Allpass in der Concord?

[MikeMcFluke]

Hallo liebe Gemeinde,

ein Kollege hat mich auf die HT-Weiche der Concord aufmerksam gemacht.



Anhand der Beschreibung läßt sich vermuten, dass es sich hier um eine Phaseanpassung handelt. Ich hab das mal in BoxSim gehakt, um zu sehen, was passiert. Man erkennt sehr schön, dass die Phasenlage durch die symmetrisch angeordnete Kombination aus C und I sich verändert.

edit:
Nachforschungen im Forum haben mich bestätigt. Ein Allpass. Auch die Simu habe ich gefunden...

Was passiert also wirklich? (Thesen)

- Die Phasenlage ändert sich.
- Der Frequenzverlauf ändert sich nicht.
- Die Schallquelle wird virtuell verzögert.
- Die virtuelle Verschiebung der Schallquelle ist einstellbar.

So, nun aber die Frage nach der Dimensionierung?

- Wie stell ich das Ding ein?
- Muss man auf irgendetwas achten?
- Wie funktionierts?

Über eine rege Diskussion würde ich mich sehr freuen...

MIKE

[Der_Axel]

Phasenschieber

Hallo Mike,
========
Robert Bullock III hat dazu mal ein kleines Programm
geschrieben - freeware!. Einfach mal googeln oder noch mal
bei mir nachfragen, dann such ichs noch mal raus.

Grundsätzlich funktioniert das schon, die Schaltung sollte aber
praktisch eine Ohm'sche Last sehen sonst geht das nicht (so gut).

[MikeMcFluke]

Meinst Du das hier:

Original geschrieben von Der_Axel
Hallo Fosti / Alle,
=========
Schön die alte 'Phasenschieberweiche' mal wieder - und zudem
in neuem Gewand - zu sehen. Dynaudio hat das im letzten Jahrtausend
gemacht und, ich glaube, von Visaton gab's diese Schaltung auch
mal vor einem Hochtöner. In Formeln haben das Bullock & White gefasst
und dazu gibts noch ein kleine 'Dos' Programm - und auch gleich noch
Phasenschieber höherer Ordnung (!!).
[http://www.hal-pc.org/~bwhitejr/BWMisc.zip]
Die Schaltung funktioniert nur ausreichend exakt, wenn der Abschluß-
Widerstand halbwegs Ohmsch verläuft.

Leider wirkt das ganze nur frequenzselektiv, koppelt nur sehr 'sanft' ein (6dB)
und wird bei tiefen Frequenzen auch richtig teuer.

(...)

Aus diesem Thread

Das hab ich mir runtergeladen. Sieht sehr einfach aus... Meine Anwendung findet im Bereich 1k - 2k statt. Muss dabei auch die Grundresonanz (TMT in BR) entzerrt werden? Der Impedanzanstieg kann ja recht einfach mit einem R-C-Parallelglied geradegezogen werden.

MIKE

[GabbaGandalf]

Hallo!
eine sehr interessante filter-art, wie ich finde!
hat jemand eine ahnung wie sich das teil impedanzmäßig verhält?
ich habe da einen 6,8µF kondensator im hochtonzweig (zusammen mit 2 Sperkreisen) den ich evtl. mit so einem phasenschieber ersetzen würde.
wenn der allpass sich akustisch UND elektrisch wie ein filter erster ordnung verhalten würde (den phasenschieber-effekt mal ausgenommen) würde ich mir sowas glatt einbauen.
hat irgendjemand erfahrung damit?
hochtöner ist ein jet, der hat ne absolut lineare impedanz bei 3,4 ohm, so dass wenigstens dort auf weitere bauteile verzichtet werden kann.

[Susie Q]

Zitat:
... eine sehr interessante filter-art, wie ich finde!
hat jemand eine ahnung wie sich das teil impedanzmäßig verhält?
ich habe da einen 6,8µF kondensator im hochtonzweig (zusammen mit 2 Sperkreisen) den ich evtl. mit so einem phasenschieber ersetzen würde.
wenn der allpass sich akustisch UND elektrisch wie ein filter erster ordnung verhalten würde (den phasenschieber-effekt mal ausgenommen) würde ich mir sowas glatt einbauen.

Der Allpass, das unbekannte Wesen, GG ?!
Ich darf mal versuchen das Ding in aller gebotenen Kürze Stück für Stück zu (-sammenzu-) raffen:

1. Ein Allpass ist ein Filter mit der Filterfrequenz namens fo (f Null)

2. Die Bauteile L und C für eine gewünschte fo lassen sich berechnen, dazu braucht es die Vorgabe von
- fo und
- RL (Lastwiderstand)
Aus der Übertragungsfunktion lassen sich für den AP 1. Ordnung zwei Gleichungen ableiten:
1.) Berechnung des Wertes von C aus RL und fo (Einzelwert C der beiden C's)
C = 1 / (2 x Pi x RL x f)
2.) dto. der Spulenwert aus C und fo
L = 1 / (2 x Pi x f)^2 x C
(Der Geübte erkennt in letzterer Gleichung - Überraschung! - die Thomson'sche Schwingungsgleichung, echt witzig ...)

3. Ein Allpass "verschiebt" die Phase bei fo um 90° und insgesamt um maximal 180°.

4. Die Amplitude eines korrekt berechneten (!) AP verläuft mehr oder weniger linear ohne größere Anhebung oder Absenkung des Frequenzgangs, abhängig vom Spulenwiderstand, theoretisch linear nur mit L-RDC = 0.
(Daraus folgt natürlich, dass ein AP nicht gleichzusetzen ist mit einem Hoch- bzw. Tiefpass!)

Aber erst mal anschauen, ob Spice die Gleichungen bestätigt:
http://img413.imageshack.us/img413/7...lpass1a4pt.gif
Stimmt. Die Grafische Darstellung sollte den bisherigen Verlauf wie von selbst erklären. Aber weiter:

5. Aus den Gleichungen folgt, dass sich für eine festgelegte fo bzw. einen festgelegten RL exakt ein Wertepaar für C und L errechnet. Mit anderen Worten: Zu einem bestimmten C gehört ein bestimmtes L, wenn man sich nicht daran hält, gibt es derbe Einbrüche oder Überhöhungen in einem Bereich um fo. Wie das aussieht, ist im folgenden Bild zu sehen, es wurden nur relativ geringfügig die Werte verändert:
http://img270.imageshack.us/img270/2...lpass1b0cb.gif
Bei einer z.B. kleineren Spule als errechnet, würde sich eine Erhöhung des FG um fo ergeben.

5. fo ist nicht (zwingend) gleichzusetzen mit fx, der Trennfrequenz eines mit dem AP kombinierten HP- oder TP-Filters, im Gegenteil:
Was man sucht, ist eine bestimmte Phasenverschiebung für einen Speaker + Weiche, und nach dieser Vorgabe muss der AP so berechnet/ermittelt werden, dass er bei fx dem Hoch- oder Tiefpass sozusagen phasenmäßig unter die Arme greift, wenn dieser - Zweck der Übung - das selbst nicht passend erledigen kann. Dazu muss der Phasenverlauf von Speaker + Weiche natürlich bekannt sein, in der Regel durch messen.

Ein gewisses Problem ergibt sich bei der Berechnung von fo des AP, denn nicht fo ist gesucht, sondern die Phase bei fx! Die Berechnung dazu ist aufwändig, praxisgerecht wird man das natürlich vorab simulieren, sofern die Simu die Phasenverläufe am Objekt korrekt berücksichtigt/wiedergibt. Um entsprechende Messungen wird man aber trotzdem nicht herumkommen. Zumal Speaker, HP (TP) und AP sich gegenseitig beeinflussen.

6. Dabei stellt sich die Frage, wie der AP sich wohl in unterschiedlichen Anpassungen verhält. Als erstes wäre ein Spannungsteiler-R vor dem AP zu berücksichtigen:
http://img242.imageshack.us/img242/6...lpass1c5gq.gif
Außer dem frequenzunabhängig abgeschwächten Pegel ändert sich hier nichts. Der Innenwiderstand des Amp, der Kabel und eventueller Teiler beeinflussen demnach nicht die Allpassfunktion, sondern lediglich linear den Amplitudenverlauf.

7. Im zweiten Fall ist ein Spannungsteiler hinter dem AP angeordnet:
http://img242.imageshack.us/img242/8...lpass2a3kk.gif
Die Auswirkungen sind gravierend und wiederspiegeln praktisch einen fehlberechneten RL. Und hier sind lediglich die Auswirkungen eines noch relativ geringen Linearwiderstands wiedergegeben, was der komplexe Impedanzverlauf des Chassis daraus macht, lässt sich unschwer erahnen. Letztlich läuft die Sache auf eine unumgängliche Impedanzkorrektur des Chassis hinaus, besonders wenn fc nahe bei fo und gleichermaßen fx liegt.

8. Andererseits/schlussendlich: Mit einem bewusst auf einen bestimmten Impedanzverlauf korrigierten Chassis lässt sich im Zusammenhang mit dem AP natürlich unendlich am FG herumspielen/equalizen, je nach Erfordernis, denn der AP ermöglicht wie gesehen neben seiner Phasen beeinflussenden Wirkung zusätzliche Möglichkeiten zur Frequenzgangkorrektur.

Wer die Wahl hat, hat die Qual.


Nachtrag - um es noch einmal zu betonen:
Wird das aus den Gleichungen folgende Verhältnis aus C zu L verändert, ergibt sich eine (gewollte) Abweichung im Amplitudengang, noch relativ flach verlaufend.
Auf keinen Fall darf/sollte jedoch das Verhältnis der beiden Spulenwerte (bzw. der C's) untereinander von 1:1 abweichen, ansonsten handelt man sich erhebliche, schmalbandige FG-Einbrüche ein - z.B. ein ca. 20% kleinerer Kapazitätswert eines C's ergibt dieses unschöne Bild:
http://img322.imageshack.us/img322/119/allpass2b7na.gif
dto. mit höherem Drahtwiderstand der Induktivitäten:
http://img272.imageshack.us/img272/2...lpass2c8iu.gif
Spulen und Kondensatoren sollten wohl besser paargleich ausgemessen werden ...

[UweG]

Alpässe sind ziemlich komplex. In idealer Auslegung tun sie sowohl am Pegel als auch an der Impedanz gar nichts. Man kann damit aber auch bewusst Pegel erhöhen oder absenken.
Bauteiltoleranzen sind fatal für Allpässe, vor allem bei pegelverstärkenden Schaltungen und bei verlustarmen Allpässen (niedriges R beim L).

Interessant beim Allpass: Der Phasengang sieht aus als hätte man eine Trennung wo es gar keine gibt.

[Der_Axel]

Phasenschieber

Hallo,
====
@ Susie Q (übrigens ein echt geiler CCR-Titel aus meine Jugend!)

Klasse, Deine Filterbewertung, dem ist kaum was hinzuzufügen.

Ich hab mich ja auch eine Weile damit befasst, es ist mir letztendlich
der tiefere Nutzen verschlossen geblieben.
Es kann doch nur darum gehen Phasenunsauberkeiten im Bereich der
Trennfrequenz - die zu unebenen Frequenzgängen führen - zu bereinigen,
mit dem Ziel, halt wieder einen sauberen Frequenzgang zu erhalten.
Das ist aber meiner Meinung nach sehr viel preiswerter und effizienter
möglich, wenn man das komplette Filter so überarbeitet dass diese
Fehler erst garnicht (oder nicht mehr so gravierend) bestehen. (BoxSim
macht uns das Allen möglich, sicherlich auch den Vergleich mit/ohne
Allpass).
Und das ist meiner Erfahrung nach auch möglich. Zudem ist ein solches
zusätzliches Netzwerk vor dem HT (oder auch MT) nicht nur teuer sondern
auch mit weiteren Verlusten behaftet.

Also mein Fazit: Besser ohne !

[GabbaGandalf]

das heißt, man könnte mit so einem allpass auch einen sperrkreis überflüssig machen, wenn man ihn gezielt fehlabstimmt?
klingt genial.
da ich zufällig einen hochtöner mit linearer impedanz mein eigen nenne, werde ich in der richtung mal experimentieren, bis es erste brauchbare ergebnisse gibt kann es aber noch dauern....

[Susie Q]

Zitat:
... das heißt, man könnte mit so einem allpass auch einen sperrkreis überflüssig machen, wenn man ihn gezielt fehlabstimmt?
klingt genial.

Na so war das nun nicht gemeint, ein Allpass ist ganz sicher kein Ersatz für einen Sperrkreis!

Ein Sperrkreis 1. Ordnung arbeitet gänzlich anders: Auf beiden Seiten seiner Resonanzfrequenz dreht er die Phase annähernd symmetrisch auf Null, während er bei fo eine Maximalphasenabweichung von 90° gegenüber der relativen Phase erzeugt, unbedämpfte Güte vorausgesetzt.

Ein Allpass 1. Ordnung führt wie gesehen zwar ebenfalls zu 90°/fo, dreht jedoch die Phase kontinuierlich zwischen Null und 180° ähnlich einem Filter 2. Ordnung. Zudem sind die im 2. und 4. Bild gezeigten symmetrischen Fehlabstimmungen relativ breitbandig und in Folge dessen selbstverständlich nicht zur Unterdrückung von in aller Regel schmalen (Membran-) Resonanzen geeignet.

Wenn der AP (relativ sinnfrei) als Equalizer zum glatt bügeln solcher Überhöhungen bzw. Absenkungen eingesetzt werden soll, muss natürlich sein Phasenverhalten ebenfalls passen, was höchstens in Ausnahmefällen zutrifft. Asymmetrische Fehlabstimmungen (Bild 5 und 6) schließlich sind mit äußerster Vorsicht zu genießen, da sie eher nicht das Phasen- und Amplituden spiegelbildliche Pendant einer Membranresonanz oder einer Kantenbeugung repräsentieren.

Noch mal: Erstrangige Aufgabe eines AP ist die zeitliche Beeinflussung (Phase, Gruppenlaufzeit) des Signals eines Chassis im Übernahmebereich zu einem zweiten Chassis.
Und quasi nebenbei können durch gezielte Fehlabstimmungen des AP für sich allein genommen und zusammen mit der Chassisimpedanz gewisse FG-Anomalien entzerrt werden.

Nötig wird dies beispielsweise, wenn sich der Entwickler auf dem [Edit: löblichen] Linear Phase Response Trip befindet und ein Filter 1. Ordnung einsetzen möchte (siehe Concorde Hochtöner). Da sich in solchen Fällen die Summe der Amplitudengänge selten auf glatten FG bringen lassen - weil die Phasengänge der Chassismembranen durch horizontalen Versatz der Schallentstehungspunkte der beteiligten Chassis im Übernahmebereich nicht mit Hoch- und Tiefpass harmonieren bzw. deren gemeinsame Hauptachse in die falsche Richtung zielt - muss eben die Phase beeinflusst werden. Sei es durch horizontalen, mechanischen Versatz, der eine frequenzkontinuierliche Verzögerung ermöglicht, aber Kantenbeugungen hervorruft, oder durch einen elektrischen Allpass, der jedoch "nur" eine frequenzselektive Verzögerung um seine Nullstellenfrequenz herum zulässt.

In der Concorde liegen lt. Simu fo und fx nahe beieinander, hier steuert der AP bereits eine erhebliche Phasenverschiebung um die 90° bei und ist somit ein wichtiges, imo auch sinnvolles bis unentbehrliches Instrument, eine vorgegebene Weichenfunktion zusammen mit einer flachen Schallwandmontage zu realisieren.
Nebenbei: Die (Draht-) Verluste des AP sind bei dieser fx sehr gering, gemessen am Spannungsteiler des HT völlig unbedeutend.

Schade, dass Boxsim keinen mechanischen, horizontalen Chassisversatz simuliert (oder doch?), sonst könnte man beide Methoden als Kompromisslösung miteinander kombinieren.

[UweG]

Schade, dass Boxsim keinen mechanischen, horizontalen Chassisversatz simuliert

Den schon, aber eben nicht die entstehende Kantenbeugung.
Chassiseditor: Karte Schallwand & Position: links unten. Dis Option "Gemeinsames Außengehäuse" muss dazu abgeschaltet werden.

[Susie Q]

Zitat:
zitat: Schade, dass Boxsim keinen mechanischen, horizontalen Chassisversatz simuliert [oder doch?]
Den schon, aber eben nicht die entstehende Kantenbeugung.

Das wär's doch!
Zusammen mit einem Gehäusezeichner, der das Projekt frontal und von der Seite so zeigt, wie es ist.
(Bis jetzt muss ich das noch nebenbei auf ein Blatt Papier malen,
damit die Vorstellung nicht flöten geht ...)

[GabbaGandalf]

nun, die überhöhung die ich wegkriegen wollte ist keine membranresonanz, sondern einfach eine recht breitbandige überhöhung.
es ist natürlich die frage ob der allpass den phasenfrequenzgang nicht verschlechtert.
ich meine mich zu erinnern dass es von audax eimal einen bausatz gab, der eine zeitkorrektur mittels leicht geneigter schallwand und allpass hatte.
inwieweit lässt sich ein allpass eigentlich für solche zwecke einsetzen?

[Reim]

Hallo Mike

der Allpass wurde hier verwendet um die Phasenlage und damit die ideale Addition im Übernahmebereich zu erhalten. Gleiches erhält man aber auch mit einem entsprechendem steileren Filter höherer Ordnung. Da ein 12dB Filter die Phase bei Fg um ca. 90Grad dreht, wird mit einem 18dB Filter eine Phase von 135Grad erreicht. Eine ähliche Aufgabe hat hier der Allpass. Spätere Konstruktionen bei Visaton verzichteten auf den Bauteilintensiven Allpass und benutzten gleich den 18dB Filter bei der Ankopplung der KE25SC.

Gruß Thomas

[Susie Q]

Bauteile intensiver Allpass trifft natürlich nicht zu.
Ein AP für die mit 1. O. getrennte KE benötigt in der Grundausstattung der trennfrequenzbestimmenden Bauteile (ohne Spannungsteiler, Entzerrung etc.) zwei relativ kleine AP-Spulen bzw. AP-Kondensatoren plus HP-Kondensator plus Tiefpassspule für den TMT, macht 6 Bauteile.

Eine Weiche 3.O. kommt auf je 3 Bauteile für HP und TP, mithin ein Aufwands-Patt zwischen beiden Versionen.

Und klarer Weise ist ein TP/-18dB plus ein HP/+18dB entschieden meilenweit nicht das "Gleiche" wie ein TP/-6dB plus ein HP/+6dB plus Allpass 1.O., wenn man Kriterien wie Zeitverhalten, Interferenzen, Leistungsfrequenzgang und "Nebenzipfel" etc. heranzieht, mit dementsprechenden Auwirkungen auf die akustische Darbietung.

Wie klingt denn eigentlich die Concorde im Mittel-Hochtonbereich ?

[harry_m]

Original geschrieben von Susie Q
Wie klingt denn eigentlich die Concorde im Mittel-Hochtonbereich ?

Schön, sehr schön!