Wiedergabeverstärker: Rauschen
#51
(24.01.2023, 16:41)DropOut schrieb: Zum Messen müsste man einen haben und zum danach Wegschmeißen ist er a Weng zu teuer.

Den DC-Widerstand kenne ich jetzt schon auswendig, interessiert mich aber als letztes.

Zu 1: Man kann hoffen, daß der NTE4 das Gleiche ohne Abschirm-Gehäuse ist, also solch einen messen.

Zu 2:
a: es gibt 2.
b: das ist leichtsinnig, denn die lassen den Trafo rauschen
c. das tun auch die nicht dokumentierten Verlust-Widerstände

Zur Bedeutung des Koppelfaktors:
Ein Koppelfaktor von k=0,98 bewirkt bei einer Sekundär-Induktivität von Ls~ 4²*8=128 H eine Streu-Induktivität von ca. 5 H, die zur hoch-transformierten Quell-Induktivität hinzu kommt. Das Resultat resoniert dann mit den Kapazitäten am Trafo-Ausgang.
5 H || 22 pF -> ~ 16 kHz
Kommen noch 30 cm abgeschirmte Leitung a' 30 pF hinzu werden ~ 9 kHz daraus.

MfG Kai
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#52
(24.01.2023, 17:20)Ferrograph schrieb: [...] Jo, ich bin dieser jener.

Interessant! Ganz am Ende des dortigen Fadens hatte ich mal was dazugeschrieben...

Gruß Pit
Das kpl. ehem. STUDER-Archiv: studerserver-files bei Philip van der Matten;
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#53
Hallo Pit,
vielen Dank für die speziellen Unterlagen. Die essentielle Frage nach den Induktivitäten beantworten sie leider auch nicht. Das scheint im Anwendungsfall keinen zu interessieren. Ist "200 Ohm" in der Leitungs- / Mikrofon-Technik so etwas wie "100V" bei Lautsprechern? Vielleicht, dass es Mikros mit diesem Nennwert gibt oder Leitungen mit diesem Wellenwiderstand und dazu passen diese Übertrager?

LG Frank

P.S.: Immerhin sieht man, dass bei einer Speisung aus 600 Ohm nicht alles zusammenbricht.

(24.01.2023, 17:34)kaimex schrieb:
(24.01.2023, 16:41)DropOut schrieb: Den DC-Widerstand kenne ich jetzt schon auswendig, interessiert mich aber als letztes.

Zu 2:
b: das ist leichtsinnig, denn die lassen den Trafo rauschen
D. h. ja nicht, dass es mich gar nicht interessiert. Aber bevor ich nicht weiß, ob der Trafo überhaupt anwendbar ist, habe ich genug andere Beschäftigung ...

LG Frank
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#54
Eigentlich möchte ich nicht weiter über die Trafo-Lösung nachdenken, deshalb zäume ich das Pferd noch mal von hinten auf, kurz, in Stichpunkten, ohne Schaltungsdetails.

- Ein Band hat ca. 65dB SNR.
- Um hörbare Verschlechterungen zu vermeiden, sollte der Wiedergabezweig (d.h. WK + Verstärker) mindestens 75dB haben.
(Der Wiedergabezweig einer A77 ist mit 75dB spezifiziert.)
- Der Kopf W2H9 hat mit 15Ω und 0,45mV ein SNR von 76dB. Das ist durch nichts mehr zu verbessern.
- Um deutlich hörbare Verschlechterungen zu vermeiden, ist vom WV ein SNR von 85dB zu fordern, mindesten 80dB. 75dB wären inakzeptabel.
- 0,45mV - 80dB = 45nV Eingangsrauschspannung über 20kHz sind 0,3nV/√Hz. (Für 85dB: 0,18nV/√Hz)
- Der LT1028 hat die geringste Rauschspannung mit 0,85nV/√Hz. (Sein hohes Stromrauschen muss außerdem unterbunden werden.)
Das reicht nicht.
- Ein JFET-Sourcefolger unterbindet das Stromrauschen, verschlechtert aber das Spannungsrauschen. Ist also keine Lösung.
- Mit einem verlustfreien Trafo 1:4,66 als "rauschfreiem Spannungserhöher" käme man auf die 80dB.
Aber ein Trafo ist nicht verlustfrei und rauscht deshalb auch. Und damit gehen wir schon wieder von den 80dB weg ...
Und - der beste Trafo taugt nichts, es wäre eine Verzweiflungslösung, denn:
- Viel eleganter wäre natürlich eine verstärkende JFET-Vorstufe (20dB) mit 0,2...0,3nV/√Hz.

Ist das möglich?? Ich habe keine Ahnung. 0,3nV/√Hz klingt bei mir wie 8 BF862 oder 12 IFN152 parallel. So eine Schaltung bekomme ich aber mit absehbarem Aufwand nicht entworfen, da fehlt mir schlicht Wissen und Erfahrung.

LG Frank
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#55
Hallo Frank,

eine Frage habe ich beim Mitlesen schon eine Weile - Deine Zusammenfassung ist ein guter Anlass, sie doch mal zu stellen:

Es liest sich so, als wolltest Du was bauen, was alle üblichen Vorverstärker-Schaltungen in allen Bandgeräten nicht geschafft haben? Oder sind nur alle klassischen Lösungen heute verschlossen (aus verschiedenen Gründen, Übertrager, JFETs, ...)? Oder sind Deine Anforderungen an die Rauscharmut höher als es klassisch üblich war?

(24.01.2023, 19:24)DropOut schrieb: - Ein Band hat ca. 65dB SNR.
- Um hörbare Verschlechterungen zu vermeiden, sollte der Wiedergabezweig (d.h. WK + Verstärker) mindestens 75dB haben.
- Der Kopf W2H9 hat mit 15Ω und 0,45mV ein SNR von 76dB. Das ist durch nichts mehr zu verbessern.

Was ist denn hier das spezielle Problem - ungünstige Daten des Kopfes?

Viele Grüße
Andreas
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#56
Ja genau, der Kopf ist eine Katastrophe, nur 1/10 der EMK z.B. eines Revox-Kopfes. Deshalb braucht der Verstärker 20dB mehr Rauschabstand - und das ist die "Herausforderung" (ich hasse dieses Wort).

Ergänzung: Da fragt man sich natürlich auch warum? Waren die zu blöd, einen Kopf brauchbar zu dimensionieren? Ich nehme an, sie hatten keine Chance und vermute die Ursache im Dynamoblech. Ich kann mich blass erinnern, dass Studer spezielles Blech hat machen lassen oder sogar selbst gemacht hat. Das DDR-Blech hatte womöglich eine viel geringere Permeabilität.
Auch beim Löschgenerator stellt sich eine ähnliche Frage. Der arbeitet bei 80kHz. Die mit Abstand geringste Frequenz, die ich je gesehen habe. Als Grund habe ich etwas von Verlustleistungsgrenzen gehört. Die Spule kann wohl kaum so viele Verluste erzeugen, aber der Kern! Eine einfache Erklärung wäre, wenn die Kernbleche eigentlich zu dick wären, dann steigen mit der Frequenz die Wirbelströme.
OT: So ähnlich war es bei den Autos. Was nützt das tollste Design, wenn man es nicht umsetzen kann, weil die Grundlagen fehlen. Verfügbares Blech zu schmal, miserable Tiefziehgüte. Keine Technologie für schrägere und damit viel größere Frontscheiben...
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#57
"Spaßeshalber" habe ich mal die drei genannten Trafos (Jan's Daten aus Beitrag #36, sowie NTM4) bezüglich des äquivalenten Eingangs-Rauschens am bislang verwendeten W2H9 Modell (15 Ohm, 75 mH) verglichen.
Dies kommt dabei raus:

1. Original-Trafo mit 0.8H:14.7H, 20 & 340 Ohm
    En ~ 0.98 nV/rtHz
2, Ersatz-Trafo mit 1.6H:24H, 50 & 265 Ohm
    En ~ 1.19 nV/rtHz
3. NTM4 mit 8H:128H, 105 & 1250 Ohm
    En ~ 1.83 nV/rtHz

MfG Kai
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#58
Glaubst du die 8H, Kai? Wozu sollten die gut sein, was hätte das mit "200 Ohm" zu tun?
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#59
Bei einer reellen Quelle mit 200 Ohm Innenwiderstand und einem Rdc der Primär-Wicklung von 105 Ohm, also zusammen 305 Ohm, muß die Primär-Induktivität mindestens 4.7 H betragen, um bei 20 Hz höchstens - 1dB Abfall garantieren zu können.

Mit 8 H hat man da noch etwas Sicherheits-Reserve.
Wer weiß, wie Temperatur-abhängig diese Werte sind (MuMetall-Kern ?) ?

MfG Kai
Nachtrag: Für die im Beitrag #31 gezeigte Schaltung und Jan's Daten für den Original Trafo habe ich mal eine Abschätzung des äquivalenten Eingangs-Rauschens berechnet . Als Transistor habe ich ein altes bezüglich Rauschen modifiziertes BC549C Modell verwendet. Damit komme ich auf En ~ 1 nV/rtHz und In ~ 1.6 pA/rtHz.etwas unter 1 kHz. Mit dem Tonkopf werden daraus 1.4 ... 1.6 nV/rtHz. Zu hohen Frequenzen steigt das Rauschen deutlch an wegen der induktiven Quelle und der Streu-Induktivität des Trafos. Mit dem NTM4 wird es deutlich schlechter.
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#60
(24.01.2023, 20:18)DropOut schrieb: Ja genau, der Kopf ist eine Katastrophe, nur 1/10 der EMK z.B. eines Revox-Kopfes....

Ergänzung: Da fragt man sich natürlich auch warum? Waren die zu blöd, einen Kopf brauchbar zu dimensionieren? Ich nehme an, sie hatten keine Chance und vermute die Ursache im Dynamoblech. Ich kann mich blass erinnern, dass Studer spezielles Blech hat machen lassen oder sogar selbst gemacht hat. Das DDR-Blech hatte womöglich eine viel geringere Permeabilität.....

Dazu möchte ich mal meine bescheidene Meinung kundtun, welche durchaus falsch sein kann.

Zum Vergleich nehme ich die ungarischen Mechlabor Maschinen,
aller STM Serien von 210 bis 610.
Diese Maschinen hatten zuerst Philipps Tonköpfe, später eigene aus ungarischer Fertigung.
Diese Wiedergabeköpfe hatten gleichfalls alle, auch die aus den Niederlanden, 80 mH Induktivität, Spaltbreite 5my und auch einen vergleichbaren Rdc wie die DDR Goldpfeilköpfe.
Erstaunlicherweise produzieren diese Köpfe bei 19cm/s und 520nW Bandfluss 1,9 mV pro Spur, wobei die Spurbreite 2,75mm beträgt.
Umgerechnet auf die schmaleren 2,2mm der W2H9 sollten sich hier doch mindesten 1,5mV, also fast 9dB mehr als angenommen beim Goldpfeilkopf ergeben?
Kann natürlich sein, daß die Abweichung vom angenommenen Bandfluss kommt, Frank hatte 320nW für 0,45 mV angegeben?

Meine Vermutung, weshalb man hier in der Studiotechnik moderatere Induktivitäten bevorzugte geht viel mehr in in Richtung Brummempfindlichkeit, schließlich benötigen die Revox Köpfe fast immer eine Brummklappe, im Zuge der Einfachheit haben die Konstrukteure in Ungarn und der DDR darauf verzichtet.

Weiterhin waren fast alle DDR Studiomaschinen zumindest von der SJ103a bis zur T221 universell mit diesen standardisierten Köpfen ausgerüstet, die Verstärker hatten alle Trafokopplung für den Wiedergabekopf und die Köpfe waren damit universell nutzbar.

Zu blöd waren die sicherlich nicht ein paar Windungen mehr auf die Köpfe zu bringen oder im Falle von Mechlabor andere Köpfe bei Phillips oder Revox zu bestellen.
Hier die Kopfdaten der ungarischen Köpfe.

       

Gruß Jan
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#61
(25.01.2023, 09:19)Ferrograph schrieb: Meine Vermutung, weshalb man hier in der Studiotechnik moderatere Induktivitäten bevorzugte geht viel mehr in in Richtung Brummempfindlichkeit,

Das glaube ich nicht:
Wenn die Brumm-Einkopplung genauso erfolgt wie die Ankopplung an den Bandfluß, dann ändert sich mit der Windungszahl bzw Induktivität des WK gar nichts am Verhältnis von Nutz-Signal und Brumm.

Wie mein Nachtrag zum vorigen Beitrag zeigt, vollbringt der in #31 gezeigte PreAmp mit Trafo keine Wunder.
Mit einem NTM4 wäre er schlechter.
Ein moderner rauscharmer JFET ist ohne Trafo besser.

MfG Kai
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#62
Ich könnte mir vorstellen, daß die magnetische Abschirmung einer höheren Induktivität aufwendiger ist.

Gruß Jan
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#63
(25.01.2023, 10:38)Ferrograph schrieb: [...]die magnetische Abschirmung einer höheren Induktivität aufwendiger [...]

Hi, ich lese hier gerne mit - ist mir allerdings meistens ein bisschen zu hoch. Aber hierzu fällt mir was ein. Ich denke, dass das Verhältnis von induzierter Brumm- zur Nuztspannung das Entscheidende ist. Höhere Induktivität  -> mehr Brumm, aber auch Nutzspannung. Unabhängig von den anderen genannten Effekten.

MfG
Binse
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#64
Genau das versuchte ich in #61 mit

(25.01.2023, 09:53)kaimex schrieb: ändert sich mit der Windungszahl bzw Induktivität des WK gar nichts am Verhältnis von Nutz-Signal und Brumm.

zum Ausdruck zu bringen.

MfG Kai
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#65
Danke Kai und Binse,
wieder etwas gelernt.

Gruß Jsn
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#66
Moin Jan!

Ich freue mich natürlich über dein Mitdenken, wir wollen ja alle nur das beste Ergebnis.

(25.01.2023, 09:19)Ferrograph schrieb: Zum Vergleich nehme ich die ungarischen Mechlabor Maschinen, aller STM Serien von 210 bis 610.
Diese Maschinen hatten zuerst Philipps Tonköpfe, später eigene aus ungarischer Fertigung.
Diese Wiedergabeköpfe hatten gleichfalls alle, auch die aus den Niederlanden, 80 mH Induktivität, Spaltbreite 5my und auch einen vergleichbaren Rdc wie die DDR Goldpfeilköpfe.
Erstaunlicherweise produzieren diese Köpfe bei 19cm/s und 520nW Bandfluss 1,9 mV pro Spur, wobei die Spurbreite 2,75mm beträgt.
Umgerechnet auf die schmaleren 2,2mm der W2H9 sollten sich hier doch mindesten 1,5mV, also fast 9dB mehr als angenommen beim Goldpfeilkopf ergeben?
Kann natürlich sein, daß die Abweichung vom angenommenen Bandfluss kommt, Frank hatte 320nW für 0,45 mV angegeben?
Genau, die 0,45mV resultieren aus dem angegebenen Übertragungsfaktor und einem Fluss von 320nWb/m. Dies ist lt. DIN der Nennfluss für BB39 und BB19S/H. 520nWb/m machen daraus 0,73mV und mit den 2,75mm wären das 0,9mV. Das ist ziemlich genau das Doppelte, also 6dB SNR mehr!
Ich rechne also ab jetzt mit 0,73mV.

(25.01.2023, 09:19)Ferrograph schrieb: Zu blöd waren die sicherlich nicht ein paar Windungen mehr auf die Köpfe zu bringen oder im Falle von Mechlabor andere Köpfe bei Phillips oder Revox zu bestellen.
"Zu blöd" hatte ich ja ausdrücklich ausgeschlossen zugunsten "keine Chance" wg. schlechtem Material.
Die 4-fache Spannung könnte man statt mit einem Trafo auch mit der 4-fachen Windungszahl (also 16-fachen Induktivität) im Kopf erreichen. Das wussten sie ganz sicher und hätten liebend gern auf den Trafo verzichtet (Preis, techn. Nachteile). Die 4-fache Windungszahl bedeutet aber auch 4-fache Drahtlänge und wg. des begrenzten Wickelraumes 1/4 Querschnittsfläche (tatsächlich deutlich weniger wg. des schlechteren Füllfaktors). Also mehr als den 16-fachen Rdc. Uns machen schon die 15 Ohm genug Probleme ...

Schönen Tag noch - Frank
In Rust We Trust!
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#67
Vergleich das mal mit Rdc und L anderer gängiger Wiedergabe-Köpfe.
Ich habe ein schlechtes Detail-Gedächtnis aber sehr viel höhere Rdc-Vorstellungen im Hinterkopf bei Induktivitäten, die ganicht so viel höher waren (100 ... 150 mH ?).
Außerdem haben die in Betracht gezogenen Trafos in jeder Wicklung noch höhere Rdc, die nicht weniger rauschen als der des W2H9 selbst.

MfG Kai
Nachtrag: In einem industriellen System wurde deshalb mal ein derartiger Trafo in zwei Teilstufen aufgeteilt: Der erste Trafo wurde mit Niob-Draht gewickelt und in flüssiges Helium gesteckt. Darin wird der Draht supra-leitend und rauscht nicht mehr. Inzwischen gibt es Hoch-Temperatur-Supraleiter und Stickstoff würde zur Kühlung reichen.
2 CPH3910 parallel (bzw ein CPH6904) sind aber billiger.
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#68
Oder wir parken die T2221 im Lagrange-Punkt 2.

Ich denke schon scharf über einen JFET-Verstärker nach. Deine Applikations-Quelle ist ja eine Basis, mit der ich vielleicht doch klar komme.
In Rust We Trust!
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#69
Dazu kann ich noch folgende Literatur empfehlen:

http://janascard.cz/PDF/Design%20of%20ul...ifiers.pdf
Ist nicht auf dem neuesten JFET Stand, enthält aber nützliche (verblüffende) Informationen über rauscharme bipolare Transistoren.

Sehr lesenswert für JFET+OP ist
Samuel Groner: "A low noise laboratory-grade measurement preamplifier"
Den Autor findet man unter
http://www.nanovolt.ch/publications/index.html
Links auf den Artikel funktionieren leider nicht mehr. Die Zeitschrift, in der das mal publiziert wurde, will den Artikel wohl noch verkaufen.

MfG Kai
Nachtrag: Man sucht dies und findet das:
http://www.op316.com/pdf/ic/opamp_distortion.pdf
Ein 222-Seiten Werk über Verzerrungs-Messungen an modernen OpAmps
Ein Jahr später gab es eine auf 434 Seiten angewachsene Version.
Nachtrag2: "Kai im Glück" findet dann auch noch dies:
https://nvhrbiblio.nl/biblio/boek/Self%2...ign-2e.pdf
Ein 780 Seiten Werk über "Small Signal Audio Design" von Douglas Self
Nachtrag3: Für S.Groners PreAmp werden hier Platinen angeboten:
https://www.diyaudio.com/community/threa...er.324658/
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