geschlossene Box mit Aktiv-Filter entzerren

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hermes
Inventar

#1 erstellt: 03. Mrz 2006, 16:00

Hallo zusammen,

da ich mich mit einfachen Aktivfiltern kaum auskenne mal so ne grundsätzliche Frage:

Man könnte doch einen normalen 17er-25-Zweiweger als geschlossene Box bauen, die dann einen typischen Bassabfall von -7 db bei 50 Hz hat. Nun legt man in das Kabel vom CD-Player zum Verstärker ein aktiv-Filter mit 6 db Flankensteilheit und Werten wie

50 Hz 0db
70 Hz -3db

130 Hz -6 db
.
.
.200000 Hz -6 db

Welche Nachteile würde man sich dann einhandeln, oder anders, warum wird das nie gemacht?

Es ist klar, dass der arme 17er dann viel Hub machen muss und die Schwingspule eben mehr Wärme macht, aber mir geht es vor allem darum, welche klanglichen Auswirkungen das ganze auf den Mittel und Hochton hat. Und wie es mit der Phase aussieht. Ist das dann noch besser als BR?

Denkbar wäre ja auch eine Lösung mit der Möglichkeit für Party und hohe Pegel das Aktivfilter zu brücken.

Grüße
Hermes

[Beitrag von hermes am 03. Mrz 2006, 16:00 bearbeitet]

usul
Inventar

#2 erstellt: 03. Mrz 2006, 16:15

Wird schon gemacht. Nubert verkauft solche Module zu den Kompaktboxen.

Nachteile: Wie schon bemerkt mehr Hub notwendig, daher Maximallautstärke limitiert. Verstärker muss zwischen Vor und Endstufe auftrennbar sein (man kann es schon zwischen CD-Player und Verstärker packen, aber die meisten Leute haben halt mehr als eine Musikquelle).

Mit einem 17er ist die GLZ vermutlich bei BR und aktiver Entzerrung in beiden Fällen nicht so kritisch. Man muss halt bedenken, dass ein derartiger Filter die GLZ in dem Bereich der Anhebung auch erhöht. Wie gross der Unterschied zwischen BR und aktiver Entzerrung ist, kann man mit WinISD Pro einfach mal simulieren.

hermes
Inventar

#3 erstellt: 03. Mrz 2006, 16:27

Hallo Usul,

kannst du die Gruppenlaufzeit-Veränderung mit solch einem Filter Simulieren? Ich hab WinISD beta aber ich kann da keine Filter simulieren, nur BR-Gehäuse. Bei BR ist die Gruppenlaufzeit schon ein Problem, geht zum teil locker bis 18 ms wenn man auf 35 Hz BR-Resonanz geht. Während bei CB maximal 4 ms drin sind.

Wäre klasse, wenn du das simulieren könntest!

Grüße
Hermes

detegg
Inventar

#4 erstellt: 03. Mrz 2006, 17:44

Hallo Hermes,

Du solltest Deine WinISD beta gegen die WinISD-pro alpha tauschen (linearteam.dk) - um einiges besser und genauer. Außerdem hat es die nützlichen Filter-Features!

Gruß
Detlef

usul
Inventar

#5 erstellt: 03. Mrz 2006, 19:34

genau, mit WinISD Pro alpha kannst du auch diesen Filter simulieren inkl. der resultierenden GLZ.

hermes
Inventar

#6 erstellt: 03. Mrz 2006, 20:47

Also ich hab jetzt das neue Winisd. Leider scheinen die alten Driver-Dateien nicht zu funktionieren

!

Da es solch einen, ich nenne es mal "Teiltiefpass" in WinISD nicht gibt hab ich mal einen normalen Tiefpass mit 6db und 70 Hz getestet. Da steigt die GLZ um 1-2ms. Kann das sein, hab ich das richtig gerechnet? Wenn das stimmt erreicht man so den selben Tiefbassanteil wie bei Bassreflex mit einer GLZ, die praktisch der einer CB entspricht! Gefällt mir irgendwie.

Generell sind die Ergebnisse vom neuen WinISD schon teilweise deutlich anders als beim alten. ICh nehme mal an, dass das neue realitätsnäher ist? Schade eigentlich, das alte zeigt meistens mehr Tiefbass.

usul
Inventar

#7 erstellt: 03. Mrz 2006, 20:58

Das was du willst ist kein Tiefpass, sondern ein parametrische Eq bis f=50Hz und 6db Anhebung.

detegg
Inventar

#8 erstellt: 03. Mrz 2006, 22:03

Wenn das stimmt erreicht man so den selben Tiefbassanteil wie bei Bassreflex mit einer GLZ, die praktisch der einer CB entspricht!

... genau das Ergebnis habe ich bei meinen Simus erhalten - und in reality verifizieren können!

Du solltest CB unbedingt nach Linkwitz entzerren - schaltungstechnisch höherer Aufwand, aber das Ergebnis ist allererste Sahne. Und nicht zu tief gehen, denke an die mechanischen Restriktionen des Chassis

Gruß
Detlef

hermes
Inventar

#9 erstellt: 03. Mrz 2006, 23:00

Hallo Detegg,

erzähl mal von deinen Erfahrungen!

Ich denke mit zwei fähigen 17ern könnte man schon einiges erreichen...

@ Usul
Bei einer Passivweiche gibts keine Anhebungen. Ich meine einen Tiefpass mit einem parallelen Widerstand, über den ab einer bestimmten Frequenz das Signal läuft und somit konstant im Pegel bleibt.

Grüße
Hermes

psone
Hat sich gelöscht

#10 erstellt: 04. Mrz 2006, 01:38

Spule und Widerstand paralell, in Reihe zum LS, das ist doch eine Bafflestep-Korrekturschaltung.

Ich hab da in letzter Zeit einiges zu dem Thema gelesen, hier sind zwei Links (englisch natürlich) Da gibt's Pläne für regelbare Schaltungen, hab mich da nicht weiter vertieft, aber ist ja vieleicht interessant zu deinem Thema.

http://sound.westhost.com/bafflestep.htm

http://www.t-linespeakers.org/tech/bafflestep/bstepcompo.html

grüsse. matze

not0815
Inventar

#11 erstellt: 04. Mrz 2006, 03:30

Im folgenden einige kurze Erläuterungen und ein Beispiel zur Berechnung eines Pole-Shifting-System.

Wenn ein kleines Gehäuse und eine tiefe Basswiedergabe sehr wichtig sind, dann ist eine geschlossene Box mit einem aktiven Pole-Shifting-Filter genau das Richtige. Mittels Pol-Shifting-Filter läßt sich das gesamte Übertragungsverhalten von Lautsprecherchassis und auch von geschlossenen Boxen in sehr weiten Bereich fast beliebig verändern. Mit dem sog. Linkwitz-Filter-Relay lassen sich die Qt und die Resonanzfreqeunz von Lautsprecher und geschlossenen Boxen fast beliebig variieren. Die Schaltung hierzu ist sehr simpel und wird einfach von die Endstufe geschaltet. Vor und nach dem Pol-Shifting-Filter sollte man jedoch zur Sicherheit und Abkoppelung des Filters noch jeweils einen OP-Pufferverstärker schalten.

Das Pole-Shifting-Filter

http://people.freenet.de/not0815/Div/Pole-Shifting-Filter.jpg

Das erste Bild zeigt die Filterschaltung, das zweite die Filter- und Chassis-Kennlinien, das dritte das Gesamtverhalten des Beispiellautsprechers mit und ohne Pole-Shifting.

Zur Verbesserung der Tiefbasswiedergabe wird fc elektronisch verringert, Qt ist frei wählbar und die Schaltung kann jeden Qtc des eingebauten Chassis kompensieren, auch Werte über 1,0!. Mit dieser Möglichkeit können alle Lausprecherboxen, bei denen große Chassis "versehentlich" in viel zu kleine Gehäuse gesteckt wurden, verbessern werden.

Das ganze unterliegt eigentlich nur der folgenden Einschränkung:

http://people.freenet.de/not0815/Div/Pole-Shifting-Filter_f.jpg

Weiter mit einen Beispiel mit 18 Zoll-Tieftöner.

Vb = 60L
fc = 110 Hz
Qtc = 1,2

Die genauen Werte ermittelt man am besten durch kurzes Ausmessen der TS-Parameter in der fertig aufgebauten geschlossenen Box. Abweichungen vom ursprünglich berechneten sind, da man ja noch mittels Pole-Shifting-Filter korregiert, nicht so wichtig. Sehr wichtig ist nur, daß man zur Berechnung des Pole-Shifting-Filters von den tatsächlichen (gemessenen) Werten von fc und Qtc ausgeht.

Das Ausmessen von fc und Qtc ist auch sehr einfach und auch von - technisch interresierten - Laien ohne weiteres zu bewerkstelligen. Das erforderlich Werzeug beschränkt sich auf einen Ohmmeter, einen Wechselspannungsmesser, einen Sinusgenerator (oder entsprechenden PC-Programm), zweier Lastwiderstände und einem Verstärker. Da nur im Bassbereich (bis max 200 Hz) gemessen wird, ist jeder halbwegs ordentlicher Multitester schon geeignet. Über einen Sinusgerator verfügt auch jeder, der einen PC mit Soundkarte sein eigen nennt. Anleitungen zum Messen der TS-Parameter kann man jedem ordentlichen Lautsprecherbuch entnehmen. Hat man die TS-Parameter der geschlossenen (Bass-)Box kurz ermittelt, müssen noch die "neuen" Werte für die korregierte Box festgelegt werden. Sinvoll wären z.B..

fc' = 18 Hz
Qtc' = 0,707

Hat man auch diese Werte bestimmt, muß nur noch das Pole-Shiftung-Filter berechnet werden. Die Werte der Filterschaltung errechnen sich wie folgt:

Also mit

fc = 110 Hz
fc' = 18 Hz
Qtc = 1,2
Qtc' = 0,707

ergäbe sich somit dann

http://people.freenet.de/not0815/Div/Pole-Shifting-Filter_fk.jpg

Nun die Bauteilewerte:

R1 ist frei wählbar, sinnvoll sind Werte mit ca. 10k - 200k
R2 = 2 x k x R1
R3 = (fc / fc' ) ² x R1
C1 = (2 x Qtc x ( 1 +k )) / ( 2 PI x fc x R1)
C2 = 1 / (2Pi x fc x Qtc x (1 + k) x R1)
C3 = ( fc' / fc) ² x C1

Hier im Beispiel ergäben sich danach folgendes Bauteilwerte:

R1 = 10k
R2 = 57,8K
R3 = 373K
C1 = 1,35 µF
C2 = 37 nF (nano Farad)
C3 = 36 nF (nano Farad)

Je genauer die tatsächlichen Bauteilwerte dem rechnerischen Ideal entsprechen, um so genauer ist auch die Korrektur des Pole-Shifting-Filters. Man sollte deshalb durch Zusammenschaltung einzelner Bauteile mit Standardwerten möglich nahe an den erforderlichen Wert herankommen. Als Op sollten rauscharme NF-OP-Amp verwendet werden, z.B. NE 5532 odr NE 5534.

Der materielle und finanzielle Aufwand ist letztendlich sehr gering, das klangliche Ergebnis versetzt einen aber in absolutes Erstauen. In Verbindung mit einer guten Endstufe liefert dieser Beispiels-Subwoofer außerordentlich Bass-Schalldruck und hat eine untere Grunzfrequenz von 18 Hz (-3dB )!

********************************************************************************

Eine einfachere Variante wäre ein aktiver HP-Filter als EQ.
Beispiel einstellbare Filter:

http://people.freenet.de/not0815/EQ_Uni2.jpg

http://people.freenet.de/not0815/Uni_EQ.html

Gruß aus Berlin
Sven

[Beitrag von not0815 am 04. Mrz 2006, 15:57 bearbeitet]

detegg
Inventar

#12 erstellt: 04. Mrz 2006, 04:19

@not0815

Weiter mit einen Beispiel mit 18 Zoll-Tieftöner.

Vb = 60L
fc = 110 Hz
Qtc = 1,2

kannst Du bitte weitere Infos (TSP) zum verwendeten 18"-er geben, möchte das gerne nachvollziehen ...

Gruß
Detlef

Zweck0r
Moderator

#13 erstellt: 04. Mrz 2006, 07:19

Hi,

diese Bassentzerrung kann WinISD Pro simulieren, einfach unter "Filter type" "Linkwitz transform" auswählen.

Für die Berechnung der Bauteile gibt es ein komfortables Excel-Sheet (geht auch mit OpenOffice) hier:

http://sound.westhost.com/project71.htm

Diese Seite habe ich leider (oder auch nicht, war sehr unterhaltsam) erst gefunden, nachdem ich meinen eigenen Entzerrer entwickelt hatte:

http://www.hifi-foru...m_id=104&thread=4208

Grüße,

Zweck

tiki
Inventar

#14 erstellt: 04. Mrz 2006, 12:32

Hallo,

in den angegebenen Quellen habe ich keine Aussagen zu GLZ gesehen - übersehen?
Kann jemand dazu etwas sagen, wegen der massiven Entzerrung bei niedrigen Frequenzen ahne ich große Werte Selbiger. Wie ist deren Verlauf im Arbeitsfrequenzbereich?
Danke!

hermes
Inventar

#15 erstellt: 04. Mrz 2006, 13:15

Hallo,

danke für Erklärungen und Links. Ich hab grade wenig Zeit, werde mir die Links aber bald mal zu Gemüte führen.

Was tiki gesagt hat würde mich auch sehr interessieren!

Sehe ich das richtig, dass die Bauteile hier eigentlich nicht in Rückwirkung mit den Äquivalent-Bauteilen des Lautsprechers stehen, so wie eine passiv-Weiche, sondern man nur die Werte des Lautsprechers benötigt, um dessen Frequenzgang im Bass zu kennen?

@
Detegg hast du das auch so gemacht oder hast du die einfachere Varianten mit der Baffle-Step-Schaltung gemacht?

Grüße
Hermes

not0815
Inventar

#16 erstellt: 04. Mrz 2006, 16:05

detegg schrieb:

@not0815

Weiter mit einen Beispiel mit 18 Zoll-Tieftöner.

Vb = 60L
fc = 110 Hz
Qtc = 1,2

kannst Du bitte weitere Infos (TSP) zum verwendeten 18"-er geben, möchte das gerne nachvollziehen ...

Gruß
Detlef

Die (Freiluft-)TSP des jeweils verwendeten Chassis sind völlig egal! Ausgangspunkte für ein Pole-Shifting-Filter
sind allein Qtc und Fc des Chassis im konkreten Gehäuse.

Siehe auch Links @Zweck0r

Gruß
Sven

[Beitrag von not0815 am 04. Mrz 2006, 16:07 bearbeitet]

Zweck0r
Moderator

#17 erstellt: 04. Mrz 2006, 18:54

@tiki:

die GLZ des Gesamtsystems inklusive Entzerrung kann WinISD Pro anzeigen.

Die Kombination aus Linkwitz transform und geschlossener Box scheint sich minimalphasig zu verhalten, im entzerrten Bereich ist die GLZ sogar besser als bei der unentzerrten Box. Nur um die neue untere Grenzfrequenz herum steigt sie an.

Alles unter der Bedingung, dass WinISD da keinen Mist baut. Aber die LTSpice-Simulation meiner Variante scheint sich ähnlich zu verhalten: im Bereich der Anhebung ist die GLZ negativ.

Grüße,

Zweck

detegg
Inventar

#18 erstellt: 05. Mrz 2006, 00:21

Alles unter der Bedingung, dass WinISD da keinen Mist baut.

Ich durfte mich während des Studiums intensivst mit aktiven Filtern auseinandersetzen. Das ist allerdings ca. 25 Jahre her - der DSP in der heutigen Form war noch nicht erfunden und der Großrechner an der Uni wurde in FORTRAN programmiert.

Die Anfang der 80er aufkommenden Ideen zur Entzerrung von Lautsprechern (feedforward, motional feedback, pole-shifting) habe ich mathematisch nachvollzogen. Ohne PC, aber mit programmierbarem Taschenrechner war das Erstellen von Amplituden-, Frequenz- und Phasengängen auf Millimeterpapier und später am Plotter schon sehr aufwändig.

Ohne jetzt den Code von WinISD zu kennen - die Ergebnisse decken sich mit meinen Erfahrungen. Das Ganze scheint sauber programmiert. Sehr schön ist auch, das man verschiedene Entwürfe direkt miteinander vergleichen kann.

Die Kombination aus Linkwitz transform und geschlossener Box scheint sich minimalphasig zu verhalten

Dem ist so. Interessant ist auch ein Vergleich eines Chassis in unterschiedlichen Gehäusetypen/Abstimmungen.

@hermes
Ich suche später mal die Plots zu einem 17er FOCAL Chassis in BR und CB mit verschiedenen Entzerrungen raus. Schon theoretisch interessant, habe ich die Simus damals auch umgesetzt und im Vergleich gehört ...

Gruß
Detlef

hermes
Inventar

#19 erstellt: 05. Mrz 2006, 01:08

Hallo ihr,

ich bin wirklich froh, dass ich diesen Thread aufgemacht hab, schlummert da doch Potential, von dem ich bisher nichts genaues wusste!

Wie seht ihr denn die Auswirkungen auf den Mittel und Hochtonbereich? Wenn ich auf diese Weise einen Zweiweger entzerre, dann muss ja auch das Mittel- und Hochtonsignal über diese Schaltung. Sollte man das als beeinträchtigung betrachten oder ist das eher Voodoo?

Schöne Grüße
Hermes

audiofisk
Inventar

#20 erstellt: 05. Mrz 2006, 02:23

Zweck0r schrieb:

[...]
Alles unter der Bedingung, dass WinISD da keinen Mist baut. Aber die LTSpice-Simulation meiner Variante scheint sich ähnlich zu verhalten: im Bereich der Anhebung ist die GLZ negativ.

Negative GLZ habe ich die Tage bei meinem Array gemessen gesehen ... da, wo ich unter 30 Hz richtig gasgebe,
stand -30 statt +16 ms, auf die die Installation getrimmt ist ...
Leider finde ich das Dia nicht wieder, habe es wohl verworfen,
werde also noch mal messen müssen.

Was muß man vom akustischen Eindruck davon erwarten?
]-audiofisk°<

tiki
Inventar

#21 erstellt: 05. Mrz 2006, 14:45

Hallo,
manno, olle detegg scheint ja noch'n Tick älter als ich zu sein. Das sind die richtigen Cracks, die Systemanalyse noch auf dem Papier konnten/können - Hut ab! Mein Studium endete erst '89. Was nicht heißen soll, daß man es mir nicht beibiegen wollte, jedoch ohne ausreichenden Erfolg.

Soweit mir bekannt ist, stört nicht der Absolutbetrag der GLZ, sondern deren Auf und Nieder über der Frequenz. Für günstig könnte man auch z.B. eine stetig fallende GLZ über der Frequenz halten. "Böse" sollen solche Verläufe sein, wie sie üblicherweise bei Filtern höherer Güte auftreten, also erst hoher Wert, nahezu konstant, im Bereich der Filtergrenzfrequenz mit Buckel und dann kräftig fallend (Beispiel Tiefpass höherer Ordnung und nicht Bessel oder kritische Dämpfung). Ich habe auch den Eindruck, daß gegenüber der Periode kleine GLZ ebenfalls als gutmütig betrachtet werden (Bei 50Hz sind 5ms kein Problem, wohl aber bei 1kHz). Wobei die Signifikanz dieses Verhältnisses mit steigender Frequenz abnehmen soll.

Wenn jemand solche Simus mit z.B. WinISD schon vorgenommen hat, wäre ich für ein Bildchen dankbar, ich habe mich damit noch nicht beschäftigt.