forum.zelfbouwaudio.nl

Om een laag doorlaat filter te ontwerpen met een steile afval karakteristiek heb ik gekozen voor een Chebysev filter.
Deze heb ik gebouwd uit actieve componenten met een stel opamps, in de doorlaat zit een kleine rimpel zoals ik had verwacht want dit is een typische eigenschap van Chebysev filters maar voor de rest kan ik eigenlijk niets vreemds ontdekken.
Het filter is opgenomen in de signaal-weg tussen voor- en eindversterker en laat dus alles door tot aan de kantelfrequentie.

Maar meestal worden Chebysev filters eigenlijk in de audio techniek liever niet gebruikt, vanwege een aantal minder goede bijwerkingen.
Mede daarom worden Butherworth filters vaak gebruikt, de afval rond het kantelpunt is daarbij minder steil, maar fase draaiing en de vertragingstijd (puls responsie) zijn beter als bij een Chebysev filter.
Nog beter zijn Bessel filter maar hiervan is de afval rond het kantelpunt te flauw, dus minder steil als bij een Butherworth.

Mijn vraag is wat zijn nu de merkbare verschillen bij gebruik van een Chebysev filter, is er een merkbare (hoorbare) bijwerking?
Of is een Chebysev filter minder stabiel; uitslinger effecten (ringing) met gebruik van opamps, waardoor er in plaats van filtering juist een heleboel frequenties bijkomen?

M.i. is het belangrijkste nadeel dat het ook zonder ripple kan. Verder is de aansluiting met andere drivers met zo'n filter vaak niet zo goed.

Butterworth is alleen nuttig voor oneven orde filters omdat ze een Q-factor van 0,7 hebben. Voor even orde filters kun je het beste Linkwitz-Riley filters gebruiken (Q 0,5). Op zich zijn die ook vrij eenvoudig te bouwen en de group delay zou tot 6e of 8e orde geen probleem moeten zijn.

Het is niet helemaal duidelijk of je hier een wisselfilter bedoelt, of lowpass om de bandbreedte van de keten te beperken.
Als wisselfilter zijn de Chebyshevs geen succes. Je kunt er geen LP/HP combinatie mee vormen waarvan de som allpass is.
De grote fasedraaiing rond de afsnijfrequentie zou bovendien "lobing errors" opleveren.
Als lowpass op bijv 15 kHz is het een ander verhaal.
Afgezien van elliptische filters geven Chebyshevs de snelste overgang van doorlaatband naar stopband. Je tast dus het gewenste spectrum het minst aan bij een gegeven onderdrukking van het ongewenste spectrum. Vooral de hogere ordes produceren nogal wat "ringing" die ook ernstiger wordt naarmate de rimpel in de doorlaatband groter wordt gekozen. Over de hoorbaarheid daarvan verschillen de meningen, maar je kunt wel stellen dat deze effecten nauwelijks hoorbaar zijn bij hoge afsnijfrequenties (>15 kHz), en duidelijk hoorbaar bij afsnijfrequenties in het 1-5 kHz gebied.
Bedenk overigens, dat alle audio die via een of andere transmissieweg (radio,TV) tot ons komt, ook steil gefilterd is in het hoog, vaak met hoge-orde Chebyshev filters. Dat is deels nodig om het spectrum van de zenders te begrenzen, en deels ook om aliasing in AD-converters te vermijden. Bij veel radiozenders staan filters voor beide doeleinden in cascade! Toch wordt daar zelden of nooit over geklaagd.
Ook het productieproces van CD's (AD en DA) maakt gebruik van (zeer steile) filters, hetzelfde geldt voor MPEG gecodeerd audio zoals AAC en MP3. Wat er bij die laatste twee allemaal aan filters inzit, wil je niet weten. En nu luisteren via high-end buizenbakken!
groeten,
Tom

Martin V schreef:

Om een laag doorlaat filter te ontwerpen met een steile afval karakteristiek heb ik gekozen voor een Chebysev filter.
Deze heb ik gebouwd uit actieve componenten met een stel opamps, in de doorlaat zit een kleine rimpel zoals ik had verwacht want dit is een typische eigenschap van Chebysev filters maar voor de rest kan ik eigenlijk niets vreemds ontdekken.
Het filter is opgenomen in de signaal-weg tussen voor- en eindversterker en laat dus alles door tot aan de kantelfrequentie.

Maar meestal worden Chebysev filters eigenlijk in de audio techniek liever niet gebruikt, vanwege een aantal minder goede bijwerkingen.
Mede daarom worden Butherworth filters vaak gebruikt, de afval rond het kantelpunt is daarbij minder steil, maar fase draaiing en de vertragingstijd (puls responsie) zijn beter als bij een Chebysev filter.
Nog beter zijn Bessel filter maar hiervan is de afval rond het kantelpunt te flauw, dus minder steil als bij een Butherworth.

Mijn vraag is wat zijn nu de merkbare verschillen bij gebruik van een Chebysev filter, is er een merkbare (hoorbare) bijwerking?
Of is een Chebysev filter minder stabiel; uitslinger effecten (ringing) met gebruik van opamps, waardoor er in plaats van filtering juist een heleboel frequenties bijkomen?

Of het nu steile filters zijn of hogere orde filters met een steil verloop maakt niet zoveel uit. Belangrijkste is de snelheid van het faseverloop. Boven een zekere snelheid van het faseverloop gaat het filter duidelijk hoorbaar meespelen.

Ik heb in de studio destijds wel eens luistertesten gedaan met low pass steile filters. Bij zo'n filter gaat op de kantelfrequentie zo'n filter duidelijk "zingen". B.v. bij een filter met een kantelfrequentie van 2 KHz ga je duidelijke een toon horen op 2 KHz. In steile filters en daar behoren Chebysev ook onder, zitten componenten met een hoge Q die in de stap/impuls responsie slingereffecten veroorzaken.

Hartelijk dank voor jullie reacties en aanbevelingen.

In het actieve filter zitten niet echt componenten met een hoge Q; hier worden gewoon RC combinaties toegepast
met MKT condensatoren en metaalfilm weerstanden van 1%.
Maar toch had ik het vermoeden dat er uitslinger effecten waren, zo raakte ik iets aan tijdens de testen (ik weet niet meer waar)
normaal zou je dan een bromspanning op de oscilloscoop moeten zien, ik zag trillingen van 4 of 5kHz.
Hoe zou je eventuele ringing tegen kunnen gaan in zón filter, ik gebruik een 8e orde Chebysev filter.
Tijdens normaal gebruik en ook tijdens het doormeten had ik geen vreemde effecten, behalve een kleine piek in de doorlaatband.
Deze piek is het gevolg door het afronden van de componentenwaarde, inmiddels is in een verbeterde versie is de exacte weerstands waarde zoveel mogelijk benaderd door het parallel/serie schakelen van de weerstanden.

In de laatste secties van dit filter moet een C van 100pF en 330pF, kan ik daar keramische typen voor gebruiken of moeten dit ook folie condensators zijn?

Een achtste-orde Chebyshev bevat 4 tweede-orde secties in cascade. Sommige van die secties hebben een hoge Q, andere een lage. De secties met de hoge Q slingeren stevig na, de secties met de lage Q werken als een slappe lowpass en dempen dit uitslingeren weer, zodat het totale uitslingergedrag wordt zoals het bij dit filter past. Maar hoge-orde Chebyshev filters zullen wel zeker enig uitslingeren vertonen.
Hoge-orde filters bevatten altijd secties die erg gevoelig zijn voor component variaties, zodat grote precisie van de componentwaarden vereist is. Dat is een nadeel van dit type filter. De gevoeligheid voor afwijkingen in de componentwaarden verschilt per implementatie; Multiple-feedback (Rauch) filters zijn in dat opzicht gunstiger dan de bekende Sallen&Key variant.
groeten, Tom