buizenversterkers en luidspreker impedantie-verloop

[Henkjan]

een vraag van de luidspreker mannen voor de buizen specialisten: in de Hobby Hifi zie je bijna standaard een impedantie correctie in het filter zitten "voor gebruik met een buizen versterker". Het doel van deze is het glad krijgen van de luidspreker impedantie m.n. in het midden waar die door het filter nogal heuvelachtig geworden is. Hoe belangrijk is het eigenlijk dat de impedantie daar vlak is? En wat is vlak? Hoeveel variatie in de impedantie is nog acceptabel? En wat is het (klankmatige) gevolg als we t niet doen?

Voorbeeld: de impedantie van mijn wedstrijdluidspreker ziet er zo uit (dikke zwarte lijn, simulatie)

is het de moeite waard om de impedantie vlakker te maken? En in welk gebied?

[irribeo]

geen specialist maar wel paar keer naar gekeken laatste tijd
Afhankelijk van dempingsfactor/uitgangsimpedantie volgt de frekwentie weergave de impedantie van de luidspreker. Voorbeeld Stereophile PrimaLuna:
http://www.stereophile.com/content/prim ... UY800ER.97
En voor snelheid dit is hun dummy:
http://www.stereophile.com/content/real ... 3QlitCU.97

Die dummy heeft een zobel op de tweeter, bij jouw speaker zal in ieder geval het hoog oplopen, de mate ligt aan de uitgangsimpedantie van de (buizen)versterker.

[Henkjan]

en die hoge uitgangsimpedantie is dus iets waar veel buizenversterkers last van hebben?

[metabaron]

Henk jan dit probleem had ik ook met het ontwikkelen van mijn hoorntjes.
Ik heb toen veel gesimuleerd in boxsim. Daarna een filter in elkaar gezet waarbij ik alles had rechtgetrokken.
Dit klonk voor geen meter. Na een hoop geploeter ben ik uitgekomen om een piek weg te halen in het overgangsgebied. En voor de rest niks. Dit klonk het beste.
Dit kan je alleen met luistersessies oplossen vrees ik.

Dennis

[Tom Magchielse]

Het verloop van de impedantie, zoals ik dat kan aflezen uit de grafiek, geeft een fluctuatie in de klemspanning van de luidspreker. Waar de impedantie hoog is, zal de klemspanning op de luidspreker ook hoger worden.
Deze fluctuatie van de speakerimpedantie zal met een bronimpedantie van 1ohm een fluctuatie in de klemspanning van ca.+-1 dB veroorzaken nl. -1.6 dB bij 20 en 70 Hz, en -0.6 dB bij 8500 Hz en alle waarden daartussen.
Met een bron van 4 ohm wordt dit +- 3dB (minimum -5.1 dB, max -2 dB) , met een bron van 8 ohm (SE versterker zonder terugkoppeling b.v.) wordt dit 4.6 dB (min. -8.3 dB, max -3.7 dB)
In jouw voorbeeld zal er bijv. een piekje in de klemspanning ontstaan bij 8.5 kHz van:

1ohm bron : 0.4 dB
4ohm bron : 1.6 dB t.o.v. het gemiddelde
8ohm bron : 2.6 dB

In jouw geval vallen de impedantieschommelingen nog wel mee, maar soms kan dit effect maken dat een luidspreker in combinatie met sommige versterkers tegenvalt.
De versterker krijgt dan meestal de schuld.
Het effect kan er ook toe bijdragen dat het geluid van buizenversterkers met hun hogere bronweerstand anders is dan met een moderne halfgeleider-eindtrap met zijn uitgangsimpedantie van vrijwel 0 ohm, en dat dit verschil niet met elke luidspreker hetzelfde is. Dat levert een hoop discussie op!
groeten,
Tom

[Ah!buis]

Bij een buizenversterker, vooral zoals die hier, is de uitgangsimpdatie nogal hoog.Dat wordt de LS meer met stroom dan spanning aangestuurd, doet de LS er niet zoveel toe die moet 't per slot ook van de stroom hebben.Er zijn wel twee problemen dacht ik zo.Gebrek aan demping wat het laag wat kans geeft uit te slingeren, wat meer bas dan bedoeld
En de versterking van de eindtrap neemt toe met lagere belasting wat de pieken in de LSimpedantie nog wat bij geven, klinkt misschien daardoor juist helderder
Soms is dat bij versterking met tegenkoppeling een probleem, neemt de openlus versterking toe met instabiliteit tot gevolg.Dan geeft zo'n R-C geval over de uitgang extra belasting in 't (heel)hoog.
Anne

[Chris_T]

Idem voor hoofdtelefoonversterkers + hoofdtelefoons

Het effect van een hoge (buizen) uitgangsimpedantie is ook met een transistorversterker na te bootsen.
Simpelweg door een weerstand tussen versterker en filter te plaatsen.
Dan kan je gehoormatig ook vaststellen waar de grens ligt en de afwijking direct meten.

[Tom Magchielse]

Om het mooier te maken: hierbij de grafiek van de klemspanning.

Ik ben er van uit gegaan dat de versterking van de buizenversterker zelf constant is, met alleen een vaste uitgangsimpedantie van 1, 4 of 8 ohm.
In het laag is de piek het gevolg van de laagresonantie van de driver. De serieweerstand verpest dan ook nog de demping daaarvan.
Bij hogere frequenties beïnvloedt de serieweerstand natuurlijk ook nog de werking van het scheidingsfilter.
Als de versterking ook nog varieert met de belasting is het eind zoek, ofwel het effect nog groter. Dat stelt "tube sound" wel in een vreemd daglicht.

vr gr
Tom

[Tom Magchielse]

Als naschrift:
Uit dit alles behoeven we niet zonder meer te concluderen dat buizenversterkers niet deugen:
wel zou ik denken dat je twee dingen moet doen:
1. Ontwerp het laag ( de kast + driver) rekening houdend met de uitgangsimpedantie (bronimpedantie) van de versterker.
2. Maak met compensatieschakelingetjes de impedantie boven de resonantie zo goed mogelijk "ohms", ofwel reëel en constant.
Als 1 en 2 niet lukt, ga over op halfgeleider eindtrappen.
vr groet,
Tom

[Ah!buis]

Dat is niet aan buizen voorbehouden,bij alle versterkers met een uitgangsimpedantie verschillend van nul verandert de versterking met de belasting.De tegenkoppeling zorgt voor een bijna gelijkmatige versterking, nooit helemaal wel verwaarloosbaar klein.
Net zoiets als met een kathode(emitter)volger, versterking bijna 1x, nooit helemaal
Anne

[Tom Magchielse]

Er is wel een verschil in de getallen:
Stel dat een penthode eindtrap werkt met een uitgangstransformator met een wikkelverhouding 30:1 (7.2kohm -8 ohm) en dat de uitgangsimpedantie van de penthodes ca. 50 kohm is, dan is de effectieve bronimpedantie 55.5 ohm. Met 20 dB terugkoppeling kunnen we dat reduceren tot ca. 5 ohm.
Vergelijk dat met een transistor versterker met emittervolger-achtige eindtrap.
De uitgangsimpedantie zal al gauw minder dan 2 ohm zijn, hetgeen via terugkoppeling (in dit geval is 30 dB gemakkelijk haalbaar) kan worden teruggebracht tot 0.06 ohm.

Iets anders:
De hoogtijdagen van de buizenversterker vallen samen met die van de breedbandluidspreker, die zonder filter kon worden bedreven. Een ideale combinatie.
Toen de luidsprekerfilters steeds complexer werden, met hoge -orde filters en allerlei sper - en zuigkringen, ontstonden luidsprekers die soms heel hoge eisen stelden aan de versterkers.
Martikainen wees er rond 1980 al op dat sommige luidsprekers piekstromen konden opnemen die wel een factor 4 hoger waren dan wat op grond van de uitsturing en de nominale impedantie kon worden verwacht. Als antwoord ontstonden luidspreker ontwerpen met impedantiecorrecties maar ook "high -end" versterkers die het probleem met bruut geweld oplosten. Sommige konden genoeg stroom leveren om mee te lassen!
Die ontwikkelingen vonden plaats in een periode waarin buizenversterkers een uitstervend verschijnsel waren.
En nu willen we met die uit de hand gelopen luidsprekers weer met buizen werken.
Dat zal wel kunnen, maar dan moet je bij het ontwerp van de luidspreker toch echt een beetje rekening houden met de beperkingen van de versterker. Anders is "Tube Sound" voornamelijk een feest van fouten.
vr groet,
Tom

[Henkjan]

zo dan:

dat is de luidspreker (simulatie) uit de startpost, maar dan met 3 correctie kringen
zou beter moeten gaan toch?

[metabaron]

zorg dat je ze 1 voor 1 los kan halen voor een luistersessie.
Want hier ga je zeker wat van merken kwa geluid.
Waarschijnlijk heb je nu het hele geluidsbeeld klein gemaakt
Uit eigen ervaring.....

Dennis

[Tom Magchielse]

Het impedantieverloop is nu een stuk gelijkmatiger, en dat werkt ook positief uit op de frequentiekarakteristiek met hogere bronweerstanden.
Het op dezelfde manier berekende verloop is nu als hier getoond.

wat betreft de opmerking van metabaron:
Er is erg veel evidentie dat een vlakkere karakteristiek leidt tot een betere weergave, sterker nog, als je twee luidsprekers d.m.v. uitgebreide (digitale) compensatie precies dezelfde karakteristiek geeft, klinken ze ook precies hetzelfde. Zelf gehoord op het NatLab, met een Philips 3-weg en een Quad ESL63. Dus zolang de impedantiecorrecties de eigen karakteristiek van de luidspreker niet beïnvloeden, zou ik me geen zorgen maken.
vr groet,
Tom

[metabaron]

@tom bedankt voor de gedegen uitleg. Hier kunnen we allemaal wat van leren. Misschien heb je harstikke gelijk. Maar ik heb tijdens mijn luistersessies duidelijk verschil gehoord. Henk jan zou gewoon kunnen luisteren en wat het beste resultaat geeft gebruiken. En vertellen hoe het klinkt.

Dennis

[Henkjan]

Deze componenten doen niets met de response van de luidspreker zelf, wel met de impedantie die de versterker ziet. En als die zoals bv een buizenversterker een hoge uitgangsimpedantie heeft zal het dus wel een effect op de weergave hebben.

..... Maar ik heb tijdens mijn luistersessies duidelijk verschil gehoord.

kan je wat vertellen over die luistersessies? wat heb je toen precies vergeleken, op wat voor set?

[Ah!buis]

Deze componenten doen niets met de response van de luidspreker zelf, wel met de impedantie die de versterker ziet. En als die zoals bv een buizenversterker een hoge uitgangsimpedantie heeft zal het dus wel een effect op de weergave hebben.

..... Maar ik heb tijdens mijn luistersessies duidelijk verschil gehoord.

kan je wat vertellen over die luistersessies? wat heb je toen precies vergeleken, op wat voor set?

Eerst en vooral, veel ervaring met filters enz. heb ik niet, was vroeger een breedband met evt. een tweeter erbij via een C en dat was 't.
Lijkt me als je er alles aan doet om het impedantie verloop recht te breien de versterker best tevreden is.Maar of er niet een (groot?) deel van het aangeboden vermogen verdwijnt in filterverliezen ipv.luchtdrukwisselingen schijnt niet van belang .Krijg zo 't idee dat de middelen erger zijn dan de kwaal.
De versterker die je wil bouwen stuurt de LS(s) meer met stroom dan spanning aan, denk niet dat die bulten en kuilen veel doen.
Anne

[metabaron]

Henk jan ik heb een pp versterker staan met 6550 buizen. Computer naar dac naar versterkers. En uiteraard mijn hoornluidsprekers. Met menno van der veen uitgangstransformatoren.
Ik heb mijn filter opgebouwd zoals berekend met boxsim. Maar met de kringen om de impedantie vlak te krijgen met krokodillenbekjes zodat ik die eraf kon halen tijdens het luisteren. Hier heb ik lekker mee geexperimenteerd totdat ik tevreden was.

Kijk als je toch van plan bent om dit op te bouwen dan kan je op deze manier toch even experimenteren.
Misschien hoor je geen verschil , misschien wel. Bij mij was het best wel een verschil.
En het finetunen doe je toch op het gehoor.

Dennis

[Ah!buis]

Kijk als je toch van plan bent om dit op te bouwen dan kan je op deze manier toch even experimenteren.
Misschien hoor je geen verschil , misschien wel. Bij mij was het best wel een verschil.
En het finetunen doe je toch op het gehoor.

Dennis

Lijkt me een heel goed plan .Of 't gaat lukken ?
Kom je tot de ontdekking dat die hele dure C's enz. er beter uit kunnen, wil je dan niet weten
Anne

[ds23man]

Volgens mij hebben we hier op dit forum het er al eens over gehad dat mid en tweets veel beter presteren bij stroomsturing. Oftewel een hoge uitgangsimpedantie. Een lage uitgangsimpedantie heeft alleen voordelen in het laag.

[Henkjan]

Henk jan ik heb een pp versterker staan met 6550 buizen. Computer naar dac naar versterkers. En uiteraard mijn hoornluidsprekers. Met menno van der veen uitgangstransformatoren.
Ik heb mijn filter opgebouwd zoals berekend met boxsim. Maar met de kringen om de impedantie vlak te krijgen met krokodillenbekjes zodat ik die eraf kon halen tijdens het luisteren. Hier heb ik lekker mee geexperimenteerd totdat ik tevreden was.

dan klopt het toch met elkaar, want de verwachting met een buizenversterker is ook dat het wel invloed heeft op de klank

Volgens mij hebben we hier op dit forum het er al eens over gehad dat mid en tweets veel beter presteren bij stroomsturing. Oftewel een hoge uitgangsimpedantie. Een lage uitgangsimpedantie heeft alleen voordelen in het laag.

wat mss wel verklaart waarom je zo vaak hoort dat buizen beter klinken

[AatV]

Er is tot nu toe steeds gekeken de invloed van de uitangsimpedantie van de versterker op de uitgangsspanning naar de luidspreker.(en vice versa)
Heb een voorbeeld gemaakt van het verschil in uitgangsspanning bij een uitgangsimpedantie van de versterker van 2 Ohm en een luidspreker impedantie van zowel 5 Ohm als 15 Ohm.
We zien in het onderstaande plaatje dat de spanningsdeler in her eerste geval uitkomt op een niveau van 71% en het tweede geval van 88%. Normaliseren we de impedantie van 5 Ohm tot de referentie tot 0dB dan is de spanning bij een luidsprekerimpedantie van 15 Ohm ca. + 1,84 dB.
Dit alles is weergegeven in de grafieken van Tom, maar wilde het toch nog even onder de aandacht brengen.

Wat tot nu toe onderbelicht is gebleven is de invloed van de luidsprekerimpedantie op de belasting van de eindbuis.
Eem transformator “spiegelt” als het ware de secundaire belasting naar de primaire.
Als de trafo ontworpen is voor een primaire van 3000 Ohm en een secundaire van 5 Ohm dan geldt voor de belasting de rode lijn. Als de luidspreker impedantie 15 Ohm is wordt de primaire trafo impedantie 3000 x 15/5 = 9000 Ohm. Dit wordt weergegeven door de blauwe lijn. We zien dat deze veel platter “ligt” dan de rode (op zich gunstig voor de vervorming.) We kunnen ook zien dat de het product van effectieve spanningsverandering x effectieve stroomverandering ofwel het vermogen (Watt) een stuk minder wordt (met name door de verandering in de stroom).

De combinatie van deze twee effecten bij een hogere impedantie zou tegengesteld kunnen werken, een de ene kant een hogere klemspanning, aan de andere kant een lager vermogen om deze spanning te kunnen realiseren.

Groet,
Aat

[ds23man]

Volgens mij hebben we hier op dit forum het er al eens over gehad dat mid en tweets veel beter presteren bij stroomsturing. Oftewel een hoge uitgangsimpedantie. Een lage uitgangsimpedantie heeft alleen voordelen in het laag.

wat mss wel verklaart waarom je zo vaak hoort dat buizen beter klinken

Dat ging om het feit dat Pjotr passief gefilterd beter klinkt dan actief. Stroomsturing verlaagt de vervoming van de driver en in passieve filters heb je vaak serie weerstanden.

[Ah!buis]

Zo'n mooi rechte belastingslijn krijg je met een weerstand als belasting.Bij verandering kantelt die lijn zoals Aat mooi liet zien. Maar LS-rs zijn geen weerstanden en met filters eraan is het van alles wat.Blijft er van die mooie lijn niks over.
Paar plaatjes getekend, gewoon een weerstand en dan met een spoel als belasting.Met een condensator krijg je net zoiets alleen wordt de (min of meer) ellips dan in de andere richting doorlopen.
Anne

[Tom Magchielse]

Dag Anne,
Een kwestie die me een beetje dwars zit:
Als een balans eindtrap in klasse AB staat, staat één van beide buizen om beurten voor een deel van de sinus afgeknepen. Als gevolg daarvan ziet de nog wel actieve buis ineens de halve anode impedantie. Hoe moet ik me dat proces bij een eindtrap met balans transformator voorstellen? Hoe zien de belastingslijnen er in de overgangssituatie uit?
vr groet,
Tom