Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Audio Verstärker rauscht stark


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von Manuel (Gast)


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Hallo,

habe einen Aktivlautsprecher hier, der sehr stark rauscht. Ein weiterer 
Lautsprecher diesen Typs macht dies nicht so stark.

Ich habe herausgefunden, dass das Rauschen von einem Notchfilter 
verursacht wird. Nach Entfernen von R65 ist das Rauschen viel leiser.

Der OP ist ok, die Kondensatoren haben die richtige Kapazität. Was 
könnte die Ursache sein? Die werte sehen für mich praxisfern und vom 
Computer berechnet aus.

Danke

von Michael X. (Firma: vyuxc) (der-michl)


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Das sind Kerbfilter (Notch), die dämpfen einen begrenzten Bereich. 
Offensichtlich wird so der Frequenzgang geradegezogen.
Rauschen sollte es dennoch nicht. Die Dämpfung ist mit -10dB angegeben, 
das ist nicht besonders viel.
Hast du ein Oszilloskop und kannst du an der Stelle messen? Der OP 
könnte schwingen.

von MaWin (Gast)


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Manuel schrieb:
> Was könnte die Ursache sein

Verstärker rauschen hörbar oftmals dann, wenn sie wegen Instabilitäten 
in Wirklichkeit auf unhörbarer Frequenz schwingen.

von Peter D. (peda)


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Sehe ich auch so, da schwingt was.
Mal die Schaltung simulieren, ob sie stabil ist. Gerade 
Kettenschaltungen von Filtern sind gerne für Überraschungen gut.

Ist das ein professionelles Kaufteil oder irgendwas aus dem Web?
Bei Eigenentwicklungen kann oftmals das Platinenlayout das Problem sein.

Bei guter Auswahl der Chassis und gutem mechanischem Aufbau sollten 
eigentlich keine komplexen Filter nötig sein, sondern einfache 
Frequenzweichen ausreichen.

von HildeK (Gast)


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Manuel schrieb:
> Die werte sehen für mich praxisfern und vom
> Computer berechnet aus.

Warum? Das sind doch normale E96-Werte für die Rs (bis auf 267R sogar 
E24) und E12 für die Cs. Für Filter braucht man schon enger tolerierte 
BE.

von HildeK (Gast)


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HildeK schrieb:
> E24

E48!

von Manuel (Gast)


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Es ist eine günstige Aktivbox von Mackie. Den Namen hat sicher der ein 
oder andere schonmal gehört.
Die Endstufe hat ein Schaltnetzteil. Clas D Amp für den Tieftöner und AB 
für den Hochtöner, welcher rauscht. Die Trennung erfolgt somit aktiv.

Mit dem Oszi ist kein klares Schwingen zu erkennen, lediglich das 
Rauschen ist gut zu sehen. Mit der Feld Sonde sind 4MHz fast überall zu 
messen, was sicherlich eine Obwerwelle vom Schaltnetzteil ist. Die 
Spannungsversorgungen sind allerdings relativ sauber (+-35mV).

Ursächlich scheint auf jedenfall der gelb markierte Teil. Ich habe dort 
aber bereits alles komplett durchgemessen. Womöglich ist der Filter 
wirklich instabil?
Diesen komplett zu simulieren oder zu berechnen ist fast die Arbeit 
nicht wert, aber wenn sonst keiner eine Idee hat?

von Andreas F. (chefdesigner)


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Mackie steht eigentlich für Qualität. Wie "günstig" war die denn?

von Klaus R. (klara)


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Manuel schrieb:
> Womöglich ist der Filter
> wirklich instabil?

Kannst Du ja mal mit LTspice simulieren.

Ich denke, die Schaltung hat ursprünglich funktioniert. Wer solch ein 
Filter entwirft, der weiss eigentlich was er tut. Ich würde mal auf 
kalte Lötstellen oder defekten Leiterbahnen mit Kältespray prüfen. 
Klingt zwar etwas weit hergeholt, aber ....

Gibt es eigentlich keine Blockkondensatoren für die IC?
mfg klaus

von Manuel (Gast)


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Die Box kostet etwa 400€. Die Platine sieht professionell aus. 
Blockkondensatoren usw vorhanden, sowie eine gewisse Abschirmung zum 
Rest.

Das mit dem Schwingen klingt für mich auch am plausibelsten, aber mit 
100MHz Oszi, analog und 1/10 Tastkopf nichts auffälliges zu sehen.

Eventuell hat auch die andere Box einen defekt, aber fakt ist, dass der 
Notch-Filter ein unangenehmes Rauschen produziert.

Ich werde es Simulieren

von hinz (Gast)


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Manuel schrieb:
> Ich werde es Simulieren

Wärs nicht einfacher den defekten Opamp auszutauschen?

von C123 (Gast)


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hinz schrieb:
> Wärs nicht einfacher den defekten Opamp auszutauschen?

:-))
Einfacher vielleicht, je nach Begabung, nicht. Aber vermutlich 
Zielführender...

von Manuel (Gast)


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Wie anfangs bereits geschrieben ist dieser Ok, da breits gegen NE5532 
getauscht.

von Helmut S. (helmuts)


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In der Simulation(LTspice) erhält man ohne die beiden Notchfilter 
Unoise=7uV.
Mit dem ersten Notchfilter Unoise=13uV.
Mit dem ersten und dem zweiten Notchfilter Unoise=34uV.

Außerdem kommt man beim 2. Notchfilter nur dann auf die angegeben 
Notchfrequenz (4754Hz), wenn man beim 1,5n und 15n das x2 weglässt (x2 
bedeutet 2 parallel). Das ändert aber prinzipiell wenig an den 
obengenannten Rauschspannungen.

von hinz (Gast)


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Manuel schrieb:
> Wie anfangs bereits geschrieben ist dieser Ok, da breits gegen NE5532
> getauscht.

Das war halt keine gute Idee, man nimmt das Original.

von Achim B. (bobdylan)


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Helmut S. schrieb:
> Außerdem kommt man beim 2. Notchfilter nur dann auf die angegeben
> Notchfrequenz (4754Hz), wenn man beim 1,5n und 15n das x2 weglässt

Da steht aber nicht x2, sondern 2.0%...

von Old P. (Gast)


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Hmmm,
die 4580 sind schon rauscharme OPVs (wenn keiner defekt ist), bleiben 
die übrigen Teile. Ich vermute SMD-Aufbau? Auch Widerstände und 
Kondensatoren (gerade aus Keramik) können rauschen. Allerdings würde 
auch ich zunächst auf Schwingen tippen. Das muss ja nicht in dieser 
Baugruppe sein, aber kann durch diese ausgelöst werden.
Oder eben die schon genannten kalten oder lauwarmen Lötstellen (scheiß 
bleifreies Lötzinn...) treiben ihr Unwesen.

Old-Papa

von Klaus R. (klara)


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Old P. schrieb:
> Oder eben die schon genannten kalten oder lauwarmen Lötstellen (scheiß
> bleifreies Lötzinn...) treiben ihr Unwesen.

Mal mit Kältespray getestet?
mfg klaus

von Helmut S. (helmuts)


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Achim B. schrieb:
> Helmut S. schrieb:
>> Außerdem kommt man beim 2. Notchfilter nur dann auf die angegeben
>> Notchfrequenz (4754Hz), wenn man beim 1,5n und 15n das x2 weglässt
>
> Da steht aber nicht x2, sondern 2.0%...

Hallo Achim,

danke für deine Korrektur. Da hätte ich wohl genauer hinschauen sollen 
und nicht gleich an eine Besonderheit von LTspice denken sollen.


Hier die korrigierten Ergebnisse der Rauschanalyse. Es ist tatsächlich 
so, dass das 2. Notchfilter das Rauschen auf den dreifachen Wert erhöht.

Komplett Unoise 45uV
Ohne U7 Unoise=13uV
Ohne U6 und U7 Unoise=7uV

Das Bild zeigt den Schaltplan und den Frequenzgang.

Im Anhang sind die Dateien für LTspiceXVII. Mit Rechtsklick auf den 
Opamp sieht man die Opamp-Parameter mit denen ich simuliert habe.
http://ltspice.linear-tech.com/software/LTspiceXVII.exe

Gruß
Helmut

Nachtrag:
Die einfachste Verbesserung/Lösung wäre es mit dem ersten Opamp soviel 
Verstärkung wie möglich(5...10) zu machen und dann beim letzten Opamp 
die Verstärkung wieder zu reduzieren. Damit kame man fast herunter auf 
7uV Rauschspannung.

: Bearbeitet durch User
von Manuel (Gast)


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Vielen lieben Dank für die Simulation Helmut.

Das macht fast die 10dB Rauschunterschied aus, die ich auch meine zu 
hören.
Ich werde die Schaltung dennoch mal noch mit dem Labornetzteil versorgen 
und nochmals messen, bzw. Kältespray versuchen. Die Platine sieht aber 
wie gesagt hochwertig aus, SMD und Folienkondensatoren im Audio Pfad.

Was mir noch auffällt ist, dass der erste Nocht wesentlich stärker 
dämpft, als im Schaltplan angegeben.

Die Schaltung zu ändern wäre die Notlösung.
Aber wie kommt es dazu, dass die Notchs so viel rauschen erzeugen? Mich 
würde auch die Theorie dahinter interessieren?

von Helmut S. (helmuts)


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> Aber wie kommt es dazu, dass die Notchs so viel rauschen erzeugen?

Ganz einfach den Teil weglöschen und die Rauschanalyse nochmals starten.

Verstärkung kannst du mit R2 einstellen.
Zum Abschwächen R16 durch einen Spannungsteiler mit 6,81kOhm 
Innenwiderstand ersetzen.

: Bearbeitet durch User
von HildeK (Gast)


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@Helmut S.
Du hast eine schöne Analyse gemacht und auch eine mögliche Abhilfe 
genannt. Gut! Aber nicht verständlich in dem Zusammenhang ist doch auch:
Manuel schrieb:
> Ein weiterer
> Lautsprecher diesen Typs macht dies nicht so stark.

'nicht stark' heißt doch, er rauscht auch und da hilft deine Maßnahme 
sicherlich. Aber es gibt wohl doch noch einen Defekt in dem untersuchten 
LS.

von Klaus R. (klara)


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Manuel schrieb:
> Aber wie kommt es dazu, dass die Notchs so viel rauschen erzeugen? Mich
> würde auch die Theorie dahinter interessieren?

Rauschen, Widerstandsrauschen, wird durch reale ohmsche Widerstände 
erzeugt. So wurde mir das noch vor ein paar Wochen hier im Forum 
bestätigt, als es um Tonabnehmersysteme (Plattenspieler) ging.

An U6 und U7 sehen wir mit R11 und R14 relativ kleine Widerstände (383 
und 267 Ohm) die an - IN gehen. Am + IN haben wir mit R12 und R15 
relativ hohe Widerstände (200 k und 182 k). U6 ist aber mit R10 und R7 
niederohmig an U3 angebunden. Das ist wieder günstiger als U7 über R13 
und R9 + R 8 an U3.

Die Spannungsteilung durch C5 und C6 und C7 und C8 ist dabei nicht 
berücksichtigt. Das kann LTspice besser.
mfg Klaus

von Parteipropaganda entlarvt (Gast)


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> Ich habe herausgefunden, dass das Rauschen von einem Notchfilter
> verursacht wird. Nach Entfernen von R65 ist das Rauschen viel leiser.
... dann laß den Widerstand doch einfach weg oder dimensioniere den 
zweiten Filter anders bzw. versuche mal einen kleineren Widerstand.
Je nach Widerstandsmaterial hast Du zudem auch noch mehr oder weniger 
Rauschen, der Materialhinweis weiter oben war eigentlich zielführend.
Hörst Du eigentlich einen Unterschied, wenn Du den zweiten Filter 
komplett wegläßt?
Kill doch einfach mal den zweiten Notchfilter und höre Dir das Ergebnis 
an.

von H-G S. (haenschen)


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Hat da jemand PSpice zum Laufen gebracht ?   :-)

von Helmut S. (helmuts)


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H-G S. schrieb:
> Hat da jemand PSpice zum Laufen gebracht ?   :-)


Ich denke mit der Demo-Version wird das an der Anzahl der Bauteile 
scheitern.
Nimm halt das kostenlose LTspiceXVII. Das ist kostenlos und jegliche 
ohne Einschränkung.


Ich hatte übersehen, dass es auf der Webseite des Herstellers auch ein 
SPICE-Modell gibt.
https://www.njr.com/semicon/products/NJM4580.html

Im Anhang die neue Schaltung mit dem Modell des NJM4580. Es war nur eine 
".lib"-Zeile und ein Austausch mit dem Symbol "opamp2" notwendig.

Das Modell njm4580_s enthält nicht die korrekte Rauschleistungsdichte 
(1,64nV statt 3,2nV). Vermutlich ist der Wert zufällig entstanden da in 
dem mitgelieferten Simulations-PDF auch keine Rauschanalyse enthalten 
ist.
Die unten angegebenen Werte unten wurden mit dem UniversalOpamp2-Modell 
simuliert (en=4nV, in=1pA).
Komplett Unoise 45uV
Ohne U7 Unoise=13uV
Ohne U6 und U7 Unoise=7uV
Wenn ich auf 3,2nV(Datenblatt) und 1p(geschätzt) gehe, dann kommen 39uV 
statt 45uV heraus.

Gruß
Helmut

von Manuel (Gast)


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Habe nun R38 durch 5,6k ersetzt, sowie R111 durch einen Spannungsteiler, 
bestehend aus 27,4k und 9,1k. Der 9,1k kann dabei ganz einfach an C47 
und R64 gelötet werden.

Der Kollege hat mir inzwischen die andere Box gebracht, welche aber 
genauso rauscht, sehr toll. Nun konnte ich aber den Umbau mit dem 
Messmikro vergleichen. Das Rauschen wurde so fast 10dB leiser.

Es handelt sich um Mackie SRM 350 V2. Mal schauen wie sich das in der 
Praxis auswirkt. Eventuell kann ein Moderator den Threadnamen gegen den 
Lautsprechertyp aktualisieren?
Danke für die Hilfe und die Simulation.

von Manuel (Gast)


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Was noch getestet werden müsste, ob nicht ggf. der erste OP ins Clipping 
konmmen könnte, der bekommt ja noch das Signal mit voller Bandbreite

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