DIY; OAlex bygger aktivt filter

[OAlex]

Krasj på nybygg kjenner jeg til. Blåste TL431 - regulatorn på en nybygd preamp for et års tid siden. Stå på O, du kommer i mål til slutt.

Bra tips! Det viste seg at en TL431 var røket. Feilmodusen var shunting av all strøm til jord, noe som egentlig var ganske oppløftende. Jeg endra samtidig konstantsstrømkilden fra 48mA til 70mA. Dvs at shuntstrømmen ble økt fra 27mA til 49mA (simulert). Ny lytt: Nei, det løsna ikke nå heller. Bassen var kanskje stramma opp litt, men ingen dramatisk forbedring. Jeg bestemte meg for å vente med videre modifikasjoner til et lyttepanel hadde kommentert lyden.

Etpar dager etter kom noen kolleger innom. Diverse musikk ble spilt. Jeg hadde på dette tidspunkt blitt klar over alvorlige mangler: Lyden var matt og uten ynde, og det mangla dynamikk. Ikke bra. Lyttepanelet gav ikke strykkarakter, men jeg hadde stadig mer lyst til å gjennomføre et drastisk inngrep i kretsen. Modifikasjon: Med tanga i høyre hånd klipte jeg bort beskyttelseskretsen som jeg hadde montert på utgangen av strømforsyningen. Operasjonen var enkel, da kortet hang løst i strappeledninger.


Jøss! Nå skjedde det ting. Lyden ble mer lettflytende og dynamisk. Et teppe av støy hadde fjernet seg fra musikken. Man kunne skille musikerne bedre fra hverandre. Min sidemann var enig i at en klar forbedring hadde funnet sted. Jeg er usikker på de eksakte mekanismer som forårsaka problemet. En mulighet er at det eksterne kortet fungerte som en antenne, og plukka opp støy. En annen er at zenerdiodene krangla med TL431, og dermed genererte støy.

Jeg har ikke gjort flere endringer etter dette. Filteret er dog ikke ferdigjustert. Bassen er fremdeles litt fyldig, og det noteres noe smågrums i mellomtonen. Noe dynamikk savnes også. Følgende tiltak står for tur:

1) Øke shuntstrømmen til det maksimale. Her skal jeg prøve meg fram. TL431 tåler omlag 700mW i den valgte pakketypen, og dette overskrides idag. Jeg har imidlertid montert kjøling, og skal forsøke å tyne mer ut av den. Ergelig at jeg muligens har underdimensjonert spenningsforsyningen...
2) Montere en blikkplate i bunn av trekassa ihht Rhesus forslag.
3) Måle at den implementerte fasekorreksjonen er korrekt.


Mvh Ola

 

[Diy Duke]

Ad 797 ville jeg holde mig fra. Mig har den givet problemer og lyden er meget ringere end Opa 627. Iøvrigt synes jeg det er synd og skam at bruge Lm 317 og 337 da et diskret design ville lyde meget bedre. Ellers pænt print du har fået lavet der.

 

[Cobra2]

Lm 317 og 337 gjør en grei jobb som strøm-begrensere, bedre enn som (vanligst brukt) regulator.

Arne K

 

[OAlex]

Jeg bruker faktisk LM317 som strømkilde på både pluss og minus-siden.


Mvh Ola

 

[Diy Duke]

Spændende så fik jeg da lært noget nyt

 

[OAlex]

Saken har fått en uventet (180') dreining :-|

Idag gjorde jeg målinger på systemets faserespons. En mikrofon ble plassert foran hvert element. Deretter påtrykte jeg en sinus med frekvens lik delefrekvensen på 2330 Hz (inn på forsterkeren).


Faseresponsen ble målt i tidsdomenet vha en oscilloscopapplikasjon på pc-en. Målingene er ikke veldig nøyaktige, men gir en grei indikasjon på hvor stor feilen er. Gul tråd viser diskant. Målingen viste at dette var fryktelig galt


Pinlig! Jeg snudde fasen i bassen og gjorde målingene på nytt. Høyre kanal:


Venstre kanal:


Det ser ut til å være et avvik på ca 30' i faserespons mellom elementene. Jeg skal låne hjem et oscilloscop og gjøre nøyaktige målinger, før jeg korrigerer verdier i filteret.

Hm.., Lyden sitter litt bedre nå, faktisk.


Mvh Ola

 

[OAlex]

Omkalfatring!

Filter:

• De første kretskortene er skrota, men verdifulle komponenter tatt vare på.
• R og C -verdiene er byttet ut fra 22kOhm og 2.2nF, til 5.1kOhm og 10nF. Dette senker delefrekvensen fra 2.3kHz til 2.2kHz.
• Jeg har gått fra Vishay til Wima -kondensatorer (røde istedet for blå). Allen Wright omtaler faktisk Wimas FKP kondensatorer som akseptable i The Tube Preamp CookBook. De samme er benyttet i prototypen med bra resultat.
• Faseskifteren er flyttet til diskanten, med samme faseskift som i prototypen.
• Shuntresistansen foran inngangsbufferet er økt fra 10kOhm til 22kOhm. Min enkle forforsterker hadde muligens litt problemer.

Spenningsforsyning:

• En ekstra 1000uF er lagt til foran strømbegrenseren. Simuleringene sa det ikke var nødvendig, men overkill er aldri en ulempe.
• Spenningen over strømbegrenseren er økt. Det gir muligens litt bedre arbeidsforhold. Ren gjetning selvfølgelig.

Chassis:

• En metallplate er montert i bunnen av kassa, som anbefalt av Rhesus. Jeg valgte 0.5mm kobber istedet for aluminium. Kosta kun kr 147 på Clas Ohlson. Ganske morsomt at dimensjonene 300x250 mm passer perfekt til trekassa mi (ja faktisk helt perfekt). Plata er jorda ved spenningsforsyningen, og ikke i direkte kontakt med kretskortene.

Resultat: Det genereres musikk! Alt er blitt bedre. Har nå spilt Miles Davis og Talk Talk; hele album uavbrutt. Intet behov for å skifte underveis. Vanligvis et godt tegn.

Mitt anleggs nyrer avbildet i sitt rette element



Mvh Ola

 

[OAlex]

Stadige justeringer... Det har blitt klart at måten strømforsyningen kobles til filteret er av stor betydning. Små resistansverdier er nå montert ved spenningstilkoblingen. Prinsippet er vist i figuren under:


Det viser seg at lyden kan justeres mye med slike resistanser. Hypotesen er at ingen resistans gir (for) lys lyd, mens høyere verdier (rundt 2.2 Ohm) gir mørkere og "tregere" lyd. Det gjelder mao å finne den optimale verdien. Jeg tror uansett at slike resistanser er essensielle for å få filteret til å låte bra.

Lyden per idag henger ikke helt ihop. Det virker som om diskanten er mer dynamisk enn bassen. Mulig det behøves større resistansverdier i høypassfilteret enn i lavpassdelen. Jeg har også tenkt å eksperimentere med hvordan spenningsforsyningen er distribuert til filteret. Hm, dette kan bli en ørkenvandring ???

Mvh Ola

 

[Diy Duke]

Hej jeg har en ide til at tæmme diskanten. Skift opamp til AD 810. Den spiller meget blødere. Evt. skift seriemodstandene i filteret til kulmodstande. Undgå helt filmkondensatorer i strømforsyningen.

 

[OAlex]

Hej jeg har en ide til at tæmme diskanten. Skift opamp til AD 810. Den spiller meget blødere. Evt. skift seriemodstandene i filteret til kulmodstande. Undgå helt filmkondensatorer i strømforsyningen.

Takk for innspill! Mulig jeg forsøker dette etterhvert. Har imidlertid mest tro på at problemene stammer fra spenningsforsyningen, siden overgangen mellom elementene syntes ganske sømløs da jeg brukte prototypen.

Mener du at filmkondiser alltid bør unngås?

Mvh Ola

 

[Diy Duke]

Hej jeg har en ide til at tæmme diskanten. Skift opamp til AD 810. Den spiller meget blødere. Evt. skift seriemodstandene i filteret til kulmodstande. Undgå helt filmkondensatorer i strømforsyningen.

Takk for innspill! Mulig jeg forsøker dette etterhvert. Har imidlertid mest tro på at problemene stammer fra spenningsforsyningen, siden overgangen mellom elementene syntes ganske sømløs da jeg brukte prototypen.

Mener du at filmkondiser alltid bør unngås?

Mvh Ola

Filmkondensatorer er ok i digitalteknik ellers ikke. Desuden ville jeg aldrig bruge Lm 317 til analogteknik. Prøv noget diskret. Held og lykke fremover.

 

[OAlex]

Filmkondensatorer er ok i digitalteknik ellers ikke...

Mumle.. Det er mulig Duelund har et poeng her (noe også Slarssen gjorde meg oppmerksom på). Jeg har små kjappe filmkondiser stående på utgangen av poweret, men det er kanskje ikke så gunstig. Figuren viser respons for en strømpuls på utgangen av poweret. Blå kurve er med 3.3uF kondensator, mens grønn kurve er med 330uF kondensator (typisk elektrolytt).


Det sier seg nesten selv at den grønne kurven viser ønsket oppførsel til en spenningsforsyning for audioformål. Her skal det redesignes!

Mvh Ola

 

[Mbare]

Imponerende prosjekt, OAlex. Jeg må komme meg innom deg neste gang jeg er å besøker brodern i Tr.heim og få hørt på disse sakene dine, skjønner jeg. 8)

 

[OAlex]

Imponerende prosjekt, OAlex. Jeg må komme meg innom deg neste gang jeg er å besøker brodern i Tr.heim og få hørt på disse sakene dine, skjønner jeg. 8)

Mange takk Det må du gjøre. Håper jeg har fått fram vellyden til da.

Mvh Ola

 

[OAlex]

På grunn av stadige tweaks har jeg investert i seriøst verktøy: Weller WS81 loddestasjon. 80 Watt med loddekraft!


Nå slipper jeg å slepe elektronikken opp til jobben hver gang noe skal gjøres.

 

[OAlex]

Første oppgave med ny loddestasjon: Å bytte ut de små filmkondensatorene (2.2uF) med større elektrolytter (470uF).


Under arbeid, med en modifsert powermodul, og en umodifisert. Nederst i midten vises et Alps Black Beauty potmeter, som Slarssen er så vennlig å låne meg.


Dette var et stort steg i riktig retning! Bass og drama er nå på plass. Mulig jeg slenger på en ekstra 470uF i paralell med den første, for ekstra stivhet.

Mvh Ola

 

[Rhesus]

Fancy arbeidsbord, må jeg si.

Imponert.

 

[OAlex]

Fancy arbeidsbord, må jeg si.

Imponert.

Takker Glass er nok ikke det åpenbare materialvalget ved kjøp av nytt arbeidsbord, nei.

Mvh Ola

 

[OAlex]

Det har etterhvert blitt klart at strømforsyningen, og hvordan den kobles til forsyningspunktene, påvirker lyden i overraskende stor grad. Jeg var fra tidligere klar over at power burde distribueres i stjerneform, slik at hvert forsyningspunkt har en direktekobling til strømforsyningen. I det siste har jeg brukt endel tid på å justere verdier på rail-motstander (vist i svar #47, 13. mars) for å skape dynamisk balanse i lyden. Det har vært et slit

Størrelsen på kondensatorbanken på utgangen er økt fra 470uF til 940uF og 1410uF for diskant og bass hhv. Dette har rydda opp mye. Bassen var uutholdelig svulmende med kun 470uF. Planen framover er å lesse på så mye Farad som fysisk får plass på kortet.

I tillegg ble en svært viktig modifikasjon gjort i ettermiddag, etter et tips fra Slarssen. Kondensatoren C2 gir en lavere AC-impedans mellom den regulerte utgangen og referansepunktet. støykomponenter på poweret vil i større grad bli dempet av TL431.


Lydresultat: Det har kommet til flere detaljer, bassen er mer definert, stillheten er mer stille. Men samtidig er mellomtonen blitt litt mer frampå, tror jeg; dog uten å være slitsom.

Nå begynner det likne! (men det har jeg tenkt før også..)


Mvh Ola

 

[andreas]

Artig å følge prosjektet og at det går fremover, OA. Når man tweaker er min erfaring at man både må ta vare på førsteinntrykkene samt la ting få spille en stund før man gjør seg opp en mening. Har lenge tenkt at å notere ned inntrykk kunne være en ide, men så var det dette med alle de gode ideene man skal følge opp.

 

[el_mariachi]

Gratulerer med vel gjennomført prosjekt, ble lekkert ser det ut for.

Hvilket grensesnitt krever oscilloscope 251?

 

[OAlex]

Artig å følge prosjektet og at det går fremover, OA. Når man tweaker er min erfaring at man både må ta vare på førsteinntrykkene samt la ting få spille en stund før man gjør seg opp en mening. Har lenge tenkt at å notere ned inntrykk kunne være en ide, men så var det dette med alle de gode ideene man skal følge opp.

Hyggelig at du følger med tråden. Jeg er helt enig i at komponenten bør få spille en tid før man gjør seg opp en mening, og kanskje innfører nye endringer. Jeg opplever at musikk som ikke er blitt spilt på en stund er svært nyttig for å kunne sammenlikne med hvordan det hørtes ut tidligere. Man blir fort døv for gjengivelse av den musikken man spiller gjennom hele tweake-fasen.

Notater av hvordan kretsendringer påvirker lyden er selvfølgelig en god idè. Når jeg en gang i fremtiden kikker innom denne tråden vil jeg kanskje forstå og dra nytte av hva jeg selv har skrevet, forhåpentlig. Men det er antagelig bare kuriosa

Mvh Ola

 

[OAlex]

Gratulerer med vel gjennomført prosjekt, ble lekkert ser det ut for.

Hvilket grensesnitt krever oscilloscope 251?

Takker. Men hva mener du med oscilloscope 251?

Mvh Ola

 

[BurntIsland]

mangler et punktum; 2.51...

 

[el_mariachi]

Ja, selfvølgelig skal det være 2.51.

 

[OAlex]

Aha, Jo, jeg benytter en slik: http://www.clasohlson.no/Product/Product.aspx?id=53252799

Tror det er omtrent den samme som jeg har. Den jeg kjøpte var faktisk kortslutta innvendig.

Mvh Ola

Edit: Oscilloscopet benytter mao mikrofonforsterkeren i PC-en.

 

[OAlex]

Det er lenge siden siste oppdatering, men ting har skjedd.

For volumkontroll har jeg nå montert en DACT stepped attenuator CT2 istedetfor Alps Black Beauty som ble benyttet en periode. Også denne er lånt fra Slarssen (utrolig hva den mannen har liggende ). Dette gav en stor forbedring. Jeg vil si at lyden er blitt mindre farget. Et snev av lyttetrettende betoning er forsvunnet.


En annen viktig endring er gjort i strømforsyningen. Etter en tids lytting, i misnøye med bassresponsen, var det tid for kapitulason og konsultere ekspertisen: Skjema for min Audial AYA II DAC ble henta fram. Regulatoren ble deretter endra til følgende kobling:


En pnp-transistor tar seg av strømføringen og avlaster selve regulatoren. En kjapp simulering viste at dette gav bedre regulering. Det er også mulig å pøse på mer strøm i shunten, hvis ønskelig. Her følte jeg at det ble mer svung på sakene. Litt mindre grums i bassen. Kjøleribbene er nå vurdert som overflødig og fjerna.


Neste operasjon blir antagelig å implementere bedre skjerming mellom strømforsyning og filter.


Mvh Ola

 

[OAlex]

Under NAF-treff hos meg ble jeg gjort oppmerksom på at avkoblingen av opampene kanskje ikke var helt optimal. Oyvine fant fram en applikasjonsnote (Analog Devices AN-202) som belyser jording og avkobling av integrerte kretser. Budskapet er: Finn ut hvor strømmen går.
http://www.analog.com/static/imported-files/application_notes/135208865an-202.pdf

LTspice burde være passende for oppgaven. Jeg stoler ikke på at spice-modellen av opampen viser strømlast på rails. Derfor tegna jeg den diskrete representasjonen av opa627 som ligger i databladet.


Simuleringen viser at jeg kanskje ikke har truffet helt, men for en strømanalyse burde dette være greit .


Ved å koble opp den konfigurasjonen jeg benytter i filteret og legge inn avkoblingskondensatorer mellom aktuelle punkter kan jeg se hvor det går mest strøm. Det var nødvendig å legge inn en serieresistans i spenningsforsyningen for å få fram disse strømmene. Avkobling er lagt mellom alle kombinasjoner av positiv og negativ rail, GND, og rails på etterfølgende opamp.


Simuleringene viser følgende:


Det ser mao ut til at jeg burde strø om meg med avkobling mellom alle punkter. Det er imidlertid størst strømtrekk gjennom kondensator koblet mellom positiv og negativ rail på en opamp. Den er muligens like viktig som dagens tilkobling fra rail til GND. Det er mao tid for tenne loddebolten.


Mvh Ola

 

[oyvine]

Tøft
Skal si du går skikkelig til verks. Er regulatoren med i simuleringene? Det som er vanskelig å få med er ledninger og parasittkapasitanser. Et godt utgangspunkt ville være å få strømmen i forsyningsledningene(som er 'litt lange') til å være mest mulig 'snill'. Hvilken type avkobling gir minst steilhet på strømflankene fra forsyningen? Skal bli artig å høre om resultatet av modifikasjonene.

mvh,
ØE

 

[OAlex]

Hehe, jeg synes også dette var tøft

Men jeg har lurt på om metoden egentlig er gyldig. Altså montere 100nF alle mulige steder for å se hvor potensialet for strøm er størst. Kanskje det innføres lekkstrømmer man egentlig ikke ønsker..

Regulatorene er ikke med i simuleringen. Impedansen i tilførselsledningene ble tatt inn ved å angi 5 Ohm i serie med spenningsforsyningen. Uten disse ble strømmen betydelig mindre og vanskelig å analysere. Simuleringene viser at det går mest strøm mellom positiv og negativ rail på en opamp (nederste kurvesett). Maksstrømmen er imidlertid like stor for de andre konfigurasjonene. Jeg er imidlertid usikker på om steilheten på strømflankene er viktig.

I forkant av denne endringen har jeg fjerna serieresistorene på positiv rail, og beholdt de på negativ rail, noe som gav klarere lyd, men problemene i bassen gjorde seg gjeldende. Det var rett og slett ikke pent. Utgangspunktet var derfor ganske ideellt for et tillegg av avkoblingen.

Jeg monterte 100nF mellom positiv og negativ rail på hver opa627. Disse kommer i tillegg til 100nF avkobling til GND for hver rail. Førsteinntrykket er at klangen er uendret. Dvs jeg hører ikke samme type endringer som seriemotstander til rail gir. Men etterhvert er det klart at problemene i bassen er redusert sammen med lyttetrettheten. Timing og drama er blitt bedre. Jeg vil si at dette var et viktig steg i riktig retning. Jeg skal forsøke fjerne/redusere flere railmotstander og se hva som skjer.

Du nevner at forsyningsledningene er litt lange. Det er jeg enig i. Jeg har derfor tenkt å flytte kretskortene i filteret slik at strømforsyning til hver kanal havner ytterst på hver side. Dermed får jeg redusert forsyningsledningene mye. Det blir i tillegg enklere å gjøre vedlikehold og implementere skjerming.


Mvh Ola

 

[Diy Duke]

Spænnende det du har gang i ! Følger med på sidelinien. Min erfaring er at modstande i serie med forsyningerne kræver virkelig meget kapacitet efter for ikke at have negativ
indflydelse. Jeg mener at kunne høre alt under 150.000 uf. Desuden er kvaliteten af modstanden ikke uden betydning.

 

[OAlex]

Hyggelig at prosjektet vekker interesse

Motstandene det her er snakk om er plassert helt innmed avkoblingskondensatorene, som er kun 100nF:


Disse vil tvinge pulstrømmer å trekkes fra avkoblingskondensatorene istedet for selve regulatoren (antar jeg).

Mvh Ola

 

[Diy Duke]

Som taget ud af application notes. Kredsløbet måler også bedre på den måde. Noget andet er lyden som jeg absolut mener tager skade. Forbedringen med modstandene har bare akademiske fordele.

 

[OAlex]

Disse motstandene er definitift et tveegget sverd. Min erfaring er at de gir en roligere lyd og muligens mer klang, men bør brukes med forsiktighet for ikke å kvele musikken.

Mvh Ola

 

[Diy Duke]

Min fornemmelse er at det mest er placeringen af instrumenter i forhold til hinanden som bliver dårligere. Så korte forsyningledninger som muligt er altid godt. Jeg foretrækker reguleringer på samme print som signalbærende kredsløb. Helst ikke mere end ganske få cm fra forbruget.

Venter spændt på flere målinger.

 

[OAlex]

Målinger-o-rama!

Igår fant jeg målinger for mine filterløse høyttaleres frekvensrespons:
http://www.hifisentralen.no/forum/index.php?topic=33636.0

Dermed kan jeg lett generere total respons siden filterets frekvensrespons er kjent:


Mulig jeg burde gjøre noe med pukkelen mellom 500Hz og 1800Hz..

Edit: Jeg burde har normalisert til 0dB.

Mvh Ola

 

[OAlex]

En reorganisering av strømforsyningen er gjennomført


Likeretting og initiell glatting er nå lokalisert i en passende blikkboks for minimum støypåvirkning.


Regulatorer er flyttet slik at avstand til filteret er redusert. Skjerming vil også bli enklere på denne måten.



Mvh Ola

 

[Mbare]

Der var den tråden, ja.

Var på besøk hos OAlex for nesten ei uke sia, når jeg var i Trondheim, for å høre på anlegget hans og snakke med fyren selv. Kjempehyggelig besøk, morsomt anlegg, hyggelig fyr (men det viste jeg strengt tatt fra før av) og morsomme diskusjoner. Litt promillelodding ble det også rom for.

Lyden? Det mest bemerkelsesverdige med lyden var hvor mye den forandret seg i løpet av kvelden, i takt med diverse endringer som ble gjort i delefilteret. På starten oppfatta jeg det som litt fargeløst, lukket og tamt - på slutten var fargene, livet og trøkket tilbake og det var skikkelig morsomt å høre på. Lærerikt og spennende om hvor mye delefiltre har å si for lyd.

Forøvrig et veldig morsomt anlegg og morsomt eksperiment med aktivt delefilter. Jeg satt igjen med inntrykket av at OAlex ikke var helt fornøyd og ikke opplevde å være helt i mål: han om det, selvsagt. Jeg syns nå uansett det hørtes bra ut og vesentlig bedre enn forventet ut i fra komponentene og prisen på anlegget. Men, DIY'ere som jeg kjenner er ikke kjent for å være fornøyde eller å sitte i ro, så det kommer sikkert noen endringer om ikke lenge.

 

[tore_v1]

Jeg tror egentlig OAlex bruker tweaking av anlegget som fest-triks, for det er virkelig snakk om endringer som gir et resultat. Jeg håper du ikke går deg vekk i endringer, for det kan være litt forvirrende, men du vet hva du driver med, og du har en skremmende evne til å forutse hva som kommer til å bli resultatet av en bitteliten motstand, eller andre små detaljer.

Satser på en ny runde med musikk og lytting etterhvert.

 

[OAlex]

Takk for hyggelig besøk Mbare. Jeg hadde rota meg bort i etpar uheldig tweak, men dere fikk meg på bedre tanker. Gaffateipen er fjerna også

Jeg må presisere at de fleste endringene jeg har gjort det siste halvåret er retta mot strømforsyningen, mao forforsterkerfunksjonaliteten i filteret. Filterkoeffisientene er ikke rørt før i det siste. En ny strømforsyning er forøvrig på trappene. Tror det kan bli store endringer i lyden.

Jeg tror egentlig OAlex bruker tweaking av anlegget som fest-triks (...)

Hehe, for en gøyal påstand Årsaken til moddinga var at Slarssen mente lyden var bedre tidligere, samtidig som jeg var kommet i tvil selv. Loddebolten sto så lagelig til.. Jeg skal være glad den dagen lokket kan skrus på trekassene. Begynner å gå litt lei. Skal bare skifte ut strømforsyningen først.

Tror det blir morsomt å demonstrere dette når alt kommer på plass.


Mvh Ola