Linkwitz Filter

[broesel]

Hi. Mit Zweistrahler meine ich einen Oszillografen, und zweitens "ja".

[Schlimm]

Target ist besser als Spice???

Du meinst wahrscheinlich Target gefällt Dir besser als PSpice als Bedienerfrontend für die Spice Simulatoren der Uni Berkley (in all ihren Versionen).

Gruß

Schlimm

P.S.: By the way ... elektrische Phasenverschiebungen vs akustische Phasenverschiebung in einem Mehrwegsystem: wie schlimm sind diese wirklich (bei Vorgabe eines linearen Frequenzganges ohne absolutphasenbedingte Frequenzauslöschungen, oder Überhöhungen)?

[broesel]

Hi Micro, mein Posting von gestern Abend ist Blödsinn. Der Phasenversatz bleibt bei allen Frequenzen gleich.

[Microman]

Abend Broesel,
Dein Posting war kein Blödsinn, vielmehr läst es sich bei Analogen Filterschaltungen(egal ob pasiv Weiche, aktiv Weiche, oder sonstige Frequenzabhängige Schaltungen) überhaupt nicht verhindern, dass die Phase sich mit der Frequenz ändert.

Bei den meisten Filtern handelt es sich dabei um sogenante "Minimumphasensystem", wie Bernhard auch schon geschrieben hat.
Bei diesen Systemen kann man aus dem Amplitudengang den Phasengang herleiten.
dh.:

*Ist der Amplitudengang waagerecht, so folgt daraus eine Phase von 0° bzw 180°

*Hatt der Amplitudengang einen abfall von [N*-20dB/dec] bzw. [N*-6dB/oct] "springt" die Phase um [N*-90°]*

*Hatt der Amplitudengang einen anstieg von [N*20dB/dec] bzw. [N*6dB/oct] "springt" die Phase um [N*90°]*
(N=Natürliche Zahl(1,2,3,4,5...))

Mit "springen" ist natürlich nicht gemeint, dass sich die Phase sich von einem Moment auf den anderen um plötzlich 90° ändert.
Vielmer zieht sich der Vorgang über mehrere Frequenzdekaden hin, die Funktion der Phase ist matematisch gesprochen also stetig(so wie alle Erscheinungen in der Natur).


Filter, die eine Phase besitzen welche eine Gerade darstellen(und damit eine konstant Gruppenlaufzeit haben[die Guppenlaufzeit=ableitung der Phase nach der Frequenz]) lassen sich leider nur durch digitale Filter realisieren.

Würde sich die Phase bei Analogen Filtern nicht ändern, so wäre die Entwiklung aktiver Frequenzweichen überhaupt kein Problem.

Mann baut einfach einen Butterworth >20ter Ordnung(schaft man theoretisch mit einem einzigen OAmp, 20Cs, und noch ein paar Widerständen, nur ist die Berechnung der Bauteile alles andene als Lustig ;-)).
Durch die hohe Ordnung der Filter hatt man einen derart kleinen Übernahmebereich, dass die dort entstehenden Fehler kaum ein Problem darstellen.

[Schlimm]

"Filter, die eine Phase besitzen welche eine Gerade darstellen(und damit eine konstant Gruppenlaufzeit haben[die Guppenlaufzeit=ableitung der Phase nach der Frequenz]) lassen sich leider nur durch digitale Filter realisieren."

Nun, wie sieht es mit den Substraktionsweichen aus? Durch Substraktion eines Hochpasses oder Tiefpasses (bzw Bandpass) mit einem Allpass gleicher Phasenlage wird ein Phasenversatz von Null Grad über den gesamten Frequenzbereich erreicht.

[BN]

>>> Nun, wie sieht es mit den Substraktionsweichen aus? Durch Substraktion eines Hochpasses oder Tiefpasses (bzw Bandpass) mit einem Allpass gleicher Phasenlage wird ein Phasenversatz von Null Grad über den gesamten Frequenzbereich erreicht. <<<

Das funktioniert nicht wegen dem Kausalitätsprinzip (man kann die Zeit nicht zurückdrehen). Die Phase läßt sich per Filter nur in Richtung größerer Gruppenlaufzeit verändern, d.h. man kann nur zusätzliche Verzögerungen hinzufügen; das gilt für alle Hoch-, Tief-, All-, sonstige Pässe, Subtraktionsfilter, Additionsfilter und auch digitale Filter; auch beim digitalen Filter ist die Phasendrehung nicht 0 sondern über den gesamten Frequenzbereich lediglich KONSTANT; das entspricht einer Durchlaufverszögerung, die bei digital entzerrten Boxen bei ca. 20..100ms liegt.

Grüße

Bernhard

Zusatz: mittels zusätzlicher Allpaßfilter kann allerdings dafür gesorgt, daß wie beim digitalen phasenlinearen Filter eine konstante Grupenlaufzeit für alle Frequnezen erreicht werden. Bei einer typischen Mehrwegbox sind allerdings dafür ca. 50 bis einige hundert Allpässe 2.Ordnung nötig und somit ist das Ganze nicht vernünftig realisierbar.

[Dieser Beitrag wurde von BN am 28. März 2003 editiert.]

[Schlimm]

@BN

ähemm ERBSENZÄHLER!

Natürlich hast du Recht!

Aber ein konstanter Phasenverlauf ist doch auch schon mal was, oder?

IMHO macht es bei aktiven Filtern genauso wenig Sinn, eine Weiche ohne Einbeziehung der Lautsprecher im Einbauort zu designen, wie bei passiven. Der Frequenzgang muß stimmen, was durch Messung und trimmbare Filtern (u.U. unter Mitwirkung von Allpässen zur Laufzeitverzögerung sprich Phasenschiebern) erreicht werden kann.

Wenn man sich so die Kosten hochwertiger passiver Weichenbauteile anschaut und mit einem Aktivsystem vergleicht, kann man da schon ins Grübeln kommen...

Grüße

Schlimm

[Krips]

Hallo Microman + die anderen....,

grins:
da zeigt sich mal wieder, dass es auf die AKUSTISCHE Filterfunktion ankommt, und zwar völlig unabhängig davon, ob aktiv oder passiv.
Man kann halt nicht "ungestraft" das Treiberverhalten ignorieren, dann gibt es halt solche Ergebnisse. Die akustische Filterfunktion ist immer eine Kombination aus der treibereigenen Filterfunktion und der elektrischen Filterfunktion. Akustisch ist es leider nicht Linkwitz geworden....

Auch wenn da einige den Gilb bekommen: eine akustische Zielfunktion wie z.B. Linkwitz 4. Ordnung kann man passiv leichter realisieren (billiger wirds zwar in der Regel nicht, dafür stimmts dann wenigstens).
Wenn Du es mit einer Substraktionsweiche versuchen willst, dann wirst Du Dein blaues Wunder bei einer der beteiligten Filterflanken erleben, die ist dann hartnäckig 6 dB.....

mfg
Peter Krips

[Microman]

@Bernhart

Die Phase ist glaube ich keine Konstante sondern ein abfallende Gerade, da ja sonst die Gruppenlaufseit gleich Null ist, weis es aber jetzt auch nicht genau.

@Peter

Die Sache, dass man das Gesamtsystem betrachten muss ist mir im laufe des Threads auch immer klarer geworden.
Umso mehr wundert es mich ja auch, dass Linkwitz so viel Wert darauf legt gleiche Gruppenlaufzeit zwischen HP und TP bei gleicher Frequenz zu haben(dh. die Signale aus Hp und Tp addieren sich bei jeder Freqenz konstruktiv, haben also keinen Phasenversatz).
Warum also daruf achten, wenn das Übertragungsverhalten der Wandler ja doch wieder alles verzerren?

Mir ist auch nicht so ganz klar warum die passiv Weiche leichter zu realisieren ist als die aktive, der Pasivweichenentwickler hat doch genau mit den gleichen Problemen zu kämpfen?

Gruß
Stefan

[BN]

Hallo Microman,

>>> Die Phase ist glaube ich keine Konstante sondern ein abfallende Gerade, da ja sonst die Gruppenlaufseit gleich Null ist <<<

genau, ich schrieb "Phasendrehung" sei konstant und meinte damit eigentlich die Änderung der Phase, also die Gruppenlaufzeit; das war wohl etwas mißverständlich ausgedrückt.

Ganz genau betrachtet, müßte aber bei einem phasenlinearen System die Phase mit zunehmender Frequenz größer werden, d.h. die Phase bildet damit eine steigende Gerade; ich hoffe damit sind alle Klarheiten beseitigt.

Grüße

Bernhard

[Krips]

Hallo Microman,

passiv gehts es deshalb leichter, weil Du da mit diversen Schaltungen Frequenzgangfehler des Treibers leichter "hinbiegen" kannst als aktiv.

mfg
Peter Krips

[Bernhard]

<BLOCKQUOTE><font size="1" face="Verdana, Arial">Zitat:</font><HR>da zeigt sich mal wieder, dass es auf die AKUSTISCHE Filterfunktion ankommt, und zwar völlig unabhängig davon, ob aktiv oder passiv.
Man kann halt nicht "ungestraft" das Treiberverhalten ignorieren, dann gibt es halt solche Ergebnisse. Die akustische Filterfunktion ist immer eine Kombination aus der treibereigenen Filterfunktion und der elektrischen Filterfunktion. Akustisch ist es leider nicht Linkwitz geworden....[/quote]

Bei 2 Wegen stimmt das sicher, bei 3 Wegen vielleicht auch noch,

bei 4 Wegen schafft man es aber, das sich die Frequenzgänge der jeweiligen ungefilterten Chassis noch 2 Oktaven unterhalb und überhalb der anvisierten Trennfrequenzen linear verhalten, wodurch es nicht zu "zusätzlicher Flankensteilheit" der Gesamtfilterfunktionen kommt.
Und somit nicht zu Einbrüchen im Frequenzgang bei den Trennfrequenzen.

Dadurch funzt ein aktives lehrbuchmässig berechnetes 24dB Linkwitz Filter bei 4 Wegen und guten Chassis wunderbar.

Bei mir jedenfalls. ;-)


Grüsse, Bernhard

[Krips]

Hallo Bernhard,

klar gibt es Fälle, bei denen das möglich ist. Aber, wie Du schon sagtest: "mit guten Chassis"...
Ausserdem sollten dann möglichst auch keine "Nebeneffekte" wie Bafflestep, Kantenreflexionen, ungleiches Bündelungsverhalten der Treiber im Einsatzbereich, etc. auftreten, die dann stören können.

Worauf ich nur hinweisen wollte ist, dass eine Aktivweiche nicht automatisch die Lösung aller Probleme auf dem Weg zu einer gutklingenden Box ist. Einige Probleme entfallen, dafür gibt es dafür dann meist andere.
Ich persönlich halte mittlerweile gemischte aktiv/passiv Weichen für die beste Lösung im DIY-Bereich.
Mit massvoller passiver Beschaltung erst mal die angesprochenen Nebeneffekte ausbügeln, dann die aktive Weiche einsetzen.

mfg
Peter Krips

[Torsten]

@Krips: Das sehe ich ganz anders. Eine aktive Weiche kann genau das gleiche wie passive, und dazu noch ein paar Sachen mehr. Das Problem ist nur das die im Umlauf befindlichen Simulationsprogramme alle für passive Weichen ausgelegt sind. Kennt jemand ein Programm das auch aktive Filter + Frequenzgang des LS simuliert??? Der Programmieraufwand ist wohl nicht wesentlich höher als bei passiven, aber aktive Filter setzen aus Kosten- und Knowhowgründen die wenigsten ein.

Torsten

[Microman]

Ich kann dem Torsten da auch nur zustimmen.
Der wesentliche Unterschied zwischen einer P. Weiche und einer A. Weiche bei der Berechnung ist ja der, dass die A. Weiche durch die Endstufe entkoppelt wird.
Das heist die A. Weiche wird nicht durch einen weiteren komplexen Widerstand(den das Chassis ja darstellt) belastet und dieser Umstand erleichter wesentlich die Berechnung.