LM 3886 als stromgegengekoppelter Verstärker?

Antworten
Spatz
Aktiver Hörer
Beiträge: 25
Registriert: 27.10.2010, 01:22

LM 3886 als stromgegengekoppelter Verstärker?

Beitrag von Spatz »

Hallo ihr Aktiven,

Erstmal vorab: Ich beschäftige mich eigentlich bisher nur mit Lautsprechern, löten kann ich aber (war sogar mal mein Ferienjob) und tu es auch gerne, nur sonst sind meine Fähigkeiten im Bereich der Elektronik eher gering, gerade was das tiefergehende Verständnis der Funktionsweise von Verstärkern etc. angeht. Was ein VV, eine Pufferstufe oder eben eine GGK macht weiss ich, wie sie das macht jedoch nicht. Ich bin aber lernfähig... ;)

Zum ersten mal über das Thema IGK bin ich hier im Forum gestolpert, in dem Thread, in dem Gert (fortepianus) die Vorteile dieser Technik erläutert. Zusammen mit dem Erfolg von Axels (shefffield) und Julians (ferryman) FIR-gefilterter Box Zoé reift in mir der Entschluss: "Aktiv und FIR, das soll es langfristig sein!" 8)

Seitdem bin ich dabei, mich über beide Technologien zu informieren, wobei mir bei dem Thema FIR Axel und Julian sehr unter die Arme greifen würden, da ich mit den beiden auch außerhalb des Forums elektronisch regen Kontakt pflege. Leider sind die beiden beim Thema Amps auch nicht so bewandert, als dass sie mir wirklich helfen oder meine Fragen beantworten könnten...

Deswegen hoffe ich, dass ihr mir ein paar Fragen beantworten könnt, was die Verwendung von LM3886-Gainclones in verschiedenen Versionen angeht. Vorweg: Ich habe die Wahl auf den LM3886 auch deswegen gelegt, da man diesen erprobterweise auch ohne Platinen aufbauen und direkt an den Kühlkörper kleben kann. Ich kann keine Platinen herstellen und die selbstgeätzten Platinen nach der Tonermethode für meine Symasyms sind meiner Meinung nach Schuld daran, dass besagte Symasyms immer noch nicht laufen. Ich will aufgrund dieser persönlichen Aversion soweit wie möglich ohne Platinen auskommen, notfalls sollten es Lochrasterplatinen tun. Als Netzteile wären Schaltnetzteile toll, zum Beispiel die Geräte von Sure Electronics. Als Quelle kommt direkt die Soundkarte des FIR-Falt-PCs zum Einsatz, der gleichzeitig auch als MediaPC dienen soll.

Nun wird es Zeit, die Ziele festzulegen, wahrscheinlich nur damit ihr mir dann anschließend sagen könnt, was davon ich gleich wieder vergessen kann... ;)
  • möglichst Platinenloser Aufbau
  • keine Preamps nötig
  • 8 Kanäle, um entweder zwei 4-Wege-Lautsprecher oder 6.2 im Heimkino ansteuern zu können (dann z.B. passiv getrennte Zweiweger mit FIR-basierter Über-alles-Entzerrung und zwei entzerrte Subs)
  • dementsprechend zwei Kanäle mit UGK und ausreichend Leistung und 6 Kanäle mit weniger Leistung und UGK-IGK-Hybriden
  • umschaltbar zwischen Hifi und Heimkino
Nach meiner Suche im Netz bin für diese Anforderungen auf die Gainclones gestoßen, die nicht viel kosten und trotzdem viel für ihr Geld bieten. 8)

Zuerst zu den Endstufen für die 6-Kanäle: Hierbei dachte ich an UGK-IGK-Hybride mit einer Übergangsfrequenz von ca. 150-200 Hz. Ich erwarte mir davon den Vorteil, im relevanten Bereich über der Resonanzfrequenz der Chassis (bei 4-Wegern (Tief-)Mitteltöner ab mindestens 200 Hz, bei Zweiwegern fullrange mit Trennung bei 60-80 Hz) vollständig IGK zu fahren, und dabei dennoch den kritischen Bereich unter 100 Hz UGK zu belassen. Hochtöner dürfte es ja nicht sehr interessieren, ob sich unter 100 Hz noch etwas an der Gegenkopplung ändert. Dass die Frequenzweiche bei den passiv getrennten Zweiwegern für die IGK anders arbeitet ist mir bewusst, so wie ich das verstehe würde aber nur die Gesamtamplitude geändert werden, nicht die Trennung der Chassis zueinander. Dieses Problem ließe sich wiederrum durch die FIR-Entzerrung lösen.

Jetzt ist natürlich die Frage, inwieweit sich die LM3886-Gainclones (mit schwebt da ein Aufbau wie von Mike_F realisiert vor) auf IGK-UGK-Hybride umbauen lassen. Kann eine solche Technik auch durch Bauteile direkt am Chip realisiert werden, oder ist es bei IGK nötig, dass der Widerstand der Gegenkopplung nahe am Chassis ist? Wie kompliziert wäre ein Umbau eines einfachen LM3886-Amps auf IGK-UGK-Hybrid? Hat hier jemand eventuell schon Erfahrungen im Bereich der Umrüstung von LM3886 auf IGK?

Bleibt noch der untere Frequenzbereich, der natürlich etwas mehr Leistung benötigt, dafür aber mit stinknormaler UGK auskommen sollte. Auch hier würde ich gerne auf den LM3886 zurückgreifen, und zwar in einer 3-fachen Parallelschaltung, wie sie auch bei shine7 in seinem PA150 eingesetzt wird. Wenn ich das Schaltbild richtig verstehe, dann sind nach der Eingangsektion (Koppel-C und R für die Eingangsimpedanz, oder?) einfach drei LM3886 mit einer gemeinsamen Spannungsquelle und ihrer Peripherie (Gegenkopplung etc.) parallelgeschaltet und die Ausgänge gemeinsam an den Lautsprecher gelegt. Ist das wirklich so einfach?! Wenn ja, was würde theoretisch passieren, wenn man dieses Spielchen noch mit mehreren LM3886 fortsetzt? Wie würden sich minimale Lastimpedanz und Ausgangsleistung verändern? Könnte man dieses Design mit drei Chips einfach auf die Versionen von Mike_F übertragen? Wäre es andererseits auch möglich z.B. 5xLM3886 UGK im Bass, 3xLM3886 IGK/UGK150Hz-Hybrid für den Grundton und jeweils 1xLM3886 IGK/UGK150Hz-Hybrid für Mittel- und Hochton einzusetzen. Für den 6.2 Betrieb hätten dann die Front-LS z.B. einfach etwas mehr Leistung, bei gleichem Gegenkopplungsverhalten...

Aufgrund dieses einfachen Aufbaus hoffe ich, dass ich auch so einen leistungsfähigen Amp ohne geätzte Platinen aufbauen kann. Koppel-C und der parallele R kämen direkt an die RCA-Buchsen, und die Cs für die Spannungsversorgung und die Bauteile für den Mute-Pin würde ich auf einer Lochrasterplatine aufbauen und mit Kabeln an die LM3886 heranführen, so dass dann pro Seite für diesen Kanal einfach nur drei LM3886 (bzw. sechs für alle vier Kanäle, wenn man das kleinere Setup verwendet) an den Kühlkörper geschraubt werden müssten. Die einzige Platine im Gehäuse wäre dann die Spannungsversorgung für die 150-Watt-Endstufen, lohnt es sich da, zwei getrennte Platinen zu bauen, oder langt eine Platine für beide Endstufen? Wie groß würdest du in diesem Fall die Cs dimensionieren?

Bleibt noch der letzte Punkt des ganzen, die Stromversorgung. Hier will ich es mir einfach machen und auf Schaltnetzteile von Sure Electronics zurückgreifen, um genau zu sein auf das regulierbare 27V-Netzteil. Hierbei wollte ich zwei Stück einsetzen, zum einen, um eines für die positive Spannung, das andere für die negative Spannung verwenden zu können (so wie ich das verstehe, bekommt man aus einem NT nicht beide Spannungen raus, oder?), zum anderen liefern die beiden zusammen gerade 700 Watt, also das was an den Endstufen rauskommt (708 Watt laut Berechnung). Dass dann die gesamte Stromversorgung gerade mal 100$ kostet ist natürlich ein weiterer Vorteil.

So, ich weiss, das war jetzt sehr viel Text und auch sehr viele Fragen, aber ich hoffe, dass ihr merkt, dass ich schon versuche mir selber Gedanken zu dem Thema zu machen und würde mich freuen, wenn ihr mir meine Fragen so gut es eben geht beantworten könntest...

Ciao, :cheers:

Bastian (Spatz)

PS: Zur Not tun es auch kurze, prägnante Antworten, aber natürlich gilt: je ausführlicher, desto besser, ich will ja was lernen. :D
PPS: Dies ist einer bearbeitete Version einer PM, die ich vor kurzem an Mitglied sowohl dieses als auch des Hifi-Forums geschickt habe...
Bild
wgh52
Aktiver Hörer
Beiträge: 5623
Registriert: 25.01.2008, 15:17
Wohnort: Schweitenkirchen
Kontaktdaten:

Beitrag von wgh52 »

Hallo Bastian!

Und herzlich willkommen hier bei uns. Die DIY Fraktion wächst hier in letzter Zeit ganz schön an und wird durch Dein ambitioniertes Projekt nochmals verstärkt. Es gibt hier bestimmt einige, die Dir mit kompetetentem Rat zur Seite stehen werden. Das alles wird eine grosses Projekt und eine grossartige Sache!

Ich kann zu Deinen technischen Detailerwägungen, der Bauteileauswahl usw. wenig sagen, aber aus eigener Erfahrung mit dem Elektronikselbstbau (lange her :oops: ) erinnere ich, dass der Teufel doch sehr im Detail steckt, obwohl das erst gar nicht danach aussieht. Zeit, Geduld und Beharrlichkeit sind gefordert.

Möglicherweise gibt es fertige modulare Aufbauten, die Deinen Zweck erfüllen könnten. Ja, die IGK Geschichte ist schon verlockend, aber nicht unbedingt trivial! Gert weis da viel ...

Also wir drücken Dir jedenfalls alle die Daumen für gutes Gelingen! Halt uns auf dem Laufenden!

Und jetzt: Analogelektronik Gurus übernehmt bitte!

Gruss,
Winfried
Bild
Fortepianus
Aktiver Hersteller
Beiträge: 3670
Registriert: 17.12.2008, 12:41
Wohnort: Stuttgart

Beitrag von Fortepianus »

Hallo Bastian,

willkommen hier. Ich habe eine Zeitlang darüber nachgedacht, was ich Dir wohl raten kann.

Zunächst - mit dem LM3886 habe ich keine Erfahrung. Das liegt daran, dass es leistungsfähigere Endstufen-ICs gibt. Wenn ich die oft bemühte Analogie zum Automobilbau wählen darf: Wenn man einen Sportwagen mit 500PS selbst bauen will, aber den Motor nicht, ist es einfacher, einen Porschemotor als Basis zu nehmen als einen Golfmotor.

Wenn ich meine Erfahrungen mit anderen Endstufenchips nun einfach mal auf den LM3886 übertrage, ergibt sich Folgendes:
  • 1. Für die Performance der Endstufe ist ein guter Chip eine notwendige Bedingung, aber keine hinreichende. Das Layout und die Wahl der peripheren Bauteile entscheiden über Erfolg oder Misserfolg.

    2. Ein Aufbau auf Lochraster wird nur in sehr seltenen Fällen zu einer wirklich guten Endstufe führen.

    3. Ein Aufbau ohne Platine wird höchstwahrscheinlich nichts taugen. Frei verdrahtet bilden sich so viele Masse- und Signalschleifen, in denen Unerwünschtes induziert wird, dass Du damit kaum glücklich werden wirst.

    4. Stromgegenkopplung ist prinzipiell auch mit dem LM3886 möglich. Allerdings steigen die Anforderungen an die Stabilität der Endstufe (bzgl. Schwingungen) erheblich. Das ist nur mit einem guten Layout zu stemmen. Der Shuntwiderstand sollte bei der Endstufe sitzen. Bei der IGK-Variante lauern ganz besondere Fallstricke bzgl. Brumm, weil der Massebezugspunkt des Lautsprechers (nämlich die Masseseite des Shunts) zugleich zum Bezugspunkt für den Eingangsdifferenzverstärker wird - die zurückgeführte Gegenkopplungsspannung ist ja gerade die Spannung am Shunt.

    5. Gemischte Varianten (UGK/IGK) sind was für Profis oder sehr weit fortgeschrittene DIYer. Sie bringen meist keine konstante Verstärkung mit und müssen entsprechend korrigiert werden.
Das klingt jetzt vielleicht abratend, überhaupt sowas in Angriff zu nehmen. So ist es aber gar nicht gemeint - ich will nur die Erwartungen im Vorfeld etwas dämpfen. Wenn Du gewillt bist, selbst Erfahrungen im Aufbau von Endstufen zu sammeln, musst Du eigentlich mit der frei verdrahteten Variante anfangen, um all die Probleme, die sich dann auftun, selbst zu erfahren. Mein Rat wäre aber, nicht gleich acht Endstufen frei verdrahtet zusammen zu löten, das wird in Frust und wahrscheinlich in der Ecke landen. Du ahnst vielleicht noch gar nicht, wie diffizil es ist, 8 Endstufen in einer Kiste brummfrei zum Spielen zu kriegen - und ohne, dass sich die Endstufen als HF-Sender betätigen. Wenn dann noch IGK im Spiel ist, wird's hoffnungslos. Löte mal eine Endstufe mit UGK zusammen und versuche das, zum Laufen zu kriegen. Und dann Schritt für Schritt weiter. Hast Du eine Grundausrüstung an Messgeräten wie Oszi, Multimeter und Tongenerator? Wenn Du diesen steinigen Weg nicht gehen willst, sondern nur möglichst einfach und günstig an 8 Endstufen kommen möchtest, würde ich eher zu einem Bausatz raten. Ich bin aber nicht mehr informiert, was es da gerade auf dem Markt gibt. Ansonsten sind fertig aufgebaute Module noch eine Möglichkeit. Falls Du meinst, naja, solche Module von Hubert Reith oder Thomas Hartwig sind ja nicht gerade billig: Sei versichert, dass Du ein mehrfaches in den Eigenbauten versenken wirst, bis die zufriedenstellend spielen. Aber Du hättest dann was gelernt.

Viele Grüße
Gert
Bild
wgh52
Aktiver Hörer
Beiträge: 5623
Registriert: 25.01.2008, 15:17
Wohnort: Schweitenkirchen
Kontaktdaten:

Beitrag von wgh52 »

Hallo Gert,

ich (als "Möchtegern-DIYer") pflichte Deinen Ausführungen komplett zustimmen: Der Weg muss hier das Ziel sein, sonst ist Frust angesagt.

Als weitere Alternative könnte ich mir zusätzlich zu Deinem Rat auch noch Backes und Müller Elektronikmodule z.B. aus BM-12 VFET oder so vorstellen. Da ist schon einiges an Leistung und Qualität vorhanden, man kann eine Modernisierung wichtiger Teile vornehmen und das Umbauen auf IGK ist ja mit den VFET Versionen bereits gelungen. Auch hier wäre sicher noch genügend (Um-)Bauaufwand gegeben, aber man startet halt mit etwas funktionierendem.

Gruss,
Winfried
Bild
Fortepianus
Aktiver Hersteller
Beiträge: 3670
Registriert: 17.12.2008, 12:41
Wohnort: Stuttgart

Beitrag von Fortepianus »

Hallo Winfried,
wgh52 hat geschrieben:Als weitere Alternative könnte ich mir zusätzlich zu Deinem Rat auch noch Backes und Müller Elektronikmodule z.B. aus BM-12 VFET oder so vorstellen. Da ist schon einiges an Leistung und Qualität vorhanden, man kann eine Modernisierung wichtiger Teile vornehmen und das Umbauen auf IGK ist ja mit den VFET Versionen bereits gelungen. Auch hier wäre sicher noch genügend (Um-)Bauaufwand gegeben, aber man startet halt mit etwas funktionierendem.
wenn ich mir eine gebrauchte BM12 kaufen würde, würde ich die - wenn defekt - lieber versuchen, wieder zum Spielen zu kriegen, als die Endstufen auszuschlachten. Und beim Löten an so einer alten BM12 kann man auch eine Menge lernen.

Viele Grüße
Gert
Bild
wgh52
Aktiver Hörer
Beiträge: 5623
Registriert: 25.01.2008, 15:17
Wohnort: Schweitenkirchen
Kontaktdaten:

Beitrag von wgh52 »

Fortepianus hat geschrieben:...wenn ich mir eine gebrauchte BM12 kaufen würde, würde ich die - wenn defekt - lieber versuchen, wieder zum Spielen zu kriegen, als die Endstufen auszuschlachten. Und beim Löten an so einer alten BM12 kann man auch eine Menge lernen.
Hallo Gert,

klar hast Du damit Recht - so sehe ich das eigentlich auch und hatte auch den Gedanken, nur braucht man zum Reparieren halt schon die entsprechende Expertise.

Und ich wollte auf Bastians recht konkrete Vorstellungen und Ideen eingehend nicht gleich komplett "umschwenken" :wink: . Aber wie gesagt, sinnvoll fände ich das Aufarbeiten gebrauchter, möglichst aber funktionierender, Aktiv-LS als Einstieg auch. FIR Weichen und Entzerrungen usw. kann man dann, wenn die LS gehen, hinzufügen und während dieser Arbeit bereits toll Musik hören!

Gruss,
Winfried
Bild
Spatz
Aktiver Hörer
Beiträge: 25
Registriert: 27.10.2010, 01:22

Beitrag von Spatz »

Moin allerseits,

@ Winfried:

Dass der Teufel im Detail steckt ist mir durchaus bewusst, soll mich aber erstmal von nichts abhalten. Ich hab Zeit und Lust, mich da reinzufuchsen, außerdem verfolgt shefffield ähnliche Ideen, da könnte man sich dann unter Umständen zusammentun.

Ausschlachten alter Boxen kommt für mich allerdings nicht in Frage: 1. habe ich als Azubi nicht viel Geld, das ganze spielt sich also im unteren Preissegment ab, 2. möchte ja eben selber bauen. Deswegen kann ich der Idee, eine BM12 auszuschlachten gar nichts abgewinnen, das würde auch mit meinen Plänen kollidieren, Heimkino und Stereo in Kombination am selben Amp zu betreiben.

@ Gert:

Danke für deinen Beitrag! Dann mal der Reihe nach:

Kannst du mir ein paar Endstufen-ICs nennen, die sich einfach beschalten lassen und dennoch für IGK tauglich sind? Ich denke zwar, dass knapp 70 Watt pro Kanal, bzw. 150 Watt im Tiefton, bei meinen Pegelanforderungen langen sollten, aber wenn mehr geht, ohne dass es finanziell oder arbeitsmäßig ausartet, warum nicht?!

Ich beziehe mich bei meinen Überlegungen auf die LM3886-Ideen von Mick Feuerbacher, der seine Amps auch ohne Platine aufbaut und damit sehr glücklich ist. Allerdings wird diese Bauform hier von KSTR auseinandergenommen, grade im Bezug auf die von dir genannten Schleifen.

Gäbe es Möglichkeiten, diese Schleifen durch eine geschickte Verkabelung zu verringern, oder z.B. dafür zu sorgen, dass die Schleifen so gerichtet sind, dass sie sich gegenseitig nur wenig beeinflussen?

Wegen LM3886 als IGK-Amp warte ich auch nochmal auf die Antwort von KSTR, der scheint sich da mit beidem auszukennen...

Was muss bei IGK/UGK-Hybriden noch korrigiert werden? Ich geh wie gesagt direkt über FIR rein, könnte also entzerren und korrigieren wie ich will, falls das was bringt... und unter 70 Hz sollen die Amps in beiden Setups nicht spielen.

Keine Angst, zuviel dämpfst du mich nicht, aber ein bisschen Realismus ist immer wichtig! Mir geht es aber ehrlich gesagt, wie du schon ahnst, primär nicht darum, möglichst viel zu lernen, sondern darum, ohne große Kosten und Experimente am Ende 8 passende Amps zu bekommen. Wenn ich dabei was lerne ist das natürlich nett, aber wenn ich mich auch noch komplett in den Verstärkerbau reinarbeite, wäre neben den ganzen Lautsprechersachen dann kein Platz mehr für andere Dinge...

Kennst du gute Bausätze für IGK- oder IGK/UGK-Hybrid-Amps?

Ciao,

Spatz
Bild
Shefffield
Aktiver Hörer
Beiträge: 135
Registriert: 17.03.2010, 17:16
Wohnort: Markt Indersdorf

Beitrag von Shefffield »

Guten Morgen!

Ja, auch ich lese hier sehr gespannt mit, denn wie Bastian sagt nähern sich seine und meine Pläne in einigen Bereichen tatsächlich an.
Fortepianus hat geschrieben:Hast Du eine Grundausrüstung an Messgeräten wie Oszi, Multimeter und Tongenerator?
Heutzutage stellt doch jeder PC mit einer besseren Soundkarte (M-Audio 2496 zum Beispiel) einen vielseitigen Tongenerator dar, oder? Und Oszilloskop-Vorsätze für den USB-Anschluss haben sich ja auch etabliert und kosten nicht mehr die Welt. Ich sehe so eine Investition jedenfalls auch auf mich zukommen.

Zu den IGK/UGK-Hybriden möchte ich anmerken, dass ich sowas nicht auf dem Pan habe. Aktivtechnik ermöglicht es ja, bereichsoptimiert heranzugehen. Also plane ich die Endstufen für Hochton, Mittelton und Grundton in IGK-Technik, weil wir hier auf jeden Fall weit genug von der Einbauresonanz des Treibers weg sind. Und im Tiefton kommt gewöhnliche UGK zum Zuge, vielleicht sogar in Form eines fertigen Class D-Moduls. Für Hybride sehe ich keine Notwendigkeit. (Es kann sogar sein, dass ich für den Tieftonkanal wirklich Unterresonanzbetrieb anstrebe, dann hätte ich auch da die Einbauresonanz nicht mehr im Nutzsignalbereich.)

Bin gespannt, wie's weitergeht, und danke an alle Tippgeber!
Axel
Bild
hreith
Aktiver Hörer
Beiträge: 18
Registriert: 29.11.2009, 16:46
Kontaktdaten:

Beitrag von hreith »

Hi Axel,

bitte vergesse nicht, dass die Treiber nicht nur vom Verstärker angetrieben werden. Sie sitzen in unmittelbarer Nähe der anderen Treiber und bekommen darum von denen einen entsprechend hohen Schalldruck ab.

Ein Treiber mit theoretisch unendlich hoher Einbaugüte würde, angeregt durch den Nachbartreiber, darum theoretisch unendlich lange auf seiner Einbaureso nachschwingen.

Möchte man im Bereich der EInbaureso auf die dämpfende Wirkung einer Spannungsansteuerung nicht verzichten, mit zunehmender Frequenz aber eher in Richtung Stromansteuerung tendieren, dann kann man dazu einen ganz normalen Verstärker plus eine Spule im Signalweg benutzen. Da gerade Mitteltöner oft einen Anstieg am oberen Ende haben, kann man die Spule ausreichend groß wählen ohne Aussteuerungsprobleme zu bekommen. Den Einfluß der Spule auf den Frequenz- und Phasengang kann man im aktiven Filter ja berücksichtigen.
Bild
Antworten