Aktiv 4-Amping av HiFi- högtalare med Linkwitz-Riley- filter

[ehedman]

Ända sedan jag lyssnade på ett par Dahlquist DQ10 högtalare för länge sedan har jag trott på principerna om fasriktig återgivning av musik från HiFi- högtalare. Denna artikel visar hur jag med ett aktivt 3-bands Linkwitz-Riley- filter från ett multikanalslutsteg driver ett högtalarsystem från KEF direkt från ett 8-kanals Rotel- slutsteg.
Hela artikeln finns här: http://www.hedmanshome.se/4amp.pdf

[Ragnwald]

Välkommen hit Erland, du har helt klart rätta inställningen till vår gemensamma hobby.

[MagnusÖstberg]

Kul

Hur hanterar du baffelstegseffekten nu när du slängt ut dina passiva filter? Responsen torde ju falla med 6db/oktav från någon diffus frekvens som approximerat motsvarar våglängden av baffelbredden?

Har du caddat filtret själv?

[Sanny_X]

Intressant

Filtret sitter i steget?

[MagnusÖstberg]

Intressant

Filtret sitter i steget?

Det ser du väl?

[Termos_friend]

Filtren kostade alltså nästan 2000:- att göra?

[ehedman]

Välkommen hit Erland, du har helt klart rätta inställningen till vår gemensamma hobby.

Oj oj,

Artikeln har legat ute femton minuter och redan en bunt svar. Kul, eftersom den låg på ett anat hififorum i dagar utan en enda kommentar.

Ska försöka svara så gott det går ...

[MagnusÖstberg]

De fattar inte vad du gjort

[schmutziger]

Välkommen!
Kul läsning!
Som Magnus undrade, har du någon baffelstegskorrektion?

[ehedman]

Filtren kostade alltså nästan 2000:- att göra?

Ja ungefär. Den dyra delen var kretskorten. Med bara två st kostade det en del från elektrokit.se men inte orimligt. Om man beställer fler sjunker priset snabbt per st.
Det blev en del suboptomeringar vad det gällde kondensatorerna då jag ville ha 1%- ig tolerans och jag tog vad som fanns hos Elfa.
Orginalen från http://sound.westhost.com/project09.htm har något annat 1%-igt.
Motstånden är metallfilm 1% och korten har jordplan och blev helt tysta utan brum eller annan jordstörning.

Jag driver korten med +- 12 V med en galvanisk isolerad DC/DC omvandlare från en av +36V matning från effektförstärkaren. Omvandlaren syns mellan korten. Denna la till c.a 200 spänn.

Filtret är ostabilt under power-on och ger dc-offset/smällar även vid power off med det klarar skyddselektroniken från slutstegen som mäter in på sådant innan reläer slår till/från.

Elementen är alltså DC-kopplade direkt till slutsteg vilket är en liten chansning från min sida för att slippa avkoppla (framförallt) diskanten. Hitils inga problem dock.

[mike34]

Kan inte med säkerhet säga nått men fabrikatet på DC-DC convertern är den samma som jag använt i en konstruktion en gång och jag noterade påtagliga stabilitetsproblem och t.o.m oscillation när jag hade elektrolyter efter omvandlingssteget. (tanken va att bygga lite reserv)
Jag fick ta bort elektrolyterna för att lösa mitt problem, men det behöver ju inte va samma för dig.
Kan va värt och titta lite närmare på det och labba lite? Kanske kan lösa DC problemet och eventuellt poppande vid påslag.

[ehedman]

Välkommen!
Kul läsning!
Som Magnus undrade, har du någon baffelstegskorrektion?

Det jag har på filtrerna är nivåkorrektion på varje (pass)band och den fjärde potten tillåter faskorrektion 0-180 grader på basen.
Dock var denna krets för faskorrektion av experimentell natur och gav inget nämnvärt resultat varför den med förberedda byglar kopplades bort.

Jag har dessutom en SUB som tar över vid c.a 80 HZ.
SUBen är en Infinity med RABOS-inställnngar, d.v.s 3 band med rumskorrektion som ger viss nytta.

För de lägre frekvenserna har jag mer att fixa i min rumsakustik o placering av SUBen men familjen o huset sätter sina gränser ...

Jag har en bra botten i ljudbilden mellanbasen är OK men glänser inte men mellanregister och diskant överaskar mig varje gång då den är fantastiskt ren i klangen och det smaskar rejält i rytmsektion för varje jazz/fusion/r&b- diggare.

[MagnusÖstberg]

Där har vi nog förklaringen i att högtalaren nu saknar baffelstegskompensation - responsen sluttar ner i basen och det kompenserar du troligen med nivåregleringarna. Det går inte riktigt.

Undrar om inte det skulle kunna ordnas med lite LT

Har du gjort mätningar på varje individuellt register? Vid aktiv delning på det här sättet delar du visserliggen kanske fasriktigt och brant, men tar inte hänsyn till elementens egna akustiska avrullningar, och inte heller om det passiva filtret justerar responsen över enskillda element.

Vilka delningsfrekvenser har du?

Gillar lösningen i steget!

[ehedman]

Där har vi nog förklaringen i att högtalaren nu saknar baffelstegskompensation - responsen sluttar ner i basen och det kompenserar du troligen med nivåregleringarna. Det går inte riktigt.

Undrar om inte det skulle kunna ordnas med lite LT

Vilka delningsfrekvenser har du?

Jag har valt att behålla orginalfrekvenserna 250Hz/2.8KHz då data för de individuella elementen troligtvis inte är speciellt publika.

Kan du berika mig på ämnet baffelstegskompensation o LT?

[ehedman]

Där har vi nog förklaringen i att högtalaren nu saknar baffelstegskompensation - responsen sluttar ner i basen och det kompenserar du troligen med nivåregleringarna. Det går inte riktigt.

Undrar om inte det skulle kunna ordnas med lite LT

Har du gjort mätningar på varje individuellt register? Vid aktiv delning på det här sättet delar du visserliggen kanske fasriktigt och brant, men tar inte hänsyn till elementens egna akustiska avrullningar, och inte heller om det passiva filtret justerar responsen över enskillda element.

Vilka delningsfrekvenser har du?

Gillar lösningen i steget!

De mätningar jag gjort är med PC-spektrumanalysator med vitt/skärt brus och det ger inga absoluta mätvärden men alla tendenser o ev. konstigheter visas relativt mot i mitt eget lyssningsrum. Örat säger resten.

Det passiva filtret var enklaste 2a ordningens filter med en dämpsats (vad jag kunde se) för att kompensera ner det med högst verkningsgrad.

[MagnusÖstberg]

Absolut!

Enkelt sammanfattat kan man säga att för alla frekvenser där våglängden är längre än bredden på baffeln så kommer de sakna stöd, och responsen faller.

Ljuhastigheten är 340m/s och avstånd mäts i meter. För en 30cm baffel betyder det att (340/0,3=1133) frekvenser under 1133hz saknar baffelstöd. Från den frekvensen och ner kommer högtalarens respons sjunka med 6db/oktav.

Här står lite om LT:
http://www.faktiskt.se/modules.php?name=Forums&file=viewtopic&t=29727

Och här finns lite:
http://www.linkwitzlab.com/Pluto/subwoofer.htm

Det finns flera trådar som beskriver det bra på forumet.

[MagnusÖstberg]

Det passiva filtret var enklaste 2a ordningens filter med en dämpsats (vad jag kunde se) för att kompensera ner det med högst verkningsgrad.

OK!

Ibland gör man en separat baffelstegskrets, men oftast brukar man kunna se det på att den första spolen görs större, den sänker högtalarens känslighet med 6db uppåt i frekvens för att motverka responssänkningen pga baffelstegseffekten.

[bomellberg]

Vill bara säga välkommen och tack för en mycket trevlig artikel!

Mvh,

/Bosse

[MagnusÖstberg]

Vill bara säga välkommen och tack för en mycket trevlig artikel!

Mvh,

/Bosse

Verkligen!

[Kraniet]

ja verkligen, och intressant att se ett så pass seriöst projekt. Jag tror också det finns mycket att hämta i aktiv drivning. Det verkar som att du har alla förutsättningar för ett helt makalöst ljud. Men jag tror att det kanske finns lite finlir kvar att göra för att få ut det där sista i ljudkvalité.
Har du gjort några frekvensmätningar på högtalarna? Om inte råder jag dig att göra det. Designa högtalare utan mätutrustning är som att orientera med ögonbindel. Man tar sig fram men vet inte alltid var man hamnar.

Jag kommer fortfarande ihåg min kontakt med Linn och hur de högtalarna förändrades vid aktiv drivning. Har haft möjligheten att lyssna på Keilidh, Kaber och Ninka i både passivt och aktivt utförande och förstås Keltik (enbart aktivt). Det är skillnad och i detta fall alltid till fördel för det aktiva drivsättet. Nu har jag visserligen "vuxit från" Linn men jag tror fortfarande det finns mycket att hämta i aktiv drivning.

Har du kollat nåt på Meridian? De har ju tagit det ett steg längre och kör med aktiv dsp-filtrering. Så de kan göra justeringar av högtalarparametrar, kompensation för talspoleuppvärmning osv i realtid för ännu bättre ljud. Skulle vara roligt att lyssna på deras högtalare.

[ehedman]

ja verkligen, och intressant att se ett så pass seriöst projekt. Jag tror också det finns mycket att hämta i aktiv drivning. Det verkar som att du har alla förutsättningar för ett helt makalöst ljud. Men jag tror att det kanske finns lite finlir kvar att göra för att få ut det där sista i ljudkvalité.
Har du gjort några frekvensmätningar på högtalarna? Om inte råder jag dig att göra det. Designa högtalare utan mätutrustning är som att orientera med ögonbindel. Man tar sig fram men vet inte alltid var man hamnar.

Jag kommer fortfarande ihåg min kontakt med Linn och hur de högtalarna förändrades vid aktiv drivning. Har haft möjligheten att lyssna på Keilidh, Kaber och Ninka i både passivt och aktivt utförande och förstås Keltik (enbart aktivt). Det är skillnad och i detta fall alltid till fördel för det aktiva drivsättet. Nu har jag visserligen "vuxit från" Linn men jag tror fortfarande det finns mycket att hämta i aktiv drivning.

Har du kollat nåt på Meridian? De har ju tagit det ett steg längre och kör med aktiv dsp-filtrering. Så de kan göra justeringar av högtalarparametrar, kompensation för talspoleuppvärmning osv i realtid för ännu bättre ljud. Skulle vara roligt att lyssna på deras högtalare.

Intressant. Är det impedansförändringen man kompenserar för när talspolen värms? Det är ju detta som sabbar de passiva filternas kalkyl för övergångsfrekvensen som då glider iväg men det gäller ju inte för system med aktiva filter?

Det som jag använder för mätning just nu är gratisprogrammet SpectrumView från http://hotamateurprograms.com:


.. en mät-CD med en serie toner och brus och en kondensatormikrofon av god kvalité kopplat till en mediadator i högra facket http://www.hedmanshome.se/index.php?option=com_ponygallery&Itemid=7&func=detail&id=38 som ger hela analysen i realtid på 40" .
Detta är ju mer för rumskorrektion av hela systemet än specifik mätning av en högtalare i optimal miljö men det ger bra hjälp.

Tar gärna förslag på andra mätsystem som inte kostar skjortan.

Det som hör till bilden i mitt system är att min Yamaha rx-v861 har sin YPAO för automatisk kalibrering i lyssningsrummet med en egen mät-mic och en EQ på sex band och den är jag faktiskt riktigt nöjd med.

Det som jag aldrig gillat med mindre basreflexsystem är den så ofta förekommande fluffigheten i den lägre regionen. Särskilt de mindre stativarna som tycks vara portade för att låta maffiga i affären men ger huvudvärk om de kommer hem. Slutna HiFi-högtlare verkar inte så vanliga nuförtiden men jag har goda minnesbilder av sådana från förr.
Mina högtalare är inte störande fluffiga men tendensen finns där. Det följde med kuddar att proppa igen rören med och jag kommer leka lite med detta nu när jag har möjlighet till viss aktiv kompensation av det hela.
Generellt sätt så offrar jag gärna lite botten för en tightare bas men jag har ju även en högst justerbar Infinity SUB med egen EQ att leka med.

... kul är det i vilket fall som helst ... får avvakta pådrag o mätning tills familjen är ute ur huset ....

[Kraniet]

ja har du redan mikrofon så kan du ju testa svantes tombstone och sirp http://user.faktiskt.io/svante/products/

jag har funderat på ett liknande system som dig, alltså aktiv flervägshögtalare, så jag tycker det är väldigt roligt att se nån som verkligen gjort det.

[MagnusÖstberg]

Intressant. Är det impedansförändringen man kompenserar för när talspolen värms? Det är ju detta som sabbar de passiva filternas kalkyl för övergångsfrekvensen som då glider iväg men det gäller ju inte för system med aktiva filter?

Q-värdesförändring är väl det mest påtagliga med talspoleuppvärmning och det torde väl inte ett aktivt filter hjälpa mot.

Dessutom finns det de som är kluriga och designar sina lådor med avseende på talspoleuppvärmning.

Visst ökar talspoleresisitansen i alla element, men hur påtagligt stor ökning är det? Och hur stor är påverkan på ett passivt filters överföringsfunktion?

[ehedman]

Intressant. Är det impedansförändringen man kompenserar för när talspolen värms? Det är ju detta som sabbar de passiva filternas kalkyl för övergångsfrekvensen som då glider iväg men det gäller ju inte för system med aktiva filter?

Q-värdesförändring är väl det mest påtagliga med talspoleuppvärmning och det torde väl inte ett aktivt filter hjälpa mot.

Dessutom finns det de som är kluriga och designar sina lådor med avseende på talspoleuppvärmning.

Visst ökar talspoleresisitansen i alla element, men hur påtagligt stor ökning är det? Och hur stor är påverkan på ett passivt filters överföringsfunktion?

Nej Q-värdet kommer filtrena inte åt. Låter då som Meridian har någon slags återkoppling som ger DSPn möjlighet att justera i realtid som Kraniet nämnde. Verkar som överkurs för DIY men spännande teknik med en "All Things Considered" approach. En annan för väl leva med alla suboptimeringar ...

[Thomas_A]

Jag använder ju 12 +24 dB (24 akustiskt) aktivt med lagom baffelstödskomp. Dock verkar EMBLA audio övergått till sportprodukter????

http://www.emblaaudio.no/

Märkligt.

[Nwalmaer]

I och med att högtalaren är 3-vägs bör du kunna få utmärkt baffelstegskompensation genom att låta basarna spela under baffelsteget och resten över. Mät upp dom och se var basen börjar falla och lägg delningen samt justera nivån på basarna så att de tar hand om fallet. Gissar på att du har tappat som mest i nivå först runt 400-500 Hz.

Kul projekt!

Jag kan rekommendera detta programmet för mätningar: http://www.holmacoustics.com/holmimpulse.php

Lite fler knappar att trycka på än Tombstone men det går att få till riktigt proffsiga mätningar utan att behöva bygga om vardagsrummet.

[ehedman]

I och med att högtalaren är 3-vägs bör du kunna få utmärkt baffelstegskompensation genom att låta basarna spela under baffelsteget och resten över. Mät upp dom och se var basen börjar falla och lägg delningen samt justera nivån på basarna så att de tar hand om fallet. Gissar på att du har tappat som mest i nivå först runt 400-500 Hz.

Kul projekt!

Jag kan rekommendera detta programmet för mätningar: http://www.holmacoustics.com/holmimpulse.php

Lite fler knappar att trycka på än Tombstone men det går att få till riktigt proffsiga mätningar utan att behöva bygga om vardagsrummet.

Jag ska ta en ordentlig titt på alla tips jag fått b.l.a om baffelstegskompensation. Kanske kommer en rev 2 av filtren med nya features

Självklart kan jag dela med mig av schema, pcb- layout, gerberfiler, komponentlistor etc.

[Svante]

Kul projekt.

Jag har inte läst allt i tråden, men måste bara kommentera detta (med rödpennan i hand):

[img]Senare%20designade%20jag%20ett%20aktivt%20filter%20baserade%20på%20idéer%20från:%20http://sound.westhost.com/project09.htm%20som%20är%20ett%20nästan%20fasperfekt%2024%20dB/Octave%203-Way%20Linkwitz-Riley%20Electronic%20Crossover.[/img]

Delningsfilter med högre ordning än 1 blir med naturnödvändighet inte "fasperfekta", dvs de får alltid* en allpasskaraktär. Detta gäller även LR-filter.

*Det finns visserligen en familj oanvändbara filter som summerar till 1, men de beter sig illa runt delningsfrekvensen map utsläckning/lobning i olika riktningar. Det går också att göra filter som beter sig som 1:a ordningen kring delningen, men som lutar brantare en bit in i spärrbandet. De är en bättre kompromiss, men summerar i strikt mening inte till 1.

[ehedman]

Kul projekt.

Jag har inte läst allt i tråden, men måste bara kommentera detta (med rödpennan i hand):

[img]Senare%20designade%20jag%20ett%20aktivt%20filter%20baserade%20på%20idéer%20från:%20http://sound.westhost.com/project09.htm%20som%20är%20ett%20nästan%20fasperfekt%2024%20dB/Octave%203-Way%20Linkwitz-Riley%20Electronic%20Crossover.[/img]

Delningsfilter med högre ordning än 1 blir med naturnödvändighet inte "fasperfekta", dvs de får alltid* en allpasskaraktär. Detta gäller även LR-filter.

*Det finns visserligen en familj oanvändbara filter som summerar till 1, men de beter sig illa runt delningsfrekvensen map utsläckning/lobning i olika riktningar. Det går också att göra filter som beter sig som 1:a ordningen kring delningen, men som lutar brantare en bit in i spärrbandet. De är en bättre kompromiss, men summerar i strikt mening inte till 1.

Det stämmer. "(almost) perfect phase-coherency" kanske är ett bättre uttryck och detaljerna som du påpekar finns i artikeln vid http://sound.westhost.com/project09.htm

[Svante]

Absolut!

Enkelt sammanfattat kan man säga att för alla frekvenser där våglängden är längre än bredden på baffeln så kommer de sakna stöd, och responsen faller.

Ljuhastigheten är 340m/s och avstånd mäts i meter. För en 30cm baffel betyder det att (340/0,3=1133) frekvenser under 1133hz saknar baffelstöd. Från den frekvensen och ner kommer högtalarens respons sjunka med 6db/oktav.

Njaej, det där var nog lite för enkelt uttryckt.

Som namnet antyder blir det ett steg i tonkurvan, inte en konstant lutning. Man tappar alltså 6 dB nivå vid låga frekvenser, och det finns ett övergångsfrekvensområde med en lutning och inte sällan en topp mot högre frekvenser.

Fenomenet beror på kantdiffraktion och kan inte undvikas annat än om elementen byggs in i en vägg. Man bör därför ta hänsyn till baffelsteget vid konstruktion, både map nivåtappet vid låga frekvenser och om man är noga även detaljerna i förloppet från låga till höga frekvenser. Elementens placering på baffeln blir en viktig komponent, en annan kan vara elektriska kompensationer, men även utnyttjande av komponenter som redan finns i elementet (tex talspoleinduktansen).

Om du vill lära dig om baffelsteget kan du prova mitt gratisprogram The Edge http://user.faktiskt.io/svante/edge , eller köpeprogrammet Basta! http://user.faktiskt.io/svante/basta . Bastas demoversion innehåller samma funktionalitet som Edge (dvs baffelsteget kan visas som en separat kurva), men Edge kan vara enklare att förstå om man bara är intresserad av baffelsteget separat.