Trenntrafo / Trennübertrager für Leistungsmessung an Brückenverstärkern

cfortner

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Moin,

bei meinen vielen Leistungsmessungen greife ich inzwischen auf ein Klirrfaktormessgerät der Firma HP, das 339A zurück. Das ist wirklich klasse, da es die Messbrücke und den Eingangspegel selbständig abgleicht und man daher nicht bei jeder Einzelmessung neu abgleichen muss.

Das funktioniert prächtig, hat allerdings bei Leistungsverstärkern in Brückenschaltung seine Grenzen, da das Lautsprecher-Signal ja keine Masse hat und eine Endstufe durch die Masseleitung des HP 339A-Eingangs kurzgeschlossen wird.

Das ist mir schlagartig klar geworden, als ich den Eden WT800 in Brücke messen wollte und nur maximal 400W wie bei einer einzelnen Endstufe rauskamen. Uff, zum Glück nur für ein paar Sekunden, alles lebt.

Jetzt frage ich mich, was die beste Lösung ist, um die Messung von Brückenverstärkern mit möglichst kleinem Aufwand zu ermöglichen.


Spontan kommt mir in den Sinn:

- 230V-Trenntrafo für den HP 339A. Vorteil: HP 339A potentialfrei, Nachteil: Gehäuse des HP liegt auf Speakerlevel

- Eingangsübertrager 600Ohm 1:1 am Eingang. Vorteil: Messspitze ist potentialfrei, Nachteil: So ein Übertrager muss maximal über 100V Wechselspannung abkönnen (z. B. Messungen größer 200-300W an 16 Ohm), Frequenzgang möglichst linear = teuer, fügt Klirr hinzu

- Blöde Idee: Die Masse des HP 339A mit einem dicken Kondensator (kein Elko) in Größenordnung 22uF 250V abblocken (Eingangsimpedanz 600 Ohm). Vorteil: Einfach, Nachteil: Verfälschung Messungen unter 100Hz? Sonstige Nachteile? 22uF würden -3dB bei ca. 12 Hz bedeuten.

Da ich nur den Klirrfaktor bzw. THD-N messen möchte, wären unregelmässige Frequenzgänge der Übertrager wohl kein grosses Problem, da der HP bei schwankendem Eingangssignal nachregelt und nur den THD-N anzeigt. Damit sollten Pegeländerungen unter 100Hz eigentlich keinen Einfluss auf den gemessenen THD-N haben, wenn es nur ein paar dB sind.

Blöd wären Übertrager, die bei den geforderten Spannungen in die Sättigung gehen und deutlich Klirr hinzufügen. Es geht ja um Hochleistungsmessungen mit hohen Messspannungen.

Was meint Ihr?

Edit: Ein MKP 22uF 250V~ kostet 18,40€
 
Zuletzt bearbeitet:
Übertrager sind da sowieso unrealistisch. Ich habe bei dem HB800B damals nur eine Signalseite betrachtet, während am Ausgang eine Dummy-Last in Brückenschaltung hing. Problematisch ist das höchstens bei alten IcePower-Endstufen mit ner Single-Versorgung. Da hast Du nämlich gegen GND die halbe Versorgungsspannung auf den Outputpins. Das trifft aber für die neue 700er nicht zu und für die Eden-Analogendstufen sowieso nicht. Für mich war der Klirrfaktor in % weniger interessant, sondern eher das Verhalten, wie der Amp clippt und ob es zu Instabilitäten kommt.
In deinem Fall würde ich mir einen Spannungsteiler bauen, der die Ausgangsspannung der Einzelendstufe auf ein ungefährliches Level bringt. Ich weiß jetzt nicht, welche Pegel der HP-Analyzer verträgt. Wenn er definiert 600Ohm EIngangsimpedanz hat, dann könntest Du mit einem 5K6-Vorwiderstand (o.k. erbsenzählerisch gesehen 5K4) einen 10:1 Teiler bauen. Wenn Du dazu Metallfilm- oder MOX-Widerstände verwendest, geht das auch frequenzneutral. Nur bitte keine gewickelten Drahtwiderstände. Da spielt dann schon die Induktivität eine Rolle. Dann misst Du einfach nacheinander beide Ausgänge gegen GND.
 
Die Lösung finde ich nicht so schön, da das die Anzeige des 339A ändert.

Ich werde es mal mit zwei Elkos 50uF 250V als Bipolar geschaltet testen.

Ausserdem habe ich ein Notebook mit ARTA und der ARTA-Box im Anschlag, da kann ich auch FFT darstellen und Frequenzgänge messen. Und das Notebook ist garantiert potentialfrei, da die Verstärkerbox über USB versorgt wird.
 
Mehrere Optionen:

Bau dir 'nen Differenzverstärker mit schaltbarem Teiler im Eingang auf. Nimmste 0,1% Widerstände, zwei OPA1612 und fertig. Neulich erst sowas gebaut bis 200V Effektiv pegelfest am Eingang und zumindest mit dem Audioprecision 525 aus dem Labor konnte ich keine Degradierung der Signalqualität messen.

Laptop und USB hab ich auch schon paar mal gemacht, mich persönlich stresst es aber, im Hausgebrauch Bereiche "absperren" zu müssen, wenn ich was messen will. Kopfsache. :nix:

Alternativ kannst du auch beide Klemmen der Endstufe individuell gegen Masse messen und dann in Software miteinander verrechnen (Quasi Math Modus vom Scope, nur am Rechner). Je nachdem was du für ein Audiointerface hast, liefert das sogar bessere Ergebnisse als dein HP
 
cfortner schrieb:
Das verstehe ich nicht, was meinst Du mit absperren?
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Bei der Messung im Akkubetrieb liegt Spannung am Gerätegehäuse. Bei den 700W und aufwärts Geräten kann das unangenehm werden, wenn die ausgelastet werden und man da rankommt. Damit das sauber, also sicher von statten geht, sollte man das halbwegs berührungssicher machen.

Ich hab mir schonmal ein mainboard und ein usb oszi geschrottet, weil ich bei so einer Messung mal ausversehen mit was ans Gehäuse gekommen bin, das einen recht kurzen Weg auf Erde hatte. Brauch ich nicht nochmal :D
 
Aus meiner Sicht: ich würde es mit Trenntrafo machen:
Du bist selber Fachmann und weißt was Du machst. Bei Arbeiten der beschriebenen Art musst Du sowieso hellwach und konzentriert sein.

Notfalls, falls technisch nicht versierte Personen den Raum betreten, ein Schild dran. Analog wie es in einer Firma ist.

Bei uns gibt es auch Räume, da dürfen nur Fachleute rein, die wissen wo es heikel werden kann.
 
Ich habe einen dedizierten älteren Laptop, das sollte reichen, in die Werkstatt kommt auch niemand weiteres rein.

Trotzdem muss ich die ganze Verkabelung genau planen.

Dazu werde ich neue Hochlastwiderstände auf einem Kühlkörper installieren und die Ein- und Ausgänge isoliert herausführen (Speak On, XLR?).

Die Messeinrichtungen (HP, Laptop etc.) bekommen einen Trenntrafo, stelle mir rote 230V-Leitungen auf der getrennten Seite vor.
 
Ich würde eher zu @Ratterbass Lösung tendieren, meinetwegen mit einem Kalibrierpotentiometer, um Disbalancen abzugleichen. So ein Trafo bringt sicherlich viel extra Mojo mit sich….
 
clemandd schrieb:
Ich würde eher zu @Ratterbass Lösung tendieren, meinetwegen mit einem Kalibrierpotentiometer, um Disbalancen abzugleichen. So ein Trafo bringt sicherlich viel extra Mojo mit sich….
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Den Trafo setzt man auf netzteilseite, nicht an den boxenausgang. Bedeutet halt, dass die Messgeräte nicht geerdet sind.

Daher bin ich eher Freund von der Lösung mit Differenzverstärker. Da bleibt der ganze Spaß berührungssicher und man kann trotzdem das komplette Signal abnehmen. Lässt sich zur Not auch an nem halben Nachmittag auf Rasterplatine aufbauen.
 

Kann ich heute Abend nach der Arbeit mal schauen. Im Prinzip is es nur ein instrumentenverstärker aus drei opamps: ein Eingangsbuffer pro Seite und dann ein differenzverstärker. Je nach Pegel dann abschwächer vorschalten.

Grundschaltung
1722492956855.png
 
Zwei grundlegende Dinge:
Deine Messgeräte gehören IMMER geerdet. Trenntrafo ist maximal was für Dein DUT, nie aber für das Messequipment!
Insbesondere für das Messen an Schaltnetzteilkram: Differentieller Tastkopf am Oszi / passender Messverstärker / wie oben erwähnt wurde.
NIE das Messgerät isolieren, wenn eine Schutzerde vorhanden ist!

Schaltleistungsverstärker verzerren insbesondere bei hohen Frequenzen, welche durch Nichtlinearitäten der Induktoren im Ausgangs-L-C-Filter verursacht wird. Diese Verzerrung ist mit THD+N- oder SMPTE-IMD-Tests nicht wirklich gut zu messen. Dafür musst Du Duo Tone IMD messen.
Außerdem benötigst Du für die Schaltverstärkermessungen ein passives Tiefpassfilter in Reihe mit dem Audioanalyser. Sonst misst Du nur Mist. ;-)
Zu dem Thema kannst Du mal bei Audio Precission schauen, die haben diverse Application Notes und Paper zu dem Thema veröffentlicht.
Passende Filter bietet AP natürlich gleich mit an (AUX-0025 z.B.), die Preise sind natürlich AP typisch vierstellig. :/
 
Was hälst Du vom Quantasylum QA403? Der kann mit entsprechenden Kabeln symmetrisch messen und ist kalibrierfrei.

Digitale Amps möchte ich nicht messen, mir geht es hauptsächlich um das gute analoge Zeug.
 
cfortner schrieb:
Was hälst Du vom Quantasylum QA403? Der kann mit entsprechenden Kabeln symmetrisch messen und ist kalibrierfrei.

Digitale Amps möchte ich nicht messen, mir geht es hauptsächlich um das gute analoge Zeug.
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Hat massive Qualitätsstreuung (die gelisteten Specs werden von einigen Seriengeräten um 10-15dB übertroffen, andere kratzen gerade so am Minimum) und ist afaiak auch ständig ausverkauft. Preis/Leistung ist aber in Ordnung. Die Software ist schlimm...

Was spricht dagegen, dein USB-Interface zu nutzen? Full scale zu skalieren und mehrere Eingänge mit loopback zu kalibrieren ist ja nun kein Hexenwerk. Hier mal wieder die Werbung für RoomEQWizard, alternativ Multitone von Distortaudio, wenn man es noch nerdiger haben möchte.

quarkfrosch schrieb:
Zwei grundlegende Dinge:
Deine Messgeräte gehören IMMER geerdet. Trenntrafo ist maximal was für Dein DUT, nie aber für das Messequipment!
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Auch nix anderes als Messung im Akkumodus. Aber deshalb rate ich ja auch davon ab.

quarkfrosch schrieb:
Schaltleistungsverstärker verzerren insbesondere bei hohen Frequenzen, welche durch Nichtlinearitäten der Induktoren im Ausgangs-L-C-Filter verursacht wird. Diese Verzerrung ist mit THD+N- oder SMPTE-IMD-Tests nicht wirklich gut zu messen. Dafür musst Du Duo Tone IMD messen.
Außerdem benötigst Du für die Schaltverstärkermessungen ein passives Tiefpassfilter in Reihe mit dem Audioanalyser. Sonst misst Du nur Mist.
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Der genannte HP hat ein schaltbares TP, aber das Teil kann sonst nur single tone, glaube ich.

Ein weiterer Grund, einfach REW zu nehmen ;-)

Wer nur aus Spaß mal 'nen Amp messen will, braucht heutzutage keinen Analyser mehr, in meinen Augen. Die sind nur noch was für Labore und für Verifikation in der Produktion. Bei Geräten wie nem Motu M2, die für den Audiobereich Dynamikumfänge von ~105-110dB haben (man vergleiche das mal mit den Specs eines QA403), muss man wirklich nicht mehr viel Geld ausgeben, um brauchbare Ergebnisse zu bekommen. Man muss halt ein bisschen mitdenken und wissen, was man wo messen muss. Aber das ist spätestens bei Endstufenmessungen eh der Fall..
 
Im Forum von Quantasylum ist von solchen Schwankungen keine Rede und die Firma wirbt ja explizit damit, dass es so gut wie keine Streuungen gibt, auch nicht zwischen verschiedenen Exemplaren. Was sind Deine Quellen?

Für normale THD-N-Messungen im Bereich 0,5-10% reicht der HP mehr als aus. FFT und Frequenzgänge kann er natürlich nicht, deshalb denke ich auch an eine Softwarelösung, die ja am Laptop automatisch potentialfrei wäre.

Nur der Messadapter vom USB-Verstärker zum DUT macht mir Probleme.

Da müsste ich einen sehr genauen Spannungsteiler bauen mit den entsprechenden Kabeln (Speakon, Klinke, Cinch) und dieses Teilungsverhältnis in der Software eingeben können.

Gibt es so etwas fertig als Zubehör für eine Software?
 
cfortner schrieb:
Im Forum von Quantasylum ist von solchen Schwankungen keine Rede und die Firma wirbt ja explizit damit, dass es so gut wie keine Streuungen gibt, auch nicht zwischen verschiedenen Exemplaren. Was sind Deine Quellen?
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Loopback Messungen aus DIY Facebook Gruppen und Reviews/Userberichte auf Audiosciencereview.

cfortner schrieb:
Gibt es so etwas fertig als Zubehör für eine Software?
Zum Vergrößern anklicken....
Du meinst, dass sich software und abschwächglied automatisch austauschen? Nur, wenn du sehr tief in die Tasche greifst.

Teilerverhältnis bestimmen und den Full Scale Pegel in der Software anpassen dauert keine 30s :-)
 
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