Warning: A non-numeric value encountered in /customers/f/d/e/lcaudio.dk/httpd.www/CoreDK/PHP/index.php on line 204 L C Audio Technology / Aktiv Filterteori
Forside Virksomheds Profil Generel Information E-Mail International
Forretningsbetingelser.

Forside
Serie Delefilter
Subwoofer Filter
Passive Delefiltre
Aktiv Filterteori

L C Audio Technology
H.C. Andersensvej 56
8230 Åbyhøj
Danmark

Kontakt
info06@lcaudio.dk
el. Gert Frederiksen
+45 6062 9017

Teknisk support
support@lcaudio.dk

Webmaster
web07@lcaudio.dk




    Konstruktion af et aktivt delefilter.

    Aktive delefiltre.

    Herunder giver vi grundreglerne for konstruktion af aktive delefiltre efter karakteristikken Linkwitz Riley, som betragtes som det mest anvendelige til hifi systemer.

    Linkwitz Riley filtre har en forholdsvis blød afrulning, men til gengæld meget små fasefejl. Selve filtre kan indbygges i en effektforstærker, af enhver slags, og de viste filter diagrammer kan direkte trække indgangen på alle de forstærker typer vi sælger, dvs. både ZAPpulse, The End Millennium XP og ZAPsolute eller kombinationer af disse. Og efter al sandsynlighed også enhver anden effektforstærker.

    For at holde det på et så praktisk plan som muligt viser vi et diagram for et 2. ordens filter (12 dB pr. oktav), en formel for beregning af filter komponenterne, og derefter en tabel med eksempler på typiske frekvenser, og de komponenter der så skal bruges for at realisere disse knækfrekvenser (Fc).
    Ønsker man at lave filter med flere ordens afskæringer,

    		 end 2. ordens, f.eks. 24dB eller 4. ordens kan dette lade sig gøre ved at sætte flere af disse kredsløb efter hinanden, men man skal så ændre karakteristikken af hver 2. ordens blok fra Linkwitz Reily til Butterworth. Det lyder måske kompliceret, men det er faktisk ret nemt. Se mere om dette længere nede på denne side.
    For at frekvenserne skal passe, så er det en nødvendighed at indgangssignalet har en lav impedans. Det vil i praksis sige, at filteret skal trækkes på indgangen af en forforstærker eller en buffer. Det duer med andre ord ikke at koble sådan et filter efter et potentiometer, der virker som volume kontrol.Gør man dette vil knækfrekvensen ændre sig i takt med, at man skruer op og ned.

    Har man ikke andre muligheder ved hånden, kan man bruge den ene opamp i en dobbelt opamp pakke, som indgangs buffer. Men dette er som sagt kun nødvendigt hvis det ikke er en forforstærker der trækker indgangen af filteret.





    Sammenhæng mellem ordner og dB pr. oktav.
    1. Orden6 dB pr. oktav1 sæt kondensator og modstand0-1 opamps
    2. Orden12 dB pr. oktav2 sæt kondensator og modstand1 opamp
    3. Orden18 dB pr. oktav3 sæt kondensator og modstand2 opamps
    4. Orden24 dB pr. oktav4 sæt kondensator og modstand2 opamps

    Højpas Filter

    Et højpas filter tillader høje toner at passere filteret. Det vil sige det blokerer for lave toner, fx. Bas. Et højpas filter kan bruges til diskant og mellemtone enheder, eller til at lave et sub filter til en satellit højttaler.



    Frekvensen Fc er den frekvens hvor signalet er faldet 6 dB i forhold til kurvens flade del, altså meget højere oppe i frekvensområdet.

    Komponentværdierne for R og C bestemmes ud fra den ønskede delefrekvens Fc. Afhængig af hvilke værdier der ligger fast benyttes en af disse tre formler:



    Eksempel: Sættes R til 10k og C til 100nF, giver det en Fc på 159 Hz. Husk at 10k = 10.000, og 100n = 100 10E-9. 2pi kan blot sættes til 6,28, som er en præcis nok afrunding af 2 x 3,14159.... osv.
    R vælges ud fra at man ønsker en rimelig indgangsbelastning af det foregående trin. Ønsker man en belastning på omkring 10k, i hele toneområdet, skal man vælge R til at være 20k

    		 eller nærmeste standard værdi: 22k. Kondensatoren skal ofte sammensættes af flere forskellige værdier, som parallelkobles. 452 nF sammensættes eksempelvis af en 330 nF + 100 nF + 22 nF. Man skal dog huske på at det sikkert er ligegyldigt om knæk frekvensen kommer til at ligge på fx. 16 Hz eller 16,2 Hz, og derfor behøver man ikke altid at ramme kondensatorværdierne helt nøjagtigt.




    16 HzR = 22k C = 452 nF
    20 HzR = 22k C = 362 nF
    32 HzR = 22k C = 226 nF
    80 HzR = 22k C = 90 nF
    100 HzR = 22k C = 72 nF
    120 HzR = 22k C = 60 nF
    150 HzR = 22k C = 48 nF
    200 HzR = 22k C = 36 nF
    300 HzR = 22k C = 24 nF
    1000 HzR = 22k C = 7,2 nF
    1500 HzR = 22k C = 4,8 nF
    2000 HzR = 22k C = 3,6 nF
    2500 HzR = 22k C = 2,9 nF
    2700 HzR = 22k C = 2,7 nF
    3000 HzR = 22k C = 2,4 nF

    Lavpas Filter

    Et lavpas filter tillader lave toner at passere filteret. Det vil sige det blokerer for høje toner, fx. Diskant. Et lavpas filter kan bruges til bas og mellemtone enheder.



    Frekvensen Fc er den frekvens hvor signalet er faldet 6 dB i forhold til kurvens flade del, altså meget længere nede i frekvensområdet.

    Komponentværdierne for R og C bestemmes ud fra den ønskede delefrekvens Fc. Afhængig af hvilke værdier der ligger fast benyttes en af disse tre formler:



    Eksempel: Sættes R til 10k og C til 100nF, giver det en Fc på 159 Hz. Husk at 10k = 10.000, og 100n = 100 10E-9. 2pi kan blot sættes til 6,28, som er en præcis nok afrunding.
    R vælges ud fra at man ønsker en rimelig indgangsbelastning af det foregående trin. Ønsker man en belastning på omkring 10k, i hele toneområdet, skal man vælge R til at være 10k.

    		 Kondensatoren skal ofte sammensættes af flere forskellige værdier, som parallelkobles. 452 nF sammensættes eksempelvis af en 330 nF + 100 nF + 22 nF. Man skal dog huske på at det sikkert er ligegyldigt om knæk frekvensen kommer til at ligge på fx. 16 Hz eller 16,2 Hz, og derfor behøver man ikke altid at ramme kondensatorværdierne helt nøjagtigt.



    80 HzR = 10k C = 199 nF
    100 HzR = 10k C = 159 nF
    120 HzR = 10k C = 133 nF
    150 HzR = 10k C = 106 nF
    200 HzR = 10k C = 80 nF
    300 HzR = 10k C = 53 nF
    1000 HzR = 10k C = 15,9 nF
    1500 HzR = 10k C = 10,6 nF
    2000 HzR = 10k C = 7,96 nF
    2500 HzR = 10k C = 6,37 nF
    2700 HzR = 10k C = 5,90 nF
    3000 HzR = 10k C = 5,31 nF
    4000 HzR = 10k C = 3,98 nF
    5000 HzR = 10k C = 3,18 nF
    7000 HzR = 10k C = 2,27 nF


    Til et mellemtone filter sætter man først et højpas filter, og derefter et lavpasfilter efter hinanden.

    Efter filteret skal der sidde en effektforstærker, som trækker selve enheden, så der skal bruges ialt 4 forstærker kanaler i et system med 2 stk. 2 vejs højttalere, og 6 forstærker kanaler hvis det er 3 vejs højttalere. Man kan også anvende aktiv deling mellem bashøjttalere, og mellemtone / diskant højttalerne, altså kun 2 vejs aktiv deling, selvom der er 3 vejs højttalere. Dette er en meget effektiv løsning og iøvrigt populær mange steder, fordi man sparer de største og mest kritiske delefilter komponenter til bas deling, mens den sidste deling i mellemtone/diskant området typsik ikke kræver så store og dyre delefilter komponenter, ved den almindelige passive deling. En anden overvejelse er at en basspole på f.eks. 4,7 mH typisk har en seriemodstand på op imod en halv Ohm, selv om den er viklet

    		 med tyk tråd og koster en bondegård. En halv Ohms seriemodstand ødelægger totalt den dæmpningsfaktor man har hårdt brug for til bassen. Derfor vil et aktivt filter altid være en kæmpe fordel i bas området.

    Som det ses er det nemt og billigt at arbejde med denne type filtre, man skal lige huske at opamps'ene skal have en forsyningsspænding på plus og minus 10-15 V, hvilket kan realiseres på mange forskellige måder, afhængig af hvor filteret sidder. Er det indbygget sammen med effektforstærkerne, så er det nemmest at lave spændingerne med et par 1-2k effektmodstande og et par 16V zener dioder. (1,3W).

    Ønsker man at arbejde lidt mere kreativt med denne type filtre, så kan man betragte hver opamp som en x1 forstærker. Eller Buffer. Denne buffer funktion kan også laves ved hjælp af andre komponenter, f.eks. emitterfølgere med en enkelt transistor, i single end klasse A mode.




    Filteret kan også bygges med en almindelig emitter følger.


    Her vises et lavpas filter, men det kan laves om til højpas, ganske simpelt ved at bytte om på komponenterne R og C.
    Man skal huske at dette filter har et DC offset på udgangen, som kan fjernes på mange måder, her har vi brugt en overførings kondensator. Selve filteret er ligeglad med DC offsetttet, uanset om det er et højpas- eller lavpas filter.
    Der er store lydmæssige fordele ved at bygge kredsløbet på denne måde, især ved høje frekvenser. Det viste kredsløb er modkoblingsfrit, og har praktisk taget uendelig båndbredde (> adskillige MHz). Desuden køres i ren single end klasse A, som har rigtig gode egenskaber ved høje frekvenser.
    Laver man et sub woofer filter kan man dog lige så godt bruge en opamp (bipolar indgang giver bedst bas), her kan NE5532 sagtens være det helt optimale valg.


    Praktisk opbygning af et 24dB/oktav filter til mellemtone/bas i 2 vejs højttaler.


    Praktisk 24dB filter til en 2 vejs højttaler

    Først filteret til Bas/Mellemtone enheden. 47k modstanden i indgangen er tilføjet for at holde opampens indgang fast på 0V / GND. 2 filterblokke er ganske enkelt sat efter hinanden. Man skal dog lige huske at ændre karakteristikken fra Linkwitz Riley til Butterworth for hver 2. ordens blok. Det gøres ganske enkelt ved at lave den ene kondensator dobbelt så stor som den anden. I 2. ordens blokken fra sfør, skulle

    		 kondensatoren have en værdi på 5,9 nF for at ramme vores afskæringsfrekvens på 2700 Hz til diskant enheden. For at gøre den ene kondensator dobbelt så stor som den anden, skal vi gange første kondensators værdi (5,9nF) med kvadratrod 2 (1,41) = 8,32nF og anden kondensators værdi (5,9nF) skal divideres med kvadratrod 2 (1,41) = 4,16nF. Vi kunne jo også bare have divideret første resultat 8,32nF med 2.



    Ud fra tabellen ovenfor skal værdien i en Linkwitz-Riley blok være 2,7 nF ved 2700 Hz og 22k. Eftersom det jo er et 4. ordens filter, så skal karakteristikken for hver 2. ordens blok laves om til Butterworth. Her er det 1. kondensator der skal være mindst, og man dividerer 2,7nF med 1,41 = 1,9nF og ganger anden kondensator 2,7nF med 1,41 = 3,8nF. 47k modstanden i indgangen er fjernet, fordi den ene 22k i selve filteret holder indgangen af 1. transistor på 0V. Eftersom båndbredden nedad kun skal være 2700 Hz kan man nøjes med en meget mindre serie kondensator i udgangen, f.eks. 100 nF (789 Hz båndbredde ved en input impedans på 2k0 på effektforstærkerne). Hvis man skifter de 4 BC549 ud til den lidt dyrere 2SC2389, og ændrer de to 100 Ohms modstande til 220 Ohm, kan hele filteret køre direkte på effektforstærkerens forsyningsspænding f.eks. +/-50V.
    ZapPulse 800XE og ZAPpulse 2.3 er helt perfekte valg til opbygning af forstærkere med aktive delefiltre, og kan give et fremragende resultat.


    Lettere optimeret opbygning af diskant filteret.


    Her er blokkene ikke bare kopieret, men de to strømgeneratorer i bunden er lagt sammen, med det ene formål at spare nogle komponenter væk. Begge filtre vil virke præcis lige godt. Desuden er første trins klasse A strøm

    		reduceret for at spare strøm / varme afsættelse, første trin skal jo ikke trække andet end andet trin som er en 10k belastning, mens andet trin skal trække en Line out og en effektforstærker indgang på måske 2k.



    Ønsker du at studere praktisk beregning af de mere klassiske filter typer som Butterworth, Chesbychev og Bessel, er dette datablad fra ST en guldgrube:[LS404]
    Læs mere om Linkwitz-Riley filtre, klik her: [www.linkwitzlab.com]

Page Build Completed in: 0.007 seconds. I