Line Driver / Kapazität

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olafmatt
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Line Driver / Kapazität

Beitrag von olafmatt »

Moin zusammen,

ich bin gerade am Rechnen, wie ich eine (trafolose) Line Driver Stufe dimensionieren muß, damit sie mit allen praktisch vorkommenden Kabel- und sonstigen Kapazitäten klar kommt.
Dazu gibt es so eine nette RaneNote (http://www.rane.com/note126.html), wo sie uns für +26dBu in 300 Meter Kabel einen Strom von 93,5mA ausrechnen und dann per Erfahrungswert das ganze auf 23,8mA runterrechnen (plus dann natürlich noch eine handvoll Strom für den Ohmschen Anteil der Last), weil normale Audiosignale ja zu den Höhen hin abnehmenden Pegel haben. Seh ich alles ein.... aber:

Dieser angenommene Abfall von 6dB/Oktave oberhalb 5kHz gilt ja wahrscheinlich nur für 'echte' Musik, also keine elektronisch erzeugten Synthiklänge oder Knisterelektronik.
Kabel unterscheiden sich auch, also hat mein Kabel evtl. doppelte Kapazität, wenn ich Pech habe. Da das C als Faktor in der Formal auftaucht, müßte ich dann auch doppelten Strom haben.
Hinzu kommt die Kapazität evtl. vorhandener HF-Filter am Eingang des nachfolgenden Gerätes.
Außerdem habe ich bei einem symmetrischen Ausgang ja nicht nur die Kapazität zwischen den Adern, sondern auch die Kapazität beider Adern zum Schirm. Und die ist bei vielen Kabeln fast doppelt so hoch wie die Kapazität Ader/Ader. Diese Kapazität muß mein Ausgang ja auch noch fleißig mit auf- und entladen (spätestens bei einem Kabeladapter Symmetrisch->Unsymmetrisch oder andersrum). D.h. in der Figure 1 in der RaneNote fehlen etliche Bauteile. Und wenn C Ader/Schirm doppelt so hoch ist wie C Ader/Ader, dann hab ich also am Ende 5x so viel Kapazität wie im Beispiel angenommen. (Mal ganz abgesehen davon, das meine Kabel alle eh schon um den Faktor 3 höhere Kapazität als das in der RaneNote zitierte Belden haben). Komme ich also auf ca. 1500mA. :roll: (Ja, für 300 Meter Kabel, aber immerhin).

Seh ich grade vor lauter Kapazitäten den Wald nicht mehr, oder ist es wirklich so übel um mein Audiosignal bestellt?

Ach und nochwas ist mir aufgefallen: Man nehme den Schaltplan vom AMEK 9098 oder vielleicht auch von anderen Micpres an und schaue sich die Beschaltung des Eingangs an. Da hängt ein 2,2n Kondenstor im Eingang (den 3,3n mit den 100 Ohm davor ignorieren wir erstmal). OK, die sitzen hinter der Spule im Eingang. Aber z.B. GreenPre hat 1n im Eingang hängen.
Oder Schoeps Mikroschaltung mit den 22n nach Masse. Die muß das arme Mikro ja auch irgendwie anschieben, und das, obwohl es nur so ein paar mikrige Milliamperechen aus der Phatomspeisung ziehen darf. Kann das gut gehen? Na immerhin liefern Mikros in der Regel keine +26dBu

Olaf

Harpo
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Re: Line Driver / Kapazität

Beitrag von Harpo »

WeißNoise mit +26dBu auf Hörnchen abfeuern, weiß nich ob da 300 m Sicherheitsabstand reichen wenn du die Schwingspule kommen siehst weil die nicht schnell genug festbrennen konnte. :P
Rane hat das Belden anscheinend mit 0,02R/ft angesetzt. Meine minderwertigen Kabel haben mehr Öhmer pro m. Mit 50R am Ausgang + 1000ft*0,02R Strippe || 600R Last sind das effektiv 68,7R. Kapazität ist beim Belden 1000ft*34pF/ft=34nF. Mit GreenPre dran 35nF. Sind dann statt 93,6kHz nur noch 91kHz oder 88kHz mit 2n2 AMEK. Wenn du den unsymetrisch über 1 Ader und Schirm speist (pin 1+3 short) hast du aber nur Faktor 2 und nicht 5, wegen dem Shortschluss. Wenn deine Kabel nicht viel besser als meine sind, hebt sich der höhere pF Wert mit dem höheren Kabelwiderstand ziemlich auf.
mische lauter - Ohren wachsen nach
Ist mir Scheißegal wer dein Vater ist. Solange ich am Angeln bin, gehst Du hier nicht übers Wasser !

olafmatt
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Beitrag von olafmatt »

Also ich will keine Hochtöner durchbrennen, muß gerade neue Kaufen und die sind verdammt teuer... :oops:

Ist schon klar, dass der Ausgangswiderstand plus den Kabelwiderstand zusammen mit den ganzen Kapazitäten einen Filter bilden, und das dessen Eckfrequenz irgendwo im lieblingsfrequenzbereich der Fledermäuse sitzt.
Nun ist es doch aber per Definition so, dass an eben dieser Eckfrequenz (-3dB Punkt) Ohmscher Widerstand und frequenzabhängiger Widerstand der Kapazität identisch sind. Wenn ich also 50 Ohm Ausgnagswiderstand habe plus nochmal 10 Ohm grottenschlechtes Kabel, dann sind das zusammen 60 Ohm. An der Eckfrequenz muß ich dann eine Last von 120 Ohm treiben, weil der Kondensator bei der Frequenz auch 60 Ohm hat. Dass die Eckfrequenz also außerhalb des Hörbereiches liegt bestreite ich nicht, es geht mir nur darum das die Berechnung der Eckfrequenz von idealen Stromquellen ausgeht. Leider hab ich bisher noch keinen Lineausgang gesehen, aus dem man unbegrenz Strom ziehen kann.

Olaf

AndreasS
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Beitrag von AndreasS »

olafmatt hat geschrieben:... Wenn ich also 50 Ohm Ausgnagswiderstand habe plus nochmal 10 Ohm grottenschlechtes Kabel, dann sind das zusammen 60 Ohm. An der Eckfrequenz muß ich dann eine Last von 120 Ohm treiben, weil der Kondensator bei der Frequenz auch 60 Ohm hat....
Hallo Olaf,

der Scheinwiderstand an der Grenzfrequenz setzt sich aus einem reellen (R) und imaginären (C) Anteil zusammen, welche sich geometrisch addieren (Phasenwinkel in diesem Fall 45°), daher nur der -3 dB Abfall (0,707).

Wenn die Ausgangsimpedanz 50 Ohm bei +26 dB spezifiziert ist, so liefert der Treiber auch diesen Strom... (nach dem Ohmschen Gesetz)

Andreas

olafmatt
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Beitrag von olafmatt »

Hallo Andreas,

leider ist bei mir nichts spezifiziert, bastel mein eigenes Zeugs und muß mich für einen Ruhestrom der Ausgangsstufe entscheiden. Und davon abhängig für die größe der Kühlkörper (denn so'n paar Widerstände zur Einstellung des Ruhestroms könnte man ja zur Not noch nachträglich tauschen).
Und wenn ich schon alles selber bastel und eben nicht auf ICs angewiesen bin, tun ein paar mA mehr nicht weh. Deswegen die Überlegung, was denn ein Lineausgang im worst-case an Strom liefern muß.

Olaf

AndreasS
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Beitrag von AndreasS »

Hallo Olaf,

wenn ich Kühlkörper lese, schließe ich auf Halbleiter..., doch willst Du diese in Klasse A betreiben (die Frage stellt sich nach dem Hinweis auf den Ruhestrom)?

Andreas

olafmatt
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Beitrag von olafmatt »

Ja, Halbleiter in Klasse A, ich muß also den Ruhestrom so einstellen, dass er reicht, auch wenn's mal übel kommt. Sorry, keine Röhren diesmal.

Olaf

AndreasS
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Beitrag von AndreasS »

Hallo Olaf,

Du kennst bestimmt diese Seite (oder J.L. Hood)?

http://www.tcaas.btinternet.co.uk/

Andreas

olafmatt
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Beitrag von olafmatt »

Ähh... soll heißen ich soll lieber eine Endstufe bauen und Line-Driver ranschreiben? - Ich finde da nur Schaltpläne von Endverstärkern... :?

Olaf

AndreasS
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Beitrag von AndreasS »

Hallo Olaf,

wo willst Du die Trennlinie zwischen End- und Leitungsverstärkern ziehen - es gibt ja keine?

Der Link ist m.E. deshalb interessant, weil Hood diese Schaltungen in Klasse A laufen läßt (im Gegensatz zu gängigen Halbleiter-Endverstärkern, welche gewöhnlich in Klasse B oder "kalter" Klasse AB eingestellt sind und so verstärkt Übernahmeverzerrungen produzieren).

Andreas

olafmatt
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Beitrag von olafmatt »

Klar, der Übergang ist fließend, wobei bei Endstufen normalerweise die Last eh schon im Bereich um die 8 Ohm ist und wir es somit bei allen Frequenzen mit höheren Strömen zu tun haben, wohingegen beim Lineausgang der Strom erst bei hohen Frequenzen wegen der Kapazitäten geliefert werden muß.

Also ich hab schon eine Schaltung, suche nur noch den passenden Ruhestrom, und die grundlegenden Anforderungen sind ja unabhängig von der verwendeten Schaltung.

Olaf

jensenmann
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Beitrag von jensenmann »

Mit Formeln kann ich nicht helfen, aber möglicherweise mit Schaltungen. Wenn es jemand interessiert, dann schaut mal auf den Studer Server: ftp://ftp.studer.ch/Public/Products
Im Studer 970 service manual sind weit hinten massenhaft Schaltpläne, u.a. auf für Leitungstreiber. Je mehr ich da drin rumstöbere, um so mehr muß ich feststellen, daß die Studer Schaltungen größeres Kino sind, als die meisten anderen Pulthersteller in der Lage sind abzuliefern. Respekt!
Jens

olafmatt
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Beitrag von olafmatt »

Studer kann man sich ruhig zum Vorbild nehmen, die haben sich eigentlich immer was dabei gedacht, wenn sie Schaltungen entworfen haben. (Was man heutzutage von vielen Herstellern leider nicht behaupten kann, wenn die nur 1:1 die Beispielschaltung aus dem Datenblatt nachbauen).

Eine Schwierigkeit mit allen Schaltungen von vor einigen Jahren die ich sehe ist allerdings, dass wir heutzutage meist viel höhere Pegel nutzen. Früher war +6dBm ja wirklich das Maximum, vielleicht nochmal plus ein paar dB aber dann war Ende. Seite A/D-Wandler 14dB oder gar 20dB Headroom oben drauf haben und die Leute den aber nicht als Headroom nutzen sondern einfach höheren Pegel fahren um Vollaussteuerung zu bekommen brauchen wir auch andere Ausgangsstufen.
Wenn heutzutage Leute vom Sound des V72 schwärmen frag ich mich oft wie viele von denen ihn denn unter den damals vorgesehenen Bedingungen (eben max. +6bB[m/u]) gehört haben.
Ich hab hier noch so'n Focuswrong Trackmaster rumstehen (will den jemand kaufen???), der hat eine Aussteuerungsanzeige die in dbFS geeicht ist (obwoh das Teil gar keinen A/D-Wandler drin hat). D.h. wenn man die Kiste nach guten alten Analogregeln benutzt geht da höchstens mal die unterste -20dB Lampe an.
Allerdings muß ich zugeben meinen A/D-Wandler auch voll Aussteuern zu wollen (ich vergeude doch keine teuer erkauften Bits), zum Glück ist das aber schon bei +14dBu der Fall. Das ganze dann über ca. 50 Meter Verlustfrei und bis ca. 30kHz hinzubekommen, das war der Anlaß für meine Überlegungen.

Olaf

AndreasS
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Beitrag von AndreasS »

Hallo Olaf,

ich habe dieses Problem mit Röhren ("Spaßbauten") gelöst:

- EF12 und EF14 (Ruhestrom 10 mA) als feedback pair mit Drossel-Übertrager-Kopplung (7:1)

- CCa und E55L (Ruhestrom 30 mA) als "ring of three" mit (billigem) Telefon-Leitungsübertrager 4:1

Diese Geräte bringen locker 100 mA bei +26 dBm am Ausgang (und steuerten spaßeshalber auch mal hocheffektive Lautsprecher an). Nur der Verzicht auf den Übertrager ist mit Röhren schwierig..., ein WCF bräuchte dann schon ca. 500 mA Ruhestrom...

Gruß Andreas :)

olafmatt
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Beitrag von olafmatt »

Na das sind doch schonmal Zahlen!

Ich denke mal ich werde es mal mit 50mA versuchen für'n Anfang. Kühlkörper lieber etwas überdimensionieren, dann habe ich noch Reserven. Nen Widerstand zur Stromeinstellung kann ich dann ja immer noch tauschen. Ist halt nur irgendwie komisch von der Vorstellung her, einen Mikrofonvorverstärker zu baueen, der dann insgesamt 8 fette Kühlkörper an Bord hat. Wo doch alle Geräte von der Stange mit so einem popeligen NE5532 im Ausgang auskommen.

Olaf

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