Bode-Plots mit Siglent SDS800X Oszilloskopen und Budget-Funktionsgeneratoren

Heute geht es um ein etwas nischigereres Thema, aber einer super Sache für alle die auf der Suche nach einer Lösung für dieses Problem sind. Deshalb zunächst ein wenig Vorgeschichte:

Wieso eigentlich das Ganze?

Einige von euch wissen sicherlich, dass ein 2- oder 3-Wege-Lautsprecher im Gehäuse über eine sogenannte Frequenzweiche verfügt. Das ist nichts anderes, als eine präzise Schaltung aus Widerständen, Kondensatoren und Spulen, welche Hoch- und Tiefton zu den entsprechenden Chassis des Lautsprecher sortiert. Soweit so gut.

Allerdings kommt es auch dort vor, dass sich mal ein Bauteil verabschiedet und durch ein Neues ersetzt werden muss. Anders als bei anderen Baugruppen, gibt es zum Beispiel bei Kondensatoren im Wechselstromkreis, besonders bei Frequenzweichen, noch einige Parameter mehr zu beachten, als bei zum Beispiel Glättungskondensatoren in einem Linearnetzteil. So muss bei Elelktrolytkondensatoren unter anderem darauf geachten werden, dass diese bipolar sind und sich nicht im Wechselstrom der Musik verabschieden.

Auf der Suche nach dem passenden Ersatz

Das Finden geeigneter Bauteile gestaltet sich oft schwer, teuer, oder beides. Ist Ersatz gefunden, so ist man sich trotzdem nie hundertprozentig sicher ob der Klang des Lautsprechers gleichgeblieben ist.

Einerseits könnte man den Lautsprecher mit einem genauen Mikrofon einmessen, aber oft fehlt ein funktionierendes Gegenstück als Referenz oder geeignetes Equipment zum Sammeln der Messergebnisse.

Andererseits könnte man auf „gut Glück“ die Lautsprecher einfach weiter betreiben, doch die Ungewissheit über korrekte Reparatur lässt einen doch manchmal schlechter schlafen als man denkt.

Bode-Plot zur Rettung!

Ein anderer Lösungsweg ist, mit einem etwas moderneren Oszilloskop in Verbindung mit einem externen Frequenzgenerator die reparierte Frequenzweiche mit verschiedenen Frequenzen zu testen und sich den Frequenzverlauf an den Ausgängen anzuschauen.

Diese Diagrammform nennt man ein Bode-Diagramm und hat der ein oder andere wahrscheinlich schon bei Frequenzgängen von Lautsprechern gesehen, ohne es zu merken.

Sobald man hier sinnvolle Übergänge zwischen Hoch- und Tiefton erkennen kann, ist anzunehmen dass die Schaltung erfolgreich repariert wurde.

Mein Oszilloskop, ein recht neues Siglent SDS814X verfügt über diese Funktion. Jedoch nur mit einem großen ABER: Der benötigte Funktionsgenerator ist entweder als Zusatzmodul am Oszilloskop installiert (Aufpreis ca. 290€) oder man verfügt eh schon über einen externen Funktionsgenerator von Siglent (ab ca. 200€).

Leider scheiden damit beide Möglichkeiten für mich aus. Was ich allerdings habe, ist einer von den haufenweise erhältlichen China-Funktionsgeneratoren: Ein PSG9080. Dieser ist ähnlich den FY6900 und anderen, welche unter diversen Marken und Namen verkauft werden. Also stellt sich die Frage: Kann ich nicht einfach so einen Generator für nur 130€ benutzen?

Nach ein bisschen Recherche zeigt sich: Das geht! Und zwar mit einem Skript namens SDS1004x_Bode (das funktioniert nämlich auch mit der 1000er Serie von Siglent).

Geld sparen mit dem Steuerungs-Skript

Läuft dieses Skript auf dem Rechner, verbindet es sich mit dem Frequenzgenerator via USB und öffnet einen Port zur Kommunikation mit dem Oszilloskop. An diesem kann dann einfach die IP-Adresse des Rechners eingetragen und der Bode-Plot gestartet werden.

Die Installation des Skriptes ist für erfahrene Benutzer kein Problem, benutzerfreundlich ist sie etwas weniger. Umso besser ist eine integrierte Test-Funktion, die zeigt ob der Signalgenerator korrekt angesteuert wird.

Das Erstellen eines Bode-Plots dauert ein wenig, allerdings lässt sich klar sehen, ob die Weiche ordnungsgemäß arbeitet.

Fazit

Zusammenfassend sind Bode-Plots ein super Hilfsmittel um schnell mal eine Schaltung im Wechselstrom auf Korrektheit zu überprüfen. Mein Beispiel mit einem Lautsprecher dürfte für Hobbyanwender das realistischste Szenario darstellen. Die Bastellösung mit dem Skript ist toll um sich bei gelegentlicher Nutzung den Aufpreis für eine vernünftige Lösung zu sparen. Ich kann mir aber vorstellen, dass sich bei täglichem Arbeiten ein Generator von Siglent sehr schnell bezahlt macht.