Filteren: Actief vs passief

[Pjotr]

Het is al eens vaker aan de orde geweest. Sommigen, waaronder ikzelf, ervaren een passief filter als beter klinkend dan een actief filter met aparte versterking voor midden en hoog: Homogener en natuurlijker klinkend.

Echter de vraag waarom blijft een open vraag. Recentelijk ben met Leo (Pappaleo) in de weer geweest met zijn "onmogelijke" Focals om die te temmen door de elektrische demping te verlagen. Daar komt nog bij dat ik afgelopen woensdag een stel PHY breedband units heb beluisterd (€2000/st) op een SUN buizenversterker. Dat klonk weliswaar ietwat gekleurd, laten we zeggen met een specifieke signatuur, maar oh zo natuurlijk, homogeen en ontspannen. Mooie plaatsing en toch geen benauwde sweetspot, een genot om naar te luisteren.

Er ging a.d.h. van het voorgaande mij een lichtje op: Dempingsfactor!

Dempingsfactor is essentieel om de Q_b bij F_b goed te krijgen maar hij zit in de weg bij hogere frequenties. Al in oude studies in de J.A.E.S (0.a. Hawksford en nog een paar) laten zien dat stroomsturing tot wel een reductie van 12 dB aan vervorming laten zien in midden en hoog. En Pass heeft er ook iets over geschreven. Bij stroomsturing wordt de elektrische demping geheel uitgeschakeld en naar mijn idee daarmee ook de vervorming die die daarmee gepaard gaat.

Elektrische demping berust op de tegen EMK die in de spreekspoel wordt opgewekt. Dat die niet lineair is t.g.v. het niet lineair zijn van de Bl waarde bij grotere uitslagen hoeft geen betoog. Het is heel nuttig rond F_b maar blijft een deuntje mee spelen op hogere frequenties.

Wat nu bij een passief filter? Dat geeft een dermate hoge impedantie rond de X_over en ruim daaromheen dat de lage impedantie van de versterker uit zicht raakt, et voila, een lage dempingsfactor. Voor de tweeter vaak niet meer dan 1 of zo. En bij een actief filter? Daarbij hangen mid en tweeter direct aan de versterker en dus een hoge dempingsfactor, die je daar helemaal niet nodig hebt en alleen maar in de weg gaat zit!

Deze artikelen zijn her en der vrij op internet te vinden dus ik ben zo vrij ze hier toe te voegen:

Distortion reduction current drive.pdf

(1.48 MiB) 932 keer gedownload

Pass_art_cs_amps.pdf

(2.41 MiB) 679 keer gedownload

En in dit verband is dit ook een aardige:
http://www.brightnoise.nl/Loudspeaker-driving.pdf

[bas focal m180]

Op het marantzforum heeft iemand weleens via een berekening laten zien wat de verschillen in dempingsfactor daadwerkelijk bij een speaker doen .
Het ging namelijk over dat dempings factoor wel of niet noodzakelijk was om ''gecontroleerd''''strak'' laag te hebben , niet na mijn mening want buizen versterkers hebben immers totaal geen denpings factor en nooit klachten dat het laag daardoor matig klinkt .

De conclusie was volgens de berekening dat effecvoor een luidspreker met een versterker met hoge of een lage dempingsfactor niet relefant is .


Ik zal die berekening van ruim een jaar geleden proberen op te zoeken .
Overregens is die persoon die de berekening maakt thuis in het repareren/restaureren van aparatuur dus met enige kennis van zaken .

Ik heb op marantz forum het niet kunnen vinden , wel een ander stukje .

Je kunt van een versterker de dempingsfactor verhogen door de versterker een lagere inwendigen weerstand te geven. Is bijvoorbeeld de inwendige weerstand van een versterker 0,2 ohm en geldt voor de aangesloten impedantie 8 ohm dan is de dempingsfactor 8/0,2=40. Maak je de versterker nu zo dat voor de inwendige weerstand 0,1 ohm geldt dan is de dempingsfactor 8/0,1=80. Als je je nu probeert rijk te rekenen met die 80 t.o.v. de 40 is dat weliswaar getalsmatig zo maar als je dan kijkt naar de effectieve toename van de de werkelijk dempende invloed, gaat dat er toch heel anders uitzien als je bij de inwendige weerstand de weerstandswaarde van de bedrading van de versterker, niet te vergeten de weerstandswaarde van de luidsprekerkabels èn de weerstand van het draad van de spreekspoel dat zich permanent buiten het magneetveld van de luidspreker bevindt en bij betrekt. De som van die weerstanden moet je namelijk bij de inwendige weerstand optellen om te kunnen berekenen hoe hoog de effectieve dempingsfactor is. Reken dat de ohmse weerstand van wooferspeekspoel 3 ohm is en er 2/3 van het draad zich permanent buiten het magneetveld bevindt dan is dat 2 ohm. Stel even dat we voor de luidsprekerkabel 3 meter tweelingsnoer gebruiken van 2,5 mm² dan is de weerstand daarvan afgerond 0,04ohm. Reken voor de bedrading in de versterker en in de luidspreker (o.a. de ohmse weerstand van spoelen in het wisselfilter) 0,16 ohm dan is het totaal 2+0,04+0,16=2,2 ohm. Bereken je nu de effectieve dempingsfactor dan is die 8/(0,2+2,2)=3,33 als de versterker een inwendige weerstand heeft van 0,2 ohm en geldt voor een inwendige weerstand van de versterker 0,1 ohm dat dan de effectieve demping op 8/(0,1+2,2)=3,48 uitkomt. Weliswaar scheelt de dempingsfactor als je alleen vanuit de inwendige weerstand van de versterker redeneert dat er dan een 100% hogeren dempingswaarde uitkomt. Hou je rekening met alle weerstanden in de stroomkring dan blijkt niet alleen de waarde effectief veel lager uit te pakken maar ook de dempingsfactor effectief gezien slechts 4,5% te verschillen. Het is ook daarom dat je geen verschil hoort of de versterker nu 10 of 1000 doet voorwat de dempingsfactor betreft zolang er met de spanningsbron in serie nog diverse dempingsfactor bedervende weerstanden zitten. Het is ook daarom dat je van zogenaamd slechte dempingsfactoren van versterkers niets hoort.

[ds23man]

Interessante gedachtengang.

Maar geldt dit ook voor mid/hoog drivers die een puur resistieve belasting vormen zoals magnetostaten?

Terug redenerend zou een serieweerstand voor mid en hoog bij een actief systeem het probleem moeten oplossen. Dat kan meestal probleemloos omdat je in het mid en hoog vaak toch al vermogen/rendement te veel hebt.

Ik zou dit probleemloos eens kunnen testen op mijn Ultrazoooms en daarbij een vervormingsmeting kunnen doen.

[Pjotr]

Hier vond ik nog iemand die met stroomsturing aan de gang is en metingen laat zien: http://www.current-drive.info/disto/64 Beetje wollig taalgebruik vind ik maar goed.

Terug redenerend zou een serieweerstand voor mid en hoog bij een actief systeem het probleem moeten oplossen. Dat kan meestal probleemloos omdat je in het mid en hoog vaak toch al vermogen/rendement te veel hebt.

Ik zou dit probleemloos eens kunnen testen op mijn Ultrazoooms en daarbij een vervormingsmeting kunnen doen.

Lijkt mij ook. Normaliter zit er in een passief filter ook een verzwakker voor het hoog om de gevoeligheid te verlagen. Mijn ervaring destijds was wel dat het tussen het laag en midden niet zo'n verschil maakte maar tussen midden en hoog, zo rond de 3 KHz, wel duidelijk merkbaar was. Dat zou je i.d.d. met jouw ultrazoom mooi kunnen meten zoals je aangeeft. Al zul je denk ik wel voor de serie zelfinductie van sommige mids/tweeters moeten corrigeren, die is niet altijd meer verwaarllosbaar.

[ds23man]

Zal straks eens aan het meten slaan, ben benieuwd of er verschil is.

[Pjotr]

Ben benieuwd of je veel gaat meten. Een weerstand is nog geen stroomsturing maar het zou wel iets te zien moeten geven.

[ds23man]

Ik meet verschil...... Alleen de verkeerde kant op!

Geen serieweerstand:

Met 5 ohm serieweerstand:

Uiteraard gemeten met levelcorrectie zodat beide metingen op dezelfde spl draaien.

[Pjotr]

En wat voor speaker heb je nu gemeten? En hoe?

[ds23man]

En wat voor speaker heb je nu gemeten? En hoe?

Mijn RD-50's, op 1 meter afstand met de bestaande correctie in de dlcp. Het gaat om het verschil tussen wel of geen serieweerstand of te wel wel of geen dempingsfactor. Ik zie de derde harmonische toenemen met serieweerstand, al is het niet schokkend. Kan voor de gein ook een Vifa 275d2 meten.

[ds23man]

Vifa tweet, geen filtering, geen dlcp.

Zonder weerstand:

Met 5 ohm weerstand:

[Pjotr]

Ik kan er eigenlijk weinig kaas van maken Gerhard. Heb je dat met ruis of met sinussen gemeten op 2,83V nominaal? Ik zal als ik er eens tijd voor heb, ook eens naar kijken.

[ds23man]

Sinus, corrigeert op gelijke spl. Ik zie een toename van de vervorming bij gebruik van een serieweerstand, vooral bij de Vifa. Bij de B&G een klein beetje, maar dat zou te verklaren zijn omdat die puur resistief is.

[bas focal m180]

Het is ook daarom dat je geen verschil hoort of de versterker nu 10 of 1000 doet voorwat de dempingsfactor betreft zolang er met de spanningsbron in serie nog diverse dempingsfactor bedervende weerstanden zitten. Het is ook daarom dat je van zogenaamd slechte dempingsfactoren van versterkers niets hoort.

[ds23man]

Het is ook daarom dat je geen verschil hoort of de versterker nu 10 of 1000 doet voorwat de dempingsfactor betreft zolang er met de spanningsbron in serie nog diverse dempingsfactor bedervende weerstanden zitten. Het is ook daarom dat je van zogenaamd slechte dempingsfactoren van versterkers niets hoort.

Nou mis je toch de essentie van Peter's verhaal. Volgens de theorie die hij aanhaalt zou de dempingsfactor bij mid en hoog luidsprekers geen of een negatief effect hebben op de vervorming. Voorlopig blijkt het tegenovergestelde uit mijn metingen, al zijn die niet heilig.

Maar zal eens verder meten met genormeerde 2,83volt op de driver.

[Pjotr]

Het is i.i.g. eigenaardig dat je wat anders, en zelfs het tegenovergestelde, vindt dan anderen.

[ds23man]

En dat verbaast mij ook, ik had verwacht geen verschil te vinden......... Bij de magnetostaat is er inderdaad weinig verschil zoals ik verwacht had, maar bij de Vifa meet ik compleet het tegenovergestelde. Schiet mij maar lek.

[Pjotr]

Nou ik weet niet hoe je gemeten hebt Gerhard maar ik heb het vanmiddag eens gedaan met een Dayton RS100-4 alu breedbandertje in een 12L kastje.

Viel nog niet mee om de vervorming boven de ruis van de microfoon uit te krijgen. Daarvoor moest ik toch wel een lange FFT gebruiken (128K bij een SR van 48 KHz) en 50x middelen. Hierbij is steeds het volume aangepast zodat de gemeten 1 KHz steeds op -10 dB uit kwam. Gemeten is op 20cm afstand en een SPL van 92 dB.

Bij 0 ohm serieweerstand:

Bij 5 ohm serieweerstand:

Bij 30 ohm serieweerstand:

Bij 5 ohm is het effect niet heel groot maar toch wel duidelijk te zien bij de 3e harmonische. Bij 30 ohm, wat meer richting stroomsturing gaat, is het effect toch wel behoorlijk.

Had de literatuur toch niet helemaal ongelijk

[bas focal m180]

Die gele lijn is vervorming van de driver ?
Zo kaars recht heb ik dat nog nooit gezien .

Enige verschil wordt duidelijk met 30ohm weerstand , wat in de praktijk niet voorkomt .

Het is al eens vaker aan de orde geweest. Sommigen, waaronder ikzelf, ervaren een passief filter als beter klinkend dan een actief filter met aparte versterking voor midden en hoog: Homogener en natuurlijker klinkend.

Het verband wat je hoort in de praktijk tussen de 2 systemen kan ik nog niet herleiden dat het te maken heeft dempingsfactor .

Oke je meet minimale verschillen tussen geen weerstand en 30 ohm weerstand , maar dat komt in de praktijk niet voor dat er 30ohm in serie staat met een driver .

[ds23man]

Ik meet met ATB pc pro, kan het aantal meetpunten in een bepaald frequentiegebied aangeven. Mijn resultaten zijn dan ook de vervormingen bij verschillende meetfrequenties ( 10 in totaal tussen 1 en 8 Khz). Die is dan weer uitgesplitst in K2,3,4 3 en 5. Jij meet nu alleen bij 1 Khz.

[Pjotr]

Die gele lijn is vervorming van de driver ?
Zo kaars recht heb ik dat nog nooit gezien .

Nope, dat is het frequentiespectrum. Je ziet daar de harmonischen van een 1 KHz testtoon. Bij 5 ohm zie je toch een 6 dB vermindering van de 3e harmonische.

B.t.w. Gerhard, het is helemaal nog niet zo makkelijk om bij lage vervorming, die boven de ruis uit te krijgen. Daarvoor moet je toch wel lang integreren. Dat ik het nu bij 1 frequentie gedaan heb, Het laat i.i.g. zien dat het zo werkt.

Maar goed het gaat om het idee van de openingspost.

[ds23man]

Of we meten twee totaal verschillende dingen: jij een breedbander, ik een tweeter. De resonantiefrequentie liggen op totaal verschillende plekken. Breedbandertje ergens bij 50Hz? Tweeter op 850hz geloof ik. Geen wonder dat je totaal verschillende uitkomsten krijgt als je alleen bij 1khz meet. Maar wat is de vervorming van die breedbander bij 100hz, 500hz, 3khz enz? en dan het verschil tussen wel of geen weerstand.

Wat in ieder geval wel duidelijk is dat bij een puur resistieve belasting de dampingsfactor geen fluit uit maakt.

Wordt vervolgd.

[jeroen_d]

In ieder geval is de vervorming die jij meet extreem hoog. 1% K3 is nogal hoorbaar zeker als het over zo'n breed spectrum gaat en komt de geluidskwaliteit zeker niet ten goede. Het begint dan duidelijk gecomprimeerd te klinken en de transparantie verdwijnt. Het lijkt me stug dat dit door een serieweerstand van slechts 5 ohm veroorzaakt kan worden, hier is meer aan de hand. Er zijn nogal wat voorbeelden van speakermetingen in de Hobby hifi met passief filter en serieweerstanden voor de tweeter, die laten nooit dit soort hoge vervormingen zien.

[ds23man]

Jeroen, het gaat om de vergelijking, niet de absolute waardes. Vooralsnog zie ik bij de RD-50's de vervorming niet significant omhoog gaan bij een serieweerstand maar bij de Vifa HT275d2 wel. Zal nog wat nieuwe metingen doen in de "grote" meetruimte met de Vifa en een Dual breedbandluidspreker die ik in de schuur heb liggen. Zal dan ook het ATB systeem opnieuw ijken. Dat wordt niet eerder dan vrijdag, de rest van de week zit al weer vol gepland.

Het lek zal boven water komen!

[jeroen_d]

Gerhard, het is bij meten altijd heel belangrijk dat je controleert of wat je meet ook klopt. Dat je vergelijkt is prima, maar als de gemeten waardes veel hoger liggen dan wat je mag verwachten, dan moet je de meting in twijfel trekken. Dat jouw RD-50's tussen 1000 en 2000Hz maar liefst 1% K3 hebben met een weerstand ervoor is zeer onwaarschijnlijk!

[ds23man]

Daarom zeg ik ook dat ik de metingen ga herhalen.