1e orde filters

Conventionele filters zonder actieve elektronica.

Moderator: Beheerdersteam

Ronkel
Berichten: 2182
Lid geworden op: do 11 jan 2007, 23:46
Locatie: Arnhem

Re: 1e orde filters

Bericht door Ronkel »

Pjotr schreef:
Dat geldt dan ook voor de mid aan de hoge kant. Op een x-over van 3 KHz zou die zich dan tot 30 Kz netjes moeten gedragen? 10 KHz lijkt mij realistischer in de praktijk.
Helemaal waar. Je zou eventueel met DSP z'n respons recht kunnen trekken, maar de voorkeur gaat dan natuurlijk uit naar een van nature breedbandige speaker zonder scherpe pieken of dips... misschien dat polyprop conussen of kevlar geschikt zijn. Maar er zijn misschien ook wel stijvere metaalmembranen die met het wegnotchen van één piek al een stuk vlakker worden.

By the way, membraanresonanties kunnen prima minimumfase zijn of heb ik dat mis?

Volgende punt waar je moeilijk over kunt gaan doen is bijv. diffractie :lol:
Gebruikersavatar
Pjotr
Berichten: 36764
Lid geworden op: do 26 aug 2004, 18:34
Locatie: bollenstreek

Re: 1e orde filters

Bericht door Pjotr »

En zo schoffelen we die 1e orde vakkundig onder het tapijt :lol:

Overigens zie je polyprop met 1e orde heel veel bij 2-weg car speakers.Een polyprop mid loopt heel mooi tamelijk resonatievrij af ergens tussen de 4KHz en 6 KHz. De tweeter is dan met een simpele condensator 1e orde af gefilterd.
Ronkel
Berichten: 2182
Lid geworden op: do 11 jan 2007, 23:46
Locatie: Arnhem

Re: 1e orde filters

Bericht door Ronkel »

Nu ik er zo over nadenk is een 5" of 6,5" breedbandige woofer met een 2" breedbander als tweeter nog wel een redelijke optie, gefilterd op ca. 1000-2000 Hz of zo. Dan wel met DSP uiteraard (of je moet een extréém nette, breedbandige woofer kunnen vinden); en je blijft zitten met de onvermijdelijke 2e orde bandpass-karakteristiek van het geheel.

Inbouwen in infinite baffle of een bol om diffractie te minimaliseren...

Een drieweg is eigenlijk niet handig in dit geval vanwege de extreme eisen aan de mid-driver, zoals Pjotr al opmerkte. Die zou dan bij voorkeur 30 Hz tot 30 kHz moeten doen bij de genoemde kantelpunten (of iets wat dat benadert)... ondoenlijk.
Gebruikersavatar
jeroen_d
Ook commercieel actief
Berichten: 12872
Lid geworden op: za 28 aug 2004, 1:21
Contacteer:

Re: 1e orde filters

Bericht door jeroen_d »

Ronkel schreef:
Wil je echt 1e orde akoestisch als resultaat hebben (incl. fase/group delay) dan moet je een LT inzetten gecombineerd met een eerste orde highpass, of een tweeter gebruiken met een extreem lage Fs. De Fs van de driver of van de resulterende highpass karakteristiek van de LT moet minimaal een decade onder het kantelpunt van het eerste-orde filter liggen. Bijv. een 2" breedbander inzetten vanaf ca. 2000 Hz zou kunnen lijkt me, hoewel het dan niet hard zal gaan.

Eigenlijk moeten je drivers ook redelijk resonantievrij zijn.

Een drieweg kan ook, mits je LT's toepast voor elke driver en je filters netjes cascaded opbouwt of de kantelfrequenties minimaal een decade uit elkaar legt (bijv. 300 Hz - 3 kHz). Lijkt me wel de optie met de meeste potentie (ook het meest ingewikkeld qua filters, maar stelt minder extreme eisen aan je drivers).

Doe je dit niet, dan benader je simpelweg geen akoestisch eerste-orde gedrag.
Ja, als je zo puristisch te werk wil gaan dan lukt het niet. Maar puristisch is helemaal niet nodig. Puristisch wil ook zeggen dat je drivers geen enkel rimpeltjes mogen hebben en dat de diffractie nul is en dat er geen bafflestep is. Kortom, puristisch is miereneuken en daarmee help je alles om zeep. :-s

Als de uiteindelijke respons maar vlak is en de fase lineair en de eerste orde akoestisch in ieder geval benaderd wordt tot anderhalf octaaf beneden en boven het overnamepunt. Dat kan heel goed met de crossover op 5kHz. Off-axis blijft er sowieso niet veel van het eerste orde gedrag over, daarvoor bundelt de woofer teveel. Dan moet je naar een 2" tweeter of een 4" mid.
Martijn M
Ook commercieel actief
Berichten: 4088
Lid geworden op: zo 21 nov 2004, 19:42
Contacteer:

Re: 1e orde filters

Bericht door Martijn M »

jeroen_d schreef:
Kortom, puristisch is miereneuken en daarmee help je alles om zeep. :-s
Met puristisch help je bovendien je drivers om zeep: met een 6 dB/oct. hoogdoorlaat loopt de excursie naar lagere frequenties nog altijd op met 6 dB/oct. Op een zeker punt móet je een mid of tweeter dus wel steiler af laten vallen. Maar ik kan me zo voorstellen dat dat straffeloos kan als je op ongeveer 2 octaven van het crossoverpunt zit. Maarja, dan help je dus het purisische aspect om zeep! Het blijft kwaad kersen eten met puristische luidsprekerbouwers!
Gebruikersavatar
Pjotr
Berichten: 36764
Lid geworden op: do 26 aug 2004, 18:34
Locatie: bollenstreek

Re: 1e orde filters

Bericht door Pjotr »

Martijn M schreef:
Met puristisch help je bovendien je drivers om zeep: met een 6 dB/oct. hoogdoorlaat loopt de excursie naar lagere frequenties nog altijd op met 6 dB/oct.
Dat is alleen maar zo tot aan fs, daar beneden valt ie 6dB/okt af. Daarom is oprekken met een LT ook geen goed plan. Qua belastbaarheid eerder fs schijnbaar verhogen met een LT :mrgreen:
Martijn M
Ook commercieel actief
Berichten: 4088
Lid geworden op: zo 21 nov 2004, 19:42
Contacteer:

Re: 1e orde filters

Bericht door Martijn M »

Pjotr schreef:
Martijn M schreef:
Met puristisch help je bovendien je drivers om zeep: met een 6 dB/oct. hoogdoorlaat loopt de excursie naar lagere frequenties nog altijd op met 6 dB/oct.
Dat is alleen maar zo tot aan fs, daar beneden valt ie 6dB/okt af. Daarom is oprekken met een LT ook geen goed plan. Qua belastbaarheid eerder fs schijnbaar verhogen met een LT :mrgreen:
Dat is wat ik zeg, Pjotr. De discussie ging over puristisch eerste orde, waarbij de response onder fs ook vlak gemaakt wordt, alvorens een eerste orde filter toegepast wordt. In dat geval valt de response onder fs dus niet af met 18 dB (natuurlijke afval + het effect van elektrisch eerste orde), maar nog steeds met 6 dB. Zo help je een driver makkelijk om zeep.
Ronkel
Berichten: 2182
Lid geworden op: do 11 jan 2007, 23:46
Locatie: Arnhem

Re: 1e orde filters

Bericht door Ronkel »

Mja, aangezien de discussie ging over 1e orde akoestisch ging ik ervan uit dat het wel puristisch moest. Zeker omdat het fasegedrag altijd als heilige graal wordt gezien in deze context.

Niettemin, ik denk dat het best kan met een 2" tweeter met LT en 1e orde filter. Kan niet heel hard, maar er zijn zat mensen die zo'n 2" inzetten vanaf een paar honderd Hz. Een akoestisch 1e orde HP gedrag vanaf 2000 Hz en daarbij 2e orde HP gedrag (dmv LT) op 200 Hz zou moeten kunnen denk ik.
Gebruikersavatar
jeroen_d
Ook commercieel actief
Berichten: 12872
Lid geworden op: za 28 aug 2004, 1:21
Contacteer:

Re: 1e orde filters

Bericht door jeroen_d »

Ronkel schreef:
Mja, aangezien de discussie ging over 1e orde akoestisch ging ik ervan uit dat het wel puristisch moest. Zeker omdat het fasegedrag altijd als heilige graal wordt gezien in deze context.
Het zit wel snor met dat fasegedrag, ook als je niet puristisch werkt. Het enige is dat de woofer nog altijd als een hoogdoorlaatfilter werkt, het blijft een massaveer systeem, dus fasevervorming houdt je in het laag ook. Tenzij je ook voor het laag een puristische LT erop loslaat, met het gevaar dat de woofer loskomt uit zijn behuizing als je het volume wat opschroeft. :mrgreen:
Ronkel
Berichten: 2182
Lid geworden op: do 11 jan 2007, 23:46
Locatie: Arnhem

Re: 1e orde filters

Bericht door Ronkel »

:mrgreen:
threshold
Berichten: 104
Lid geworden op: za 09 jan 2010, 13:44

Re: 1e orde filters

Bericht door threshold »

Op het Visaton forum is er onlangs een hele interessante discussie geweest over zogenaamde 0-de orde filters. Uiteindelijk was de teneur wel een beetje dat met 0-de orde wordt bedoeld 1ste orde, en dat het maar weinig nut had om bloklgolven netjes weer te geven (vermeend voordeel van 1ste orde filters), omdat het gehoor gewoonweg niet zo werkt.

Maar slappe filters hebben toch ook bepaalde andere voordelen, die niet zozeer met fase/tijd te maken hebben, maar meer met resonanties in hogere orde filters (opslingering, hogere Q). Mijn Visaton DSM50FFL doet hele rare dingen met L's en C's parallel. Misschien dat Klaas dit ook hoorde. :mrgreen: De ruimtelijker weergave die men aan 1ste orde filters toeschrijft zou best weleens eraan kunnen liggen, dat de filters electrisch gezien een betere impulsweergave hebben.
Gebruikersavatar
Pjotr
Berichten: 36764
Lid geworden op: do 26 aug 2004, 18:34
Locatie: bollenstreek

Re: 1e orde filters

Bericht door Pjotr »

Is het een uitgemaakte zaak dan dat 1e orde per definitie beter klinkt? W.m.b. zeker niet, het is meer een bepaalde stroming die dat vindt.

Impulsweergave kan ook met hogere orde filters prima in orde zijn, zeker met LWR filters.
Gebruikersavatar
jeroen_d
Ook commercieel actief
Berichten: 12872
Lid geworden op: za 28 aug 2004, 1:21
Contacteer:

Re: 1e orde filters

Bericht door jeroen_d »

Zeker, een goed ontworpen filter slingert niet op en resoneert niet hoorbaar. Wel is het zo dat eerste orde filters een ander afstraalgedrag geven. Dit kan gunstig uitpakken op de ruimtelijkheid (niet per se beter, maar anders). De controle is ook minder, oneffenheden van de drivers worden niet gecorrigeerd, vrij veel luisteraars ervaren dit toch als prettig, geeft karakter aan de speaker.
wouter
Ook commercieel actief
Berichten: 9199
Lid geworden op: vr 10 aug 2007, 16:39
Locatie: Lelystad

Re: 1e orde filters

Bericht door wouter »

leuk topic!!

Voor een kennis was ik toevallig vorige week al gestart met het speuren naar drivers die hiervoor geschikt zijn.

Hij had in het verleden een Vifa M11 WG09-08 ongefilterd gecombineerd met een 1e orde Scanspeak D2010 voor het tophoog. Dacht hij met weemoed aan terug, dus ik ben maar eens gaan speuren.

De Audio Physic Step van lang geleden was ook zo ontworpen, met een aangepaste seas driver meen ik.

Afbeelding
Sonus Faber had een eerste orde filtering met alleen een weerstand op het hoog, en een spoel parallel (beetje zoals de Paper Hatt). Hee, die had ook een 1e orde filter toch :rock:
En een Xavian XN 125 evo, die heeft ook het hellende front

Afbeelding


Ik verwacht dat een 1e orde akoestisch kan werken wanneer de driver breedbandig vlak ligt en de bafflestep gunstig uitvalt. Een kleine diameter maakt het geheel wat gunstiger onder hoeken, maar beperkt een 2-weg ernstig in laagweergave.

De Wavecor WA146 was me bijvoorbeeld al eens opgevallen, al heeft die nog wel 2 kleine piekjes aan het einde...

Een monacor SPH130 komt ook een heel eind:
SPH130 spl.jpg
SPH130 spl.jpg (9.37 KiB) 533 keer bekeken
Als je zoiets goed aangesloten krijgt op de bafflestep dan zie ik mogelijkheden...

(als het gaat om breedbandige middentoners dan is een SS10F of Monacor MSH 116 interessant)

De overgang naar een 2" midhoog lijkt me erg zinvol, al zijn er steeds meer tweeters die vlak blijven tot ca 1000 Hz zoals bijvoorbeeld een SB acoustics SB26of 29...

Afbeelding
Ik ga dit zeker volgen :D
Gebruikersavatar
arjank
Berichten: 2208
Lid geworden op: zo 12 mar 2006, 19:21
Locatie: Alkmaar

Re: 1e orde filters

Bericht door arjank »

jeroen_d schreef:
Als de uiteindelijke respons maar vlak is en de fase lineair en de eerste orde akoestisch in ieder geval benaderd wordt tot anderhalf octaaf beneden en boven het overnamepunt.
Helemaal mee eens en ik denk dat dit ook het uitgangspunt moet zijn voor een dergelijke "akoestische 6dB/oct" opzet. Indien je weer een LT gebruikt om de tweeter onder zijn Fs op te krikken etc. dan haal je weer andere narigheid op je hals (bij het voorbeeld met een kleine breedbander als tweeter kan ik mij er wel iets bij voorstellen). Dit is niet nodig in mijn beleving.
threshold
Berichten: 104
Lid geworden op: za 09 jan 2010, 13:44

Re: 1e orde filters

Bericht door threshold »

jeroen_d schreef:
Zeker, een goed ontworpen filter slingert niet op en resoneert niet hoorbaar. Wel is het zo dat eerste orde filters een ander afstraalgedrag geven. Dit kan gunstig uitpakken op de ruimtelijkheid (niet per se beter, maar anders). De controle is ook minder, oneffenheden van de drivers worden niet gecorrigeerd, vrij veel luisteraars ervaren dit toch als prettig, geeft karakter aan de speaker.
Ja, met andere ordes kun je ook hele mooie resultaten boeken. Bij Linkwitz filters heb je al 6dB demping op het overnamepunt en zou je daar ook weinig last van moeten hebben.
Als je laag filtert dan kun je toch gemakkelijker een 1ste orde helling gebruiken? Dan heb je vanwege de grote golflengte geen diepe dip bij de overnamefrequentie. Dan maak je een 3-weg en ben je wat meer verlost van de baffle-step compensatie. Maar uiteindelijk zie je het pas in de veel complexere praktijk, of de fasedraaiing niet zo veel wordt dat je toch weer de tweeter zou moeten ompolen (en het dus geen 1ste orde meer is).
Ikzelf hou ook liever niet zo vast aan dit soort mythen. Het gaat er toch helemaal niet om wat de orde is, het gaat er om of de drivers mooi op elkaar aansluiten in fase en amplitude en ongewenst gedrag goed wordt weggefilterd.
Maar een experimentje is altijd leuk. En handig dat is afgesproken wat 1ste orde precies is. Akoestisch, niet hoe de electrische topologie eruit ziet.
Gebruikersavatar
Tom Magchielse
Berichten: 1139
Lid geworden op: vr 16 apr 2010, 13:32
Locatie: Borger (Dr)

Re: 1e orde filters

Bericht door Tom Magchielse »

Wat zou men eigenlijk willen bereiken met een eerste-orde x-over?
Als het gaat om totale (akoestische) eerste-orde responsie, dus in fase op de cross-over, perfecte sommatie in alle richtingen, constante afgestraald vermogen, dan kun je je daar wat bij voorstellen. Een lagere filterorde dan 1 bestaat niet, dus krijgen we eerste-orde elektrische filters. Dan blijft er niets meer over voor de drivers, m.a.w. die moeten zich perfect gedragen, met een perfect vlakke karakteristiek, geen fasedraaiing, etc. Zelfs dan krijgen we nog geen constant afgestraald vermogen, tenminste als de drivers niet op dezelfde plek zitten (niet concentrisch zijn). En die perfecte drivers? Hier wordt voorgesteld om die te synthetiseren door elke onregelmatigheid weg te filteren. We krijgen dan uiteindelijk wel een akoestische 1e orde x-over, maar we luisteren door een hele printplaat vol componenten heen. Zou dat gewenst zijn?
Als het er alleen om gaat zo weinig mogelijk elektrische componenten in de signaalweg te krijgen, dan kun je de drivers aansluiten via een 1e orde netwerk. Je krijgt dan geen 1e-orde responsie, vanwege de eigenaardigheden van de drivers, en waarschijnlijk hele onregelmatige karakteristieken. Je bereikt hooguit een lichte voorkeur voor het hoog om inderdaad naar de tweeter te gaan. Het vereist een "perfekte" woofer, die tot twee oktaven voorbij de cross-over frequentie vlak is, maar die kun je misschien nog vinden. (Het is niet de amplitude responsie die maakt dat de karakteristiek van de driver goed genoeg is, de fase is veel kritischer, en die wordt meer dan een octaaf voorbij de afsnijfrequentie al flink beïnvloed.) Aan de tweeterkant is het nog moeilijker: de tweeter moet tot twee octaven onder de x-over frequentie vlak zijn. Dan impliceert automatisch een lage resonantie en een vrij hoge membraanmassa. Wie wil zo'n tweeter gebruiken?
Vandaar mijn stelling: eerste-orde filters zijn onzin.
Nog twee opmerkingen:
1. Martin Colloms heeft zich ooit afgevraagd wat voor filters de luidsprekers hadden die in zijn tests het hoogst scoorden. Dat bleken hoge-orde filters te zijn. (staat ergens in "High quality loudspeakers.")
2. Een eerste-orde highpass kun je ook zonder condensator maken, als R/L filter. Een Italiaanse fabrikant, die de "sound" van condensatoren niet vertrouwde, heeft het ooit zo gedaan. Aan de wooferkant had hij helemaal geen filter, de natuurlijke afval van de woofer moest dat opknappen. Dat kostte een paar centen, maar dan had je ook niks (aan onderdelen). Was wel high-end.
groeten,
Tom
Gebruikersavatar
jeroen_d
Ook commercieel actief
Berichten: 12872
Lid geworden op: za 28 aug 2004, 1:21
Contacteer:

Re: 1e orde filters

Bericht door jeroen_d »

Martijn M
Ook commercieel actief
Berichten: 4088
Lid geworden op: zo 21 nov 2004, 19:42
Contacteer:

Re: 1e orde filters

Bericht door Martijn M »

Tom Magchielse schreef:
Het vereist een "perfekte" woofer, die tot twee oktaven voorbij de cross-over frequentie vlak is, maar die kun je misschien nog vinden. (Het is niet de amplitude responsie die maakt dat de karakteristiek van de driver goed genoeg is, de fase is veel kritischer, en die wordt meer dan een octaaf voorbij de afsnijfrequentie al flink beïnvloed.)
Tom,

Normaal gesproken staan de amplitude response en de fase in directe verhouding met elkaar. Doel je hier op niet-minimimumfasegedrag? Luidsprekereenheden hebben hier doorgaans geen of heel weinig last van.
Ronkel
Berichten: 2182
Lid geworden op: do 11 jan 2007, 23:46
Locatie: Arnhem

Re: 1e orde filters

Bericht door Ronkel »

Inderdaad, en met een DSP luister je ook niet naar een print vol componenten...
Gebruikersavatar
Tom Magchielse
Berichten: 1139
Lid geworden op: vr 16 apr 2010, 13:32
Locatie: Borger (Dr)

Re: 1e orde filters

Bericht door Tom Magchielse »

Martijn M schreef:

Tom,

Normaal gesproken staan de amplitude response en de fase in directe verhouding met elkaar. Doel je hier op niet-minimimumfasegedrag? Luidsprekereenheden hebben hier doorgaans geen of heel weinig last van.
Wat ik bedoelde is eenvoudig dat bij frequenties waarbij je nog nauwelijks iets merkt van een niveau-daling, dus nog een eind verwijderd van het -3dB punt, er al een stevige fasedraaiing optreedt. De fase is daarom kritischer dan de amplitude.
Voor de volledigheid: amplitude en faserespons van een minimum-fase systeem zijn aan elkaar gekoppeld middels de zgn. Hilbert-transformatie. Dat zoeken we op...
groet, Tom
Martijn M
Ook commercieel actief
Berichten: 4088
Lid geworden op: zo 21 nov 2004, 19:42
Contacteer:

Re: 1e orde filters

Bericht door Martijn M »

Akkoord (overigens laat ik het hilbert-transformeerwerk mooi door mijn meetsoftware opknappen :wink: ).
Ik vind het logischer om primair naar de frequentiekarakteristiek te kijken, juist omdat de fase er direct aan gerelateerd is. De frequentiekarakteristiek is naar mijn mening veel intuïtiever te beoordelen, vooral als je te maken hebt met excess phase. Jouw standpunt in andere woorden: je wilt niet dat de amplitude response van je woofer vlak meet tot twee octaven buiten het crossovergebied, maar misschien zelfs wel vier! Alleen als de frequentieresponse ver buiten het crossovergebied vlak is, is de fase mooi gelijkmatig in het frequentiegebied waar dat van belang is.

Over de praktische implicaties zijn we het volgens mij wel eens: een akoestisch eerste-orde filter moet je eigenlijk helemaal niet willen.

Groeten,

Martijn
Gebruikersavatar
Pjotr
Berichten: 36764
Lid geworden op: do 26 aug 2004, 18:34
Locatie: bollenstreek

Re: 1e orde filters

Bericht door Pjotr »

Martijn M schreef:
Akkoord (overigens laat ik het hilbert-transformeerwerk mooi door mijn meetsoftware opknappen :wink: ).
Ik vind het logischer om primair naar de frequentiekarakteristiek te kijken, juist omdat de fase er direct aan gerelateerd is. De frequentiekarakteristiek is naar mijn mening veel intuïtiever te beoordelen, vooral als je te maken hebt met excess phase...........
Dat blijft toch oppassen. Ik heb het meegemaakt dat er over de breedte van een kast (met scherpe hoeken) een resonantie was op iets van -15 dB. Die zag ik in de amplitude terug als een soort zig-zagje maar in de fase gaf dat geen overeenkomstig fasebeeld zoals bij een minimum fase systeem. Bij dit soort discrepanties tussen amplitude en fase moet er een belletje gaan rinkelen (in je hoofd dan :mrgreen: ). In de amplitude karakteristiek was dit maar een klein hobbeltje maar in de CSD een stevige resonantie rug met een flinke Q.

Deze resonantie lag rond de 1800 Hz en was het gevolg van de, nog ongefilterde, tweeter. De afmetingen zijn daar nog zo klein t.o.v. de golflengte dat zo'n hoge Q langs de baffle kan ontstaan. Met een veel grotere ronde mid is dat veel minder. M.i. nog een reden om tweeters niet laag door te laten lopen, i.i.g. niet met een vlakke baffle.
threshold
Berichten: 104
Lid geworden op: za 09 jan 2010, 13:44

Re: 1e orde filters

Bericht door threshold »

Misschien kan de Visaton B80 ingezet worden als middentoner. http://www.visaton.de/de/chassis_zubeho ... b80_8.html
En boven 10 kHz een supertweetertje, de DTW72, die klinkt erg " high-end" en kost bijna niets.
Gebruikersavatar
arjank
Berichten: 2208
Lid geworden op: zo 12 mar 2006, 19:21
Locatie: Alkmaar

Re: 1e orde filters

Bericht door arjank »

threshold schreef:
Misschien kan de Visaton B80 ingezet worden als middentoner. http://www.visaton.de/de/chassis_zubeho ... b80_8.html
En boven 10 kHz een supertweetertje, de DTW72, die klinkt erg " high-end" en kost bijna niets.
Is die dtw72 nog steeds verkrijgbaar :D , die bestaat al minstens 20 jaar.
Ik denk alleen niet dat de hogetonen kwaliteit er beter op wordt met een dergelijke tweeter, spreiding wordt wel beter. Misschien zpu je de dtw72 dan als ambient tweeter op de achterzijde van de kast kunnen monteren en dan schuin naar boven laten stralen (zie ook een ontwerp van mij met een ambient tweeter http://forum.zelfbouwaudio.nl/viewtopic ... 7&start=25 )
Plaats reactie

Terug naar “Filterontwerp & Passieve Filters”