Projekt filtru aktywnego do 3-drożnej kolumny: wybór nachylenia i elementów

chciałbym prosić o pomoc w projektowaniu filtru do 3-drożnej kolumny aktywnej. wybadałem na elektrodzie programiik do obliczania takiego filtru(załączam zrzut) i w związku z tym mam kilka pytań
1. czy lepszy jest 12db/oct czy 18db/oct ?
2. jak wartości elementów mają się do impedancji głośnika ?
3. czy taki filtr można wykonać na TL071 lub TL072 przy takiej samej konfiguracji i takich samych elementach ?
4. gdzie tu można wstawić potencjometry tak żeby można było regulować każdy tor oddzielnie i wszystkie razem ?
a może kotś ma lepszy projekt ??

Co lepsze niby 18Db okt ale to kwestia gustu.
Co do wartości elementów to raczej wpływu nie mają bo jest to filtr aktywny który jest dawany przed wzmacniacz.Tl podejdą bezproblemu.Potencjometry wstaw za kazdym wyjściem HIGH MID i LOW

ok dzięki ALTON, główny potencjometr dałbym za U1, a jak wartości potencjometrów, jakie wstawić ?
Mówisz, że niby lepsze 18db/oct ale jaka jaka to w praktyce różnica, w dźwięku ? może jakiś meloman aufiofil sie wypowie

a może ktoś mi podpowie jaką końcówke mocy zastosować do tonów wysokich i średnich jakąś ok 30-50W mocy do niskotonowych zastanawiam się nad tda7294. z góry dzięki

wysokie TDA2030 średnie TDA2040 lub 2030 i bas TDA7294.A może to i będzie zanatto.

Proponuje 12dB/okt bo sa mniej wrazliwe na tolerancje elementow i bez klopotu mozna wyniki zaokraglic do typowych wartosci zamiast stosowac jakies udziwnione wartosci. Czestotliwosc kazdego filtru mozna regulowac plynnie ale wydaje mi sie ze to za trudne dla ciebie. Wystarcza ci potencjometry na wyjsciach ale z ograniczona regulacja bo po co ci regulacja od zera w praktyce powinna wynosic +- kilka dB. Wartosc dosc mala ok 10kom. Koncowki mocy wszystkie takie same! Bo jak podlaczyc TDA2030 i TDA7294 pod jeden wspolny zasilacz? Robic dwa? Bez przesady! Proponuje 3*TDA2050 lub 2052 albo 3*TDA7294. Zasilacz wcale nie musi miec mocy trzy razy takiej jak koncowki mocy! Kazdy glosnik bedzie pobieral swoja moc i tak wysokotonowy bedzie wyciskal tylko 2-3W sredniej mocy wiec zasilacz moze byc o mocy rzedu 100-150W do trzech TDA. Moc mozna dobrac napieciem zasilania i impedancja glosnikow zaleznie od ich skutecznosci. Mozna tez na bas dac koncowke mostkowa a na reszte pojedyncze jak kto woli. W pdf-ie TDA 2050 lub 2052 jest schemat prostej kolumny aktywnej z biernymi filtrami wejsciowymi moze od tego bys zaczal.

irek2 w sumie to masz i racje 12db/oct będzie chyba najlepiej działało, płynna regulacja częstotliwości w tym wypadku jest całkowicie zbędna. Masz może jakiś programik do obliczenia takiego filtru ?
Z końcówkami mocy to sobie jeszcze raz przemyśle.A ten schemat kolumny w pdf-ie tda2052 to raczej nie.

Osobiscie nie obliczam teoretycznie filtrow tylko symuluje je w elektronicznym symulatorze np Elektronic Workbench gdzie dobieram typowe wartosci rezystorow i kondensatorow. Mozna zasymulowac sobie zlozenie charakterystyk ale na koncu mierze cala kolumne i wprowadzam zmiany w podziale zeby wypadkowa charakterystyka byla plaska. Jak wiadomo charakterystyka samego filtru naklada sie na charakterystyke glosnika dajac zupelnie inna odpowiedz czestotliwosciawa niz filtr teoretyczny. I jesli charakterystyka samego glosnika opada ok 6dB/okt to dodajac filtr aktywny 6dB/okt osiagamy wypadkowe 12dB/okt wiec nie zawsze warto stosowac strome filtry.

warto stosować bardzo strome filtry nawet dla najwyższej klasy głośników, chciałem obalić bzdury których się naczytałem w wielu książkach i artykułach, że wystarczą filtry 6 czy 12 dB - głosniki w konstrukcji wielodrożnej nie mogą grać tego samego kawałka pasma i ideałem byłby filtr tnący maksymalnie stromo. Wiem, bo robiłem i słuchałem mnóstwo filtrów od Bessela po Butterwortha od 6 do 30dB/okt, a nawet 60dB/okt i zestaw na bazie tego ostatniego pomimo dużych zniekształceń fazowych grał zdecydowanie najwierniej. Dziwne ale pomimo wielu wad Czebyschew +-0.2 czy 0.25 grał najlepiej ale ze względu na nierównomiernosć, zniekształcenia fazowe i przerzuty nie odwaźyłem się go zastosować. W końcu zrobiłem kolumny aktywne na amplifiltrach piątego rzędu, ze względu na dążenie do ekstremalnego skrócenia drogi sygnału i uważam to rozwiązanie ze znanych mi za najlepsze. Filtr 30dB/okt można łatwo wykonać także na 1 wzmacniaczu operacyjnym, układ z Elektora jest bardzo prosty i ma wzmocnienie 2V/V. Jeśli chodzi o wzmacniacze to do niskich tonów od biedy można by zastosować scalaki ale do wysokich i średnich lepiej dać coś na elementach dyskretnych- mam na myśli high-end bo do niższej półki wystarczą układy. Pomysł z aktywną zwrotnicą świetny- w klasycznych biernych zestawach nie ma możliwości nawet przybliżyć się do tej jakości dźwięku bez względu na zastosowane rozwiązania Filtr 5 go rzędu wymaga stosowania dokłądnych elementów, ja użyłem mierzonych +-0.02 % ale wystarczą 1 %, w zwronicach niższego rzędu można użyć mniej precyzyjnych części.

gdybyś robił filtr w/g tego schematu to 1-szy stopien zmień na wtórnik zamiast przyszumiacza, potencjometr nie może być za us1 bo filtry powinny być sterowane z zerowej rez. czyli daj na wejście a wzmocnienia torów wyrównasz w petlach końcówek mocy. Najlepiej zrobić filtr książkowy i po sprawdzeniu czy charakterystyka jest idealna można później zmieniając wartość jednego elementu np. kondensatora lub dokładając rezystor i kond. wprowadzać korekcję do wyrównania wad samego głośnika. Układy TL spiszą się dość dobrze, zawsze w przyszłości będzie można wymienić na BB lub AD, chociaż najlepsze są symetryczne wzm. różnicowe na tranzystorach

audiofil

Poznalem kilku audiofilow i kazdy z nich mial swoj poglad na konstrukcje sprzetu.
smakismaki to ze lubisz filtry o stromosci 30dB/okt to tylko twoje prywatne zdanie jest wiele audiofilskich firm ktore wrecz przeciwnie twierdza ze najlepsze sa filtry 6db/okt. Ja podsumowuje to tak najlepsza zwrotnica jest brak zwrotnicy ale ze jest ona konieczna to niech bedzie mozliwe najprostrza. Nastepna sprawa to to ze teoretyczne filtry beda dzialac tylko wtedy kiedy beda mialy teoretyczne glosniki czyli idealne. A jak wiadomo glosnik ma swoja charakterystyke. Kazdy projektowany filtr bierny w kolumnie uwzglednia charakterystyke samego glosnika. Natomias aktywny filtr to tylko filtr aktywny i podlacza sie do niego rozne glosniki z nadzieja ze zawsze uzyska sie idealne polaczenie w punkcie podzialu a to kompletna bzdura. Nie mowie ze filtracja aktywna jest zla bo nautilus jest jedna z najlepszych kolumn na swiecie i jest to aktywna kolumna. Tylko ze ma specjalnie zaprojektowane filtry do zastosowanych glosnikow. A ktory amator potrafi to zrobic nie majac odpowiednich przyrzadow pomiarowych? Ostatnia sprawa to ze glosniki w nautilusie sa tak straszne ze nie daloby sie zrobic z nich kolumny na filtrach biernych.
Odradzam robienie filtrow wyzszych rzedow niz 24dB/okt przez amatorow bez mozliwosci pomiaru koncowego wyniku. To po prostu nie ma sensu!

rzeczywiście temat jest pozornie prosty, ale nawet amator uzyska duużo lepsze wyniki robiąc filtry aktywne, po dobraniu elementów pomierzona charakterystyka filtra jest idealna ( spróbój w biernych, hehehe) i wystarczy dobrać wzmocnienia i korekcję jeśli głośnik ma wady.
Zrobiłem amplifiltry o nachyleniu tylko 30dB/okt trochę z wygody i aby skrócic maksymalnie drogę sygnały ale o większym nachyleniu grają lepiej pomimo zniekształcen fazy i wystarczy posłuchać aby się przekonać co jest naprawdę lepsze - w praktyce najwazniejsze jest aby dwie membrany nie grały tych samych częstotliwosci w nierównej fazie a w filtrach 6 czy 12 dB pracują razem bardzo długo, pomijam wady głośników poza wykorzystywanym pasmem ( najwiekszy dla mnie problem to zmiana temperaturowa pojemności kondensatorów, aby uzyskać stabilną termicznie wartość z tolerancją setnej procenta, problem z miernikiem tej klasy, którego nie posiadam itp. ) Zastanawiałem się nad całym torem 60dB/okt ( 1 filtr tylko na dwóch dyskretnych wzmacniaczach!!) i trochę żałuję, że przysztukowałem, może kiedyś zrobię nowe lepsze paczki jak opracują lepsze głośniki, jeśli będą w ogóle potrzebowały zwrotnic a te pójdą na tył.
Odnośnie Nautilusa to w zasadzie jedyny zestaw jaki znam zrobiony w miarę sensownie a wypowiedzi rzekomo audiofilskich firm lepiej nie czytać
bo ich interesuje promocja produktu a nie prawda

PZDR

też myśle że lepiej zrobić filtr aktywny niż zwrotnice, tymbardziej że nie mam dostępu do praktycznie żadnej odpowiedniej aparatury pomiarowej, a tak poszczególne tory wyreguluje sobie na słuch potencjometrem. smakismaki przekonałeś mnie do stromych filtrów ale chyba zrobienie 30db/oct to dla mnie za trudne ,a więc będe trzymał sie tego schematu, smakismaki
mówisz żeby pierwszy stopien zmienić na wtórnik, chodzi ci o zwykły wtórnik napięcia (wejście odwracające zwarte z wyjściem przez rezystor o maksymalnej wartości, a sygnał podajemy bezpośrednio na wejście nieodwracające)? Pierwszy raz coś takiego "projektuje" jak dotąd składałem gotowce i raczej jak coś zrobie to nie będe z tym eksperymentował, przynajmniej nie od razu

Wtornik na wejsciu to uklad pracy wzmacniacza operacyjnego ze 100% sprzezeniem zwrotnym. Taki uklad nie ma wzmocnienia napieciowego tylko pradowe. Schemat powyzej daje dokladnie taki sam efekty tyle ze w tym ukladzie wzmacniacz pracuje w ukladzie odwracajacym ze wzmocnieniem rownym 1. Dlatego ze filtry odwracaja faze a wiec zeby faza wyjsciowa byla zgodna z wejsciowa na wejsciu znajduje sie odwracacz fazy. Taki uklad teoretycznie nieco bardziej szumi ale to nie jest bardzo istotne. Mozna dac mniejsze oporniki zamiast tych 100kom np 10kom.

im wyższy rząd filtru, tym elementy powinny mieć mniejszą tolerancję - w filtrze 5-go rzędu zaleca się minimum 1% a w 18dB/okt na okt. nie muszą być tak dokładne; rezystory 1-2% i kondensatory 2-5% tolerancji powinny spokojnie wystarczyć, dlatego łatwiej kupić części i można obejść się bez miernika. Po zmianie rezystorów na 5-10kOhm szumy będą mniejsze, zaproponowałem wtórnik, bo szczególnie przy wzmacniaczu z wejściem na tranzystorach bipolarnych i sterowaniu z małej rez. parametry szumowe będą najlepsze, ma to pewne znaczenie bo potencjometr do regulacji wzmocnienia najlepiej dać przed filtrem i przy mniejszym sygnale stosunek sygnał/szum będzie gorszy. Dla osiągniecia najlepszych parametrów S/N wzmocnienia końcówek mocy powinny być małe a filtr sterowany wyższym napięciem. Ja wolę układy dyskretne, ale bez mierników i oscyloskopu zrobienie najwyższej klasy wzm. oper. bez doświadczenia jest mało możliwe dlatego na Twoim miejscu stosowałbym pojedyńcze wzmacniacze operacyjne, nawet TL po to aby w przyszłości mieć możliwość wymiany na najlepsze dostępne Analog Devices lub Burr-Browna. Jako pierwszy operacyjny lepszy od TL071 w tym zastosowaniu będzie np. z tanich NE5534. Na tym LF i darlingtonach robiłem daawno temu końcówkę mocy ok 40-50 W/ 4Ohm i miała całkiem przyzwoite parametry, chociaż zasilanie op. dałem sporo wyższe od katalogowego działa u gostka do tej pory. Zniekształcenia rzędu kilku tysięcznych procenta i ok.55V/mikrosekundę po optymalizacji, niestety bez oscyloskopu takiego wyniku się nie uzyska.

irek2 napisałeś "Dlatego ze filtry odwracaja faze a wiec zeby faza wyjsciowa byla zgodna z wejsciowa na wejsciu znajduje się odwracacz fazy" z tego wynika ze tor średnich tonów jest odwrócony w fazie w stosunku do pozostałch.
a czy główny potencjometr mógłbym wstawić w pętli sprzężenia U1 zamiast rezystorka ?

Filtr srednich tonow owszem wnosi przesuniecie fazowe. Prawdopodobnie jest ono konieczne zeby glosniki odpowiednio sie polaczyly jednak to trzeba sprawdzic pomiarami i dobrac podlaczenie glosnikow w fazie lub przeciw fazie. Dlatego tez mozna dac na wejsciu wtornik nieodwracajacy a potem odwrocic faze na glosniku i otrzymamy to samo.
Filtry wysokich rzedow z tzw wielokrotnym sprzezeniem zwrotnym czesto na jednym wzmacniaczu operacyjnym sa bardzo trudne do wykonania. stawiaja wysokie wymagania na wzmacniacz szczegolnie dla wysokich tonow jak i bardzo mala telerancje elementow. Ja proponuje zastosowac klasyczny filtr 12dB/okt z wtornikiem na opampie i jesli chemy uzyskac wysokie rzedy polaczyc kilka takich ukladow jeden za drugim. Taki uklad nie jest wrazliwy na tolerancje elementow i zupelnie bez znaczenia sa opampy bo i tak pracuja jako wtornik z pelnym pasmem przenoszenia siegajacym grubo ponad 1Mhz i minimalnymi szumami.
Glowny potencjometr glosnosci musi znajdowac sie na wejsciu tego ukladu. I moze byc wlaczony w petle sprzezenia zwrotnego. Jednak taki uklad czesto powoduje trzaski w regulacji na niskich poziomach. Ma ta zalete ze mozna nim zwiekszyc wzmocnienie. Najlepiej wyprobowac oba warianty razem z klasycznym potencjometrm do masy.

teoretycznie powinieneś zamienić biegunowość średniotonowego właśnie dlatego, że filtr przesunie fazę ale ze względu na zniekształcenia fazowe głośników, ewentualne korekcje i rodzaj filtrów i wynikające z tego różne przesunięcia fazy dla częstotliwości podziału najlepiej będzie odsłuchać zestaw w rejonach częstotliwości podziału i podjąć decyzję odnośnie faz. Gdybyś robił filtry 12 dB/okt czy 24dB/okt średniotonowy raczej powinien pracować w odwrotnej fazie.

moim zdaniem najrozsadniejsze w filtrach pasywnych jest 18dB/oct, a w aktywnych 24dB/oct. I akurat takie filtry zdarzaja sie najczęsciej w profesjonalnym sprzęcie. 6dB/oct powoduje ze glosnik wysokotonowy dostaje za duzo basu i często z tego powodu pracuje nieliniowo, poza tym ma to takze aspekt mocowy - zmniejsza sie wutrzymalosc przy tak malym nachyleniu. Z drugiej strony glosnik sredniotonowy nie powinien grac zbyt duzych czest z powodu dużych zniekszt harmonicznych.
18-24dB jest pod tym katem optymalne.
Natomiat 30 czy 60 dB to jest moim zdaniem choroba audiofilska. Przerost formy nad trescia. Jezeli już te 30dB to tylko Linkwitz-Riley z wzgledu na zniekszt fazowe. A jeśli juz koniecznie chcemy być blisko idealu to niech będzie 80dB/oct ale bez fazy filtr cyfrowy NOI.

irek2 chyba nie moge za bardzo wstawić na wejśćiu potencjometr podłączony do masy, bo kiedy ścisze maksymalnie rezystancja wejściowa układu będzie wynosiła 0, a to chyba nie jest wskazane.
co to jest "opamp" ?

najlepiej do reg. głośności daj potencjometr 10kOhm ( małe szumy i praktycznie każde źródło poradzi sobie z takim obciążeniem, firmy ALPS są dobre) za nim kondensator dobrej klasy min. kilka mikro ( aby nie przesuwał fazy nawet dla 20Hz) i rezystor polaryzyjący do masy np. 100kOhm. Niektóre b. szybkie układy powinny mieć jeszcze rezystor 1- kilku kOhm i kondensator filtrujący częstotliwości powyżej ponadakust ze 100 lub więcej pF, zależy od układu, ja tnę powyżej kilkuset kHz ale mój dyskretny przedwzmacniacz ma ustalane przerzuty na sygnale prostokątnym 1 MHz i jest ekstremalnie szybki, podobnie jak końcówki mocy do średnich i wysokich tonów na kilku rónolegle łączonych BD 139/140 Philipsa.
Jeszcze jedna ważna sprawa o której nie pisze się : jeśli robisz filtry niskiego rzędu 6 czy 12 dB/ okt to kopułki głośników średnio i wysokotonowych powinny być w jednakowej odległości od słuchacza, w praktyce głośnik wysokotonowy umieszcza się w nadbudówce najlepiej w kształcie kulki lekko cofniętej do tyłu, także ze względu na bardzo niekorzystny wpływ przdniej płyty prostopadłościanu na wysokie i srednie. Umieszczenie obydwu głośników na płycie przedniej bardzo psuje jakość, deformuje charakterystykę i dźwięk nie ma precyzji. Natomiast przy filtrach wysokiego rzędu 30dB/okt czy wyżej jest to tylko minimalnie zauważalne, trudno nawet ustalić fazę, bo jeśli głośniki grają co innego to sobie wzajemnie nie przeszkadzają i charakterystyka jest b. dobra i nie zmienia się tak bardzo przy małym przesunięciu mikrofonu pomiarowego.

a może ktoś podrzuci schemacik podobnego filtru tylko 12db/oct np. butterworth'a. Po połączeniu kaskadowym będe miał 24db/oct.

łącząc 2 sz po 12dB niby wyjdzie 24 ale charakterystyka będzie inna i przy częstotliwości podziału 6 dB spadku, dlatego trzeba policzyć od razu 24 dB/Okt http://downloads-zdnet.com.com/FilterPro/3000-6677-10215352.html - ściągnij program i możesz moment zrobić dowolny, ja polecam Butterwortha ale raczej typ Sallen-Key, program już 3 rzędu rozbija na 2 opampy i ja wolę 5 rzędu na 1 operacyjnym ( najkrótszy możliwy tor ) ale przy braku dokładnego miernika pojemności łatwo Ci będzie zrobić dowolny filtr korzystając z tego programu