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Elektronikkomponenten jeder Art Selbstgebautes, das Freude macht

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  #1  
Alt 17.04.2018, 20:48
ninioskl ninioskl ist offline
 
Registriert seit: 23.01.2016
Beiträge: 102
Standard Vorstufe - klein, präzise, selbstgebaut...

Hallo,
ich berichte Euch hier vom Bau eines kleinen Vorverstärkers.

Das Gerät wird zur analogen Abnahme von einer PA, als eine Art "Kabeltreiber" benötigt.
Das Problem liegt in der räumlichen Distance zwischen Bühne /DJ und dem Technikrack. Der Sekundärausgang des DJ Systems kann keine 15m Kabel treiben, ohne dass es zu hörbaren Klangveränderungen kommt. Das liegt auch in der - im Vergleich zum Mainausgang - "dünnen" Monitor Ausgangsstufe.
So aufzunehmen macht wenig Sinn.
Es soll also der Mainausgang als Quelle abgenommen werden.

Dies führt konstruktiv sofort zu einer speziellen Anforderung an das Gerät bzw. der Vorgabe, dass der Treiber...also das Mainsignal - möglichst keine weitere Impedancebelastung erfahren soll.

Es geht also darum, einen Vorverstärker mit verhältnismäßig hoher Eingangsimpedance zu bauen, der die Quelle nur minimal belastet und der das Signal am Ausgang mit ausreichend hoher Performance abbildet.
Dabei soll das Gerät auch für längere Kabelwege geeignet sein.

Prinzipell wäre das Ergebnis ein kleiner Kasten mit 4 Audioconnectoren und einem Poweranschluss....fertig.

Poweranschluss klingt gut...aber was für Power? Netzspannung oder Kleinspannung?
Was für ein Verstärker soll eigentlich in dem Kasten sein - und was für eine Stromversorgung würde man dafür benötigen?

Wenn man das Ganze z.B. als Röhrenvorstufe haben möchte, wird die Powerfrage und deren Ausführung lebensgefährlich -
Bei meinen geringen Röhrenerfahrungen keine gute Idee.

Wenn man mit diskreter Transistortechnik arbeiten will, benötigt man eine symmetrische Betriebsspannung, oder man hat Koppelkondensatoren im Signalweg.
Bei OPV Technik ist das im Prinzip gleich.

Wenn man aber eine symmetrische Betriebsspannung benötigt, wird das mit einem Steckernetzteil nichts, weil es diese Steckernetzteile nicht mit solchen Ausgangsspannungen gibt, bzw. ich keine gefunden habe, die mir gefallen.

Also müssen wir das Netzteil irgendwie auch selber bauen.
Sinnvoll wäre es, das Netzteil in das Gehäuse, in dem sich der Verstärker befindet mit einzubauen.
Wenn man es so macht, bräuchte man einen Schalter, mit dem man den Verstärker von der Front Ein / Ausschalten kann.
Und natürlich gehört dazu eine Power LED.

Als Gehäuse für den Vorverstärker soll ein altes 1HE 19" Leergehäuse aus Stahlblech mit Aluminiumfront dienen , was seit Jahren rumliegt und immer mit dem Gedanken...da kann man mal nen Vorverstärker oder sowas reinbauen....
von einer Ecke in die andere geräumt wurde.

OK, wenn man das Gehäuse betrachtet, ist da ne Menge Platz drin.
Es ist 44cm breit und 25cm tief.
Gäbe es da nicht die Möglichkeit, die Austattung und die Fähigkeiten des zu bauenden Verstärkers zu erweitern?

Warum nicht einen schaltbaren Eingang bauen? Da könnte man mehrere Eingangskanäle und sogar mit unterschiedlichen Eingangsimpedancen machen...

Und warum nicht einen zusätzlichen, in der Lautstärke regelbaren Verstärker /Ausgang einbauen ? - damit könnte man dann sogar eine Endstufe ansteuern.

Final, möchte ich auch gern noch eine Kopfhörerbuchse in die Front.

Alles in allem ist das jetzt aber mehr als nur 2 Verstärker für rechts und links.

Jetzt gibt es Schalter und Potis auf der Front...es gibt Signalwege im Inneren, und 3 VV Ausgangspaare, die unabhängig voneinander spielen sollen.
Fixed Out, Variable Out, Variable Out Headphone.
Alle Ausgänge sollen jeweils ihren eigenen Verstärker haben

Soweit erst einmal die Planung für das zu bauende Gerät
Viele Grüße
Frank

Geändert von ninioskl (17.04.2018 um 21:47 Uhr).
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  #2  
Alt 17.04.2018, 22:42
ninioskl ninioskl ist offline
 
Registriert seit: 23.01.2016
Beiträge: 102
Standard Grundüberlegungen, Konzept, Gehäuse, Netzteil

Wir werden die einzelnen analogen Verstärker in OPV Technik ausführen.
Wir versprechen uns davon verschiedene Vorteile.

Einen möglichst kurzen Signalweg durch alle Verstärkerzüge - und natürlich definierte und konstante Ergebnisse, was die eigentliche Audioschaltung und deren Auslegung betrifft.

Meint, die mit dem Operationsverstärker erreichbaren Werte, wie Power supply rejection oder THD+N wären mit diskreten Transistorschaltungen nicht bzw. nur sehr schwer realisierbar.

Wir werden single OPVs in DIL8 Gehäuse verwenden. In jedem Chip befindet sich also nur ein Verstärker.
Zum Betrieb benötigen wir +- 17V Gleichspannung an jedem der OPVs.

Bevor man in das Gehäuse irgend etwas einbauen kann, muss die Rückwand des Stahlgehäuses verarztet werden.
Da wo man die Audiobuchsen einbauen würde, befinden sich kleine Lüftungslöcher im Blech.

Ich habe ein Aluminiumprofil als neue Rückwand bündig aufgesetzt und in Diese die Chinchbuchsen montiert.

Außerdem habe ich einen Kaltgeräteeingang mit Filter in die Rückwand montiert.

Viele Grüße Frank
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Geändert von ninioskl (17.04.2018 um 22:48 Uhr).
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  #3  
Alt 17.04.2018, 23:28
KSTR KSTR ist offline
 
Registriert seit: 02.12.2007
Beiträge: 1.671
Standard

Ein paar Gedanken:
Ich würde die RCA-Buchsen nicht isoliert montieren, sondern direkt auf's Alu, und auf der Innenseite dicker Kupferfolie unter den Buchsenkragen. Das ist dann die solide Referenz-"Masse" und HF-fest bzgl der Kabelschirme (wenn der Rest des Gehäuses "zu" ist, diesbezgl.). Die Kupferfolie ginge über ein ganz kurzes schmales Stichsegement dann an eine Querseite des PCB, auf die Masse-Plane. Auch der (Klasse-II ?) Netz - oder Niedervolt-Eingang bezieht sich auf dort, also die I/O-Masse unter den Buchsen. Und auch ein etwaiger Send zu den Kopfhörerbuchsen. Die Masse auf der Platine möchte komplett frei sein von Querströmen aller Art, das ist einfach schon mal die halbe Miete. Und auf die Plane dann die lokale Versorgung und die Audioschaltung, nach Wahl. Aber alles gut für HF resistiv abgehangen. Ich erwähne das alles deshalb, weil meiner Erfahrung nach die beste Audio-Schaltung nichts bringt wenn die unmittelbare Systemumgebung, schon im/am Gerät, nicht möglichst defensiv ist bzw gemacht wird, vor allem wenn man wie du vorhat das Gerät unter uU relativ elektrisch rauhen Betriebsbedingen zu fahren.

Und nun viel Erfolg mit dem Vorhaben!
__________________
Lest mehr Henry W. Ott, Douglas C. Smith und Ralph Morrison!

Geändert von KSTR (17.04.2018 um 23:34 Uhr).
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  #4  
Alt 17.04.2018, 23:38
ninioskl ninioskl ist offline
 
Registriert seit: 23.01.2016
Beiträge: 102
Standard Netzteil und Stromversorgung

Hallo KSTR - vielen Dank - und ja! da hast Du total Recht. Deshalb sind die Buchsen auch nicht isoliert. Das sieht nur von außen so aus.
Sie sind innen nicht nur zusätzlich alle massiv durchverbunden, sondern liegen auch bombenfest auf dem Gehäuse verschraubt.

Wir möchten ja einen präzisen Vorverstärker bauen.
Er soll möglichst unempfindlich gegen äußere Netzstörungen sein.
Brummen geht garnicht.
Und zusätzliche Masseprobleme wollen wir uns auch nicht einfangen.

Wir werden später an unseren Ausgängen ja faktisch durch OPVs modulierten Netzstrom hören. Dieser 230V 50Hz Netzstrom soll auf Kleinspannung transformiert und natürlich gleichgerichtet werden.

In unserer Vorstufe übernimmt diesen Part ein Ringkerntransformator.
Der Transformator hat 80W Leistung, was mehr als angemessen ist und er passt optimal in das 1HE Gehäuse.

Der Schutzleiter ist vorschriftsmäßig solide am Gehäuse verschraubt
Eine der Trafo Zuleitungen sowie einer der Eingangskontakte des Netzfilters wurden in einem zusätzlichem dicken Silikon Schutzschlauch an der Seitenwand entlang zur Front für den späteren Netzschalter geführt.

Vor dem Trafo befindet sich die Platine die den Gleichrichter und den Primärfilter trägt.
Beide Audiokanäle werden also aus einem Trafo sowie aus einem Primärfilter gemeinsam versorgt.
Dieser Primärfilter ist in 3 Stufen ausgeführt.
Unmittelbar am Gleichrichter sind 2 Silberglimmer für HF zuständig.
Es gibt 2 Entladewiderstände die eine langsame Entleerung des Primärfilters bei Abschalten des Gerätes bewirken.
Die Hauptkapazität liefern 12 Fischer&Tausche Elkos mit jeweils 10000µF
Also 60000µF pro Seite der Betriebsspannung.
Abgeschlossen wird dieser Teil des Netzteils von jeweils einem 6,8µF Wima Folienkondensator.

Im Gehäuse wurde eine solide Kupfertrennwand neben dem Netzteil eingebaut und mit Boden und Rückwand thermo gekoppelt. An diesem Kupferprofil werden, an der demTrafo abgewandten Seite, die nachfolgenden Spannungsregler montiert.

Die dicke Kupfertrennwand soll auch etwas Schutz für die möglichst weit vom Trafo entfernt positionierten Audioschaltungen bieten.

An der Frontseite des Filters stehen +-24V und GND an den 3 dicken Leitungen zur Verfügung (Rot Blau Schwarz)
Dies ist die primärseitige Versorgung der sich anschließenden Spannungsregler.

Viele Grüße
Frank
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Geändert von ninioskl (18.04.2018 um 00:08 Uhr).
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  #5  
Alt 18.04.2018, 00:22
KSTR KSTR ist offline
 
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Hhm, is jetzt wohl zu spät, aber ich hätte das Netzteil bzw Gerät in Schutzklasse-II gemacht. Mit Schutzerde = Audiomasse und RCAs verlagerst du die Problematik in die angeschlossen Geräte. Hat eines davon auch PE = GND (oder mittelbar an PE über einen D//C//R-"Isolator") gibt das richtig heftige Ausgleichsströme auf den Schirmen --> brummt. Und bei langen Kabeln (DC-R des Schirm insgesamt hoch) brummt's auch sonst schon.
Ist deine Audiomasse dagegen halbwegs potentialfrei (auch für HF und insbes. common-mode), trägt das Gerät zumindest selber keine Störungen bei. Dennoch können Ausgleichsströme von der Quelle zum Ziel immer noch zu Brummen/Britzeln führen.
So richtig brummfrei geht das unsymmetrisch mE nur mit sekundärseitig "frei hängenden" Ausgangsübertragern mit fetter Ansteuerung, also quasi eine DI-Box. Am besten L/R in Monoblöcke getrennt, auch von der Versorgung her (bricht wieder eine Schleife auf).
Oder hab ich dein Konzept bzw die Anwendung falsch verstanden?
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  #6  
Alt 18.04.2018, 00:44
ninioskl ninioskl ist offline
 
Registriert seit: 23.01.2016
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Prinzipiell stimmt das - aber einige der potentiellen Gegengeräte bzw Geräte in der Gegenstelle trennen eh auch untereinander nicht. Deshalb legen wir kosequent alles auf einen Punkt.
Ich habe mehrere Geräte, die in genau dieser Konfiguration mit explizit miteinander verbundenen AGnd und Schutzleiter laufen.
Keine dieser Verbindungen hat je gebrummt.

Ausgangsübertrager sind leider ausgeschlossen und ja bei 2 Monoblöcken mit äußerst ungünstigem Netzanschluss wäre Brumm einzufangen möglich.

Aber...eine wirklich potentialfreie Audiomasse in komplexen PA -verstrippungen?
Mit all den Geräten ist das in der Praxis oft nicht zu bewerkstelligen.
und Groundlift bei Chinch is halt so ne Sache.

Man kann auch den Schutzleiter am Gehäuse weglassen. Muss dafür nur den Kaltgeräteeingang gegen einen isolierten tauschen und schon haben wir highfidele Schutzklasse 0 mit einem potentialfreiem Gehäuse, also einem potentialfreiem AGnd - das dafür nun als Antenne wirkt.



Grüße Frank

Geändert von ninioskl (18.04.2018 um 01:39 Uhr).
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  #7  
Alt 18.04.2018, 16:06
ninioskl ninioskl ist offline
 
Registriert seit: 23.01.2016
Beiträge: 102
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Hallo,
Nachdem im Computer eine optisch gefällige Anordnung der Bedienelemente gefunden ist, werden in der Front alle Bohrungen angebracht.

Dies sind Netzschalter, Kopfhörerbuchse, Eingangswahlschalter und Lautstärke
dazu gekommen sind 4 LEDs zur Anzeige des gewählten Eingangskanals, die außerdem als Power LED dienen.

Warum 4 Eingangskanäle?
Die Antwort ist einfach...wir hatten diesen Alps Drehschalter da.
Der Eingangsdrehschalter besitzt 2 Kontaktplatten.
Auf jeder dieser Platten befinden sich 2x4 Schließkontakte. mit eigenem Eingang/Ausgang als Gruppe
Wir schließen beide Gruppen parallel, damit pro Kanal immer 2 Schaltkontakte gleichzeitig arbeiten.
Die hintere Platte ist der rechte Kanal, die zur Gerätefront zeigende ist der linke Kanal.
Desweiteren befinden sich an den Unterseiten der beiden Schaltplatten ein weiterer unabhängig mitlaufender 4 poliger Schalter.
Über diesen lassen wir das GND für die 4 LEDs in der Front schalten.

Die LEDs haben verschiedene Farben, die für die verschiedenen Eingangimpedancen stehen.

Auf der eigentlichen Audioschaltung befindet sich später am Eingang ein Abschlusswiderstand von 150 Kohm. Dieser Widerstand "läuft" immer mit.
Das ist der höchste Impedancewert, der auf Kanal 4 liegt.

Bei Kanal 3,2,1 befinden sich direkt an den Chinchbuchsen jeweils ein weiterer Widerstand. Bei Kanal 3 beträgt er ebenfalls 150Kohm - Kanal 3 läuft also auf 75 Kohm Eingangsimpedance.
Kanal 2 ist similar aufgebaut nur mit 42Kohm parallel - ergibt- 33 Kohm Eingangsimpedance.
Kanal 1 ist mit 12Kohm auf 11Kohm Eingangsimpedance eingestellt.
Die Farben für die Kanäle sind:
1 - Rot
2 - Orange
3 - Hellgrün
4 - Dunkelgrün

Damit haben wir eine optische Kanalanzeige und die Power LED Funktion ist gleichzeitig auch gegeben.

Da die Platine im Computer designed ist, können die Stehbolzen für das Hauptboard in den Boden des Gehäuses montiert werden.
Zwischen Platine und Gehäuseboden ist 1cm Abstand.

Unter der Platine wollen wir die Zuleitungen der Eingänge zum Eingangswahl Drehschalter verlegen.
Für die Innenverkabelung benutzen wir an dieser Stelle ein Mikrofonkabel von Mogami, welches besonders niedrige Kapazität zum Schirm aufweist.
Der Schirm der Kabel wird jeweils an das GND des Chinch angeschlossen, bleibt aber am anderen Ende offen.

Wir möchten lediglich eine definierte Kapazität und Schirmung für alle Kanäle bis zum Drehschalter sicherstellen.

Kopfhörerbuchse und Volume Poti werden montiert.
Das Volume Poti ist ein 2 Ebenen 20Kohm log Drehschalter mit 24 Positionen, bei dem sich die Widerstände direkt auf den beiden Schaltplatinen befinden.
Die eingesetzten Widerstände sind von Vishay.

Unten sieht man die erfolgte Innenverkabelung der Eingänge sowie die zusätzlichen Eingangswiderstände für Kanal 1-3.
Die Haltebolzen für die Platine sind im Boden montiert. An die bearbeitete Front, muss als nächstes die Platine für die 4 LEDs angebracht werden.

Dafür werden die LEDs der vollständig bestückten Platine in die Bohrungen der Front eingefädelt und 2 bereits mit der Platine verschraubte und in der Höhe passende Stehbolzen, mit 2k Kleber an die Front geklebt.

Viele Grüße
Frank
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Geändert von ninioskl (18.04.2018 um 16:44 Uhr).
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  #8  
Alt 18.04.2018, 17:00
tmr tmr ist gerade online
 
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Beiträge: 1.739
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Hallo Frank,
Zitat:
Zitat von ninioskl Beitrag anzeigen
Unter der Platine wollen wir die Zuleitungen der Eingänge zum Eingangswahl Drehschalter verlegen.
ich hätte mir für Drehschalter und Potis entsprechende Achsverlängerungen gesucht - Strippen quer durchs Gerät - ich weiß nicht.



Gruss

Thomas

P.S.
Oder besser noch gleich für die Eingänge Reed-Relais benutzen, dann schaltest du mit deinem Schalter nur eine Gleichspannung und kein Signal.
__________________
http://www.highfidelity-aus.berlin/
Gewerblicher Teilnehmer

Geändert von tmr (18.04.2018 um 17:07 Uhr).
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  #9  
Alt 18.04.2018, 17:45
ninioskl ninioskl ist offline
 
Registriert seit: 23.01.2016
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Hallo Thomas,klar...Kann man alles machen - es gibt auch motorisch betriebene Drehschalter...schutzgasgefüllte Edelkontaktrelais...haben wir sogar massenhaft da....
Aber - der Alps Drehschalter war auch da - und....mal prinzipiell
Der Anspruch an das Gerät wird hier irgendwie überbewertet...!

Das Teil soll weder eine audiophile Referenz werden, noch irgendwelche Maßstäbe setzen.
Es soll vor allem möglichst wenig kosten. und klein sein.
Es muss schnell und unkompliziert zu realisieren sein.
Es sollen möglichst viele bereits vorhandene Bauteile verwendet werden..
Es soll simpel und ausfallsicher konstruiert sein.

Der doppelpolig also redundant laufende Drehschalter und die wenigen pF Schirmkapazität der Zuleitung sind sowohl technisch wie klanglich eine durchaus sehr gute - wenn auch keine optimale Lösung, die aber "kalkulierbar" ist - und die nach meiner Erfahrung sehr wenig Probleme macht und einfach nicht klingt..

Sie enthält keinerlei elektronische Steuerungen, und bietet 100% Kontaktsicherheit....und 100% Signalsymmetrie der Kanäle.
Ab dem Drehschalter haben wir eine optimale Signalführung durch die Audiostufen bis zum Ausgang.
-
Die Vorstufe kann als ein Experiment betrachtet werden, als eine Art Teileträger...als persönliche klangliche Verifikation eines alten Konzepts - zusammengesetzt aus dem, was halt grad da war und einigen wenigen zusätzlich gekauften Kleinteilen,
Wie Trafo, Elkos, Widerstände, Poti....

Der gesamte Vorverstärker kostet weniger als 150 Euro, wenn er fertig ist.
Wobei da die OPVs noch nicht mitgerechnet sind.
Naja das sehen wir später.

Viele Grüße Frank

Geändert von ninioskl (18.04.2018 um 18:41 Uhr).
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  #10  
Alt 18.04.2018, 18:57
ninioskl ninioskl ist offline
 
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Das mit den Reedrelais verstehe ich irgendwie als eine Art provokativen Witz ?
Reedrelais - gleich noch erweitert um Analogschalter ala ADGxxx und Tantalkondensatoren - sind allgemein gesagt, so ziemlich das Letzte, was ich unter klanglichen Aspekten in einem Vorverstärkerzweig einsetzen würde.

Das sind halt einige meiner persönlichen Prämissen..

Als nächstes werde ich weitere grundsätzliche Betrachtungen zum eigentlichen Schaltungsaufbau...der Topologie der Spannungsregelung und
der verwendeten Bauteile - anstellen, sowie Erläuterungen bzgl. des "Entwicklungsprozesses" - der konkreten Schaltungsauslegung und des Layouts der Platine machen...

Viele Grüße Frank

Geändert von ninioskl (18.04.2018 um 19:39 Uhr).
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