bin ich jetzt voll blöd? aktive Filter

Hallo Manuel,

es ist nicht verständlich, warum Du die Bandbreite umschalten willst. Der schaltungstechnische Aufwand für ein 24dB/Oct Filter beläuft sich auf die Größe einer Streichholzschachtel.
Wenn ein Subwoofer seinen Zweck der Nicht-Ortbarkeit erfüllen soll, ist mindestens ein Tiefpass von 18dB/Oct notwendig. Das Umschalten stellt die Funktion des Subs in Frage.
Zum Einstellen der oberen Grenzfrequenz können vier Trimmer mit je 10KOhm verwendet werden. Ich kann Dir einen Schaltungsvorschlag für ein Butterworthfilter (24dB/Oct 70Hz bis 140Hz) zusenden.

Gruß

Clemens

Schaue dir mal die Schaltung unter
http://www.lcaudio.com/pdfs/subfilter.pdf
an. Sie ist verständlich, kompakt, erfüllt alle sinnvollen Anforderungen an eine analoge Schaltung und ist von jemandem, der sein Handwerk versteht.
Wenn man keinen dringenden Bedarf nach was anderem hat, sollte man damit glücklich werden.

Danke erstmal für den Schaltplan.
Auf die Schnelle ist mir jetzt zwar noch unklar wie das Relais anziehen soll (irgendwie passt das mit den Dioden nicht) aber das sei dahingestellt.
Sone Art StandBy ist sowieso nicht notwendig, da der Verstärker nicht in den Sub integriert wird, sondern nen eigenständiges Gerät bleibt.

@ TeweSound:
Die Umschaltung hat bei Verwendung als reiner Sub Verstärker natürlich keinen Vorteil, doch wie schon gesagt möchte ich mir möglichst viele Varianten offen halten. Wenn ich z.B. einmal eine Standbox bauen sollte, die per BiAmping läuft und halt nen Tieftöner extra hat, der auch etwas höher mitspielt, lässt sich mit variabler Flankensteilheit immerhin der Übergang zm MT besser gestalten. Für solche Zwecke kann das Teil auch mal gebraucht werden, daher würde ich mir ne gewisse Variabilität offen halten, denn ne passive Trennung bei 100Hz o.ä. ist nicht nur teuer sondern bringt meist auch nicht das gewünschte Resultat.


Und entschuldigt die Blöde frage: Was ist Q? Was soll man damit regeln??

"Und entschuldigt die Blöde frage: Was ist Q? Was soll man damit regeln??"
=> Q ist die Abkürzung für die Filtergüte. Man kann damit den Verlauf des Filters im Bereich seiner Trennfrequenz einstellen.
Ein Q < 0.7 führt zu einem sehr flachen Übergang.
Ein Q > 0.7 führt zu einem Überschwingen und damit gerade bei der Anwendung als SubSonic-Filter zu einem zusätzlichen Schub im Tiefbass.

Die Schaltung scheint auf +-12V ausgelegt zu sein, darum die Sache mit den Dioden in der StandBy-Schaltung. Wenn du das nicht benötigst, ist für dich ist nur der mittlere Teil der Schaltung von interresse.

naja ich teste gerade eh bisschen rum mit OPVs um mich da mal zu bilden.

Wie berechnet sich in der Schaltung denn eigentlich die Trennfrequenz? Das es offensichtlich mit f= 1/(2*Pi*R*C) geht ist mir durchaus klar. Wenn ich das auf den Tiefpass vor jedem OPV (mit dem 22nF) anwende kommen auch 60/300Hz raus aber wie rechne ich den rest ein? Also das Poti mit dem 22k im Eingang.........gegen den 47nF Kondensator vom Ausgang her komm ich da nicht wirklich auf nen grünen Zweig und einer der Filter dürfte ja auch nur -1,5dB bei Trennfrequenz machen, da sonst bei Reihenschaltung von 2 Stück doch die Trennfrequenz bereits um 6dB gedämpft wäre.
Entschuldigt die vielen fragen aber einfach nachbauen finde ich zwar nicht schlecht doch ich würds gerne verstehen, denn alles was ich jetzt schon weiss, brauch ich im Studium nicht zu lernen.

Wie Du ein normales RC-Glied ausrechnest, weisst Du ja. Da kann man ja R und Xc berechnen und Z (entsprechend der resultierenden Spannung durch geometrische Addition ermitteln). Und daraus kann man auch den Phasenwinkel berechnen usw.
Wenn man nun mit einem Widerstand X anfängt und einen festen Kondensator C wählt, so ändert sich Z zwischen fast Null bis fast Unendlich in Abhängigkeit vom Widerstand. Es gibt also keinen Bereich mit einem eindeutigen Faktor 2 der Dämpfung bei einem Faktor 2 der Frequenz. Und es gibt auch keinen Bereich, wo sich der Pegel nicht ändert, denn ein Rest an Xc bleibt ja immer.
Und wenn Du hundert 6dB-Glieder hintereinander schalten würdest, gäbe es keinen idealen Verlauf.

Einen nahezu idealen Verlauf bekommst Du mit einer aktiven Schaltung. Und bei sowas (üblicherweise mit 12dB/Oktave) hängt die optimale Einstellung vom RC-Verhältnis des ersten und zweiten RC-Gliedes ab. Es kann sein, dass der Verlauf langsam und weich ist, er kann mit einem recht scharfen Knick erfolgen oder es kann zum Überschwingen kommen.

Dies mal für den Moment.

Jetz ist es richtig, dass man bei einem mehrstufigen RC-Filter nicht einfach mit der normalen Grenzfrequenzberechnung planen und rechnen kann.
Wenn man 6 einzelne, normale RC-Filter hintereinander schalten würde, müsste man jedes so berechnen, dass es bei der gewünschten Frequenz erst 0,5dB dämpft.
Wenn man das tun will, berechnet man mal, wie gross das Spannungsverhältnis bei 0,5dB wird. Und daraus berechnet man die nötigen Werte für R und XC.
Aber erstens muss man bei reinen RC-Gliedern (ohne Trennverstärker) die gegenseitige Beeinflussung berücksichtigen und bekommt damit eine Rechnung, die sich gewaschen hat. Und zweitens bekommt man nicht den deutlichen Knick, den man eigentlich möchte.

Als zurück zur aktiven Lösung. Und wenn wir die Daten haben für ein 12dB-Filter, also eine Grenzfrequenz von 3dB, so brauchen wir für ein 24dB Filter zwei Zwölfer, aber mit einer berechneten Grenzfrequenz von 1,5dB.

Der langen Rede kurzer Sinn: Man kann die Berechnungen anstellen, aber es wird nicht ideal beim passiven Filter. Und man kann in der aktiven Version auf die Berechnungstabellen zurückgreifen, die schon existieren.


Jetzt aber noch einen Schritt weiter: Für ein 12dB-Filter benötigt man zwei unterschiedliche RC-Glieder, wobei beim Tiefpass zum Glück die Widerstände gleich sind und sich nur die Kondensatoren unterscheiden. Also ist ein 12dB-Filter mit einem Stereo-Pot machbar. Für 24dB muss man schon auf 2 Stereopot zurückgreifen, die man per Zahnrad verkoppelt.
Sinnvoller ist da der Einsatz eines Stufenschalters. Wenn man eine Oktave in 4 Bereiche teilt, also F1, F1,25 F1,5 und F1,75, so ist die Abstufung fein genug, um für jeden Fall die richtige Abstimmung zu finden. Frei regelbar bringt da echt keinen Vorteil.

Und weiter ist ein Filter von mindestens 12dB Steilheit zur Trennung nötig.

Also, ich würde Dir eine Trennung mit 24dB Steilheit und 4 Stufen pro Oktave vorschlagen. Und unter etwa 60Hz brauchst Du nicht zu trennen, denn wenn Du gute Boxen hast, die bei 60Hz noch voll da sind, hat der Sub recht wenig zu tun. Sind die Boxen aber eher schwach, brauchst Du die Unterstützung auch noch bei 80 oder 100 Hz. Und oberhalb 120Hz wird der Sub langsam aber sicher ortbar. Damit reicht eine Oktave. Und die Steilheit bringt nichts, wenn sie stärker als 24dB ist. Und der Sub funktioniert nur, wenn mindestens 12dB Steilheit eingesetzt werden.
Dann wird die Sache nämlich langsam sinnvoll.

Rest morgen!

Nach dem 5. mal.......

sehr großes Danke an den Teddy !!!!

Also so einiges ist nun schon klarer. Die ganze Sache komplett passiv zu lösen endet in einem Chaos, das ist mir durchaus bewusst und stand nie zur Debatte. Hätte da jedoch noch nen paar Fragen bevor es weitergeht:

Was meinst du mit Z?

Bei dem Verhältnis der BEIDEN RC Glieder......ist doch die Trennfrequenz gemeint, denke ich. aber wo genau ist das erste und 2. Glied. Ein ist ja direkt vorm Eingang aber das andere konnte ich noch nicht so richtig finden.

Was meinst du mit "eine Oktave in vier Teile teilen"? So wie du es geschrieben hast empfielst du keine regelbare Trennfrequenz!? Bzw. was ist F1 F1,25 ...


Trotzdem ein riesen Danke für diese doch schon recht akademische Antwort

Jetzt wart halt bis morgen!!

So, gezeichnet ist die Sache und auch berechnet. Daher erst mal das Schaltbild:

So, links ist die ganze Eingangssektion. Da kannst Du entweder über den Cinch rein und vorgesehen ist ein Pegel von 245mV bis 775mV.
Oder Du kannst von einem Lautsprecherausgang da rein. Die Buchsen mit den 10k sind am Verstärker am roten Anschuss anzuklemmen, die beiden verbundenen an Masse. Bei nicht gebrückten Endstufen ist das die schwarze Lautsprecherklemme, bei gebrückten tatsächlich Masse (gilt nicht für TDAxxx-Endstufen, da könnte noch Gleichspannung drauf sein).
Der erste OPV macht aus den beiden Lautsprechersignalen Mono. Und am Trimmregler kann man die Lautstärke anpassen. Berechnet ist die Geschichte für Verstärker von 30W bis 300W.

Dann kommen die eigentlichen Filter. Das ist also jeweils ein OPV mit den Widerständen X und den Kondensatoren Y und Z (hat nichts mit dem Z zu tun, nach dem Du gefragt hast, das kommt später).
Ich habe erwähnt, dass wir für die Frequenzumschaltung R oder C anpassen können. Hier habe ich mal C umgeschaltet (R geht aber auch). Bei 120Hz sind nur diese eingezeichneten C drin, bei 90Hz, 70Hz oder 60Hz (das ist in etwa die musikalische Verteilung innerhalb der Oktave in etwa gleiche Schritte) jeweils zusätzlich Ya, Yb oder Yc (und das Gleiche mit Z...).
Dann ganz rechts noch die Ausgangsstufe, von welcher aus ein Verstärker für den Sub angesteuert wird. Der Pegel an der Cinchbuchse ist mit 775mV vorgesehen.

Ein Subsonicfilter ist in Form der beiden Koppelkondensatoren von 2,2 Mikrofarad am Eingang des ersten und des letzten OPV eingeplant.

Unterhalb des eigentlichen Schaltbildes ist die Sache mit dem Frequenzumschalter.

Und ganz unten ist die Berechnung.
Ein normales RC-Glied berechnet sich ja nach Fg= 1 : ( 2PixRxC )
Bei einem 12dB-Filter kommt zusätzlich der Kehrwert der Wurzel aus 2 hinzu, also die 0,707.
Das ist das Eine. Und dann ist für eine vernünftige Kurve mit maximalem Knick, aber ohne Überhöhung CZ die Hälfte von CY.
Das ist das RC-Verhältnis, das ich angesprochen habe. Wären beide gleich, würde der Verlauf langsam gleitend, wäre CY das Dreifache von CZ, so käme es beim Einsetzen der Filterwirkung zu einer deutlichen Überhöhung mit einem schlechten Klang.

Nun haben wir da aber nicht ein 12dB-Filter, sondern eines mit 2x12dB. Daher gilt eine andere Absenkung als Grenze, nämlich nicht 3dB mit einem Filter, sondern 2x 1,5dB. Und das korrigiert sich in der Zahl 0,63 statt 0,707. Und aus diesen ganzen Zahlen ergeben sich letztlich die Kondensatoren, die nötig sind.

Weil die Kondensatoren mit so krummen Werten kaum zu bekommen sind, können wir auch die Kondensatoren fest lassen, nämlich für Y auf 100nF und für Z auf 50nF (2 mal 100nF in Serie).
Dann werden alle Widerstände für 120Hz 8,36k, für 90Hz 11,14k, für 70Hz 14,32k und für 60Hz 16,71k

So, jetzt zu Deinen Fragen:

Was meinst du mit Z?

Z ist die Impedanz. Wenn wir es in einer Schaltung mit Widerständen UND Kondensatoren zu tun haben, kann man nicht einfach die Widerstände zusammenzählen. Das muss geometrisch erfolgen und das Resultat ist etwas, das nicht direkt mit Strom und Spannung zu tun hat wie beim ohmschen Gesetz. Und damit man das auseinander halten kann spricht man nicht mehr von Widerstand, sondern Impedanz und bezeichnet es nicht mehr mit R, sondern mit Z.

Bei dem Verhältnis der BEIDEN RC Glieder......ist doch die Trennfrequenz gemeint, denke ich. aber wo genau ist das erste und 2. Glied. Ein ist ja direkt vorm Eingang aber das andere konnte ich noch nicht so richtig finden.

Das sind in so einer Filterschaltung wie gesagt RX mit CY und RX mit CZ.

Was meinst du mit "eine Oktave in vier Teile teilen"? So wie du es geschrieben hast empfielst du keine regelbare Trennfrequenz!? Bzw. was ist F1 F1,25 ...

Eine Oktave ist eine Frequenzverdoppelung oder am Klavier von C bis c.
Nun sollen die Grenzfrequenzen etwa gleichmässig verteilt sein, das wäre z.B. Klaviertastenabstand C bis e und e bis g und g bis c Oder eben frequenzmässig 60 zu 70 zu 90 zu 120Hz.

so, das is doch mal alles logisch

Danke für die Hilfe! Ich werde mich dann jetzt wohl mal ans "learning by doing" machen und die ein oder andere Sache Versuchen. Warum nun das Glied Rx-CY nun 1/2 Fg von Rx-CZ haben muss sei nun mal dahingestellt (gemeint ist die Berechnung der Überhöhung) aber soweit reicht mir das wohl erstmal.

Gibt es vielleicht schon eine Idee, wie sich (angenommen CZ/CY bleiben gleich) Rx über Gleichspannung regeln lässt? Das wäre natürlich die Krönung aber momentan auch mir selbst noch etwas unmöglich zu realisieren.


Trotzdem erstmal danke soweit, wenn ich noch fragen haben sollte, kann ich mich ja hier melden denke ich.

Es gibt durchaus Möglichketen, Widerstände "ferngesteuert" zu verändern.
Man könnte mit Zahnrädern aus einem Metallbaukasten...
Oder mit Fotowiderständen oder Thermistoren... Nur ist dies nicht brauchbar, da es keinen gescheiten Gleichlauf gibt. Die Dinger sind so, wie sie halt sind. Man ist zufrieden, dass sich etwas ändert.
Nein, im Ernst, es gibt digitale Potmeter. Das sind integrierte Schaltkreise, die per Adresse verändert werden können. Das wäre eine Möglichkeit. Nur musst Du dann aus einem Stellglied die Adresse generieren.
http://www.ortodoxism.ro/datasheets/Xicor/mXyyzxqy.pdf
Nun bin ich aber zu "blöd" oder zu alt für diese Technik, da muss ich den Ball abgeben. Aber kann sein, dass damit was zu machen wäre.

Warum das RC-Verhältnis bei Butterworthfiltern 1:2 sein muss, kann man in entsprechenden Beiträgen in Fachbüchern nachlesen. Das habe ich auch mal gelernt und festgestellt, dass es richtig ist. Nur heute musst Du mich um die genauen Hintergründe nicht mehr fragen. Mir reicht es, wenn ich weiss, dass es so richtig ist

Hi!

Ich hol das mal alles aus der Versenkung

Ich probier damit ja nu schon ne Weile rum, je nach Zeit. nebenbei müssen ja auch noch Lautsprecher entstehen
Jedenfalls habe ich nun nen 24dB/Okt Filter nach Maß wie bereits durchgekaut. zusammengesetzt aus 2 12er Filtern mit jeweils 47k und 47n/100n. Der 47n Konti geht ja (vom eingang aus gesehen) nach den beiden Widerständen direkt am nichtinvertierenden Eingang des OPV gegen Masse. Soweit funktioniert das auch ABER nach ca 25s bildet sich nen Brumm aus. Die schachtel fängt an rumzusurren. Anfangs noch in der Annahme ein Draht wäre abgefallenfummelte ich dadran so rum, bis plötzlich alles wieder i.o. war. nach etwas nachdenklichkeit (das Geräusch ähnelte sehr stark dem, wenn man die Masseleitung abnimmt) habe ich dann mal gezielt den 47n mit der Fingerkuppe kurzgeschlossen und siehe da, das brummen war weg. Wenn man loslässt gehts nach den besagten ~25s wieder los. Hab da nun erstmal nen 1M8 Widerstand rübergepackt und das läuft auch soweit. Aber is ja nicht Sinn der Übung. Irgendwie scheint sich der Konti aufzuladen aber nicht wieder zu entladen......für normal sollte er sich ja über die wechselne Eingangsspannung entladen. Kanns sein, dass der OPV durch die direkte Rückkopplung (Ausgang direkt auf invertierendem Eingang) den gesamten Eingang irgendwie auf ne Gleichspannung bringt, die den Kondensator überfordert? Also nicht mehr genug Kapazität zum Umladen nimmt? Kann ich, wenn es denn daran liegt das Problem lösen indem ich den Ausgang nicht direkt mit dem invertierendem Eingang verbinde, sondern über 1u oder so???

Wär nett, wenn sich da nochmal jemand zu äußern könnte.

Gruß Manuel

Manuel,

die vielleicht beste Methode ist es, mit Programmen alá Circuitmaker Filter zusimulieren.

Manchmal sagt ein Bild mehr als Worte

Ich weiss nicht, aber ich vermute...
Du hast versucht, ein 24dB-Filter aufzubauen. Wenn Du jetzt das Schaltbild nimmst, das ich hier eingestellt habe, so hast Du den ersten OPV mit der Eingangsbeschaltung, also auch der Cinchbuchse. Und von der ganzen Eingangsdingsbums geht es über ein C an den Inverseingang. Und der Noninvers liegt an Masse.
Damit bietet der Ausgang dieses OPV eine Gleichspannung von 0V, also Masse. Und diese Masse (gleichspannungsmässig) hast Du am ersten Widerstand X des ersten Filters und folglich auch am zweiten X und folglich auch am Noninvers des ersten Filter-OPV. Und damit steht die Masse auch am Ausgang des ersten Filter-OPV und über die zweiten Widerstände X kommt diese Masse auch an den Noninvers des zweiten Filter-OPV.
Wenn Du nun einfach das Filter ab dem ersten Widerstand X aufbaust, ohne den Eingangsteil davor, dann hast Du nirgends einen Massebezug und damit "saust" Dir der Noninvers-Eingang auf beliebige Spannung davon.

Hier habe ich den Massebezug beim ersten Filter-OPV durch 10k nachgebaut. Wenn Du das Ding so betreibst, sollte sich der Brumm nicht einstellen und das Zeug sollte stundenlang und ewig funktionieren.

Kay* schrieb:

Manuel, die vielleicht beste Methode ist es, mit Programmen alá Circuitmaker Filter zusimulieren. Manchmal sagt ein Bild mehr als Worte

Das kann funktionieren, muss aber nicht. Ich hatte auch schon Simu-Programme, die genau vergessen haben darauf zu schauen, ob der Noninvers wirklich Masse bekommt. Dann wäre das Programm genaus so "falsch" wie Manuels Gedankengang.

Natürlich kann man etwas vergessen und irgendwie soll die Erfahrung und das Alter auch zum Zuge kommen
Es ist einfach Grundvoraussetzung, eine beliebige Schaltung nach den reinen Gleichspannungsverhältnissen (also einfach ohne alle C) zu betrachten und abzuschätzen, ob das überhaupt geht. Und damit es hier geht, sind FET-OPV (TL071, 072 oder 074) nötig und nicht bipolare wie etwa NE5532. Bei jenen müsste man den Basisstrom berücksichtigen und die Widerstände X, an denen durch den Basisstrom eine Spannung abfällt, welche einen Ausgangsoffset bewirkt, der an den nächsten OPV weitergegeben wird...

Hi!

Also danke erstmal für die Antworten. Sorry aber ich muss mir mal angewöhnen die Schaltpläne mit was anderem zu machen. Bei Paint dauert das ewig.....hab ja sogar Target hier. Damit kann man doch eig auch Simulieren oder? Da bin ich nämlich noch nicht hintergestiegen.

Also um Missverständnissen Vorzubeugen hier mal der Plan wie das bei mir rumoxidiert. Die Eingangsstufe etc gibts alles nich.....


Widerstände eben 47k und Kontis 47n/100n, das ja eig logisch. Wenn ich die Erklärung nun richtig verstanden habe fehlt dem ersten OPV am Eingang der BEzg zur Masse.....der 2. hat das ja durch den 10k LAstwiderstand des ersten. Somit ist der 4u7 am Eingang das Problem. Dann werd ich dahinter nochmal nen 10k oder sowas gegen Masse setzen.

Danke leutz, ich meld mich wenns funktioniert........oder auch nicht

Gruß Manuel

Injen schrieb:

Dann werd ich dahinter nochmal nen 10k oder sowas gegen Masse setzen

Nein nein, die Schaltung funktioniert so wie gezeichnet, der 4µ7 ist kein Problem, und der bereits drinne 10k zwischen den Opas ist überflüssig.

Wobei der zweite 10k durchaus _hinter_ den 10µ Ausgangs-C sitzen kann.
Für Simulationen eignet sich bestens das kostenlose SWCAD, zu finden bei Linear.com. Dazu finden sich auch Erklärungen hier im Forum.

Den zweiten 10k hatte ich irgendwie übersehen. Der kann natürlich auch weg.

Hallo!

Somit ist der 4u7 am Eingang das Problem. Dann werd ich dahinter nochmal nen 10k oder sowas gegen Masse setzen.

Ich denke auch, dass du schon einen Widerstand auf Masse brauchst!
Wohin soll denn sonst der Bias-Strom vom OP-Eingang fließen!
Der würde ja jetzt den 4.7µF C langsam aufladen!
Mit langsam meine ich sehr langsam.

Gruß
Bernhard

SO gehört sich das!!

Jo. So iss schön.

Jo!

Eben so hatte ich das auch verstanden.
Aber wegen der Lastwiderstände:
Wenn ich nun den Lastwiderstand am ersten OPV weglasse, dann müssten sich doch die Offsets der beiden OPVs addieren und am Ende eben als Gleichspannung da am 10u rumstehen, richtig? Ich will blos mal wegen des verständnisses nachfragen, dass wir uns hier im uV oder max mV bereich bewegen ist mir durchaus klar.

Danke nochmal