Про фильтры. Расчет, подбор и т.д.

[Artist]

Полазил по форуму но так и не нашел отдельной ветки по фильтрам, везде вразнабой всё. Там чуток, сям немного...

Вопросы такие:
1. В книге Алдошиной, раздел фильтров, есть место где приведён пример по расчету элементов фильтра 3-х полосной АС. Там фигурирует некий параметр "альфа" определяющий порядок фильтра и элемента в фильтре. В других статьях, где приводятся формулы для расчета элементов фильтра, такой параметр отсутствует. Где правда?

2. В модуле по расчету фильтров, в проге LSPcad, при установке порядка фильтра, сопротивления и частоты раздела, прога выдает номиналы элементов фильтра одинаковые для НЧ и ВЧ звена, только включенные (естественно) соответственно по-разному (см. аттач LSP-filter.jpg). Почему они одинаковые?

3. Как выбрать частоту раздела для 2-х полосной АС без специального замера АЧХ динамиков? Т.е. полагаясь на паспортные данные (только, пожалуйста, не говорите что без замера никак, давайте предположим, что паспортные данные АЧХ соответстуют действительности, ок? ). В Алдошиной написано что частоту среза нужно выбирать по спаду АЧХ на уровне -3 Дб (см. аттач. ris-1). Справедливо ли это для каждой головки? ВЧ и НЧ?
Так же читал где-то (вроде у Клячина...), что АЧХ должны перекрывать друг друга (см. аттач. ris-2.gif)... Где верное утверждение?

4. При расчете элементов фильтра (неважно где, программно или по формулам), нужно подставлять значения частоты раздела для каждого из звеньев НЧ и ВЧ ГГ. Вопрос такой: какое значение нужно подставлять? В каждую формулу для НЧ и ВЧ звена одну и ту же частоту раздела? Или, если имеет место быть такая ситуация как в ris-2.gif (см. аттач), то для НЧ - одно, а для ВЧ - другое значение?

5. По сопротивлению в расчетных формулах: Какое значение сопротивления ГГ нужно подставлять? То, которое измеряется тестером? Или какое-то другое(типа на частоте основного резонанса, по переменному напряжению или току)? И как оно правильно называется, и какие ещё названия может иметь в инете и литературе, чтоб не запутаться?..

6. Про корректирующие цепи, Линквица, Цобеля и т.д. я не спрашиваю (хотя жутко интересно), допустим просто нужно сделать простой фильтр 2-го порядка (LC на НЧ и LC (+R для подавления) на ВЧ).

Спасибо кто отзовется... Либо, если не туда запостил, извините.

[Snalan]

Т.е. если сопротивление дина 5.6 - то 5% получается 0.28, и 0.9 всяко многовато, в три раза

[Anton125]

Маленький совет: прочитайте мануал к LSPCad. Там о многом написано, тоже в тхт к LEAP.

А к LEAP есть русская дока? С английским жуткие проблемы.

[ottisk]

Хочу добавить свои пять копеек из практики.

1. Цепь Цобеля - зло. Она убивает звук наповал. Звук становиться зажатым, замыленым, не динамичным. Короче – мертвым. Из-за параллельного нагрузке (динамику) конденсатора, резко снижается скорость нарастания сигнала (импульсная характеристика).

2. Фильтры выше 1-го порядка, особенно в СЧ и НЧ секциях - зло равное Цобелю. Опять имеем параллельные нагрузке конденсаторы и соответственно никакую импульсную характеристику. Плюс проблемы бОльших фазовых сдвигов (?).

Вывод.

Никудышная импульсная характеристика намного бОльшее зло, чем неравномерная АЧХ.

Все описанное выше слышал собственными ушами. А вот с параллельной индуктивностью к сожалению не экспериментировал. Как она влияет на импульсную характеристику? Есть подозрение, что тоже не лучшим образом. Возможно никакая импульсная характеристика – основная проблема фильтров выше 1-го порядка, а не бОльшие фазовые сдвиги, как принято считать.

По мне, правильная акустика должна быть минимум трехполосной. Все фильтры 1-го порядка. Никаких Цобелей и Notch-фильтров. ВЧ-динамик с резонансной частотой в районе 1 - 1.2 кГц или ниже. СЧ - с резонансной частотой в районе 100 Гц (в оформлении), или ниже. Частоты раздела НЧ-СЧ – в районе 300 гЦ, СЧ-ВЧ- в районе 4 кГц. АЧХ и ФЧХ пытаемся выправить за счет "растаскивания" в стороны частот раздела, переполюсовок и двигания динамиков вперед-назад, влево вправо. Хороший пример для подражания - акустика Кости Мусатова. Безиндуктивный ВЧ- динамик (с плоской, напыленной катушкой), автоматом избавляет от применения Цобеля. Широкополсник в качестве СЧ позволяет увести полосы раздела от критичных для ушей частот. От внушительных размеров НЧ получаем настоящий, бас, без ущерба для СЧ. Правда не помню какие у Кости фильтры, и премянял-ли он Цобели.

Кстати и ФЧХ не такая сложная вещь. Иногда достаточно немного сместить частоту раздела одного из полосных динамиков, и (или) поменять плюс с минусом местами. И, О чудо, колонка зазвучала. АЧХ пострадала?. Да и фик с ней, зато какой звук.

[Fenyx]

Ну конечно! Фильтры - это вообще зло - они убивают импульсную характеристику! Причем наповал!
ottisk, а ты задумывался над тем, что фильтр - он фильтр и есть, т.е. он пропускает одни частоты, а другие задерживает. По этому импульс, имеющий (в идеале) бесконечный спектр просто не может быть передан фильтром в неизменном виде, это и есть функция фильтра - подавлять определенные частотные составляющие. А импульсная характеристика жестко связана с ачх/фчх - меняется одно - меняется и другое и какой бы фильтр ты не применил, хоть цифровой! Все равно импульсный сигнал изменится - он не может, пройдя фильтр, содержать частотные составляющие, которые фильтр задерживает!
По этому есть простой вывод - то, что импульсная меняется мало при использовании фильтра первого порядка означает что это из рук вон плохой фильтр! И зачастую, при замене таких "фильтров" акустика (речь конечно о малобюджетных вариантах - в нормальных АС такую лажу не ставят) начинает звучать, а не скрипеть - я это слышал своими ушами! И не я один - люди, хозяева этой акустики, до этого говорившие, мол и так вроде нормально играет, теперь удивлялись - как это они раньше слушали это Г!

То, что цепь Цобеля "убивает звук наповал" ужь извини - бред еще больший! Попробуй - сними импульсную с зажимов динамика без цобеля и с цобелем - и поищи то, о чем пишешь!

[Александр Котов]

никакая импульсная характеристика – основная проблема фильтров выше 1-го порядка, а не бОльшие фазовые сдвиги

Это одно и то же.

Широкополсник в качестве СЧ позволяет увести полосы раздела от критичных для ушей частот

Если не беспокоит куча "грязи", издаваемая вместо звука широкополосником.

[GC-MS]

О чудо, колонка зазвучала. АЧХ пострадала?. Да и фик с ней, зато какой звук.

Да уж, действительно, ну запел мужик голосом гермафродита, зато какой импульс!

[ottisk]

Александр Котов: Под импульсной характеристикой я имел ввиду - скорость нарастания переднего фронта сигнала. Возможно это не одно и тоже. Тут я согласен с Fenyx, надо почитать умные книжки

Fenyx Жалко нет фотика. Я бы показал на чем это слышно. Опишу словами. CD-проигрыватель ONKYO DX-7511, с без ООС-ным, однотактным выхлопом, по схеме Semigor. ФНЧ-фильтр у выхлопа 1-го порядка, с частотой среза около 50-80 кГц. Усилитель Lynx 11, с разомкнутой ООС и некоторыми другими вольностями, но ООС это главное. Цельной, АС пока нет. Её роль выполняют СЧ в боксе (ок. 3 л) - Seas H522, ВЧ - Seas H537 и НЧ - Focal 33H. Все фильтры 1-го порядка. Частоты раздела НЧ - 200 Гц, 300 Гц -СЧ - 4000 Гц, 5500 Гц - ВЧ. Частоты раздвинуты в стороны, что бы частично скомпенсировать горбы АЧХ, т.к. Цобелей нет. АЧХ у этой "АС" никакая (надеюсь это в будущем исправить). НО. Звук прозрачный, динамичный. Главное - эмоции, прут хоть отбавляй. Высоцкий с диска "Натянутый канат" поет будто собственной персоной присутствует в комнате. Слышно каждую нотку и интонацию в голосе. Достаточно, что то изменить, и звуку заметно плохеет. Например запустить усилитель через штатный выхлоп проигрывателя, или замкнуть цепь ООС в Lynx-e, или включить в выхлопе (по схеме Semigor)фильтр 2-го порядка, в дополнение к уже имеющегося 1-го порядка. А если пересчитать фильтры как положено (как написано в книжках) и скомпенсировать индуктивности динамиков Цобелями, от эмоций и динамики не остается и следа. Звук становится зажатым, мутным. Будто его кто-то держит за хвост. Кстати подобный эффект (но в гораздо меньшей степени) наблюдается если у Lynx-а замкнуть ООС. Я экспериментировал со всем этим делом больше года. "АС" за время своей жизни повидали наверное вариантов 20 различных фильтров.

[anli]

ottisk,

Как бы ни ругались Fenyx и Александр Котов , лично мне то, что ты тут рассказал, очень любопытно. Я не такой экстремист в смысле ООС (зато балансный класс A), но в смысле АС собираюсь попробовать именно так, как у тебя (с другими ГГ). Более того. Есть идея попробовать нахулиганить ещё больше и обойтись без фильтра на НЧ для СЧ-ГГ. Когда привезут комплект ГГ, буду экспериментировать и, возможно, помучаю тебя вопросами.

[Fenyx]

ottisk и anli Во первых я не ругаюсь. А во вторых, мы опять уперлись в одно и то же - одни люди с умными книжками и измерениями на руках против других - которые все на слух, да с лампами да со всяким хайэндным экстремалом.... Короче, у нас разные точки зрения - как небо и земля. Как у теолога и ученого. Если вам нравится - ваше дело, однако если я уличу в ваших словах что-то против действительности - ужь не обижайтесь - буду критиковать безжалостно! Особенно сильные чувства (не по содержанию, а по факту использования) во мне вызывают слова про зажатый звук или будто его кто-то держит за хвост. Не впечатляют меня такие описания - они субъективны на столько на сколько это вообще возможно, а значит применить с тем же успехом их кто-либо кроме автора не может даже надеяться. Я же не сторонник единичных вещей (знаете, такие люди - за марку готовы застрелиться, если она одна в мире ) - считаю что добился результата, только если он повторим на все 100%.

[anli]

Fenyx,

Ты опять видишь противоречие там, где его нет! Одно другому не мешает. В акустике я совсем новичок. Но, например, что касается схемотехники, то абсолютно уверен, что если следовать книжкам, то все мы останемся в рамках того уё..щного звучания, которое придумали 40 лет назад. А надо же всё время стараться придумать что-то новое, стараться вылезти из болота шаблонных наработок. Иначе легче пойти и купить. И никто не отменяет каких-то гипотез-теорий. Более того, как ты знаешь, я даже не поленился сделать микрофонный усилитель и не поскупился на ecm8000 (а для меня это заметная трата). Но пойми, нельзя услышать что-нибудь хорошее, уж если про звук, оставаясь в колее!!

Не знаю точно, что ты имеешь ввиду под "хайэндным экстремалом". Возможно, тех, кто считает, что в ящик для акустики (если он вообще есть) нужно засунуть только один излучатель, в усилителе должна быть одна лампа, а между ними - один провод, но золотой Я не сторонник гипетрофированного выпячивания какой-то одной идеи. Увы, многие, кто придумал действиетльно интересный взгляд на какую-то проблему, становятся рабами такого взгляда, забывая, что всё - сборище компромиссов, тем самым портя впечатление о своей, быть может, интересной идее.

Нельзя полагаться только на уши, так как у нас бывает разное настроение, физическое состояние и т.д. Нельзя полагаться только на теории, так как их придумали также люди, у которых бывает разное настроение, физическое состояние и т.д. Люди так устроены, что им легче спать, когда они дали чему-то внешнему названия.

Даже програмирование (как программист, написавший несколько сот тысяч строк работающего кода, могу это утверждать) - это искусство. Что уж говорить о такой эмоционально-знАчимой области, как звукотехника!

[DECEMBER]

Коллеги, мы опять упираемся в основной вопрос: А каким должен
быть правильный звук? И где услышать его эталон? Пока сущест-
вуют субъективные мнения, предпочтения - каждый будет "тянуть
одеяло на себя" - да это и к лучшему - не заснём "на лаврах".
Была здесь у anli хорошая темка "А какая АЧХ нам нужна?" - ну и к
какому выводу пришли?

[Александр Котов]

Первейший и главнейший вопрос к "хай-энд экстремалам":
Может ли ваша акустика, да и вообще система (у которой главным преимуществом обозначено отсутствие ООС), одинаково хорошо воспроизводить музыку различных жанров и составов???
НЕТ? В том то все и дело. Воспроизвести гитару+голос любое ведро с лампами может, а вот современные компрессированные записи из одних электронных инструменов (возьмите последние диски Depeshe Mode) они воспроизвести не способны. Ну, естественно, настоящий хай-эндщик скажет: это запись депеш-фуфло, буду дальше слушать одну гитару (не более одной) - вот это запись! кайф! Вот вам простой секрет популярности у молодежи LM3886- она сможет воспроизвести сосвременную музыку хотя бы не противно, да еще к тому же сделать это на мощности 68 ватт, а не 5 ватт.
Что касаемо динамики и зажатости звучания безосных усилов: наверное все помнят все мою схему однокаскадного усилителя: http://akotov.narod.ru/woofer.html
Она давала прекрасный звук с абсолютной динамикой, как у безосного - только звук чище и режимы не плывут.
Но время течет, и сейчас у меня схема: http://akotov.narod.ru/amp.gif
Казалось бы: разные схемы? Нет: главная, основная идея обоих схем, позволяющая получить отличную, живую динамику, незажатый звук - это доминирующее усиление одного каскада. В этом плане, новая схема также является "однокаскадной". Секрет был прост?

[anli]

Offтопик:
Что-то не вижу тут хай-энд экстремалов? Кому вопросы?

[ottisk]

Anli: На днях немного переделал. Основное - убрал в СЧ звене ФНЧ. Т.е. сверху СЧ голова ограничена только естественным спадом АЧХ, который у Н522 начинается в районе 6 кГц ( 12 дб/октава). Вот так это теперь все выглядит. Звуку похорошело. Уменьшилась каша в верхнем СЧ. После удаления пули у Н522 каша исчезла совсем. Думал при такой схеме будут проблемы с однородностью СЧ-ВЧ, на разных углах. Ничего подобного, все в порядке.

В черновую, фильтры удобно прикидывать в Electronics Workbench. С реальными импедансом и индуктивностью нагрузки. Эту идею подал kaskod, за что огромное ему спасибо.

[anli]

ottisk
Ага, понял, спасибо.

Кстати, думаю, что с хулиганством без конденсатора на СЧ не получится, так как с импедансом будут проблемы (провал на НЧ).

Я тоже в LTspice фильтры прикидываю

[GC-MS]

ottisk.

Фильтр, который изображен на рисунке, весьма странен, на мой взгляд. Мне кажется, он настолько далек от оптимума, прежде всего по согласованию фаз, что нормально играть не должен. В частности, на СЧ/ВЧ рассогласование фаз по прикидке в LSPCAD составляет 60-70 градусов. Еще более странно, что не оптимизировав фильтр, вы выдрали пулю из динамика. Не думаю, что инженеры фирмы Seas глупее вас, многие (см. этот форум) ее наоборот вклеивают.
В моей трехполоске все динамики этой фирмы, уверяю вас, что они прекрасно согласуются друг с другом, но только при правильном построении фильтра. Я тоже начинал с первого порядка, начитавшись аудиофильских глупостей. В третьей редакции мой фильтр предствляет собой: НЧ -1, СЧ-2 и ВЧ-3 порядок, при этом учтены поправки на дельта Z. Рассогласование фаз (на модели) не превышает 5 градусов. Звук изменился до неузнаваемости в лучшую сторону.

[anli]

GC-MS,

У каждого свой опыт. У меня, например, звук изменился в лучшую сторону при замене (в двухполоске) 2+2 на 0+1. Так что странного в фильтре ottisk-а совершенно ничего нет. Если есть случаи, в которых очень многим нравится что-то "не по теории", то это, в частности, может говорить о неприменимости (недостаточности) теории именно в этих случаях. Противоречия никакого нет.

[GC-MS]

anli

Опыт может быть большим и может быть маленьким. В последнем случае теория, хотя бы заложенная в программы-симуляторы, весьма полезна. Согласитесь, динамики все же желательно попытаться согласовать по фазе. Поскольку у меня тоже Н522 и Н881 (по электрическим параметрам копия Н537) я представляю примерно различия в их звучании при разном порядке фильтров, с Цобелями и без, так все это перепробовал. Поскольку мой опыт маленький, я решил положиться на большой опыт А.Клячина и взял за основу рекомендуемую им АЧХ с провалом от 2,5 до 9 кГц. Очень помогло! Но, как оказалось, даже при одной и той же АЧХ, фильтры с точно подогнанными фазами в полосе радела звучат лучше. Рекомендую просто попробовать - это не сложно.

[anli]

Да и не спорю Однако, согласование по фазе нужно нам, думаю, акустическое, которое, помимо конкретных динамиков, зависит и от акустического оформления АС, и от конкретных пар динамиков, и от условий прослушивания, и ещё, вероятно, от кучи всего.

Кстати, "выемка по Клячину", точнее, "BBC dip", как уточнил yan, пригодилась и мне в варианте 0+1 порядок. Более прямая АЧХ звучала хуже, чем с такой ямкой. Только не до 9KHz, конечно, а, примерно, до 6KHz.

Как и в усилителях, где THD и IMD - лишь малая часть, которая определяет звучание, так, думаю, и в акустике АЧХ и ФЧХ - не самоцель, а лишь некие параметры, которые не должны быть слишком "кривыми"

[GC-MS]

Однако, согласование по фазе нужно нам, думаю, акустическое, которое, помимо конкретных динамиков, зависит и от акустического оформления АС, и от конкретных пар динамиков, и от условий прослушивания, и ещё, вероятно, от кучи всего.

Конечно, я об этом не написал (вроде бы ежу понятно), но все манипуляции с подгоном фазы в симуляторе я делал введя рельные кривые импедансов в акустическом оформлении и АЧХ. Надо сказать, что данные, приведенные фирмой для АЧХ и импеданса, тоже вполне подходят, по крайней мере лучше, чем ничего.

Кстати, "выемка по Клячину", точнее, "BBC dip", как уточнил yan, пригодилась и мне в варианте 0+1 порядок. Более прямая АЧХ звучала хуже, чем с такой ямкой. Только не до 9KHz, конечно, а, примерно, до 6KHz.

Вы правы, память подвела, но в данном случае важен сам феномен, опровергающий распространенный предрассудок о правильности ровной АЧХ. Кстати, похожая "выемка" встречалась на АЧХ других производителей.