passieve filters in de praktijk vs textbook filters

Aktief of passief

Moderator: Beheerdersteam

Gebruikersavatar
jeroen_d
Ook commercieel actief
Berichten: 11193
Lid geworden op: za 28 aug 2004, 1:21

passieve filters in de praktijk vs textbook filters

Berichtdoor jeroen_d » zo 14 aug 2011, 18:59

Naar aanleiding van een vraag per PB van Arno hoe dat nu zit met theorie en praktijk van filters, zal ik hier wat extra uitleg proberen te geven.

De conclusie van het verhaal zal zijn, dat als je afwijkt van de standaard textbook filters, dat je dan uit kan komen op een veel simpeler filter. Dat filter heeft dan wel zo op het oog componentwaardes die niet lijken te kloppen met de theorie.

Ik zal het uit de doeken doen door te beginnen met een filter volgens het boekje. Het voorbeeld gaat over een 4de orde Linkwitz-Riley filter op 2000Hz voor de 18W8531G00 in de gietmortel box van Arno.

Allereerst zal de oplopende impedantie in het middengebied worden gecorrigeerd met een zobel netwerk. Die blijkt het meest vlak te worden als ik een condensator van 5,6uF en een weerstand van 8,2ohm gebruik.
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.
Logica brengt je van A naar B, verbeelding brengt je overal. Albert Einstein (1879 - 1955)

Gebruikersavatar
jeroen_d
Ook commercieel actief
Berichten: 11193
Lid geworden op: za 28 aug 2004, 1:21

Re: passieve filters in de praktijk vs textbook filters

Berichtdoor jeroen_d » zo 14 aug 2011, 18:59

Met de impedantiecorrectie heeft de speaker een redelijk ohmse impedantie gekregen, in het filtergebied bijna een gelijkstroomweerstand. Je kunt daar een textbook bafflestep correctie op uitvoeren, een redelijke bafflestep correctie wordt dan bereikt met een spoel van 1,8mH en een parallelweerstand van 8,2ohm.

N.B. Het plaatje toont in blauw de ongefilterde curve van de speaker, in zwart is de gefilterde curve zichtbaar.

Het vervelende is alleen, je hebt behalve de bafflestep nog niets gefilterd en de impedantie van de speaker is weer beroerd geworden. Je kunt op deze combinatie geen textbook filter loslaten, in ieder geval niet op 2kHz.

P.S. In het plaatje is stiekem al de 4de orde Linkwitz doelcurve getoond met de dunne groene lijn.
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.
Logica brengt je van A naar B, verbeelding brengt je overal. Albert Einstein (1879 - 1955)

Gebruikersavatar
jeroen_d
Ook commercieel actief
Berichten: 11193
Lid geworden op: za 28 aug 2004, 1:21

Re: passieve filters in de praktijk vs textbook filters

Berichtdoor jeroen_d » zo 14 aug 2011, 19:00

De weerstand in het circuit voor de bafflestep correctie kun je net zo goed weglaten. Je ziet dat er dan meteen al wat gefilterd wordt, op basis van de 1,8mH spoel kun je dus verder ontwerpen.

N.B. als je het zobelnetwerk weglaat, zie je dat je ook al een prima bafflestep correctie verkrijgt. De filterwerking van de spoel is dan wat minder.
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.
Logica brengt je van A naar B, verbeelding brengt je overal. Albert Einstein (1879 - 1955)

Gebruikersavatar
jeroen_d
Ook commercieel actief
Berichten: 11193
Lid geworden op: za 28 aug 2004, 1:21

Re: passieve filters in de praktijk vs textbook filters

Berichtdoor jeroen_d » zo 14 aug 2011, 19:00

Nu is aangetoond dat we geen separaat bafflestep correctienetwerk nodig hebben, maar slechts een grotere spoel, wordt getoond wat een textbook filter doet. Er is een 4de orde Linkwitz textbook filter ingevoerd op 6,8 ohm (de impedantie bij 2000Hz).

Het is duidelijk dat we hier niets aan hebben. Het filtert mooi, maar de bafflestep zit nog keihard in het resultaat. De spoelwaardes in het filter zijn alleen geschikt om het 4de orde filter te realiseren en zijn daarom veel te klein. Dit filter kan geoptimaliseerd worden, maar dan moet er heel wat veranderen. Vooral L1 moet een stuk groter worden voor de bafflestep.
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.
Logica brengt je van A naar B, verbeelding brengt je overal. Albert Einstein (1879 - 1955)

Gebruikersavatar
jeroen_d
Ook commercieel actief
Berichten: 11193
Lid geworden op: za 28 aug 2004, 1:21

Re: passieve filters in de praktijk vs textbook filters

Berichtdoor jeroen_d » zo 14 aug 2011, 19:00

Na optimalisatie blijkt dat C2 op 0 staat en net zo goed weggelaten kan worden.
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.
Logica brengt je van A naar B, verbeelding brengt je overal. Albert Einstein (1879 - 1955)

Gebruikersavatar
jeroen_d
Ook commercieel actief
Berichten: 11193
Lid geworden op: za 28 aug 2004, 1:21

Re: passieve filters in de praktijk vs textbook filters

Berichtdoor jeroen_d » zo 14 aug 2011, 19:01

Dit lijkt nu wel een heel mooi resultaat, maar van de fase klopt nog niets. De woofer staat op een vlakke baffle en staat dus akoestisch gezien achter de tweeter. Het volgende plaatje toont de fase van een 4de orde Linkwitz filter (groen) en de fase van de speaker met het geoptimaliseerde filter (zwart).
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.
Logica brengt je van A naar B, verbeelding brengt je overal. Albert Einstein (1879 - 1955)

Gebruikersavatar
jeroen_d
Ook commercieel actief
Berichten: 11193
Lid geworden op: za 28 aug 2004, 1:21

Re: passieve filters in de praktijk vs textbook filters

Berichtdoor jeroen_d » zo 14 aug 2011, 19:01

Dan is nu het moment gekomen om een aantal filtercomponenten weg te gooien. L1 en L2 zijn samen bijna 3mH, die worden vervangen door een enkele spoel van 2.7mH. Een condensator van 8.2uF geeft optimaal fasegedrag in het gebied rond 2kHz. De zobel is ook verwijderd, dat scheelt weer componenten.

Als we nu naar de respons kijken dan wordt natuurlijk niet meer helemaal de doelcurve van vierde orde Linkwitz bereikt. Dit is echter niet super belangrijk. Er moet straks ook nog worden geoptimaliseerd met de tweeter. Woofer en tweeter moeten samen een goede respons geven. Bovendien, de woofer bundelt. De dunne rode lijn geeft de respons op 30graden, die al een stuk dichterbij de doelrespons ligt voor de hoge frequenties. Dit is een goede indicatie dat samen met het juiste filter voor de tweeter een mooi afstraalgedrag kan worden bereikt.

Tot zover dit verhaal. Ik hoop dat het wat extra inzicht geeft. Ik maak het topic sticky, dan kan je er gemakkelijk naar verwijzen mochten er in de toekomst vragen komen van mensen die nog niet zoveel ervaring met passieve filters hebben.
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.
Logica brengt je van A naar B, verbeelding brengt je overal. Albert Einstein (1879 - 1955)

b_force
Berichten: 12365
Lid geworden op: di 18 apr 2006, 13:27

Re: passieve filters in de praktijk vs textbook filters

Berichtdoor b_force » zo 14 aug 2011, 21:16

Misschien leuk om je SPW file te delen, kunnen anderen er een beetje mee spelen :)

Als je volgens mij nog een beetje finetuned -bv 10uF neemt ipv 8,2uF, mini notch etc-, kun je nog prima en LR curve benaderen.
Wat ik ook vaak nog doe is lowpass en bafflestep samen laten werken.
Hij volgt dan de LR curve redelijk goed tot vaak iets van -30/40dB onder de normaal.
Dat is laag zat :)

Ik wil even een algemene tip wat betreft SPW plaatsen.
De bestanden van SPW worden altijd gigantisch groot.
Dat komt omdat het programma allemaal extra rekenpunten maakt (interpoleert).
Een .frd en .zma hebben echter helemaal niet zoveel punten.
Ik weet even niet uit mijn hoofd hoeveel gemiddeld, maar als je 2500 punten invult (en dat is meeeeeer dan genoeg), gaat het een stuk sneller.
Je bestand is dan ook nog minder dan 1MB, ipv tegen de 30MB.
Laatst gewijzigd door b_force op zo 14 aug 2011, 22:40, 1 keer totaal gewijzigd.

Gebruikersavatar
jeroen_d
Ook commercieel actief
Berichten: 11193
Lid geworden op: za 28 aug 2004, 1:21

Re: passieve filters in de praktijk vs textbook filters

Berichtdoor jeroen_d » zo 14 aug 2011, 22:30

Leuke tip, maar kan je zoiets niet in een ander topic doen? SPW is niet het onderwerp van dit draadje. En de leek weet niet eens waar je het over hebt. Voor de niet ingewijden: SPW staat voor Speaker Workshop.
Logica brengt je van A naar B, verbeelding brengt je overal. Albert Einstein (1879 - 1955)

b_force
Berichten: 12365
Lid geworden op: di 18 apr 2006, 13:27

Re: passieve filters in de praktijk vs textbook filters

Berichtdoor b_force » zo 14 aug 2011, 22:40

Dat kan :wink:

Maar het was meer een tip zodat jij de file hier kon neerzetten.
Anders lukt je dat niet met zo'n 20MB.

Maakt toch verder niet zoveel uit dat het hier staat?

vacuphile
Ook commercieel actief
Berichten: 129
Lid geworden op: wo 16 mar 2011, 15:01
Locatie: Den Haag

Re: passieve filters in de praktijk vs textbook filters

Berichtdoor vacuphile » di 16 aug 2011, 2:45

Hi Jeroen,

Interessant. Kan je ook laten zien hoe je het hoog hebt gedaan?

dank,
vac
m8uh = w8uh

Gebruikersavatar
jeroen_d
Ook commercieel actief
Berichten: 11193
Lid geworden op: za 28 aug 2004, 1:21

Re: passieve filters in de praktijk vs textbook filters

Berichtdoor jeroen_d » di 16 aug 2011, 20:47

Ja, dat kan. Ik zal hiervoor in de uitleg hetzelfde stramien volgen als voor de woofer. Het geeft dus niet wezenlijk nieuwe informatie, maar het geeft wel inzicht hoe je tot de eindoplossing komt.

Allereerst zet je een weerstandnetwerk voor de tweeter, zodat het rendement wordt aangepast. Het hoogniveau komt dan op de 4de orde Linkwitz-Riley curve op 2kHz, maar dan in de hoogdoorlaat versie.

Een prettige bijkomstigheid van het weerstandsnetwerk is dat de hobbels in de impedantie van de tweeter (rode lijn) worden vlakgetrokken (zwarte lijn). Dit gebeurt vooral door de parallelweerstand over de tweeter. Op 2kHz is de impedantie nu 6.3ohm, met deze waarde kan een textbook filter worden ontworpen.
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.
Logica brengt je van A naar B, verbeelding brengt je overal. Albert Einstein (1879 - 1955)

Gebruikersavatar
jeroen_d
Ook commercieel actief
Berichten: 11193
Lid geworden op: za 28 aug 2004, 1:21

Re: passieve filters in de praktijk vs textbook filters

Berichtdoor jeroen_d » di 16 aug 2011, 20:50

Met een 4de orde textbook filter kom je tot een aardig resultaat.
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.
Logica brengt je van A naar B, verbeelding brengt je overal. Albert Einstein (1879 - 1955)

Gebruikersavatar
jeroen_d
Ook commercieel actief
Berichten: 11193
Lid geworden op: za 28 aug 2004, 1:21

Re: passieve filters in de praktijk vs textbook filters

Berichtdoor jeroen_d » di 16 aug 2011, 20:52

Maar dit kan beter, na optimalisatie ziet het er pas echt goed uit. De fase klopt ook mooi met die van de 4de orde doelcurve.
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.
Logica brengt je van A naar B, verbeelding brengt je overal. Albert Einstein (1879 - 1955)

Gebruikersavatar
jeroen_d
Ook commercieel actief
Berichten: 11193
Lid geworden op: za 28 aug 2004, 1:21

Re: passieve filters in de praktijk vs textbook filters

Berichtdoor jeroen_d » di 16 aug 2011, 20:58

Het vervelende is alleen, dat L2 en C2 nu erg grote waardes hebben. Kan het niet gewoon zonder? Het loont de moeite om dat na te gaan en hier is het resultaat van het filter met alleen L1 en C1. Ook dat ziet er prima uit. Niet ideaal, maar goed genoeg om te weten dat je voldoende hebt aan dit beperkte aantal filtercomponenten.
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.
Logica brengt je van A naar B, verbeelding brengt je overal. Albert Einstein (1879 - 1955)

Gebruikersavatar
jeroen_d
Ook commercieel actief
Berichten: 11193
Lid geworden op: za 28 aug 2004, 1:21

Re: passieve filters in de praktijk vs textbook filters

Berichtdoor jeroen_d » di 16 aug 2011, 21:04

Feitelijk ben je nu zover dat je moet gaan luisteren en verder op gehoor moet gaan optimaliseren. Daarbij heb ik er voor de gietmortelbox van Arno voor gekozen om de fasegelijkheid niet on-axis optimaal te laten zijn, maar op 30 graden. Vooral off-axis wil ik geen energie verliezen door bundeling van de woofer. De praktische waardes voor C1 en L1 kwamen daarbij uit op 6,8uF en 0,47mH. Met de weerstanden is de curve verder beïnvloed. Met verschillende weerstandswaarden kun je het filter meer of minder dempen rond het resonantiepunt (2800Hz in dit geval) en het niveau waarop de tweeter speelt aanpassen. Het resultaat is bekend en staat ook beschreven in dit topic: viewtopic.php?f=15&t=12316&start=950
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.
Logica brengt je van A naar B, verbeelding brengt je overal. Albert Einstein (1879 - 1955)

Gebruikersavatar
jeroen_d
Ook commercieel actief
Berichten: 11193
Lid geworden op: za 28 aug 2004, 1:21

Re: passieve filters in de praktijk vs textbook filters

Berichtdoor jeroen_d » di 16 aug 2011, 21:09

Nog even over de fase, in deze post geef ik de fase voor woofer (groen) en tweeter (blauw) achtereenvolgens op 15, 30 en 45 graden van de on-axis as vandaan. Op 15 graden loopt de woofer nog een beetje voor in fase, op 30 graden lopen ze vrijwel gelijk (in het overnamegebied rond 2kHz), en op 45 graden gaat de woofer achterlopen in fase op de tweeter.
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.
Logica brengt je van A naar B, verbeelding brengt je overal. Albert Einstein (1879 - 1955)

Gebruikersavatar
jeroen_d
Ook commercieel actief
Berichten: 11193
Lid geworden op: za 28 aug 2004, 1:21

Re: passieve filters in de praktijk vs textbook filters

Berichtdoor jeroen_d » di 16 aug 2011, 21:11

De curve (on-axis) waar Arno na lang luisteren op uit is gekomen, met daarbij de afzonderlijke curves voor woofer en tweeter ingetekend.
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.
Logica brengt je van A naar B, verbeelding brengt je overal. Albert Einstein (1879 - 1955)

b_force
Berichten: 12365
Lid geworden op: di 18 apr 2006, 13:27

Re: passieve filters in de praktijk vs textbook filters

Berichtdoor b_force » di 16 aug 2011, 21:24

lol, je moet wel even een paar keer kijken om het verschil te zien tussen die 2e orde en 4e orde bij de tweeter 8) :lol:

Vaak wordt daar nog een 3e orde gemaakt (condensator typisch iets van 10uF-22uF) om zo de fase wat beter te krijgen of om sommige tweeters nog iets steiler te filteren.
(ze lopen niet allemaal zo mooi).

Al met al laat dit heel duidelijk zien hoe je idd een curve krijgt die er heel erg veel op lijkt, maar waar je veel minder componenten voor nodig hebt :)

Ronkel
Ook commercieel actief
Berichten: 1943
Lid geworden op: do 11 jan 2007, 23:46
Locatie: Enschede

Re: passieve filters in de praktijk vs textbook filters

Berichtdoor Ronkel » di 16 aug 2011, 21:46

Dit is ongeveer de methode die ik zelf ook altijd gebruik, niettemin erg leuk om te lezen. Bedankt Jeroen!

Gebruikersavatar
Tom Magchielse
Berichten: 661
Lid geworden op: vr 16 apr 2010, 13:32
Locatie: Borger (Dr)

Re: passieve filters in de praktijk vs textbook filters

Berichtdoor Tom Magchielse » vr 19 aug 2011, 23:11

Een goed verhaal, maar wat de tweeter betreft kun je wel sneller tot dit inzicht komen. Bijna alle tweeters gedragen zich op zich al als een 2e orde hoogdoorlaat. Om daar een 4e-orde Linkwitz-Riley van te maken hoef je nog maar één aangepaste tweede-orde sectie toe te voegen, zoals je ook gedaan hebt.
Dit illustreert meteen ook de onzin van eerste-orde filters. Zelfs zonder één enkele filtercomponent is de tweeter sectie al tweede-orde, toevoegen van een eerste-orde (C-R) filter maakt het verloop van de tweeter al 3e-orde.
Nauwkeurige (hoop ik) berekeningen aan het baffle-step fenomeen laten zien dat dit niet alleen maar afhangt van de breedte van de baffle, maar ook van de lengte/breedte verhouding, de plaats van de driver, en de grootte van de driver. En simpel shelving filtertje past vaak niet.
En voor de theoretici onder ons: strict genomen is de baffle-step geen minimum-fase verschijnsel, en zou dan ook niet met en minimum-fase netwerk moeten worden gecorrigeerd.
groet, Tom
Simuleren is geen vervanging voor nadenken.

Gebruikersavatar
Pjotr
Berichten: 18316
Lid geworden op: do 26 aug 2004, 18:34
Locatie: bollenstreek

Re: passieve filters in de praktijk vs textbook filters

Berichtdoor Pjotr » vr 19 aug 2011, 23:41

En dan zijn er ook nog stromingen die de baffle step maar gedeeltelijk willen corrigeren, max 3 dB, omdat je anders weer een teveel geaccentueerde bas zou krijgen (en teveel rendement verlies).
Peter de Jong

Gebruikersavatar
jeroen_d
Ook commercieel actief
Berichten: 11193
Lid geworden op: za 28 aug 2004, 1:21

Re: passieve filters in de praktijk vs textbook filters

Berichtdoor jeroen_d » za 20 aug 2011, 11:11

Tom Magchielse schreef:Een goed verhaal, maar wat de tweeter betreft kun je wel sneller tot dit inzicht komen. Bijna alle tweeters gedragen zich op zich al als een 2e orde hoogdoorlaat. Om daar een 4e-orde Linkwitz-Riley van te maken hoef je nog maar één aangepaste tweede-orde sectie toe te voegen, zoals je ook gedaan hebt.
Dit illustreert meteen ook de onzin van eerste-orde filters. Zelfs zonder één enkele filtercomponent is de tweeter sectie al tweede-orde, toevoegen van een eerste-orde (C-R) filter maakt het verloop van de tweeter al 3e-orde.
Nauwkeurige (hoop ik) berekeningen aan het baffle-step fenomeen laten zien dat dit niet alleen maar afhangt van de breedte van de baffle, maar ook van de lengte/breedte verhouding, de plaats van de driver, en de grootte van de driver. En simpel shelving filtertje past vaak niet.
En voor de theoretici onder ons: strict genomen is de baffle-step geen minimum-fase verschijnsel, en zou dan ook niet met en minimum-fase netwerk moeten worden gecorrigeerd.
groet, Tom

Hele goede aanvullingen Tom, dank daarvoor!

Ik heb het inderdaad voor de tweeter heel erg recht-toe-recht-aan gedaan en uitgelegd, zonder verder inzicht te vermelden over hoe je eigenlijk tegen die tweeter aan moet kijken. Veel mensen vinden het moeilijk om elektrisch en akoestisch van elkaar te onderscheiden, ik hoop dat mijn verhaal laat zien hoezeer deze zaken samenhangen. Drivers zijn gewoon niet vlak en hebben zonder uitzondering zelf al de nodige amplitude afwijkingen en fasedraaiing die maken dat textbook filters nooit optimaal zullen zijn.*
De bafflestep heb ik gesimuleerd met behulp van The Edge, dat programma neemt de complete baffle mee (breedte en hoogte) en de plaats en grootte van de driver op de baffle. Inderdaad, een simpele shelving lowpass is niet afdoende. Sommige mensen gebruiken zelfs een slappe notch als correctie. Het blijft behelpen, traditionele kasten hebben dit fundamentele probleem nu eenmaal.

*tenzij je het actief doet en voor de aanpak kiest, zoals Linkwitz, om elk akoestisch effect elektrisch te compenseren hetgeen erg veel secties kost wat je ook ziet aan zijn filters: linkwitz transform, een notch hier en daar, een shelving lowpass, al gauw twee allpass secties voor delay op de tweeter en dan een textbook 4de orde die weer een paar 2de orde filtersecties kost.
Logica brengt je van A naar B, verbeelding brengt je overal. Albert Einstein (1879 - 1955)

Gebruikersavatar
Ronald_1
Berichten: 384
Lid geworden op: zo 05 mar 2006, 21:13

Re: passieve filters in de praktijk vs textbook filters

Berichtdoor Ronald_1 » za 20 aug 2011, 11:42

Erg informatief draadje met duidelijke uitleg. Bedankt voor het posten Jeroen. :)

Gebruikersavatar
Arno
Berichten: 3042
Lid geworden op: zo 17 apr 2005, 13:40
Locatie: Dordrecht

Re: passieve filters in de praktijk vs textbook filters

Berichtdoor Arno » do 25 aug 2011, 20:01

Nog maar eens een beginnersvraag: Wat doet die spoel van 0.47mH eigenlijk?


Terug naar “Filter Ontwerp”

Wie is er online

Gebruikers op dit forum: CCBot en 0 gasten