Активные разделительные фильтры.

[Алексей]

Помучив в восьмой микрокапе несколько схем с "якобы" фазолинейными характеристиками пришёл к выводу, что ARC ничем не лучше своих LC пассивных собратьев. Довольно таки безобразный прямоугольник в сч- области и на границах раздела.
Предлагаю обсудить этот вопрос в связке ARC+АС, а то всё о УМЗЧ да о динамиках.
На хифиру предлагают уж в секвенсоре осуществлять активное деление.

[devisangela]

Дык, насколько мне известно, биквадратные не выше второго порядка. Если есть схема би-квода высших порядков, покажи, пжлста.

Ну и ленивый народ пошел. Дал же ссылку на хорошую штатовскую фирму которая показывает свои схемы.
Смотри здесь http://www.marchandelec.com/manuals.html.
Я собирал ХМ1 - "The XM1 electronic crossover network module is a fourth order constant voltage crossover design. The module provides
both low-pass and high-pass outputs. The slope of both outputs is 24 dB/octave. Because of the fourth order design the
high-pass and low-pass outputs of the crossover are always in phase with each other. The crossover network is
implemented as a fourth order state variable filter. This filter provides both the high-pass and low-pass function
simultameously, guaranteeing a near perfect match of the high-pass and low-pass responses."
Отмечу, что это хорошо делать только для 2-х полос. Для 3-х полос опять надо вводить фазовую компенсацию, иначе получается скачек фазы между двумя фильтрами.

[Гоша]

Ну и ленивый народ пошел.

Ну э*т ты не подумавши брякнул. Я ту ссылочку хорошо изучил.
Только вот state variable и bi-quad несколько разнятся. Задача - получить систему фильтров с минимальной дисперсией, чтобы не искажать форму суммарного сигнала.

[George Krilov]

И все же нужно учитывать АЧХ динамиков, поэтому все игры с универсальными фильтрами даже высоких порядков достаточно бессмысленны. Например, имея фильтр электрически 2 порядка, можно получить акустический спад 3 или даже 4 порядка. Поэтому фильтр нужно проектировать пол конкретную конструкцию по результатам акустических измерений. Соотвественно, это должны быть фильтры на каждую полосу а не с вычитателями.
А готовые фильтры используются в основном в авто, где все должно быть проще для установщика (инсталятора)

[devisangela]

Только вот state variable и bi-quad несколько разнятся..

А в чем основная разница?

Задача - получить систему фильтров с минимальной дисперсией, чтобы не искажать форму суммарного сигнала.

Абсолютно согласен. Успехов.

Поэтому фильтр нужно проектировать пол конкретную конструкцию по результатам акустических измерений.

И с этим я полностью согласен. Поделиресь, пожалуйста, опытом, расскажите, как удалось это сделать?

[George Krilov]

И с этим я полностью согласен. Поделиресь, пожалуйста, опытом, расскажите, как удалось это сделать?

Точно также как с пассивными. Меряем АЧХ и импеданс динамиков в корпусе, потом синтезируем фильтры, например с помощью LSPCad (которая может и активные и пассивные фильтры), потом меряем, что получилось и корректируем. Потом слушаем, и так - сколько хватит терпения.

[Гоша]

А в чем основная разница?

Да в том и разница, что биквадратурный 2-го порядка не имеет дисперсии. То-есть, форма суммарного сигнала после фильтров соответствует форме сигнала до. Ни вычитающий с всепропускающей цепью, ни тот М1 state-variable, такой возможностью не обладают.

И все же нужно учитывать АЧХ динамиков

Да кто-бы спорил. Только я пытаюсь всегда мух от котлет отделить. Выбираю частоты раздела и динамики таким образом, чтобы частотные полосы динамиков перекрывались на +- 2 октавы. При фильтрации высокими порядками как правило вкладом АЧХ динамиков можно пренебречь.
Удается этого достичь при частотах раздела 300 Гц и 4...5 кГц для трехполосной системы.

[George Krilov]

Да кто-бы спорил. Только я пытаюсь всегда мух от котлет отделить. Выбираю частоты раздела и динамики таким образом, чтобы частотные полосы динамиков перекрывались на +- 2 октавы. При фильтрации высокими порядками как правило вкладом АЧХ динамиков можно пренебречь.
Удается этого достичь при частотах раздела 300 Гц и 4...5 кГц для трехполосной системы.

Пренебречь нельзя никогда, и уж точно не "как правило". Потом вкусные динамики не всегда имеют ровную АЧХ, а АС с фильтрами высоких порядков не всегда хорошо звучат. И еще на нижнем разделе просто противопоказаны фильтры высоких порядков.
А частоты раздела тоже выбираются исходя из характеристик хотя бы среднечастотника. В купольнике всегда собственные спады играют большую роль.

[Гоша]

Пренебречь нельзя никогда, и уж точно не "как правило"

Ну почему-же? Все зависит от того, какую мах нелинейность АЧХ допустить. Я для себя делаю допущение +-2 дВ (меньше - смысла нету, в полосе пропускания допуск шире). В качестве СЧ применяю широкополосники, предпочитаю бОльшую половину спектра отдать одной СЧ полосой. Пока получается.

АС с фильтрами высоких порядков не всегда хорошо звучат.

А в чем причина? Не в том-ли, что при пассивной фильтрации имеется сильная зависимость от качества элементов фильтра? В два раза больше элементов - в два раза "хуже" звучание.

нижнем разделе просто противопоказаны фильтры высоких порядков.

А почему? Аргументируй.

[George Krilov]

Цитата:
Сообщение от George Krilov
нижнем разделе просто противопоказаны фильтры высоких порядков.
А почему? Аргументируй.

ГВЗ...

Сообщение от George Krilov
АС с фильтрами высоких порядков не всегда хорошо звучат.
А в чем причина? Не в том-ли, что при пассивной фильтрации имеется сильная зависимость от качества элементов фильтра? В два раза больше элементов - в два раза "хуже" звучание.

Не только, мертвенность звучания, например.

Ну почему-же? Все зависит от того, какую мах нелинейность АЧХ допустить. Я для себя делаю допущение +-2 дВ (меньше - смысла нету, в полосе пропускания допуск шире). В качестве СЧ применяю широкополосники, предпочитаю бОльшую половину спектра отдать одной СЧ полосой. Пока получается.

Если абсолютно ровный динамик поставить в маленький корпус, у него баффл степ выглядит как подъем в районе 2 кгц и спад ниже килогерца, так что уже в 2 дБ не уложится.
И вопрос, вы вообще акустически что-то измеряете? Просто тогда многие вопросы отпадут.

[Гоша]

Если абсолютно ровный динамик поставить в маленький корпус

Не, ну это несерьезно. Когда я говорю "динамик", то подразумеваю "динамик в оформлении". СЧ в маленькие боксы не ставлю, рассчитываю, как и НЧ.

И вопрос, вы вообще акустически что-то измеряете?

Измеряю АЧХ на шуме и на импульсе. Микрофон, правда, некалиброванный, но на узких поддиапазонах терпимо.
А какие вопросы должны отпасть?

Гоша добавил 01.09.2006 в 13:32

ГВЗ...

И что ГВЗ? На что она влияет? Про "отставание" баса слышал, несерьезно это.
Максимум что можно предъявить фильтру - это "частотное" детектирование негармонического сигнала на скате характеристики с появлением нелинейных составляющих. Но реальный эффект абсолютно мал, да и не очень-то разнится для, допустим, 2-го и 4-го порядка. Увеличивается амплитуда паразитных составляющих - зато сужается их спектр. Плотность практически на меняется.
А на НЧ не режутся пассивно высоким порядком потому, что уже второй на 100..200 Гц - монстр, а уж 4-й...

[George Krilov]

Не, ну это несерьезно. Когда я говорю "динамик", то подразумеваю "динамик в оформлении". СЧ в маленькие боксы не ставлю, рассчитываю, как и НЧ.

Баффл степ есть в любом боксе, просто слово "маленький" я использовал для удобства. Нельзя корректно писать в форум - получится трактат.

И что ГВЗ? На что она влияет?

Ну не влияет и прекрасно - проще жить.

[GoFrenDiy™]

Гоша, George Krilov, очень интересная дискуссия! А Вы можете еще и картинки прикладывать? А то вот стою щас перед выбором 2 отдельных фильтра 4го порядка или вычитающий 4го...

[George Krilov]

Если вы мерить АЧХ не будете, то пофиг...
А так - лучше в мыло.

[Гоша]

GoFrenDiy™
Если подстраивать фильтры под имеющуюся систему - то сначала снять АЧХ отдельных звеньев, а потом синтезировать фильтры с "зеркальной" АЧХ. Отдельные фильтры при этом предпочтительней, поскольку более гибки для перестройки.
Вычитающие не позволяют учитывать "горбы" и "пропасти" АЧХ динамиков, только перестраивать частоту раздела.
Так что смотря какая задача стоит.

[GoFrenDiy™]

АЧХ давно промерил! Раздел я думаю делать на 200-250Гц! вот только как там мериль правильность сшивки 5" и 12" пока не знаю... НО можно будет попрактиковаться! Сейчас пока нет у меня НЧ головы, а СЧ давно уже играет...
Все-таки я склоняюсь больше к 2м отдельным фильтрам 4го порядка... НО тут прозвучало мнение, что этого делать не стоит и я хотел бы поподробнее узнать почему и посмотреть это на графиках если можно...

[devisangela]

Да в том и разница, что биквадратурный 2-го порядка не имеет дисперсии. То-есть, форма суммарного сигнала после фильтров соответствует форме сигнала до. Ни вычитающий с всепропускающей цепью, ни тот М1 state-variable, такой возможностью не обладают.

Гоша, это звучит несколько голословно. Нельзя ли обосновать? Ссылки?
Я вот нашел это: http://www.maxim-ic.com/appnotes.cfm/an_pk/1762
Figure 3 shows the basic architecture of the 3 amplifier state variable Biquad. It comprises a summing node followed by two integrators. This architecture is quite versatile in that it gives a high-pass, band-pass and low-pass output, but it also allows independent control of fc, and the Q.
......The big difference is that for a biquad, as fc changes, the bandwidth stays constant, but the Q value changes. Thus, if you change fc in the frequency domain, as fc increases, the Q value increases and as fc decreases, the Q value also decreases. Other than this difference, the biquad behaves like the state variable. It allows very high Q values, it can be configured in a 3 or 4 amplifier configuration, and it too is less sensitive to external component variations.
И т.д.

[GoFrenDiy™]

Вчера полазил в меню своего ресивера и выяснил, что саб умеет работать до 200Гц... Как думаете, если НЧ фронтальные подцепить на выход для саба, а СЧ/ВЧ оставить с ресивера - это нормально будет? Или все-таки сделать нормальный биампинг.... Просто у меня нет схемы на мою Yamaha 457 и я пока не знаю как вытащить фронтальный сигнал наружу....

[Гоша]

devisangela
Я уже пятый день шарю по форуму, ищу тему, в которой кто-то вскользь упомянул эти фильтры. Причем свой пост автор начал приблизительно такими словами - "А почему никто не вспоминает о биквадратурных фильтрах...". Схема, которая там промелькнула, во всем меня устраивала, кроме порядка фильтрации.
Может, кто помнит, где это было? Или автор объявится?

Гоша добавил 04.09.2006 в 11:14

Гоша, это звучит несколько голословно.

Почему голословно? Достаточно смоделировать ФНЧ и ФВЧ, подать на вход прямоугольник, сигналы выходов просуммировать и убедиться, что на выходе - не прямоугольник. Я это делал неоднократно, для разных типов фильтров. А вот у того, единственного, который найти не могу, с этим все было в порядке.

[Nota Bene]

"А почему никто не вспоминает о биквадратурных фильтрах...". Схема, которая там промелькнула, во всем меня устраивала, кроме порядка фильтрации.
Может, кто помнит, где это было? Или автор объявится?

Возможно это был я. Было это в теме про многополосное усиление, созданной GoFrenDiy™, но похоже он ее удалил. А что интересует?
По биквадратным фильтрам был расчет в "Проектирование активных фильтров". [Djv-ZIP]
(Мошиц Г., Хорн П. Проектирование активных фильтров: Пер. с англ. - М.: Мир, 1984)
http://publ.lib.ru/ARCHIVES/M/MOSHIC...,_Horn_P..html

[Костя Мусатов]

Этого делать не нужно. Не следует применять катушки более 3.3 - 3,9 мГн. Большая катушка взаимодействует с контуром, который описывает поведение АЧХ и импеданса на нижних частотах. Это взаимодействие не ограничено только дополнительным последовательным активным сопротивлением катушки (добротность меняется).

Я не согласен с этим утверждением, точнее с первым предложением. Да, поведение АЧХ на НЧ при этом изменяется, меняется добротность. В определенных ситуациях это можно использовать. Я, например, в своих АС использовал этот эффект, что бы поднять отдачу НЧ драйвера с частотой раздела 160Гц. Поскольку такое не моделируется спикершопами, я отмоделировал это в обычном симуляторе используя механо-электрическую модель. Не путать с электро-механической моделью. В обоих получается электрическая схема, но производится разное направление преобразования, что позволяет дополнять механо-электрическую модель фильтрами напрямую.