Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LT-Spice Signallaufzeit über Frequenz auftragen.


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von Ralph B. (rberres)


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Hallo Leute

Was muss ich bei LT-Spice eingeben wenn ich die Signallaufzeit ( nicht 
die Gruppenlaufzeit ) über die Frequenz aufgetragen haben will.

Ich will die Laufzeit zwischen Ein und Ausgang eines mehrstufigen 
Allpassfilters über die Frequenz auftragen.

Diese Laufzeit soll mit Hilfe des Puls Pausenverhältnisses der 
Spannungsquelle V4 einstellbar sein.

Zum Schluss wenn mir die erste Hürde gelungen ist und die Signallaufzeit 
in der AC Analyse sehe will ich als nächstes eine Kurvenschar auftragen, 
welche die Signallaufzeit in 50ns Schritte der Einschaltdauer von 10ns 
bis 990nS aufträgt.

Wer kann kir ein paar Tipps geben?


Ralph Berres

von kranba (Gast)


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Ralph B. schrieb:
> Zum Schluss wenn mir die erste Hürde gelungen ist und die Signallaufzeit
> in der AC Analyse sehe will
Mittels einer AC-Analyse wird dass nicht funktionieren.

Eine Möglichkeit wäre, die Zeitdifferenz zwischen Ein- und Ausgang bei 
einem bestimmten Pegel des Signals mit .meas zu bestimmen. Im Beispiel 
der erste Nullduchgang.

Als nächsten Schritt kann man dann das Puls/Pausenverhältnis z.B. über 
eine Hilfsspannung erzeugen, diese Hilfsspannung steppen und dann aus 
dem Errorlog die entsprechende Grafik erzeugen. Ganz sicher bin ich mir 
aber nicht, ob dieses Vorgehen deinen Vorstellungen entspricht.

p.s. ich habe die Signale mal als V(in), V(out) und V(mod) benamst.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Hm. Funktioniert die Schaltung theoretisch überhaupt? Also z.B. speziell 
die PWM ? Die haut doch voll ins Signal rein.

Was du willst, geht meines Erachtens nicht in einem Schritt in LTSpice. 
Du möchtest das PWM-Signal linearisieren. Das ist ne Funktion die tran 
brauch, aber dann willst du per AC-Analyse den Frequenzgang. Du wirst es 
aufteilen müssen. Erst die PWM linearisieren und dann AC laufen lassen. 
Da kannst du dir die Gruppenlaufzeit ansehen. Das ist dann die 
Gesamtlaufzeit durch die Kette. Bezogen auf die Quelle, der du die 
Kleinsignalquelle=1 gesetzt hast. Hast du ja gemacht.
Am Ende hast du eine andere Belastung als in den einzelnen Stufen. Ist 
das Absicht?

Wenn man sich das Ergebnis ansieht, hat man pro Stufe ne jeweils gleiche 
Verzögerung über den gesamten Frequenzgang bis zur Grenzfrequenz.

Vielleicht kann Helmut dazu noch was sagen. Ich glaube diese Form der 
gemischten Analyse gibts in anderer Software, ADS oder so.

Die OpAmps könntest du vereinfachen durch Einsatz des minimalistischen 
opamp.sub , da du ja eh nur Kleinsignalanalyse machst. Ist aber egal.

von Ralph B. (rberres)


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Hallo

Ich wollte eigentlich tatsächlich im ersten Schritt mittels AC Analyse 
die Durchlaufzeit über die Frequenz auftragen.

Also einen Frequenzgang bei welcher auf der Y-Achse nicht der Pegel die 
Phase zwischen Ein und Ausgang oder die Gruppenlaufzeit aufgetragen 
würd, sondern die Signallaufzeit zwischen Ein und Ausgang.

Wie man dann die Einschaltdauer des Rechteckgenerators moduliert kommt 
in einen nächsten Schritt.

Ralph

von Helmut S. (helmuts)


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Hallo Ralph,

Das geht mit .step und .meas
Am Ende wird das Ergenis aus dem Log-file geplottet.
Siehe angehängte Datei.


.param PW=100n
.step param PW 100n 900n 100n

.MEAS T1 FIND time WHEN V(in)=0.5
.MEAS T2 FIND time WHEN V(out)=0.5
.MEAS TD PARAM T2-T1


V-Pulsquelle
PULSE(0 5 0 10n 10n {PW} 1000n)

Das Ergebnis von MEASURE steht im Log file. Zum Glück kann man davon 
auch gleich eine Grafik machen.

View -> SPICE Error Log
Rechtsklick inm Log file ->  Plot stepped meas data
Ein Plotfenter geht auf. Rechtsklichk -> Add trace, td wählen.

Gruß
Helmut

von Ralph B. (rberres)


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Abdul K. schrieb:
> Hm. Funktioniert die Schaltung theoretisch überhaupt? Also z.B. speziell
> die PWM ? Die haut doch voll ins Signal rein.

Ich kann in der Transientenanalyse die Zeitverschiebung zwischen Ein und 
Ausgang sehen. Auch das sich die Zeitverzögerung in Abhängigkeit der 
Einschaltdauer der Quelle V4 ändert.

Das ganze soll nachher ein Phasenmodulator werden, welche die 
Gruppenlaufzeit nicht verbiegt, was sie auch tatsächlich nicht macht.

Die Gruppenlaufzeit ändert sich nicht. Das kann man in der AC Analyse 
schön sehen. Aber die Signallaufzeit wprde sich ändern, wenn man sie in 
der AC Analyse darstellen könnte. Und diese Möglichkeit suche ich zur 
Zeit.

Ralph

von Ralph B. (rberres)


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Helmut S. schrieb:
> Das Ergebnis von MEASURE steht im Log file. Zum Glück kann man davon
> auch gleich eine Grafik machen.
>
> View -> SPICE Error Log
> Rechtsklick inm Log file ->  Plot stepped meas data
> Ein Plotfenter geht auf. Rechtsklichk -> Add trace, td wählen.

Hallo Helmut

Das ist zwar noch nicht genau das was ich will, aber das Ergebnis hilft 
mir schon mal ein Stück weiter.

Ralph

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Nichts gegen Helmut. Da kann man immer was lernen.

Also, ich habe meinen Gedankengang mal bei deiner Schaltung umgesetzt. 
Sorry wenn ich Blödsinn erzählen sollte. Bin seit gestern morgen auf den 
Beinen.

Also AC-Analyse gemacht und vorher die Spannungsquelle V4 geändert in 
{PW*1e6}, so daß diese bei Vollaussteuerung Tastverhältnis ca. 1 ist. 
Und dann laufen lassen zeigt sinnvolle Werte und läuft halt 100-mal 
schneller als der Weg den Helmut aufzeigte.
Das ist nur ein kruder Fix, denn du modulierst ja den Minuseingang der 
OpAmps nach Masse mit einem veränderlichen Widerstand. Die Wirkung der 
Transe müßte man genauer bestimmen. Also letztlich das Ganze als 
Stromquelle betreiben oder den Massewiderstand am OpAmp Minuseingang mit 
einer passenden Formel setzen. Aber prinzipiell gehts.

Im Prinzip ist es exakt das gleiche Problem wie bei der Analyse von 
Schaltreglern die Stabilität über einen Bodeplot bestimmen zu wollen. 
Dazu muß der ganze Regler auch linearisiert werden.

von kranba (Gast)


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Ralph B. schrieb:
> Das ist zwar noch nicht genau das was ich will, aber das Ergebnis hilft
> mir schon mal ein Stück weiter.
Dachtichmirsdoch.

Unklar ist mir weiterhin, worauf genau du abzielst. Man kann in der 
AC-Analyse über die Phasenverschiebung und die Frequenz die Laufzeit 
rechnen lassen. Als Beispiel ein RC-Filter erster Ordnung mit:
1
ph(V(out))/(360*frequency)*(1Hz*1s)

Das funktioniert aber nur, wenn V(in) gesweept wird. Die PWM des 
Modulationssignals wird dabei aber nicht berücksichtigt und müsste durch 
eine äquivalente DC-Quelle (also mit direkter Angabe DC x, sonst 
funktioniert auch dass nicht) ersetzt werden.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Hm. Wenn man sich die Gruppenlaufzeit anzeigen läßt, ist deren 
Maximalwert auch 1us, aber die Kurve ist nach links verschoben.

Wie hängen die beide Funktionen zusammen? Verstehe momentan nur Bahnhof.

von kranba (Gast)


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Abdul K. schrieb:
> Wie hängen die beide Funktionen zusammen? Verstehe momentan nur Bahnhof.

Ich denke, dass bei der Darstellung Rundungsfehler eine Rolle spielen.

Wenn ich mich bei der Umformung nicht vertan habe, sollte die Formel 
stimmen - Periodendauer T=1/f entspricht 360°. Die Verzögerung ergibt 
sich aus Phasenverschiebung*T/360.

von Ralph B. (rberres)


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Den Rechteckgenerator V4 wird in der Realität durch einen 
Pulsbreitenmodulator ersetzt, welche mit einen Sinussignal moduliert 
wird.

Das ganze soll nachher in einem Lautsprecher eingesetzt werden um den 
Dopplereffekt zu kompensieren.

Aber um das ganze zu simulieren habe ich einfach mal mit festen 
Tastverhältnissen für V4 gearbeitet.

Ralph

von Ralph B. (rberres)


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Helmut S. schrieb:
> View -> SPICE Error Log
> Rechtsklick inm Log file ->  Plot stepped meas data
> Ein Plotfenter geht auf. Rechtsklichk -> Add trace, td wählen.

das funktioniert bei mir auf der Dienststelle nicht.

Das Spice Error Log kommt zwar noch und auch das Fenster, auch das Feld 
Plot step ed mes data. Aber wenn ich das anklicke kommt sofort ein 
leeres Grafikfenster ohne das ich was auswählen kann.

Ralph

: Bearbeitet durch User
von Helmut S. (helmuts)


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Hallo Ralph,

View -> SPICE Errorlog
Rechtsklick -> Add measured data
Jetzt hat man ein leeres Plotfenster.
In dem leeren Plotfenster einen Rechtsklick machen. Dort "Add Traces" 
anklicken. Dann kommt das Auswahlfenster mit den Traces. Dort einen 
anwählen.
Gruß
Helmut

von Ralph B. (rberres)


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Hallo Helmut

Das hat jetzt geklappt.

Ich bin immer noch eine Möglichkeit am suchen, wie ich in der AC Analyse 
als Graf statt der Gruppenlaufzeit die Signallaufzeit darstelle.

Die Gruppenlaufzeit ist in meinen Fall vollkommen unabhängig von der 
Einschaltdauer der Spannungsquelle V4

Aber deine Methode hilft mir immerhin schon mal ein Stück weiter.

Ralph

von Helmut S. (helmuts)


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> ie ich in der AC Analyse als Graf statt der Gruppenlaufzeit die Signallaufzeit 
darstelle.


Hallo Ralph,

mir ist einfach nicht klar was du in der AC-Analyse mit Signallaufzeit 
meinst, wenn nicht die Gruppenlaufzeit.
Für mich heißt AC-Analyse die .AC Simulation in SPICE.
Geht es um diese .AC-Analyse in SPICE?

Wie definierst du Signallaufzeit in der .AC Analyse?

Meinst du die Phasenverschiebung und diese dann in Zeit umrechnen?

Gruß
Helmut

von Ralph B. (rberres)


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Hallo Helmut

Ich habe mittlerweile eine Erkenntnis geworden.

Wenn man V4 statt eine Rechteckspannung eine reine Gleichspannung 
erzeugen lässt, so das die Widerstände entweder hart parallel geschaltet 
werden oder auch nicht, dannänderst sich in der AC Analyse auch die 
Gruppenlaufzeit welches auch dann der Signallaufzeit der 
Transientenanalyse entspricht.

Wenn ich die Quelle V4 ein Rechtecksignal erzeugen lasse und dessen 
Tastverhältnis ändere um damit einen einstellbaren Widerstand zu 
simulieren funktioniert das in der AC Analyse nicht mehr . Ich habe dann 
immer die maximal mögliche Gruppenlaufzeit unabhängig vom 
Tastverhältnis.

So gesehen ist deine aufgezeigte Methode wohl die einzig mögliche 
Verfahrensweise um die Abhängigkeit der Laufzeit von dem Tastverhältnis 
des V4 darzustellen.

Momentan bin ich noch am erforschen warum die Laufzeit sich nicht linear 
mit dem Tastverhältnis ändert sondern einer quadratischen Funktion 
ähnelt.

Das erschließt sich mir noch nicht ganz. Ich muss wohl erst mal verdammt 
tieftauchen um den mathematischen Zusammenhang zu verstehen, und 
eventuell eine Lösung zu finden das der Zusammenhang zwischen 
Tastverhältnis und Laufzeit linear wird.


Ralph

von Helmut S. (helmuts)


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Hallo Ralph,
Könnte man da nicht annehmen, dass Rx wie folgt berechenbar ist.

Rx = 1kOm/Tastverhälnis

Beispiel Tastverhälnis = 0,25 (25%)
Rx = 1kOhm/0,25 = 4kOhm

Diesen Wert dann in .AC Analyse nehmen.

Rx im Schaltplan statt 1k -> {1k/(Ton/Tper)}

Dann mit Ton in der AC-Analyse "steppen".

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Ihr Zwei scheint mich nicht zu verstehen *schnief

In der AC-Analyse überlegt sich SPICE den Gleichspannungswert, wenn in 
der Quelle nicht eine feste Frequenzangabe steht. Außerdem verlangt es 
offensichtlich einen Sinus. Daher wird V4 gleich Null als Arbeitspunkt 
und die schöne PWM ist futsch.

Eventuell ging das direkt in SIMPLIS. Hab ich aber zu wenig Erfahrung 
mit.

Hm. Vielleicht könnte man die Sache von hinten aufziehen, in dem man in 
V4 AC 1 setzt ?

von kranba (Gast)


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Ralph B. schrieb:
> Ich bin immer noch eine Möglichkeit am suchen, wie ich in der AC Analyse
> als Graf statt der Gruppenlaufzeit die Signallaufzeit darstelle.
Das geht nicht so einfach.

Bild allpass4_1a.png - Transient mit 100Hz Sinus.
Die Annahme, die Widerstände R39, R24... durch enen äquivalenten Wert 
Rnom/Tastgrad zu ersetzten stimmt nicht exakt. Hier müßte eine 
Kombination der Formel für switched capacitor filter (R=1/C*f) und 
Festwiderstand eingesetzt werden.
Diese Ersatzschaltung ist für die Verwendbarkeit in der AC-Analyse 
unbedingt notwendig, da Pulsspannungsquellen dabei nicht 
funktionieren(*). Hast du ja selber festgestellt.
> Die Gruppenlaufzeit ist in meinen Fall vollkommen unabhängig von der
> Einschaltdauer der Spannungsquelle V4

Bild allpass4_1b.png - AC mit Ersatzschaltung.
Die im  Beitrag 
Beitrag "Re: LT-Spice Signallaufzeit über Frequenz auftragen." 
vorgeschlagene Formel funktioniert hier nicht, da ich keinen Weg 
gefunden habe, den Phasenverlauf zu 'unwrappen' d.h. die Sprünge bei 
180° bzw. 90° in einen kontinuielichen Verlauf umzuwandeln.
btw: Die in der Hilfe beschriebenen Funktion
1
atan2(y,x) Four quadrant arc tangent of y/x
scheint für die Waveform Arihthmetic nicht mehr vorhanden zu sein, wäre 
aber vermutlich auch keine Hilfe.

(*) es wird das Kleinsignalverhalten um den bei der .OP-Analyse 
erhaltenen Arbeitspunkt ermittelt - der ist bei Pulsquellen 0V.

von Ralph B. (rberres)


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mittlerweile habe ich rausgefunden das die Unlinearität im PWM Modulator 
zu suchen ist.

Wenn ich einfach Festwiderstände nehme und dessen Wert ändere dann ist 
die Änderung der Laufzeit exakt proportional der Änderung des 
Widerstandes wie ich es eigentlich auch erwartet habe. Warum das nicht 
mehr so ist wenn ich die Widerstandsänderung durch das 
Pulsweitenverhältnis erzwinge, muss ich noch rausfinden.

Ralph

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Die BJT sind das Problem. Du brauchst ja einen R-Modulator. Ersetze sie 
durch JFETs mit entsprechender Gate-Vorspannung. MOSFET müßte es auch 
tun. Selbst ein halber PowerMOSFET wie der 2N7000 sollte gehen. Ja, die 
haben mehr Toleranzen.

von Ralph B. (rberres)


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Abdul K. schrieb:
> Die BJT sind das Problem. Du brauchst ja einen R-Modulator. Ersetze sie
> durch JFETs mit entsprechender Gate-Vorspannung. MOSFET müßte es auch
> tun. Selbst ein halber PowerMOSFET wie der 2N7000 sollte gehen. Ja, die
> haben mehr Toleranzen.

Die BJTs sollten nicht als einstellbaren Widerstand dienen sondern als 
reinen Schalter.

Der entsprechende Widerstand sollte sich durch das Verhältnis 
Einschaltdauer zu Ausschaltdauer einstellen, was prinzipiell auch 
funktioniert.

Das mit dem R-Modulator ist richtig. Genau sowas benötige ich.

Aber diese ganze Frickelei mit Halbleiter als steuerbaren Widerstand mit 
samt seinen prinzipbedingten Unlinearitäten möchte ich eigentlich nicht.

Das ganze muss hochlinear sein deswegen fallen kompensation von 
irgendwelchen Kennlinien mit Diodenmatrixe etc schon mal raus.

Als Beispiel mal ein Widerstandssweep das funktioniert einwandfrei.

Warum das mit dem Pulsbreitenmodulator nicht zufriedenstellend 
funktioniert, verstehe ich noch nicht ganz.

Ralph

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Hm. Wie genau muß es denn sein? Es gibt ja noch programmierbare Potis. 
Was ist das denn für ne Quelle V4?

von Ralph B. (rberres)


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Abdul K. schrieb:
> Hm. Wie genau muß es denn sein?

sollte schon besser 0,1% sein.

Abdul K. schrieb:
> Was ist das denn für ne Quelle V4?

die Quelle soll nachher ein Audiosignal im Bassbereich sein , welches 
bis ca 1KHz geht. Genauer gesagt soll das Signal der Auslenkung des 
Lautsprechers entsprechen.

Ralph

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Ähh, jeder Widerstand und Kondensator einzeln abgeglichen???

Naja, Ralph, entweder ich interpretiere deine Vorstellung völlig falsch 
oder du hast falsche Erwartungen. So genau wird das nie. Damit bin ich 
raus, da sinnlose Zeitverschwendung.
Ich hoffe du bist nicht gekränkt.

von Ralph B. (rberres)


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Abdul K. schrieb:
> Ähh, jeder Widerstand und Kondensator einzeln abgeglichen???

auf die Absolutwerte der Zeitverzögerung kommt es garnicht mal an 
sondern auf die linearität der Übertragungskurve. Da sind die 
Anforderungen hoch.

Das ganze Konstrukt dient dazu um den Dopplereffekt bei Tieftönern zu 
kompensieren. Durch eine der Membranbewegung entgegengesetzte 
Zeitverzögerung des Signales kann man erreichen das die Membran 
scheinbar still steht, und somit zu keiner Frequenzmodulation der hohen 
Töne durch die Membranbewegung bei tiefen Tönen kommt.

Immerhin sinkt die Auslenkung mit zunehmnder Frequenz mit 12db/Oktave 
also 40db/ Dekade das sind bei einen Frequenzunterschied zwischen tiefen 
und hohen Ton von Faktor 10 bereits um Faktor 100. Oder anders 
betrachtet. der 1KHz Ton der abgestrahlt wird wird mit dem 100Hz Ton 
Frequenzmoduliert, weil dessen Auslenkung der Membrane  100 mal größer 
ist als die des 1KHz Tones.

Mag sein das ich zu hohe Anforderungen stelle und du dich nicht mehr mit 
der Sache befassen willst. Trotzdem vielen Dank für deine Mühe.

Aber wenn man das abgestrahlte Signal nicht verschlimmbessern will muss 
man hohe Anforderungen an Linearität stellen.

Ralph

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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LTC2644 Prinzip?

Ich versteh dann nicht, wie man überhaupt hören kann. Die Membran im Ohr 
verhält sich doch dann auch so, oder?

von Ralph B. (rberres)


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Abdul K. schrieb:
> Ich versteh dann nicht, wie man überhaupt hören kann. Die Membran im Ohr
> verhält sich doch dann auch so, oder?

Die Membran im Ohr macht aber viel geringere Auslenkungen. Die liegt nur 
im Mikrometerbereich.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Davon habe ich schonmal gehört. Stellt das die Welt auf den Kopf? Alles 
unlinear...


Ich habe etwas rumgesucht. z.B.
http://www.eevblog.com/forum/projects/voltage-to-resistance-converter/msg447887/?PHPSESSID=57f78c215e30bcd681dddd6632a45fbf#msg447887

Also
1. voltage to resistance
2. voltage-controlled resistance
3. current-controlled resistance

kann einen sicherlich 2 Tage beschäftigen. Falls da was bares rauskommen 
würde, könnte ich das für dich gerne machen. Ist das ein Uni-Projekt 
oder so?

Anderer Weg wäre es komplett digital zu machen.

: Bearbeitet durch User
von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Meiner Meinung nach müßte man den Spannungsteiler 1:1 machen für 
maximalen Dynamikbereich, also R39=R3, falls die PWM 0 bis 100% gefahren 
wird.

Ein anderes Problem ist der Fußpunkt des RC-Tiefpaß. Das ist dann 
jeweils der vorhergehende OpAmp-Ausgang. Folge: Das PWM Signal zeigt 
sich im Nutzsignal.

von Ralph B. (rberres)


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Also zunächst mal

Es ist ein privates Projekt, welches mich aber irgendwie fesselt, dort 
auch ein Weg zu finden,wie man es realisieren kann.

Ich habe es auch schon mal mit OTAs (LM13700 )versucht. Das 
funktionierte prinziepiell. Jedoch war das ein Rauschgenerator. Das 
Rauschen war einfach nicht akzeptabel.

Man könnte es mit ziemlichen Aufwand digital lösen. Würde sich anbieten, 
wenn  man die Frequenzweiche auch gleich digital aufbaut.

Aber ich habe es mir in den Kopf gesetzt das erst mal analog zu lösen.

Ich hatte es auch schon mit Gilbertzellen etc versucht. Aber es war 
immer das Problem, entweder zu hohes Rauschen oder zu große 
Unlinearität.

Ralph

von Ralph B. (rberres)


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Abdul K. schrieb:
> Meiner Meinung nach müßte man den Spannungsteiler 1:1 machen für
> maximalen Dynamikbereich, also R39=R3, falls die PWM 0 bis 100% gefahren
> wird.

Die PWM muss garnicht mal 0-100% sein.

Bei einen Tieftöner welcher sagen wir mal 1cm Hub macht,wäre das eine 
Laufzeitänderung von +-30uSek. Da man keine negativen Laufzeiten 
erzeugen kann, wird man eine Lufzeit von 40uSek wählen und diese um 
+-30us modulieren. also 10-70us. Das würde 2cm Hub einer Schallquelle 
entsprechen ( bei einer Schallgeschwindigkeit von 330m/Sek ).

2cm Hub eines Lautsprechers ist schon ordentlich. Aber gerade kleine 
Tieftöner erreichen diese sehr schnell.

Die Übertragunskurve Steuerspannung Verzögerung wird dann schon 
linearer, aber noch nicht linear genug.

Ralph

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Die 0,1% sind einfach unrealistisch (Auch wenn sie momentan gar nicht 
exakt auf irgendwas bezogen sind). Wenn ich deine Kenntnisse nicht 
halbwegs kennen würde, würde ich das als Anfängerspinnerei abtun und 
unter noch eine Power-LED ohne Vorwiderstand Thread in die Rundablage 
stecken ;-)

Schau dir mal den TDA1074A an. Das ist beschrieben wie sie es realisiert 
haben. Aber vielleicht 5% mit Glück...
Multiplying DAC wäre noch ein Stichwort.

Hast du den Modulationseffekt an der Membran mal praktisch messen 
können? Nachweisen?


Was ich momentan gar nicht verstehe ist, warum Verstärker immer THD weit 
unter 0,1% haben sollen, aber die Lautsprecher locker 0,5%, und die 
Ohren sollen 1% haben. Wenn nun noch dieser Effekt hinzukommt, denn man 
wohl als THD umrechnen kann, bleiben einem ja nur In-Ear Kopflauscher, 
oder?

Ich hatte mal einen Freund, der die Membran mit einem Laser abtasten 
wollte. Dann hat er eine sich bewegende Kugel als Patent für einen 
Lautsprecher angemeldet.
Damals in meiner Ausbildungszeit waren wir gierig nach mehr Elektronik 
und in den Pausen besprachen wir Ideen. Das unsere Gedanken in seinem 
Patent landeten, bekam ich erst 20 Jahre später durch Zufall raus. Ich 
hatte mich nur damals gewundert, daß er auf einmal so schweigsam wurde. 
Tja. Hatte Freund ist wohl der richtige Status für so einen menschlichen 
Betrug.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Unterdrückt die Signalverarbeitung im Ohr/Gehirn diesen Effekt?

> Die Übertragunskurve Steuerspannung Verzögerung wird dann schon
linearer, aber noch nicht linear genug.

Du meinst hier die 1:1 Widerstände oder auf was bezieht sich das.

SA602 kannst du knicken. Ich habe mal deren Offsets über einige 
Jahrgänge gemessen. Viel schlechter als erwartet bei einem 
monolithischen Chip. Damit war mein Projekt dann auch beendet.

: Bearbeitet durch User
von Ralph B. (rberres)


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Abdul K. schrieb:
> Die 0,1% sind einfach unrealistisch (Auch wenn sie momentan gar nicht
> exakt auf irgendwas bezogen sind).

Es wird ja auch keine Abweichung von Absolutwerten mit dieser 
Genauigkeit verlangt, aber die Umsetzkennlinie muss so linear sein, weil 
sonst wieder zusätzliche Verzerrungen entstehen.

Abdul K. schrieb:
> Wenn ich deine Kenntnisse nicht
> halbwegs kennen würde, würde ich das als Anfängerspinnerei abtun und
> unter noch eine Power-LED ohne Vorwiderstand Thread in die Rundablage
> stecken ;-)

Vielen Dank für das Komplement.

Abdul K. schrieb:
> Schau dir mal den TDA1074A an. Das ist beschrieben wie sie es realisiert
> haben. Aber vielleicht 5% mit Glück...

Werde ich mir mal anschauen. Ist vermutlich auch eine Gilbertzelle

Abdul K. schrieb:
> Multiplying DAC wäre noch ein Stichwort.

Hatte ich auch schon dran gedacht. Es sind bei einen 8Stufigen 
Allpassfilter 8 solcher DACs erforderlich. Das ist schon ziemlicher 
Aufwand, aber vielleicht zielführend.

Abdul K. schrieb:
> Hast du den Modulationseffekt an der Membran mal praktisch messen
> können? Nachweisen?

Ja hat man eindeutig mit einen Spektrumanalyzer sehen können.

Man sieht die Seitenbänder um den Hohen Ton im Abstand mit dem tiefen 
Ton.

Man kann es sogar höhren. Der hohe Ton wird einfach unsauberer.

Abdul K. schrieb:
> Was ich momentan gar nicht verstehe ist, warum Verstärker immer THD weit
> unter 0,1% haben sollen, aber die Lautsprecher locker 0,5%, und die
> Ohren sollen 1% haben. Wenn nun noch dieser Effekt hinzukommt, denn man
> wohl als THD umrechnen kann, bleiben einem ja nur In-Ear Kopflauscher,
> oder?

K2 sind nicht mal das schlimmste denn sie sind harmonische Verzerrungen 
die von den Röhrenfans sogar als angenehm empfunden werden, da sie im 
Oktavabstand auftreten. K3 wird schon schlimmer , denn sie sind 
dissonant.

Noch schlimmer wird es mit IM Verzerrungen also Summen und 
Differenztönen

die fallen sehr schnell auf.

Es hängt natürlich auch stark von der Musik ab die man hört. Bei Techno 
liegt die Schwelle ab der es störend wird sicherlich bei etwa 10% oder 
höher. Bei Klavier oder Streichkonzerte sieht es schon anders aus. 
Natürliche Stimmen sind auch sehr kritisch.

Abdul K. schrieb:
> Ich hatte mal einen Freund, der die Membran mit einem Laser abtasten
> wollte. Dann hat er eine sich bewegende Kugel als Patent für einen
> Lautsprecher angemeldet.

Ja auch solche Versuche gab es.

Der Lautsprecher von mir wird der Tief und Mitteltöner mit einen 
induktiven Sensor abgetastet. Der Hochtöner wird kapazitiv abgetastet.

Da ich mal in den Gründerjahren bei Backes&Müller gearbeitet habe , habe 
ich ziemlichen Einblick in diese Regelungstechnik bekommen, und kenne 
diese Lautsprecher auch sehr gut.

Man kann sich jetzt darüber streiten , ob es Spinnerei ist solch ein 
Aufwand zu treiben. Ich will auch keine  Überzeugungsarbeit leisten das 
das das beste System überhaupt wäre. Aber ich persöhnlich höre den 
Unterschied schon sehr deutlich, und viele die ich kenne auch.

Ralph

: Bearbeitet durch User
von Ralph B. (rberres)


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Abdul K. schrieb:
> Du meinst hier die 1:1 Widerstände oder auf was bezieht sich das.

Ich hatte ja wie im Tread beschrieben versucht mit der PWM Methode einen 
Widerstand zu simullieren.

Jedoch war der Zusammenhang zwischen Pulsweite und daraus generierten 
Widerstand eher quadratisch als linear.

Ralph

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Ja, da muß man eine kuriose Funktion realisieren. Sowas ähnliches gibt 
es als Problem bei Fadern zwischen zwei Audiokanälen. Aber da es ja 
nicht mechanisch gesteuert werden darf in deiner Sachlage, GROSSES 
Problem.

Hier hat einer versucht aus JFETs das letzte rauszuholen:
https://www.ee.iitb.ac.in/~spilab/papers/2014/paper_rani_indicon2014.pdf

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Abdul K. schrieb:
> Was du willst, geht meines Erachtens nicht in einem Schritt in LTSpice.
> Du möchtest das PWM-Signal linearisieren. Das ist ne Funktion die tran
> brauch, aber dann willst du per AC-Analyse den Frequenzgang. Du wirst es
> aufteilen müssen. Erst die PWM linearisieren und dann AC laufen lassen.

Ich habe da einen Link wo man sich über die Linearisierung schlau machen 
kann:
https://easyeda.com/guest/Class_D_amp-vw2WQ82kC

Intensiv untersucht habe ich das bislang nicht. Sieht überflogen ganz 
gut aus. Auf IEEE Papers findet man da noch viel mehr, oft sehr 
abgehoben.

In LTspice mache ich sowas ähnliches um PLLs und mixed-mode 
Demodulatoren zu simulieren. Da allerdings ersetze ich den Taktgenerator 
durch eine equivalente Spannungsquelle und den digitalen Teiler durch 
einen Spannungsteiler. Danach forme ich die sich ergebende Spannung zu 
einer Frequenz um mit der Modulator-Komponente. Dadurch kann LTspice mit 
viel weniger Zeitauflösung laufen und wird deutlich schneller. Bei den 
ewig langen Sims in diesem Problembereich hilft das ein wenig.
Wenn z.B. bei einer digitalen PLL der Teiler zeitabhängig gesteuert wird 
durch den Phasenvergleicher, dann wird das eine einfache gleitende 
Division. Man erspart sich eine Ummenge von Rechenzwischenschritten.

von Ralph B. (rberres)


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Abdul K. schrieb:
> Ja, da muß man eine kuriose Funktion realisieren. Sowas ähnliches gibt
> es als Problem bei Fadern zwischen zwei Audiokanälen. Aber da es ja
> nicht mechanisch gesteuert werden darf in deiner Sachlage, GROSSES
> Problem.

Gestern habe ich die ganze Allpasskette mal simuliert ohne 
Pulsbreitenmodulator, sondern habe einen Parametersweep mit den 
Widerständen direkt gemacht.

Man konnte sehen das der Zusammenhang zwischen dem Wert der Widerstände 
und der Signallaufzeit hochlinear ist. So das sich das Problem wirklich 
auf spannungssteuerbare Widerstände reduziert.

Es scheint also wirklich so zu sein das wenn man einen Schalter mit 
einen Rechtecksignal fester Frequenz aber variabler Einschaltdauer 
benutzt, der dadurch synthesierte Widerstand keinen linearen 
Zusammenhang zur Einschaltdauer des Rechteckes hat, sondern mehr ein 
quadratischer ( oder doch einer E-Funktion? ) .


Dieses Problem zu analysieren und eine Lösung zu finden scheint die 
nächste Hürde zu sein. Mal sehen was mir noch einfällt.

Man könnte natürlich jetzt 8 16bit DACs welche in allen vier Quadranten 
arbeitet, also multiplizieren kann verwenden und diesen mit einen 16Bit 
ADC ansteuern. Aber dann wird der Hardwareaufwand schon gewaltig. 
Vielleicht mache ich das im Endeffekt doch so.

Ralph

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Das die Simulation sich schlecht realisieren läßt, heißt ja nicht 
unbedingt die Hardware geht dann auch nicht.
Du willst also die Kennlinie passend verkrümmen, so daß sie im Allpaß 
dann linear erscheint. Das sollte mathematisch nicht sonderlich schwer 
sein. Ist die Frage, wie kompliziert es in Hardware ist. Bei 0,1% ;-)

Tja, du teilst dein Schicksal mit mir. Hier lesen vielleicht 20 Leute 
mit und 5 von denen können irgendwas ergiebiges beitragen.
Vielleicht in die Yahoo LTspice Gruppe rüberbringen, englischsprachige 
Foren oder sci.electronics.design?

von Ralph B. (rberres)


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Naja die Simulation klappt schon. Aber es deckt mir halt auf das es mit 
dem Pulsbreitenmodulator offenbar nicht so ohne weiteres geht.

Ich muss halt jetzt erst mal kapieren warum das so ist.

Wenn ich es kapiert habe, dann fällt mir eventuell auch eine Lösung ein 
mit der ich das Linearitätsproblem umschiffen kann.

Was ich nicht möchte, ist mit irgendwelchen Diodenkennlinien eine 
entgegengesetzte Kennlinie annähern. Denn sowas geht regelmäßig schief.

Es muss schon eine Lösung her, bei welcher dieses Linearitätsproblem 
prinzipiell erst gar nicht auftritt.

Ralph

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Wie wäre es mit einer Fotodiode als geregelter Widerstand? Eventuell 
zwei Empfänger antiparallel, so daß die extern auftretende Spannung 
minimiert wird. Sozusagen ein regelbares Dämpfungglied a la PIN-Diode 
bei HF. Also die beiden Empfängerdioden eines IL300 z.B.

Nur so ne unausgegorene Idee.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


Angehängte Dateien:

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Hier der Erguß. Sieht gar nicht soooo schlecht aus. Habe ne perfekte 
lineare Kennlinie mit eingeblendet zum Vergleich.
Ist gerade aus dem Parallelthread zu 4-ten Pin im Optokoppler 
entstanden.

Vielleicht befruchtet das deine Fantasie??

Gruß

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Falls du dich mehr für OTAs interessierst, hier gibts Theorie und einige 
Typennummern: http://synth.stromeko.net/diy/OTA.pdf

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