Aktiva filtermoduler i Morello PEQ format?

[Neuhausen]

Jag har en volymkontroll för lite så jag började tänka på vilka andra saker jag saknar. Det får ju inte bli för enkelt!

Då jag inte satt mig in i digitalt styrd volymkontroll ännu och då volymkontroll med potentiometer är ganska okomplicerat så började jag titta på de roligare sakerna som filter och Linkwitz transform.

Morello PEQ har jag sett nämnas, men det var först igår som jag såg att det var ett community drivet projekt. Jag vet inte hur många som är i drift men iden att använda samma formfaktor på korten tänkt rita kändes ganska självklar.

Men tyvärr så tar fjärde ordningens aktiva filter en del plats när man bygger med hålmonterade komponenter och inte vill ha för trångt när man byter motstånd för att sätta frekvensen. Jag tänkte använda komponenthållare där man löder motstånden, precis som på det här RF AF/4HD filtret från 1991.

af4hd.png (1.5 MiB) Visad 714 gånger

Jag hoppas hitta hur de byggt filtret för att klara sig med två lika stora motstånd och två kondensatorer per kanal för både högpass och lågpass. I de enklaste filtren så använder man dubbelt så stort motstånd eller dubbelt så hög kapacitans i en av positionerna för att få Q på 0,7

I Rockford filtret så konfigurerar man om filtret från högpass till lågpass genom att byta plats på kondensatormodulen och resistormodulen. Det gör det väldigt flexibelt.

[Neuhausen]

Det ser ut som om om två fjärde ordningens filter får plats på ett kort som är 50X100mm. Så antingen ett lågpass eller ett högpass i stereo på ett kort. Utan att det blir för trångt mellan komponenterna. Det ser ut att gå att routa som tvålagers med ett nästan helt intakt jordplan. Kanske går det att rita kortet så att samma kort kan användas som högpass eller lågpass.

Det ser ut att vara mycket lätt att lägga till möjligheten att använda varje kort som fyra separata andra ordningens filter istället för två fjärde ordningens filter. Särskilt om man gör det lätt för sig och använder en jumper och byglar för just den konfigurationen. Det går i så fall att använda ett kort som ett andra ordningens stereo bandpass filter.

Kanske med plats för en enkel strömförsörjning, om man bara vill använda ett ensamt kort. Men det kan bli svårt att få en tillräckligt mångsidig strömförsörjning utan att det tar för mycket plats.

Parallellt så tittar jag på ett 160mmX100mm kort som ger plats för en lite mer komplett filterlösning. Jag hade tänkt få plats med Linkwitz transform, lågpass, bandpass och högpass filter utöver volymkontrollen. Men det kan nog behöva kompromissas lite. Antingen med vad som får plats eller med hur trångt det blir mellan komponenterna man byter för att ändra filterfrekvens.

Det är givetvis ett rent hobbyprojekt, med allt vad det innebär och om någon har behov så beställer jag fler kort än jag behöver själv.

[Neuhausen]

Det var dags att byta från min gamla Eagle 4.11 till KiCAD så det tog ett tag att komma vidare.

Om man placerar motstånden och kondensatorerna så att det är överblickbart och lätt att komma åt även för de som kanske inte är så vana vid elektronik, så slösar det en del plats, särskilt om man ger möjlighet att välja mellan kondensator och motstånd på varje position. Vill man sedan ge möjlighet att använda olika komponenter så tar det också mer plats. För att det skall vara lätt att använda så behövs det mer ledigt utrymme för text på kortet än vad man normalt lämnar när man ritar ett kretskort.

Fördelen är att man kan använda samma filtermodul som lågpass eller högpass genom att byta plats på motstånd och kondensatorer. Om man vill använda samma resistorer på alla positioner så behöver man koppla två av resistorerna i serie på en av positionerna för högpassfiltret. Så det blir totalt tio resistorer och åtta kondensatorer för ett 24dB/oktav högpassfilter. För ett lågpassfilter blir det istället tio kondensatorer och åtta resistorer.

Utan strömförsörjning (som troligtvis blir bättre på ett separat kort ändå) så går det nog att hålla det någorlunda överblickpart med två 24dB/oktav filter på samma kort. Med olika kort för högpass och lågpass så tar det mycket mindre plats, men att kunna använda samma kort för båda sorterna är nog värt en del.

På bilden visas samtliga komponenter även om man egentligen bara har ett motstånd eller en kondensator på varje position. Alla kondensatorer och alla motstånd har samma värde.

Det är bara ett utkast för att avgöra hur mycket plats de olika alternativen tar. Det här är strömförsörjning och ett 24dB/oktav mono filter. Men det går att få plats med två mono filter på samma kort om man använder separat strömförsörjning.

Är någon intresserad av kort för filter av den här typen eller är det bara DSP som används som filter nu?

Universal_filter_100mmX50mm.png (220.58 KiB) Visad 628 gånger

[smile]

Jag skulle nog vara intresserad av ett 10-tal kort.

Nog för att dsp kan vara en smidig lösning så kan man också tänka att man labbar fram en vettigt delning med den och därefter ersätter den med fast värde med hjälp av korten.

Eller att man har tex. Ett fast värde för aktiv delning av ett register och kompletterar med dsp för andra register.

Möjligheterna är många

[Morello]

Finns det något schema att kika på?

[Neuhausen]

Det blir som befarat svårt att få plats med dokumentation på kortet när man flyttar komponenterna närmare varandra. Det är inte katastrof om pappersdokumentation krävs, men självdokumenterande kort är bättre när det är möjligt.

Utöver det som finns på kortet nu så vill jag gärna ha ytterligare en operationsförstärkare som buffert innan filtren för att de skall fungera även om något svagt driver.

På det här utkastet blev filtren separerade till fyra andra ordningens Butterworth filter, som man får kombinera till två fjärde ordningens Linkwitz-Riley filter om man vill ha brantare delning. Ingång och utgång på filtren är placerade så att en kort byglingstråd kan kopplas ihop dem.

Schemat för varje filterdel ser ut så här:
Ganska rörigt då man kan välja var det skall sitta kondensator och motstånd för att få rätt typ av filter.

UniversalFilter.png (27.28 KiB) Visad 607 gånger

För att konfigurera det som lågpass monterar man bara de här komponenterna, för högpass så gör man tvärtom:

Low_pass.png (17.71 KiB) Visad 607 gånger

Universal_Filter_2pack.png (209.99 KiB) Visad 607 gånger

[Neuhausen]

Finns det någon filarea på forumet där man kan ladda upp filerna?

[Morello]

Ser ut att saknas en del i schemat om det skall fungera. Antar att du klippt bort en del - korrekt?

[Neuhausen]

Bara strömpinnarna och kondensatorerna för dem som schemat ser ut nu. Resten av strömförsörjningen behöver hamna på ett annat kort för att det skall få plats på 50X100mm. Det skall också till buffer innan filtren för att det skall fungera på ett förutsägbart sätt. KiCAD fungerar på ett ovant sätt när man skall göra flera kopior på en krets och vill slippa göra allt flera gånger. Så förstabladet är tomt med enbart referenser till delscheman.

Det här skall ses som en kladd för att se hur det kan packas tills vidare.

Är formfaktorn bra trots begränsningarna? Eller är det bättre att göra dem 160X100mm (eller något mellanting) för att få med mer på samma kort?

[Morello]

Saknas:
1. Serieterminering på utgången (en OP bör inte lastas med kapacitiv last i form av koaxkabel)
2. Relä och uppstartsfördröjning (annars pangar det duktigt i högtalarna)
3. Motstånd mellan ingång och jord (finns ingen retur för OP-stärkarnas ingångsström)
4. HF-filter vid ingång (det finns radio i etern överallt)

[Neuhausen]

Så här blir kortet när det konfigureras som lågpassfilter. Men givetvis med oanvända hål för komponenterna som inte använts. Jag vet inte hur man utelämnar komponenter från 3d rendreringen på rätt sätt i KiCAD ännu.

Lowpass3d.png (443.78 KiB) Visad 587 gånger

[Morello]

Sanslöst vad gratisprogrammen blivit potenta. Tror vi betalar 70 lax per år för Altium Designer som jag nyttjar på daglig basis.

[Neuhausen]

Saknas:
1. Serieterminering på utgången (en OP bör inte lastas med kapacitiv last i form av koaxkabel)
2. Relä och uppstartsfördröjning (annars pangar det duktigt i högtalarna)
3. Motstånd mellan ingång och jord (finns ingen retur för OP-stärkarnas ingångsström)
4. HF-filter vid ingång (det finns radio i etern överallt)

Tack för att du hjälper till! Det enda ljudrelaterat jag byggt är en knacklyssnare och en volymkontroll.

1. Serietermineringen tänkte jag ha som ett separat block vid kortets utgångar för att göra det tydligare vilka resistorer som hör till filtret. Padsen som sitter lite här och var använder jag som hjälp för att inte routa in mig i ett hörn. I det här fallet kan de också användas för att koppla ihop filtren på olika sätt.

2. Det här lilla kortet är inte tänkt att fungera helt för sig själv. Uppstartsfördröjningen hoppas jag att en förstärkare där det byggs in kan hantera. Jag hoppas att jag inte tänkt fel där. Om kortet används tillsammans med Morello PEQ ekosystemet så såg jag att uppstartsfördröjning hanteras där, kanske kompletterat med fler relä för fler kanaler. Det större kortet som jag först tänkt bygga behöver givetvis ha det.

3. Det där förstår jag inte, på ingångsbuffern (som inte är helt klar och inte med på det här delschemat) behövs det givetvis, men de ingångar som drivs av utgången från en annan operationsförstärkare behövs det väl inte?

4. HF filter med mera tänkte jag att skulle sitta vid ingångsbuffern, som inte är med ännu, men mest för att jag oftast sett det tidigare och att jag inte ser någon nytta med att behålla något utanför det hörbara området. Men är verkligen HF filter nödvändigt för en krets utan förstärkning?

En sak som jag tänkt på, bör jordplanet vara powerground eller analog ground? Jag har snappat upp att NE5532 gärna avkopplas mellan plus och minus istället för mot analog jord. Jag lutar åt att jordplanet får vara analog ground men att jag lägger ett powerground plan för avkopplingskondensatorerna.

Det ser ut som om det är svårt att få in tillräckligt mycket för att få det någorlunda flexibelt på ett så pass litet kort utan att packa hårdare än jag vill för något som skall vara lätt att konfigurera om själv. Det lutar åt att jag fortsätter på det större 160X100 kortet, för att sedan kanske välja vad som får plats på ett litet kort.

[rikkitikkitavi]

Sanslöst vad gratisprogrammen blivit potenta. Tror vi betalar 70 lax per år för Altium Designer som jag nyttjar på daglig basis.

CERN inte bara utvecklade WWW utan även Kicad. Stäng in ett gäng (tekniska) fysiker under jord så åsproducerar de underverk alldeles gratis

[Neuhausen]

Sanslöst vad gratisprogrammen blivit potenta. Tror vi betalar 70 lax per år för Altium Designer som jag nyttjar på daglig basis.

CERN inte bara utvecklade WWW utan även Kicad. Stäng in ett gäng (tekniska) fysiker under jord så åsproducerar de underverk alldeles gratis

Det förklarar kvaliten på programmet!

De släppte version 8 i fredags, normalt skulle jag nog väntat med att uppgradera. Men då jag nyligen bytt till Linux så distrubueras alla uppdateringar automatiskt så det är lättare att bara låta det hända.

[Neuhausen]

Jag har fortsatt på det lite större kortet så länge.

På 160X100mm ser det ut att få plats med volympotentiometer, ingångsbuffer, Linkwitz transform, två kanaler lågpass, två kanaler bandpass, två kanaler högpass och utgångsanpassning och transistormute av utgångarna.

Det kan få plats en enklare strömförsörjning från dubbelspänning på upp till ungefär +-37v, men skall det drivas från nätspänning så behövs ett separat strömförsörjningskort.

Det får troligtvis inte plats några vettiga relän för utgångarna, om de traditionella mute transistorerna, som får plats, inte duger så behövs ett separat kort för att kunna slå på och av enheten i fel ordning utan riskera smällar i högtalarna.

[Neuhausen]

Att använda ytlödda kondensatorer för de delar som inte ändras skulle spara väldigt mycket plats på kortet. Det verkar som om få personer är oroade av hur keramiska kondensatorer låter, men det verkar som om ytlödda resistorer har fler kritiker. Vad tror ni? Resistorerna behöver vara lätta att byta, så de är inte aktuella att ytmontera för ett sådant här kort.

Operationsförstärkarna skulle spara mycket plats att ytmontera, hålmonterade integrerade kretsar blir som en barriär som begränsar var man kan dra kretskortsbanor. Det är också otroligt lätt att montera SO-8 ytlödda kretsar.

Om någon är intresserad av ett litet ytmonterat kort med två 24dB/oktav filter för montering i annan utrustning så är det otroligt mycket lättare att rita än de hålmonterade. Tyvärr så blir de för små för att få färdigmonterade billigt från de flesta ställen, så man får sätta flera på samma kort och slitsa mellan de olika modulerna. Det skulle gå att tillverka dem så att flera olika frekvenser kommer på samma panel. Det är ett sidospår och jag har svårt att tro att någon längtar efter något sådant. Men det är lätt att göra.

[nijo]

Oroa dig inte för hur komponenter ”låter”, för de gör de inte om de mäter bra.

Är du säker på att du ska ta med linkwitz-transform? I praktiken blir det mer en teoretisk lösning än en praktisk.Om man vill gå den vägen så känns det ett system med DSP blir så väldigt mycket bättre.

Jag hade själv gärn bygga in ett 24 db filter i en gammal hemmabioförstärkare för att det hade varit lite skoj.

[Fostex]

Att använda ytlödda kondensatorer för de delar som inte ändras skulle spara väldigt mycket plats på kortet. Det verkar som om få personer är oroade av hur keramiska kondensatorer låter, men det verkar som om ytlödda resistorer har fler kritiker. Vad tror ni? Resistorerna behöver vara lätta att byta, så de är inte aktuella att ytmontera för ett sådant här kort.

Motstånd har två viktiga elektriska egenskaper, förutom resistans, effekttålighet och spänningstålighet:
1. Brus - detta står direkt i proportion till motståndsvärdet, men påverkas också av motståndets konstruktion. Ytmonterade motstånd av tunnfilmstyp är så gott som jämförbara med metallfilmsmotstånd.
2. Linjäritet - motståndsvärdet ska vara konstant, dvs inte påverkas av faktorer som spänning eller temperatur. Spänningskoefficienten är sällan ett problem i dessa sammanhang, däremot kan temperaturkoefficienten påverka i viss grad. Som tur är finns detta väl specificerat av alla seriösa motståndstillverkare. Välj ett värde på 50-100 ppm/C eller lägre, vilket i stort sett är att se som "standard" för goda metallfilmsmotstånd idag.

Keramiska kondensatorer som hanterar någon form av audiosignal bör vara av C0Q (även kallat NP0)-typ. Läs mer om varför t.ex. här: https://www.allaboutcircuits.com/techni ... tor-types/

Elektronikkomponenter har bara sina elektriska egenskaper, och det är dessa som på olika sätt kan påverka ljudåtergivningen i den krets där de sitter. Allt annat är förenklingar och generaliseringar, oavsett vad som skrivs på olika hifi-forum.

[Neuhausen]

Oroa dig inte för hur komponenter ”låter”, för de gör de inte om de mäter bra.

Är du säker på att du ska ta med linkwitz-transform? I praktiken blir det mer en teoretisk lösning än en praktisk.Om man vill gå den vägen så känns det ett system med DSP blir så väldigt mycket bättre.

Jag hade själv gärn bygga in ett 24 db filter i en gammal hemmabioförstärkare för att det hade varit lite skoj.

Det jag tänker på mest är bruset, men jag får titta lite mer på det.

Linkwitz transform är ganska användbar och dämpningen at toppen och förstärkningen av de lägre frekvenserna ser ut att gå att separera om man inte behöver båda. Men givetvis är en DSP mycket bättre, men det gäller även för filtren. Det tar inte så mycket plats på kortet även om det komplicerar lite.

På en separat tvåkanal filtermodul så tar det onödig plats och det är i så fall bättre att göra separata kort för det. Kort för ytmonterat blir små och mycket billiga.

[Neuhausen]

Att använda ytlödda kondensatorer för de delar som inte ändras skulle spara väldigt mycket plats på kortet. Det verkar som om få personer är oroade av hur keramiska kondensatorer låter, men det verkar som om ytlödda resistorer har fler kritiker. Vad tror ni? Resistorerna behöver vara lätta att byta, så de är inte aktuella att ytmontera för ett sådant här kort.

Motstånd har två viktiga elektriska egenskaper, förutom resistans, effekttålighet och spänningstålighet:
1. Brus - detta står direkt i proportion till motståndsvärdet, men påverkas också av motståndets konstruktion. Ytmonterade motstånd av tunnfilmstyp är så gott som jämförbara med metallfilmsmotstånd.
2. Linjäritet - motståndsvärdet ska vara konstant, dvs inte påverkas av faktorer som spänning eller temperatur. Spänningskoefficienten är sällan ett problem i dessa sammanhang, däremot kan temperaturkoefficienten påverka i viss grad. Som tur är finns detta väl specificerat av alla seriösa motståndstillverkare. Välj ett värde på 50-100 ppm/C eller lägre, vilket i stort sett är att se som "standard" för goda metallfilmsmotstånd idag.

Keramiska kondensatorer som hanterar någon form av audiosignal bör vara av C0Q (även kallat NP0)-typ. Läs mer om varför t.ex. här: https://www.allaboutcircuits.com/techni ... tor-types/

Tunnfilmsmotstånden ser ut att vara ganska dyra, men jag gjorde bara en snabb sökning tills vidare. Det är ganska många motstånd när det är flera filter så det tar nog inte lång tid innan hundralapparna rullar bara för filtermotstånden. Men storlekarna är samma så man kan välja efter att ha provat hur det blir med tjockfilmsmotstånden, som kostar nästan inget. De ytmonterade kondensatorerna är i alla fall billiga.

[Morello]

För högklassig, ytmonterad audio är det bara tjockfilmsmotstånd i 1206-kåpa eller "MELF" som duger. Tunnfilmstyper har för stort spänningsberoende och medför distorsion. Keramiska kondensatorer fungerar fint till avkoppling av matning till kretsar och slikt, men kan absolut inte nyttjas för att definiera tidskonstanter i filter.

[Fostex]

En trevlig egenskap hos hederliga hålmonterade motstånd är att man automagiskt får möjligheten att dra ledningsbanor på kretskortets undersida. Dessutom kan de större rastermåtten lösa många problem med kretskortslayoutandet. Du kan i bästa fall dra en tunn ledningsbana under t.ex. ett 0805-motstånd.

[Morello]

För hobbyprojekt som ändå skall handbestyckas kan man med fördel nyttja hålmonterade komponenter. Utbudet av ytmonterade plastfilmskondingar är ganska begränsat. Löd dock ej med blyfritt tenn, då det är mycket svårare att demontera och suga rent hålet.

[Fostex]

För högklassig, ytmonterad audio är det bara tjockfilmsmotstånd i 1206-kåpa eller "MELF" som duger. Tunnfilmstyper har för stort spänningsberoende och medför distorsion. Keramiska kondensatorer fungerar fint till avkoppling av matning till kretsar och slikt, men kan absolut inte nyttjas för att definiera tidskonstanter i filter.

Tack för upplysningen! Så detta är så pass stort att det överväger det större bruset hos ytmonterade motstånd av tjockfilmstyp?

[Neuhausen]

En trevlig egenskap hos hederliga hålmonterade motstånd är att man automagiskt får möjligheten att dra ledningsbanor på kretskortets undersida. Dessutom kan de större rastermåtten lösa många problem med kretskortslayoutandet. Du kan i bästa fall dra en tunn ledningsbana under t.ex. ett 0805-motstånd.

Jag tycker att det är som att hugga sig fram i en skog att routa hålmonterat då alla komponenter tar plats på båda sidor. Men det beror nog till stor del på att jag tänker fel och inte placerar komponenterna på ett sätt som låter en dra ledningsgata under dem. Allt jag gjort tidigare har varit ytmonterat.

[Neuhausen]

För högklassig, ytmonterad audio är det bara tjockfilmsmotstånd i 1206-kåpa eller "MELF" som duger. Tunnfilmstyper har för stort spänningsberoende och medför distorsion. Keramiska kondensatorer fungerar fint till avkoppling av matning till kretsar och slikt, men kan absolut inte nyttjas för att definiera tidskonstanter i filter.

Tack, det sparar lite sidospår.

[Morello]

För högklassig, ytmonterad audio är det bara tjockfilmsmotstånd i 1206-kåpa eller "MELF" som duger. Tunnfilmstyper har för stort spänningsberoende och medför distorsion. Keramiska kondensatorer fungerar fint till avkoppling av matning till kretsar och slikt, men kan absolut inte nyttjas för att definiera tidskonstanter i filter.

Tack för upplysningen! Så detta är så pass stort att det överväger det större bruset hos ytmonterade motstånd av tjockfilmstyp?

Tvärtom skall det förstås vara: tunnfilm eller MELF!

[Neuhausen]

För högklassig, ytmonterad audio är det bara tjockfilmsmotstånd i 1206-kåpa eller "MELF" som duger. Tunnfilmstyper har för stort spänningsberoende och medför distorsion. Keramiska kondensatorer fungerar fint till avkoppling av matning till kretsar och slikt, men kan absolut inte nyttjas för att definiera tidskonstanter i filter.

Jag fräshade upp minnet om de olika kondensatortyperna. Keramiska kondensatorer har jag tidigare förknippat med ljud efter att ha byggt lite switchande kretsar där XR7 kondensatorerna lät en del. Jag var osäker på om de var mikrofoniska också, men det verkar som om de även är det.

XR7 har jag också haft anledning att misstänka att inte hanterar väldigt höga frekvenser på förväntat sätt, jag fick byta ett fåtal mot plast vid behov när MHz störningar smet genom ett 30kHz lågpassfilter i en triggeringång.

Men C0G kondensatorerna verkar vara oändligt mycket bättre på de områden där de vanligare XR7 kondensatorerna bär sig åt. Har du någon insikt i varför C0G/NP0 inte är lämpliga? Om vi bortser från att plastkondensatorer är mer beprövade.

[Morello]

X7R är tempspec för en klass 2-konding. NP0 är dito för en klass 1-typ. Klass 2-typer har en helt annan konstruktion med oerhört mycket högre kapacitans per volym. Klass 2-typer har mycket stort spännningsberoende (C=C(V)) och kan därför inte användas för att definiera tidskonstanter i ett filter då distorsionen blir för hög.