Subtraktionsweichen

[Ralph Berres]

Hallo Cay Uwe


Eine 2Weg LR Filter 4ter Ordnung hat exakt die gleichen Eigenschaften wie die Vanderkoy-Weiche. Erst ab mehr Kanälen ist die Vanderkoy-Weiche im Vorteil, weil sie den 3ten Kanal auch exakt die gleiche Phase hat wie die beiden unteren Kanäle. Aber schalte mal hinter den beiden Kanäle einen Summierer und simuliere am Ausgang des Summierers mal den Frequenz und Phasengang.

Und dann mache mal keinen Frequenzgangschrieb, sondern gebe einen Rechteckimpuls mit der Übergabefrequenz drauf, und betrachte mal das Signal hinter dem Summierer im Zeitbereich.

Ich finde, das ist mindestens genauso interessant.

Ralph

[wgh52]

Hallo Ralph,

meine Antwort hat jetzt ein bisschen gedauert weil ich gesucht habe...

Jetzt würde mich doch mal interessieren, wie das Summensignal bestehend aus allen 3 Kanälen aussieht, wenn man am Eingang ein Rechtecksignal draufgibt.
Weiterhin würde mich interessieren, wie die Phasengänge der 3 Kanäle aussieht.

Leider habe ich die Messergebnisse der letzten Version nicht mehr gefunden. Das war in der Zeit als ich gerade von Sony auf DEQX PDC überging und wahrscheinlich habe ich da irgendwie mal die falschen Dateien gelöscht...

Schade, denn ich hätte sonst F-Gang, Sprung-, Impulsanwort und Gruppenlaufzeit zeigen können. Die DEQX (FIR/IIR Filter) Ergebnisse waren dann aber gleich nochmal überzeugend besser, so dass ich die Sony Implementierung dann nicht mehr weiterverfolgt habe.

Es tut mir sehr Leid, dass ich nicht so richtig weiterhelfen kann.

Gruss,
Winfried

2024

[cay-uwe]

Winfried,

Du hattest mir mal Deine Messungen geschickt und wenn es Dir nichts ausmacht kann ich sie zeigen. Ausserdem hattest Du doch ein Thread darüber. Eventuell ist da noch was zu sehen.

Ralph,

ich habe mich mit der Weiche, die Du hier eingestellt hast, etwas beschäftigt. Es handelt sich dabei um die klassische Subtraktionsweiche. Sie funktioniert auch sehr gut als 2-Wege. In jeden Fall ergibt die Sprungantwort, die aus den einzelnen Wegen summiert wird, einen perfekten Sprung.

Das ist zwar sehr gut, das Problem was ich habe ist, dass die Phasenlagen der einzelnen Wege nicht optimal zur Phasenlage der Chassis passt.

Wie ich sagte, habe ich schon mal mit einen Allpass konfiguriert, was meinen Anforderungen näher kommt ...

[phase_accurate]

Es ist, bis auf ganz seltene Ausnahmen unmöglich, eine standard Subtraktivweiche zu nehmen und dann einen linearen Frequenzgang zu bekommen. Was man tun muss, ist eine Schaltung zu nehmen, welche zusammen mit den jeweiligen Chassisfrequenzgängen die gleichen Schalldruckfrequenzgänge ergibt wie die Spannungsfrequenzgänge an den Ausgängen der idealen Subtraktivweiche aussehen.

Cay Uwe habe ich gestern ein Blockchaltbild einer solchen Topologie geschickt. Dort wird vom Eingangssignal nicht nur der Weichenhochpass subtrahiert, sondern auch noch der emulierte Frequenzgang des Hochtöners. Was dann immer noch unberücksichtigt bleibt, ist das Tiefpassverhalthen des Woofers. Dies würde sich wiederum subtraktiv korrigieren lassen, kann aber häufig auch als Delay angenähert werden und dann reicht es manchmal aus, den Hochtöner entsprechend etwas zu verzögern. Mit Deinem Upside-down Design und dem Waveguide wäre hier vielleicht gar kein zusätzliches Hochtöner Delay nötig. Und falls die Verhältnisse so sind, dass sogar schon zuviel Hochtondelay vorhanden ist dann ist das erst recht kein Nachteil, da man dann den Woofer zusätzlich nach der Subtraktion noch etwas tiefpassfiltern könnte.

Es gibt nicht sehr viel Literatur darüber wie solche Weichen in der Realität eingesetzt werden. Selbst in den Weiten des www findet man immer nur Aussagen darüber, dass es gar nicht funktioniere und dass ein Zweig immer 1. Ordnung sei. Dabei zitieren alle immer das Paper von Small. Ich gehe davon aus, dass keiner von ihnen dieses Paper je gelesen hat, sonst würden sie nicht alle behaupten, dass ein Zweig immer 1. Ordnung sei !

Gruss

Charles

[cay-uwe]

Charles,

gut erkannt mit dem Upside-Down.

Ja, die Literatur ist sehr dürftig vorhanden und deswegen habe ich mich schon sehr über Euren Input gefreut

[Ralph Berres]

Ralph,

ich habe mich mit der Weiche, die Du hier eingestellt hast, etwas beschäftigt. Es handelt sich dabei um die klassische Subtraktionsweiche. Sie funktioniert auch sehr gut als 2-Wege. In jeden Fall ergibt die Sprungantwort, die aus den einzelnen Wegen summiert wird, einen perfekten Sprung.

Das ist zwar sehr gut, das Problem was ich habe ist, dass die Phasenlagen der einzelnen Wege nicht optimal zur Phasenlage der Chassis passt.

Hallo Cay Uwe

Wir reden doch von der Weiche, die ich am 9. August eingestellt hatte?

Dies ist aber keine klassische Subtraktionsweiche sondern eine Weiche nach Vanderkoy.

Die Weiche die du am 30.8 reingestellt hattest, ist eine klasssische Subtraktionsweiche. Diese hat auch eine ideale Sprungantwort und konstante Gruppenlaufzeit.

Hast du mal bei der Weiche, die du jetzt simuliert hast, mal ein Rechtecksignal draufgegeben, um die Impulsantwort zu sehen? Wenn ja, mich würden deine Simulationsergebnisse mal interessieren. Bei mir war die Impulsantwort ziemlich merkwürdig, wie man im dritten Diagramm von meiner Simulation vom 9. August sehen kann. Aber vielleicht mache ich ja was falsch.

Was deine Problematik mit den Chassis betrifft, habe ich diese Probleme nur insofern, dass man die räumliche Lage der Chassis duch Verzögerungsglieder ausgleichen könnte. Da die geregelten Lautsprecher sich ja wie aperiodische Strahler benehmen, gibt es bei mir eigentlich auch keinen Frequenzgang der Chassis und somit auch keinen Phasengang. Beide sind nämlich waagerecht. Soviel ich weiß betreibt der von mir hochgeschätzte Herr Friedrich Müller seine Silbersand Lautsprecher teilweise auch unterhalb der Resonanzfrequenz, ohne Nachteile in Kauf nehmen zu müssen.

Ralph

[Ralph Berres]

Ich habe jetzt mal neue Bilder meiner Werkstatt auf meiner Webseite

http://www0.fh-trier.de/~berres/meine%2 ... /Aug-2011/

Ralph

[cay-uwe]

Hallo Ralph,

sorry, ich habe die Weiche benutzt die Du mir als Startbeispiel zur Verfügung gestellt hast ...

Bezüglich der Sprungantwort, ich nehme eine Pulslänge bei LTspice die sehr lang ist > 0,1 s, besser noch 1 s.

Ist das wirklich so mit den Gegengekoppelten Chassis ? Es ist lange her ( ca. 20 Jahre ... ), dass ich mal ein Subwoofer mit Gegenkopplung gebaut und ich kann mich an so ein Verhalten nicht erinnern.

Im übrigen, benutze ich auch meine Hochtöner zum Teil sehr nahe an der Resonanzfrequenz und muss immer wieder feststellen, dass Theorie und Praxis manchmal zwei unterschiedliche Dinge sind

Gib mir noch ein bisschen Zeit bis ich fitter mit LTspice usw. bin und ich evtl. Messungen am Lautsprecher gemacht habe.

Dann berichte ich gerne über meine Erfahrungen

[Ralph Berres]

Oh ich weis ehrlichgesagt nicht mehr , welches File ich dir gesendet habe.

Das mit dem aperiodischen Verhalten des gegengekoppelten Chassis ( sofern man es richtig macht ) ist wirklich so. So lange man als Gegenkopplungsgröße die Geschwindigkeit des Lautsprechers nutzt, kann man sich das so vorstellen, das mit zunehmender Gegenkopplung die Resonanzfrequenz immer mehr bedämpft wird, oder stelle dir das Feder-Masse Verhalten des Lautsprechers als Schwingkreis vor. Wenn man dem Parallelschwingkreis einen Widerstand parallel schaltet, wird die Resonanzüberhöhung um so geringer und um so breiter, je kleiner der Widerstand ist. Ab irgendeiner Dämpfung hat der Lautsprecher überhaupt keine Eigenresonanz mehr und das Verhalten wird aperiodisch. In diesem Falle folgt die Membran exakt dem Schwingspulenstrom. Bei den Backes&Müller und Silbersandlautsprechern, und soviel ich weiß auch bei Gerts Lautsprechern ist die Gegenkopplung so stark, dass der aperiodische Fall längst eingetreten ist.

Gert kann dir sicherlich die mathematische Abhandlung dazu erklären.

Ralph

[wgh52]

Hallo Ralph,

hier und hier wurde die Thematik geregelter LS bereits sehr eingehend behandelt, es lohnt sich mMn wirklich durchzublättern und nachzulesen.

Besonders interessant aus diesen längeren Threads finde ich diesen und diesen Artikel im Zusammenhang mit dem Thema dieses Threads.

Gruss,
Winfried

2028

[cay-uwe]

Ich habe mich etwas mit der Rückkopplung beschäftigt und versucht den von mir gemessenen Hochtöner in LTspice nachzubilden. Das ist mir annähernd gelungen und habe eine Regelstrecke zu simuliert, die eine Gegenkopplung bewirkt. Dabei habe ich zwei Fälle aufgebaut, die annähernd ähnliche Übetragungskennlinien ergeben und in folgenden Diagramm zu sehen sind.



Die obere Kurve zeigt den Frequenzgang mit einen 6dB Filter, die untere mit der von mir gewählten Gegenkopplung. Im ersten Ansatz scheint es keine nenneswerte Unterschiede zu geben. Erst ein Blick auf die dazugehörige Sprungantwort offenbart den Unterschied.



Auch hier ist die obere Kurve die ohne Gegenkopplung, die untere mit. Deutlich zu sehen ist, dass bei der Gegengekoppelten Version die Überschwinger besonders im Bereich von 1,5ms minimiert sind und sich somit das Einschwingverhalten verbessert hat.

[Ralph Berres]

Welche Größe hast du gegengekoppelt? Beschleunigung? Auslenkung? oder Geschwindigkeit?

Du must die Geschwindigkeit gegenkoppeln.

Ralph

[cay-uwe]

Ralph,

das war eine Simulation in dem ich die Übertagungskennlinie des Hochtöners durch einen Hochpass nachgebildet habe. Mir ging es nur darum, dass man durch die Rückkopplung das Einschwingverhalten beeinflussen kann. Ausserdem ging es mir auch darum das Phasenverhalten darzustellen.

[Ralph Berres]

Ganz ehrlich gesagt bin ich mir nicht sicher, ob das Modell einen Hochtöber durch einen Hochpass darzustellen nicht etwas sehr einfach ist. Schließlich ist ein Hochtöner ja genau so ein Feder-Masse-Modell, wie jeder andere Lautsprecher auch. Es sind halt noch ein paar Gemeinheiten eingebaut, wie Steifigkeit der Membran usw.

Hast du eigentlich den Grundlagenartikel, den Herrn Friedrich Müller 1974 oder wann das war, über die Regelung eines Lautsprechers prinziepiell, am Beispiel der damaligen Monitor5 , geschrieben hatte?

Ralph

[phase_accurate]

Ich will ja nicht den Spielverderber spielen- aber das Einschwingen sieht bei beiden genau gleich aus ! Nur das Ausschwingen ist anders. Inwiefern dies relevant ist, daüber lässt sich streiten, da beide Versionen relaiv gut bedämpft sind.

Gruss

Charles