Subwoofer-Aktivweiche

[magnus]

Hallo,

und zwar hab ich ein Problem mit der Konzeption einer Subwoofer-Aktivweiche, bzw weiß ich nicht, ob mein Gedankengang der Richtige ist:

Es soll von einem Stereosignal die tiefen Frequenzen unterhalb von 80Hz getrennt werden.
Ich hab mir das folgendermaßen gedacht (alles 12dB/Okt. Flankensteilheit, Butterworth):

Es wird die Summe des ungefilterten Stereosignals gebildet. Dieses müsste ja dann von der Amplitude her 6dB (0dB+0dB=6dB Spannungsaddition) über Normal sein, also doppelte Spannung, theoretisch vierfache Leistung. Dieses Signal wird tiefpassgefiltert bei 80Hz @ -3dB. Vierfache Leistung ist aber zu viel, da ich ja nur 2 Satelliten hab, also wird es nochmal um 3dB gedämpft.
Gesamtverlauf also bei +3dB mit 0dB@80Hz.

Die Satelliten werden jeweils mit 80Hz @ -3dB hochpassgefiltert.
Gesamtverlauf eines Satelliten wäre ja dann 0dB mit -3dB @ 80Hz. Addiert man den resultierenden Frequenzgang beider Satelliten, müsste man +3dB mit 0dB@80Hz erhalten.

Addiert man nun Subwoofer und Satelliten, erhält man doch +3dB linear.

Hab ich mir das so richtig ausgedacht, hab ich Spannung und Leistung entsprechend richtig addiert? Denn wenn ich die Signale in der Simulation addieren würde, erhalte ich eine schöne Überhöhung von +3dB@ 80Hz wegen Addition von 2 gleichgroßen Spannungen (-3dB + -3dB = 3dB). Bei der Leistung müsste es doch dann -3dB + -3dB = 0dB sein.

Gibt es brauchbare Beispielschaltungen? (Brösels Zauberweiche hab ich nicht gefunden). Wie wird es bei amtlichen Geräten gemacht? Die Subway-X trennt ja scheinbar konsequent mit -6dB an der Trennfrequenz.

Grund ist, ich möchte die ganze Weiche auf eine Frequenz fest verdrahten. Dazu muss natürlich alles passen.

Ich hoffe, ich hab nicht zu wirr geschrieben .

Aso: Ich hab noch ein kleines Brummschleifenproblem mit meinem Subwoofer. Würde dieses sich auflösen, wenn ich den Verstärker des Subwoofers nicht normal per Cinch, sondern symmetrisch anschließe, also wenn mein "Subwoofercontroller" mittels OPAMPs ein symmetrisches Signal generieren?

Mfg,
Markus

[Killigrew]

Hi

Bei aktiven Weichen vor der Endstufe musst du nur das Spannungs Signal beachten,
Leistung ist da völlig unwichtig.

Ehrlichgesagt hätte ich die Dimensionierung jetzt auch so gemacht wie du,
aber wenn da eine Spannungsüberhöhung auftritt,
dann schieb die Trennfrequenzen halt so weit auseinander,
bis es in der Simu passt

Brummschleifen lassen sich eigentlich nicht durch symetrischen Aufbau beheben,
der hilft nur gegen Einstreungen auf dem Kabel.
Das Problem sind aber Spannungsunterschiede auf der Masse Leitung.
entweder musst du das Singal galvanisch trennen, oder die Masse Leitung optimieren,
teck mal alle Geräte in die gleiche Mehrfachsteckdose.

cu

[magnus]

Danke erstmal für die Antwort.

Das Problem ist eben, dass wenn ich 2 gleiche Signale miteinander addiere, ich auf eine Spannungsmplitude von +6dB komme, also doppelte Spannung, was wiederum der 4-fachen Schallenergie entspricht (4 fache Leistung in den Lautsprechern), weil sich ja die Lesitung nicht linear sondern zum Quadrat zur Spannung verhäöt.
Wenn ich aber diese Signale erst durch die Lautsprecher reproduzieren lasse und diese sich dann in Form von Schallenergie addieren, komm ich ja blos auf +3dB, wegen doppelter Schallenergie (0+0=3), also nur, als ob die Spannungsamplitude sich per Wurzel(2)-facht hat.
Daher erklär ich mir auch den Buckel an der Übernahmefrequenz.

Mich verwirrt das alles Soll ja am Ende auch funktionieren. Ich werde wohl mal messen, wie es meine Soundkarte regelt . Ein Amplitudengang einer anderen "amtlichen" Weiche wäre wahrscheinlich sehr hilfreich.

Mfg,
Markus

[haju]

hallo markus

wenn du zwei gleichphasige spannungen addierst bekommst du die doppelte spannung = +6dB. die leistung steigt ebenfalls um 6dB, das entspricht der 4-fachen leistung. (schau dir das mit den dB nochmal in ruhe an)
wenn du zwei lautsprecher mit dem selben signal ansteuerst, bekommst du eine schalldruckerhöhung von wiederum 6 dB.
bei den frequenzweichen gibt's viele verschiedene ausführungen. manche haben am übernahmepunt keine phasen-verschiebung (z bsp linkwitz-riley). da müssen sich dei frequenzgänge bei -6dB schneiden. andere haben am übernahmepunkt eine phasenverschiebung von zusammen 90grad ( ich glaube butterworth). da müssen sich die frequenzgänge bei -3dB schneiden.
zu den elektronisch erzeugten filtern kommt dann noch die filtercharakteristik der lautsprecherchassis (filtersynthese), so dass sich ein neuer frequenzgang ergibt.
ich hoffe ich sag' jetzt nichts falsches: bei THX ist die trennfrequenz auf 80Hz mit einer steilheit von 24dB/oktave vorgeschrieben. für den subwoofer wird ein linkwitz-riley tiefpass 4ter ordnung mit einer güte von 0.5 verlangt. der wird aktiv ausgeführt. dazu schaltet man 2 butterworth-filter 2ter ordnung (entkoppelt) mit der güte 0,71 hintereinander. für die satelliten macht man dasselbe mit 2 hochpässen (butterworth, Q=0,71). ein filter wird aktiv ausgeführt, das 2te filter ist die satellitten-box. die wird geschlossen gebaut und auf q=0,71 abgestimmt. resonanzfrequenz ist immer 80Hz.in der summe ergibt das: linkwitz-riley 4ter ordnung, q=0,5, trennfrequez=80Hz.die frequenzgäge von sub + sub verlaufen spiegelbildlich, der summen-frequenzgang ist eben.(zumindest in der theorie)

gruss hjuergen

[MFB]

Hi,
am aktiven Subwoofer kann oder muß man sogar den Pegel per Poti stellen.
Die Pegelbetrachtung ist deswegen belanglos, solange die einzelnen Stufen nicht übersteuern.
Geht man bei THX nicht von Bandpaß-Subwoofern aus?
In den Geräten wären demzufolge nur 12dB Butterworth-Filter.
Gruß
Jürgen

[magnus]

wenn du zwei gleichphasige spannungen addierst bekommst du die doppelte spannung = +6dB. die leistung steigt ebenfalls um 6dB, das entspricht der 4-fachen leistung. (schau dir das mit den dB nochmal in ruhe an)

Jupp, das ist mir klar.

wenn du zwei lautsprecher mit dem selben signal ansteuerst, bekommst du eine schalldruckerhöhung von wiederum 6 dB.

Genau das ist der Punkt. Das würde doch bedeuten, dass der Wirkungsgrad der Lautsprecher jeweils um 3dB steigt. Ist das nicht nur so, wenn die Lautsprecher maximal eine Wellenlänge entfernt sind oder so? (Im Bassbereich leicht vorstellbar)

[haju]

hallo magnus

genau:wenn du 2 boxen mit demselben signal fütterst erhöht sich der wirkungsgrad um 3dB.
das hört sich etwas bfremdlich an, ist aber so. kannst du in jedem vernünftgen lautsprecher-buch nachlesen. ich kann's nicht logisch herleiten,sorry. im hifi-forom gibt's 'nen ellenlangen thread dazu, heisst(glabe ich) 'warum mehr schalldruck'

gruss hjuergen

[magnus]

Aber doch nur in Grenzen von irgendnem Anteil der Wellenlänge. Sonst könnte man ja ein Perpetuum Mobile entwickeln, indem man so viele Lautsprecher parallel schaltet, bis der Wirkungsgrad > 100% ist Würde Ersteres nicht bedeuten, dass zwei linear spielende Lautsprecher bei gleichem Signal einen leichten Anstieg des Schalldrucks zu tieferen Fequenzen bis +3dB erreichen würden?

[andi_m]

Aber doch nur in Grenzen von irgendnem Anteil der Wellenlänge. Sonst könnte man ja ein Perpetuum Mobile entwickeln, indem man so viele Lautsprecher parallel schaltet, bis der Wirkungsgrad > 100% ist

Hallo magnus

Der Wirkungsgrag eines Lautsprechers ist doch "dB pro Watt".
Angenommen du hast einen LS mit 80 dB/Watt. Du möchtest jetzt aber 161 dB/Watt. -> 81 dB mehr.
Pro verdoppelung der Chassis bekommst du 3 dB.
Jetzt rechne mal 2^27=134,217 Millionen dann hast du eine menge Chassis unterzubringen aber der Wirkungsgrad würde erreicht.

Gruss Andi_m

[magnus]

Das ist leider absolut falsch Ich kann nicht mehr Schallleistung erzeugen, als ich elektrische Leistung reinstecke.
80dB wären übrigens 100µW und 160dB edle 10kW Schallleistung. Wäre ein Wirkungsgrad von 1.000.000 %, wenn man nur 1W braucht.
Das wäre ein Perpetuum Mobile und die Lösung aller Energieprobleme auf der Welt

Ne, also der Wirkungsgrad steigt, aber nur in einem bestimmten Abstand der Schallquellen in Abhängigkeit zur Frequenz. Hat irgendwie was mit den Gegendruck, den die Schallwellen verursachen zu tun. Da der Radius allerdings von der Wellenlänge abhängt, ist dieser stark begrenzt und man kann nur eine gewisse Anzahl von Schallquellen unterbringen. Ursache scheint also einfach nur veränderte mechanische Parameter.
(korrigiert mich wenn ich falsch liege)

Das dies natürlich auf 2 Lautsprecher, die nicht ewig weit entfernt sind im Bassbereich voll zutreffend wäre, könnte ja sein.

[andi_m]

Da liegt natürlich der Haken. 80 dB/W auf einem Meter. Es ist natürlich nicht möglich all diese Chassis in diesen Abstand zu bekommen.
Es bleibt aber das bei verdoppelung der Membranfläche der Wirkungsgrad um 3 dB steigt.

Gruss Andi_m

[haju]

hallo magnus

der wirkungsgrad verdoppelt sich im gesamten frequenzbereich, nicht nur im tieftonbereich. das ist nur eine faustregel. der wirkungsgrad von gängigen lautsprecher liegt irgendwo um 0,1~1,0%. in diesem bereich ist das für die praxis ausreichend genau. wenn ich das ganze noch richtig im kopf habe, ist die obergrenze ein wirkungsgrag von 50%. (in der theorie). danach erhöht sich der wirkungsgrad nicht mehr wenn ich noch mehr boxen prallel schalte, also nix perpetuum mobile. die boxen sollten sich möglichst nahe zusammen befinden, sonst klappt's nicht. wie oben schon gesagt, ich kann's nicht herleiten, aber das ändert nix daran, dass es nunmal so ist.

gruss hjuergen

[bulla]

Original geschrieben von MFB
Hi,
am aktiven Subwoofer kann oder muß man sogar den Pegel per Poti stellen.
Die Pegelbetrachtung ist deswegen belanglos, solange die einzelnen Stufen nicht übersteuern.
Geht man bei THX nicht von Bandpaß-Subwoofern aus?
In den Geräten wären demzufolge nur 12dB Butterworth-Filter.
Gruß
Jürgen

Ich hab hierzu vor paar Monaten was recherchiert, könnte von Interesse sein:

http://www.hifi-forum.de/index.php?a...5&postID=18#18

[Der_Axel]

Pegel

Hallo Magus,
=========
ich würde Dir dringend empfehlen, Deinen Weichenkonzepte mit
PSpice (oder ähnlich) zu simulieren. Da lernt man ne Menge und
hat einen guten Blick auf die el. Signale und kann leicht erkennen
ob sich im Bereich der Trennfrequenz Pegelüberhöhungen oder
Einbrüche ergeben. Die Endstufen setzen die Weichenzweige nur
um. Es reicht also, wenn die el. Signale der Weiche im Verlauf und
in der Summe stimmen. Diese Ergebnisse sind zuverlässig und
bringen mehr als die Summe aus einer Menge Meinungen.

[magnus]

Bei mir wird immer alles vorher simultiert mit PSpice . Also brauch ich die Weiche nur so abzustimmen,das am Ende alles auf Achse ist. Das ist ein Wort, das wird gemacht.

Dankeschön