe. Es sind 8 Wechsler , die mit jeweils 10  A AC spezifiziert sind. Je zwei Schliesser werden für die Parallelschaltung zweier Widerstandsreihen (8R auf 4R) parallelgeschaltet. Der Rest wird als Wechsler parallelgeschaltet und schaltet einen Kanal wahlweise auf die LS-Simulation um. Der andere Kanal ist in diesem Fall dann auf 4 oder 8 R geschaltet. Das kann ich mir noch aussuchen.



Die Schaubklemmen der Leistungsseite wqerde ich entfernen. Das löte ich lieber. Es werden immer 2 x 2,5mm² zu einer Leitung zusammengefasst.

Die Teile für die LS-Simulation habe ich vor Ort. Einige Spiulen musste ich  etwas abwickeln, um auf die gewünschten #Werte zu kommen. Ca. 200 Watt wird man da wohl reinpumpen können. Zumindest für kurze Zeit...Also zum Messen.

Die Front wird aus 5 mm Aluminium gebaut. Der Ausbruch für die Siebensegmentanzeige ist schon drin. Die Bits stehen für 63A Knebelklemmen wie diese hier....Allerdings in rot und schwarz.
http://www.ebay.de/itm/Polklemme-63A-PK-...0650770429


Die Anzeige wird je nach Schalterstellung "4" , "8" oder "L" anzeigen. Voraussichtlich wird sie nach entsprechender Oberflächenbearbeitung (schleifen und Füllern) mattschwarz lackiert.

[scope]

Das Ergebnis sollte nachher in etwa so aussehen. Das ist meine alte Messbox. Rot ist die Impedanz (Skala links) , Grün die Phase. (skala rechts).
Damit kann man den Frequenzgang eines "normalen" Röhrenverstärkers schon verdammt stark aus der Ruhe bringen.

[stefan_4711]

Damit kann man den Frequenzgang eines "normalen" Röhrenverstärkers schon verdammt stark aus der Ruhe bringen.

Wer einen Röhrenverstärker ohne Impedanzkorrektur belastet ist selber schuld.

[scope]

Darum (also wer macht dies?....wer macht das?....) geht es bei der Messung auch nicht. "Der" Röhrenverstärker (es gibt auch vernünftig gegengekoppelte Designs) ist auch nur ein Beispiel für einen Verstärker mit hoher Ausgangsimpedanz. Es gibt durchaus  einige transistorisierte Boutiquegeräte und auch diverse Altgeräte, mit denen ein normaler Lautsprecher eine "kleine" Achterbahnfahrt veranstaltet.
Die Beeinflussung durch eine komplexe Last dient auch nicht alleine  der "schnellen" Abschätzung der Ausgangsimpedanz. Sie soll vielmehr auch die erhöhten nichtlinearen Verzerrungen an einem Verstärker zur Darstellung bringen, wenn man u.A. THD vs. Frequenz Diagramme erstellt.

PS
Ich möchte das Thema nur ungerne mit solchen "Fragen" (also wer macht dies?...wer macht das?....)  belasten, aber wenn ich mir -aus dem Bauch heraus- eine Schätzung erlauben darf, dann vermute ich, dass von zehn heute noch aus nostalgischen Gründen betriebenen Röhrenverstärkern, vielleicht drei oder vier Stück an derart ausgerüsteten Lautsprechern ihr Dasein fristen.
Untersuchungen & statistische Auswertungen liegen mir da natürlich nicht vor. 

[hal-9.000]

Machen sicher nicht wenige, weil die meisten einfach mal ne Röhre an ihre LS klemmen ohne zu wissen, ob da ne Korrektur drin oder nötig ist. Von daher mE. sehr praxisnah ...

[tiarez]

Genau.

Ich werde nachher mal - aus der Praxis heraus - den Impedanzschrieb eines als "röhrenfreundlich" beworbenen Lautsprecher mit recht hohem Wirkungsgrad hier hochladen - da fällt einem nichts mehr ein.... andererseits ist natürlich so dem Spieltrieb und dem Umsatz geholfen, denn mit solchen Lautsprechern und Single-Ended-Röhrenamps kann man herrlich Klangunterschiede generieren und sich auf die Jagd nach dem "perfect match" machen...

Gruß

Thomas

PS: Die Box werde ich mal nachbauen, denke ich.... also die von Scope.

[scope]

Die 32 Widerstände sind montiert. Sie werden über ausreichend verwindungsstarke U-Profile angedrückt. Je zwei Schrauben mit Federspanner halten eine Schiene. Kleine Höhenunterschiede
werden durch einen Streifen Schaumgummi ausgeglichen, sodass auch jeder Widerstand Anpressdruck bekommt. Auch die millteren.







Die kleine Displayplatine besteht aus lediglich 7 Widerständen und 14 Dioden (auf der anderen Seite). Die Form ist kein Zufall, da es eng wird.

[scope]

Weiter geht´s....

Die "zweite Etage" mit der Lautsprechersimulation ist fertig. Alle  Teile wurden mit Silikon verklebt, und das etwas "weiche" FR4 Board wurde ausreichend verstärkt.



Die drei 50W DALE Widerstände mussten doch noch gekühlt werden, nachdem ich gestern abend einen Versuchsaufbau mehrmals mit 30V von einer Ramsa PA-Endstufe
durchgesweept habe. Bereits nach vier Sweeps wurde es denen doch deutlich zu warm.  Die Spulen haben 1 mm Drahtstärke....Das reicht.

[scope]

Der Block ist fertig. Impedanzgang ist dem oben abgebildeten sehr ähnlich. Die erste Impedanzsenke liegt hier bei 4,1 Ohm, die zweite bei 5 ohm. Wie auch bei dem ersten Modell, steht am Ende alles "über Kopf"...Also KK natürlich oben.



Bis Dienstag sollte auch die Front fertig sein.

[ZodiacWuppertal]

Wahnsinn  

[applecitronaut]

Nicht schlecht Herr Specht!

[scope]

Der Aufbau ist "grundsätzlich" nichts besonders Anspruchsvolles. Viel bohren, gewindeschneiden, löten...Vorteilhaft ist natürlich auch, wenn man nicht jedes Teil irgendwo einkaufen muss.
Alle Weichenteile und Bauteile hatte ich hier. Zukaufern musste ich nur die 1,5 mm FR4 PLatte, die gerade mal 3 € kostete, und die vier Schraubklemmen, die ca. 30 € kosten.
Das Gehäuse (von einer Hitachi Industrieroboteransteuerung) hatte ich ebenfalls noch da. Es war aber das letzte von zweien.

[MacMax]

Der Aufbau ist "grundsätzlich" nichts besonders Anspruchsvolles...

Nun mach das mal nicht so nieder... Der Aufbau ist astreine Profiqualität.

[scope]

Nene....Das ist kein Niedermachen, sondern Sachverhalt. Es ist eine reine Fleißarbeit, die nunmal "schaltungstechnisch" überschaubar bleibt. Es ist eine eher handwerkliche Sache
Von dem Aluwinkel habe ich mir vor Jahren mal 6 Meter bestellt. Braucht man im Verstärkerbau sehr oft. Langsam neigt es sich aber dem Ende zu, zwei Meter sind noch da.

Aber: Auch wenn das kein Mammutprojekt ist, und nach bisher vielleicht drei Nachmittagen gegessen war, ist es immerhin "DIY". Keine Fertigplatinen, die man stur nach Plan (in Form von Malen nach Zahlen) bestückt und dann hofft, dass es schon irgendwie laufen wird. An der Dimensionierung der Schaltung habe ich bestimmt 3 Stunden verplempert, bis die Impedanzkurve so aussah, wie ich sie haben wollte.

[willi_vintage]

sauberes Projekt, schön übersichtlich aufgebaut! Nur 2 Dinge habe ich noch nicht verstanden:
1. wie sieht das Testprozedere aus?
2. Die Filter welche einen Lautsprecher simulieren. Ist das ein komplett eigener Kreis entkoppelt von den unten liegenden Lasten und was für eine Funktion haben die Elkos?

[scope]

1. wie sieht das Testprozdere aus?

Da gibt es verschiedene. Alle Tests haben aber gemeinsam, dass die Frequenz gesweept wird.  Es wird also ein Bereich zwischen 20Hz und z.B. 20000 Hz in z.B. 120 Frequenzschritten (steps) abgefahren.  Die Dauer so eines sweeps  beträgt etwa 5 bis 6 Sekunden.
Gemessen wird unter diesen Bedingungen dann z.B. die Amplitude.
Ein gegengekoppelter Verstärker wird versuchen, seine Amplitude trotz schwankender Last (also schwankender Impedanz) so konstant wie möglich zu halten.
Der Einfluss auf die Amplitudenstabilität wird so ermittelt.

Das sieht dann z.B. an einem Röhrengerät so aus:





Die schwarze Kurve ist an einer Lautsprechernachbildung wie der in diesem Thread gemessen worden. Alle anderen wurden an normalen ohmschen Widerständen gemessen. Der Effekt ist klar zu erkennen. Die von der STereophile verwendete Ls-Simulation hat Impedanzsenken von lediglich etwa 7 bis 8 ohm, meine etwa 4 -5 ohm. Es würde an meiner Schaltung also noch gravierender ausfallen.

Den Verstärker in der oberen Darstellung könnte man noch an eine normale Box klemmen....Eventuell wären -aufgrund der Pegeldifferenzen schon Nuancen vernehmbar...
Aber im zweiten Bild hört der Spass dann wohl auf....Das ist eine Soundmaschine, die man an normalen LS garnicht mehr sinnvoll betreiben kann



naja...wer sowas braucht...Es ist ja für Jeden das passende auf dem Markt.

Eine Weitere Messung ist das Klirrverhalten über die Frequenz. Man misst mit einer festen Spannung (z.B. 2,8V) die Verzerrungen über die Frequenz. Auch in diesem Fall hat es der Verstärker etwas schwerer, konstant niedrige Verzerrungswerte Werte über den sweep von  20Hz bis 20 KHz zu erreichen. Mit dem AP 2722 kann man das auch komfortabel mit 4 frei bestimmbaren Harmonischen zur gleichen Zeit (also in einem Sweep) darstellen.

2. Die Filter welche einen Lautsprecher simulieren. Ist das ein komplett eigener Kreis entkoppelt von den unten liegenden Lasten und was für eine Funktion haben die Elkos?

Das obere Board ist komplett eigenständig. Es wird über zwei parallelgeschaltete Wechslerkontakte per Schalter entschieden, ob auf dem rechten Kanal die Lastwiderstände, oder die LS-Simulation zugeschaltet wird. Im letzten Fall wird die Anzeige ein "L" anzeigen, und an den Klemmen des rechten Kanals zusätzlich eine LED leuchten.
Die beiden anderen Schaltstellungen werden 4 oder 8 Ohm (zweikanalig) zur Verfügung stellen. >1000 Watt pro Kanal sind auch nach mehreren sweeps , kurz hintereinander kein Problem, wobei solche Verstärker hier nur sehr (!) selten rumstehen.

Im Idealfall wären die beiden Elkos ein bipolares Modell, aber das ist mit den benötigten 500 µF schwer zu finden. Daher wurden zwei normale gepolte 1000µF Elkos antiseriell verschaltet.
Das funktioniert.

[scope]

Doch erst heute fertig geworden....Habe einmal den Lack der Frontplatte ruiniert und musste nochmal schleifen.










Jetzt muss ich mich noch um den AP Kümmern, da die Konfigfiles des 2322 nicht zum 2722 kompatibel sind.  Also etwa 30 bis 50  Testfiles neu zusammenstellen und abspeichern. Diese Woche aber nicht mehr....

[scope]

Habe abschliessend noch einen zusätzlichen Satz Kabel für die zweite Box angefertigt.
Ob diese günstigen "sprades" (Gabeln) tatsächlich etwas mit Nakamichi zu tun haben ist fraglich. Es gibt sie auch ohne das Produktzeichen in identischer Bauform.



Die sind auf jeden Fall nicht zu dünn und leicht abgewinkelt. Überflüssig ist jedoch die zusätzliiche Gewindeverschraubung des Schaftes. Am Besten gezielt an einer Stelle verkleben (mit cyanacrylat) oder am Schraubstöck mit Gefühl so anziehen, dass sich das nicht laufend löst.



der Widerstand beträgt  "hin und Zurück" pro Kanal nur ca. 15 Milliohm.