Hallo zusammen,
angemeldet bin ich im Forum schon lange, habe auch schon viel gelesen und gute Reparaturanleitungen gefunden (KGE, DISA, Beisan Doppelvanos usw…).
Geschrieben habe ich außer meiner Vorstellung noch nicht wirklich viel, deshalb hier nun mal ein etwas größerer Beitrag.
In meinem e39 habe ich das DSP Soundsystem und bin damit im Großen und Ganzen sehr zufrieden.
Der Klang ist für ein Werks-Soundsystem (meiner Meinung nach) sehr gut und vor allem die DSP Funktionalität finde ich sehr schön und ich möchte auch nicht darauf verzichten.
Im Lauf der Zeit hat sich nun der Wunsch nach etwas mehr Leistung und vor allem etwas mehr Tief-Bass entwickelt. Den DSP rauszuwerfen und zu ersetzen war für mich keine Option und deshalb habe ich mich mal mit dem DSP auseinandergesetzt und das System auf dieser Basis etwas „optimiert“.
Der Digitalteil des DSP-Verstärkers der die Signalverarbeitung übernimmt ist eigentlich erste Sahne, auch der Ansatz für jeden Lautsprecher eigene Verstärker zu nutzen ist im Prinzip gut lediglich die eingesetzeten Verstärker ICs sind von der Leistungsausbeute nicht optimal was aber hauptsächlich an der Bordnetzspannung liegt, dazu später noch mehr.
Details sind auf der Seite von Alextronic nachzulesen: http://www.alextronic.de/bmw/projects_bmw_dsp.html
So nun zu den Einzelheiten was ich so getrieben habe (bitte die Qualität der Bilder entschuldigen ich hatte leider nur das Handy zur Verfügung)…
Zuerst mal habe ich mir bei Ebay einen DSP-Verstärker als Forschungsobjekt besorgt um während der Forschung und Modifikation nicht auf Musik im Auto verzichten zu müssen.
Nach dem Zerlegen habe ich mich zuerst mal mit dem Analogteil des Verstärkers beschäftigt. Der sieht so aus:
Anhand der Steckerbelegung kann man die Verstärker ICs den Lautsprechern wie folgt zuordnen:
Ein Blick ins Datenblatt der verwendeten TDA1560 Verstärker bringt einiges an Informationen, die im DSP umgesetzte Schaltung entspricht auch nahezu vollständig der im Datenblatt gezeigten. Die folgende Kennlinie war schon mal sehr interessant:
Speziell im Bereich tiefer Frequenzen ist die Leistung also abhängig von den verwendeten Pufferkondensatoren über die der IC die Spannungsvervielfältigung erreicht.
Ein Blick in den DSP zeigt die folgende Bestückung:
- Tieftöner vorne und hinten: 3300µF/25V
- Subwoofer Kanäle: 4700µF/16V
Damit war der erste Schritt klar um auch bei tieferen Frequenzen etwas mehr Leistung zu haben müssen die Elkos getauscht werden gegen Elkos mit höherer Kapazität. Das macht bei dem Alter des Verstärkers eh Sinn, da Elkos einer gewissen Alterung unterliegen und damit auch Kapazität verlieren im Lauf der Jahre und die im e39 verbauten Komponenten kann man hier auf jeden Fall dazu zählen.
Also zunächst mal Elkos auslöten (wer das nachmachen will sollte eine vernünftige Lötstation und ordentliches Entlöt-Equipment haben und auch damit umgehen können):
Danach sowohl die Elkos der Tieftöner als auch die der Subwoofer durch 8200µF/16V LOW-ESR Elkos der gleichen Baugröße ersetzt (lins die original Elkos, rechts einer der von mir verbauten):
Rein aus Interesse habe ich die alten Elkos mal nachgemessen, also die 3300µF Typen hatten noch zwischen 2700 und 2900µF, die 4700µF Typen zwischen 3800 und 4000µF, also keiner defekt und alle noch im Toleranzbereich.
Fertig sieht das Ganze dann so aus:
Nachdem das erledigt war und der DSP eh schon offen war ging es gleich an die nächste Erweiterung. Wie bereits am Anfang erwähnt soll mehr Bass ins Auto.
Was aus dem Bandpasssubwoofer unter der Heckablage (der mit gerade mal zwei 13cm Doppleschwingspulen-Subwoofern bestückt ist) herauskommt ist angesichts der Verstärkerleistung und der Baugröße beachtlich, aber richtig Bass wird damit nichts werden.
Fazit: Es kommt noch ein zusätzlicher Subwoofer mit eigener Endstufe ins Auto.
Die Endstufe braucht natürlich auch ein Signal um den Subwoofter zu treiben. Auf Grund dessen was ich bis dahin gesehen und gelesen hatte scheidet ein High-Low Konverter aus folgenden Gründen aus:
- Die Versätker ICs haben bei höheren Leistungen einen hohen Klirrfaktor und entsprechende Verzerrungen welche dann auch an die Edstufe durchgereicht werden
- High-Low Adapter arbeiten gerade im Bereich niedriger Frequenzen ehr schlecht
- Die untere Grenzfrequenz der Verstärker ICs ist ducht die Eingangsbeschaltung im DSP begrenzt um die Lautsprecher nicht zu zerstören, ich hätte aber gerne das volle untere Frequenzspektrum für den Subwoofer
Also einfach mal am DSP gemessen woher die Subwooferkanäle ihr NF-Signal bekommen und das ganze bis zum Digitalteil der Endstufe verfolgt. Die Ausganssignale der D/A-Wandler werden auf der Signalplatine noch über OPs geführt die als Impedanzwandler geschalten sind, somit also kein Problem das Signal hier abzugreifen. Alle Subwoofer Kanäle werden übrigens nur von einem Kanal des Signalprozessors versorgt, also hier gibt es kein recht/link sondern nur mono. Ich habe einfach meine beiden Chinchbuchsen parallel an diesem Kanal angeschlossen.
Die Stelle an der die Leitungen angelötet sind und die Leitungsführung selbst sind mit Heißkleber gesichert damit sich auf Dauer nichts lösen kann.
Danach noch für die Chinchbuchsen und die Befestigung passende Löcher ins Gehäuse des DSP gebohrt und alles wieder zusammenbauen.
Nun habe ich also einen DSP-Verstärker mit Chinch Ausgang für das Subwoofer Signal und die Verstärker ICs sind im Frequenzgang hinsichtlich tiefer Frequenzen auch optimiert.
Nun soll ja der DSP-Verstärker an sich noch etwas mehr Leistung bekommen. Ein Blick ins Datenblatt sagt das der TDA1560 eine maximale Leistung von 40W bei 14,4V Versorgungsspannung hat.
Nun ist die Spannung im Auto aber meistens irgendwo zwischen 13,4V und 13,7V und die Versorgungsleitung des DSP ist auch nicht gerade üppig dimensioniert, so das an den Verstärker ICs selbst mit einer noch mal reduzierten Spannung zu rechnen ist, somit wird das mit den 40W für die Tieftöner und Subwoofer Kanäle auch nichts.
Laut Datenblatt arbeitet der IC jedoch bis zu einer Spannung von 18V und nach einiger Recherche habe ich einer Application Note des Nachfolgebausteins (TDA1562 mit 70W@14,4V bei 4Ohm Last) das folgende Diagramm gefunden:
Die Ausgansleitung hängt, wie erwartet, stark von der Versorgungsspannung ab, da die Spannung bei gleicher Last quadratisch in die Leistung eingeht. Dieser Zusammenhang gilt natürlich für den TDA1560 genau so, nur mit dementsprechend anderer Achsenskalierung.
Z.B. aus der Kennlinie: für THD=0,5% 45W bei 13V und ca. 65W bei 16V, das entspricht einer Leistungssteigerung um 42% und as ist ja schon recht ordentlich!
Also muss die Versorgungsspannung des DSP größer werden, so wie das ja auch in jeder ordentlichen Endstufe gemacht wird. Zu diesem Zwecke habe ich mir den folgenden DC/DC Wandler gekauft:
Die Teile gibt es bei Ebay, Aliexpress usw. für um die 30€ inkl. Versand. Die Eingansspannung kann man per Jumper auf 9-18V stellen, die Ausgansspannung und der Ausgansstrom sind über die Wendelgangpotis einstellbar. Der maximale Ausgansstrom ist bei ca. 20A @16V.
Auch dieses Teil habe ich auseinandergenommen und den Leistungsteil noch etwas optimiert, also den MOSFET gegen einen Typ mit geringerem Durchlasswiderstand getauscht und die verbauten Schottky Dioden auch gegen Typen mit geringerer Durchlass-Spannung und dafür höherer Strombelastbarkeit getauscht um die entstehende Verlustleistung so gering wie möglich zu halten.
Ein Test mit Ausgansseitig 300W über mehrere Minuten war erfolgreich so dass ich das Gerät zusammen mit einem Lüfter, einem 10000µF Stützkondensator, einem Einschaltrelais sowie einer Bypassdiode in ein Gehäuse gebaut habe. Der Hintergrund für das Relais und den Bypass für die Bordnetzspannung ist das vom DC/DC Wandler ohne Last ca. 12-15mA Strom aufgenommen werden, was die Batterie auf Dauer leeren würde. Deshalb ist der DSP normalerweise mit dem Bordnetz verbunden und erst beim Einschalten wird via Remote der DC/DC Wandler aktiviert.
Ein Blockschaltbild reiche ich bei Interesse und Gelegenheit noch nach. Das Endergebnis sieht so aus:
Es war zwar recht eng in dem Gehäuse alles unterzubringen aber es funktioniert besten. Die Ausgansspannung habe ich auf 16V eingestellt, was für eine deutliche Leistungssteigerung ausreichend ist und die verwendeten Elkos im DSP nicht überfordert.
Versorgt wird mit dem DC/DC Wandler wie bereits erwähnt nur der DSP Verstärker, also dessen Versorgung wird aufgetrennt und der DC/DC Wandler dazwischengeschaltet. Ein weiterer Vorteil ist das die Ausgansspannung unabhängig von der Eingangsspannung immer konstant ist.
Für den Wunsch nach mehr Bass musste nun erst mal ein passendes Konzept her. Da der Kofferraum der e39 Limousine für den Einsatz von geschlossenen Gehäusen oder Bassreflexgehäusen aufgrund seiner dichten Bauweise ehr ungeeignet ist blieb also noch Free Air oder Bandpass Gehäuse zur engeren Wahl.
Free Air hatte ich in meinem e34, war klanglich sehr gut, nur trotz Dämmung des Kofferraumes scheppert da immer irgendetwas mit. Deshalb und aufgrund der Tatsache das der kleine Originalbandpass mich sehr begeistert hat (der bleibt übrigens drinnen) habe ich mich für ein Bandpassgehäuse entschieden.
Nach anfänglichen Überlegungen eine Volksbandpass Mini einzubauen habe ich mich mal mit der nahe gelegenen Soundgarage unterhalten und habe mir von den Jungs ein passendes Bandpassgehäuse für meinen e39 bauen lassen. Als Chasis wurde ein Rainbow SL-S10 Subwoofer verwendet, das Gehäuse wurde für den Woofer passend berechnet und ein Port eingebaut der durch einen Ausschnitt im Trennblech den Bass schön in den Innenraum drückt. (Ich habe keine Skisack, daher haben wir den Ausschnitt für den Port passen gemacht)
Der Gehäusewoofer den die Jungs gebaut haben sieht so aus und passt genau unter den DSP-Subwoofer und natürlich von der Schräge her genau an die Rücksitzbank:
Last but not least braucht es natürlich noch eine Endstufe die den Subwoofer antreibt. Da der originale CD-Wechsler einem CP600 weichen musste ist an dieser Stelle Platz für einen Verstärker frei geworden. Aufgrund der Platzverhältnisse ist die Wahl auf den Krüger & Matz KM1002 gefallen der mit einer Ausgansleistung von 1x550W rms an 4 Ohm genügend Leistung hat um den Subwoofer ordnungsgemäß zu befeuern.
Das ganze sieht dann eingebaut so aus:
Zum Abschluss noch ein Bild vom Subwoofer im Kofferaum:
Ich finde die Erweiterung des DSP-Systems sehr gelungen und bin mit dem Ergebnis voll zufrieden.
Schon alleine der Tausch der Elkos im DSP macht das ganze vom Sound her deutlich knackiger.
Die Leistungssteigerung über den DC/DC Wandler trägt auch ihren Teil bei, und das Bassfundament ist dank der Bandpasskiste enorm und das ohne jegliche störende Vibrationen im Bereich des Kofferuames.
Vielleicht ist ja für den einen oder anderen eine Anregung dabei...
Viele Grüße
Alex
