Mitteltonvolumen festlegen

[pico]

Hi Mr. E.

das Volumen verändert Fc und Qtc. Damit ergibt sich bei derselben Frequenz eine andere Phasenlage. Die Phase läuft von -180° nach 0° und beträgt bei Fc -90°. Je größer Qtc ist desto schneller deht die Phase.

Und wer bis hierhin noch nicht schwindelig ist: da kommt jetzt noch die Weiche dazu, mit der Du noch mal einen X*6 dB Hochpass bildest und pro 6 dB Filtersteilheit die Phase um 90° drehen kannst (bei der Trennfrequenz etwa die Hälfte davon).

Je näher also die Einbauresonanz und die Trennfrequenz zusammenfallen desto unübersichtlicher wird es. Alles klar?

[qwert678]

Hallo pico

:::Wenn Du mit minimalem (Mittelton-) Volumen und Bauteileaufwand hinkommen willst dann muss das Gehäuse so klein gemacht werden, dass man mit nur einem Kondensator einen 18 dB Hochpass hinbekommt. Dazu sollte das Qtc etwa 1 betragen.:::

Wie willst Du dass hin bekommen? Der Serien-Kondensator raubt fast die elektromagnetische Dämpfung, so dass Qtc von Qm geprägt wird. Also ist Qtc > 1.

Dieser Lösungsansatz ist nicht erfolgversprechend.

LG

Qwert678

[jhohm]

Original geschrieben von qwert678
Hallo pico

:::Wenn Du mit minimalem (Mittelton-) Volumen und Bauteileaufwand hinkommen willst dann muss das Gehäuse so klein gemacht werden, dass man mit nur einem Kondensator einen 18 dB Hochpass hinbekommt. Dazu sollte das Qtc etwa 1 betragen.:::

Wie willst Du dass hin bekommen? Der Serien-Kondensator raubt fast die elektromagnetische Dämpfung, so dass Qtc von Qm geprägt wird. Also ist Qtc > 1.

Dieser Lösungsansatz ist nicht erfolgversprechend.

LG

Qwert678

Hallo qwert,

das ganze heißt dann "GHP" und wird i.d.R. auf ein Qtc von 0,7(07) abgestimmt...
Voraussetzung ist, wie pico schon geschrieben hat, daß das Chassis im Gehäuse ohne Kondesnator ein Qtc von 1 bis 1,1 hat...
Soweit ist das Prinzip bekannt und bewehrt.

Gruß Jörn

[UweG]

Ja, das funktioniert. Das C wirkt nicht wie ein bei der jeweiligen Frequenz gleich großer Widerstand, sondern auch resonanzverschiebend. Die Dämpfung wird nach wie vor im wesentlichen elektrisch passieren.

Nachteilig an dieser Auslegung ist die fixe Trennfrequenz, die für eine klassische 3-Wege-Box meist zu tief liegt. Für Sub/Sat-Trennungen passt das gut, wenn das Gegenfilter stimmt.

[Mr.E]

Da bin ich soweit mitgekommen, nur Uwes letzten Beitrag versteh’ ich irgendwie nicht (ist ja auch noch recht früh …).

Rührt diese geknickte Flanke, die man manchmal sieht, daher, daß Einbaureso und Trennfrequenz nicht zusammenfallen?

[pico]

Hi Mr. E,

das mit der geknickten Flanke ist korrekt. Dann ist die Trennfrequenz des Filters nicht weit genug von der Resonanzfrequenz entfernt. Es gibt 3 Bereiche:[list=1][*]Zunächst geht es langsam bergab (nur Filter)[*]dann funzt der Filter nicht richtig, weil sich die Impedanz bei der Resonanzfrequenz stark ändert (Annahme: keine Imepdanzentzerrung der Reso)[*]und dann schlägt er auf einmal um so stärker zu (sowohl akustisch, weil da das Chassis auch abfällt als auch elektrisch weil jetzt das nachgeholt wird was vorher nicht so recht geklappt hat[/list=1]

[Mr.E]

Wir sprechen hier aber schon von nur einem Knick, oder?

Dann ist zwar die Trenn-f nicht weit genug von der Einbaureso entfernt, aber ist das schlechter?

Edit: Das klingt eher so, als wäre die Trenn-f von der Einbaureso zu weit entfernt (wenn etwas nachgeholt werden muß).

[Lonzo]

@All:

Melde mich zurück. Habe jetzt wieder etwas mehr Zeit, da mein Umzug (privat und Firma) fast abgeschlossen ist. Dazu aber später mehr.

@Mr.E:

Mitteltongehäuse kannst Du ruhig mit Qtc 0.9 rechnen, da MT-Gehäuse in der Regel stärker bedämpft werden. Bei 100% Füllung kommt dann unterm Strich ein Qtc von etwa 0.8 dabei heraus. Das ist ein sehr guter Kompromiss zwischen noch gutem Ausschwingverhalten und kräftiger Grundtonwiedergabe.
Boxen mit allzu großem MT-Gehäuse klingen oft (gerade bei kleinen Membranen) auf Abhörentfernung zu dünn!

Gruß, Lonzo

[Susie Q]

qwert678:
Wie willst Du dass hin bekommen? Der Serien-Kondensator raubt fast die elektromagnetische Dämpfung, so dass Qtc von Qm geprägt wird. Also ist Qtc > 1.

So ist es.
Und Qm ist übelst nichtlinear, nicht wahr: es trägt zu hohen Verzerrungen bei.
Fazit: Polstellen hoher Güte eines Hochpasses mit ausgerechnet dem Chassis realisieren zu wollen, ist - sorry: Scheiße! ()

Macht's doch einfach mal: ein Chassis in einem Minivolumen auf Qtc~1 hochquetschen, ein C davor, Wert: probieren, bis sich eine gerade mal eben flache Butterworthkurve mit Qtf=0,7 ohne Überhöhung bei fc ergibt (C ausrechnen mit RDC ist nicht! - siehe unten), Mikrofon + Oszilloskop vor die Membran und über den sichtbar krummen Wiedergabepegel staunen (THD messen kann man natürlich auch).

Quercheck: das Ganze mit Qtc=0.7 - also mit Koeffiziententausch:
Chassis=0.7(Qtc)*aktiver HP=1(Qf)=0.7(Qtc).

Ob deshalb aktive Weichen besser klingen? *lach*
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UweG:
Ja, das funktioniert. Das C wirkt nicht wie ein bei der jeweiligen Frequenz gleich großer Widerstand, sondern auch resonanzverschiebend. Die Dämpfung wird nach wie vor im wesentlichen elektrisch passieren.

Ja, mal nachdenken, ob und wie es wirklich funktioniert:
Kondensatoren werden zu tiefen Frequenzen immer hochohmiger, salopp formuliert.
Exakter:
1. Der Kondensator muß bei fc den Pegel um -3dB absenken, also um den Faktor 1.4
2. bei fc beträgt der Wert der Impedanz meist ein Vielfaches der Nominalimpedanz, abhängig von der Dämpfungssumme aus Qts und Qtc
3. der Blindwiderstand X des C muß mit der Impedanz des Chassis bei fc einen Spannungsteiler bilden, um den Pegel bei fc um den Faktor 1.4 abzusenken.
Da X,Cges. = X,C + X,Z(fc) ist, muß X,C = (1/1.4)*Z,fc (bereits rund 1/3 der Impedanz bei fc) haben, und das sind etliche Ohm, welche die elektrische Chassisbremse ... ausbremsen.
Mit der Folge, daß eben die deutlich nichtlinearere mechanische Dämpfung einen gesteigerten Beitrag leisten muß, um Qtc auf den richtigen (Butterworth-)Wert zu bringen - Fazit: eher "Scheiße", s. o.
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jhohm:
Soweit ist das Prinzip bekannt und bewehrt.

Bekannt ja, sogar kommerziäll bewehrt, weil die Verzerrungen bei relativ tiefen Frequenzen (TMT) weniger auffallen. Bei MT's und HT's hört sich das bekanntlich dann nicht mehr so gut an: Schei**, s.o. ...
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Die beste Lösung für niedrigste Verzerrungen kann ja nur lauten:
Entweder eine möglichst niedrige Resonanzfrequenz durch ein relativ großes Volumen, oder, um zusätzliche mechanische (Stehwellen-)Bedämpfung zu vermeiden, besser gar keins (<-- "offene Schallwand"), Berechnung des Hochpasses mit größerem Abstand von fc fast ausschließlich über eine elektrische Weiche mit entsprechend hoher Steilheit.
Das das teurer kommt und manche Chassis dafür eine zu hohe fs haben, und der Klirrfaktor vielleicht nicht das Maß der Dinge ist, steht wieder auf einem anderen Blatt. Und, leider, ist fs eben ein nicht zu vermeidender ... Schmutzeffekt aus der Reihe vieler anderer Chassis-Schmutzeffekte.

[UweG]

Na, dann denken wir mal ein bisschen weiter nach.

Ein fast ausschließlich elektrisch bedämpftes System hat bei fc eine Impedanz die fast eine Zehnerpotenz höher liegen kann als der Rdc des Chassis. Ein Kondensator der 3 dB Pegelverringerung bei fc bewirken wollte, würde eine Oktave darüber mehr als 10 dB absenken. Der entstehende Frequenzgang mag interessant erscheinen, dürfte aber für reale Konstruktionen eher unter die Rubrik "unbrauchbar" einzuordnen sein. So kann es also nicht gemeint sein.

Vernünftige Auslegungen, zumindest bezüglich des Frequenzgangs, erhält man, wenn man bei stark elektrisch bedämpften Systemen Qtc=0,9...1,0 wählt, bei stärker mechanisch bedämpften Systemen darf es etwas mehr sein (bis zu ca. 1,3 bei Qec=Qmc). Der Kondensator wird nun so dimensioniert, dass der Buckel oberhalb fc weggedämpft wird ... und schon ist der Frequenzgang hübsch.

Natürlich ist das nicht die genialste aller Mitteltonweichenauslegungen und viele Weichen wurden keinesfalls aus Dummheit anders ausgelegt. Ich habe mal den AL130 und den TI 100 als Beispiel durchsimuliert. Hübsche Frequenzgänge ergeben sich bei 80 bzw. 110 Hz Trennfrequenz in 1,6 bzw. 0,8 Liter Volumen . Auch wenn man nochmal ein klein wenig daran fummeln könnte, in den Bereich von 250..500 Hz Trennfrequenz kommt man so nicht.


Nachschlag: Wenn es gelänge, ein Gehäuse zu bauen, dass bei nur 0,25 Liter Volumen einen AL130 so stark bedämpfen würde, dass eine Gesamteinbaugüte von ca. 1,3 entsteht (Qec=2,9, Qmc=2,3), dann würde das mit ca. 100..150 µF C davor Trennfrequenzen von knapp oberhalb 200 Hz erlauben. Da fängt dann doch langsam der Bereich an, in dem das ganze spannend wird. Durch die Einbeziehung des Impedanzbuckels in den Nutzfrequenzbereich wird die Box hochohmig und trotzdem pegelstark. Sehr gut für den Wirkungsgrad, trotz mechanischer Bedämpfung

[Susie Q]

Na, dann denken wir mal ein bisschen weiter nach.

Ein fast ausschließlich elektrisch bedämpftes System hat bei fc eine Impedanz die fast eine Zehnerpotenz höher liegen kann als der Rdc des Chassis. Ein Kondensator der 3 dB Pegelverringerung bei fc bewirken wollte, würde eine Oktave darüber mehr als 10 dB absenken. Der entstehende Frequenzgang mag interessant erscheinen, dürfte aber für reale Konstruktionen eher unter die Rubrik "unbrauchbar" einzuordnen sein. So kann es also nicht gemeint sein.

Und noch ein bisschen weiter: Der Kondensator, der bei fc (tiefe Frequenz) die elektrische Entdämpfung bewirkt, verringert die gegen-EMK, so daß die Impedanz bei fc mitnichten um eine Zehnerpotenz höher liegt. Messen bringt da anschaulich bessere Einsichten, als pures Denken.
Das zum Ersten. Zweitens: Eine Druckkammer bewirkt eine Kompression, zu der das Schwingsystem eine Kraft aufzubringen hat, erkennbar an einer weiter reduzierten Impedanzspitze bei fc, je nach Kompressionsgrad.
Drittens: Die Impedanz des Kondensators fällt mit zunehmender Frequenz, so daß in Kombi mit Erstens und Zweitens bei besagter Oktave darüber bei richtiger Auslegung ein flacher FG vorliegt. That's all.

.. und schon ist der Frequenzgang hübsch.

Nachschlag: Und der Pegel hübsch häßlich verzerrt.

Nachschlag: Wenn es gelänge, ein Gehäuse zu bauen, dass bei nur 0,25 Liter Volumen einen AL130 so stark bedämpfen würde, dass eine Gesamteinbaugüte von ca. 1,3 entsteht (Qec=2,9, Qmc=2,3), dann würde das mit ca. 100..150 µF C davor Trennfrequenzen von knapp oberhalb 200 Hz erlauben. Da fängt dann doch langsam der Bereich an, in dem das ganze spannend wird. Durch die Einbeziehung des Impedanzbuckels in den Nutzfrequenzbereich wird die Box hochohmig und trotzdem pegelstark. Sehr gut für den Wirkungsgrad, trotz mechanischer Bedämpfung

Na, ist das Dein Ernst? *lol*

Der Klirrfaktor eines URPS bei fc dürfte dagegen vergleichsweise harmlos niedrig sein ...
OK, die praktikable Lösung mit dem Koeffiziententausch, passiv/aktiv war allem Anschein (wieder einmal) zu hoch,
Friedemann darf mal wieder Klirrfaktoren messen ... *gg*

[UweG]

Und noch ein bisschen weiter: Der Kondensator, der bei fc (tiefe Frequenz) die elektrische Entdämpfung bewirkt, verringert die gegen-EMK, so daß die Impedanz bei fc mitnichten um eine Zehnerpotenz höher liegt. Messen bringt da anschaulich bessere Einsichten, als pures Denken.

Die Impedanz einer geschlossenen Box ist bei fc reel. Ein Kondensator davor kann sie also nicht absenken. Die Impedanz bleibt dort unvermindert hoch, steigt sogar im Gegenteil noch geringfügig an.
Simulieren geht manchmal schneller als Messen .

Zweitens: Eine Druckkammer bewirkt ....

Was denn für eine Druckkammer?

Nachschlag: Und der Pegel hübsch häßlich verzerrt.

Der Pegel ist verzerrt? Was soll das denn heißen? Soll das Signal verzerrt sein oder doch der Amplitudengang?

Verzerrungen könnten schon ein Problem dieser Konstrukte sein. Ich vermute mal, dass das aber eher durch die zu tiefe Trennfrequenz induziert wird als durch das geringe Volumen. Der Vergleich mit dem Urps hinkt hier meiner Meinung nach, weil beim Urps der Pegel unterhalb der Resonanz elektrisch weit angehoben werden muss. Hier ist das nur unwesentlich und nur in ca. 1/2 Oktave unterhalb fcc der Fall. Würde man einen Urps nicht als Urps, sondern oberhalb der Einbauresonanz betreiben, würde er sicherlich auch nicht mehr so sehr verzerren ... wär halt dann kein Urps mehr.

OK, die praktikable Lösung mit dem Koeffiziententausch, passiv/aktiv war allem Anschein (wieder einmal) zu hoch, ...

Mir ist schon klar was ein Koeffiziententausch ist. Leider geht das hier aber nicht so ganz nach Theorie, weil ein C vor einem Chassis in CB nun mal sehr weit weg von einem idealen Hochpass erster Ordnung ist.

[Mr.E]

Original geschrieben von UweG
[B]Ein Kondensator der 3 dB Pegelverringerung bei fc bewirken wollte, würde eine Oktave darüber mehr als 10 dB absenken.

Wie das? Wird der nicht nach unten „hochohmiger“?

Den Rest geb’ ich mir nochmal tagsüber, aber ich finde, daß wissenschaftliche Themen durchaus von Alltagssprache profitieren können.

[UweG]

@Mr. E: AL130 in 1,6 Liter CB mit 15,3µF-Vorkondensator:

Wegen der hohen Impedanz elektrisch bedämpfter Systeme bei fc wirkt der Kondensator dort erst wenn er hoffnungslos unterdimensioniert ist. Das sieht dann so aus wie oben.

Bei einer vernünftigen Kondensatorgröße (z. B. 330µF) wäre der Pegel mit und ohne C davor bei fc quasi gleich.

[Susie Q]

Die Impedanz einer geschlossenen Box ist bei fc reel. Ein Kondensator davor kann sie also nicht absenken. Die Impedanz bleibt dort unvermindert hoch, steigt sogar im Gegenteil noch geringfügig an. Simulieren geht manchmal schneller als Messen

Sagt das deine Simu? Na denn wird es schon stimmen.
Gut. Denken wir nach: Ein elektrisch unterschiedlich bedämpfter Parallelschwingkreis aus transformiertem C, L und R - hier durch ein Blindwiderstand X,C des Vorschalt-Kondensators sagen wir mal: verändert - schwingt zumindest wegen X,C zeitlich verschoben. Im Ersatzschaltbild sehe ich Z des Schwingkreises im Quadrat + RDC im Quadrat + X,C im Quadrat und aus dieser Summe die Wurzel = Gesamtimpedanz. Ergo: eine durch den Vorschaltkondensator erhöhte Chassisimpedanz - stimmt.
An meiner Aussage ändert sich damit aber nicht viel: Die Impedanz des Kondensators fällt mit zunehmender Frequenz, so daß in Kombination mit der reduzierten Impedanzspitze - durch die Arbeitsleistung in einer Druckkammer - oberhalb fc bei richtiger Auslegung des Kondensators ein flacher FG vorliegt.

Was denn für eine Druckkammer?

Stören wir uns an dem Ausdruck? Eine Druckkammer entsteht durch ein kleines Gehäuse und [Zitat] bewirkt eine Kompression, zu der das Schwingsystem eine Kraft aufzubringen hat, erkennbar an einer weiter reduzierten Impedanzspitze bei fc, je nach Kompressionsgrad.

Der Pegel ist verzerrt? Was soll das denn heißen? Soll das Signal verzerrt sein oder doch der Amplitudengang?

Kinderkram. Ich lasse Dich am besten selbst antworten:
Verzerrungen könnten schon ein Problem dieser Konstrukte sein.

Und ob. Deine Simu zeigt Dir eben nicht alles.

Ich vermute mal, dass das [die Verzerrungsprobleme] aber eher durch die zu tiefe Trennfrequenz induziert wird als durch das geringe Volumen.

Ach komm. Wie soll denn eine niedrige Frequenz per se eine Ursache von Verzerrungen darstellen ... Verzerrungen entstehen an nichtlinearen Systemparametern, hier an einigen mechanisch hervortretenden, Eigenzitat:

"... der Blindwiderstand X,C muß mit der Impedanz des Chassis bei fc einen Spannungsteiler bilden, um den Pegel bei fc um den Faktor 1.4 abzusenken.
Da X,Cges. = X,C + X,Z(fc) ist, muß X,C = (1/1.4)*Z,fc (bereits rund 1/3 der Impedanz bei fc) haben, und das sind etliche Ohm, welche die elektrische Chassisbremse ... ausbremsen. Mit der Folge, daß eben die deutlich nichtlinearere mechanische Dämpfung einen gesteigerten Beitrag leisten muß, um Qtc auf den richtigen (Butterworth-)Wert zu bringen [= höhere Wiedergabeverzerrungen]"

Mir ist schon klar was ein Koeffiziententausch ist. Leider geht das hier aber nicht so ganz nach Theorie, weil ein C vor einem Chassis in CB nun mal sehr weit weg von einem idealen Hochpass erster Ordnung ist.

Wer wird denn hier beständig auf einem Kondensator vor einer CB bestehen? Ich bestimmt nicht, denn ich suche Verzerrungsarmut und KEINE billige Vorschalt-Weichen mit erzwungenen Minigehäusen und damit dem Gegenteil von Verzerrungsarmut. Ich hoffe das doch im Rahmen der Festlegung des Mitteltönervolumens einbringen zu können. Wenn schon elektrisch passiv, dann mindestens 3. Ordnung und 1,5 bis 2 Oktaven oberhalb fc, wegen dem Schmutzeffekt Resonanzfrequenz - nicht gelesen?
Copy und paste macht zwar kein Spaß, aber direkt schaden kann es eigentlich auch nicht:

"Qm ist ... nichtlinear, ... es trägt zu hohen Verzerrungen bei.
Fazit: Polstellen hoher Güte eines Hochpasses mit ausgerechnet dem Chassis realisieren zu wollen, ist - auch m.M.n. kein guter [Zitat qwert678] "Lösungsansatz."

Find' ich echt wichtig, UweG, kann man imo gar nicht oft genug wiederholen: statt FG-Simu, mal tatsächlich real ein Chassis in einem Minivolumen auf Qtc~1 hochquetschen, ein C davor, den Wert durch probieren finden, bis sich eine gerade mal eben flache Butterworthkurve mit Qtf=0,7 ohne Überhöhung bei fc ergibt. Mikrofon + Oszilloskop vor die Membran und über die deutlich sichtbaren! Wiedergabeverzerrungen staunen - schon mal gemacht?

Das Ganze dann mit Qtc=0.7 - also mit Koeffiziententausch: Chassis=0.7(Qtc)[=größeres Vb, niedrigeres fc] * aktiver HP=1(Qf)=0.7(Qtc) und nicht umgekehrt ...
? - !

M.E. in diesem Zusammenhang eine interessante, aber auchgleichzeitig obsolete Frage:
Weshalb klingen aktive Weichen diesbezüglich meistens besser?