Neue Z-Weiche von Silbersand

Rudolf
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Neue Z-Weiche von Silbersand

Beitrag von Rudolf »

Silbersand ließ uns folgende Produktinformation zukommen:

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Diese Produktbeschreibung kann auch heruntergeladen werden: http://www.aktives-hoeren.de/downloads/Z-Filter.pdf

Viele Grüße
Rudolf
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Fortepianus
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Beitrag von Fortepianus »

Hallo Rudolf,

das klingt sehr interessant. Aber erstmal: Glückwunsch an Herrn Müller zur neuen Weiche!

In der Tat ist es so, dass die S-Weiche sehr genau dimensioniert werden muss an ein paar definierten Stellen. Da verwende ich auf 0,1% tolerierte Bauteile. Das heißt aber nicht, dass die Verzerrung 0,1% beträgt, sondern dass die Unterdrückung des Signals im Sperrbereich des Filters eben entsprechend ausfällt. Der subtrahierte Zweig kriegt dann eben -60dB des Nutzsignals im Durchlassbereich ab. Das finde ich nicht besonders schlimm, das tut dem Nachbarkanal nach meiner bisherigen Auffassung nicht weh. Umso gespannter bin ich darauf, die neue Weiche zu hören. Ich glaube aber, nachdem ich mir das Bild der Platine ein bisschen genauer angeschaut habe, dass die Weiche bestimmt saugut klingt. Daran hat sicher die neue Topologie ihren Anteil, aber auch die Masseführung und die verwendeten Bauteile. Es ist unter anderem die Abkehr vom TL072 und die Zuwendung zum LM4562 (baugleich LME49720) zu beobachten, ebenso mehr Aufmerksamkeit als bisher bei der Versorgung. Einfacher als eine S-Weiche scheint mir die Z-Topologie aber nicht. So zähle ich auf der Platine für die vier Wege 15 Doppel-OPs, also 30 Operationsverstärker. Dank einiger Tricks komme ich bei meiner Vierwege-S-Weiche mit 18 OPs aus.

Falls Sie mitlesen, Herr Müller: Ich freue mich schon sehr auf unsere Flurgespräche in zwei Wochen!

Viele Grüße
Gert
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Franz
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Beitrag von Franz »

Ist diese neue Weiche speziell nur auf die FM 701 zugeschnitten oder ist es auch möglich, sie in anderen Modellen, z.B. einer FM 501 MK II verwenden zu können? Nur mal neugierigerweise gefragt.

Gruß
Franz
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uli.brueggemann
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Beitrag von uli.brueggemann »

Franz hat geschrieben:Ist diese neue Weiche speziell nur auf die FM 701 zugeschnitten oder ist es auch möglich, sie in anderen Modellen, z.B. einer FM 501 MK II verwenden zu können? Nur mal neugierigerweise gefragt.
Man kann das Designprinzip auf beliebigste LS anwenden. Ob es anderen FM-Baureihen ebenfalls zugute kommt ist Herstellerpolitik (Flaggschiff und Co.). Und ob es anderen LS zugute kommt ist solange fraglich, als dass das Ganze geschützt oder unveröffentlicht ist bzw. irgendwann dann doch nachgebaut wird.

Grüsse
Uli
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musikgeniesser
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ALLES NEU MACHT DER MAI IM NOVEMBER...

Beitrag von musikgeniesser »

Moin Rudolf,
moin Gert,
moin Forenten,

das
Fortepianus hat geschrieben:das klingt sehr interessant. Aber erstmal: Glückwunsch an Herrn Müller zur neuen Weiche!
klingt ja mal richtig interessant. Schließlich kann ich nicht beurteilen, ob das nur alter Wein in neuen Schläuchen oder wirklich mal eine vielversprechende Innovation ist, aber wie ich Herrn Müller kennen lernen durfte, liegt die Vermutung nahe, dass sich dahinter etwas mit Substanz verbirgt. Aber erst der Umstand, dass sie Dein, Gert, Interesse weckt, veranlasst mich, die Sache weiter zu verfolgen.

Wenn ich das

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richtig verstehe, könnte ich die Architektur auch in Aufteilungen, die sich in andere Primfaktoren als 2 zerlegen lassen, einsetzen. Dazu zwei Beispiele, um zu prüfen, ob ich das tatsächlich richtig verstehe.
  • Ich setze die Architektur in einem Dreiwegsystem ein, in welchem die Aufteilung der tiefen Töne in TT und TMT unterbleibt. Dann entfällt
    • im oberen (in der Grafik; bezüglich der Frequenzen im unteren) Zweig die CCS-Weiche für 90 Hz und
    • im unteren (... oberen) Zweig der Allpass für 90 Hz
  • Ich setze die Architektur in einem Dreiwegsystem ein, in welchem die Aufteilung der hohen Töne in MT und HT unterbleibt, etwa, weil ich einen Manger-MSW ab 350 Hz einsetze. Dann entfällt
    • im unteren (... oberen) Zweig die CCS-Weiche für 1,6 kHz und
    • im oberen (... unteren) Zweig der Allpass für 1,6 kHz
  • Ja, ja, in einer Dreiwegkonfiguration könnte ich die Reihenfolge der Aufteiung auch umdrehen, womit ich alles entsprechend umstellen müsste, aber das lasse ich jetzt mal beiseite.
Bei Fünfwegsystemen analog, wobei ich dann schon drei Ebenen brauche.

Ebenfalls klar ist, dass diese Architektur für jede nur denkbare Konfiguration verwendbar ist. Übergangsfrequenzen und -charakteristiken werden durch geeignet dimensionierte Bauteile realisiert. Das kann man -- also ich nicht, Herr Müller und Gert aber ganz bestimmt -- ausrechnen.

Schön wäre es, wenn Herr Müller mit einer entsprechend fi(e)gelinschen *) Schaltung ein direktes Vergleichshören ermöglichen würde, also letztlich nur ein elektromechanisches Lautsprecherboxenpaar mit geeigneter Elektronik davor (ich könnte mir vorstellen, dass es noch das einfachste wäre, beide Elektroniken komplett aufzubauen und wirklich erst direkt vor den Tönern umzuschalten). So oder so erinnere ich an meinen Wunsch, dass Ihr Euch aussagekräftige Hörberichte abkneifen möget.

Herzliche Grüße

PETER

*) norddeutsch für trickreichen
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Kienberg
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Beitrag von Kienberg »

Hallo Rudolf,

besten Dank für die Information zur neuen Z-Weiche von Silbersand! :cheers:

Wir haben ja im Lautsprecherbau heute die folgende Situation:
  1. Generationen von Konstrukteuren haben bis dato für die einzelnen Kanäle immer schön getrennte "Hochpässe", "Tiefpässe" und "Bandpässe" gebaut, obwohl eine Schaltung möglich ist, die Hoch- und Tiefpass gleichzeitig ausgibt.
  2. Dabei ergaben sich immer eine Phasenverschiebung zwischen den Kanälen.
  3. Diese Phasenverschiebung hat man "schicksalhaft", wie ein Naturgesetz, hingenommen. Und dies, obwohl, wie wir ja jetzt wissen, es sich offenbar um kein Naturgesetz handelt.
  4. Die einzige Antwort dieser Konstrukteure bisher war, die Phasenverschiebung in einer nachgeschalteten Allpassschaltung zu kompensieren ... oder die Fehler dem Musikliebhaber selbst kompensieren zu lassen, indem er seine Musik erst mal, z.B. via eines dazwischen geschalteten PC's, mit all dessen Nachteilen, halt selbst korrigieren soll/muß.
Wenn diese vier Punkte stimmen, ist das, was in dem Artikel zur neuen Z-Weiche steht, nicht blos wieder mal eine kleine Verbesserung, nein, dann ist diese Schaltung nicht nur sehr fundamental sondern, für mich:

Schlicht und einfach genial

Gruß
Sigi
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Ralph Berres
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Beitrag von Ralph Berres »

Bitte erkläre mir mal einer , was eine CCS Architektur ist.

Ich würde gerne genauer verstehen was da Sache ist.

Ralph
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Beitrag von Aktives Hören »

Friedrich Müller ließ uns auf Ralphs Frage hin folgende Antwort zukommen:
Friedrich Müller hat geschrieben:Schön, dass Sie das Thema aufgreifen, die „Z-Weiche“ ist nämlich sehr spannend.

Kernstück ist die CCS-Architektur und in dem Artikel ist mit dem Wort „Schaltungssynthese“ eigentlich alles gesagt: Es ist einfach die schaltungstechnische Umsetzung der Formel. Bis auf den Schaltplan steht in dem Artikel alles, was wir für eine ausführliche Diskussion brauchen. (Auch der Artikel der Professoren Stanley P. Lipshitz und John Vanderkooy [AES Papers, 1983] enthält alle Informationen in Form von Formeln und Diagrammen und keinen einzigen Schaltplan.) Bei den Schaltungen (und kleinen Variationen davon) können sich dann die Techniker „austoben“.

Herr Dr. Lutz hat in seinem Vortrag aber sogar Schaltpläne gezeigt, so dass ein Nachbau möglich wäre. Sie sind allerdings sein geistiges Eigentum und als solches zu respektieren. (Anm.: Eine seiner Funktionen bei EADS ist „special advisor space“ und bei seiner Begrüßung dort wurde u.a. seine Arbeit in der Theorie aktiver Filter erwähnt. (http://www.eads.com/eads/int/en/news/pr ... -U-S-.html) Wie gesagt, „Theorie“ und nicht „Bauanleitung“. Dass das in unserem Forum stattfindet, ist eher eine Ehre als ein Mangel an Schaltplänen.

Warum findet man die CCS-Weiche nicht in der gedruckten Standardliteratur zu Filtertechnik? Das dauert noch, sie ist einfach noch zu neu. Am ehesten könnten Sie etwas finden in der alten Literatur zu Analogrechnern, wo es analoge Simulationen auf sehr hohem Niveau gab.

Viele Grüße!
Friedrich Müller
Ralph Berres
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Beitrag von Ralph Berres »

ist das diese Ortskurve die gemeint ist?

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Ralph Berres
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phase_accurate
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Beitrag von phase_accurate »

Von mir aus gesehen ist das, was die aufgeführten Uebertragungsfunktionen zeigen, nichts anderes als ein LR4. Ich nehme an, dass einzig und allein die Art und Weise, wie diese Linkwitz Weiche "in Hardware gegossen" wurde neu ist. Filter, welche gleichzeitig Hoch- und Tiefpass Ausgang zur Verfügung stellen gibt es übrigens schon lange, man siehe nach unter Universalfilter und State-Variable Filter. Eine Implementierung einer LR4 als State-Variable Filter wurde übrigens schon vor Jahrzehnten von Lipshitz und Vanderkooy vorgeschlagen.

Ein State-Variable Filter als Frequenzweiche hat übrigens den Vorteil, dass neben dem Hoch- und dem Tiefpass noch andere Ausgänge zur Verfügung stehen. Diese können z.B. genutzt werden, um eine zeitrichtige Weiche zu bauen oder eine klassische Allpassweiche (wie eben Linkwitz), welche durch gezielte Gewichtung der diversen Ausgänge die Chassisfrequenzgänge mit einbezieht. Oder eine zeitrichtige Weiche, welche die Chassisfrequenzgänge mit einbezieht. Oder ...

Kann gut sein, dass die neue Weichenschaltung von Silbersand so etwas wie eine neuartige Implementierung von State-Variable ist (sehr verdächtig ist der Dateiname der Ortskurve! :wink: ).

Gruss

Charles
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Ralph Berres
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Beitrag von Ralph Berres »

Das von mir hochgeladene File ist eine Simulation eines Variostatefilters 4.Ordnung.

Es benimmt sich wie du schon bemerkt hattest exakt genau so wie eine Linkwitzweiche 4.Ordnung oder ein Vanderkoy Subtraktionsfilter. Mitsamt seinen Vor- und Nachteilen. Also auch ein schlechtes Impulsverhalten der Summe.

Meine Vermutung ist, das genau dieses Variostatefilter als Kern und der Bezeichnung CCS auch in der Z-Weiche sitzt. Meinen Verdacht entkräftigen könnte nur der Autor selbst, in dem er Messergebnisse (nicht nur die Phasengänge untereinander, sondern auch das Übertragungsverhalten der summierten Kanäle im Zeitbereich mit einen Rechtecksignal als Stimmulus ins Forum stellt).

Wir alle wissen ja nicht wirklich, was in dieser Z-Weiche steckt.

Ralph Berres
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phase_accurate
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Beitrag von phase_accurate »

Wenn das Filter dieser Weiche die Uebertrangungsfunktion besitzt, welche im Text aufgeführt ist, dann hat es definitiv die Charakteristik von einem LR 4. Und zwar ganz unabhängig davon, wie es hardwaremässig implementiert worden ist. Egal ob Sallen-Key oder State-variable, Multifeedback oder was auch immer. Uebertragungsfunktion ist Uebertragungsfunktion.

Es gibt aber noch andere Arten eine In-Phase Allpass Weiche zu implementieren als Linkwitz-Riley. Diese ist einfach nur ein Spezialfall davon mit zwei speziellen Eigenschaften: Sie ist symmetrisch und hat ein sehr gutes vertikales Lobingverhalten. Der Preis dafür ist ein Peak in der Gruppenlaufzeit.

Falls man sich nicht daran stört, dass die Filterzweige asymmetrisch werden, gibt es noch die Möglichkeit mit tieferen Gütewerten als 0.707 zu fahren. Allerdings muss man sich dann für eine der zwei Varianten entscheiden:

Hochpass 2. Ordnung und Tiefpass 4. Ordnung => Hat weniger "Hochtönerschutz" dafür weniger Gruppenlaufzeit

Hochpass 4. Ordnung und Tiefpass 2. Ordnung => Hat besseren Hochtönerschutz aber höhere Gruppenlaufzeit

Gruss

Charles
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RPWG
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Beitrag von RPWG »

Ein sehr interessantes Thema, diese Z-Weiche.
phase_accurate hat geschrieben:Von mir aus gesehen ist das, was die aufgeführten Uebertragungsfunktionen zeigen, nichts anderes als ein LR4. Ich nehme an, dass einzig und allein die Art und Weise, wie diese Linkwitz Weiche "in Hardware gegossen" wurde neu ist.
Dem schließe ich mich an, vermutlich entspricht der Aufbau einem mit OPs realisierten Signalflussgraphen ("CCS" lässt mich auf die Regelungsnormalform tippen...) . Dann bräuchte man 4 Integratoren und mindestens eine oder zwei OP-Stufen für die rückgekoppelten Zustände, macht 5-6 OP-Stufen pro Ebene, was dann inklusive der Allpässe etc. alles in allem gut mit der von Gert genannten Zahl übereinstimmt. Die Rückkopplungswiderstandsnetzwerke dürften dann wieder mal beliebig "krumm" werden.

Der Vorteil der Weiche dürfte dann wenn ich es richtig verstehe im unkritischeren Aufbau (bezüglich einer S-Weiche) liegen und in der "starreren" Kohärenz der einzelnen Wege, was die Phase angeht? Die GLZ-Verzerrungen, die mit LR4 einhergehen, bleiben ja dann erhalten.

Ich bin gespannt ob ich mal in den Genuss komme, mir diese Weiche anhören zu können.

Grüße,
Roman
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uli.brueggemann
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Beitrag von uli.brueggemann »

Ich glaube man muss das Ganze immer kritisch unter dem Gesichtspunkt betrachten
- there is no lunch for free (except I'm the food) -

So wie ich den Vortrag beim Forumstreffen und den Text in Rudolfs erstem Beitrag hier verstanden habe, wird da nichts Neues erfunden, sondern in einer ganzheitlich kritischen Betrachtung eine Schaltungstopologie zu realisieren versucht, die die gegebene Zielstellung (siehe Gleichungen) verfolgt, dabei aber auch die Bauteilauswahl (Toleranzen) und das Rausch-/Störungs-/Nutzsignalverhalten berücksichtigt.

Und was in einer Hinsicht möglicherweise optimal ist mag in anderer Hinsicht eben suboptimal sein. Zumindest scheinen die Vorteile zu überwiegen, sonst würde man es nicht tun.

Soweit ich Gert verstanden habe, bestehen deutliche Ähnlichkeiten mit seiner S-Weiche (Bezeichnung mal aussen vor gelassen), auch wenn man auf unterschiedlicen Wegen nach Rom kommt. Und er hat mit Sicherheit den beim Vortrag gezeigten Schaltplan mit seinem Radar gescannt.

Grüsse
Uli
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Fortepianus
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Beitrag von Fortepianus »

Hallo Uli,
uli.brueggemann hat geschrieben:Soweit ich Gert verstanden habe, bestehen deutliche Ähnlichkeiten mit seiner S-Weiche (Bezeichnung mal aussen vor gelassen), auch wenn man auf unterschiedlicen Wegen nach Rom kommt. Und er hat mit Sicherheit den beim Vortrag gezeigten Schaltplan mit seinem Radar gescannt.
da muss man klar unterscheiden zwischen der Schaltung selbst, mit der die einzelnen Hochpass-Tiefpass-Filter realisiert werden, und der Topologie, also der Anordung dieser Filter in Kombination mit den notwendigen Allpässen. Letzteres ist bei meiner S-Weiche in gleicher Weise realisiert, ersteres nicht.

Die Filterschaltung selbst findet sich im Tietze-Schenk und nennt sich dort "einstellbares Universalfilter". Gezeigt wird dort die Realisierung für 2. Ordnung, wofür man zwei Integrierer und zwei Invertierer braucht. Für vierte Ordnung wie im Fall der Z-Weiche braucht man vier Integrierer und zwei Invertierer. Der Charme der Schaltung ist, dass man aus ein und derselben Schaltung den Hochpass und den Tiefpass gewinnt. Die frequenzbestimmenden Bauteile (R, C) bestimmen die Übernahmefrequenz für beide Zweige zugleich. Das ist zwar auch bei der S-Weiche so, aber hier muss das Tiefpasssignal vom Allpasssignal subtrahiert werden, zudem muss die Allpassfunktion möglichst genau an die Tiefpassfunktion angepasst sein. Benutzt man jedoch die oben angesprochene Topologie aus Allpässen und Filtern, ist das bei Weitem nicht mehr so kitzlig wie in der sonst z. B. aus der Elektor bekannten Subtraktivfilterschaltung.

Für mich sehe ich in der Realisierung des einzelnen Filterelements durch Subtraktion den Vorteil, dass ich mit vier OPs zur Realisierung der vierten Ordnung auskomme, während ich beim Universalfilter sechs bräuchte. Letzteres stellt aber kleinere Forderungen an die Bauteilgenauigkeit, das ist der große Vorteil dieser Schaltungsvariante.

Also, nochmal, die Übertragungsfunktion ist bei S-Weiche und Z-Weiche gleich, die Filterschaltung selbst ist aber unterschiedlich realisiert.

Viele Grüße
Gert
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Antworten