Aktives Vintage: Philips MFB 586 Optimierung

dietert
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Beitrag von dietert »

Hallo Cay-Uwe,

dein Bode-Diagramm sieht leider immer noch "krumm" aus. Der Abfall zwischen 100 und 600 Hz ist durch den Integrator bedingt (200 KOhm parallel zu 6,8 nF).
In diesem Frequenzbereich arbeitet das Chassis eigentlich nahezu perfekt und der Sensor liefert konstanten Pegel und konstante Phase von etwa 0°. Gut, bei 300 Hz sieht man eine kleine Welle, das dürfte die Gummisicke sein. Die große Welle bei 1 KHz, das ist die mechanische Eigenresonanz der kleinen Sensorplatine. Glücklicherweise bleibt die Phasenabweichung dabei kleiner als +70°, also keine Schwingneigung. Die Eigenresonanz des Piezokristalls kommt erst bei einigen KHz, da muss die Verstärkung im Regelkreis dann kleiner als 1 sein, sonst hat man einen Oszillator.
Mit einem richtigen Integrator, der die gemessene Beschleunigung in Geschwindigkeit umrechnet, soll aus dem +12 dB/Okt Anstieg links ein +6 dB/Okt Anstieg, und aus der Horizontalen zwischen 100 Hz und 600 Hz ein -6 dB/Okt Abfall werden, und die Phase bleibt zwischen 10 Hz und 600 Hz innerhalb des erlaubten Intervalls von +/- 90°. Das wäre ein gutes Setup für die Regelung. Auf der Resonanz bei 80 Hz verschiebt der Integrator die Phase von 90° auf 0°, d.h. dort arbeitet der Regler besonders gut.
Allerdings braucht man dann noch ein zusätzliches Rumpelfilter, das haben die Philips-Leute in den Regelkreis mit reingewurstelt.

Grüße,
Dieter T.
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Hans-Martin
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Beitrag von Hans-Martin »

dietert hat geschrieben: bei 300 Hz sieht man eine kleine Welle, das dürfte die Gummisicke sein.
Hallo Dieter
Diesen Aspekt finde ich sehr interessant. Gibt es Material darüber (allgemeiner Natur, nicht speziell dieses Philips Chassis?
Grüße Hans-Martin
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dietert
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Beitrag von dietert »

Hallo Hans-Martin,

gute Frage. Soweit ich mich erinnere, gab es im Visaton Forum irgendwann eine Diskussion dazu.

Bei sehr vielen Chassis sieht man diese kleine Welle bei genauem Hinsehen auch in der Impedanzkurve, und sie liegt oft bei 300 bis 500 Hz. Z.B. habe ich vorige Woche Visaton GF250 Tieftöner gemessen, da sind es 345 Hz. Bei manchen Chassis sieht man auch zwei solche kleinen Wellen, die würde man dann der Gummisicke und der Zentrierspinne zuordnen.
Ich habe das eigentlich nur geschrieben, weil ich meine, dass so ein Lautsprecherchassis doch eine ziemlich überschaubare Konstruktion mit wenigen charakteristischen Merkmalen ist. Die Strukturen im Bode-Plot haben jedenfalls eine mechanische oder elektrische Ursache, und mit etwas Erfahrung kann man diese Merkmale identifizieren. Z.B. die mechanische Eigenresonanz der Sensorplatine bei 1 KHz, sowas hat eigentlich jeder Sensor außer dem Doppelspulentieftöner. Bei den 25er Tieftönern meiner BM6 liegt das auch bei 1 KHz, die Mitteltöner zeigen dasselbe bei 5 KHz.

Grüße,
Dieter T.
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cay-uwe
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Beitrag von cay-uwe »

Hallo Dieter,

wie ich beschrieben habe, habe ich die Messung direkt an den "MFB-Level" Poti durchgeführt und habe den Tieftöner ohne Weiche angetrieben. Ich hatte mich auch über den Verlauf oberhalb von 100Hz auch gewundert, aber diesbezüglich fehlt mir etwas Erfahrung mit dieser Art Sensor. Wenn der nicht "richtig" verläuft, dann muss es irgendwas in der Schaltung der Verstärkung vom Sensor-Signal sein. Da ist zwar ein Tiefpassfilter am Eingang der ersten Verstärkerstufe, aber nach meinen Berechnungen müsste der erst oberhalb von 20kHz einsetzen ( 1kOhm und 3.3n ). OK, der Widerstand im FET spielt da auch eine Rolle und könnte bei Berücksichtigung dazu führen.

Das könnte ich überprüfen, indem ich den 3.3n mal kleiner mache :wink:
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phase_accurate
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Beitrag von phase_accurate »

Ein 20 kHz Tiefpassfilter am Feedback Eingang kann durchaus Sinn machen, z.B. zum Verbessern der EMV.

Dies ist nicht ein Filter, welches verwendet wird um das Steuersignal entsprechend so vorzuverzerren (pre-conditioning).

Ich werde mir das Schema noch einmal gneauer anschauen. Mir graut zwar jetzt schon davor ! Ich habe Philips Manuals immer gehasst, wegen deren grauenhafter Unübersichtlichkeit.

Gruss

Charles
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Hans-Martin
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Beitrag von Hans-Martin »

,
dietert hat geschrieben:gute Frage. Soweit ich mich erinnere, gab es im Visaton Forum irgendwann eine Diskussion dazu.
Bei sehr vielen Chassis sieht man diese kleine Welle bei genauem Hinsehen auch in der Impedanzkurve, und sie liegt oft bei 300 bis 500 Hz. Z.B. habe ich vorige Woche Visaton GF250 Tieftöner gemessen, da sind es 345 Hz. Bei manchen Chassis sieht man auch zwei solche kleinen Wellen, die würde man dann der Gummisicke und der Zentrierspinne zuordnen.
Hallo Dieter
Danke, gute Antwort. Immer wieder den kleinen Buckel gesehen, nie drüber nachgedacht...
phase_accurate hat geschrieben: Ich werde mir das Schema noch einmal gneauer anschauen. Mir graut zwar jetzt schon davor ! Ich habe Philips Manuals immer gehasst, wegen deren grauenhafter Unübersichtlichkeit.
@Charles, Innovation kann man Philips nicht absprechen, vielleicht wollen sie Abkupfern erschweren. Es gibt aber schlimmere Manuals, wie die handgezeichneten Schaltbilder mancher britischen Hifi-Schmiede, z.B. Cambridge früher. Auch beim Blättern im ServiceManual des Pioneer CD-Recorders PDR-609 wurde mir kürzlich schwummerig vor den Augen, nicht vom abendlichen Bier und nicht von dem Umstand, dass dort ein 24-Bit Codec eingesetzt war, sondern die Verteilung der zusammenhängenden Funktionsbereiche über diverse Seiten mit anderen dazwischen. bis man da einen Überblick hatte... Beim HHB CDR-850 professional CD Recorder ging es da nicht übersichtlicher zu, das Schema war dasselbe. Da hilft manchmal nur kopieren/ausdrucken, zerschneiden und neu zusammenkleben.
Ärgerlich wird es, wenn die gescannten Seiten unterschiedliche Maßstäbe haben, dann passt nichts mehr richtig zusammen.
Grüße Hans-Martin
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cay-uwe
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Beitrag von cay-uwe »

Dieter, Charles, Hans-Martin,

vielen Dank, dass Ihr Euch so in diese Sache rein kniet und einmal mehr muss ich sagen, dass das dieses Forum ausmacht. Man geht hilfsbereit und freundlich miteinander um.

Nichts desto trotz, möchte ich Euch sagen, dass Ihr bezüglich des Verlaufs der Sensor-Signals nicht den Kopf zerbrechen müsst, so wie gezeigt wird es auch vom Sensor direkt geliefert.
Das habe ich vor ein paar Minuten gemessen, weil es mir auch keine Ruhe gab. Ein Bildchen davon werde ich zur gegebenen Zeit nachreichen.

Jetzt werde ich mich auf das konzentrieren, was ich eigentlich vor hatte, etwas mehr Tiefgang im Bass :wink:
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cay-uwe
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Beitrag von cay-uwe »

Ich mache das jetzt doch recht zeitnahe und zeige mal die Messungen des Sensor-Signals so wie es geliefert wird.

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Der blaue Verlauf ist das Signal wie schon vorher gezeigt direkt am MFB-Level Poti, das Schwarze, so wie es an der ersten Verstärkerstufe anliegt und das etwas zapplige in rot so wie ich es direkt am Stecker auf der Platine messe. Es ist etwas unruhig, da meine Messspitzen nicht besonders gut sind und ich mir damit Störungen einfange.

Das muss man so wie es ist als gegeben nehmen und damit arbeiten, aber wie gesagt, ich konzentriere mich jetzt auf die Änderung im Bassverhalten und hoffe, dass das gut funktioniert :wink:
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dietert
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Beitrag von dietert »

Hallo Cay-Uwe,

dann wäre der Abfall zwischen 100 und 500 Hz wohl mit der Resonanzüberhöhung bei 100 Hz zu erklären.
Mit einem schwachen Motor, dem kleinen Gehäusevolumen und dem zusätzlichen Gewicht des Sensors im Chassis bekommt man hier vielleicht 8 oder 10 dB zusammen. Anscheinend ist der Anstieg unterhalb der Resonanz auch etwas steiler als 12 dB/Okt. Bei deinem Diagramm lese ich zwischen 15 Hz und 60 Hz etwa 30 dB ab, also 6 dB extra. Normalerweise machen kleine Undichtigkeiten der Box diesen Anstieg eher flacher.

Grüße,
Dieter T.
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cay-uwe
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Beitrag von cay-uwe »

Lieber Dieter,

auf eins kannst Du Dich verlassen, die Boxen sind absolut dicht :P

Dass mit dem Unterschied geht eher auf das Konto der Messspitzen, denn da wo ich meine Klemmen richtig ansetzen konnte, zum Beispiel an einen Widerstand vor dem ersten Verstärker, der laut Schaltplan das gleiche Signal führt wie am Stecker, ist die Messung einwandfrei ( Kurve in schwarz ).

Es ist wie es ist und ich habe mal meine Erfahrungen im MFBfreaks Forum gestellt. Da tummeln sich ehemaliger Entwickler dieser Boxen herum und eventuell bekomme ich da von denen Feedback.

Schaun wir mal, wie es so schön heißt :wink:
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phase_accurate
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Beitrag von phase_accurate »

Vielleicht kann man testweise noch einen 10 nF parallel zu dem 6,8 nF einsetzen, um die Phasenlage des Reglers bis etwa 40 Hz zu verbessern. Man will ja vor allem unterhalb und auf der Resonanz regeln.
Damit verschlechtert man aber die Schleifenverstärkung oberhalb. Ich würde den Widerstand 3458 vergrössern, um die Durchtrittsfrequenz gleich zu halten und die Verstärkung zu tiefen Frequenzen hin zu vergrössern. Es müsste dann aber auch noch der Widerstand 3457 abgepasst werden um den DC Arbeitspunkt gleich zu halten.

Das Rumpelfiler wurde übrigens nicht in den Regelkreis hineingewurstelt. Es hat zwar in der Schleife ein paar Koppelkondensatoren aber die dienen wohl eher dem "Kampf" gegen die DC Drift. Das Rumpelfilter ist mit einem Sallen-Key Hochpass mit annähernd Butterworth Charakteristik um den Transistor 6401 herum gebaut. Es hat eine Polfrequenz (und in diesem Fall gleichzeitig Grenzfrequenz) von ziemlich genau 50 Hz. Zusätzlich hat es noch zwei weitere Hochpasspole, welche durch Koppelkondensatoren gebildet werden. Falls gewünscht, kann ich diese auch noch ungefähr bestimmen.

Gruss

Charles
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cay-uwe
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Beitrag von cay-uwe »

Charles,

danke für Deine Informationen. Ich hatte auch daran gedacht, die Verstärkung des Summieres / Integrieres etwas zu erhöhen, aber laut meinen Simulation wird das Ganze recht unstabil. Man müsste einiges mehr machen um das stabil zu bekommen. Da ich sowieso noch etwas Luft nach oben habe ( ca. 3 - 4 dB ) wegen der Anpassung vom Pegel am Hochtöner, kann ich das für einen ersten Test durchaus so wie geplant machen.

Sollte der erfolgreich sein, dann werde ich weitere geplante Ausarbeitungen durchführen.

Wie heißt es so schön: "In der Ruhe liegt die Kraft"

Bedeutet für mich, ein Schritt nach dem Anderen :wink:

Ansonsten hier ist ein Dokument der MFB532 ( die erste dieser Art ) in dem da Konzept, auch in Deutsch, etwas näher erläutert wird. Da wird auch das Sensorsignal besprochen und so wie von mir gemessen scheint es richtig zu sein.

Dieter,

liest man sich das Dokument durch, dann hast Du bestimmt recht mit der Einbauresonanz bei ca. 80Hz, die zu den Verlauf wie von mir ermittelt führt.
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dietert
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Beitrag von dietert »

Hallo Charles,

Dein Statement zum Rumpelfilter verstehe ich, aber du hast mich nicht verstanden: Der Regler wäre gutes Design, wenn er bei der Grenzfrequenz des Rumpelfilters (50 Hz) noch Verstärkung hätte. Cay-Uwe hat aber gezeigt, dass der Regler sein Limit auch ungefähr bei 50 Hz erreicht, sogar mit einer kleinen Mitkopplung am unteren Ende. Das habe ich mit "verwurstelt" gemeint.
Um diesen Mangel des Reglers zu überwinden, wird man dem Integrator eine kleinere untere Grenzfrequenz geben als dem Rumpelfilter. Die mehreren Hochpässe im Regelkreis sind dabei ärgerlich, weil sich mehrere kleine Phasenfehler von 10° so aufaddieren können, dass der Regler am unteren Ende vorzeitig instabil wird. Vielleicht kann man das Gegenkopplungssignal für den Integrator direkt am Chassis, also am Ausgang der Endstufe abnehmen.

Habe hier mal einen AD 70561 MFB 4 (Tieftöner der Philips 22AH585) untersucht. Dabei funktioniert der Regelkreis ab etwa 10 Hz. Das bedeutet, man hat bei 20 Hz 6 dB, bei 40 Hz 12 dB Regelverstärkung usw. Ergebnis ist ein topfebener Frequenzgang von 14 Hz bis 800 Hz im Nahfeld und ein Klirrfaktor von 1,5 % bei 30 Hz, während das ungeregelte Chassis bei 30 Hz etwa 10° Klirr hat. Wenn ich das Ding mit einem 24 dB/Okt Rumpelfilter von 30 Hz laufen lasse, habe ich einen schönen kleinen Sub, ist natürlich nur ein 5-zoll Chassis. Übrigens liefert das Ding zwischen 70 und 500 Hz einen Klirr von 0,1°, d.h. der Piezo-Sensor arbeitet makellos.
Für diese Experimente habe ich eine ziemlich schwache Endstufe mit Strombegrenzung genommen, damit nichts kaputt geht, wenn der Regler mal anfängt zu schwingen, das noch als Tip.

Grüße,
Dieter T.
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cay-uwe
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Beitrag von cay-uwe »

cay-uwe hat geschrieben:
...

Ansonsten hier ist ein Dokument der MFB532 ( die erste dieser Art ) in dem da Konzept, auch in Deutsch, etwas näher erläutert wird. Da wird auch das Sensorsignal besprochen und so wie von mir gemessen scheint es richtig zu sein.

Dieter,

liest man sich das Dokument durch, dann hast Du bestimmt recht mit der Einbauresonanz bei ca. 80Hz, die zu den Verlauf wie von mir ermittelt führt.
Wie es mir so oft geht, ich vergesse die Anhänge. Hier ist der Link zum Dokument: http://docs.mfbfreaks.com/sm/Service_Ma ... 532-II.pdf

Ansonsten, seit ca. 16:00 Uhr heute ist es vollbracht. Ich habe die kleine Änderung an der Rückkopplung durchgeführt und sie macht sich auch nach zwei Stunden "powern" sehr gut :D

Dieter hat einen sehr guten Richer gehabt mit der Empfehlung den Summierer und Integrierer vorsichtig erst mal mit einen Kondensator von 10n zu bestücken. OK, bei mir sind es ca. 11.5n geworden und das passt in die vorhandene Einstellungen ganz gut. Mit diesen Wert sieht die Weichenübertragung laut meinen Simulationen mit LTspice wie folgt aus:

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Zu beachten wäre, dass beide Fälle den vorgeschalteten Hochpass bei 50Hz ( Danke Charles für die Berechnung ) nicht beinhalten. Wie ich bereits erwähnte sind in der Tiefpassfilterschaltung aus meiner Sicht zu kleine Koppelkondensatoren zwischen den einzelnen Verstärkerstufen geschaltet. Deswegen fällt der Pegel mit der Originalbeschaltung ( rote Kurve ) ab ca. 60Hz wieder ab. Das habe ich mit meiner Beschaltung nicht. Ich wurde zwar darauf hingewiesen, dass das eventuell zu Instabilitäten führen kann, aber selbst nach 2 Stunden power funktioniert alles einwandfrei. Durch die Änderung des Integrators verschiebt sich seine Wirksamkeit von den berechneten ca. 117Hz von Dieter nun auf ca. 69Hz, was dazu führt, dass die von mir gewählte Zielkurve ca. ca. 5dB leiser verläuft.

Wie ich Charles bereits sagte, ist das nicht so schlimm, denn ich hatte noch die Möglichkeit den Pegel vom Tieftöner um ca. 3 - 4dB anzuheben. Insgesamt aber verliere ich ca. 2dB an Empfindlichkeit am Eingang, weil ich den Hochtöner anders im Pegel einstellen muss, aber das ist zu verkraften. Ein Goodie dieser neuen Einstellung ist, dass man die Rückkopplung stärker anziehen muss und somit ergibt sich ein höherer Rückkopplungsfaktor. Bei der Originalbeschaltung beträgt der ca. 10dB und mit meine Schaltung sind es nun ca. 15dB.

Viel wichtiger aber als die Theorie ist ob sich das in der Praxis auch so zeigt und das habe ich natürlich gemessen.

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Die Messung is relativ stark geglättet, aber es geht darum zu zeigen, dass nun der Tiefbass wie gewünscht unterhalb von 50Hz, eher 60Hz, tatsächlich flacher verläuft und so wie ich es mir vorgestellt habe.

Der geänderte Verlauf der Rückkopplung hat interessanterweise auch dazu geführt, dass der Übergang zum Hochton etwas ausgeglichener verläuft und eigenartigerweise auch dazu, dass die Boxen nun praktisch identisch im Frequenzgang sind. Der Phasenverlauf ist zwar nach der LTspice Simulation auch im Übernahmebereich zum Hochton etwas anders im Verlauf, aber dass sich das so auswirkt hätte ich nicht gedacht ...

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Ich glaube, besser geht es nicht :lol:

Am Rande, auch bei dieser Messung sieht man, dass im Tiefbass mehr Pegel vorhanden ist, wenn man sie mit vorherigen Messungen vergleicht. Dazu orientiere ich mich an der Raummode bei ca. 28Hz. Sie fällt relativ gesehen stärker aus und zwar ziemlich genau 6dB.

So wie sich das jetzt anhört empfinde ich es als "viel besser". So besitzen die großen Trommeln beim Stück "Poem of Chinese Drum" von Yim-Hok Man, den gewohnten Punch aber nun hört man auch wie sie ausschwingen. Das war mit der Originaleinstellung nicht so gut wahrnehmbar. Was mich besonders freut ist, dass die Pegelfestigkeit geblieben ist. Ich kann auch Technostücke ( ja das höre ich auch hin und wieder ) wie gewohnt stark aufdrehen und ich konnte bis zum Anschlag mit meiner Lautstärke gehen, ohne irgendwie das Gefühl zu haben, dass Grenzen erreicht worden sind.

Aus meiner Sicht ein deutlicher Schritt nach vorne und damit Hans-Martin auch was zu sehen bekommt, ab morgen werde ich mich mit dem Hochtöner etwas beschäftigen, da der nicht eingefräste Einbau auch nicht optimal ist :wink:
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Hans-Martin
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Beitrag von Hans-Martin »

Cay-Uwe, da freu ich mich schon drauf... :cheers:
Hans-Martin
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