Nullfindungsprobleme, Subharmonische, Chaos ...

[ropf]

So Manchem werden schon mal langsam hubende (so um 0,5-1Hz) Bewegungen einer Lautsprechermembran ins Auge gefallen sein, ohne daß es dafür eine Motivation durch entsprechende Signalanteile ersichtlich wäre - mir zB. bei 17cm Tieftönern schon mit geringsten Pegeln rosa Rauschen mit 15Hz-Cutoff.

Ich vermute mal, daß es sich um dasselbe Phänomen handelt, das in diversen Threads "Nullagenfindungs-Problem" genannt wird. Es ist wohl augenscheinlich, daß ein solches Verhalten mit ständiger "Nullpunktverschiebung" den verzerrungsarm nutzbaren Einsatzbereich eines Chassis enorm einschränkt. Die gängigen Modelle sind jedoch für eine Erklärung dieses Verhaltens unzureichend - auch im Hinblick "was kann ich dagegen tun".

Chaostheoretische Ansätze dafür werden seit Mitte der 80er diskutiert und bieten höchst elegante Erklärungen für eine ganze Reihe Phänomene - leider meist entweder übervereinfacht oder "zu wissenschaftlich" für den DIY-Bereich. Falls also jemand einen Link zu einem gut allgemeinverständlichen, möglichst deutschsprechigem Abriss kennt ...

Interessant fand ich [1]. An einem experimentellen Tieftonchassis wird gezeigt - wie in bestimmten Frequenzbereichen mit zunehmendem Strom Folgen von Bifurkationen auftreten (Subharmonische mit erheblichem Pegel) - mit Abständen exakt im Feigenaumverhältnis - bis das Ganze lehrbuchmäßig ins Chaos umschägt (Geräuschteppich) - alles im Arbeitsbereich gängiger Chassis.

Ich würde mich über eine Diskussion zu diesem Thema freuen - besonders auch mit einem Seitenblick auf auf die angekündigten Klippel-Messungen des GF200

[1] Verification of chaotic behavior in an experimental loudspeaker

[chChrLam]

Oh je - mein BR taugt nichts und meine Ti Phaseplugs sind sinnlos und nun habe ich eventuell ein Bifurcationproblem.

Wo habe ich mein Chaos Buch (James Gleick) liegen lassen

[kmm]

interessant wäre in diesem Zusammenhang, ob eine Nulllagenfindung mit und
ohne Gehäuse gleichermaßen auftreten.

mfmg

[Fosti]

Moin,

ja das tut sie nur verschiebt sich durch den Einbau die Resonanzfrequenz und damit auch der Bereich, in dem die Problematik auftritt: Zwischen der Einbaureso und deren doppelter Frequenz.

Baut man das Chassis so ein, das die Einbaureso über 50Hz liegt, ist das vorteilhaft gegenüber Freiluftbetrieb z.B. 20Hz oder einer Einbaureso bei z.B. 30Hz, da die gefährdeten Bereich dann bei ca.:
50-100Hz bzw.
30-60Hz und im Freiluftbetrieb zwischen
25-50Hz liegt.
Der Vorteil der Einbaureso bei 50Hz gegenüber den anderen ist, dass in diesem Frequenzbereich die Amplituden schon kleiner sind und der DC Offset nicht so stark angeregt wird.

Viele Grüße,
Christoph

[Frankynstone]

Ich bin mild erstaunt, dass so ein Lautsprecher an sich zu chaotischem Verhalten fähig ist, hatte ich ihn doch bisher nur als bedämpften Feder-Masse-Schwinger betrachtet. Sehr beeindruckende Lektüre. Und dennoch würde ich eine weiterführende Untersuchung begrüßen, was die mangelnde Stabilität des Verstärkers gegebenenfalls zum Chaos beitragen kann.

Weil das chaotische Verhalten in der vorliegenden Untersuchung bei viel Strom und die Auslenkungsbifurkation erst bei großer Auslenkung auftraten, spricht es ja dafür, Chassis bei einer sehr viel kleineren Auslenkungen zu verwenden als sie eigentlich imstande wären zu vollführen. Das wiederum spricht für mehr Membranfläche, also viele Chassis.

Andererseits wäre natürlich auch die Kontrolle der Auslenkung eine Möglichkeit. Ein gesteuertes System fährt gegen die Wand, ein geregeltes (hoffentlich) nicht. Man muss also die Gegenkopplung nicht am Verstärkerausgang, sondern an der Membran andocken. Das ist möglich, aber nur in Aktivboxen, wo Chassis und Verstärker eine untrennbare Einheit darstellen.

[walwal]

Ohne alles gelesen zu haben: Jeder elektrodynamische LS erzeugt einen Rückstrom in den Verstärker, der zu Verzerrungen führt. Bis das Gegenteil bewiesen ist, behaupte ich, dass der (nicht benannte) Verstärker schuld ist.

[Lonzo]

...Die gängigen Modelle sind jedoch für eine Erklärung dieses Verhaltens unzureichend - auch im Hinblick "was kann ich dagegen tun"...

Bessere Endstufe verwenden!

Gruß, Lonzo

P.S. Jürgen war schneller.

[fabi]

ja das tut sie nur verschiebt sich durch den Einbau die Resonanzfrequenz und damit auch der Bereich, in dem die Problematik auftritt: Zwischen der Einbaureso und deren doppelter Frequenz.

Nein. Je nach Asymmetrie der Einspannung und Boxvolumen, das selbst wieder Asymmetrie erzeugt, ändert sich DC-shift. Auch die Dichtigkeit des Volumens spielt eine Rolle. Bei Bassreflexboxen ist DC-shift viel stärker ausgeprägt und bei der Tuningfrequenz kommt es oft zu hohen Werten weil der Widerstand in Einwärts- und Auswärtsrichtung durch die Asymmetrie des Portes unterschiedlich ist. Das ist alles nicht so einfach.

Andererseits wäre natürlich auch die Kontrolle der Auslenkung eine Möglichkeit. Ein gesteuertes System fährt gegen die Wand, ein geregeltes (hoffentlich) nicht. Man muss also die Gegenkopplung nicht am Verstärkerausgang, sondern an der Membran andocken.

Das heißt "Motional Feedback" (MFB) und wurde von Philips Anfang der 70er Jahre (also vor und 40 Jahren!) bereits angewandt. Interessant ist es lediglich im Bassbereich mit großer Auslenkung, hier sind die Verzerrungen aber oft nicht wahrnehmbar. Durch bessere Lautsprecher und Verstärker hat sich die Sache weitestgehend erübrigt...

[Frankynstone]

Erübrigt ist relativ. Ich denke schon, dass man in manchem Kino und bei manchem Konzert schon Bifurkation, also chaotisches Geschwabbel der Tieftöner, gehört hat. Ich möchte auch darauf aufmerksam machen, dass das gleiche mit kleineren Lautsprechern bei höheren Frequenzen auftreten könnte, z. B. wenn ein Mitteltöner bis nahe an seine Resonanzfrequenz betrieben wird.

Hochtöner betreibt man im HiFi zwar auch gefährlich nah an ihrer Resonanzfrequenz, aber nur mit sehr kleinem Hub gegenüber dem, den sie theoretisch können. Wenn man eine Hochtonkalotte flattern sieht, dann ist man schon taub.

[Fosti]

Ich bin mild erstaunt, dass so ein Lautsprecher an sich zu chaotischem Verhalten fähig ist, hatte ich ihn doch bisher nur als bedämpften Feder-Masse-Schwinger betrachtet. ....

Ja wäre auch zu schön um wahr zu sein....hier die Nichtlinearitäten in kompakter Form: https://www.klippel.de/fileadmin/kli...ity_Poster.pdf

@walwal, Lonzo: Nee nee...aber glaubt man

Viele Grüße,
Christoph

[ropf]

hier die Nichtlinearitäten in kompakter Form: https://www.klippel.de/fileadmin/kli...ity_Poster.pdf

In dieser Übersicht fehlen Krümmung und Hsyterese des Kraftfaktors in Bezug auf den Strom, also Bl(i(t),i(t-1),i(t-2),..)

[Fosti]

Das stimmt. Im Klippel-Poster wird nur von der Neukurve ausgegangen. Modellbildung heisst auch immer: Keep it simple! Oder: So einfach wie möglich und so genau wie nötig!
Ob die Beschränkung auf die Neukurve eine unzulässige Vereinfachung ist, vermag ich so ad hoc nicht zu beurteilen.

Viele Grüße,
Christoph

[ropf]

Na, dann arbeiten wir künftig mit HF-Vormagnetisierung ...

Zum "DC-Offset": den kann man durchaus als "dynamische Zentrierautomatik" auf den pegelabhängig am wenigsten schlechten Nuzllpunkt betrachten. Wegen der Asymetrien bez. Lage und Ausprägung der einzelnen Nichtlinearitäten - oder auch wegen Differenzen im statischen Druck von Atmosphäre und dem Innern einer geschlossenen Box ...

Also nicht generell negativ, solange man unterhalb der der Schwelle der 1.Bifurkation bleibt, denke ich.

[GallileoMK2]

Es gab mal Verstärker, die einen extra Anschluss für die Rückkopplung hatten. Da sollte ein seperates Kabel vom Verstärker immerhin bis ans Lautsprecherterminal angeschlossen werden. Ich kann mich aber nicht mehr erinnern welcher Hersteller dies war. Ich bin Halt auch keine 20 mehr...

[Frankynstone]

Ich kenne jemanden, der so ein Ding hat(te). Wenns dich interessiert, frage ich mal. Fakt ist aber, dass das das Problem nicht löst. Ob zwischen Lautsprecher und Verstärker jetzt noch 0,2 Ohm Kabel und Übergangswiderstände sind oder nicht, beeinflusst die Kontrolle des Verstärkers über den Lautsprecher nämlich nur sehr wenig.

Wichtiger ist, wie stabil die "closed loop" ist und wie sie auf reaktive Last reagiert. Das ist auch recht einfach. Etwas diffiziler ist die Offsetkorrektur, um den Ausgang gleichspannungsfrei zu machen. Nun kann man freilich der Endstufe direkt auch noch eine Hochpasscharakteristik verpassen, diese primitive Lösung funktioniert solala. Es gibt ausgeklügeltere Schaltungen.

Wenn die automatische Offsetkorrektur nicht gut funktioniert, fängt die Endstufe an zu pumpen, schwingt extrem tieffrequent. Mir persönlich ist es noch nicht passiert. Aber wenn es passiert, kann es sich durch die Nichtlinearität von Halbleiterbauelementen vielleicht auch um ein chaotisches Verhalten handeln. Ein extra Anschluss für die Rückkopplung hilft dann auch nicht.