State-variable 3-weg Linkwitz-Riley filter
Moderator: Beheerdersteam
State-variable 3-weg Linkwitz-Riley filter
In mijn jonge jaren heb ik bij een kennis de weergave van een bi-ampli systeem gehoord. Bij die installatie was een actief filter gebruikt om laag en midden-hoog te scheiden en met vier eindversterkers te werken. Het midden-hoog werd via een passief filter aan de luidsprekers toegevoerd. Het geluid was magnifiek, nog niet eerder had ik het zo natuurgetrouw gehoord.
De details van dat systeem zijn verdwaald maar ik heb er nog steeds het idee van overgehouden dat actief filteren een goed uitgangspunt is. Toch heeft actief filteren ook zo zijn nadelen, alleen al het grote aantal komponenten en de gewenste nauwkeurigheid daarvan is een rem.
In dat opzicht is het state-variable filter een uitzondering: dit filter kombineert een hoog- en een laagdoorlaatfunktie in één schakeling waarbij de frekwentiebepalende komponenten zelfs met goedkope onderdelen nauwkeurig kunnen worden uitgevoerd.
Het state-variable filter bestaat uit een sommeerversterker die gevolgd wordt door 2, 3 of 4 integratoren in serie. De uitgangen van de integratoren worden met een weerstand naar de ingangen van de sommeerversterker gevoerd.
De verhouding van de weerstanden bepalen de karakteristiek van het filter, de tijdkonstanten van de integratoren bepalen de kantelfrekwentie, het aantal integratoren bepaald de orde van het filter.
Een probleem met actieve filters is de impulsweergave. Dat wordt veroorzaakt door looptijdverschillen die het signaal in de verschillende takken ondervindt. In een enkel wisselfilter zijn de looptijden niet erg verschillend. Daar waar meerdere systemen achter elkaar gezet worden is dat niet te vermijden.
Hoe erg dit effect is, wat de invloed ervan op het geluidsbeeld is, is voor mij niet helemaal duidelijk.
Met deze punten in het achterhoofd en een regelmatige blik op diverse internetsites ben ik tot het volgende ontwerp gekomen.
Dit is de simulatieschakeling waarbij de signaalbron een generator met 0 Ohm uitgangsimpedantie is en waarbij de drie uitgangen in een optelversterker weer worden samengevoegd tot één uitgangssignaal.
Amplitudetechnisch klopt het vrij aardig, alleen bij het hoge kantelpunt zit een deuk in het somsignaal van 1dB.
Met deze waarden is een proefschakeling gemaakt. Daarin is het filter voorafgegaan door een buffer-opamp en zijn aan de uitgangen ook opamps geplaatst ter buffering, voorafgegaan door een instelpot om het nivo in te kunnen stellen.
Bovenstaande foto geeft een indruk van het filterprintje, beetje wazig maar toch..
Hier is de testopstelling te zien. gesloten box, ook de middentoner is gesloten aan de achterzijde en de dome ook.
allemaal verschillende fabrikaten
graag hoor ik van anderen hun mening over dit ontwerp
De details van dat systeem zijn verdwaald maar ik heb er nog steeds het idee van overgehouden dat actief filteren een goed uitgangspunt is. Toch heeft actief filteren ook zo zijn nadelen, alleen al het grote aantal komponenten en de gewenste nauwkeurigheid daarvan is een rem.
In dat opzicht is het state-variable filter een uitzondering: dit filter kombineert een hoog- en een laagdoorlaatfunktie in één schakeling waarbij de frekwentiebepalende komponenten zelfs met goedkope onderdelen nauwkeurig kunnen worden uitgevoerd.
Het state-variable filter bestaat uit een sommeerversterker die gevolgd wordt door 2, 3 of 4 integratoren in serie. De uitgangen van de integratoren worden met een weerstand naar de ingangen van de sommeerversterker gevoerd.
De verhouding van de weerstanden bepalen de karakteristiek van het filter, de tijdkonstanten van de integratoren bepalen de kantelfrekwentie, het aantal integratoren bepaald de orde van het filter.
Een probleem met actieve filters is de impulsweergave. Dat wordt veroorzaakt door looptijdverschillen die het signaal in de verschillende takken ondervindt. In een enkel wisselfilter zijn de looptijden niet erg verschillend. Daar waar meerdere systemen achter elkaar gezet worden is dat niet te vermijden.
Hoe erg dit effect is, wat de invloed ervan op het geluidsbeeld is, is voor mij niet helemaal duidelijk.
Met deze punten in het achterhoofd en een regelmatige blik op diverse internetsites ben ik tot het volgende ontwerp gekomen.
Dit is de simulatieschakeling waarbij de signaalbron een generator met 0 Ohm uitgangsimpedantie is en waarbij de drie uitgangen in een optelversterker weer worden samengevoegd tot één uitgangssignaal.
Amplitudetechnisch klopt het vrij aardig, alleen bij het hoge kantelpunt zit een deuk in het somsignaal van 1dB.
Met deze waarden is een proefschakeling gemaakt. Daarin is het filter voorafgegaan door een buffer-opamp en zijn aan de uitgangen ook opamps geplaatst ter buffering, voorafgegaan door een instelpot om het nivo in te kunnen stellen.
Bovenstaande foto geeft een indruk van het filterprintje, beetje wazig maar toch..
Hier is de testopstelling te zien. gesloten box, ook de middentoner is gesloten aan de achterzijde en de dome ook.
allemaal verschillende fabrikaten
graag hoor ik van anderen hun mening over dit ontwerp
Re: State-variable 3-weg Linkwitz-Riley filter
Het is een aantrekkelijk idee, zo'n state variabel filter.
Maar....
Het gaat alleen goed werken als de overdracht van je drivers in de kast na het filteren hetzelfde amplitude en faseverloop hebben als in dat mooie diagram.
Dat zal je moeten gaan meten en dan per driver correctieschakelingen verzinnen tussen je filters en de eindversterkers.
Waar zou dat dipje vandaan komen, je zou eens iets kunnen spelen met de frequentie van een van de filters. Maar dat gaat geloof ik niet bij een state variabel filter. Het is niet zo flexibel als losse Sallen & Key filters.
Leuk, leerzaam > doen!
Maar....
Het gaat alleen goed werken als de overdracht van je drivers in de kast na het filteren hetzelfde amplitude en faseverloop hebben als in dat mooie diagram.
Dat zal je moeten gaan meten en dan per driver correctieschakelingen verzinnen tussen je filters en de eindversterkers.
Waar zou dat dipje vandaan komen, je zou eens iets kunnen spelen met de frequentie van een van de filters. Maar dat gaat geloof ik niet bij een state variabel filter. Het is niet zo flexibel als losse Sallen & Key filters.
Leuk, leerzaam > doen!
Re: State-variable 3-weg Linkwitz-Riley filter
Zou dat dipje kunnen komen doordat de het laagfilter nog wat doorlaat bij het hoge kantelpunt? Het is maar een tweede orde filter. Je kan de somweerstand van het laag er even uittrekken om dat te checken.
Er is een redelijke consensus onder veel luidsprekerbouwers dat een acoustisch 4e orde linkwitz-riley filter een goed compromis is omdat het een redelijk vlakke power respons geeft en geen rimpels op de hoofd luisteras vertoont en akelige eigenschappen van de drivers buiten hun werkgebied al behoorlijk verzwakt.
Douglas Self, The Design of Active Crossovers is goed leesvoer als je jezelf wilt inlezen over luidsprekers en al of niet aktieve filters.
Er is een redelijke consensus onder veel luidsprekerbouwers dat een acoustisch 4e orde linkwitz-riley filter een goed compromis is omdat het een redelijk vlakke power respons geeft en geen rimpels op de hoofd luisteras vertoont en akelige eigenschappen van de drivers buiten hun werkgebied al behoorlijk verzwakt.
Douglas Self, The Design of Active Crossovers is goed leesvoer als je jezelf wilt inlezen over luidsprekers en al of niet aktieve filters.
Laatst gewijzigd door Agent327 op vr 09 mei 2014, 11:32, 1 keer totaal gewijzigd.
- pappaleo
- Berichten: 12406
- Lid geworden op: wo 25 sep 2013, 14:30
- Locatie: verder dan Delft of Drievliet
- Contacteer:
Re: State-variable 3-weg Linkwitz-Riley filter
Met een actief wisselfilter bestaat de mogelijkheid om allerlei correcties uit te voeren die met een passief filter soms moeilijker te realiseren zijn. Echter, het feit dat er actief gefilterd wordt heeft niet zoveel voordelen dat allerlei andere aspecten van het luidsprekerontwerp veronachtzaamd kunnen worden. De luidsprekerkast op de foto ziet er (met alle respect) niet uit alsof er aandacht besteed is aan afstraalgedrag, demping, paneelresonantieonderdrukking en last but not least unitselectie. Op deze wijze bestaat de neiging om het actief filter te gebruiken om tekortkomingen in het ontwerp te maskeren.
Pas als de genoemde punten geoptimaliseerd zijn kan met een actief filter geprobeerd worden het geheel naar een hoger plan te tillen.
Neemt niet weg dat ik het knap vind dat je zo'n schakeling in elkaar draait. Ik moet er binnenkort ook aan geloven en moet nog maar zien wat het resultaat gaat worden.
Pas als de genoemde punten geoptimaliseerd zijn kan met een actief filter geprobeerd worden het geheel naar een hoger plan te tillen.
Neemt niet weg dat ik het knap vind dat je zo'n schakeling in elkaar draait. Ik moet er binnenkort ook aan geloven en moet nog maar zien wat het resultaat gaat worden.
Re: State-variable 3-weg Linkwitz-Riley filter
de kast is even in elkaar geflanst, eigenlijk alleen maar om te kijken of het überhaupt wel wil werken.
Ook de versterkers die gebruikt zijn waren ook maar tijdelijk.
Daarvoor is een ontwerpje in de maak met 3 stuks TDA7293 erin, voorzien van een gezamenlijke standby- en clip-functie. Wanneer dat allemaal funktioneert wordt er een ander box in gebruik genomen. Daarin zit al een woofer maar de midden en hoog van deze kast moeten daarbij komen.
Wat afstraalgedrag allemaal inhoudt is voor mij nog niet zo helder.
Ook de versterkers die gebruikt zijn waren ook maar tijdelijk.
Daarvoor is een ontwerpje in de maak met 3 stuks TDA7293 erin, voorzien van een gezamenlijke standby- en clip-functie. Wanneer dat allemaal funktioneert wordt er een ander box in gebruik genomen. Daarin zit al een woofer maar de midden en hoog van deze kast moeten daarbij komen.
Wat afstraalgedrag allemaal inhoudt is voor mij nog niet zo helder.
Re: State-variable 3-weg Linkwitz-Riley filter
Ik werk met TinaTi als simulator. Deze werkt behoorlijk intuïtief zodat je redelijk snel resultaat hebt. Een nadeel vind ik wel dat je niet altijd de gewenste komponenten in de bibliotheek hebt en aanvullen lukt mij niet zo goed.
Ondanks dat kun je heel goed het effekt van bepaalde komponentwijzigingen zien.
Bij het state-variable filter kun je de karakteristiek aanpassen door de tegenkoppelweerstanden anders te kiezen. Daarmee kun je dan de deuk in de somkarakteristiek wegwerken. Ik heb in wat oudere en nieuwere lectuur diverse kombinaties gevonden voor de diverse karakteristieken, zoals: Bessel, Butterworth, Chebisev (in diverse rimpels) en laatst ook voor Linkwitz-Riley.
Het filteren blijft altijd een hulpmiddel, een luidspreker die het hele frekwentiegebied in één keer goed kan weergeven blijft eigenlijk het beste maar die zijn er eigenlijk niet.
Ondanks dat kun je heel goed het effekt van bepaalde komponentwijzigingen zien.
Bij het state-variable filter kun je de karakteristiek aanpassen door de tegenkoppelweerstanden anders te kiezen. Daarmee kun je dan de deuk in de somkarakteristiek wegwerken. Ik heb in wat oudere en nieuwere lectuur diverse kombinaties gevonden voor de diverse karakteristieken, zoals: Bessel, Butterworth, Chebisev (in diverse rimpels) en laatst ook voor Linkwitz-Riley.
Het filteren blijft altijd een hulpmiddel, een luidspreker die het hele frekwentiegebied in één keer goed kan weergeven blijft eigenlijk het beste maar die zijn er eigenlijk niet.
Re: State-variable 3-weg Linkwitz-Riley filter
Voor de aardigheid heb ik voor een enkel 4e orde state-variable filter de diverse weerstandswaarden eens in de simulator gezet.
Die waarden komen uit de Funkschau, nr8 uit 1986 (bessel en butterworth) , een "Linearteam tech paper" uit 2002 en rapport van Rane, onbekend jaartal.
Bij de eerste drie tests lag de plus-ingang van opamp 1 aan aarde en werd het signaal via opamp u5 geinverteerd aan de min-ingang toegevoerd. Dat geeft een nauwkeuriger optelling maar bij de laatste test, fig.4, gaf dat een minder goed resultaat.
Ik vind het altijd moeilijk om iets over impulsgedrag en fasegelijkheid en dergelijke te zeggen. Mijn idee daarover is dat het kunnen weergeven van een blokgolf hierover veel opheldering verschaft.
Eigenlijk heb ik nog geen enkel filter gezien dat in staat is om een blokgolf goed weer te geven, ook dit filter is daar niet helemaal toe in staat. Toch geeft het naar mijn idee een goed geluid.
Het geteste eksemplaar was trouwens een 3e orde filter, daarvoor vond ik in de literatuur niet zoveel voorbeelden met weerstandswaarden.
Die waarden komen uit de Funkschau, nr8 uit 1986 (bessel en butterworth) , een "Linearteam tech paper" uit 2002 en rapport van Rane, onbekend jaartal.
Bij de eerste drie tests lag de plus-ingang van opamp 1 aan aarde en werd het signaal via opamp u5 geinverteerd aan de min-ingang toegevoerd. Dat geeft een nauwkeuriger optelling maar bij de laatste test, fig.4, gaf dat een minder goed resultaat.
Ik vind het altijd moeilijk om iets over impulsgedrag en fasegelijkheid en dergelijke te zeggen. Mijn idee daarover is dat het kunnen weergeven van een blokgolf hierover veel opheldering verschaft.
Eigenlijk heb ik nog geen enkel filter gezien dat in staat is om een blokgolf goed weer te geven, ook dit filter is daar niet helemaal toe in staat. Toch geeft het naar mijn idee een goed geluid.
Het geteste eksemplaar was trouwens een 3e orde filter, daarvoor vond ik in de literatuur niet zoveel voorbeelden met weerstandswaarden.
Re: State-variable 3-weg Linkwitz-Riley filter
het deukje in de karakteristiek.
ik heb dit eens nader bekeken en erover nagedacht.
de afzonderlijke filters hebben een perfect somsignaal.
de schakeling is opgebouwd met eerst het hoge filter en daarna het lage filter.
deze volgorde omkeren betekent het volgende: de toegevoegde faseproblemen zijn minder geworden.
dat zal wiskundig ook wel zichtbaar te maken zijn maar dat is niet mijn sterkste kant.
zal morgen de bijbehorende karakteristieken wel doorsturen
ik heb dit eens nader bekeken en erover nagedacht.
de afzonderlijke filters hebben een perfect somsignaal.
de schakeling is opgebouwd met eerst het hoge filter en daarna het lage filter.
deze volgorde omkeren betekent het volgende: de toegevoegde faseproblemen zijn minder geworden.
dat zal wiskundig ook wel zichtbaar te maken zijn maar dat is niet mijn sterkste kant.
zal morgen de bijbehorende karakteristieken wel doorsturen
Re: State-variable 3-weg Linkwitz-Riley filter
zoals gezegd hierbij wat plaatjes.
sch1 geeft de schakeling weer waarbij beide filters hetzelfde ingangssignaal hebben en afzonderlijk uitgelezen worden. In fig 1 zijn de somsignalen VF4 en VF7 te zien, deze zijn mooi vlak. In sch 2 gaat het signaal eerst door het hoge filter waarna het laagsignaal daarvan nogmaals door een filter gaat en gecheiden wordt. Nu is er een optelversterker bijgevoegd voor de drie uiteindelijke signalen, hoog, midden en laag. Hoewel de beide somsignalen VF4 en VF7 mooi vlak zijn laat het somsignaal VF8 een behoorlijke deuk zien. In sch3 is de volgorde omgekeerd. Hier gaat ht signaal eerst door het lage filter en daarna wordt het hohe signaal daaruit verder opgesplitst in het hoge filter. Het resultaat . Kennelijk is de faseverschuiving die door het hoge filter wordt toegevoegd te verwaarlozen.
sch1 geeft de schakeling weer waarbij beide filters hetzelfde ingangssignaal hebben en afzonderlijk uitgelezen worden. In fig 1 zijn de somsignalen VF4 en VF7 te zien, deze zijn mooi vlak. In sch 2 gaat het signaal eerst door het hoge filter waarna het laagsignaal daarvan nogmaals door een filter gaat en gecheiden wordt. Nu is er een optelversterker bijgevoegd voor de drie uiteindelijke signalen, hoog, midden en laag. Hoewel de beide somsignalen VF4 en VF7 mooi vlak zijn laat het somsignaal VF8 een behoorlijke deuk zien. In sch3 is de volgorde omgekeerd. Hier gaat ht signaal eerst door het lage filter en daarna wordt het hohe signaal daaruit verder opgesplitst in het hoge filter. Het resultaat . Kennelijk is de faseverschuiving die door het hoge filter wordt toegevoegd te verwaarlozen.
Re: State-variable 3-weg Linkwitz-Riley filter
Ik ken de regeltjes nog niet zo goed, zodoende weet ik niet of het gebruikelijk is om schema's en lay-outs op dit forum te delen.
Om alles bij elkaar te houden lijkt het mij logisch van wel.
Hier de komponentenopstelling van het ontworpen printje, afmetingen 75*50 mm, enkelzijdig met 7 doorverbindingen.
Dit soort printjes laat ik altijd maken bij Milonica, als er belangstelling voor is hoor ik het wel, dan kan ik een prijs ervoor opvragen.
Om alles bij elkaar te houden lijkt het mij logisch van wel.
Hier de komponentenopstelling van het ontworpen printje, afmetingen 75*50 mm, enkelzijdig met 7 doorverbindingen.
Dit soort printjes laat ik altijd maken bij Milonica, als er belangstelling voor is hoor ik het wel, dan kan ik een prijs ervoor opvragen.
Re: State-variable 3-weg Linkwitz-Riley filter
We kunnen weer verder.
Eindelijk heb ik een versterker voor deze proefopstelling klaar, nu nog een voeding en het geheel kan worden getest.
Versterker is hier http://forum.zelfbouwaudio.nl/viewtopic.php?f=7&t=21618 beschreven.
Nu ook nog een testopstelling maken, ik heb nog een aantal WM61 mikrofoontjes liggen. Die ga ik op m'n SB X-Fi Surround 5.1 proberen. Zou moeten werken denk ik.
Eindelijk heb ik een versterker voor deze proefopstelling klaar, nu nog een voeding en het geheel kan worden getest.
Versterker is hier http://forum.zelfbouwaudio.nl/viewtopic.php?f=7&t=21618 beschreven.
Nu ook nog een testopstelling maken, ik heb nog een aantal WM61 mikrofoontjes liggen. Die ga ik op m'n SB X-Fi Surround 5.1 proberen. Zou moeten werken denk ik.
-
wouter
- Ook commercieel actief
- Berichten: 9198
- Lid geworden op: vr 10 aug 2007, 16:39
- Locatie: Lelystad
Re: State-variable 3-weg Linkwitz-Riley filter
Als je met deze filtering ook resultaten wil behalen zoals in je plaatjes zul je met drivers moeten werken dit na inbouw in een kast heel vlak meten, ook buiten het inzet gebied... Dat lijkt me een lastige opgave. Ja, een Scan-Speak 10F kan het heel goed doen, maar dan wel in een vrij brede kast.
Re: State-variable 3-weg Linkwitz-Riley filter
Ik heb nu het filter samengebouwd met een geschikte versterker, de TDA7264, deze kan 2x25 Watt leveren bij +en- 22V voeding.
zie daarvoor deze link: http://forum.zelfbouwaudio.nl/viewtopic ... 3#p1743693
E.e.a. is nog wel in het proefstadium want als alles definitief wordt hoort er ook een inschakelcircuit bij te zitten zodat de versterker alleen ingeschakeld is als er signaal is.
Hoe zouden we dat ook alweer doen?
zie daarvoor deze link: http://forum.zelfbouwaudio.nl/viewtopic ... 3#p1743693
E.e.a. is nog wel in het proefstadium want als alles definitief wordt hoort er ook een inschakelcircuit bij te zitten zodat de versterker alleen ingeschakeld is als er signaal is.
Hoe zouden we dat ook alweer doen?
Re: State-variable 3-weg Linkwitz-Riley filter
verdere ontwikkelingen van het filter.
Na lange tijd ben ik weer een stapje verder gekomen en daarbij heb ik een domme fout ontdekt!!!!
In de laatste karakteristiek gaf ik aan dat alles er mooi vlak uitzag maar... ik had ook boven de nullijn moeten kijken want de deuk was verandert in eenzelfde bult.
Dat heeft toch met looptijdverschillen te maken dus ik ben op zoek gegaan naar aanpassingen. Dan komt er een all-pas filter boven drijven en dat geeft aanzienlijke verbeteringen. Als ik dat inbouw in het filter dan blijft er een rimpel van +0,6 tot -0,2 dB over en dat begint er op te lijken.
Daarna heb ik ook nog een filter van Douglas Self op de simulator gezet en dan wordt ik toch weer enthousiast.
Dat is een 4e orde state-variable filter, precies zoals ik het zelf opgebouwd had maar één sectie meer.
Bij simulatie van dat filter is het somsignaal nagenoeg nul: -0,1 bij de lage frekwentie en vanaf het hoge x-overpunt loopt de amplitude op naar +0,17.
En dat is ook nog eens zonder allpas filter erin, dat ga ik dus ook niet meer doen.
Een print had ik hiervoor al ontworpen, het wordt dus tijd om die te maf te werken.
En dan nog eens mijn voorkeur voor dit type filter.
Dit filter is met goedkope (maar wel goede) condensatoren met een tolerantie van 20% nog te maken!!!!!
En dat komt omdat elke rc-combinatie zijn eigen versterker heeft en daarmee geen invloed op een andere rc-combinatie heeft.
Een 2e orde SallenKey filter bestaat uit 2 condensatoren en 2 weerstanden die op de juiste manier aan elkaar en een opamp zijn geknoopt.
Wanneer één van de condensatoren een andere waarde krijgt heeft dat ook invloed op de ander RC-waarde, die moet dan ook aangepast worden. Met de verschillende rekenprogramma's (FilterPro bij boorbeeld) is dat natuurlijk ook goed te doen maar ik vind het eleganter om dat per sectie te doen.
Ik heb twee simulaties aan hetzelfde filter uitgevoerd waarbij van het tweede de condensatoren allemaal verschillende waarden hebben. Daarbij zijn de weerstanden uitgerekend om dezelfde RC-tijd te krijgen.
Het resultaat is dat de karakteristieken over elkaar gelegd kunnen worden.
En ja, het eindversterkerblok is ook weer een stapje gevorderd, er is een erg simpel inschakelcircuit verzonnen. het lijkt mij een mooi resultaat
Jac
Na lange tijd ben ik weer een stapje verder gekomen en daarbij heb ik een domme fout ontdekt!!!!
In de laatste karakteristiek gaf ik aan dat alles er mooi vlak uitzag maar... ik had ook boven de nullijn moeten kijken want de deuk was verandert in eenzelfde bult.
Dat heeft toch met looptijdverschillen te maken dus ik ben op zoek gegaan naar aanpassingen. Dan komt er een all-pas filter boven drijven en dat geeft aanzienlijke verbeteringen. Als ik dat inbouw in het filter dan blijft er een rimpel van +0,6 tot -0,2 dB over en dat begint er op te lijken.
Daarna heb ik ook nog een filter van Douglas Self op de simulator gezet en dan wordt ik toch weer enthousiast.
Dat is een 4e orde state-variable filter, precies zoals ik het zelf opgebouwd had maar één sectie meer.
Bij simulatie van dat filter is het somsignaal nagenoeg nul: -0,1 bij de lage frekwentie en vanaf het hoge x-overpunt loopt de amplitude op naar +0,17.
En dat is ook nog eens zonder allpas filter erin, dat ga ik dus ook niet meer doen.
Een print had ik hiervoor al ontworpen, het wordt dus tijd om die te maf te werken.
En dan nog eens mijn voorkeur voor dit type filter.
Dit filter is met goedkope (maar wel goede) condensatoren met een tolerantie van 20% nog te maken!!!!!
En dat komt omdat elke rc-combinatie zijn eigen versterker heeft en daarmee geen invloed op een andere rc-combinatie heeft.
Een 2e orde SallenKey filter bestaat uit 2 condensatoren en 2 weerstanden die op de juiste manier aan elkaar en een opamp zijn geknoopt.
Wanneer één van de condensatoren een andere waarde krijgt heeft dat ook invloed op de ander RC-waarde, die moet dan ook aangepast worden. Met de verschillende rekenprogramma's (FilterPro bij boorbeeld) is dat natuurlijk ook goed te doen maar ik vind het eleganter om dat per sectie te doen.
Ik heb twee simulaties aan hetzelfde filter uitgevoerd waarbij van het tweede de condensatoren allemaal verschillende waarden hebben. Daarbij zijn de weerstanden uitgerekend om dezelfde RC-tijd te krijgen.
Het resultaat is dat de karakteristieken over elkaar gelegd kunnen worden.
En ja, het eindversterkerblok is ook weer een stapje gevorderd, er is een erg simpel inschakelcircuit verzonnen. het lijkt mij een mooi resultaat
Jac
Re: State-variable 3-weg Linkwitz-Riley filter
verdere ontwikkelingen van het filter.
Na lange tijd ben ik weer een stapje verder gekomen en daarbij heb ik een domme fout ontdekt!!!!
In de laatste karakteristiek gaf ik aan dat alles er mooi vlak uitzag maar... ik had ook boven de nullijn moeten kijken want de deuk was verandert in eenzelfde bult.
Dat heeft toch met looptijdverschillen te maken dus ik ben op zoek gegaan naar aanpassingen. Dan komt er een all-pas filter boven drijven en dat geeft aanzienlijke verbeteringen. Als ik dat inbouw in het filter dan blijft er een rimpel van +0,6 tot -0,2 dB over en dat begint er op te lijken.
Daarna heb ik ook nog een filter van Douglas Self op de simulator gezet en dan wordt ik toch weer enthousiast.
Dat is een 4e orde state-variable filter, precies zoals ik het zelf opgebouwd had maar één sectie meer.
Bij simulatie van dat filter is het somsignaal nagenoeg nul: -0,1 bij de lage frekwentie en vanaf het hoge x-overpunt loopt de amplitude op naar +0,17.
En dat is ook nog eens zonder allpas filter erin, dat ga ik dus ook niet meer doen.
Een print had ik hiervoor al ontworpen, het wordt dus tijd om die te maf te werken.
En dan nog eens mijn voorkeur voor dit type filter.
Dit filter is met goedkope (maar wel goede) condensatoren met een tolerantie van 20% nog te maken!!!!!
En dat komt omdat elke rc-combinatie zijn eigen versterker heeft en daarmee geen invloed op een andere rc-combinatie heeft.
Een 2e orde SallenKey filter bestaat uit 2 condensatoren en 2 weerstanden die op de juiste manier aan elkaar en een opamp zijn geknoopt.
Wanneer één van de condensatoren een andere waarde krijgt heeft dat ook invloed op de ander RC-waarde, die moet dan ook aangepast worden. Met de verschillende rekenprogramma's (FilterPro bij boorbeeld) is dat natuurlijk ook goed te doen maar ik vind het eleganter om dat per sectie te doen.
Ik heb twee simulaties aan hetzelfde filter uitgevoerd waarbij van het tweede de condensatoren allemaal verschillende waarden hebben. Daarbij zijn de weerstanden uitgerekend om dezelfde RC-tijd te krijgen.
Het resultaat is dat de karakteristieken over elkaar gelegd kunnen worden.
En ja, het eindversterkerblok is ook weer een stapje gevorderd, er is een erg simpel inschakelcircuit verzonnen. het lijkt mij een mooi resultaat
Jac
Na lange tijd ben ik weer een stapje verder gekomen en daarbij heb ik een domme fout ontdekt!!!!
In de laatste karakteristiek gaf ik aan dat alles er mooi vlak uitzag maar... ik had ook boven de nullijn moeten kijken want de deuk was verandert in eenzelfde bult.
Dat heeft toch met looptijdverschillen te maken dus ik ben op zoek gegaan naar aanpassingen. Dan komt er een all-pas filter boven drijven en dat geeft aanzienlijke verbeteringen. Als ik dat inbouw in het filter dan blijft er een rimpel van +0,6 tot -0,2 dB over en dat begint er op te lijken.
Daarna heb ik ook nog een filter van Douglas Self op de simulator gezet en dan wordt ik toch weer enthousiast.
Dat is een 4e orde state-variable filter, precies zoals ik het zelf opgebouwd had maar één sectie meer.
Bij simulatie van dat filter is het somsignaal nagenoeg nul: -0,1 bij de lage frekwentie en vanaf het hoge x-overpunt loopt de amplitude op naar +0,17.
En dat is ook nog eens zonder allpas filter erin, dat ga ik dus ook niet meer doen.
Een print had ik hiervoor al ontworpen, het wordt dus tijd om die te maf te werken.
En dan nog eens mijn voorkeur voor dit type filter.
Dit filter is met goedkope (maar wel goede) condensatoren met een tolerantie van 20% nog te maken!!!!!
En dat komt omdat elke rc-combinatie zijn eigen versterker heeft en daarmee geen invloed op een andere rc-combinatie heeft.
Een 2e orde SallenKey filter bestaat uit 2 condensatoren en 2 weerstanden die op de juiste manier aan elkaar en een opamp zijn geknoopt.
Wanneer één van de condensatoren een andere waarde krijgt heeft dat ook invloed op de ander RC-waarde, die moet dan ook aangepast worden. Met de verschillende rekenprogramma's (FilterPro bij boorbeeld) is dat natuurlijk ook goed te doen maar ik vind het eleganter om dat per sectie te doen.
Ik heb twee simulaties aan hetzelfde filter uitgevoerd waarbij van het tweede de condensatoren allemaal verschillende waarden hebben. Daarbij zijn de weerstanden uitgerekend om dezelfde RC-tijd te krijgen.
Het resultaat is dat de karakteristieken over elkaar gelegd kunnen worden.
En ja, het eindversterkerblok is ook weer een stapje gevorderd, er is een erg simpel inschakelcircuit verzonnen. het lijkt mij een mooi resultaat
Jac
Re: State-variable 3-weg Linkwitz-Riley filter
en zo is de opzet van de printlayout.
Het printje meet 6,5x7,6 cm, is enkelzijdig met 7 draadbruggen.
De potmeters waarmee de uitgangsnivo's ingesteld kunnen worden hebben een 6mm as en een hoogte van 25mm boven de print.
ze moeten dan net door het achterpaneel kunnen om te bedienen.
Als je dit printje vergelijkt met dat wat elektor net heeft gepubliceerd dan is dit toch wel wat simpeler terwijl het naar mijn idee zeker zo goed is.
Jac
De potmeters waarmee de uitgangsnivo's ingesteld kunnen worden hebben een 6mm as en een hoogte van 25mm boven de print.
ze moeten dan net door het achterpaneel kunnen om te bedienen.
Als je dit printje vergelijkt met dat wat elektor net heeft gepubliceerd dan is dit toch wel wat simpeler terwijl het naar mijn idee zeker zo goed is.
Jac
Re: State-variable 3-weg Linkwitz-Riley filter
Een unicum, ze hebben iets gepubliceerd waarin geen SMD zit !
En dat anno 2016 !
En dat anno 2016 !
Re: State-variable 3-weg Linkwitz-Riley filter
dat kan wel wezen maar in mijn ontwerp zitten maar 8 frekwentiebepalende condensatoren en bij elektor iets meer!
Re: State-variable 3-weg Linkwitz-Riley filter
Valt me nog mee dat ze geen zeldzame microcontroller hebben gebruikt ! 
-
ds23man
- Ook commercieel actief
- Berichten: 28472
- Lid geworden op: za 05 sep 2009, 18:46
- Locatie: Bananenrepubliek
Re: State-variable 3-weg Linkwitz-Riley filter
Maar wel vreselijk achterhaald door het dsp geweld van tegenwoordig. Een analoog actief filter is zo beperkt en bewerkelijk qua aanpassingen op je systeem.
Re: State-variable 3-weg Linkwitz-Riley filter
audio en digitaal is nog altijd een verstandshuwelijk.
Ik weet niet wat je allemaal precies in wil kunnen stellen maar zo nodig kun je de weerstanden in de filters digitaal instellen.
Het aanpassen van de amplitude per frekwentieband om daarmee andere zaken te corrigeren heeft niet mijn voorkeur.
Gewoon goede luidsprekers gebruiken (dat zijn altijd nog de belangrijkste onderdelen) en die aansturen met het juiste signaal geeft een goed resultaat.
Ik weet niet wat je allemaal precies in wil kunnen stellen maar zo nodig kun je de weerstanden in de filters digitaal instellen.
Het aanpassen van de amplitude per frekwentieband om daarmee andere zaken te corrigeren heeft niet mijn voorkeur.
Gewoon goede luidsprekers gebruiken (dat zijn altijd nog de belangrijkste onderdelen) en die aansturen met het juiste signaal geeft een goed resultaat.
-
ds23man
- Ook commercieel actief
- Berichten: 28472
- Lid geworden op: za 05 sep 2009, 18:46
- Locatie: Bananenrepubliek
Re: State-variable 3-weg Linkwitz-Riley filter
En als je de delaytijden niet kan compenseren, heb je nog niets aan LR filters. Daar moet je dan rekening mee houden in je kastontwerp.
- Tom Magchielse
- Berichten: 1139
- Lid geworden op: vr 16 apr 2010, 13:32
- Locatie: Borger (Dr)
Re: State-variable 3-weg Linkwitz-Riley filter
Als je een filter ontwerpt voor een bepaalde karakteristiek, liggen de eigenschappen vast. D.w.z. de structuur of de topologie van het filter heeft dan verder geen invloed meer op de karakteristieken. Dus of je een 3e orde LR of wel ander filter ook, nu bouwt met state-variable of met Sallen & Key of met een multiple feedback schakeling, de fasedraaiing en de impulsresponsie zullen precies hetzelfde zijn.
De gevoeligheid voor kleine toleranties in de componenten zal voor al die filter topologieën verschillend zijn.
Een andere overweging kan er zijn t.a.v. de signaalweg. Zo'n state variable filter kan het voordeel hebben dat de signaalweg b.v. voor het hoog erg eenvoudig kan blijven, zodat de invloed van IC's en condensatoren in het hoog heel klein kan zijn. Een soort high-end voordeel dus. Behalve state-variable filters kun je ook kijken naar filters op basis van het Bruton all-pass circuit. Dan zitten alle Ic's min of meer parallel aan de signaalweg. Ik meen dat Bob Orban zoiets heeft gepubliceerd.
groet,
tom
De gevoeligheid voor kleine toleranties in de componenten zal voor al die filter topologieën verschillend zijn.
Een andere overweging kan er zijn t.a.v. de signaalweg. Zo'n state variable filter kan het voordeel hebben dat de signaalweg b.v. voor het hoog erg eenvoudig kan blijven, zodat de invloed van IC's en condensatoren in het hoog heel klein kan zijn. Een soort high-end voordeel dus. Behalve state-variable filters kun je ook kijken naar filters op basis van het Bruton all-pass circuit. Dan zitten alle Ic's min of meer parallel aan de signaalweg. Ik meen dat Bob Orban zoiets heeft gepubliceerd.
groet,
tom
- Tom Magchielse
- Berichten: 1139
- Lid geworden op: vr 16 apr 2010, 13:32
- Locatie: Borger (Dr)
Re: State-variable 3-weg Linkwitz-Riley filter
Na enig zoeken en nadenken vond ik de schema's die ik in gedachten had, weer terug. De redeneringen van Jawi zijn me niet helemaal duidelijk, maar wat ik bedoelde gaat hierbij. De essentie is dat we een subtractief filter kunnen maken met een LR-low-pass. Het ingangssignaal moet ook nog vertraagd worden met een allpass delay die dezelfde fasekarakteristiek heeft als de LR lowpass, vervolgens wordt de output van de lowpass afgetrokken van het vertraagde ingangssignaal. Voor de allpass delay moeten we een eerste-orde hebben voor LR2, en een tweede-orde mat Q=0.707 voor LR4. Voor het gemak heb ik de waarden voor 2.5 kHz al ingevuld. Overigens, subtractieve crossovers werken alleen goed in combinatie met LR-filters.
- Tom Magchielse
- Berichten: 1139
- Lid geworden op: vr 16 apr 2010, 13:32
- Locatie: Borger (Dr)
Re: State-variable 3-weg Linkwitz-Riley filter
Wat ik nog vergat, Jawi stelt aan het begin van dit verhaal dat de tijdconstanten de afsnijfrequentie bepalen, en de terugkoppelweerstanden de vorm van de karakteristiek. Dat is onjuist, de verhouding van de tijdconstanten bepaalt de vorm van de karakteristiek, de feitelijke waarden bepalen tegelijk ook de afsnijfrequentie.
De linker delay schakeling is gebaseerd op Bruton's G.I.C (Generalised Immitance Converter).
groeten, Tom
De linker delay schakeling is gebaseerd op Bruton's G.I.C (Generalised Immitance Converter).
groeten, Tom
