Hallo! Nachdem ich hier vor kurzem einiges zu Signalterminierung gelernt habe habe ich jetzt noch eine Frage dazu. Ich benutze einen class-d Verstärker um ein Audiosignal an einen Lautsprecher zu geben. Das PWM-Signal ist dabei mit 400 KHz getaktet. Die Anstiegszeit des Signals beträgt allerdings nur 2ns. Wenn ich das Signal messe sehe ich deutliches überschwingen am Anfang einer Periode. Das gilt für beide Leitungen. Im Bereich des Überschwingens ergänzen sich die Signale nicht zu Null, wenn ich kein Eingangssignal anliegen habe. Vermutlich daraus resultiert ein deutlich hörbares Rauschen. Der Lautsprecher ist über ein ca. 28cm langes Kabel an den Verstärker angeschlossen. Meine Vermutung ist nun, dass aufgrund der kurzen Anstiegszeit und des langen Kabels Reflektionen entstehen und der Grund für das Rauschen sind. Wie kann ich die Reflektionen in diesem Fall unterdrücken? Im Datenblatt des Verstärkers steht etwas von einem optionalen Audio Output Filter der mit Spulen und Kondensatoren arbeitet, aber eher in Richtung EMI geht. Leider habe ich die benötigten Teile dafür noch nicht hier um das zu testen. Ist damit zu rechnen, dass ein solcher Filter auch das Reflektionsproblem löst oder gibt es da andere Möglichkeiten für diesen Fall? Vielen Dank!
@Torben K. (torben) >habe ich jetzt noch eine Frage dazu. Ich benutze einen class-d >Verstärker um ein Audiosignal an einen Lautsprecher zu geben. Das >PWM-Signal ist dabei mit 400 KHz getaktet. Die Anstiegszeit des Signals >beträgt allerdings nur 2ns. Sicher? Das sollte mich überraschen, dass ein Audio Klasse-D Verstärker SOOO schnelle Flanken macht. > Wenn ich das Signal messe sehe ich >deutliches überschwingen am Anfang einer Periode. ;-) Wie gemessen? > Das gilt für beide >Leitungen. Im Bereich des Überschwingens ergänzen sich die Signale nicht >zu Null, wenn ich kein Eingangssignal anliegen habe. Vermutlich daraus >resultiert ein deutlich hörbares Rauschen. > Der Lautsprecher ist über ein >ca. 28cm langes Kabel an den Verstärker angeschlossen. Meine Vermutung >ist nun, dass aufgrund der kurzen Anstiegszeit und des langen Kabels >Reflektionen entstehen und der Grund für das Rauschen sind. Sehr unwahrscheinlich. >testen. Ist damit zu rechnen, dass ein solcher Filter auch das >Reflektionsproblem löst Ja. > oder gibt es da andere Möglichkeiten für diesen Fall? Das Rauschen hat wahrscheinlich andere Ursachen. MFG Falk
Falk Brunner wrote: > @Torben K. (torben) > >>habe ich jetzt noch eine Frage dazu. Ich benutze einen class-d >>Verstärker um ein Audiosignal an einen Lautsprecher zu geben. Das >>PWM-Signal ist dabei mit 400 KHz getaktet. Die Anstiegszeit des Signals >>beträgt allerdings nur 2ns. > > Sicher? Das sollte mich überraschen, dass ein Audio Klasse-D Verstärker > SOOO schnelle Flanken macht. >> Wenn ich das Signal messe sehe ich >>deutliches überschwingen am Anfang einer Periode. > > ;-) > Wie gemessen? > Passiver Tastkopf 10:1, 200 MHz Bandbreite, an ein 200 MHz Oszi mit 2Gs/s. >> Das gilt für beide >>Leitungen. Im Bereich des Überschwingens ergänzen sich die Signale nicht >>zu Null, wenn ich kein Eingangssignal anliegen habe. Vermutlich daraus >>resultiert ein deutlich hörbares Rauschen. > > >> Der Lautsprecher ist über ein >>ca. 28cm langes Kabel an den Verstärker angeschlossen. Meine Vermutung >>ist nun, dass aufgrund der kurzen Anstiegszeit und des langen Kabels >>Reflektionen entstehen und der Grund für das Rauschen sind. > > Sehr unwahrscheinlich. > Weil? >>testen. Ist damit zu rechnen, dass ein solcher Filter auch das >>Reflektionsproblem löst > > Ja. > Dann wäre ja schon alles super... >> oder gibt es da andere Möglichkeiten für diesen Fall? > > Das Rauschen hat wahrscheinlich andere Ursachen. > An was denkst du da zum Beispiel? > MFG > Falk
@Torben K. (torben) >Passiver Tastkopf 10:1, 200 MHz Bandbreite, an ein 200 MHz Oszi mit >2Gs/s. Klingt schon mal gut, aber wie sieht es mit der Masseanbinduing aus? KURZ? Also kleiner 2cm. >>>Reflektionen entstehen und der Grund für das Rauschen sind. >> Sehr unwahrscheinlich. >Weil? Die viel zu hochfrequent sind, die hört keiner, nicht mal der Lautsprechner kann sie akustisch weitergeben. Die könnten bestenfals demoduliert werden, das geht aber nur mit nichtlinearen Bauteilen wie Dioden, Transistoren etc. > Das Rauschen hat wahrscheinlich andere Ursachen. >An was denkst du da zum Beispiel? Keine Ahnung. MFg Falk
Vermutung: Rauschen entsteht eher in hochohmigen Bereichen einer Schaltung, also eher im Eingangsbereich sollte die Rauschquelle zu suchen sein. Wenn ich daneben vermutet habe bitte Korrektur. MW
@Falk die Massenanbindung ist ca. 10cm, eine andere habe ich nicht zur Verfügung. Wie stark wird das denn das Ergebnis beeinflussen? @Michael ich habe das Eingangssignal (theoretisch) abgestellt im vorgelagerten IC. Wenn ich dort die Verstärkung erhöhe höre ich eine Erhöhung des Rauschens, aber es geht nie unter ein bestimmtes Niveau, das identisch ist mit dem jetzigen wenn das Eingangssignal abgeschaltet ist.
Leg doch mal die Leitung nach dem Vorgeschaltetem IC auf Masse danach bist du schlauer. Wenn du schreibst welche Bausteine du benutzt sind wir danach schlauer.
@Torben K. (torben) >die Massenanbindung ist ca. 10cm, eine andere habe ich nicht zur >Verfügung. Wie stark wird das denn das Ergebnis beeinflussen? SEHR stark. ;-) >ich habe das Eingangssignal (theoretisch) abgestellt im vorgelagerten >IC. Wenn ich dort die Verstärkung erhöhe höre ich eine Erhöhung des >Rauschens, aber es geht nie unter ein bestimmtes Niveau, das identisch >ist mit dem jetzigen wenn das Eingangssignal abgeschaltet ist. Klingt nach dem (verstärken) Eigenrauschen deines ICs. MFg Falk
Falk Brunner wrote: > @Torben K. (torben) > >>die Massenanbindung ist ca. 10cm, eine andere habe ich nicht zur >>Verfügung. Wie stark wird das denn das Ergebnis beeinflussen? > > SEHR stark. ;-) > bedeutet dass dann, das die Messung überhaupt nicht zu gebrauchen ist oder kann man die zumindest als qualitativen Hinweis sehen? >>ich habe das Eingangssignal (theoretisch) abgestellt im vorgelagerten >>IC. Wenn ich dort die Verstärkung erhöhe höre ich eine Erhöhung des >>Rauschens, aber es geht nie unter ein bestimmtes Niveau, das identisch >>ist mit dem jetzigen wenn das Eingangssignal abgeschaltet ist. > > Klingt nach dem (verstärken) Eigenrauschen deines ICs. > Ich denke das ist der Fall wenn die Verstärkung im vorhergehenden IC entsprechend hoch ist. Aber selbst wenn ich den Ausgang mute ist ein Grundrauschen vorhanden... > MFg > Falk
@Torben K. (torben) >bedeutet dass dann, das die Messung überhaupt nicht zu gebrauchen ist Ja. > Klingt nach dem (verstärken) Eigenrauschen deines ICs. >Ich denke das ist der Fall wenn die Verstärkung im vorhergehenden IC >entsprechend hoch ist. Aber selbst wenn ich den Ausgang mute ist ein >Grundrauschen vorhanden... Deswegen heisst es ja Grundrauschen . . . ;-) MFG Falk
Das Rauschen bei Class-D Verstärkern kommt ua. durch Jitter im Takt bzw. in den "taktenden" Bauteile (Integrator, Komparator, Treiberschaltung der Fets). Bei integrierten Lösungen hat man in der Regel kaum Einfluss, zumal sie gerne mit "Spread-Spectrum" arbeiten, um die EMI Abstrahlung ohne Filter in den Griff zu bekommen (Spektrallinie vs. Frequenz-"Teppich"). Das selbe Problem macht mächtig Ärger bei hochauflösenden und schnellen (>100MS) AD-Wandlern, die Clock muss ziemlich präzise sein. Ansonsten bleiben da noch die Rauschanteile aus den Schaltvorgängen, selbige hört man zwar definitiv nicht, aber sie demodulieren sich im NF-Teil deines Amps (wie Falk schon bemerkte). Quasi "wireless" Feedback ;) Hat der "Unbekannte" Baustein eine Rückkopplung ? Selbiger kann das Rauschen paar dB runterziehen...kein muss, kommt auf die Schaltung an, da das Rauschen (sowie die Verzerrungen) auch durch die Todzeit innerhalb der Halbbrücke beeinflusst wird. Rauschen ist ein diffuses Thema ;-)
SNT-Opfer (als Gast) wrote:
> Rauschen ist ein diffuses Thema ;-)
Genau wie analog Audio an sich wie ich gerade schmerzlich lernen muss.
Der Verstärker ist ein NCP2820. Er setzt keine "Spread-Spectrum" Technik
ein. Wenn ich das richtig verstehe wird keine Rückkopplung so wie du sie
meinst eingesetzt. Ich hänge mal das Datenblatt an, dann mag man mich
lügen strafen ;)
Ey, der ist ja niedlich ;). Soweit ok, Spreadspectrum fällt aus, Feedback nur intern. :-| Vorschlag : Den Audio-Filter (uU. Advanced) von S.15 Abb.37/36 probieren. In diesem Leistungsbereich dürften da lütte SMD Spulen langen (15µH max 1A). Falls es noch nicht langt, nach dem Filter Signal abgreifen und per Spannungsteiler (bestimmt die Gesamtverstärkung !) an den Eingang rückkoppeln. Quasi wie bei einem üblichen Operationsverstärker. Phasenlage beachten, sonsts wirds eine Mitkopplung, klar. Eventuell kann es nötig werden, den Feedback noch etwas per Tiefpass (nen C nach dem Spannungsteiler gegen Masse) zu bremsen bzw. die Phasenlage zu korrigieren. Modifiziert aber auch die Linearität ! ... also nicht unbedingt bis in den NF-Bereich auslegen, denn Tiefpass :) Wenns noch schlimmer wird, bleiben noch das Layout und die Entkopplung der Spannungsversorgung übrig... Massefläche ? Keramik Cs ? Foto ? ;) Schönes WE ! BTW: Alternativ mal bei www.sodfa.de gucken, da gehts (fast) nur um DAmps ;) (Nicht vor eventuellen Umleitungen mit AD-Attacken erschrecken, der Ami-Server hat nen merkwürdigen Humor)
Angehängte Dateien:
-
signal.jpg
59 KB
SNT-Opfer (als Gast) wrote: > Ey, der ist ja niedlich ;). > > Soweit ok, Spreadspectrum fällt aus, Feedback nur intern. > > :-| > > Vorschlag : > Den Audio-Filter (uU. Advanced) von S.15 Abb.37/36 probieren. > In diesem Leistungsbereich dürften da lütte SMD Spulen langen (15µH max > 1A). Hab ich eingebaut nachdem die Teile gekommen sind. Das entsprechende Signal ist im Anhang zu sehen. Eher suboptimal würde ich sagen... > Falls es noch nicht langt, nach dem Filter Signal abgreifen und per > Spannungsteiler (bestimmt die Gesamtverstärkung !) an den Eingang > rückkoppeln. Quasi wie bei einem üblichen Operationsverstärker. > Phasenlage beachten, sonsts wirds eine Mitkopplung, klar. > Eventuell kann es nötig werden, den Feedback noch etwas per Tiefpass > (nen C nach dem Spannungsteiler gegen Masse) zu bremsen bzw. die > Phasenlage zu korrigieren. Modifiziert aber auch die Linearität ! ... > also nicht unbedingt bis in den NF-Bereich auslegen, denn Tiefpass :) Das werde ich mal ausprobieren. Wenn das wirkt wir vielleicht ein anderer Verstärker ingesetzt, der diese Sachen schon mitbringt, zum Beispiel ein LM4675. Hat da jemand Erfahrung mit? Schönen Gruß!
Nabend...suboptimal trifft es bestens, ich bin entsetzt ;) Wo ist das gemessen ? Nach dem Filter ? :-| Da sollte , sofern kein Signal am Verstärker, nur eine verrauschte Nulllinie stehen... Gib mal nen Tipp wo Du das gemessen hast und unter welchen Bedingungen.
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