Subwooferfilter (met een twist)

Voor- en Eindversterkers

Moderator: Beheerdersteam

Gebruikersavatar
b_force
Ook commercieel actief
Berichten: 12450
Lid geworden op: di 18 apr 2006, 13:27
Locatie: West Friesland
Contacteer:

Subwooferfilter (met een twist)

Bericht door b_force »

Om een subwoofer een beetje fatsoenlijk te kunnen gebruiken, is een aparte versterker met actieve filters wel een eis.
Tegenwoordig kun je die zogenaamde "sub-amps" in allerlei geuren en kleuren krijgen.
Het nadeel naar mijn mening is dat je dan wel vast zit aan het type versterker en de filters die daarin gebruikt worden.
Zeker het laatste vind ik bij heel veel sub-amps veel te beperkt en echt afdoende.

In bijna alle gevallen worden potmeters gebruikt waarbij je maar op goed geluk een frequentie en fase kunt instellen.
Low-pass filters zijn eveneens in alle gevallen maar 2e orde en ook highpass filter is een vast punt (met meestal een boost op een verkeerde plek).
Daarnaast hebben veel fabrikanten de rare gewoonte om minder zware modellen ineens te voorzien van allerlei beperkingen van de instellingen.

Bovendien is het toch ook gewoon handig om je lievelingsversterker, die tevens beter of goedkoper is, te gebruiken?
Losse subwoofer filters zijn er niet of nauwelijks en hebben vaak dezelfde beperkingen.
Dit moet dus allemaal beter kunnen.

Om deze redenen ben ik op het idee gekomen om zelf maar een degelijk filter te gaan ontwerpen.
Nu zijn actieve filters redelijk rechttoe rechtaan hoor ik sommige mensen denken.
Wat is dan de twist?

Ik zal dat proberen uit te leggen, maar laat ik eerst maar eens beginnen met een (voorlopig)schema en blokdiagram.

Te beginnen met het blokdiagram.
block diagram.PNG
Vervolgens het schema:
Subwoofer filter V0.5.png
Wat is vervolgens precies het idee?

Laat ik eerst een de functies beknopt opsommen:
- 4e orde lowpass filter instelbaar per 5Hz, tevens schakelbaar naar 2e orde lowpass filter
- 2e orde highpass filter instelbaar per 5Hz (soort filter aan te passen)
- fase instelbaar per 15 graden
- volume instelbaar
- hi-in en lo-in
- * eventueel differentieel in voor gebrugde versterkers (kom ik later nog op terug)*


Nu de theorie.

De basis kun je zien in het blokschema.
Er is dus een mogelijkheid om zowel hi-in als lo-in te gebruiken.
Deze worden voorzien van een buffer, zodat de scheiding van links en rechts optimaal is.
Vervolgens komen we een highpass filter tegen.
Zoals ik al zei is dat in eigenlijk elke subwoofer versterker een vaste waarde.
Ik heb in mijn tutorial beschreven dat het soms zinvol is een highpass filter te gebruiken.
Soms kan het ook zo zijn dat zo'n filter helemaal niet goed staat.
Het gevolg is een slechte afstelling van de subwoofer.

De meesten van jullie kennen wel de stappenschakelaars.
24step-2.JPG
Deze heb je onder andere in 2x6, 1x12 stappen, 2x24 stappen (dus stereo) en 4x24 stappen (4 kanalen).

Er is dus een aantal keuze mogelijkheden.
Om het highpass filter te veranderen, moeten Rvar1 en Rvar2 aangepast worden.
Voor het highpass filter lijkt het mij geschikt om 2x6 stappen te nemen.
Wanneer er per stap 5Hz wordt gebruikt, is het totale bereik 30Hz.
Bijvoorbeeld van 10Hz - 40Hz.
De weerstandswaarden hangen af van het gewenste filter.
Dat kan bijvoorbeeld ook een boost zijn (als dat goed uitkomt).
Er kan gekozen worden voor hetzelfde type filter.
Wat ook nog een mogelijkheid is, is te kiezen voor meerdere typen filters door elkaar.
Misschien is dan de 2x24 stappen variant beter (meer mogelijkheden).

Om een 4e orde filter te kunnen gebruiken moet je vier weerstanden tegelijk aanpassen.
In het schema zijn dat Rvar3, Rvar4, Rvar5, Rvar6.
Er bestaan 4 kanaals potmeters, maar de gelijkloop is vaak niet al te best.
Ook weet je nog steeds niet mijn kantelpunt op een bepaalde stand.
Dat is dus op te lossen met een vier kanaals 24 stappen regelaar.
Wordt er per stap 5Hz genomen, dan is het bereik 120Hz.
Dus bijvoorbeeld van 30Hz t/m 150Hz.
Het meeste gebruikte filter hiervoor is een 4e orde Linkwitz-Riley
Deze wordt opgebouwd uit twee 2e orde Butterworth filters.
Daardoor is het dus automatisch een mogelijkheid om te switchen naar een 2e orde filter (met hetzelfde kantelpunt).
Misschien kan dat in sommige situaties handig zijn.
Het andere 2e orde filter wordt dan geschakeld naar een vaste waarde, bijvoorbeeld 160Hz.
Hierdoor zal nooit een teveel aan mid door de subwoofer komen.

De fase wordt geregeld met Rvar7.
Met 1x12 stappen kan er dan per 180/12= 15 graden geregeld worden.
Samen met U2B kan er gekozen worden of dat +180 of -180 graden is.

De versterking wordt gedaan met U4B.

Met stappen regelaars kan dus een subwoofer veel nauwkeuriger ingesteld worden.
Deze regelaars kunnen bijvoorbeeld via Ebay verkregen worden.
Voor een twee kanaals 24 stappen regelaar betaal je op dit moment 7,5 euro
De vier kanaals variant kost 12 euro.
De 2x6 en 1x12 varianten zijn te koop bij de bekende elektronica winkels.
Uiteraard kunnen potmeters ook nog steeds gebruikt worden.
Mijn advies is dan wel om voor 2e orde te gaan


Mijn idee is om van dit schema een PCB te gaan maken, ik ben nog bezig met een duidelijke en nette lay-out.
Als iemand het leuk vindt en zich geroepen voelt om het mooie en vooral compacte PCB te ontwerpen, dan hoor ik dat ook graag natuurlijk :D
PCB 3D sneakpeak.png
PCB 3D sneakpeak.png (21.14 KiB) 859 keer bekeken
Momenteel zit ik namelijk nog met wat andere projecten en ik heb er niet altijd tijd voor.



Al met al is wordt het dus een subwoofer filter die naar ieder z'n smaak aangepast kan worden.
Uiteraard zullen er voorbeelden komen zodat het voor iedereen te begrijpen is.

Wat vinden we van dit idee?

(sorry voor het lange verhaal, maar een beetje uitleg is misschien leerzaam :))
Gebruikersavatar
markbakk
Berichten: 5698
Lid geworden op: wo 15 sep 2010, 21:27
Locatie: Arnhem

Re: Subwooferfilter (met een twist)

Bericht door markbakk »

Mijn allereerste reactie is: =D>
Nummer twee: ambitieus, dat wordt me nogal wat.
Je krijgt (hebt) concurrentie van DSP-oplossingen, verwacht ik.

Mag ik voor nu één suggestie doen? Voeg een circuit voor laagcorrectie toe, hetzij een op Fc en Q af te stemmen 2e orde hoogdoorlaat -gemakkelijk in te passen- hetzij een linkwitz-transform voor gesloten systemen (inclusief bandpass), iets meer werk. Dat idee met insteekprintjes elders op het forum spreekt me in die zin wel aan.

[Edit] waarom staat dit eigenlijk onder versterkers?
Gebruikersavatar
b_force
Ook commercieel actief
Berichten: 12450
Lid geworden op: di 18 apr 2006, 13:27
Locatie: West Friesland
Contacteer:

Re: Subwooferfilter (met een twist)

Bericht door b_force »

[Versterkers: Voor- en Eindversterkers]
Dit lijkt me wel een voorversterker, niet? :wink:
Het zou ook onder Filter Ontwerp kunnen of Overige Elektronica

In veel gevallen is een DSP veel uitgebreider, dat klopt.
Echter is een DSP ook veel duurder, toch minimaal 100 euro (of meer).
Voor sommige projecten dus veel te duur.
Ook is het niet altijd inpasbaar.

De laagcorrectie met een hoogdoorlaatfilter zit er al in, misschien heb je daaroverheen gelezen (of heb ik het niet helemaal duidelijk opgeschreven?)
Die Linkwitz-Transform is iets waar ik nog steeds over zit te twijfelen.
Ik denk dat ik daar een losse print van maak (dus modulair) die middels een jumper oid toegevoegd kan worden.
Misschien komt daar dan ook een notch op, hoewel dat met opamps allemaal wat minder makkelijk en ideaal verloopt.

Naar mijn idee heb ik nu een goeie basis, waar je met de meeste subwoofers wel iets mee kunt.
Het idee is dus vooral dat het frequentiebereik, type filters voor highpass (incl correctie met Q en Fs) volledig naar smaak gemaakt kan worden.
Ook een daadwerkelijk 4e orde lowpass vind ik zelf wel een plus.

Losse insteek printjes lijkt me hier wat overdreven.
Zoals je in 3D plaatje kunt zien, wordt de print niet veel langer dan 4 opamps.
Zo groot is dat niet.
Gebruikersavatar
blueznl
Berichten: 469
Lid geworden op: vr 21 sep 2007, 21:40

Re: Subwooferfilter (met een twist)

Bericht door blueznl »

Ah, op zoek naar een wensenlijstje? :-)

Een goede toevoeging is mogelijk een versterker zodat pro-amps zowel balanced als unbalanced met voldoende nivo kunnen worden aangestuurd.

Ik ben zelf een zoiets nu op breadboard and het uitproberen, een low-pass filter, een versterker, en mogelijk een LT. Ik mis nog een stijl highpass filter op 10 Hz of zo.

Oh wacht! Ja, je hebt het er allemaal al in zitten... doen! :-)

Het is helaas voor mij te lang geleden om printjes te ontwerpen, en ik heb helaas geen middelen om ze uberhaupt te etsen, dus daar kan ik niet zo 123 mee helpen vrees ik...
Gebruikersavatar
b_force
Ook commercieel actief
Berichten: 12450
Lid geworden op: di 18 apr 2006, 13:27
Locatie: West Friesland
Contacteer:

Re: Subwooferfilter (met een twist)

Bericht door b_force »

Voor gebrugde versterkers wordt dit de ingang.
Het lijkt een hele boel, maar het zijn enkel wat weerstandjes en condensators.
Met een jumper of schakelaar kun je dan switchen naar single ended of gebalanceerd.

@blueznl
Ik heb inmiddels heel wat subwoofers gesimuleerd en ontworpen (voor andere mensen)
Zowel gesloten als bass-reflex.
Een 2e orde highpass goed ingesteld is dan in de meeste gevallen meer dan voldoende.
Bijlagen
Diff ingang.png
Rudy
Berichten: 1526
Lid geworden op: ma 29 nov 2004, 12:59
Locatie: Belgie

Re: Subwooferfilter (met een twist)

Bericht door Rudy »

* Uitgangen van opamps mag je niet zomaar aan elkaar hangen, kwa optellen werkt dat zo niet.
* De ingangsimpedantie van je low level ingang is 10k//47k, dat met 680nF zal een hoog doorlaat vormen van -6dB @ 28Hz, ik veronderstel niet dat dat de bedoeling is.

mvg Rudy
Gebruikersavatar
b_force
Ook commercieel actief
Berichten: 12450
Lid geworden op: di 18 apr 2006, 13:27
Locatie: West Friesland
Contacteer:

Re: Subwooferfilter (met een twist)

Bericht door b_force »

Schema is ook nog niet af :)
Een aantal waarden kloppen daarom ook nog niet.
Wat betreft aan elkaar knopen:
Klopt, daar zal volgens mij iets van een 1kohm weerstand tussen moeten aan beiden kanten.

Ik vraag me trouwens af waarom ik die geïnverteerd heb gezet :P
Gebruikersavatar
markbakk
Berichten: 5698
Lid geworden op: wo 15 sep 2010, 21:27
Locatie: Arnhem

Re: Subwooferfilter (met een twist)

Bericht door markbakk »

Sowieso moet je met een gebalanceerde ingang op één opamp je ingangsweerstanden heel goed matchen (tot op 0,1% het liefst) om je CMRR in de klauwen te houden. En hij hoort natuurlijk een ingangsimpedantie van 600Ω te hebben (toch?). Veel professionele systemen gebruiken een buffer tussen de ingang en de verschilversterker.
M.i. is een 2e orde highpass in 99 van de 100 gevallen voldoende. Het enige praktische doel is de reductie van de conusuitslag.
Gebruikersavatar
b_force
Ook commercieel actief
Berichten: 12450
Lid geworden op: di 18 apr 2006, 13:27
Locatie: West Friesland
Contacteer:

Re: Subwooferfilter (met een twist)

Bericht door b_force »

markbakk schreef:
Het enige praktische doel is de reductie van de conusuitslag.
Ja precies (kun je ook lezen in mijn tutorial)
Niet geheel onbelangrijk :P

Naar gebalanceerd is ook optioneel.
Waarom zou die match zo goed moeten?
We hebben het hier over laagfrequent voor de subwoofer.
Je zou zelfs met enkel links of rechts prima uit de voeten kunnen.

Zoals ik al zei, kloppen nog niet alle waarden.
Ik wilde eerst een begin hebben.

Zulke tips zijn dan overigens wel welkom :)
Gebruikersavatar
markbakk
Berichten: 5698
Lid geworden op: wo 15 sep 2010, 21:27
Locatie: Arnhem

Re: Subwooferfilter (met een twist)

Bericht door markbakk »

Ik bedoelde dat bij een gebalanceerde ingang de afsluit- en ingangsweerstanden van beide signaalwegen (+ en -) goed gelijk moeten zijn wanneer je de zaak direct aan de verschilversterker hangt. Een hoge CMRR is inderdaad bij lowpassfiltering rond max 150Hz erna niet zo heel relevant.
Gebruikersavatar
b_force
Ook commercieel actief
Berichten: 12450
Lid geworden op: di 18 apr 2006, 13:27
Locatie: West Friesland
Contacteer:

Re: Subwooferfilter (met een twist)

Bericht door b_force »

Ow op die manier.

Sja het is een beetje de vraag of het zinvol is.
Als je trouwens naar de schema's van de meeste plate-amps kijkt (Hypex, Conrad etc), dan is de min ook gewoon ground.
Dat betekent dus dat de high-in van deze plate-amps volgens mij niet geschikt is voor gebrugde versterkers.
Gebruikersavatar
markbakk
Berichten: 5698
Lid geworden op: wo 15 sep 2010, 21:27
Locatie: Arnhem

Re: Subwooferfilter (met een twist)

Bericht door markbakk »

b_force schreef:
Als je trouwens naar de schema's van de meeste plate-amps kijkt (Hypex, Conrad etc), dan is de min ook gewoon ground.
Dat betekent dus dat de high-in van deze plate-amps volgens mij niet geschikt is voor gebrugde versterkers.
Ik hoop dat ze dat wel in de manual zetten dan. Bij Hypex zie ik het zo gauw niet.
Gebruikersavatar
b_force
Ook commercieel actief
Berichten: 12450
Lid geworden op: di 18 apr 2006, 13:27
Locatie: West Friesland
Contacteer:

Re: Subwooferfilter (met een twist)

Bericht door b_force »

Ze zetten wel meer gekke dingen in manuals. :wink:
3e orde Linkwitz-Riley (dat bestaat niet, hoewel quasi nog zou kunnen misschien), 4e orde LR (enkel op hoogste frequentie)
Boost wordt sowieso bijna nooit aangegeven.
JBHC
Berichten: 268
Lid geworden op: di 20 mei 2008, 10:33
Locatie: Zaanstreek

Re: Subwooferfilter (met een twist)

Bericht door JBHC »

Leuk idee, vooral voor in de auto :D

Ik wach rustig af totdat dit project uitontwikkeld is zodat ik het toe kan passen.
Gebruikersavatar
b_force
Ook commercieel actief
Berichten: 12450
Lid geworden op: di 18 apr 2006, 13:27
Locatie: West Friesland
Contacteer:

Re: Subwooferfilter (met een twist)

Bericht door b_force »

Owjha, dat herinnert me ergens aan.
In principe komt er geen voeding bij om wel de reden die JBHC noemt.
Op die manier is het overal toepasbaar en kan iedereen een voeding naar smaak toevoegen.
Mochten daar vragen over zijn, dan kunnen mensen hier op her forum natuurlijk wel de nodige adviezen geven :)
Gebruikersavatar
blueznl
Berichten: 469
Lid geworden op: vr 21 sep 2007, 21:40

Re: Subwooferfilter (met een twist)

Bericht door blueznl »

b_force schreef:
Wat vinden we van dit idee?
Daar was ik nog vergeten op te reageren... maar euh... gisteren doen! :-)
Gebruikersavatar
sjons
Berichten: 558
Lid geworden op: za 09 mei 2009, 11:06
Locatie: Workum

Re: Subwooferfilter (met een twist)

Bericht door sjons »

blueznl schreef:
b_force schreef:
Wat vinden we van dit idee?
Daar was ik nog vergeten op te reageren... maar euh... gisteren doen! :-)
Yup, +1
Gebruikersavatar
blueznl
Berichten: 469
Lid geworden op: vr 21 sep 2007, 21:40

Re: Subwooferfilter (met een twist)

Bericht door blueznl »

Overigens lijkt het me niet eens zo dom om ook ruimte voor een voeding op de print te plannen, ik bedoel, wat is erop tegen? Wie het niet nodig heeft kan het toch gewoon weglaten?
Gebruikersavatar
b_force
Ook commercieel actief
Berichten: 12450
Lid geworden op: di 18 apr 2006, 13:27
Locatie: West Friesland
Contacteer:

Re: Subwooferfilter (met een twist)

Bericht door b_force »

Hetgeen wat er op tegen is, heb ik al een klein beetje genoemd.

Grootste minpunt vind ik dan echt dat het dan heel erg van de bron afhankelijk wordt.
Ga je het bv gebruiken met een UCD180 (±45Vdc ongeveer) dan kun je niet zomaar een "spanningsregelaar" gebruiken.
De spanningsval is dan erg groot, zodat het allemaal weer (te) warm wordt.

Het voedingsgedeelte laat ik er echt uit.
vacuphile
Ook commercieel actief
Berichten: 129
Lid geworden op: wo 16 mar 2011, 15:01
Locatie: Den Haag

Re: Subwooferfilter (met een twist)

Bericht door vacuphile »

Mooi project. Heb je overwogen om in het high pass gedeelte da de buffer geen gekoppelde stappenpot te gebruiken, maar in plaats daarvan twee niet gekoppelde lineaire pots? Dat heeft weliswaar als nadeel dat je dan moet kunnen zien wat je filter doet om het netjes af te stemmen. Het grote voordeel is echter dat je dan heel precies kunt bepalen waar je kantelpunt ligt en wat de Q van het filter is. Met name bij BR is dat handig omdat je zo snel mogelijk onder het punt waar de box toch niets meer kan produceren wilt wegfilteren i.v.m. het beperken van de conusuitslag. Verder werkt het vaak goed om een hoogfilter te nemen met een hoge Q voor een extra zetje onderin en om het filter snel een hoek te laten maken.
vacuphile
Ook commercieel actief
Berichten: 129
Lid geworden op: wo 16 mar 2011, 15:01
Locatie: Den Haag

Re: Subwooferfilter (met een twist)

Bericht door vacuphile »

Zie bij verder doorlezen draad dat markbakk eigenlijk deze suggestie ook doet, maar dat valt dus op de boven geschetste wijze gemakkelijk te realiseren binnen het bestaande schema.
Gebruikersavatar
b_force
Ook commercieel actief
Berichten: 12450
Lid geworden op: di 18 apr 2006, 13:27
Locatie: West Friesland
Contacteer:

Re: Subwooferfilter (met een twist)

Bericht door b_force »

Aan de opzet kun je zien dat dat altijd nog een optie is, als de gebruiker dat zou willen.
De lineariteit van "lineaire" pots valt trouwens soms best tegen kan ik je vertellen.
Je zou daar ook een paar meerslagen potmeters neer kunnen zetten.

Moet in principe wel te ontwerpen zijn.
vacuphile
Ook commercieel actief
Berichten: 129
Lid geworden op: wo 16 mar 2011, 15:01
Locatie: Den Haag

Re: Subwooferfilter (met een twist)

Bericht door vacuphile »

Hi b_force,

loop nog even door het schema heen. De uitgangen van U1A en U1B kunnen lijkt me niet zo worden verbonden, beter via spanningsbrug van 2 weerstanden van 10K of zoiets, midden dan naar C5. Verder is de waarde van C5 en C6 wat aan de lage kant. Om een idee te geven: mijn huidige project heeft een hoogfilter met 290 nF, 3,3K en 40K voor een kantelfrequentie van 50 Hz en een Q van 1,4 voor een leuke bump op het punt waar de speaker dat het beste kan hebben. Voor een subwoofer zou ik dus misschien nog wel wat hoger gaan voor C5 en C6, .5uF of zoiets.

Groet,
vac
Gebruikersavatar
b_force
Ook commercieel actief
Berichten: 12450
Lid geworden op: di 18 apr 2006, 13:27
Locatie: West Friesland
Contacteer:

Re: Subwooferfilter (met een twist)

Bericht door b_force »

Al die dingen zijn al aan bod geweest :wink:
Ik heb ook gezegd dat niet alle waarden kloppen.
Die moet ik namelijk nog even uitrekenen. :D
Hoewel de gebruiker dus in principe zelf kan bepalen wat mooie waardes zijn :)

Voor de single-ended versie ga ik denk ik gewoon voor niet-inverterende schakeling van U1.
Dat scheelt behoorlijk in waarde voor de DC-block condensatoren.
Gebruikersavatar
blueznl
Berichten: 469
Lid geworden op: vr 21 sep 2007, 21:40

Re: Subwooferfilter (met een twist)

Bericht door blueznl »

Hey b_force, ik heb zojuist de knoop doorgehakt voor een tweetal Sonotube subs... http://www.zelfbouwaudio.nl/forum/viewt ... 2#p1534972

Daarbij wil ik wat dingetjes uitproberen, al dan niet met jouw ontwerp :-) Ik wil je niet haasten maar euh... hoever ben je? :-)

Ik ben bekend met de goede ouwe LM741, en heb wat electronica achtergrond. Ik zie dt je de LM4562 gebruikt. Bij de 741 waren geen extra ontkoppel condensatoren enz. nodig, moet ik dat bij de LM4562 wel doen? Mijn bedoeling is om een eerste proef circuit op breadboard uit te proberen.

In de Linkwitz Transform http://sound.westhost.com/project71.htm worden TIL072's gebruikt. LM741's heb ik wel liggen, en ik dacht ook nog TIL071, misschien TIL072 (moet ik eerst gaan graven). Wat is een goede opamp (niet te duur) om gemakkelijk op een breadboard mee te gaan spelen, heb jij een suggestie?
Plaats reactie