Massa en aarde bij zelfbouw audio, wat is de beste methode?

Semtexx

Golden Member

Na al het zoeken op internet is het me alleen maar onduidelijker geworden. Ik heb ook het gevoel dat er nogal wat humbug is in de audiofiele gemeenschappen als het om massa gaat.

Kan iemand mij in Jip en Janneke taal een mening of onderbouwing geven welke bezwaren er (niet?) kleven aan het gebruik van de behuizing die aan de randaarde ligt als massapunt voor een versterker?

De praktische achtergrond van mijn vraag is volgende:
-Ik heb op eBay 2 billige JLH 1969 klasse A kloonversterkertjes gekocht
-Ik heb een 24V SMPS nog in de rommelbak liggen

De - van de voeding, de aansluiting van de randaarde van de voeding, de - van de luidsprekers en de - van het ingangssignaal komen daarmee allemaal als stermassa aan de behuizing te liggen.
Is dat de juiste manier om te doen?

En welke effecten heeft een stermassa bij een (compleet ander) versterkerontwerp met symmetrische voeding? Dan komt eventueel ook een middenaftakking van een transformator aan de behuizing te liggen.

Is dat de juiste en veilige manier? Waarom (niet)?
Is de randaarde per definitie het "nulpotentiaal" bij audiosignalen?

Randaarding/ aarding is alleen voor veiligheid

Soms wordt de aarde misbruikt om een ingangsfilter te gebruiken.

Een batterij gevoede versterker zal nooit beter worden van randaarde.

Versterkers die brommen zijn van slecht ontwerp, verkeerd in elkaar gezet.
Brommen kan uit de versterker komen maar ook door instraling van buiten af, al dan niet door aangesloten apparatuur.

Als je het metalen chassis met de randaarde koppelt dan is het aparaat NIET dubbel geisoleerd.
Of je een metale chassis dubbel geisoleerd kunt maken is afhankelijk van je opstelling en opbouw van de netgevoede componenten.

Als je met randaarde verbind heb je een zg klasse 1 toestel, een dubbel geisoleerd apparaat is klasse 2. Klasse 1 is onveiliger dan klasse 2.

Soms moet je de min van je verker etc aarden om bv brom te voorkomen. Het is beter en veiliger daar een aparte aardverbinding voor te maken, en zeer zeker niet koppelen met je elektra aarde.

Daar waar een schakeling rookt, vloeit de meeste stroom (1e hoofdwet van Toeternietoe)

Op 28 november 2017 20:36:31 schreef Toeternietoe:
Soms moet je de min van je verker etc aarden om bv brom te voorkomen.

Vreemde opmerking. Als een versterker bromt is dat gevolg van een fout ontwerp. Ik zou niet weten hoe aarden daar verbetering in kan brengen.

Hubie

Special Member

Mss heb je hier wat aan?
De Crescendo voeding van Elektuureluur. ;-)
Ik heb die versterker gebouwd,geen brom.

Al meer dan 30 jaar geleden,time flies.

Ratelcondensatoren van de wisselspanningskant van de secundaire kant van de transformator naar de massa doet meestal wel wat tegen de brom, anders deugd je afvlakking niet.
Wat dat betreft ben ik het met @Klaas Z eens.
Een extra verbinding van massa naar aarde kan daar niets aan veranderen.

Brom kan ook voorkomen wanneer de versterking van de versterker heel hoog is en de ingangsimpedantie erg hoog is (bij en buizen,opamps), de versterker pikt dan iedere 'brom spanning' op met name die van de 50Hz.
Het is daarom belangrijk om de versterker op juist die gevoelige punten te bedraden met goed afgeschermd snoer.

Het ontkoppelen van de voedingsspanning van een symmetrische voeding is voor de rest helemaal hetzelfde als bij een asymmetrische voedingsspanning.

Het gebruik van één gezamenlijk sterpunt als massa verbinding verdient inderdaad de voorkeur, echter dat is niet essentieel wanneer het niet kan.

[Bericht gewijzigd door Martin V op 28 november 2017 22:37:03 (52%)]

"tijd is relatief"
RAAF12

Golden Member

Op 28 november 2017 20:07:49 schreef Semtexx:
Ik heb een 24V SMPS nog in de rommelbak liggen
De - van de voeding, de aansluiting van de randaarde van de voeding, de - van de luidsprekers en de - van het ingangssignaal komen daarmee allemaal als stermassa aan de behuizing te liggen.

De SMPS voeding moet voldoende vermogen kunnen leveren en geeft een wat vuilere spanning af als een non switcher, maar dat hoeft niet perse hoorbaar te zijn. Kijk uit dat de afgeschermde kabels via de input chassisdelen niet aan de metalen behuizing zit anders vormt dat een aardlus.
Randaarde kan, maar niet iedereen heeft dat in de woonkamer. Veel versterkers hebben een 3 polige netaansluiting met aarde die niet wordt aangesloten....

Semtexx

Golden Member

Op 28 november 2017 22:43:18 schreef RAAF12
Kijk uit dat de afgeschermde kabels via de input chassisdelen niet aan de metalen behuizing zit anders vormt dat een aardlus.
Randaarde kan, maar niet iedereen heeft dat in de woonkamer.

Dat is een goede tip! Ik zal daar extra rekening mee houden met de keuze van de chassisdelen.

De randaarde is bij mij gelukkig overal aanwezig (ik woon in Duitsland).

De SMPS is 200W, dus die zal die 2 versterkerplaatjes goed moeten kunnen trekken. Per stuk lusten die in rust al 1,5A, dus de voeding is "mooi" belast, waardoor die in ieder geval niet in het hoorbare bereik zal schakelen.

De kunst, op apparaatniveau, is stroomking van het audio ingangssignaal gescheiden te houden van alle andere mogelijke stroomkringen. De luidsprekers zijn in het algemeen geheel geisoleerd, daar gaat dit dus vanzelf goed.

Bij asymetrische (consumenten-) verbindingen zoals b.v. cinch zijn de return van deze signaal stroomking en de afscherming / vereffeningsverbinding samen genomen tot één verbinding, wat een groot risico op problemen met aardlussen meebrengt. Het heeft ook voordelen, zo is het goedkoper en is de noise gain van eenvoudige asy ingangstrappen lager dan die van de verschilversterkers voor sy.
Dit gaat in de praktijk goed omdat er gewoonlijk slechts één apparaat in zo een Hifi-keten keten geaard is, vaak bijvoorbeeld de TV via de CAI. Tevens komen lussen (apparaat A aan B aan C aan A) niet veel voor en zijn dan relatief klein. Consumentenapparaten zijn in dit verband dan ook vrijwel altijd dubbelgeïsoleerd.

Gewone schakelende voedingen zijn vanwegen de diverse noodzakelijke filters tegen ontsnapping van het gebruikte HF ook voor audiofrequenties niet zo goed gescheiden als 50 Hz transformatoren. Dit kan een probleem vormen in combinatie met voornoemde verbindingen, maar het hoeft niet. Als je bron goed geïsoleerd is, bijvoorbeeld een goed dubbelgeïsoleerde audio speler in enige vorm, dan is de kans op problemen klein.
Zit de bron aan een aarde, bijvoorbeeld via die CAI of via de PE van een klasse-1 apparaat in de keten dan is de kan op problemen in de praktijk echter vrij groot. Als je deze versterkers als twee monoblokjes in wilt zetten aan twee kanten van de kamer dan heb je vermoedelijk direct een probleem.

Er zijn mogelijkheden om de audioverbinding als nog te isoleren, maar die zijn matig, duur, wat moeilijker te implementeren of mogelijk ongepast (of een combinatie hiervan ;)

Bij een versterker die zich richt op een bepaalde vorm van audiokwaliteit zou ik liever een gepaste voeding kiezen, in dit geval een ouderwetse goed geïsoleerde EI trafo met brug en bufferelco. Het apparaat wordt dan uiteraard dubbelgeïsoleerd.
Over de manier van bedraden van signaal en GND/chassis verbindingen/kabeltjes is de afgelopen decennia vrij veel geschreven, er is naar mijn mening bij asymetrische verbindingen geen optimale oplossing onafhankelijk van de verdere topologie binnen het apparaat en de HF/LF vraagstukken. Als de omgeving of de wensen dusdanig zijn dat het echt goed moet zijn dan is de stap naar normale sy audioverbindingen op b.v. xlr of extra HF stopfilters op de juiste plaats de enige logische.

Als de versterker een slechte PSRR heeft is een capaciteitsvermenigvuldiger een gepaste oplossing de voeding schoner te maken zonder al te veel extra dissipatie.

Bij professionele versterkers is de audioaarde op de print zodanig dat er geen aardlussen in zitten en is dus in principe vrij van (inductie-)brom.
Op één punt wordt het geheel aan de kast gelegd. Omdat op versterkers meer apparaten kunnen worden aangesloten met een eigen (veiligheids-)aarde, kan er een aardlus ontstaan via de lichtnetaarde die brom kan geven. Een voorbeeld is daarvan een tuner, die ook nog verbinding heeft met een CA systeem, of de versterker zit in een geaard stalen rek etc.
In dat geval gebruikt men de zgn aardlift (ground-lift). De harde aardverbinding naar de kast wordt dan onderbroken.
Meestal blijft er nog wel een hoogohmige aardverbinding bestaan, bijv een weerstandje met parallel een condensator, om eventuele HF storingen en statische ladingen af te voeren.
De veiligheids aarde naar de kast, mag indien aanwezig nooit onderbroken worden, dus ook niet in de netsteker.
Bij dubbelgeïsoleere apparaten kan er via de netverbinding geen aardlus ontstaan.

mel

Golden Member

Aardlussen tussen diverse apparaten kan je voorkomen door een signaaltrafo te plaatsen,en als je dan toch bezig bent, gelijk symmetrische i/o aansluitingen maken.

u=ir betekent niet :U bent ingenieur..

Ik zou helemaal niets wat aan de primaire zijde van de transformator ligt met de randaarde verbinden, dat is echt complete onzin en levert mogelijk extra aardlussen op met de verbinding met andere apparatuur.

Bromtonen zijn meestal het gevolg van een gemeenschappelijke impedantie tussen de stroompulsen vanuit de gelijkrichtbrug naar de afvlakcondensatoren en de ingang van de versterker. Dit lost men vaak op door de nulpunt van de sterschakeling direct op de terminals van de afvlakcondensator te nemen. De paden waar weinig stroom loopt en de kleine signalen t.o.v. zijn gerefereerd moeten op dat potentiaal blijven.

This is the world we know best, the world of madness

Dat is zo, en bij klasse-A is dit nog veel belangrijker als bij normale eindversterkers omdat er voortdurend de volle (rimpel-) stroom loopt, ook als er geen signaal is.
Ook als de PSRR va de schakeling in principe goed is is bij klasse-A een klein foutje in de bedrading of ongunstigheid qua EM velden genoeg om brom te krijgen.
Dit deel van de routing staat hier echter niet ter discussie, TS wil een geregelde SMPS gebruiken dat allicht dat probleem weer voor een flink deel vermijd.

.. Er is helaas geen gratis lunch :)

Semtexx

Golden Member

Bedankt voor alle tips zover. Ik zodra ik een mooie behuizing heb gevonden, ga ik ermee aan de slag. Mooi projectje voor de kerstdagen.

Zodra klaar, zal ik een foto posten :)

[Bericht gewijzigd door Semtexx op 1 december 2017 10:33:58 (13%)]

Semtexx

Golden Member

Zoals beloofd de foto's van de status quo. Verre van af, maar het begin is er en het werkt. Met de aarde ben ik nog even aan het stoeien geweest, en en ik ben er nog niet helemaal uit wat de beste methode is. Als behuizing heb ik de kast van een oude PA versterker gebruikt.

Móét qua veiligheid de randaarde verbonden worden? De SMPS is ingekapseld en ons huis is voorzien van een aardlekschakelaar. Is er dan überhaupt een risico?

Als ik de netaarde met het ontstoringsfilter verbind, dan heb ik (uiteraard) een aardlus en krijg ik zacht brommen in de uitgang - behalve als ik mijn telefoon als bron gebruik. Als ik alle signaalmassa's en de secundaire voedingsmassa verbind met een kunststof afstandshouder op het sterpunt heb ik ook een brom.

Is de voorkeur om de randaarde aangesloten te laten, of maakt het niet uit? Is ter vermijding van EMI niet beter om de kast als complete signaalmassa te gebruiken?

De kast, voorgeboord en wel, de SMPS heb ik met koelpasta tegen de kast geschroefd, dat helpt allicht nog iets:

De boel compleet ingebouwd. (ik zie dat ik op moment van foto maken de aarddraad van de SMPS alweer verwijderd heb, die van het netfilter ligt ernaast)

Massapunt met messing afstandshouder aan de kast verbonden:

ik zou denken dat je met een smps als voeding andere problemen gaat krijgen, let op goede ontstoring van zo'n ding.

pas een mobiele radio gemaakt, in eerste instantie met smps als lader voor de accu, trafo voor de voeding van de radio als de boel op netvoeding draait. dit omdat de smps het radio ontvangst erg sterk deed verslechteren. vanwege het hoge gewicht van het geheel de trafo toch weer geruimd, smps van 2x ontstoorspoel voorzien en radio ontvangst was weer goed. het was een meanwell ledvoeding die helemaal geen ontstoring aan boord had secundair..

verder gebruik je geen netfilter als je een apparaat bouwt wat klasse II snoeren gebruikt. als je een netentree met randaarde gebruikt dient die ook aangesloten te worden. dat netfilter wil om goed te werken een randaarde hebben. thans zit er in dat open frame voedingkje ook een filtering, blauwe c's naar de aarde welke ook aan het chassis zit doorgaans..

[Bericht gewijzigd door testman op 10 december 2017 13:22:37 (24%)]

waar rook was, werkt nu iets niet meer
Semtexx

Golden Member

Als ik met de scoop meet, meet ik wel een hoogfrequente rommel, maar door de speakers is daarvan niets waarneembaar. Wat voor spoelen zijn aan te bevelen?

Op 10 december 2017 13:03:50 schreef Semtexx:
Móét qua veiligheid de randaarde verbonden worden?

In dit geval is het antwoord zonder meer ja. Je werkt in een metalen kast en als een draad van de netvoeding door een of andere oorzaak los raakt en de kast raakt komt die onder spanning. Bovendien heeft de SMPS een aardklem en die zit er niet voor niks.

Semtexx

Golden Member

Ik heb de smps eraf gehaald, en de rest op labvoeding aangesloten. (ook een SMPS trouwens).

Ding is nu volkomen stil. Geen brommen ook al zit de randaarde aangesloten.
De gebruikte SMPS zal in zijn huidige vorm dus niet geschikt zijn voor deze versterker.

Terug naar de tekentafel dan maar en op zoek naar een 24V trafo die een ampere of 5-6 kan leveren. De voeding moet dan ook nog eens geregeld worden....

Hoi Semtexx,

Hier misschien een goeie tip indien je op zoek moest zijn naar een goeie SMPS voeding voor het voeden van je eindversterker : http://connexelectronic.com/ .
Deze fabrikant maakt expliciet SMPS voedingen voor gebruik in audiotoepassingen. Ook heeft hij o.a. powermodules, accessoires en diens meer in zijn assortiment.

Ik heb er vroeger reeds meerdere voedingen bij besteld en gebruikt naar volle tevredenheid.

Op 10 december 2017 15:08:24 schreef Semtexx:
Ding is nu volkomen stil. Geen brommen ook al zit de randaarde aangesloten.

Zoals eerder gesteld, wel of geen aarde heeft niks met brommen te maken. Als het ding gaat brommen is dat een ontwerpfout. Aarding is alleen een veiligheidsvoorziening.

Sine

Moderator

Die eindtrap is wel HEEL rudimentair, waar komt dat ontwerp vandaan ?

Zoals al geschreven, aarding is niet de truuk, de kast is meestal verbonden met de massa van de schakeling om als afscherming te kunnen dienen.

Belangrijk is dat de kast maar op 1 plaats aan massa hangt, zorg dus ook dat je ingangsbussen geïsoleerd zijn opgesteld van de behuizing.

Als het het geheel enkel geïsoleerd wilt opbouwen zorg dan dat je de aarde zo dicht mogelijk bij de netentree met de kast verbind, dit staat geheel los van de massa verbinding de secundaire kant van je voeding.

Persoonlijk zou ik geen SMPS gebruiken voor een versterker als deze, en als de opbouw van de amp een beetje goed is opgezet heb je ook zeker geen geregelde of gestabiliseerde voeding nodig, een trafo en een gelijkrichter en een paar elco's is alles wat je nodig hebt.

RAAF12

Golden Member

Op 10 december 2017 22:44:43 schreef Sine:
Die eindtrap is wel HEEL rudimentair, waar komt dat ontwerp vandaan ?

Soort standaard cheapo A class https://www.ebay.com/itm/1-Pair-Of-JLH-1969-A-Class-A-Amplifier-Kit-Tw…

Was een beroemdheid, ontwerpen stonden veel in de UK magazine Radio Electronics of Wireless World zal wel van voor jouw tijd zijn, ukkie :-)

https://www.hifi.nl/artikel/5889/John-Linsley-Hood-JLH.html
https://en.wikipedia.org/wiki/John_Linsley_Hood

Sine

Moderator

Had hem al gevonden ja, het bekende Linsley Hood ontwerp van '69

Dat is een ondertussen beetje ERG gedateerd ontwerp wat inderdaad wel een stabiele voeding nodig heeft gezien de belabberde CMRR.

Hier meer info over het ontwerp: http://www.andiha.no/articles/audio/nostalgia/Linsley%20Hood%20Class%2…

Voor stereo en 8 Ohm speakers heb je 30V bij 2.5A nodig.

Ik zou zeggen een 2x15V trafo van een ampere of 4, en daar een gestabiliseerde voeding achter met een opgevoerde lm317 of een ua723 oid.

[Bericht gewijzigd door Sine op 10 december 2017 23:24:13 (16%)]

Op 28 november 2017 20:27:13 schreef Peter112:
Randaarding/ aarding is alleen voor veiligheid

Soms wordt de aarde misbruikt om een ingangsfilter te gebruiken.

Een batterij gevoede versterker zal nooit beter worden van randaarde.

Versterkers die brommen zijn van slecht ontwerp, verkeerd in elkaar gezet.
Brommen kan uit de versterker komen maar ook door instraling van buiten af, al dan niet door aangesloten apparatuur.

PS Slechte contacten of (soldures) solderen vormen ook vaak voor ellende en brom of aarde die een lus vormt.

" Niemand is volmaakt. Wij maken allemaal fouten, omdat we mensen zijn geen machines " Herman