Eine Null-Stelle für nette Lautsprecher

[Susie Q]

Hallo Nachtschicht!

Also ... man kennt das ja:

Es gibt Leute, die schwören auf schmale (Stand-) Böxelchen, mich eingeschlossen.
Über das Für- und Wider des untenrum fehlenden Schalldrucks des Hochtöners, mit dessen unten breiten und oben schmalem Abstrahlverhalten, der Frage, wo (deswegen) zu trennen sei, je nach Mitteltöner (ich mag als Leisehörerin Zweienhalb Wegeriche mit zwei 13'ern bis maximal 15er'n für untenrum Fläche und obenrum weniger Tragik zum HT), ob WG oder nicht, darüber möchte ich mich gar nicht verbreitern, das wurde alles schon sattsam diskutiert.

Fakt ist: Wer das ohne großen Spezialitätenaufwand (WG und sowas) machen möchte, dem fehlen beim Hochtöner Unten eben 3, 4 oder 5 Dezibel, und oben nervt es - ein klassisches Bild, schön zu knipsen dank Boxsim:



Um gleich zur Sache zu kommen: Woher könnte nun "passiv-aktiv" der fehlende Schalldruck hergezaubert werden, - etwa durch eine grausam hochgezogene Güte um die Resonanzfrequenz des Hochtöners, wie (leider) oft bei näherer Betrachtung schon gesehen, oder durch viel zu hohe Trennfrequenz des (T)MT?

Meine Lösung für solche Projekte könnte den lausigen Namen tragen "Allpaßweiche 3. Ordnung mit zusätzlicher Nullstelle in der Übertragungsfunktion":
Das Ergebnis könnte so aussehen:



Mehr oder weniger 4 satte Dezibel sind da zu gewinnen, einschließlich noch etwas an Linearisierung. Bei einwandfreier elektrischer Filterdämpfung und definierter Hochpassfunktion 3. Ordnung.
Mit einer entsprechenden Tiefpassweiche 3.O. bekommt man so eine gute Trennung zuwege und behält, wie bei Filtern 3.O. üblich, die Wahl, den HT zugunsten einer flachen Gruppenlaufzeit verpolt anzuschließen (oder gleichermaßen nichtverpolt - Näheres über letzteren Punkt einschließlich "Underlap"-fx-Trennfrequenzen steht z.B. im Dickason).
Eigentlich auch per Definition genau das Richtige für ein standesgemäßes D'Appolitanerkonstrukt.

Die Nullstelle wird übrigens durch den Widerstand in der Spule und dem Kondensator über den Kondensatoren ... erzeugt, und siedelt ungefähr bei 800Hz, zu sehen an dem kleinen Schwenk zu einem Filterverlauf 1.O. Und liegt über 30dB von der Nominalfrequenz entfernt und stört weder die Gesamt-Amplitude, noch belastet er den Hochtöner dadurch leistungsmäßig.

Diese Nullstelle kann noch etwas bewirken: Die Unterdrückung der Resonanzfrequenz des Chassis, wenn man sie auf fc berechnet/legt, mit dem Egebnis, nahe bei fc trennen zu können und den Saugkreis einzusparen. Besonders nicht zu verachten bei HT's ohne Polkernbohrung ...

Was meint Ihr dazu? - nicht daß ich behauptete, diese Nullstellensache und das Boxenkonzept insgesamt wäre das gelbe im Ei, aber vieleicht hebt es sich für mancheine Vorstellung ja ein ganz klein wenig aus dem (Weichen-) Allerlei heraus.

[raw]

Was meint ihr dazu?

Während du die Werte der Teile herausfindest und sie zusammenlötest, habe ich zwei Waveguides gedreht und weniger Klirr.

[Susie Q]

Glücklicher, sparsamer Schwob.
Kommt ganz schnell bauteilemäßig auf den Trichter - oder betreibt seine Hochtöner gleich ganz ohne Weiche ...?!

Ne, also groß rumsuchen ist nicht nötig, dafür habe ich mir ein kleines Programm geschrieben - in GW-Basic ... *höhö* (mit Boxsim geht's auch ohne recht flott)

N8

[Calvin]

Hi,

alte KEFisti wissen schon, was sie an den Dingern hatten :-)
Der Trick ist alt, bewährt und gut und trotzdem in DIY-Kreisen wenig bekannt. Vielleicht liegt es daran, daß er sich einfacher Berechenbarkeit entzieht, vielleicht auch daran, daß die Selbstbaumagazine das noch nicht wirklich aufgegriffen haben (Timmi promotet lieber einen einfach zu errechnenden RLC-Kreis mit 3 teuren Mundorf Bauteilen statt nur einem einzigen C) und nicht zuletzt auch daran, daß viele Simu-Proggies mit RCL-Elementen arbeiten und diese Schaltungstopologie daher nicht simulieren können (AudioCad, LSP-CAD bis 5.25, etc, etc). SPICE-basierte Simulatoren können das und vielleicht erlebt diese schöne einfache Schaltung nach 30 Jahren mal wieder ein Comeback ;-)

jauu
Calvin

[harry_m]

Gefällt mir auf den ersten Blick sehr. Ich hätte womöglich sogar eine Anwendung dazu...

[BigAl]

Ich find's geil. Und für die Kritiker kann VISATON oder Farad bei Zeiten ja sicher eine Vergleichsmessung machen.
Wie verhält sich denn die (absolute) Differenz in den Amplituden?

[harry_m]

Re: Eine Null-Stelle für nette Lautsprecher

Original geschrieben von Susie Q
...Diese Nullstelle kann noch etwas bewirken: Die Unterdrückung der Resonanzfrequenz des Chassis, wenn man sie auf fc berechnet/legt, mit dem Egebnis, nahe bei fc trennen zu können und den Saugkreis einzusparen. Besonders nicht zu verachten bei HT's ohne Polkernbohrung ...

Ich denke dabei nur an die Trennung zwischen dem GF200 und DSM50FFL in der Atlas DSM: Trennung tiefer legen, Resonanz unterdrücken, und dabei noch den fehlenden Pegel unterhalb von 1000Hz kompensieren - also genauer passt nur noch die Faust auf's Auge...

[SvenT]

jetzt mal doof gefragt:

sinkt da, wenn man dem HT untenrum so viel "saft" gibt, nicht die mechanische belastbarkeit ins bodenlose???
bzw. steigt nicht der klirr gen himmel????

[UweG]

Sehr schöner Thread - Danke an SusieQ für das Aufgreifen des Themas und volle Zustimmung zu oben gesagtem.

Klar ist Schaltung uralt. Im Klinger von 1975 sind schon zwei Beispielweichen für die KEF-Hochtöner T27 und T52 drin, die dieses Design verwenden. Ein gewisser UweG hat sie auch in jüngster Zeit
hier im VISATON-Forum mal wieder ausgebuddelt für eine DSM25FFL-Kalotte.

Der größte Nachteil der Konstruktion ist, dass sie drei Kondensatoren benötigt und damit im Aufwand fast auf Niveau von Filtern 4. Ordnung liegt. Den Nachteil, dass sie schwer zu berechnen ist, sehe ich nicht mehr ... da jibbet ja Weachzoich. In der möglichen Trennsteilheit braucht sie sich vor LR-Filter 4. Ordnung nicht zu verstecken. Bei 18-dB-Filtern die nicht machen wollen was sie sollen, ist es für mich immer ein Versuch, mal ein kleines C über die beiden anderen hinweg zu legen. 3,9µF sind da allerdings schon ziemlich groß und nur in Kombination mit dem 1-Ohm-Widerstand so sinnvoll. Üblich ist eher, das R beim L klein zu halten und dafür das dritte C auch sehr klein zu wählen.

@VISATON: Nehmt doch mal 0,68, 0,47 und 0,33µF-Kondensatoren in euer Programm auf ... dafür sind die gut zu gebrauchen.

[Susie Q]

THX erstmal an alle an diesem Thema Teilnehmenden.

Dieses Filter ist selbstredend nichts grundsätzlich Neues (was ist schon lautsprechertechnisch neu, außer modischem Firlefanz), der diesbezügliche Hinweis ging mir schon gar nicht mehr durchs's Hirn.

Ein wenig estaunlich fand ich es aber schon, daß man nichts, aber auch überhaupt nichts zu dessen Berechnung im Netz findet, weder eine Übertragungsfunktion, noch eine Rechenanweisung. Der Herr KEF aus England hat seine Formeln wohl mit in's Grab genommen, wenn überhaupt ... obwohl das sicherlich schon gemacht wurde. Daran ist nichts Außergewöhnliches.

Auf was man stößt, ist das, was Uwe wahrscheinlich mit "üblich" gemeint hat: äußerst zaghaft klein dimensionierte Kondensatoren von ein paar hundert nF (selten über 1µF) an der passenden Stelle und manchmal auch ein Spülchen mit dünnem Draht. Als wenn man sich nur getraut hat, ein bisschen zu kleckern ...

Dabei läßt sich mit dem Filter richtig hinlangen, ich scheue nicht davor zurück, schon mal ein paar hundert µF in einen Mitteltöner-Hochpaß mit diesem Filter zu stecken, wenn der Übergang zum Baß sonst nicht hinzubekommen ist (unnötig darauf hinzuweisen, daß man solche Ausgaben nicht jeden Tag tätigt, und für welchen kurzlebigen Unsinn sonst Kohle aus dem Fenster fliegt ...).

Nur: Das Ganze muß definierbar sein, sonst ist es ein Gestochere mit unsicher gefühltem Ergebnis. Hat man die ÜF auf der Reihe, dann hat man ein Filter mit 2 Polynomen und einer Nullstelle, und die wiederum haben bereits Bruchstriche von etlicher Länge in der Übertragungsfunktion. Mit einem Taschenrechner verliert man spätestens nach zwei, drei Berechnungen die Nerven, so daß man das einem Prog. übertägt - mit den Eingaben: RDC, fc, fx und Q (Q ist die Filtergüte, mit deren Wert sich der Übergang von 3. zu 1. Ordnung in Sperrbereich zurechtfummeln läßt). Das Ergebnis ist ein nahezu 100% richtiger HP, so genau die gemessenen Werte für fc und RDC eben eingegeben wurden.
Die nächsten Schritte heißen Pegel an den (T)MT anpassen und dessen TP auf die selbe Funktion zu bringen, fertig.

Für's praktische Simulieren: Je näher fx an fc zu liegen kommt, desto mehr gewichten sich der erste C und der Überbrückungs-C zu Letzterem hin bzw. L kann einige Ω haben.
Im Simu-Ergebnis wird man sehen, ob genug Dezibel im Sperrbereich mit 3.O. realisierbar sind, bevor die Nullstelle mit 1.O. ihren Einfluß geltend macht.

Ein Anhaltspunkt, für eine DSM25FFL6ΩRDC, die ohne Spannungsteiler bei 2kHz getrennt werden soll - C3 ist der (deutlich größere!) Überbrückungs-C:

[ArthurDent]

Sehr interssant. Ich würde gerne mal mit dieser Schaltung herumexperimentieren. Und da ist mir gerade so eine Idee gekommen:

@Susie Q & @Uwe

Wollt Ihr Euch nicht mal zusammentun, und das kleine Basic-Progi als Berechnungstool in die nächste BoxSim-Version stecken (dann am besten gleich mit Importfunktion aus der Chassisdatenbank) ???

Ich fände das eine sehr schöne Erweiterung für ein sehr schönes Programm

[Susie Q]

Vermutlich wird Uwe sein Programm nicht mit solchen "Spezialitäten" überfrachten wollen.

Etwas Praktisches: Bis dato waren von 1 Anfängerkonstrukt abgesehen alle meine Kisten aus persönlichen, guten Gründen mit modifizierten Hochpässen 3.0. ausgestattet, im nächsten Projekt wird das beibehalten - kurzum: Mich gelüstet zwei der meinem Gefühl nach tauglichsten Chassis aus der Haaner Palette in einer schlanken 2 1/2-Wege BR zu verwüsten, nämlich 2x AL130M + den KE-HT. Hätten die AL's ohne M deutlichst weniger Güte und etwas mehr Effizienz, wären es die gewesen (der angebliche lineare Riesen Hub dieser M-Losen ist natürlich techisch gesehen unsinnig, bei DER Aufhängung ...)

Über den Bass-Maximalschalldruck der auf rund 2x23 Liter/38Hz-3dB/BR heruntergezogenen Aluminiumkombi gibt mir Boxsim schätzungsweise unmißverständlich Auskunft. Geht jedoch okay, da sowieso alles über angenehm angezogene Zimmerlautstärke Hinausgehende mir Unbehagen bereitet. Wer davon abgesehen trotzdem meint, bezüglich AL130M-Eignung als TMT Untiefen zu endecken (ich kenne die Teile nur vom Hörensagen), bitte die Bremse betätigen. Lt. Simu sehe ich in der BR-Auslegung zunächst einmal nichts dagegen Sprechendes, bzgl. Überschwingen etc.
Ich meine nur einen Seufzer loswerden zu müssen, was die Untermotorisierung dieser Teile betrifft, eine deutlich tiefere Güte würde per Serien-R einer zu niedigen Impedanz/dem Vertärkerklirrfaktor zuvor kommen ... - egal, nicht zu ändern *seufz*

Bereits erfolgte Aktions-Simus:
1. beide AL's direkt untereinander, damit es keine gravierenden Interferenzen des flach und mitteltief getrennten Tiefton-AL durch zu großen vertikalen Abstand mit dem Hochtöner gibt
2. die AL's sind zwecks geringstmöglicher Lambda/2-Gehäusestehwellenanregung Schnecken- und Schnörkellos und nichts desto trotz effektiv vertikal mittig angeordnet, damit der (Ver-) Stopfungsgrad niedrig bleibt und hinten möglichst viel rauskommt (aus den BR-Kanälen)
3. Ausgiebige Simus unter scharfer Beobachtung der Polardiagramme bzw. FG-Richtungen brachten die Erkenntnis, daß der HT besser nicht allzu weit horizontal aus der Mitte weichen sollte, obschon günstiger verteilte Kantenreflexionen dagegen sprechen
4. Wg. Punkt 3, Polar und Schallenergieverteilung/Allpassfilter 3.O.: Erstmals sehe ich in einer Simu einige ehedem gehörmäßig- und nur theotetisch wahrgenommenen Vorteile
5. Simulationen mit normalen Filtern:

Frequenzweiche

6. dto mit überbrücktem Nullstellenfilter:


... ist das was? ;-)
Weichenplan

Tatsächlich soll später der Baßbereich flach steigend 2, 3, 4 dB höher liegen werden, ansonsten kommt das in 60m² erfahrungsgemäß zu unterbelichtet rüber (--> Leisehören/Hörempfindlichkeitskurve). Raumreso liegt unter 30Hz, obige BR-Abstimmung sollte anregungsmäßig oder eben weniger Reso-anregend passen ...

[Susie Q]

Die beiden (auf 42 Hz grenzwertig tief abgestimmten) AL130M erzeugen lt. Simu noch rund 95dB bis 38Hz mit linearem Hub - erfreulich deutlich mehr, als gehobene Zimmerlautstärke.
Ca. 98dB wären es mit einer fb um etwas über 50Hz, dann jedoch für gelegentlich tiefere Orgeltöne sicherlich erheblich zu riskant

Den Hochton-Phasenschieber für die Gruppenlaufzeit optimierte verpolte Version der HT-Weiche habe ich unter Ausnutzung sämtlicher freier Verbindungen tatsächlich noch unterbringen können. Winkel- und Polarplots sind imo klasse, leider braucht der Allpass recht hohe L- und C-Werte.

Interessiert sich noch jemand dafür? - wenn ja, stelle ich die Projektdateien zum selbersimulieren ein (ich weiß nur nicht welche bzw. wie man die per Imageshack laden könnte).

@ UweG

Drei weitere Herzenswünsche hätte ich gerne an dich gerichtet:
- eine halbe bis ganze Hand voll horizontale Schaltplanzeilen und einige freie Verbindungen mehr (ev. als Option abrufbar, damit kleinere Projekte nicht an leeren Feldern leiden)
- eine Möglichkeit, vertikale Resonanzen zwischen Chassis und Boden-/Deckenabstand auf den (Tiefton-) FG zu simulieren (ev. mit zwei Resonatoren für hin- und rücklaufende Welle zu realisieren und zusätzlich auf Gehäusestehwellen/Membranrückwirkung anwendbar)
- die elektrische Phase im Kasten Weiche/Filter

Es ist natürlich nur eine Bitte mit schlechtem Gewissen, denn je mehr ich mit Boxsimu experimentiere, desto deutlicher wird mir bewußt, welch' großer Aufwand hinter dem Programm bereits jetzt schon steckt.

[UweG]

Ich möchte erstmal bei dem Filter an sich bleiben. Hier scheint tatsächlich noch deutlich mehr Anwendungspotenzial zu liegen als ich bisher angenommen habe. Ich muss allerdings zugeben, dass ich bei dem Versuch, das LC-Impedanzkorrekturglied im MT-Zweig der Atlantis dadurch zu ersetzen auf einer ziemlich banalen Lösung gelandet bin, also keine neue Erkenntnis. Es müsste ein schwierigerer Kandidat ran.

Nun zu deiner Box. Ich weiß nicht recht, ob die Diskussion im gleichen Thread so richtig glücklich ist, aber ist ja dein Thread. Wie ich von dir nicht anders erwartet hätte, sind die Filter excellent. Wer schaltungstechnische Verbesserungen sucht, findet sie am ehesten im Preis oder in der Gängigkeit der Bauteile. Konzeptionell verstehe ich die Argumentation für den M-Typen nicht. Was scherst du dich um max. 1 dB Wirkungsgrad, wo du doch sowieso nicht laut hören willst. Ohne M wird der gleiche Tiefgang kleiner und belastbarer (verzerrungsärmer?). Überhaupt hätte ich dem Ding weniger Tiefstbass gegeben oder bist du so weit weg von jeder Modenanregung?
Schwierig ist das Konzept der Trennung. Du hast eine relativ tiefe Trennfrequenz gewählt, was für die vertikale Toleranz des Hörort natürlich erstmal gut ist. Warum der HT phasenmäßig leicht voreilt, bleibt mir verschlossen, es sei denn du säßest (oder lägst) öfter auf dem Fußboden. Wenn du mir Ohrhöhe eher oberhalb der Box rechnest, lass doch den HT ein paar Grad zurück in der Phase.
Trennungen 13er + Kalotte mit 1800 Hz kenne ich als recht farbneutral, eher hell klingend. Habe selbst damit lange gehört.
Irgendwie doppelt gemoppelt ist dann die sehr steile Trennung. Wenn ich das richtig sehe, ist sie steiler als bei einem 24dB-LR-Filter. Das ist ja schonmal was. Könntest du, wenn du so steil trennst nicht auch höher trennen? Problem ist wahrscheinlich, dass du nicht so hoch trennen kannst, dass die Frequenz, bei der die Wellenlänge zweimal auf die Schallwand passt (da ungefähr bündelt sie ziemlich wenig) noch vom 13er übertragen wird. Dazu müsste die Schallwand ziemlich breit werden.

P.S.: Wenn es auf Wirkungsgrad zu Tiefgang nicht so ankommt, wie wäre es mit einer CB - zumindest für das hochlaufende Chassis. Da sparat du dir jeden Ärger mit Tunnelresos, schwieriger Bedämmung etc. . Meiner Erfahrung nach hört man das. Für mich ist das der Hauptgrund, immer wieder beim 3-Weger zu landen.

[CheGuevara]

Original geschrieben von Susie Q

@ UweG

Drei weitere Herzenswünsche hätte ich gerne an dich gerichtet:
- eine halbe bis ganze Hand voll horizontale Schaltplanzeilen und einige freie Verbindungen mehr (ev. als Option abrufbar, damit kleinere Projekte nicht an leeren Feldern leiden)
- eine Möglichkeit, vertikale Resonanzen zwischen Chassis und Boden-/Deckenabstand auf den (Tiefton-) FG zu simulieren (ev. mit zwei Resonatoren für hin- und rücklaufende Welle zu realisieren und zusätzlich auf Gehäusestehwellen/Membranrückwirkung anwendbar)
- die elektrische Phase im Kasten Weiche/Filter

als "notlösung" für deinen esten wunsch könntest du ja für jeden zweig einen extra verstärker simulieren. bedeutet zwar mehr aufwand beim entwerfen der schaltung und der überblick über die impedanz aller wege fehlt, aber an platz dürfte es dann nicht emrh manglen! ;-)

den wunsch nach der elektr. phase unteschreibe ich! intern werden die notwendigen berechnungen vermutlich eh schon vorhanden sein, so dass "nur" noch die darstellung implementiert werden müsste...

gruß
Che