Rauschpegel auf Band ?

[kaimex]

Hallo,

ich würde gern mal die Relation von Rauschpegeln auf Band zu den Anforderungen an einen guten Wiedergabeverstärker herstellen.

Dazu wäre es gut zu wissen,
1. wie niedrig die Rauschpegel auf Band bestenfalls sein könnten für
1.1. jungfräuliches Band
1.2. gelöschtes Band
1.3. Aufnahme ohne NF-Inhalt
jeweils bezogen auf Vollaussteuerung bzw. Normpegel.

2. Spektraler Verlauf des Rauschens

3. ob die Werte zu 1 mit einer Gewichtsfunktion "bewertet" sind oder falls "unbewertet", auf welche Bandbreite sie sich beziehen.

Zur Illustration meiner Überlegung hier ein Beispiel:

Normpegel am Ausgang: 1 Veff
Rauschabstand bestenfalls 66 dB -> 500 µV Rauschen am Ausgang.
Bei einem Philips N4504 entspricht das bei 19 cm/s und 1 kHz 3,6 mVp am Tonkopf -> 2,55 mVeff
-66 dB -> 1,27 µV Rauschen in 20 kHz Bandbreite.
Falls "unbewertet" entspricht das 1,27µV / sqrt(20kHz) = 9nV/sqrt(Hz).

Über typische Rauschwerte, Literaturhinweise und konstruktive Anmerkungen
würde sich sehr freuen
Kai

[hannoholgi]

Typische Rauschwerte sind etwa diese hier:

0.3 Promille - der Alkohol zeigt Wirkung, Sie sind fahruntüchtig
0.5 Promille - Sie haben ein starkes Wärmegefühl, sind deutlich angeheitert
0.8 Promille - Ihre Reaktionsfähigkeit lässt deutlich nach
1.0 Promille - Sie beginnen zu schwanken, haben Ihre Muskeln nicht mehr unter Kontrolle, die ersten Sprachschwierigkeiten tauchen auf, Sie verschütten Getränke, Ihre Konzentration und Bewegungskoordination lässt nach.
1.5 Promille - Sie zeigen deutliche Anzeichen einer starken Betrunkenheit
2.0 Promille - Ihnen wird übel, Sie erbrechen, taumeln und fallen um
2.5 Promille - Sie kommen je nach Konstitution und Alkoholgewöhnung in den Bereich der Lebensgefahr
3.0 Promille - Sie können nicht mehr stehen oder sitzen, verlieren das Bewusstsein
4.0 Promille - Sie sind in der Todeszone angelangt. Wenn Ihnen nicht schnell geholfen wird, dann droht der Alkoholtod

Aber das war glaub ich O.T..... Bitte schneiden, bitte schneiden!

LG Holgi

[kaimex]

Aus angemessener Rache stelle ich jetzt die Frage:

Beruht das alles, mit Ausnahme der letzten Phasen, auf eigener Erfahrung und Selbstbeobachtung ?

MfG Kai

[hannoholgi]

Nee, Kai, da kann ich mit gutem Gewissen NEIN sagen! Früher, so zwischen 18 und 30, habe ich wohl gelegentlich mal einen über den Durst genommen (ich würde schätzen, manchmal bis 2 ‰), aber seit 1985 ist mein Alkoholkonsum fast auf Null gesunken. Das hatte unter anderem berufliche Gründe: als Straßenbahnfahrer im Schichtdienst riskiert man seinen Job, wenn man morgens um vier mit Restalkohol zum Dienst kommt! An Tagen, wo man Spätschicht hat, kommt man gegen zwei Uhr nach Hause. Dann fällt man ins Bett. Und an den freien Tagen oder im Urlaub unterbleibt es dann auch, weil man es sich einfach abgewöhnt hat. Und jetzt, als Rentner, habe ich wieder einen gewaltigen Verbrauch .... an Mineralwasser und Kaffee!

Man sagt, der Pro-Kopf-Verbrauch von Bier liegtin Deutschland bei gut 100 Litern im Jahr. Für diese 100 Liter würde ich wohl 20 Jahre benötigen. ^^

LG Holgi

[andreas42]

Hallo Kai,

eine mögliche Quelle dazu wären die Datenblätter der üblichen Bänder, z.B. des LPR35:

   

Das sind die Anmerkungen zu den Messbedingungen:

   

Demnach würde ich sagen:

Dazu wäre es gut zu wissen,
1. wie niedrig die Rauschpegel auf Band bestenfalls sein könnten für
1.1. jungfräuliches Band
1.2. gelöschtes Band
1.3. Aufnahme ohne NF-Inhalt
jeweils bezogen auf Vollaussteuerung bzw. Normpegel.

Der hier gemessene Bias Noise Level ist also after operational erasure and HF biasing, sollte also das sein, was Du unter 1.3. erfragst.

3. ob die Werte zu 1 mit einer Gewichtsfunktion "bewertet" sind oder falls "unbewertet", auf welche Bandbreite sie sich beziehen.

BN_IEC ist A-gewichtet, die Methode hinter BN_CCIR sagt mir nicht viel - aber wenn es ein Spitzenwert statt einem Durchschnitt ist, scheint mir auch eingängig, dass der Wert deutlich höher liegt.

2. Spektraler Verlauf des Rauschens

Dazu müsste ich messen, ohne mir der Methode ausreichend sicher zu sein. Mal sehen, das Wochenende ist leider schon recht voll...

Viele Grüße
Andreas

[Peter Ruhrberg]

Re. Bewertungsfilter, siehe:

http://www.sengpielaudio.com/Hoerempfind...ldruck.pdf
http://www.sengpielaudio.com/Bewertungsfilter.pdf
http://www.sengpielaudio.com/Bewertungsf...gleich.pdf


Statistisch liegt das Rauschen eines HF-gelöschten, aber nicht vormagnetisierten Magnetbands ca. 1 dB höher als das eines "jungfräulichen".
Unter VM kommen noch einmal ca. 4 dB dazu, sodass ein betriebsmäßig gelöschtes und vormagnetisiertes Magnetband ca. 5 dB mehr rauscht als ein jungfräuliches bzw. drosselgelöschtes.
(In der Literatur erscheint dieser unvermeidliche Effekt als "Re-Recording")

Diese Werte variieren geringfügig mit der Lösch-VM-Frequenz, den Schichteigenschaften des Magnetbandes sowie der Konstruktion des Löschkopfes.

Grüße, Peter

[kaimex]

Vielen Dank für die Antworten,

im Beispiel für Herstellerangaben sind nur Angaben für DC-Noise, was ja wohl fast niemanden mehr interessiert,
und Angaben für den BN (Bias-Noise), die also Praxis-relevanten Daten, weil man bei Wiedergabe nie wieder mit dem Rauschen des jungfräulichen Bandes und meist mit dem normal mit HF-Bias aufgenommenen Bandes zu tun hat.
Die beiden anderen Werte sind also nur von "akademischem" Interesse und durch Abzug von ca. 4 bzw. 5 dB zu ermitteln.
In der Physik wird Rauschen idR als Leistung oder mit Bezug zu einem Wirkwiderstand in Spannung oder Strom umgerechnet angegeben, weil eigentlich nur Angaben über Energie bzw. Leistung möglich sind. Das entspricht dann, bis auf die Bewertung mit einem Filter, der Angabe nach BN_IEC.
Da es mir um den Vergleich von Bandrauschen mit dem von Wiedergabeverstärkern geht, bräuchte ich eigentlich Angaben des "unbewerteten" Rauschens mit Abhängigkeit von der Frequenz (falls es kein weißes Rauschen ist) oder muß im Nachhinein Rauschdaten von Verstärkern mit dem gleichen Filter bewerten, was aber keinen direkten Einblick mehr erlaubt, ob ein gewähltes Verstärkungselement mit seinem spektralen Rauschverhalten besser als andere für diesen Zweck geeignet ist.
In meiner schlichten Eingangsrechnung war kein Bewertungsfilter enthalten.
Wenn ich statt der dort willkürlich angenommenen -66 dB nun den Wert aus Andreas' Beispiel nehme, BN_IEC=-63 dB, so sind das 3 dB nominell mehr, aber auch noch durch das Bewertungsfilter "erheblich geschönt".
Nur die 3 dB machen aus den vorigen 9 nV ca. 12,7 nV/sqrt(Hz) und breitbandig noch mehr.
Das sind dann ja wohl Werte, die mit Halbleitern in der Eingangsstufe keine Probleme machen.
Nur in Röhren-bestückten Geräten müßte man aufpassen, daß man den Wert nicht noch durch ungeschickte Röhrenwahl und Beschaltung verschlechtert.

Bewerte ich das so richtig ?
Hat man je "Klimmzüge" machen müssen (vielleicht in der Röhrenzeit ?) um einen ausreichend rauscharmen Wiedergabeverstärker zu realisieren, oder lag das Bandrauschen schon immer über dem Verstärkerrauschen ?

MfG Kai

[Peter Ruhrberg]

im Beispiel für Herstellerangaben sind nur Angaben für DC-Noise, was ja wohl fast niemanden mehr interessiert,

Würde ich so nicht sagen, weil DCN sich bei jeder Aufzeichnung als Modulationsrauschen bemerkbar macht, welches mit der Modulation "atmet" und ab einer gewissen Höhe der Nutzmodulation eine charakteristisch raue, störende Klangsignatur verleiht.

Bei gewissen "historischen" Bandtypen mit wenig kalandrierten Magnetschichten (grob geschätzt bis in die späten 1960er Jahre) kann dieser Geräuschanteil bei mittleren Bandflusspegeln weit störender sein als ein evtl. geringer Bandfluss für Vollaussteuerung oder ein relativ hohes, jedoch gleichmäßiges VM-Rauschen.


Hat man je "Klimmzüge" machen müssen (vielleicht in der Röhrenzeit ?) um einen ausreichend rauscharmen Wiedergabeverstärker zu realisieren, oder lag das Bandrauschen schon immer über dem Verstärkerrauschen ?[/quote]
Bei sauber konstruierten Röhrenverstärkern (z.B. V67 / V87) war es möglich, das Eigenrauschen mindestens 10 dB unter das Bandrauschen zu drücken.

Grüße, Peter

[kaimex]

Hallo Peter,

da habe ich dann wohl die Bezeichnung Gleichstrom Rauschen (DCN) zu eng begriffen, weil ich damit nur Gleichstrom-Löschung assoziiert habe.
Wenn das ebenso als Modulationsrauschen in Erscheinung tritt, ist es aber jedenfalls nichts, was man beim Entwurf eines hinreichend rauscharmen Wiedergabeverstärkers berücksichten muß/kann. Mann hat als Anwender keinen Einfluß mehr darauf und für das Kalandrieren ist der Band-Hersteller zuständig.
Von Interesse für den Wissensdurstigen wäre allenfalls noch, ob dieses Modulationsrauschen immer dem momentanen NF-Pegel direkt proportional ist, und ob es eine obere Frequenzgrenze gibt, ab der es verschwindet.
Wodurch kann denn ein hohes VM-Rauschen entstehen ?
Wird damit jede Abweichung von der Sinus-Form bestraft, bzw. insbesondere eine Amplituden-Asymmetrie der Halbwellen ?

MfG Kai

[Peter Ruhrberg]

Von Interesse für den Wissensdurstigen wäre allenfalls noch, ob dieses Modulationsrauschen immer dem momentanen NF-Pegel direkt proportional ist, und ob es eine obere Frequenzgrenze gibt, ab der es verschwindet.

MR ist tatsächlich weitgehend proportional dem Nutzsignal, bei geringen Pegeln verschwindet es im BN.
Da sich das MR symmetrisch auf der Frequenzachse um das Nutzsignal herum überlagert (daher der Ausdruck "Modulationsrauschtrompete"), erscheint es bei den höchsten Signalfrequenzen etwas geringer, weil nur noch ein Seitenband in den Übertragungsbereich fällt.

Wodurch kann denn ein hohes VM-Rauschen entstehen ?

Zum Beispiel durch eine zu niedrige VM-Frequenz oder durch Längsschwingungen des Magnetbands bei der Aufzeichnung.

Wird damit jede Abweichung von der Sinus-Form bestraft, bzw. insbesondere eine Amplituden-Asymmetrie der Halbwellen ?

Unsymmetrisch ist der VM-Strom, wenn die VM-Frequenz geradzahlige Vielfache der Grundwelle enthält. Dann verbleibt auf dem Band beim Verlassen des Aufnahmekopfspalts eine Gleichremanenz (also ganz so, als ob der AK selber magnetisch wäre oder ein zusätzlicher Gleichstrom durch ihn fließen würde). Diese Remanenz führt zu erhöhtem Grundrauschen und geradzahligen Verzerrungen der Aufzeichnung.

Grüße, Peter

[andreas42]

Hallo,

zunächst: Vielen Dank, Peter, für die Literatur. Insbesondere Re-Recording fand ich sehr interessante Lektüre!

Dazu müsste ich messen

An diese "leichtsinnige" Aussage hat sich eine PN-Diskussion mit Kai angeschlossen, deren Messergebnisse ich Euch hier nicht vorenthalten möchte:

1. Aufbau

Beteiligt waren:

• mein Aufnahmerechner mit RME-Soundkarte (DIGI 96/8 PAD)
  
• meine ASC AS4502
  
• eine Spule mit rotem Vorlaufband
  
• eine jungfräuliche 13cm-Spule BASF LPR35 (im schwarzen Karton)
  
• die Linux-Programme jnoisemeter und jaaa von hier
  
• Drahtbrücken und Widerstände
  

Samplingrate der Messungen war jeweils 48 kHz. In den Screenshots von jaaa stehen oben jeweils die Bandbreite, die Zahl der gemittelten Messzyklen und Ptot, was dem Effektivwert des Signals entspricht. Eventuell in der FFT gesetzte Marker werden ebenfalls oben links aufgelistet. Eine logarithmische Frequenzachse kann das Programm nicht.

Wenn nichts dabeisteht, sind die Messungen ohne Bewertungsfilter.

2. Rauschen der Apparatur

Da wäre zunächst die Soundkarte alleine. Sie hat für die Aufnahme keine Pegelregler, sondern nur einen Jumper, um zwischen +4 dBu und -10 dBV umzuschalten. Der Jumper steht bei mir dauerhaft auf +4 dBu, aber 0 dBFS sind mehr als +4 dBu. Genau ausgemessen habe ich das noch nicht. Die 0.5 V am Ausgang der ASC-Maschine liegen also irgendwo bei -20dBFS.

Soundkarte mit offenen Eingängen, und Zoom zum 50Hz-Netz-Brumm:

       

Der Marker sitzt bei 8 kHz und zeigt etwa -150 dB/Hz an. RMS des unbewerteten Signals liegt bei -105 dB.

Nicht viel anders sieht es aus, wenn ich ein Klinkenkabel mit dem Kopfhörerausgang der ASC verbinde, ohne jene einzuschalten:

   

Wenn ich allerdings das Gerät einschalte, kommt ein deutliches Peak-Muster dazu, und wir haben ca. 5 dB/Hz mehr Rauschen bei 8 kHz:

   

3. Wo liegt eigentlich der Bezugspegel?

Nun, ich bin zwar stolzer Besitzer eines präzisen Messbands von Peter - aber wollte es noch schonen und habe mein vor einigen Jahren beim einschlägigen Auktionshaus günstig erworbenes Messband verwendet. Dieses hat vorgeblich 257 nWb/m bei 19 cm/s. Im Detail traue ich ihm nicht mehr (es beginnt leider auch zu kleben), aber die Größenordnung wird schon stimmen. Wenn ich dieses abspiele, sieht das so aus:

   

Wir haben also einen RMS von -23 dB für 257 nWb/m. Die Marker sind hier natürlich nicht mehr sehr sinnvoll, waren aber noch gesetzt.

Vor Jahren habe ich die Zeigerinstrumente mal nach Service-Anleitung abgeglichen - weiß aber nicht mehr genau, welchen magnetischen Bezugspegel ich verwendet hatte. Ich glaube, das waren 320 nWb/m. Wenn ich die Instrumente mit einem eingespeisten Signal wieder auf diesen Pegel bringe, dann sieht das Spektrum in Stellung "Source" so aus:

   

Die hier angezeigten -22 dB liegen nicht weit von obiger Messung mit dem Testband weg. Auffällig finde ich hier auch den Peak bei 2 kHz, der aber in der Summe keine nennenswerte Rolle spielt: Ptot zeigt den gleichen Wert wie der Mk2 - der Marker, der auf dem 1kHz-Peak sitzt.

Da es mir vor allem um die relativen Größen der verschiedenen Effekte (Verstärker alleine/neues Band/vormagnetiertes Band) ging, habe ich es erstmal hierbei belassen. Wenn es wirklich um Genauigkeit der Signal-to-Noise-Messung geht, müsste man hier penibler sein.

4. Wiedergabeverstärker

Zunächst habe ich den Stecker, der den Wiedergabekopf mit der Hauptplatine verbindet, abgezogen und mit Vorlaufband bei Wiedergabe (9.53 cm/s) gemessen. Das Spektrum sieht aus wie oben bei eingeschaltetem Gerät, mit sogar leicht geringerem Rauschen:

   

Bis hierher sieht ja alles realativ harmlos aus. Der größte Sprung kam, als ich den Wiedergabekopf durch Drahtbrücken direkt am Steckverbinder ersetzt habe:

       

Das Rauschen (am 8 kHz-Marker betrachtet) steigt glatt um 20 dB an. Nächster Versuch: Den Kopf durch Widerstände gleicher Größenordnung ersetzen. In diesem Fall waren das 150 Ohm, wie die Messung an einem vergleichbaren, nicht verbauten Kopf gezeigt hat:

       

Im Spektrum kommen etliche Peaks dazu (leider lag der 8kHz-Marker auf einem, so dass ich dem Wert nicht glauben würde), insgesamt sah es aber dem vorigen recht ähnlich:

   

Zuletzt noch: Alle obigen Messungen waren bei Schalterstellung 9.53 cm/s. Die unterschiedliche Wiedergabeentzerrung hat aber hier einen sichtbaren Einfluss. Hier die drei Screenshots für kurzgeschlossenen Eingang, in aufsteigender Geschwindigkeit (4.76 links, 19.05 rechts):

           

5. Band

Alle Messungen dieses Abschnitts nun mit 19 cm/s - zunächst mit Vorlaufband:

   

Gegenüber der kurzgeschlossenen Messung bei gleicher Geschwindigkeit liegt der 8 kHz-Marker 4 dB höher, die dann wohl vom Kopf kommen. Ich vermute mal, dass das Vorlaufband magnetisch neutral ist.

Anschließend mit dem oben erwähnten jungfräulichen LPR 35:

   

Der Unterschied zum Vorlaufband beträgt etwa 1.5 dB, wenn man dem unruhigen Untergrund glauben will. Es liegt jedenfalls hier recht dicht am Rauschen des Verstärkers, wenn nicht sogar durch diesen verdeckt.

Und zuletzt noch mit Löschkopf und Vormagnetisierungsstrom aktiv, ohne Eingangssignal. Dabei kann natürlich auch Rauschen des Aufnahmeverstärkers dabei sein.

   

Der Unterschied (wieder bei 8 kHz) beträgt etwa 5 dB, was dem theoretisch erwarteten Wert sogar entspräche.

Na und?

So weit erstmal - ich habe noch mit den Bewertungsfiltern herumgespielt und die Spektren verglichen, dazu kann ich bei Interesse noch berichten.

Das Rauschen des Wiedergabeverstärkers scheint mir doch relativ hoch zu sein. Auch den großen Unterschied zwischen offenen und Kurzgeschlossenen Eingängen am selbigen habe ich noch nicht verstanden - und Kai legt auch hier bereits den Finger in die Wunde.

Eine einfache Erklärung wäre, wenn mein Screenshot "ohne Kopf" einfach eine Verwechslung wäre. Das probiere ich aber heute nicht aus, weil das Gerät nicht mehr offen auf dem Schreibtisch steht und meine Energie nicht mehr ausreicht

Interessant wäre auch, das gleiche nochmal an der benachbarten B77HS nachzuvollziehen.

Fragen und Kritik (muss nichtmal konstruktiv sein) willkommen!

Viele Grüße
Andreas

[kaimex]

Hallo Andreas,

mit Hilfe von Sengpiel's dBu dBV Umrechner
http://www.sengpielaudio.com/Rechner-db-volt.htm
habe ich mich erst mal informiert, wie da die Relationen sind:
0 dBu = 0,7746 Veff = -2,22 dBV
0 dBV = 1 Veff = 2,22 dBu
Demnach entsprechen die Empfindlichkeitsstellungen deiner Soundkarte
4 dBu = 1,228 Veff
-10 dBV = 0,316 Veff
Bei Rauschmessungen "kneift" es immer mit der nötigen Empfindlichkeit.
In der Regel "fährt" man besser mit der höchsten einstellbaren Empfindlichkeit, wenn man keine rauschärmeren externen Vorverstärker zur Verfügung hat. Ausnahme sind hier "on-board" Audio-Schaltungen in PCs, weil dort der Störpegel meist konstant hoch ist und man keinen Störabstand bei höherer Empfindlichkeit gewinnt.
Wenn du ein gutes externes Teil hast, hast du mit der Wahl "4 dBu" eventuell 11,8 dB verschenkt (1,228/0,316).

Mir ist nicht klar was du mit 0 dBFS meinst. Bezweifelst du, daß sie tatsächlich 4 dBu entsprechen ?

Der angegebene Vollaussteuerungspegel des Tonbandgerätes von 0,5 V entspricht -6 dBV bzw. -7.8 dB unter 4 dBu, sollte also eigentlich auch -7,8 dBFS sein. Deshalb wundern mich deine Angaben von -20 dBFS.
257 nWb statt 320 nWb liefern 1,9 dB weniger, damit käme ich dann auf -7,8 -1,9 = -9,7 dBFS statt -23 dB.

Beziehen sich die Rauschangaben in dB danach auf 0 dBFS ?

Rauschangaben werden üblicherweise in nV/sqrt(Hz), fA/sqrt(Hz) oder dB/sqrt(Hz) gemacht. Manchmal liest man auch root_Hz o.ä.. Gemeint ist immer mathematische Wurzel aus Bandbreite in Hz. dB/Hz ist eigentlich ungebräuchlich, es sei denn, die gezeigten Daten sind tatsächlich Leistungen statt Spannungen oder Ströme.

Zu 4, Sinngemäß: WK abgezogen, wozu dann Messung mit Vorlaufband ?
Ist hier gemeint, der Wiedergabe-Verstärker allein mit offenem Eingang
und Band mußte rein, weil sonst keine Messung möglich war ?

In der Regel rauscht ein Verstärker mit offenem Eingang viel mehr als einer Kurzschluß oder niederohmigem Abschluß am Eingang.
Deshalb mag ich das Ergebnis dieser Messung im Vergleich mit den folgenden nicht glauben.

Kopf-Impedanz:
Es ist garnicht sicher, ob der vom Bauteile-Tester angezeigte Widerstand der Gleichstrom-Widerstand des WK ist. Dazu müßte man wissen, mit welcher Methode die Impedanz bzw. der Widerstand gemessen wurde.
Der Realteil der Impedanz eines WK steigt infolge von Wirbelstrom-Effekten durch das metallische Umfeld der Spule mit der Frequenz deutlich an. Falls der Bauteile-Tester mit Sinus bei 1 kHz mißt, kann der Widerstansd dort schon höher sein.
Für den WK einer Uher 784S findet man zB bei
20 Hz: R ~ 163 Ohm,. L ~ 160 mH
1 kHz: R ~ 264 Ohm, L ~ 154 mH
5 kHz: R ~ 1201 Ohm, L ~ 129 mH
10 kHz: R ~ 2575 Ohm, L ~ 111 mH
15 kHz: R ~ 4027 Ohm , L ~ 101 mH

Bei jeder Frequenz rauscht der dazu gehörige reelle Widerstand nach der Nyquist-Formel Un=sqrt(4 k T R), mit Un: Rauschspannung, k: Boltzmann-Konstante, T: absolute Temperatur des Widerstandes.
Beispiel zum merken : 50 Ohm rauschen bei Zimmertemperatur mit etwa 0,9 nV/sqrt(Hz). Demnach rauschen 150 Hz sqrt(3)-mal so viel also mit etwa 1,56 nV/sqrt(Hz), 264 Ohm mit 2,07 nV/sqrt(Hz).
Wenn man bei einer Marker-Frequenz Werte vergleichen will, zwischen dortiger Kopf-Impedanz plus störendes Umfeld und einem gleich großen Widerstand (ohne die zusätzlichen Störuungen), sollte man auch den zu der Frequenz gehörenden reellen Widerstand nehmen. Man hat also eine zusätzliche Messaufgabe zu bewältigen. Mit dem Gleichstomwiderstand bekommt man einen zu niedrigen Wert.

MfG Kai

[andreas42]

Hallo Kai,

Mir ist nicht klar was du mit 0 dBFS meinst. Bezweifelst du, daß sie tatsächlich 4 dBu entsprechen ?

ja - es sind keine Zweifel, sondern Gewissheit: Ein analoges Signal von +4 dBu entspricht nicht der digitalen Vollaussteuerung der Soundkarte - die wird erst einige dBu höher erreicht.

Das wäre ja auch unpraktisch: Nimm mal z.B. eine B77, die laut Service Manual auf 257 nWb/m = 0 VU = 0.775 Volt abgeglichen wird, was ja ziemlich genau 0 dBu sind. Im Datenblatt des LPR 35 steht jetzt, dass bei 19 cm/s Vollaussteuerung (MOL1/3) bei 7.5 dB über 320 nWb/m erreicht werden, also ca. 760 nWb/m, was an der B77 zu einem Ausgangssignal von +9.4 dBu führt. Die sollen ja auch ohne clipping noch AD-gewandelt werden.

Wenn Du auf der von Dir verlinkten Seite weiter unten "das Kleingedruckte" liest (hinter der eindrücklichen Warnung, dass es keinen festen Zusammenhang zwischen dBu und dBFS gibt, und dass digital Headroom keinen Sinn macht), sind dort verschiedene Konventionen aufgeführt:

Dieses fröhliche Ratespiel ist absolut ohne Gewähr und nur eine grobe Richtlinie.
European & UK calibration for Post & Film is −18 dBFS = 0 VU = +4 dBu
BBC spec: −18 dBFS = PPM "4" = 0 dBu
American Post: −20 dBFS = 0 VU = +4 dBu
Orchestral −18 dBFS = 0 VU = +4 dBu

Auch in der Wikipedia steht:

Die Gleichung +6 dBu (Effektivwert) = −9 dBFS = 0 dBr (Spitzenwert) ist keine allgemeingültige Vorschrift, sondern basiert allein auf einer Vereinbarung der Mitglieder der ARD-Rundfunkanstalten untereinander.

Der angegebene Vollaussteuerungspegel des Tonbandgerätes von 0,5 V entspricht -6 dBV bzw. -7.8 dB unter 4 dBu, sollte also eigentlich auch -7,8 dBFS sein. Deshalb wundern mich deine Angaben von -20 dBFS.

Nein, das passt. Es ist schon eine Weile her, dass ich es ausprobiert - und leider keine Notizen gemacht - habe, aber dass 0.5V digital bei -20 dBFS zu liegen kommen, ist mit meiner Erinnerung konform.

Beziehen sich die Rauschangaben in dB danach auf 0 dBFS ?

Hm, was genau meinst Du damit? Ich habe auf digitaler Seite keine Pegel verändert, also ist alles auf die digitale Vollaussteuerung bezogen.

Bei Rauschmessungen "kneift" es immer mit der nötigen Empfindlichkeit.
In der Regel "fährt" man besser mit der höchsten einstellbaren Empfindlichkeit, wenn man keine rauschärmeren externen Vorverstärker zur Verfügung hat. Ausnahme sind hier "on-board" Audio-Schaltungen in PCs, weil dort der Störpegel meist konstant hoch ist und man keinen Störabstand bei höherer Empfindlichkeit gewinnt.
Wenn du ein gutes externes Teil hast, hast du mit der Wahl "4 dBu" eventuell 11,8 dB verschenkt (1,228/0,316).

Das stimmt schon - die höhere Empfindlichkeit (leider nur über einen Jumper auf der Karte wählbar) hätte das Rauschen der Soundkarte wahrscheinlich noch weiter vom Rauschen des Bandgeräts weggerückt. Da aber beim Einschalten des Bandgeräts etwa 5 dB dazukommen, sollte das doch egal sein, weil es sich schon hier deutlich vom Untergrund abhebt.

dB/Hz ist eigentlich ungebräuchlich, es sei denn, die gezeigten Daten sind tatsächlich Leistungen statt Spannungen oder Ströme.

Da fragt sich nun wiederum, was jaaa da eigentlich ausrechnet. Da es Open Source ist, kann man ja nachschauen. Die längliche Funktion plot_annot schreibt an die Stelle in Zeile 1053

Code:

v1 = 10 * log10 (Z->_mk1p * _fftlen / (2.02 * _fsamp));

, und das ominöse

Code:

Z->_mk1p

wird an anderer Stelle als Mittelwert von 20 Spektrums-Bins gefüllt. Weiter habe ich mich noch nicht durchgesucht, aber die "10 * log10" statt "20 * log10" könnte schon auf eine Leistungs-Interpretation hinweisen. Leider gibt es außer dem Code nicht viel Dokumentation ?(

Zu 4, Sinngemäß: WK abgezogen, wozu dann Messung mit Vorlaufband ?
Ist hier gemeint, der Wiedergabe-Verstärker allein mit offenem Eingang
und Band mußte rein, weil sonst keine Messung möglich war ?

Ja, um die Stummschaltung zu vermeiden habe ich das Gerät auf Wiedergabe geschaltet. Ob da nun Vorlaufband oder sonst ein Band draufliegt, sollte für das Ergebnis ohne Belang sein. Irgend ein Band macht es aber einfacher, weil sonst der Aufwickelmotor so hoch dreht und man die Bandendabschaltung austricksen muss.

In der Regel rauscht ein Verstärker mit offenem Eingang viel mehr als einer Kurzschluß oder niederohmigem Abschluß am Eingang.
Deshalb mag ich das Ergebnis dieser Messung im Vergleich mit den folgenden nicht glauben.

Das ist ein berechtigter Punkt - ich habe auch schon an mir gezweifelt und vermutet, ich hätte einen Screenshot vertauscht oder sowas. Allerdings sieht eine vorige Messung (mit einem anderen Rechner und anderer Soundkarte) an dieser Stelle qualitativ genauso aus - bei abgezogenem Kopfstecker rauscht es auf Wiedergabe genauso wenig wie auf Stop. Gut, vielleicht habe ich da auch Mist gemessen, kann ich nicht ausschließen und werde ich bei Gelegenheit nochmal prüfen.

Gibt es einen Grund, aus dem bei offenem Eingang entweder der Verstärker nicht mehr arbeitet, oder vielleicht die Stummschaltung aktiv wird?

[attachment=12767]

So, es ist spät, demnächst mehr.

Viele Grüße
Andreas

[kaimex]

Hallo Andreas,

0 dBFS steht normalerweise für 0 dB Full Scale und bedeutet nichts anderes als Vollaussteuerung des ADC. Daß das nix mit dBu zu tun hat, ist klar, denn da kann ja jeder machen, wozu er Lust hat, bzw. jeder Spannungsteiler oder PreAmp vor dem ADC ändert das in der Anwendung wieder. Der Designer deiner Soundcard hat sie sicher nicht entworfen, damit sie gut zu einer B77 paßt, insofern hat 4 dBu deshalb auch nicht besonders viel mit praktisch oder unpraktisch zu tun.

Die FFT wird normalerweise auf einen Block von Samples des ADC angewandt. Das sind idR Spannungswerte. Die FFT ist eine lineare Transformation, bei korrekter Skalierung sogar eine "unitäre Transformation", erhält also auch Vektorlängen. Damit sind die Ergebniswerte in den Bins, egal ob gemittelt oder nicht, auch 'lineare' Werte und gehören mit 20*log10( ) in dB gewandelt, wenn nicht im Code zwischendurch quadriert wurde. Letzteres könnte hier der Grund sein, weil eigentlich nur die Mittelung von Leistungen hier Sinn macht.

Worauf sich nun 0 dBFS bezieht, läßt sich ja recht einfach feststellen, indem man den ADC mal mit einem Sinus geeigneter Frequenz voll aussteuert und die Spannung mit Oszillograph oder NF-"Milli-Volt-Meter" oder Multimeter ausmißt. Dabei sollte man dran denken, daß typische Multimeter meist eine obere -3 dB Grenze bei einigen kHz haben. Sie sind ja eigentlich nur für Messungen bei 50 ... 150 Hz gedacht. Bei ein paar hundert Hz zeigen sie aber wohl auch noch recht richtig an.

Bei Rauschmessungen freut man sich, wenn man das Systemrauschen auf unter -10 dB bezüglich der zu messenden Pegel bekommt. Der Grund liegt wieder in der Natur der Sache: Unkorrelierte Rauschgrößen "addieren sich" quadratisch. Insofern sind -10 dB die psychologisch wichtige Grenze von 10%, unterhalb derer man bereit ist, den Einfluß auf das Meßergebnis zu vernachlässigen. Natürlich kann man auch bei nur 5 dB Rauschabstand die Meßwerte um das Systemrauschen korrekt reduzieren, ist nur wegen der quadratischen Rechnung im Kopf etwas mühsam.

MfG Kai

[uk64]

index.php?page=Attachment&attachmentID=12767

Der Link funktioniert bei mir nicht.

"Der Zutritt zu dieser Seite ist Ihnen leider verwehrt. Sie besitzen nicht die notwendigen Zugriffsrechte, um diese Seite aufrufen zu können"

Gruß Ulrich

[kaimex]

Hallo Ulrich,

warst du dabei angemeldet ?
Bei mir funktioniert er nur nach Anmeldung.
Ohne Anmeldung bekomme ich die gleiche Meldung .

MfG Kai
Nachtrag an Andreas :
Was ich schon immer mal fragen wollte und jedesmal vergessen habe:
In der Schaltung des Wiedergabeverstärkers fehlen Werte des Festwiderstandes und Potis im Fußpunkt der Gegenkopplung (vorn in der Mitte). Kannst du deren Werte nachliefern ?

[uk64]

Ich war dabei angemeldet, sonst hätte ich ja auch den Beitrag nicht schreiben können.

Gruß Ulrich

[kaimex]

Die Frage ergab sich aus meinen Angewohnheiten, meist erst unangemeldet zu lesen, Bilder anzuschauen & Links zu probieren und mich nur zum Schreiben oder PN lesen anzumelden.
Unter dem Link hat Andreas einen qualitativ besseren Scan der Schaltung des Wiedergabeverstärkers der ASC AS5000 abgelegt als in der im Internet verfügbaren Version des Service Manuals vorhanden.
Meine Vermutung ist, daß der WV in Andreas' Messanordnung des Rauschens bei offenem Eingang ohne WK garnicht richtig funktionierte, entweder wegen völlig falschem DC-Arbeitspunkt oder wegen Stumm-geschalteter Ausgänge, und deshalb ein scheinbar sehr viel geringeres Rauschen ergab. Das erschließt sich (mir) aber nicht unmittelbar aus der Betrachtung des Schaltbildes.

MfG Kai

[uk64]

Ich bin das Spielchen auch mal eben durchgegangenen, allerdings anders herum angegangen.

Gerät AEG M20 mit PER528 19cm/s CCIR.

Erstes Bild 1kHz mit 320nWb/m, 1kHz auf 0dB gelegt. 0dB entspricht auch ungefähr 0dBFS des AD Umsetzers.

   

Aufnahme ohne Signal, entspricht gelöschtem Band,

   

Jungfräuliches Band:

   

Ohne Band

   

Gruß Ulrich

[kaimex]

Hallo Ulrich,

sauber !
Das sind schöne Messungen.
Um das Gerät bist du zu beneiden.

Zum Einordnen der Werte habe ich noch folgende Fragen:

1. Ist der Ausgangspegel bei 0 dBFS gleich 6 dBu, also 1,55 Veff ?

2. Wie groß ist die Rauschbandbreite der FFT-Bins
bzw. wie groß waren Sample-Frequenz und FFT-Länge
bzw. ist das Rauschen schon in 1Hz Bandbreite gezeigt oder muß man dazu noch umrechnen ?

3. Gibt es eine Angabe über den 320nWb Pegel bei 1 kHz direkt am Wiedergabekopf oder über die Gesamtverstärkung bis zum Ausgang ?

MfG Kai

[Peter Ruhrberg]

3. Gibt es eine Angabe über den 320nWb Pegel bei 1 kHz direkt am Wiedergabekopf oder über die Gesamtverstärkung bis zum Ausgang ?

Dem Blockschaltbild des SM (S. 4-51) lässt sich ca. -42dBu für 320nWb/m bei der Stereoversion entnehmen.

Grüße, Peter

[andreas42]

Ulrich, Kai, Peter,

Der Link funktioniert bei mir nicht.

da habe ich Mist gebaut: Ich wollte einfach einen Dateianhang, den ich in einer PM an Kai schonmal verwendet hatte, auf die gleiche Weise hier wieder einbinden (mittels attach-Tag und der Anhangs-ID). Das funktioniert aber offenbar nicht, weil die Forensoftware anscheinend den Kontext auf den Thread und/oder die User einschränkt, oder sogar die Wiederverwendung über Beiträge hinweg verbietet.

Wie auch immer, hier ist er nochmal:    

Meine Frage dazu wäre, ob das Abziehen des Steckers zum Wiedergabekopf (dann hängen die Kontakte 7 und 9 quasi in der Luft) entweder eine drastische Veränderung des Verstärkerverhaltens oder das Auslösen der Stummschaltung (T501..3) bewirken kann. Ich kann das - als Elektronik-Laie - nicht erkennen. Ist aber auch nicht eigen' Witz, sondern von Kai eingeflüstert:

Meine Vermutung ist, daß der WV in Andreas' Messanordnung des Rauschens bei offenem Eingang ohne WK garnicht richtig funktionierte, entweder wegen völlig falschem DC-Arbeitspunkt oder wegen Stumm-geschalteter Ausgänge, und deshalb ein scheinbar sehr viel geringeres Rauschen ergab. Das erschließt sich (mir) aber nicht unmittelbar aus der Betrachtung des Schaltbildes.

Weiterhin:

In der Schaltung des Wiedergabeverstärkers fehlen Werte des Festwiderstandes und Potis im Fußpunkt der Gegenkopplung (vorn in der Mitte). Kannst du deren Werte nachliefern ?

Gerne. Der Festwiderstand hat 120 Ohm, das Poti hat 1 kOhm. Hier ist der entsprechende Schaltplanausschnitt:    

Was bleibt also an Unklarheiten an meinem Messversuch übrig? Ich versuche nochmal eine Zusammenfassung:

1. Warum sehe ich so wenig Rauschen bei abgezogenem Kopfstecker? Abhilfe: Bei Gelegenheit (Gerät offen und am Rechner) sicherstellen, dass das Ergebnis reproduzierbar ist.
   
2. Wieviel dBu führen bei meiner Soundkarte zu 0 dBFS? Abhilfe: Kann ich nachmessen.
   
3. Was bedeuten die dB/Hz-Angaben die jaaa ausgibt? Quadriert das Programm vielleicht vorher? Abhilfe: Im Quelltext nachsehen. Kann ich machen, lade aber zur gemeinsamen Suche ein. Der Code ist hier: http://roth-schmidt.net/~andreas/jaaa/files.html
   

Viele Grüße
Andreas

[kaimex]

Hallo Andreas,

ich lese bei den Widerständen 220 Ohm.
Bei den Potis ist natürlich der eingestellte Wert von Interesse und nicht der Maximal- Widerstand.
Da müßte mal "jemand" nachmessen 8) ,
mit Glück geht es, ohne im Kreis irgendwo ein Bein auslöten zu müssen.

Die Muting-Schaltung kann man vorübergebend totlegen, indem man bei T501, dem Steuertransistor, Basis und Emitter verbindet. Dann bleibt der immer gesperrt und hindert T502 und T503 am Muten.

MfG Kai

[andreas42]

Hallo Kai,

ich lese bei den Widerständen 220 Ohm.

unzweifelhaft, das steht da. Tippfehler von mir - und weil das Rückschlüsse auf meine Konzentration zulässt, werde ich heute nichts mehr löten oder aufschrauben

Bei den Potis ist natürlich der eingestellte Wert von Interesse und nicht der Maximal- Widerstand.
Da müßte mal "jemand" nachmessen 8) ,

Mal sehen, wen ich finde...

mit Glück geht es, ohne im Kreis irgendwo ein Bein auslöten zu müssen.

Es geht sogar, ohne das Gerät aufzuschrauben: Auf einem der Bilder oben waren R123 und R126 zu sehen. Ein wenig im Farbraum transformiert, sehen sie so aus:

   

Beide stehen etwa auf "halb zwei" - plus minus irgendwas. Die Platine an dieser Stelle hat folgendes Layout:

   

Der wirksame Widerstand ist also zwischen dem im Bild mittleren und rechten Bein zu finden. Drei zufällig herumliegende Trimmer gleichen Typs habe ich entsprechend eingestellt und ausgemessen:

Code:

Exemplar | Links | Rechts | Gesamt | Anteil Links
----------+-------+--------+--------+--------------
1        |  636Ω |   385Ω |  1021Ω | 0.623
2        |  639Ω |   380Ω |  1019Ω | 0.627
3        |  712Ω |   433Ω |  1145Ω | 0.622

Der Widerstand sollte bei etwa (399 +/- 17) Ω liegen - ohne Betrachtung des systematischen Fehlers meiner Methode

Die Muting-Schaltung kann man vorübergebend totlegen, indem man bei T501, dem Steuertransistor, Basis und Emitter verbindet. Dann bleibt der immer gesperrt und hindert T502 und T503 am Muten.

Das ist bei nächster Gelegenheit einen Versuch wert.

Viele Grüße Andreas

[kaimex]

Hallo Andreas,

der Wiedergabeverstärker geht ohne angeschlossenen Kopf aufgrund der sich dann einstellenden Offsetspannung von ca. 250 nA Biasstrom mal 330k Vorwiderstand = 83 mV am positiven Eingang und der hohen Gleichspannungsverstärkung von ca. 62 dB (also mehr als tausendfach) am Ausgang an den unteren Anschlag und funktioniert dann nicht mehr normal.
Das ist die Ursache für die niedrige Rauschspannung in dem Zustand.
In den meisten anderen Geräten hat man in Serie mit dem Fußpunktwiderstand der Gegenkopplung (die 220 Ohm plus Poti) noch einen großen Kondensator, der die Verstärkung für Gleichspannung stark (meist bis auf 1) herabsetzt. Dann könnte man auch ohne WK Rauschen messen.

MfG Kai

[kaimex]

Inzwischen habe ich ein SPICE-Modell für den TBA231 erstellt, das auch die im Datenblatt angegeben Rauscheigenschaften halbwegs zutreffend beschreibt. Damit habe ich die Schaltung des Wiedergabeverstärkers der AS5000 simuliert.
Für den Wiedergabekopf habe ich mangels besserer Daten ein etwas detaillierteres Modell des WK der Uher Royal 784S verwendet und Ähnlichkeiten im elektrischen Verhalten zum AS5000 WK angenommen.
Mit SPICE kann man das Rauschen am Ausgang berechnen und auch auf den Eingang bezogen darstellen.
Den Zusammenhang stellt die Übertragungsfunktion her.
Da letztere üblicherweise in dB über logarithmischer Frequenzachse dargestellt wird, zeige ich auch die Rauschspektren über log(f).
Zunächst mal die Schaltung:
   
Links das Modell des WK, rechts die Gegenkopplung, darüber ein RC-Glied zur Frequenzkompensation des OP.
E1p und E1m sind seine Eingänge, Out1 ist der Ausgang.
Das Modell des TBA231 wird als Sub-Circuit eingebunden und ist hier nicht im Detail abgebildet.

Nun das Rauschen am Ausgang des TBA231 in Volt/sqrt(Hz):
   
In grün das gesamte Rauschen, in Rot das Rauschen des Fußpunktwiderstandes der Gegenkopplung, in Blau das Rauschen aller Verlustwiderstände des WK.
Zum Vergleich das Rauschen des OP allein:
   
Es ist im mittleren Frequenzbereich etwas geringer als das Gesamtrauschen im vorigen Bild.
DerTBA231 ist übrigens im Datenblatt mit folgenden Rauschwerten spezifiziert:
Eingangsrauschspannung e_n ~ 4,7 nV/sqrt(Hz) für f>2,5 kHz, 5,9 nV @ 1kHz, 7,1 nV @ 50 Hz
Eingangsrauschstrom. i_n ~ 0,45 pA/sqrt(Hz) für f>10 kHz, 0,63 pA @ 1 kHz, 1,4 pA @ 100 Hz, 2,2 pA @ 25 Hz.

Dies ist der Verstärkungsverlauf:
   

Dividiert man die Ausgangsrauschspannungen durch die Verstärkung, bekommt man die auf den Eingang bezogenen Rauschspannungen:
   
Diese Werte sind besser geeignet zur Beurteilung eines Schaltungsdesigns und zum Vergleich unterschiedlicher Geräte. Zu letzterem bräuchte man auch noch eine Relation zum magnetischen Bezugspegel auf Band.

Hier wieder der OP allein:
   

Man sieht, daß das Rauschen vom TBA231 dominiert wird.
Normalerweise versucht man, besser als der Sensor bzw. die Quelle zu sein.
Ob es in dieser Anwendung tragisch ist, daß das nicht erreicht wurde, kann man erst beurteilen, wenn man weiß, wieviel Rauschen vom Band noch dazu kommt.
Man kann heutzutage Vorverstärker mit Eingangs-Rauschspannungen von weniger als 1 nV/sqrt(Hz) ohne exorbitanten Aufwand realisieren (wie es zB bei PreAmps für "Moving coil" Tonabnehmer gemacht wurde).

MfG Kai

[andreas42]

Hallo Kai,

wow - die Simulation ist sehr eindrucksvoll! Heute bin ich zu müde, da muss ich morgen und am Wochenende nochmal genauer reinschauen.

Auch das Rätsel um die vermeintliche Stummschaltung ist gelöst - Danke für die Erleuchtung!

VIele Grüße
Andreas

[kaimex]

Das freut mich, daß du es nützlich findest.
Ich hab mal wieder zu spät, nämlich auf meinem Internet- Tablet gemerkt, daß die Defaulteinstellung der SPICE- Plots auf schwarzem Hintergrund "suboptimal, sprich Sch...." ist. Auf dem großen hellen PC-Monitor merk ich von dem Nachteil leider noch nichts, und bis zum nächsten Mal hab ich es sicher wieder vergessen.
Als ich vor vermutlich geraumer Zeit so alt jung war du, hab ich um Mitternacht angefangen, Assembler-Code bis 2 Uhr nachts zu optimieren. Soviel zu Müdigkeit zur vorgerückter Stunde.
Will ich aber doch nicht als vorbildlich hinstellen...

MfG Kai

[kaimex]

In der Simulation ist es nun ganz einfach, sich anzuschauen, wie der Wiedergabeverstärker rauschen würde, wenn man den Wiedergabekopf entfernt und vorn nur noch der 330 kOhm Widerstand mit 100 pF parallel dazu anliegen, und wenn der Arbeitspunkt erhalten bliebe.
Dazu fügt man einfach einen (in der Praxis etwas unhandlichen) Kondensator von 1F in Serie mit dem Fußpunktwiderstand der Gegenkopplung ein (R13 im kleinen Schaltbild).
Am Ausgang sieht man dann folgende Rauschspannungen:
   
In grün das gesamte Rauschen, in blau das des 330 kOhm Widerstandes, in rot das des Fußpunktwiderstandes.
Die Einheiten der vertikalen Achse sind V/sqrt(Hz).

Umgerechnet auf den Verstärkereingang sieht das so aus:
   

Der Anstieg unterhalb ~ 3kHz kommt vom 1/f Rauschen des TBA231.
Den Abfall oberhalb bewirkt der 100 pF Kondensator.

MfG Kai

[kaimex]

Hier noch eine Ergänzung zu den Rauschangaben in Beitrag #26, erstes Rausch-Bild (am Ausgang des Wiedergabeverstärkers der AS5000).
Das Bild zeigt den spektralen Verlauf des Rauschens über der Frequenz.
Man sich in LTspice auch das gesamte Rauschen innerhalb eines Frequenzbereiches berechnen lassen. Das geht sowohl interaktiv beim graphischen Post-Processing als auch per Script-Anweisung im *.asc File mit Ausgabe im "Error-log file".
Da das gesamte Rauschen in Geräte-Spezifikationen sowohl "unbewertet" als "Fremdspannungsabstand" und "bewertet" als "Geräuschspannungsabstand" angegeben wird, habe ich zwei übliche Bewertungsfilter implementiert, die "A-Bewertung" und die Bewertung nach ITU468.
Mit dem "Wiedergabeverstärker" ist bei der AS5000 nur die erste Stufe mit einem TBA231 gemeint. Auf dessen Ausgang bezogen sich die Angaben in #26. Dahinter kommen noch ein Pegelsteller und "Ausgangsverstärker" mit einem TBA221 mit einer Spannungsverstärkung von maximal 5,4fach bzw. 14,6 dB, der den Monitor- und Kopfhörer-Ausgang speist.
An dessen Ausgang betragen die simulierten Rauschwerte im Frequenzband 10 Hz-20 kHz:
unbewertet....ITU468-Filter.....A-Filter
..432,4 µV..........402,7 µV........170,4 µV
Die nominelle Ausgangsspannung beträgt dort 500 mV.
Damit ergeben sich folgende SNR (ohne Band, rein elektronisch)
..61,3 dB............61,9dB..........69,4 dB

MfG Kai

[andreas42]

So, eine der obigen Fragen habe ich geklärt:

Wieviel dBu führen bei meiner Soundkarte zu 0 dBFS? Abhilfe: Kann ich nachmessen.

Dazu habe ich die Soundkarte von Ausgang zu Eingang kurzgeschlossen, den Zusammenhang zwischen generiertem Pegel und digitalisiertem Pegel festgestellt, und anschließend den Stecker aus dem Eingang gezogen und mein Multimeter drangehalten. Die dann gemessene Spannung habe ich wiederum in dBu umgerechnet und im Diagramm abgetragen. Anschließend je eine Gerade mit fester Steigung 1 und variablem Achsenabschnitt gefittet. Das ganze für beide Jumperstellungen der Empfindlichkeit. So sieht es aus:

   

In der für obige Messungen verwendeten Jumperstellung führen also 19.2 dBu zu 0 dBFS - und folgerichtig auch 0 dBu zu -19.2 dBFS. Demzufolge entsprechen auch die gemessenen -23.1 dB für 257 nWb/m auch 0.49 Volt am Ausgang - meine Erinnerung hat mich nicht verlassen

Zur Diskussion um die Genauigkeit: Ich vermute, dass ich am unbelasteten Ausgang eine etwas höhere Spannung messe als dann, wenn er mit dem Eingang verbunden ist - nur leider ist der Stecker dann so schlecht für die Messung zugänglich. Da aber in Spannungsanpassung der Ausgangswiderstand (der als Tongenerator verwendeten Soundkarte) relativ klein und der Eingangswiderstand relativ groß sein sollte, sollte diese Abweichung klein sein. Wenn ich jetzt noch unterstelle, dass mein Multimeter vielleicht einen ähnlichen Innenwiderstand hat wie der Eingang der Soundkarte, sollten wir hier auf der sicheren Seite , und die Fehler im unteren Prozentbereich sein, oder?

Das würde auch zum Vermerk auf der verlinkten Seite bei EBS passen:

The origin of the index of dBu comes from "u = unloaded" and dBV comes from "V = 1 volt". Some say:
The "u" in dBu implies that the load impedance is unspecified, unterminated, and is likely to be high.

Leider sind die übrigen Beiträge zu weit oben, als dass ich sie einfach zitieren könnte, deswegen ohne direkte Links:

Der Designer deiner Soundcard hat sie sicher nicht entworfen, damit sie gut zu einer B77 paßt, insofern hat 4 dBu deshalb auch nicht besonders viel mit praktisch oder unpraktisch zu tun.

Sicher hat meine B77 keine Rolle gespielt - wohl aber die Tatsache, dass ein Bezugspegel von z.B. +4 dBu bei analogen Signalen ja nur den Beginn des roten, aber nicht verbotenen Bereichs markiert. Deswegen wäre es seltsam, wenn eine Jumperstellung "Empfindlichkeit +4 dBu" zu "4 dBu = 0 dBFS" führen würde - ganz unabhängig von meiner B77. Das passt auch zum erwähnten Kleingedruckten bei EBS.

Dabei sollte man dran denken, daß typische Multimeter meist eine obere -3 dB Grenze bei einigen kHz haben. Sie sind ja eigentlich nur für Messungen bei 50 ... 150 Hz gedacht. Bei ein paar hundert Hz zeigen sie aber wohl auch noch recht richtig an.

Auch das war meine Sorge - wie weit ist mein Messgerät eigentlich einigermaßen linear? Vorsichtshalber habe ich obige Messung bei 315 Hz gemacht, und danach einfach den Frequenzgang ausgemessen. Das Ergebnis finde ich erstaunlich beruhigend:

   

-1 dB liegt bei 17 kHz, -3 dB bei 24 kHz. Damit sollte es sich für Messungen bei 315 Hz und 1 kHz problemlos eignen!

Bei Rauschmessungen freut man sich, wenn man das Systemrauschen auf unter -10 dB bezüglich der zu messenden Pegel bekommt.

Ich habe das Rauschen bei beiden Jumperstellungen verglichen - es liegt auf fast demselben Niveau (ca. 1dB Unterschied). Wenn ich also die Messung an dem Gerät nochmal wiederholen sollte, werde ich vorher den Rechner öffnen und den Jumper anders setzen, dann sollten es ca. 20 dB Abstand statt der knappen 5 sein.

Viele Grüße
Andreas


Edit: Tippfehler bei "4 dBu = 4 dBFS" korrigiert.

[andreas42]

Hallo nochmal,

Was bleibt also an Unklarheiten an meinem Messversuch übrig? Ich versuche nochmal eine Zusammenfassung:

1. Warum sehe ich so wenig Rauschen bei abgezogenem Kopfstecker? Abhilfe: Bei Gelegenheit (Gerät offen und am Rechner) sicherstellen, dass das Ergebnis reproduzierbar ist.
2. Wieviel dBu führen bei meiner Soundkarte zu 0 dBFS? Abhilfe: Kann ich nachmessen.
3. Was bedeuten die dB/Hz-Angaben die jaaa ausgibt? Quadriert das Programm vielleicht vorher? Abhilfe: Im Quelltext nachsehen. Kann ich machen, lade aber zur gemeinsamen Suche ein. Der Code ist hier: http://roth-schmidt.net/~andreas/jaaa/files.html

und zu guter Letzt: Was bleibt noch offen?

Nr. 1 ist von Kai durch Simulationen geklärt: Wenn der Kopf nicht angeschlossen ist, arbeitet der Wiedergabeverstärker nicht.
Nr. 2 ist durch obigen Post geklärt: 0 dBFS entsprechen 19.2 dBu - damit sind alle anderen Angaben in Spannungen umrechenbar.

Bleibt Nr. 3 - und da habe ich leider keinen substantiellen Fortschritt zu vermelden. Ich habe mich zwar einen halben Nachmittag am Wochenende durch den Code gewühlt (und zumindest eine Ausgabe der momentanen Messwerte eingebaut, so dass ich damit auch die heiß ersehnten Plots mit logarithmischer Frequenzachse machen könnte), aber leider noch immer keinen wirklichen Durchblick, wo jetzt was steht. Es ist ein munteres, für mich schwer erratbares Umrechnen zwischen FFT-Bins, die aus fftw3 rauskommen, Bildschirmpixeln mit Offset für die Achsen und zwei verschiedenen Größen (wohl als hellblau und dunkelblau in manchen Screenshots sichtbar), deren Berechnung ich nicht wirklich verstehe.

Was mir aber für heute genügt ist: Die relativen Verhältnisse sind ablesbar, und doppelte Spannung führt auch zu 6 dB Unterschied. Für den Hausgebrauch reicht mir das erstmal :whistling: Falls es mich mal überkommt, den Code doch genauer zu verstehen, oder einfach mal den Autor anzuschreiben, werde ich natürlich berichten, was jetzt Spannung, Leistung (ein offensichtliches Quadrat habe ich auch nicht gefunden) oder dB/Hz wirklich sind.

Hintergrund meiner Aufräumwut: Während ich viel von Euch über die Tücken des Messens und Eigenschaften reeller Verstärker gelernt habe, habe ich doch das Bedürfnis, meine Tonband-Zeit auf ein anderes Thema zu lenken: Die (halb-)automatisierte Messung von MOL, SOL und MTL via Soundkarte und Python-Skripten. Mein fernes Ziel ist immernoch, Messungen wie im berühmten Test von "HiFi exclusiv" selbst zu machen. Auf dem Weg dahin komme ich sicher nochmal an Wiedergabeverstärkern, Stilllegung der Aufnahmeentzerrung, Messung von BIAS-Strömen und Einstellen selbiger ohne Schraubenzieher (sprich: per serieller Schnittstelle) vorbei. Ich werde Euch weiter Löcher dazu in den Bauch fragen

Viele Grüße
Andreas

Edit: Link zum erwähnten Hifi-Exclusiv-Test bei Ulrich Theimann.

[kaimex]

Hallo Andreas,

demnach entspricht also der nominelle Ausgangspegel der AS5000 von 0,5 Veff (-3,8 dBu) auch im empfindlicheren Bereich deiner Soundkarte noch -7,9 dBFS, die man zur Optimierung des Rauschabstandes der Messung nutzen könnte.

Multimeter haben idR eine Eingangs-Impedanz von >= 10 MegOhm. Bei Soundkarten findet man meist Werte zwischen 10 ... 15 kOhm. Bei den Ausgangs-Impedanzen von Soundkarten kann man Werte zwischen 33 Ohm und um 1 kOhm erleben, je nachdem, ob sie auch zum direkten Anschluß niederohmiger Kopfhörer gedacht sind. Die Werte von Ausgangs- und Eingangs-Impedanz ermittelt man durch Belastung mit einem bekannten Widerstand aus den beiden Spannungswerten unbelastet und belastet, bzw beim Eingang durch Einfügen eines Serien-Widerstandes und Vergleich beider Ausgangsspannungen. Dabei muß dann bereits der Ausgangswiderstand der Quelle bekannt sein.

Bei meinen beiden Multimetern liegt die - 3dB Grenze zwischen 5 ... 7 kHz. Da hast du also was besseres.

Im Code von Spectwin.cc ist in folgenden Zeilen von power die Rede:
ab 1192 bis 1216. pow
1274 ...
1333 - 1354
Die Sprache ist mir aber zu unvertraut, als daß ich Lust hatte, mich da bis zum Verständnis durchzuwühlen.

MfG Kai

[andreas42]

Hallo Kai,

vielen Dank zuerst für die erweiterte Simulation incl. Ausgangsverstärker - da kommt ja durchaus einiges Rauschen nur aus der Elektronik! Der Wunsch, 10 dB unter dem Rauschen eines jungfräulichen Bandes zu liegen, erfüllt uns die Maschine also nicht ohne weiteres. Mich würde es reizen, den von Dir andernorts vorgeschlagenen "Zeitgemäßen" Verstärker mit JFET-Vorstufe mal live auszuprobieren... aber Rom wurde auch nicht an einem Tag niedergebrannt...

demnach entspricht also der nominelle Ausgangspegel der AS5000 von 0,5 Veff (-3,8 dBu) auch im empfindlicheren Bereich deiner Soundkarte noch -7,9 dBFS, die man zur Optimierung des Rauschabstandes der Messung nutzen könnte.

Ja, die empfindlichere Einstellung passt eigentlich besser zur Maschine. Wie gesagt - bei der nächsten Messung damit...

Multimeter haben idR eine Eingangs-Impedanz von >= 10 MegOhm. Bei Soundkarten findet man meist Werte zwischen 10 ... 15 kOhm.

Ok, also schützt mich hier nur die Interpretation von "dBu = undefined load", um zu sagen "das gehört so"...

In den technischen Daten meiner Karte steht leider nichts zur Eingangsimpedanz - wohl aber zur Ausgangsimpedanz:

Niederohmiger Ausgang (75 Ohm) für direkten Kopfhörerbetrieb

Bei meinen beiden Multimetern liegt die - 3dB Grenze zwischen 5 ... 7 kHz. Da hast du also was besseres.

Ich würde es eher Glück nennen: Mein Gerät habe ich vor etlichen Jahren für weniger als 20 Euro beim Lebensmittel-Discounter mitgenommen. Es hört auf den klangvollen Namen "KingCraft MD 42079"...

Im Code von Spectwin.cc ist in folgenden Zeilen von power die Rede:

Ja, das habe ich gesehen und unterstützt die These. Es gibt auch noch die Member _ym und _yp, deren Berechnung ich nicht ganz verstehe. Das Geheimnis liegt wohl in

Code:

void Spectwin::calc_spect (Spectdata *S)

verborgen, die ab Zeile 1251 beginnt. Die Doppelschleife darin über i und k verstehe ich inhaltlich leider nicht.

Die Sprache ist mir aber zu unvertraut, als daß ich Lust hatte, mich da bis zum Verständnis durchzuwühlen.

Das kann ich gut verstehen. Leider benutzt der Autor C++ quasi im C-Style und hat viele Pointer in Gebrauch. Außerdem scheint er eine Vorliebe für Variablennamen zu haben, die nur einen Buchstaben lang sind, höchstens zwei. Wissenschaftler tun das leider gerne...

Viele Grüße
Andreas

Edit: Link korrigiert

[kaimex]

Hallo Andreas,

einen besseren PreAmp würde ich erst in Erwägung ziehen, wenn wirklich klar ist, daß damit am Wiedergabe- SNR noch was zu verbessern ist. Fall die simulierten Rauschwerte mit der Realität übereinstimmen, sind sie ja schon deutlich besser als die "mit Band" Spezifikation der AS5000 im Service Manual, die dann doch vermutlich im unvermeidlichen Bandrauschen begründet sein muß. Allerdings bezieht man sich dort auf SNR Messungen nach DIN 45 511 und IEC Publ. 94, die ich gerade mal wieder geistig nicht parat habe.

Hast du eigentlich deine Sondkarte bei den Messungen im 24 Bit Modus betrieben oder nur mit 16 Bit ? Im letzteren Fall "schlummert" dort ja vielleicht noch ein Rauschabstand/Dynamik- Schatz, der sich durch Mouse-Click heben ließe...

Soundkarten Eingangs-Impedanzen werden meistens nicht genannt. Allenfalls findet man im Datenblatt des Audio-Codec eine Spezifikation, die damit allerdings nicht übereinstimmen muss. Die Messung/Ermittlung durch Einfügen eines bekannten Serienwiderstandes und Rückwärtsrechnen der Spannungsteilung mit dem unbekannten Eingangswiderstand ist aber einfach.

Falls der Programm-Autor ansprechbar und hilfswillig ist, könntest du ihn ja bitten, den Code-Ablauf mal in allgemein verständlicher Meta-Sprache (Pascal oder Basic ähnlich) auf Block-Niveau zu beschreiben. Das ist in Fachzeitschriften, die sich mit Algorithmen befassen, durchaus üblich, um Ideen verständlich zu machen, ohne durch Code-Details alles zu vernebeln...

MfG Kai