Катушки фильтров. Практическая реализация и искажения.

[Viktor47]

 

Сделал 3-х полосную акустическую колонку. Теперь возник вопрос по фильтрам. Важно ли при намотке индуктивностей соблюдать размеры катушек или можно ориентироваться только на величину индуктивности.

[KAA]

Индуктивность в той или иной мере зависит от размеров и формы намотки. Если Вы контролируете индуктивность непосредственно, то точное соблюдение размеров несущественно.

[May]

Любой пассивный последовательный или параллельный кроссовер в Акустической Системе состоящий из L C R,
вносит еще и свои Дополнительные Гармонические Искажения - THD, которые плюсуются
к гармоническим искажениям динамиков в этой АС. (о фазе, амплитуде, резонансе и т.п.не говорим)  

Для уменьшения  гармонических искажений зависящих от катушек индуктивностей кроссовера,
катушки индуктивности должны наматываться так, (желательно бОльшим сечением провода)
чтобы стремиться уменьшить ее активное сопротивление, особенно для последовательного кроссовера.

Понятно, что дополнительный сердечник в катушке индуктивности является компромиссным решением,
но лучше обойтись без сердечника если используются высококачественные динамики с маленькими THD,
Или использовать высококачественное трансформаторное железо с предварительным контролем
(осциллограф/спектроанализатор) на THD (такой катушки с сердечником) на номинальном токе и
в рабочей полосе частот.

[KAA]

2 часа назад, May сказал:

Любой пассивный последовательный или параллельный кроссовер в Акустической Системе состоящий из L C R,
вносит еще и свои Дополнительные Гармонические Искажения - THD,

 

Нет, не любой и не при всяких условиях. Например, чисто индуктивный параллельный кроссовер без конденсаторов, применённый в одной из моделей акустики Totem, сам по себе гармонических искажений не вносит от слова совсем - они могут возникнуть только от нелинейных резонансных явлений в системе с предельно нелинейными компонентами, которыми являются головки громкоговорителей. Линейные пассивные элементы, не входящие в режимы насыщения и ограничения, в идеальном случае не вносят и не могут вносить никаких гармонических искажений: для этого ОБЯЗАТЕЛЬНО нужна нелинейность передаточной характеристики элемента. Уж тем более никаких гармонических искажений не может вносить АКТИВНОЕ сопротивление катушки индуктивности без сердечника (которое типа надо уменьшить), если она не нагревается до таких температур, чтобы сопротивление поплыло. Оно может повлиять на Кд, но само по себе искажений не вносит.

[Phlanger]

13 часов назад, Viktor47 сказал:

можно ориентироваться только на величину индуктивности

Не только :-) .Часто играет роль сопротивление. Иногда очень большую.
 

12 часов назад, May сказал:

Любой пассивный последовательный или параллельный кроссовер в Акустической Системе вносит еще и свои Дополнительные Гармонические Искажения

Поцоны в эньтюрьнетах правдаправда пейсале? И очередная гура ушами хлопала?
Результаты измерений будут, или как всегда - Морсеаны напели сквозь стенку?

[KAA]

17 минут назад, Phlanger сказал:

Часто играет роль сопротивление. Иногда очень большую.

 

Верно. Однако при близких размерах катушки такой же конструкции, намотанной тем же проводом, сопротивление заведомо окажется сопоставимым. В пределах дельты где-нибудь в половину ома разница несущественна, к тому же включение дополнительных сопротивлений в ветви фильтров с конденсаторами гораздо ощутимее влияет на характеристики фильтров, чем вариации сопротивления индуктивных ветвей.

[Segun]

Если сегодня игнорируют VituixCAD, это занавес, кроме умельцев на lspcad.

[Ден123]

2 минуты назад, Segun сказал:

Если сегодня игнорируют VituixCAD, это занавес, кроме умельцев на lspcad.

Добрый день. Не могли бы конкретизировать Вашу мысль? 

 

16 часов назад, KAA сказал:

они (искажения) могут возникнуть только от нелинейных резонансных явлений в системе с предельно нелинейными компонентами, которыми являются головки громкоговорителей. Линейные пассивные элементы, не входящие в режимы насыщения и ограничения, в идеальном случае не вносят и не могут вносить никаких гармонических искажений: для этого ОБЯЗАТЕЛЬНО нужна нелинейность....

....Оно может повлиять на Кд, но само по себе искажений не вносит.

Катушка при работе на чисто активную нагрузку не вносит искажения. При работе на комплексную случаются "чудеса".  Как верно отмечено изменяется кд и, допустим, при работе нч фильтра 1 порядка на частотах 0,5-1 октава ниже частоты среда могут проявляться искажения по току. Если в диапазоне +/- 1 октава от частоты раздела имеется переход из поршневого в зональный режим, то искажения по току увеличатся  гарантировано. 

Ps Надо провести референдум на тему: "вносит ли катушка искажения?" 😜

[KAA]

1 час назад, Ден123 сказал:

При работе на комплексную случаются "чудеса".  

Сам по себе фильтр, состоящий из линейных компонентов и не имеющий участков нелинейности и отрицательного сопротивления, искажений не вносит и "чудес" не создаёт. Он может их создавать только как ЕДИНАЯ СИСТЕМА с чудовищно нелинейной нагрузкой в виде ГГ, да ещё и при условии подачи на эту систему сложного спектра сигналов, зависящего от величины и фазового сдвига нагрузки.

[KAA]

2 часа назад, rexy1948 сказал:

"Лучший фильтр - это отсутствие оного".

 

Это очень сложный вопрос и не всегда это правда. Точно рассчитанные эллиптические фильтры при условии их сочетания с грамотным конструктивом способны давать удивительные результаты, никакими "первыми порядками" не достижимые. Пожалуйста, пример - Viva Utopia. Готов биться об заклад, что ни одна существующая в природе акустическая система с ШП либо фильтрацией полос порядка не выше первого при условии использования усилителя с адекватным Кд и мощностью хотя бы пяток ватт её не переиграет. Никогда, ни при каких обстоятельствах.

[Ден123]

5 минут назад, KAA сказал:

Сам по себе фильтр, состоящий из линейных компонентов и не имеющий участков нелинейности и отрицательного сопротивления, искажений не вносит и "чудес" не создаёт

Согласен полностью, но я немного о другом.  При переходе диффузора из поршневого в зональный режим изменяется характер работы и возникает ряд резонирующих участков. Пр этом меняется характер противоЭДС динамика. В условиях простейшего фильтра в виде индуктивности, меняется характер искажений по току в цепи унч-фильтр-гд. Одним кд этот эффект не обьяснить, поскольку замена катушки на "эквивалентный" резистор, сопротивление которого в диапазоне +/-1 октава  равно (близко) к комплексному сопротивлению катушки не приводит к росту искажений по току. Отсюда напрашивается вывод, что рост искажений связан с реакцией катушки на изменившийся характер противоЭДС ГД, поскольку и сама катушка имеет противоЭДС. И это при синусоидальном  сигнале, при сложном сигнале будут еще не такие "чудеса".

[Ден123]

10 минут назад, KAA сказал:

Viva Utopia. Готов биться об заклад, что ни одна существующая в природе акустическая система с ШП либо фильтрацией полос порядка не выше первого при условии использования усилителя с адекватным Кд и мощностью хотя бы пяток ватт её не переиграет. Никогда, ни при каких обстоятельствах.

 На мой ух переиграет система Евлампия. Другой вопрос, что система Михаила уникальная и сравнивать, кмк, на совсем корректно.

[KAA]

3 часа назад, Ден123 сказал:

замена катушки на "эквивалентный" резистор

Замена катушки на эквивалентный резистор уменьшает порядок эквивалентной схемы на единицу и кардинально меняет условия возникновения и развития резонансных явлений в системе, особенно если к выходному напряжению подмешивается сигнал обратной связи. Учитывая, что эти явления в массе своей не являются гармоническими, представляя собой участки сложных аттракторов, сравнивать ситуацию при замене катушки резистором невозможно.

[Ден123]

24 минуты назад, KAA сказал:

Замена катушки на эквивалентный резистор уменьшает порядок эквивалентной схемы на единицу и кардинально меняет условия возникновения и развития резонансных явлений в системе, особенно если к выходному напряжению подмешивается сигнал обратной связи. Учитывая, что эти явления в массе своей не являются гармоническими, представляя собой участки сложных аттракторов, сравнивать ситуацию при замене катушки резистором невозможно.

Об чем и речь,  появление катушки приводит к росту искажений. К стати, я ни разу не упомянул "гармонические", хотя выглядят эти искажения на спектрограмме тока, как гармоники и субгармоники.

Насчет резистора, вы упомянули кд, поэтому вспомнился этот давний эксперимент. В сигнале ос этих искажений обнаружено не было. С безосным унч спектр тока сохраняет тенденцию к увеличению искажений при включении катушки в цепь.

 

[Phlanger]

9 часов назад, rexy1948 сказал:

Лучший фильтр - это отсутствие оного

А вы эту глупость сами придумали, или в интернетах вычитали? А по какому критерию лучший - по скорости продажи или по количеству концов, которые удалось слупить с буратины?
Вот такую штуку - не видели, случаем?

http://www.g4dcv.co.uk/ls35a/pics/crosscct.jpg

8 часов назад, Ден123 сказал:

случаются "чудеса"

Да с теми, кто физику не осилил, они постоянно случаются. 

> искажения по току
Почём, простите? Кто и как их измерял?

[Ден123]

30 минут назад, Phlanger сказал:

Почём, простите? Кто и как их измерял?

Недорого прошу, оптом возьмете?

Все как обычно, все по учебнику. 

 

30 минут назад, Phlanger сказал:

Вот такую штуку - не видели, случаем?

Видели, конечно. По этому кроссоверу можно сказать, что нч секция кривая изрядно, да ещё и с горбиной на 1450 гц в 7-9 дб. 

[Phlanger]

9 часов назад, Ден123 сказал:

все по учебнику

Ищите в гугле, ну да. 

9 часов назад, Ден123 сказал:

можно сказать, что

Можно совершенно смело сказать, что вы не прочитали, от чего эти фильтры.
От тех, которые сверху.

https://forumimage.ru/uploads/20140810/140765171894014468.jpg

Я даже могу показать пальцом на местности, откуда именно их украли.

Разумееца, их аффторы отечественным кулябеным не указ, понемайю. У которых Сясьтемы с Фялософеяей и вот это вот всё. 

[Ден123]

2 часа назад, Phlanger сказал:

Ищите в гугле, ну да. 

Гугель - нам не указ, все из Яндекса. 😉

2 часа назад, Phlanger сказал:

Можно совершенно смело сказать, что вы не прочитали, от чего эти фильтры.

Тут писатели, а не чЕатели. 

2 часа назад, Phlanger сказал:

Разумееца, их аффторы отечественным кулябеным не указ, понемайю. У которых Сясьтемы с Фялософеяей и вот это вот всё. 

В старттопике приведены ссылки на статьи, в которых эти решения разобраны по косточкам и отечественные кулибины все это уже прожевали и переварили. Осталось только .... регулярно применять.

Кстати о применении, в Вашей акустике установлены резонаторы Гельмгольца, что бы не городить подобную коррЭкцию. Угадайте кто посоветовал мастеру их туда впендюрить? 😉

[Ден123]

4 часа назад, Phlanger сказал:

То есть никто не измерял, всё как всегда - поцоны в эньтюрьнетах пейсале. Что и требовалось доказать.

Ога... При конструировании системы с эмос с дотчиком тока, типа "долиомневый резистор", измерения проводятся в обязательном порядке, надеюсь вы это знаете. Далее по тому же пути. К стати в сигнале ооос по напряжению эти искажения не обнаруживается. 

4 часа назад, Phlanger сказал:

В три цеденбала, ога.

Исходно как бэ не 10-12 дБ. С учетом номиналов фильтра пробки, тут уж что получилось на "выходе", то получилось.

"- Поросеночек рос, рос и выросла..

- Что выросло?

- что выросло, то выросло!... "

5 часов назад, Phlanger сказал:

Вот про  Дополнительные Гармонические Искажения аффтор мурзилки что-то молчит многозначительно.

😉

[May]

Загрузил сюда видео - Испытание на искажения THD+N катушки с сердечником. Анализ искажений катушки. А если сюда добавить противо эдс в полосе нелинейности L драйвера/ГГ, все встанет на свои места.  Или на Ютубе:

https://www.youtube.com/channel/UCbqD0QRotlW_FWnmaEHVnXw

 

[Ден123]

1 час назад, May сказал:

Загрузил сюда видео - Испытание на искажения THD+N катушки с сердечником

Коллега, речь идет о катушках без сердечника. С сердечником все понятно, он родимый будет гармонить без устали.

[Viktor47]

 

Вот такую схему для трехполоски нашел в журнале под имеющиеся у меня ДГ. А как правильно расположить на плате индуктивности, чтобы исключить их влияние друг на друга?

[KAA]

Оси катушек - взаимно перпендикулярно. Для трёх катушек эта задача решается элементарно. А плата Вам зачем? Делайте навесным.

[Ден123]

 

5 минут назад, Viktor47 сказал:

как правильно расположить на плате индуктивности, чтобы исключить их влияние друг на друга?

Подальше друг от друга и под углом 90 гр

[Phlanger]

14 часов назад, Ден123 сказал:

ни одному "здоровому" не придет в голову

Вот эта картинка здесь уже была. Но в контексте заводского цирклотрона. Однако есть и второй нюанс. 1957-й год, кажется. Электровоз A15.

13 часов назад, Ден123 сказал:

замена катушки на "эквивалентный" резистор.

Если я  правильно понял - мы исследуем, что течёт "в земляном проводе" матюhальника, подключенного к усилителю через некоторый филтър. Допустим, мы наблюдаем там некоторые нелинейные искажения - это полностью совпадает с априорными предположениями, я считаю, что громкоговоритель очевидно нелинейная штука, там катушка болтается на сердечнике с мяхко выражаясь, ярко выраженными магнитными свойствами. А то и частично выезжая из тамошнего магнитного поля. Регулятор линейности строк в УНТ-47 ещё можно припомнить

https://46.img.avito.st/image/1/1.-8tECLaxVyJyv9UvPkPUuryrVyb4qV0g.W1HxYT7WEoE8Ya-jusZV-aNFF_kqLC62kJkZdmsmwA8

Катуха очевидная, а внутри серенькой hадысти по центру картинки - постоянный магнит, и эту hадысть надо крутить отвёрткой, вон шлиц в торце... Принцип действия этой штуки - создавать некоторую регулируемую таки отвёрткой нелинейность, кривизну. Для выправления другой кривизны...

Про "механическую" нелинейность - "нелинейную", условно говоря, "упругость" в пределах перемещения диффузора я молчу, потому что ничего про неё не знаю кроме того, что она может наблюдаться.
Ещё я считаю, что исправный филтър с катухой без сердечника- штука линейная в том смысле, что не способна  заметно нагадить нам в сигнал нелинейными искажениями. По крайней мере, в реальном диапазоне мощностей\звуковых давлений реальной акустики - ну, грубо, от 0.1 до 100 Ватт, от 60 до 115 дБ... 

Дальше мне кажется, что в физике чудес не бывает, бывают исключительно явления, непонятные наблюдателю, и если мы заменили в филтъре катушку на некий предположительно эквивалентный ей  [в каком-то смысле] резистор, а у нас так или иначе изменился спектр гармоник, наблюдаемый на другом  резисторе, том самом, в земляном конце матюhальника - скорее всего это означает, что изменился режим гудения громкоговорителя. То есть резистор, на который мы заменили катушку, "недостаточно эквивалентен".

Кроме того, вы_ходное сопротивление филтъра "с точки зрения громкоговорителя", сдаётца мне, сильно изменится при замене катухи на резистор - не в смысле одного значения, на частоте измерения, а как зависимость |Z| от частоты. Для одного значения, на одной частоте, мы таки запросто подберём эквивалентный резистор, но на тех частотах, на которых интересующщие нас гармоники, картинка будет уже чувствительно другая. Я не могу сразу сообразить, что и как там расползётся, но расползётся совершенно очевидно.

Таким образом, я предполагаю, что линейный филтър не в состоянии вносить в сигнал нелинейные  искажения и причина наблюдённого кем-то явления другая.

Для абсолютной, так сказать, чистоты, можно даже учинить простую лабораторную работу, "обратный эксперимент" - сделать всё как описано выше, но кроме спектра гармоник на нескольких частотах ещё просто измерить, вольтметером, токи-напряжения и вычислить соотв. этим частотам сопротивления громкоговорителя (на разных частотах, понятно, разные). А потом заменить громкоговоритель на магазин сопротивлений и процедуру повторить. Даже таки на разных частотах. Не уверен, что эта простая возня так ужъ кому-то нужна, конешно.