SE1 / SubDSP Subwoofer Equalizer

Subwoofer Equalizer

Inhaltsverzeichnis

Einleitung

17.01.2018

In meinen beiden aktiven Frequenzweichen sind Schaltungsteile enthalten die eine frequenzabhängige Signalbeeinflussung im Subwoofer Kanal zulassen. Die analoge Schaltungstechnik bietet hierfür aber nur begrenzte Möglichkeiten im Vergleich zur digitalen Signalverarbeitung eines DSP’s (Digital Signal Processor). Da aus einem anderen laufenden Projekt – einem aktiven Absorber – ein miniDSP 2×4 Board übrig geblieben war, habe ich mich entschlossen dieses für einen Subwoofer Equalizer zu nutzen.

Beim Einsatz als Equalizer im Mono Subwoofer Kanal wird nur ein Ein- und ein Ausgang des DSP Boards benötigt. Der zweite Eingang und die 3 zusätzlichen Ausgänge des miniDSP bleiben deshalb unbeschaltet und werden in der zugehörigen Software deaktiviert.

Der gesamte Aufbau besteht aus den folgenden Komponenten:

  • miniDSP 2×4 Kit
  • miniDSP 2×4 Advanced Plug-In
  • 1 symmetrischer Eingang
  • 1 symmetrischer Ausgang inkl. Verstärkung
  • 1 Netzteil für die analoge Schaltungstechnik
  • 1 Netzteil für den miniDSP und die Remote Versorgung
  • Remote On/Off

Beschreibung der Hardware

25.03.2018

Informationen zu dem DSP Board sind hier zu finden. Über das Software Plug-In kann man sich hier informieren.

Die gesamte Audio Schaltung kann mit einem Relais überbrückt werden. Hierbei wird der Eingang direkt mit dem Ausgang verbunden um so das Signal passiv durch den SubDSP zu routen. Das Relais wird per Schalter an der Frontplatte des Gehäuses geschaltet.

Das symmetrischen Eingangssignale wird mit einem INA134 (Audio Differential Line Receiver) an den unsymmetrischen Eingang des miniDSP Boards angepasst. Am Eingang des Line Receivers findet sich ein Spannungsteiler der als Eingangswiderstand und zur Pegelanpassung für das DSP Board verwendet wird. Die Jumper auf dem miniDSP Board für die Eingangsempfinglichkeit müssen auf 2VRMS gesteckt werden.

Das Ausgangssignal des miniDSP wird über eine AC-Kopplung (C14) auf einen Butterworth Tiefpassfilter 4. oder 8. Ordnung (Jumper J4) mit einer Grenzfrequenz von 250Hz und einer Verstärkung von VU=2 geleitet. Die AC-Kopplung ist nötig da das Ausgangssignal des miniDSP – zumindest bei meinem Board – nicht frei von Gleichspannung ist. Der Tiefpass unterdrückt sicher die Resonanzfrequenz des RiPol’s die bei ca. 300Hz liegt. Die Pegel an den Ausgängen des DSP Boards sind nicht besonders hoch – max. 0,9VRMS, weshalb der Filter eine Verstärkung größer 1 hat.

Das analoge Netzteile besteht aus einem 10VA Ringkerntrafo gefolgt von einem Snubber Netzwerk und einem diskreten Brückengleichrichter. Daran schließt sich eine klassische Reglerschaltung mit 7815 und 7915 Reglern an. Als Besonderheit setze ich hier Spannungsregler von NJM ein.

Um den SubDSP in meine Anlage zu integrieren benötigte ich noch die Möglichkeit das Gerät Remote mit einer DC-Spannung ein- und auszuschalten. Zudem ist noch eine DC-Spannung für die Versorgung des miniDSP Boards erforderlich. Diese Spannungen werden durch das zweite Netzteil auf der Leiterplatte geliefert.

Das Netzteil für das DSP Board ist einfacher gehalten als das analoge Netzteile – kein Snubber Netzwerk und auch keinen diskreten Brückengleichrichter. Die Masse der DSP Versorgung ist mit der Masse des analogen Netzteils verbunden.

Die Schaltung für die Remote Steuerung findet sich mittlerweile in allen meinen Geräten und bietet mir die Möglichkeit die gesamte Kette mit dem Vorverstärker ein- und auszuschalten. Alle beteiligten Geräte werden dabei hintereinander geschaltet und jedes Gerät sorgt für ein zeitverzögertes einschalten des jeweils nächsten. Damit ist sichergestellt das nicht z.B. zwei Endstufen das Hausnetz mit ihren hohen Einschaltströmen gleichzeitig belasten.

Die Schaltung rund um IC7 ist der Eingang – also Remote In. Die DC Eingangsspannung vom vorhergehenden Gerät wird mit dem Spannungsregler auf 6V geregelt und damit das Relais REL1 geschaltet. Diese schaltet die 230V/AC Versorgung des SubDSP. Das Relais ist mit einem Netzschalter überbrückt, folglich kann man das Gerät auch ganz klassisch per Netzschalter ein- und ausschalten.

Der zweite Schaltungsteil erzeugt die zeitverzögerte DC Spannung für das nachfolgende Gerät – Remote Out. Die ungeregelte DC Spannung wird mit Hilfe von Q1 auf den Ausgang geschaltet. Q1 wird von Q3 zeitverzögert eingeschaltet. Die Zeitkonstante wird durch R15 und C42 definiert. Q2 dient als Strombegrenzung um Q1 bei einer Fehlbedienung nicht zu zerstören.

SubDSP Board

SubDSP Board

Auf dem nachfolgenden Bild sieht man die gesamte Elektronik im Gehäuse eingebaut. Wie eigentlich immer setze ich ein Gehäuse von HiFi-2000 ein. Oben im Bild sieht man meine Elektronik, unten ist das miniDSP Board zu sehen. Auf der Frontplatte befindet sich ein Drehknopf mit dem man zwischen Bypass, 24dB Filter und 48dB Filter wählen kann. Die Bypass-Einstellung wird zusätzlich durch eine rote LED signalisiert.

Gehäuseeinbau der Elektronik

Gehäuseeinbau der Elektronik

Das nächste Bild zeigt die Rückwand des SubDSP. Links sieht man die beiden XLR-Buchsen des Audio Ein- und Ausganges, gefolgt von den beiden 6,3mm Mono-Klinkenbuchsen für die Remote-Steuerung. Daran schließt sich eine USB-Buchse an. Über diese läßt sich der miniDSP programmieren. Rechts ist dann noch die 230V/AC Versorgung zu sehen. Den Power Schalter benutze ich normalerweise nicht, die Elektronik wird in der Regel über die Remote DC-Spannung ein- und ausgeschaltet.

SubDSP Rückwand

SubDSP Rückwand

Einmessen des miniDSP

17.01.2018

Ein solches Projekt macht natürlich nur Sinn wenn man in der Lage ist Messungen des Hörraumes durchführen zu können. Hierzu benötigt man

  • einen PC
  • eine Soundkarte der besseren Sorte
  • einen Mikrofonvorverstärker
  • ein Meßmikrofon – am besten mit Kalibrierdaten
  • ein Mikrofonständer
  • eine Software zur Vermessung der Raumakustik

Für die Einstellung eines solchen Systems sind einige Erfahrungen – die ich selbst leider nur sehr langsam aufbaue – erforderlich. Man muß in der Lage sein die gemessenen Kurven richtig zu deuten um daraus entsprechende Einstellungen für den DSP abzuleiten. Zum Glück habe ich mit meinem Freund Heiner einen Experten der in der Lage ist mir ein solches System sinnvoll zu parametrieren.

Mit Hilfe des SubDSP korrigiere ich meine Raummoden durch ein Absenken des Pegels in diesen Frequenzbereichen. Allerdings ist ein solches System alleine nicht in der Lage korrekte Korrekturen durchzuführen, die Bassenergie durch die Moden sind ja trotz allem im Raum, auch wenn sie durch die Einstellung des SubDSP’s abgemildert werden. Erst im Zusammenspiel mit dem aktiven Absorber werden die Raummoden sinnvoll bedämpft.

Das Gesamtergebnis aus SubDSP und aktivem Absorber ist sehr beeindruckend und ich erreiche Nachhallzeiten wie sie für den Hörraum annähernd optimal sind. Es gibt kein Dröhnen mehr bei der Basswiedergabe und alle Instrumente sind klar voneinander zu unterscheiden. Hat man sich erst einmal an ein solches System gewöhnt, fallen einem – z.B. auf Messen – Raumresonanzen bei der Wiedergabe direkt auf, die man dann als unerträglich empfindet. Ich bin eigentlich nicht mehr in der Lage einer Anlage entspannt zu lauschen wenn keine Korrekturmaßnahmen für den Nachhall vorgenommen worden sind.