Aktivfilter für 2.1 Soundbar

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/Lalelu/
Neuling
#1 erstellt: 13. Sep 2017, 01:09
Hallo!

Ich bin dabei eine Soundbar zu basteln. Es handelt sich dabei um ein Lowbudget Projekt für einen Bekannten. Da er bisher selbst Musik nur über die Lautsprecher seines Fernsehers gehört hat, sind die Ansprüche überschaubar.
Bestückt wird die Soundbar mit zwei Mitteltönern und zwei Hochtönern, die mitsamt ihrer Passivweiche aus einem Teufelsystem entnommen sind und einem Mivoc AW2000.
Als Verstärker soll ein 2.1 Verstärkerboard basierend auf dem TPA3116D2 dienen. Als Netzteil wird ein 120W Schaltnetzteil verwendet.
Nun zum wesentlichen: Der Verstärker hat bis auf einen 150Hz Tiefpass für den .1 Kanal keine weitere Beschaltung. Ich benötige also noch einen Hochpass für die beiden Mittelhochtonzweige und idealerweise einen kleinen Subsonicfilter mit leichter Bassanhebung in der unteren Oktave. Dazu möchte ich folgende Schaltung in das Board integrieren (der bereits vorhandene Tiefpass wird ersetzt):
Entwurf Aktivfilter
Die Trennfrequenz soll bei 150Hz liegen. Der Subsonicfilter soll bis etwa 40Hz geringfügig den Bass anheben und darunter den Treiber vor zu viel Hub schützen. Als OPV möchte ich überall den NE5532 verwenden
Was haltet ihr davon? Würde das so funktionieren? Welche Probleme gibt es? Habe ich die Bauteile richtig dimensioniert?

Vielen Dank für eure Hilfe!
jehe
Inventar
#2 erstellt: 13. Sep 2017, 04:52
so dürfte das mit Sicherheit nichts werden.
Wenn du die NE5532 mit einer unsymmetrischen Stromversorgung betreiben willst, dann sollte der nichtinvertierende Eingang von U6 und U7 auf U½ liegen und nicht auf GND. Natürlich sind auch bei den anderen OPs und am Rest der Schaltung entsprechende Änderungen vorzunehmen.
Andernfalls wird sonst nur das halbe Signal verarbeitet.
Ob die Schaltung so überhaupt funktioniert kann ich auf die Schnelle nicht sagen, genauer habe ich es mir nach dem Patzer mit der Stromversorgung nicht angeschaut.

Vielleicht hältst du dich einfach an bereits erprobte Projekte, bevor du hier selber irgendwas zusammen kopierst.
Wenn du mal die Sufu benutzt wirst du hier im Forum einige Sachen zu aktiven Weichen finden.
Auch bei den Selbstbauprojekten findet sich was Passendes. Hier zB. ein Projekt von @detegg - klick, welches du durch weglassen einiger nicht benötigter Schaltungsblöcke leicht deinen Bedürfnissen anpassen kannst.
/Lalelu/
Neuling
#3 erstellt: 13. Sep 2017, 06:55
Guten Morgen!
Danke für die Antwort! Der nichtinvertierende Eingang der OPs liegt nicht auf GND, sondern auf LR_gnd. Damit ist die Audiomasse gemeint, auf der 9,5V DC liegen sollten.
Die Verbindung von LR_gnd zu Sub_out wird übrigens ersatzlos gestrichen. Das war Blödsinn. Ebenfalls ist C13 noch falsch dimensioniert. Hier würde ich eher 100uF verwenden.

Zusammenkopiert ist diese Schaltung übrigens nicht. Ich habe nur versucht, mit etwas Grundwissen und unter Zuhilfenahme von FilterPro von TI etwas zu basteln, was in die richtige Richtung geht. Erfahrung mit aktiven Filtern habe ich allerdings keine, weshalb ich euch Profis an dieser Stelle frage.
jehe
Inventar
#4 erstellt: 13. Sep 2017, 12:45

Der nichtinvertierende Eingang der OPs liegt nicht auf GND, sondern auf LR_gnd. Damit ist die Audiomasse gemeint, auf der 9,5V DC liegen sollten.


dir ist schon klar das man Signal-GND und GND nur unterscheidet damit man eine ordentliche Masseführung ohne Störeinflüße bekommt. Letztendlich treffen sich beide aber an irgendeinem Punkt in der Schaltung, da GND schließlich der Punkt ist um den herum die Schaltung arbeitet.

Du kannst Signal-GND also nicht einfach auf U½ legen. GND ist schließlich auch das Bezugspotenzial deiner angeschloßenen Quellen und ich glaube kaum das die es sonderlich mögen wird, wenn da plötzlich 9,5V anstehen. Von dem was dann zu hören ist mal ganz zu schweigen.

Wie ich schon geschrieben hatte, muss der nichtinvertierende Eingang auf U½ liegen. Diese Referezspannung wird mit R3/R4 und R7/R8 erzeugt.

ich habe mal schnell den ersten Teil deiner Schaltung mit der dazugehöriger Stromversorgung skizziert. So in etwa sollte das Ganze aussehen:

OP

da du ja eh mit LTspice arbeitest, solltest du deine Schaltung da nicht nur einfach zeichnen, sondern vieleicht auch mal simulieren.

hast du dir die Aktivweiche aus dem Link mal angeschaut ?


[Beitrag von jehe am 13. Sep 2017, 15:13 bearbeitet]
jonath
Stammgast
#5 erstellt: 13. Sep 2017, 13:02
Benutze bitte ein Screenshot Tool oder die in LTspice direkt eingebaute Funktion für den Export von Bildern. Den Bildschirm abzufotografieren ist im Jahre 2017 schlichtweg nicht mehr hinnehmbar.

Die virtuelle Masse solltest du dir mindestens mittels eines OP erzeugen, nur über einen passiven Spannungsteiler wird das nichts (insbesondere wenn dieser derart hochohmig ist)

http://www.ti.com/to...licable+OT+filterpro
http://sound.whsites.net/index2.html

Gibt noch viele weitere Seiten, irgendwie hier findet sich sicherlich eine Liste.

http://sound.whsites.net/project123.htm
jehe
Inventar
#6 erstellt: 13. Sep 2017, 15:11
ein Toll für die Screenshots braucht es nichtmal, einfach die Drucktaste auf der Tastatur betätigen und dann den Inhalt aus der Zwischenablage in leeres Dokument einer Bildbearbeitung einfügen.


Die virtuelle Masse solltest du dir mindestens mittels eines OP erzeugen, nur über einen passiven Spannungsteiler wird das nichts (insbesondere wenn dieser derart hochohmig ist)


ist natürlich richtig, das wäre ganz sicher die bessere Variante.
Das einfache Bsp. oben sollte auch nur den Zusammenhang erklären.


[Beitrag von jehe am 13. Sep 2017, 15:18 bearbeitet]
jonath
Stammgast
#7 erstellt: 13. Sep 2017, 15:19
https://www.ti.com/ww/en/bobpease/assets/AN-31.pdf

Ganz vergessen. Darauf sollte man sich ein Lesezeichen setzen und sich eine Kopie in den Projekteordner legen.

http://www.ti.com/lit/ds/sgls252a/sgls252a.pdf
/Lalelu/
Neuling
#8 erstellt: 13. Sep 2017, 17:38
Hallo ihr Lieben!
Vielen Dank für eure Tipps und Links! Lesezeichen sind gesetzt!
Die Audiomasse habe ich jetzt direkt auf GND gelegt und U1/2 mithilfe eines weiteren OPs stabilisiert. Ich denke, damit sollte U1/2 belastbar genug sein.
Hoffentlich entsprechen meine Korrekturen so euren Hinweisen.

Für die Fotoqualität entschuldige ich mich. Habe mir eben mal selbst die Aufnahme genauer angesehen und das ist wirklich eine Zumutung.

Hier jetzt mal die Schaltung als Screenshot
Soundbar_Filter_Schaltplan

Spannungen im Arbeitspunkt
Soundbar_Filter_Arbeitspunkte

Frequenzverlauf
Soundbar_Filter_Frequenzgang
jehe
Inventar
#9 erstellt: 14. Sep 2017, 04:16
die Spannungsangaben im Schaltplan stimmen so aber nicht.
Wenn deine Spannungsquelle für die gesamte Schaltung unsymmetrisch ist und daraus mit der Virtual Ground Schaltung eine Symmetrische erzeugt wird, dann liegen an Vcc+ und Vcc- des OPs jeweils + und - 9,5V an.
Diese Schaltung dient also zur Bereitstellung einer symmetrischen Stromversorgung deiner OPs (Vcc+, GND, Vcc-)
Somit ist weder die Spannungsangabe noch das GND Symbol an Vcc- richtig, da gerade Letzteres in deiner Schaltung auch wieder Bezug zur Signal-Masse hat.
Auch Virtual GND, was ja jetzt eigentlich das Bezugspotenzial der ganzen Schaltung darstellen sollte, hat zur Signal GND hier überhaupt keine Verbindung.
So wie es momentan ist, liegen C8 und C10, sowie Signal GND auf -9,5V.

um das zu korrigieren solltest du die GND-Verbindungen an C17 und an allen Vcc- Anschlüssen der OPs entfernen und mit diesen eine Verbindung zum unteren Ende von R15 (also -9,5V) herstellen.
Die nichtinvertierenden Eingänge von U7 / U8, sowie R3 / R4 an U1 und U2 und C8 an U4 kommen auf Virtual GND. Das Gleiche gilt natürlich auch für die Signalmassen am Ein- und Ausgang.
jonath
Stammgast
#10 erstellt: 14. Sep 2017, 08:25

jehe (Beitrag #9) schrieb:
die Spannungsangaben im Schaltplan stimmen so aber nicht.
Wenn deine Spannungsquelle für die gesamte Schaltung unsymmetrisch ist und daraus mit der Virtual Ground Schaltung eine Symmetrische erzeugt wird, dann liegen an Vcc+ und Vcc- des OPs jeweils + und - 9,5V an.
Diese Schaltung dient also zur Bereitstellung einer symmetrischen Stromversorgung deiner OPs (Vcc+, GND, Vcc-)
Somit ist weder die Spannungsangabe noch das GND Symbol an Vcc- richtig, da gerade Letzteres in deiner Schaltung auch wieder Bezug zur Signal-Masse hat.
Auch Virtual GND, was ja jetzt eigentlich das Bezugspotenzial der ganzen Schaltung darstellen sollte, hat zur Signal GND hier überhaupt keine Verbindung.
So wie es momentan ist, liegen C8 und C10, sowie Signal GND auf -9,5V.

um das zu korrigieren solltest du die GND-Verbindungen an C17 und an allen Vcc- Anschlüssen der OPs entfernen und mit diesen eine Verbindung zum unteren Ende von R15 (also -9,5V) herstellen.
Die nichtinvertierenden Eingänge von U7 / U8, sowie R3 / R4 an U1 und U2 und C8 an U4 kommen auf Virtual GND. Das Gleiche gilt natürlich auch für die Signalmassen am Ein- und Ausgang.


Auf was willst du hinaus? Die Operationsverstärker haben weiterhin eine asymmetrische Versorgung. Der virtuellen Masse bedient man sich nur als Arbeitspunkt, dafür hat man ja die Koppelkondensatoren. Wobei es noch früh am Morgen ist, ggf. erfasse ich gerade nicht worauf die hinaus möchtest.

VGND sollte man nicht zwangsläufig als Signal GND nutzen, denn ggf. ist das Netzteil geerdert. Verbindet man dazu dann noch z.B. einen Audioverstärker welcher ebenfalls geerdet ist endet das nicht sonderlich schön.

R17 kann man weglassen. Die Kondensatoren bei der virtuellen Masse sind viel zu groß, kann man eigentlich sogar fast weglassen.


[Beitrag von jonath am 14. Sep 2017, 08:27 bearbeitet]
jehe
Inventar
#11 erstellt: 14. Sep 2017, 13:35
ich bin einfach davon ausgegangen das die Schaltung mit einer sym. Betriebsspannung betrieben werden soll.
War wohl eine Fehlinterpretation meinerseits

Klar mit den Koppelkondensatoren am Ausgang wird das DC-Offset von 9,5V kompensiert. Somit passt das schon.
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