Aktives Vintage: Philips MFB 586 Optimierung

Diskussion über aktive Schallwandler

Beitragvon cay-uwe » 15.07.2015, 17:57

Ich komme so langsam ans Ende meiner Optimierungen, glaube ich zu mindestens :mrgreen:

Heute früh am Morgen, das war so gegen 5:00 Uhr, habe ich die hässliche Pappe um den Hochtöner gegen eine 3mm dicke Filzplatte getauscht, die ich auf die Front geklebt habe.
Da der Kleber lange trocknen musste, konnte ich erst vor ca. 2 Stunden die "Einfräsungen" passend ausschneiden und die Boxen wieder zusammen bauen.

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Leider kommt auf dem Bild der Filz nicht so gut heraus, aber ich muss sagen, dass das Ganze sehr edel ausschaut, also für meinen Geschmack :wink:

Einmal wieder zusammen gebaut habe ich ohne zu messen erst mal kurz rein gehört und mein Eindruck war, dass die Gesamtabstimmung etwas mehr an "Wärme" bekommen hat.

Hatte unser "wgh52" Winfried noch etwas an "Härte" kritisiert, so ist der Zugewinn an "Wärme" nicht nur durch die andere Abstimmung im Übernahmebereich der Chassis gekommen, sondern auch die Filzfront trägt dazu bei. Um das zu verifizieren nehme ich gerne Aufnahmen von John Lee Hooker, wie z.B. "I'm in the Mood" im Duett mit Bonnie Raitt. Ich habe den Eindruck, dass bei John Lee Hooker, die Dynamik der Mikrofone nicht ausgereicht hat seine potente Stimme aufzufangen, denn sehr oft erlebe ich sein Gesang als recht Harsch und daher aufdringlich. Mit dem aktuellen Stand ist eher zurückhaltend, wie auch bei vielen anderen Stücken von ihn. Darauf hin habe ich mir viele andere Musikstücke angehört und ich kam immer wieder auf das gleiche Ergebnis, es klingt insgesamt weniger harsch und hart.

Daher habe ich mich doch recht bald daran gemacht eine Messung zu machen ( nicht, dass ich da wieder etwas falsch angeschlossen habe ), denn für mich war der Unterschied zu den vorherigen Stand doch recht deutlich, wenngleich es in die gewünschte Richtung ging :)

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Ich habe wieder mit etwas weniger Pegel gemessen, damit man die Unterschied zum Originalstand ( grüne Kurve ) vergleichen kann, wobei ich den Zustand mit der Pappe ( blaue Kurve ) im Pegel gleich gelassen habe, damit man die Unterschiede mit Filzfront ( rote Kurve ) erkennt. Generell kann man sagen, dass ab ca. 5kHz der Pegel mit der Filzplatte etwas leiser verläuft, so ca. 0,5 - 1dB. Wie gesagt, beim Hören waren für mich die Unterschiede gravierend, messtechnisch eher weniger, wobei +1dB im Hochton je nach Hörgewohnheiten tatsächlich "Welten" bedeuten kann.

Aus meiner Sicht ist diesbezüglich die Philips MFB586 voll ausgereizt und ich denke diesbezüglich habe ich für mich ein sehr zufriedenstellendes Ergebnis erreicht :wink:

Was bleibt noch ?

Angeregt durch Dieters und Charles Tipps habe ich mich mit dem Summierer / Integrierer nochmals beschäftigt und ich glaube ich bin in der Lage ca. 12dB mehr Headroom zu gewinnen, die mir eventuell wie bei Dieter einen etwas höheren Rückkopplungsfaktor ermöglichen. Dazu habe ich schon eine detaillierte Simulation durchgeführt, die ich auf dem Originalboard realisieren könnte, denn das ist mein erklärtes Ziel.

Das werde ich noch ausprobieren und wenn da nichts mehr zu machen ist, wird das Projekt so wie es ist abgeschlossen, soll heißen die Elektronik wird auch noch schön verpackt :wink:
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Beitragvon Hans-Martin » 15.07.2015, 22:05

Chic - und kaum wiederzuerkennen !
Tolles Projekt mit gutem Ausgang.
Grüße Hans-Martin
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Beitragvon dietert » 16.07.2015, 10:41

Hallo Cay-Uwe,

inzwischen hatte ich auch ein paar Stunden Zeit und habe meine Mod-Liste in eine 587er eingebaut. Dabei sind mir noch folgende Dinge aufgefallen:

- Wenn man die untere Grenzfrequenz des Reglers auf 0,2 Hz tunt, dann ist ja der Sinn, dass man durch die verbesserte Phasenlage im Bass mehr Regelverstärkung ermöglicht. Deswegen habe ich für den Integrierer jetzt einen anderen Vorschlag: Habe den 10 nF Kondensator wie in der Originalschaltung belassen und den 200 KOhm durch zwei 100 KOhm ersetzt, mit einem Kurzschluss des Mittelpunkts nach Masse, bestehend aus 1 KOhm in Serie mit 100 uF. Es ist eine Art "T", damit ersetzt man den 200 KOhm quasi durch einen 10 MOhm Widerstand, womit auch hier die untere Grenzfrequenz unter 1 Hz rutscht.

- Dann ist mir noch aufgefallen, dass das Poti "MFB" eigentlich nicht die Regelversärkung ändert, sondern den Basspegel, vorausgesetzt der Regelkreis hat ausreichende Verstärkung. Die Regelverstärkung ändert man eigentlich genau mit dem anderen Poti "LOW". Diese Potis habe ich nicht berührt, sondern die Regelverstärkung über den Gegenkopplungswiderstand der Endstufe eingestellt (original 360 Ohm). In der Nähe des Limits ist es besser, das nicht mit einem Poti zu machen, sondern mit Festwiderständen, sonst weiß man am Ende nicht, wie weit weg vom Limit man ist (Betriebssicherheit!).

- Beim Einschalten so eines Regler mit < 1 Hz unterer Grenzfrequenz braucht man eine ausreichende Einschaltverzögerung von mehreren Sekunden, bis die ganzen Elkos ungefähr ihre Endspannung erreicht haben, bevor man die Motorwicklung des Tieftöners mit der Endstufe verbindet.

Dann habe ich eine Messung mit Mikrofon im Nahbereich des Tieftöners gemacht, Ansteuerung der Box über den normalen Eingang mit Rumpelfilter und Weiche:

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Man sieht das Rumpelfilter bei 25 Hz (-3 dB), die Schallwandkorrektur bei 340 Hz, die Weiche bei 600 Hz und den Klirr von 0,6 % bei 30 Hz. In dieser Konfiguration arbeitet die Box stabil, habe sie schon ordentlich gequält. Mit zwei Boxen wird der Bass später leichter.

Ergebnis auch bei mir: Philips hätte damals mehr tun können, um sich deutlicher von der altmodischen Passivlautsprechertechnik abzusetzen. Die Kosten für ein paar größere Elkos waren bestimmt nicht das Problem. Sicherlich lässt sich ein präziser Regler mit modernen Bauteilen viel einfacher realisieren. Z.B. möchte man im ganzen Regler eigentlich nur einen Hochpass haben, und einen, den man nicht erst lange aufladen muss...

Grüße,
Dieter T.
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Beitragvon cay-uwe » 16.07.2015, 17:25

Hallo Dieter,

danke für Deine Erläuterungen und auch die Messungen. Im Prinzip ist der Tieftonpart der MFB587 sehr ähnlich aufgebaut wie bei der MFB586.

Mit welchen Pegel hast Du den Klirr gemessen ? Was ist bei Dir Nahfeld ?

Da ich nicht an der Verstärkung des Endverstärkers "spielen" kann habe ich mir einen etwas anderen Weg ausgedacht um die Rückkopplung zu tiefen Frequenzen noch etwas zu optimieren und bin auf folgendes Ergebnis gekommen:

1. Ich habe noch ca. 10dB Spielraum das Eingangssignal am Summierer / Integrierer zu erhöhen, was ohne Integration und offener Regelschleife dann so ausschauen würde.

Bild

Die rote Kurve zeigt den Verlauf im Originalzustand und die Grüne mit der vom mir vorgesehen geänderten Verstärkung

2. Den Integrator habe ich dann so verändert, dass er oberhalb von ca. 300Hz den gleichen Verlauf hat wie im Original, aber darunter mehr verstärkt.

Bild

Ist einmal die Regelschleife geschlossen ( MFB LEVEL auf das Maximum eingestellt ), dann fällt der Pegel durch die Regelwirkung ca. 15dB ( 10dB bei 90Hz ist laut Service Manual die original vorgesehene Einstellung ).

Das macht für mich einen plausiblen Eindruck, denn wenn man sich meine Messungen etwas genauer anschaut, da wird man fesstellen, dass ich einen kleinen SPL-Durchhänger im Bereich von ca. 100- 300Hz habe. Der müsste mit der geänderten Konfiguration des Integrators kompensiert sein.

Übrigens, frage ich mich mittlerweile nach langer Studie der Schaltpläne, warum das Sensorsignal nicht direkt an den Summierer geschaltet wurde. Es liefert nach meinen Messungen schon ohne Verstärkung ein sauberes Signal, frei von Störungen. Die Verstärkung hätte man mit einer geeigneten Rückkopplung am Summierer gut anpassen können. Das hätte weitere Phasenfehler vermieden, denn man hätte Koppelkondensatoren gespart und auch zwei Transistorstufen :wink:
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Beitragvon dietert » 16.07.2015, 18:28

Hallo Cay-Uwe,

mit Nahfeld meine ich: Vor der Staubschutzkappe, Abstand zur Staubschutzkappe einige Zentimeter. Tatsächlich habe ich für die Phasenmessung Delay=0 msec eingetragen, deswegen gibt es kein Plateau. Zur Not kann man den genauen Abstand aus dem Phasendiagramm ermitteln.

Die Klirrmessung habe ich so gemacht, dass bei 20 Hz gerade noch gemessen werden konnte. Dieser alte 8-Zöller bekommt dann etwa 30 Watt RMS und macht schätzungsweise +/- 3 mm Hub. Für die Tests habe ich ein externes Labornetzteil mit Strombegrenzung an das Aktivmodul angeschlossen, wo ich auch den Strom ablesen kann, Leistung war +/- 35 V * 0,5 A. Unglaublich, dass man unter solchen Bedingungen 1 bis 2 % Klirr bekommen kann. Deutlich besser als beim Doppelschwingspulenregler.

Übrigens ist mir noch aufgefallen, dass bei diesen Boxen die Alu-Umrandung der Schallwand geklebt ist und bei meiner Box an einer Seite rappelt, da muss ich noch etwas Uhu-Plus in die Fuge tröpfeln. Und solchen Filz werde ich natürlich auch besorgen..

Grüße,
Dieter T.
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Beitragvon cay-uwe » 18.07.2015, 00:15

Hallo Dieter,

danke für die Erläuterungen zu den Klirrmessungen. Ich benutze dafür lieber ATB, denn dieses Messsystem misst nicht mit einen Sinus-Sweep sondern mit einzelnen Sinustönen. Da gute daran ist, dass der Ton lang genug anliegt um eine Spannungsmessung, bzw. Strommessung am Chassis zu machen. Außerdem misst es den Schallpegel für den Ton und aus allen Messungen wird ein Mittelwert berechnet mit dem man recht genau weiß bei welchen Schallpegel gemessen wurde. Deswegen kann ich die Schallpegelangabe machen. Ich messe dafür in einen Abstand von 36cm, was auf 1 Meter bedeutet, dass man vom Mittelwert 10dB abziehen muss. Das finde ich recht praktisch.

Eine Frage, wenn Dein Netzteil den Strom anzeigt, in diesen Fall 0,5A, dann würde es für die Nominalimpedanz von 4 Ohm bei den Philips Tieftöner bedeuten, dass Du mit ca. 1 Watt gearbeitet hast, bzw. 2Vrms am Chassis. Sehe ich das richtig ?

Ansonsten hat sich heute gezeigt, dass meine Idee mit dem veränderten Summierer / Integrierer zwar prinzipiell richtig ist, aber für das Design der MFB586 funktioniert die Rückkopplung bis ca. 300 - 400Hz mit. Danach passiert wenig und der Integrator wird eher zum Tiefpass. Das macht mir die Anbindung an den Hochtöner etwas aufwendiger, weshalb ich mich entschieden habe, das Ganze im Prinzip so zu belassen wie ich es bereits war. OK, etwas am Übergang zum Hochtöner habe ich noch versucht zu optimieren, was mir auch recht gelungen ist. War so ein Spielchen mit der Weiche und dem Integrierer und das ist dabei raus gekommen:

Bild

Wie die Überschrift sagt, das werde ich so lassen, denn auch die lange Hörprobe von über 2 Stunden hat mir noch ein Quäntchen besser gefallen als zuvor, denn die komplette Abstimmung ist nun nochmals etwas "wärmer" im Klangcharakter geworden und das letzte bisschen an Härte, die ich in ein paar wenigen Stücke feststellen konnte ( wieder einmal John Lee Hooker ) ist so gut wie verschwunden.

Zusammenfassend kann ich sagen, das ich die mir gesetzten Ziele erreicht habe:

1. Etwas mehr Tiefgang im Bass, mit besserer Rückkopplung
2. Idealerer Frequenzgang
3. Behebung von den kritisierten "hellen Klang" mit einen Hang zur Verfärbungen
4. und last but not least ich konnte weitere Erfahrungen mit Rückkopplungssysteme machen und sammeln :wink:

Irgendwann sollte man, wie es so schön heißt, "Die Kirche im Dorf lassen", vor allen Dingen wenn man zufrieden ist :wink:
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Beitragvon wgh52 » 18.07.2015, 00:26

Cay-Uwe,

damit hast Du die "Badewanne" jetzt so gut wie besiegt! Gut (oder schade), dass ich jetzt nicht "da" bin (komme auch leider vorläufig nicht in Deine Gegend :( ), ich würd' mich wohl wirklich in den Klang dieser Teile verlieben :wink: .

Gratulation zu dieser erfolgreichen Restauration! :cheers:

Gruß,
Winfried

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Beitragvon dietert » 18.07.2015, 08:34

Hallo Cay-Uwe,

ja, das ist mir gleich nach dem Post aufgefallen, dass die Leistung, die das Chassis sieht, nicht annähernd die Gleichstromleistung des Verstärkers ist, jedenfalls nicht bei solchen alten Endstufen. Abgesehen davon hatte ich die Zahlen ja genannt und konnte mich davon überzeugen, dass eine Regelung mit dem Philips Piezo-Sensor den Klirr bei Ausnutzung von xmax, wo er ungeregelt bei 10 % liegt, tatsächlich auf unter 1 % reduzieren kann.
Deine Hinweise zu ATB finde ich etwas seltsam, denn Arta Steps, mit dem ich meine Messungen gemacht habe, arbeitet nach genau dem Prinzip, was du beschrieben hast. Der Schallpegel war für mich im Zusammenhang "Regler" irrelevant, weil jeder weiß, dass man mehrere solche Tieftöner braucht, um in einem normalen Hörraum überzeugenden Tiefbass zu erzeugen.
Für mich ist das einzig interessante an einer Philips 586 der MFB-Regler, ansonsten ist es eine Zweiwegebox wie viele andere auch, mit den immergleichen Problemen und Problemlösungen wie bei einer Passivbox.

Grüße,
Dieter T.
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Beitragvon Hans-Martin » 18.07.2015, 09:41

dietert hat geschrieben:das ist mir gleich nach dem Post aufgefallen, dass die Leistung, die das Chassis sieht, nicht annähernd die Gleichstromleistung des Verstärkers ist, jedenfalls nicht bei solchen alten Endstufen.

Hallo Dieter
Wie hast du das gerechnet?

Ich habe mal einen Verstärker zum sichtbaren Clipping gebracht, mit HP Klirrfaktormessbrücke 10 % festgestellt und über Widerstandsabschwächer das Signal vom LS abgehört. Ich war erstaunt, dass im Scheitelwert der Spannung der hörbare Effekt so gering ausfiel. Vielleicht, weil auch bei der Maximalauslenkung die Membran sich kurzzeitig nicht mehr bewegt, zum Stillstand kommt?
Grüße Hans-Martin
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Beitragvon KSTR » 18.07.2015, 10:22

Ich denke, Dieter meint eher dass die vom Netzteil abgegebene Leistung bei einer analogen Endstufe immer (zT deutlich) höher ist als die abgegebene LS-Leistung.
Von Burr-Brown bzw TI gibt es eine schöne AppNote dazu : AB-063 bzw SBOA22, Bild 3 und 5.
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Beitragvon Hans-Martin » 18.07.2015, 10:58

hallo Klaus,
das war wohl zu einfach für mich...
...also aus geregeltem Netzteil 2*35V*0,5A=35W
Da sind 30W RMS kein schlechter Output, ca 86% Wirkungsgrad der Endstufe bei dieser Aussteuerung.

Aber 0,5A eff an 4 Ohm das macht nur 1W eff, wie Cay-Uwe schreibt.
+/-3mm Hub finde ich schon beachtlich, und das mit 1W... (vermutlich Freiluftbedingung?)
- das passt für mich alles nicht so recht zusammen, deshalb meine Nachfrage.

Ich hätte überschlägig kopfgerechnet: (35V -1V)durch Wurzel2 =24V ; 24V /4Ohm = 6A; 24V*6A=144W
Passt nicht mit üblicher thermischer TT Belastbarkeit zusammen.
Bei 8Ohm: 24V/8Ohm=3A; entspr. 72W
"Weiches" (ungeregeltes) Netzteil angenommen, welches bei 4,5A zusammenbricht (damals gängiger B80C3200/5000 auf Kühlblech), bringt 18Veff bei 4,5A an 4 Ohm, macht 81W, passt zu 80W, die ich dem Chassis thermisch maximal zutraue.
4 Ohm ist in der Impedanzkurve selten, vermutlich liegt das Chassis überwiegend darüber, das schafft noch etwas Spielraum.
@Dieter: lieferte dein Netzteil vielleicht 5A?
Wo ist der Denkfehler (Samstagsausgabe, Rätselseite :wink: )?
Grüße Hans-Martin
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Beitragvon cay-uwe » 18.07.2015, 13:20

dietert hat geschrieben:Hallo Cay-Uwe,

ja, das ist mir gleich nach dem Post aufgefallen, dass die Leistung, die das Chassis sieht, nicht annähernd die Gleichstromleistung des Verstärkers ist, jedenfalls nicht bei solchen alten Endstufen. Abgesehen davon hatte ich die Zahlen ja genannt und konnte mich davon überzeugen, dass eine Regelung mit dem Philips Piezo-Sensor den Klirr bei Ausnutzung von xmax, wo er ungeregelt bei 10 % liegt, tatsächlich auf unter 1 % reduzieren kann.
Deine Hinweise zu ATB finde ich etwas seltsam, denn Arta Steps, mit dem ich meine Messungen gemacht habe, arbeitet nach genau dem Prinzip, was du beschrieben hast. Der Schallpegel war für mich im Zusammenhang "Regler" irrelevant, weil jeder weiß, dass man mehrere solche Tieftöner braucht, um in einem normalen Hörraum überzeugenden Tiefbass zu erzeugen.
Für mich ist das einzig interessante an einer Philips 586 der MFB-Regler, ansonsten ist es eine Zweiwegebox wie viele andere auch, mit den immer gleichen Problemen und Problemlösungen wie bei einer Passivbox.

Grüße,
Dieter T.


Hallo Dieter,

mir ist schon klar, dass Dein Hauptaugenmerk auf der Regelung liegt und ich kann Dir sagen, dass unsere Ausführungen von MFBbreaks.com mit Interesse verfolgt werden :wink:

Da die Klirrangabe von Dir eher etwas ungewöhnlich für die allermeisten ist, kommen halt die Fragen auf. Ich habe mal das Chassis mit 3,5mm Xmax angenommen ( ich habe die unbestätigte Info es sind 3,85mm ) und wenn ich Deine Vorgehensweise richtig verstanden habe, hast Du bei 20Hz die Xmax ausgereizt. Nach einer gemachten Simulation würden dafür ca. 12Vrms notwendig sein ( ca. 36Wat bezogen auf 4 Ohm ). Dabei wird ein 20er mit den genannten Hub ein Pegel von ca. 75dB SPL erzeugen. Bei konstanten Eingangspegel würde durch die Entzerrung der Regelung eine Oktave höher die Spannung am Chassis -12dB niedriger liegen, also 3Vrms und so weiter. Dadurch würde der Pegel je nach Chassis Eigenschaften recht konstant bleiben, in meinen Beispiel bei ca. 75dB.

Ich denke jeden ist bekannt, dass Fläche und Hub in im Bassbereich durch nichts zu ersetzen ist :) :wink:

So wie Du, bin ich aber auch zum Schluss gekommen, dass diese Art Rückkopplung durchaus Wettbewerbsfähig ist und ich werde mich damit noch näher auseinander setzen :wink:
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Beitragvon dietert » 18.07.2015, 13:54

Hallo miteinander,

mein Flüchtigkeitsfehler bestand in der Vorstellung, dass die eingespeiste Leistung oder ein großer Bruchteil davon ins Chassis geht, wie bei modernen Class D Endstufen üblich. Aber das ist ja nun geklärt.
Das Labornetzteil war an die beiden Ladeelkos im Aktivmodul angeschlossen. Es geht dabei um eine Strombegrenzung bei gleichzeitig stabiler Versorgungsspannung. Als Maximalstrom war 2,5 A eingestellt.
Die abgelesene Stromaufnahme +/- 0,5 A entspricht etwa 1 A effektiv durch das Chassis, weil positive und negative Halbwelle ja abwechselnd aus positiver und negativer Versorgung kommen.

Hinsichtlich des Hubs: Der Spitzenstrom dabei wäre +/- 1,4 A. Habe die eigenartige Schaumstoffmatte in der Box durch Schafswolle ersetzt und das Aktivmodul ist ja auch weg, insofern habe ich bei meiner 587 Testbox effektiv mehr Volumen als bei einer 586 oder bei einer Serien-587, die Resonanz liegt laut Bode-Diagramm bei 58 Hz.

Grüße,
Dieter T.
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Beitragvon cay-uwe » 19.07.2015, 15:33

dietert hat geschrieben:Hallo Cay-Uwe,

...

Dann habe ich eine Messung mit Mikrofon im Nahbereich des Tieftöners gemacht, Ansteuerung der Box über den normalen Eingang mit Rumpelfilter und Weiche:

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Man sieht das Rumpelfilter bei 25 Hz (-3 dB), die Schallwandkorrektur bei 340 Hz, die Weiche bei 600 Hz und den Klirr von 0,6 % bei 30 Hz. In dieser Konfiguration arbeitet die Box stabil, habe sie schon ordentlich gequält. Mit zwei Boxen wird der Bass später leichter.

Ergebnis auch bei mir: Philips hätte damals mehr tun können, um sich deutlicher von der altmodischen Passivlautsprechertechnik abzusetzen. Die Kosten für ein paar größere Elkos waren bestimmt nicht das Problem. Sicherlich lässt sich ein präziser Regler mit modernen Bauteilen viel einfacher realisieren. Z.B. möchte man im ganzen Regler eigentlich nur einen Hochpass haben, und einen, den man nicht erst lange aufladen muss...

Grüße,
Dieter T.


Hallo Dieter,

ich habe noch eine Frage zu Deiner Frequenzgangmessung und habe das Bild dementsprechend bearbeitet.

Ist die Korrektur der Schallwand ( Baffle Step ) bei ca. 340Hz bei Dir auf der Platine bestückt ( 100k + 2.2n in Serie ) ?

Das Interessante ist, dass diese Korrektur bei mir auf den Schaltplänen zwar eingezeichnet ist, tatsächlich aber nicht auf der Platine bestückt ist :?
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Beitragvon dietert » 20.07.2015, 19:15

Hallo Cay-Uwe,

ja, die beiden Bauteile 2422 und 3450 sind bei meinem 587er Aktivmodul bestückt.
Es gibt auch in der Überlastbegrenzung noch eine 2 dB-Anpassung mit 2410 und 3424, die sind bei mir auch bestückt.

Grüße,
Dieter T.
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