Serienweiche mit elliptischen Filtern

P.S: R3 ist trotzt seines bescheidenen Widerstand SEHR wichtig für die Funktion!

...und?

Du hättest mal beschreiben können was für Vorteile die Weiche haben soll, warum sie eliptische Serienweiche heißt und wie man die Bauteilewerte bestimmt.
Wenn du die Weiche für die Freaks reingestellt hast die sie schon kennen hättest du es gleich bleiben lassen können, der Sinn vom Forum ist doch dass man was lernt.

Hallo!

Tschuldigung, hab die Schaltung etwas "hopplahopp" gestern nacht hier eingestellt.

Erläuterung folgt natürlich:

Seit kurzer Zeit experimentiere ich mit Serienweichen (bisher nur rechnerisch und in der Simu). Hab zwar noch keine Gehört, aber ihr wird ein "besserer" Klang (was immer das heissen mag) nachgesagt, sodass ich bei meinem nächsten LS-Projekt zumindest probehalber eine einsetzen will. Zudem ist mir die Topologie irgendwie symphatisch.

Vorgestern bin ich dann auf ein US- Forum gestossen ( [www.htguide.com] -> "Mission possible DIY"), in dem bevorzugt Dipolsysteme und "elliptische Filter" eingesetzt werden. Im Prinzip sind dies "normale" Filter, die mit einem oder mehreren Saug- oder Sperrkreisen ergänzt werden. Die Filtergüte ist nach Tschebyscheff abgestimmt, Die Saug/Sperrkreise bilden komplexe Nullstellen in der Filterfunktion.

Vorteil dieser Filter: man erhält mit vergleichsweise wenigen Bauteilen sehr hohe Flankensteilheiten. Dies bedeutet, dass die einzelnen Chassis nur über einen schmalen Frequenzbereich zusammenspielen und somit wenig interferieren (SEHR interessant für den Car-Hifi-Bereich!)
Ausserdem kann man bei Bedarf die Treiber hart am Grenzbereich fahren (HT sehr tief ankoppeln, TT kurz vor breakup auskoppeln).
Nachteil dieser Filter: Überschwinger und "verschmierte" Gruppenlaufzeit im Bereich der Trennfrequenz.

Ich vermute, dass die Firma "Isophon" in ihren aktuellen LS elliptische Weichen verwendet, da sie mit Flankensteilheiten "um 60 dB/Oct." werben, die passiv eigentlich nur auf diese Art realisierbar sind.

Wie auch immer, gestern Abend habe ich mich hingesetzt mit dem Ziel, eine elliptische Filterfunktion in eine Serienweichentopologie einzubauen. Ich hatte den Verdacht, das durch die Beschaltung vieleicht ein Schwingkreis für beide Chassis ausreicht. Siehe da: es geht!!! Und das mit minimalem Bauteileeinsatz!

Erläuterung der Schaltung:
Trennfrequenz 1,5kHz
L1 / C1 abgestimmt nach Tschebyscheff
L2 / C2 abgestimmt nach Linkwitz-Riley
R: ausprobiert, bin hier auf 132 Ohm gekommen. Nimmt man Ihn weg, erhält man ein "normales" Filter 2. Ordnung.

Simu-Grafiken:
rot: Tieftöner
blau: Hochtöner
türkis: Summenfrequenzgang HT/TT

gestrichelte Linien gleicher Farben: im der ersten Grafik Phasenverlauf, in der zweiten Gruppenlaufzeit

Wie man erkennen kann, fallen die Filterflanken sehr steil ab, innerhalb weniger als 1/2 Oktave um mehr als 24 dB! - danach allerdings nur noch mit ca. 6db/Oct.
Über- und unterhalb der Trennfrequenz ergeben sich leichte Einbrüche von weniger 3 dB im Summenfrequenzgang.
Phasenverhalten i.O., die Gruppenlaufzeit macht, wie bereits erwähnt, ebenfalls einen "Schlenker" bei der Trennfrequenz.

Ich fand es sehr Aufregend, ein Filter zu entwickeln, das mit nur 5 Bauteilen (ok, + RC-Glied&BaffleStepCoil TT, Pegelanpassung HT.....) eine Flankensteilheit von ca. 48dB/Oct. erreicht.

Ich werde es mit Sicherheit demnächst in meinem geplanten Projekt testen, Berichte dann davon.

Grüsse & allen frohes Leimen, Messen und Entwickeln
Peter

Elliptische Filter werden afaik bei FM eingesetzt. mit Nullstellen bei 19kHz und 38kHz. Die erste filtert den Pilotton, die zweite den Träger des AM-modulierten Stereosignals bei 38kHz.

Interessant im Lautsprecherbau wären elliptische Filter nicht nur wegen der hohen Flankensteilheiten, sondern auch um mit den Nullstellen Resonanzen der Membrane oberhalb des Übertragungsbereichs auszublenden.

Allerdings steigt der Frequenzgang oberhalb der Nullstellen wieder stark an bis er dann wieder zur nächsten abfällt.

Der größte Nachteil ist die starke Welligkeit im Übernahmebereich, in Deinem Beispiel sehr breitbandig (~2 Dekaden wenn ich das richtig sehe) und mit knapp 4dB Absenkung sicherlich hörbar. Bestenfalls lässt sich das zur Kompensation eines Anstiegs (vielleicht des Baffle Steps?) einsetzen.

Ein Problem könnte auch sein, dass zwar kurzfristig eine hohe Flankensteilheit erzielbar ist, jenseits der ersten Nullstelle die Filterfunktion aber sehr flach verläuft.

Gruß
Cpt.

wenn ich das richtig interpretiere, so ist das das gleiche wie es timmermanns im aktuellen HH bei der fw-entwicklung beschreibt.

Hallo!

@incarnate:
Hat mit der Timmermannschen Feld-, Wald- und Wiesenweiche nicht das geringste zu tun. Ausser das es eine Frequenzweiche ist. Der Timmi nimmt einfach einen Standard-Saugkeis, um den Frquenzgangdip bei der Membranresonanz auf Bezugsniveau zu bringen. Meine Schaltung sorgt in Verbindung mit dem Tschebyscheff-Filter für eine krasse Flankensteilheit von 48 dB/Oct. für BEIDE Wege (HT & TT) mit nur EINEM zusätzlichen Bauteil (dem Widerstand)

@Cpt._Baseballbatboy:

Allerdings steigt der Frequenzgang oberhalb der Nullstellen wieder stark an bis er dann wieder zur nächsten abfällt. Ein Problem könnte auch sein, dass zwar kurzfristig eine hohe Flankensteilheit erzielbar ist, jenseits der ersten Nullstelle die Filterfunktion aber sehr flach verläuft.

Nee, steigt nicht wieder an, verläuft mit 24dB unter Bezugspegel mit 6dB/Oct.
Das halte ich für mehr als ausreichend!

Eine "normale" Funktion 2. Ordnung hat "meine" Funktion nach ca. 4 Oktaven wieder eingeholt. Aber ob der Tieftöner bei 10kHz nun 42dB oder 50dB unter Bezugspegel spielt, ist wohl weniger relevant...

Grüsse
Peter

crazychipman schrieb:

Allerdings steigt der Frequenzgang oberhalb der Nullstellen wieder stark an bis er dann wieder zur nächsten abfällt. Nee, steigt nicht wieder an, verläuft mit 24dB unter Bezugspegel mit 6dB/Oct. Das halte ich für mehr als ausreichend!

Das war eher allgemein gesprochen. Deine Filter haben ja auch keine richtigen Nullstellen.

Eine "normale" Funktion 2. Ordnung hat "meine" Funktion nach ca. 4 Oktaven wieder eingeholt.

Das ist wohl wahr.

Gruß
Cpt.