Фильтры акустических систем

[Ден123]

Коллеги, добрый день .

Ветка о сотворении ... фильтров. Приветствуются, заметки, описания, статьи и ссылки на статьи с уклоном в практическое применение.

И. Гапонов "Расчёт и изготовление фильтров в акустических системах":  http://www.sky.od.ua/~eugeny/doc.html .  http://www.sky.od.ua/~eugeny/Filter.pdf   Бессмертный труд одесситов.

А. Клячин (доктор Клячин) "Методика создания акустических систем": http://www.klyachin.ru/dev -- theory-1.htm   Создание фильтров, оптимизация... весьма полезная статья. 

[rexy1948]

Насколько мне известно, лучший фильтр для АС - отсутствие оного. Максимум - фильтры 1 порядка в виде катушек индуктивности.

Программ расчета фильтров, работающих корректно - тьма тьмущая. Все они основаны на правильных формулах, даже и проверять не надо, результаты разных программ сходятся. Книжки эти читать можно. но на мой взгляд - не нужно.

Прежде чем взяться за расчет каких-либо фильтров для АС, будьте любезны сначала проверить импедансы динамиков в свободном поле (можно на диване или на полу) без акустического оформления в рабочем диапазоне частот будущей АС. Можно - только в предполагаемой полосе частот работы динамика. Эти данные ОБЯЗАТЕЛЬНЫ для расчета фильтров. То, что написано на динамике или в каком-нибудь даташите относительно СОПРОТИВЛЕНИЯ динамика Вам не пригодится. У меня был разброс импеданся 16-омных элитных головок разного типа в пределах от 12 до 18 Ом. Потребуется звуковой генератор с мощным выходом и измеритель переменного тока с широким диапазоном частот. Можно использовать и милливольтметр переменного тока с малоомным измерительным резистором. Измерение импеданса динамиков позволит не только рассчитать фильтры, но и построить в дальнейшем реальную SPL АС. В своей трехполосной акустике я использую в фильтрах по 1 катушке (фильтр 1 порядка).

 

[KAA]

Из акустических "топов" у меня на памяти ровно один пример реализации попытки сконструировать кроссовер без конденсаторов: Totem Tabu, квазивторой порядок. Не скажу, что получилось супер: здоровенный провал на АЧХ от килогерца с копейками до трёх с копейками. И насколько я в курсе, больше они таких попыток не повторяли.

[rexy1948]

Надо просто подбирать динамики по чувствительности и использовать их собственные спады ,скажем так - АЧХ, как справа, так и слева.  .

В давние времена я развлекся с питерской акустикой "Корвет-075" (40-см умеренный широкополосник снизу, 6ГД-6 - посередеине, 3ГД-2 - сверху.  Нмавороченные фильтры верхних порядков, сделанные из г..., встроенная система защиты. Не звучало оно. Выкинул всё оттуда. Подрезал 40-ку катушкой (1 порядок), то же с 6гд:, конденсатор на 3гд-2. Все встало на свои места. Более-менее, но существенно лучше, чем заводской вариант. Для тех времен было приемлемо - лет 30 тому назад. К тому же стало громче...

Но вернемся к фильтрам. Зачем мне в моей АС, скажем, фильтр для СЧ-ВЧ головки Феастрекс 12 см, если у нее резонанс на частоте 100 герц, после которого начинается крутой спад, а спад по верху в районе 22  000 герц? Поэтому она включена напрямик со всеми вытекающими последствиями.

Когда я начал конструировать эту АС и решал вопросы с динамиками для нее, я заказал своему знакомому радиоинженеру (дипломированному, кстати) программу с простым управлением в Экселе. Подобранные динамики были промерены по импедансу, а результаты промеров использованы в этой программе.  Не будем забывать, что в основе расчета фильтров лежит не что иное, как сопротивление, активное и реактивное.

Эта программа  в графике показывала кривые импедансов в этом диапазоне частот каждого из динамиков и АС в целом, можно было изменять подаваемое на АС напряжение звуковой частоты и видеть подводимую к динамикам и АС мощность сигнала.  Индуктивности двух катушек для вуфера и мидбаса можно было задавать  самому и наблюдать получающуюся линию нагрузки. Обе катушки фильтров были намотаны на сердечниках из пермаллоя с содержанием никеля 80%. Причем катушка для мидбаса была сделана с отводами для изменения индуктивности, программа позволяло подобрать нужную индуктивность без проблем. Соответственно. потери в таких катушках на омическом сопротивлении полностью отсутствовали за отсутствием оного.

Такой подход минимизировал потери сигнала в фильтрах и позволил получить комфортную громкость прослушивания в помещении площадью 13 квадратов в моно порядка 0,25 ватта в пике.  Для единственной лампы в моем усилителе типа WE205D (реплика) это оказалось вполне по силам при низких собственных искажениях....

 

[Segun]

Для моделирования фильтров акустических систем доступны ряд программ.

Один из доступных и обновляющийся VituixCAD:

https://kimmosaunisto.net/

Позволяет использовать результаты измерений динамиков  программами CLIO, ARTA, REW.

На борту имеется утилита позволяющая создать файлы измерений динамиков из паспортных характеристик.

 Машинный перевод хелпа:

vituix_hetlp_rus31 .zip

Изменено 7 июля 2023 пользователем Segun

[KLIM]

Когда ваяешь себе много полосную АС, нужно подобрать динамики для каждой полосы с одинаковой чуйкой и сопротивлением звуковой катушки. Это упростит схему подключения динамиков. Не нужно копаться в сложных программах и изобретать фильтры для динамиков, всё уже придумано до нас. Нужно доверять своим ушам, слушать будут ведь не приборы. Подключаем фильтр первого порядка и слушаем ушами, всё будет понятно, есть ли какие изменения. Если со слухом не очень, то естественно помогут измерения, только ты этого не услышишь

[rexy1948]

Поправлю - не с одинаковым сопротивлением звуковой катушки, а как я писал - с одинковым или близким импедансом. При этом надо иметь в виду следующее.

Импеданс АС складывается из импедансов использованных в ней динамиков, причем эти импедансы изменяются в достаточно широких пределах во всей рабочей полосе частот каждого динамика.  Вот так выглядит таблица импедансов динамиков моей АС:

Промеры динамиков (2).doc  

Динамики (слева направо) - мидбасс 23 см, СЧ-ВЧ 12 см,  и вуфер 40 см. Это, естественно, без учета импелансов катушек фильтра, они отдельно, но Вам это и не нужно. С катушками картина изменится.  

Вопрос на засыпку - пусть без катушек, но как бы выглядел отсутствующий столбик с данными ПОЛНОГО импеданса АС?

[KAA]

07.07.2023 в 12:57, rexy1948 сказал:

с одинаковым или близким импедансом.

 

Ну если уж поправлять, так до упора: с одинаковым импедансом на частоте раздела полос. Хотя а) этого мало, б) это не обязательно, в) при разной чувствительности головок соседних полос бывает вообще вредно - усложняет схему подключения.

[KLIM]

Вот, как вариант для примера:

 

[rexy1948]

Чтобы оценить данный кроссовер, необходимы даташиты динамиков этого фильтра и промер их импеданса. А так, извините, это ни о чем на самом деле.

Я в принципе не люблю конденсаторы в фильтрах АС, поскольку по моему мнению они весьма вмешиваются в звуковой сигнал и отнюдь не в лучшую сторону, поэтому я использовал катушки, которые намного линейнее. Можно, конечно, было пойти по этому же пути, но мой путь в данном единственном случае нравитя мне больше. У меня вообще в усилителе всего 4 конденсатора - один в катоде, два в параллель - в ультрапазе, один - в анодном питании. Да и то по необходимости...  Да и потери вконденсаторах больше...

[Anatolii]

Вопрос к знатокам .попросили сделать апгрейд кроссовера в джбиэл . серьезные . . но туда насували электролитов . их поменяю на бумагу . индуктивности мелкие .без сердечника . а вот на нч выполнен на трансф. железе . стоит его  заменить на монструальную по размерам катушку .или по нч каналу это не так актуально .а канал сч  , он рупорный поставили трансф.что он и как пока не измерял 

[Gegen]

Привет!   Электролиты поменять, катушки и трансы не трогать.  Удачи!

[S.Laptev]

Электролиты неполярные, номиналы не очень стандартные 14 мкф, 24 мкф, 36 мкф

Изменено 4 декабря 2023 пользователем S.Laptev

[Anatolii]

11 часов назад, S.Laptev сказал:

Электролиты неполярные, номиналы не очень стандартные 14 мкф, 24 мкф, 36 мкф

а у меня бумага  и полистирол есть 30 , 20, 10, 4, 2, 1 , 0.5 . мкф (хвастовство). наберу ,места там до .....  есть и поликарбонат , они очень себя показали  в вч . лучше намного  К73 16   победителей одного известного теста . 

10.07.2023 в 23:10, rexy1948 сказал:

Я в принципе не люблю конденсаторы в фильтрах АС, поскольку по моему мнению они весьма вмешиваются в звуковой сигнал

согласен на 100. поэтому остановился на шириках . + вч поддержка . А вмешиваются они не только в кроссоверах .

Изменено 5 декабря 2023 пользователем Anatolii

[Сергей Витальевич]

05.12.2023 в 01:11, S.Laptev сказал:

Электролиты неполярные, номиналы не очень стандартные 14 мкф, 24 мкф, 36 мкф

Сергей для серьезной акустики в нормальные фильтры легко находятся современные пленочные (полипропилен). Тем более если достаточно места для установки.

[Anatolii]

В серьезную акустику такие ставить нельзя . . Чета  в интернете не нашел ничего хорошего о них ,кроме  отзывов Сергея Витальевича . и хвалебных тестов самих производителей . мутные какие то , как 73 17 .и з теста о них . " на 4 месте расположился White Line. Этот конденсатор стоит выше средне-бюджетных ценой 10-20уе штука"  . уж лучше электролиты на месте оставить .советская бумага лучше . я бы из ЛСЕ набрал все Хорошие  для звука . И Шалин их хвалил .  . но сунул нос в ведро с ними , где хранились . почувствовал запах посторонний . так с ведром и унес в мульду . 

Изменено 7 декабря 2023 пользователем Anatolii

[Segun]

Эквивалентная схема замещения конденсатора содержит последовательно индуктивность и сопротивление, поэтому при замене конденсатором равной емкости  параметры фильтра изменятся в неизвестную сторону,  определить как изменится помогут измерения АЧХ.  Товарищ с ютуба "Стереотест" вовсю меняет элементы в дорогущих редких колонках, но он меряет их всегда после вмешательства. Может на нч и не так страшны неполярные?

 

[Gegen]

1. Конечно, экв схема содержит L & R, разница между конденсаторами близкими по ёмкости, в наноГенри и микроОмах.  2. Не так страшны, как нежелательны.  В-)

Как говорят в известном фильме: "Если бы это было так, это бы ещё ничего, а если бы ничего, оно бы так и было, но так как это не так, так оно и не этак! "  

[rexy1948]

07.12.2023 в 12:12, Anatolii сказал:

В серьезную акустику такие ставить нельзя . . Чета  в интернете не нашел ничего хорошего о них ,кроме  отзывов Сергея Витальевича . и хвалебных тестов самих производителей . мутные какие то , как 73 17 .и з теста о них . " на 4 месте расположился White Line. Этот конденсатор стоит выше средне-бюджетных ценой 10-20уе штука"  . уж лучше электролиты на месте оставить .советская бумага лучше . я бы из ЛСЕ набрал все Хорошие  для звука . И Шалин их хвалил .  . но сунул нос в ведро с ними , где хранились . почувствовал запах посторонний . так с ведром и унес в мульду . 

При выборе типа конденсаторов следует иметь в виду, что в отличие от пленочных конденсаторов у электролитов как мне кажется не эдектронная, а ионная проводимость, скорость носителей заряда существенно ниже, там же электролит... Хорошо, если твердый электролит. Блэк Гейты и Элны Керафайны для увеличения скорости работы конденсаторов добавляют в электролит электронопроводящие факторы - уголь и керамику. Частотный диапазон при этом у  электролита расширяется. Я могу ошибаться, конечно. У КЗК  есть не только белая линия, но и оранжевая, голубая, черная, есть смысл покопаться. Есть и низковольтная серия К78-19, тоже интересно. Есть и тайваньские неполярные электролиты, по крайней мере были. У конденсаторов этого производителя вполне доступная цена. Есть у них, если я не ошибаюсь, и полистирол.

Это не реклама, а только информация к размышлению.

Для катушек фильтров для меня наиболее важным параметром является их омическое сопротивление. Уменьшить его (и потери в катушке соответственно) можно  использованиием магнитных сердечников. Для вуфера из-за низкой рабочей частоты катушек можно использовать обычную (или необычную) трансформаторную сталь, а вот для динамиков повыше диапазоном - аморфное железо и пермаллой. Конечно, катушки с воздушным "сердечником" наиболее линейны, но омические потери на них великоваты ...

[Dolboyacher]

07.12.2023 в 10:12, Anatolii сказал:

Чета  в интернете не нашел ничего хорошего о них ,кроме  отзывов Сергея Витальевича

Можно меня туда же приписать. К73-16 или , еще хуже -17 и рядом не стоЯт с KZK White Line, Orange и даже К78-34. Данные конденсаторы обеспечивают помимо гладкого и чистого звучания, еще и достаточно ровный тональный баланс, что для стандартного полипропилена бывает нечасто, нет "провала" по НЧ и "подъёма" на ВЧ, звук не получается "тощим". Для НЧ и СЧ хорошо подойдет White Line и K78-34, а для ВЧ и не только, предпочёл бы фольговый Orange Line - сравнивал его, переключая налету, на хорошем ленточном динамике очень слышна разница. При этом, Мундорф суприм тоже с легкостью слился, пришлось от них избавиться совсем, т.к. по мне, хуже чем даже к78-34, относящиеся к более старой линейке конденсторов. С электролитами (не BG N\NX) сравнивать их вообще бесполезно; "скорость, открытость, полётность" звучания у электролитов гораздо хуже и это явно слышно.  Не сочтите за рекламу.

Изменено 9 декабря 2023 пользователем Dolboyacher

[Сергей Витальевич]

3 часа назад, rexy1948 сказал:

При выборе типа конденсаторов следует иметь в виду, что в отличие от пленочных конденсаторов у электролитов как мне кажется не эдектронная, а ионная проводимость, скорость носителей заряда существенно ниже, там же электролит... Хорошо, если твердый электролит. Блэк Гейты и Элны Керафайны для увеличения скорости работы конденсаторов добавляют в электролит электронопроводящие факторы - уголь и керамику. Частотный диапазон при этом у  электролита расширяется. Я могу ошибаться, конечно. У КЗК  есть не только белая линия, но и оранжевая, голубая, черная, есть смысл покопаться. Есть и низковольтная серия К78-19, тоже интересно. Есть и тайваньские неполярные электролиты, по крайней мере были. У конденсаторов этого производителя вполне доступная цена. Есть у них, если я не ошибаюсь, и полистирол.

Это не реклама, а только информация к размышлению.

Для катушек фильтров для меня наиболее важным параметром является их омическое сопротивление. Уменьшить его (и потери в катушке соответственно) можно  использованиием магнитных сердечников. Для вуфера из-за низкой рабочей частоты катушек можно использовать обычную (или необычную) трансформаторную сталь, а вот для динамиков повыше диапазоном - аморфное железо и пермаллой. Конечно, катушки с воздушным "сердечником" наиболее линейны, но омические потери на них великоваты ...

Многие любители вообще понятии не  имеют об  KZK.😟 И кроме бумаги дармовой вряд ли вообще,что то другое из тех же серий KZK c более дорогими конденсаторами от брэндов будут сравнивать,ну ,а некоторым  и сравнивать не на чем,😟

[Dolboyacher]

Сергей Витальевич, а что можете сказать о серии Black и Blue? К сожалению, не было возможности их пощупать. 

[Сергей Витальевич]

2 часа назад, Dolboyacher сказал:

Сергей Витальевич, а что можете сказать о серии Black и Blue?  К сожалению, не было возможности их пощупать. 

Отличная серия(единственное габариты для тех же плат большие). Зато я знаю,что в качестве межкаскадных у себя спокойно смогу ими заменить бренд в 5-10раз дороже,В большинстве применений(в тех же фильтрах АС) мне достаточно обычной серии ими также спокойно заменяю брендовые от того же Мундорф,

[KAA]

09.12.2023 в 09:09, rexy1948 сказал:

При выборе типа конденсаторов следует иметь в виду, что в отличие от пленочных конденсаторов у электролитов как мне кажется не эдектронная, а ионная проводимость

 

У конденсаторов в идеале вообще нет никакой проводимости, тем более электронной, и нет тока проводимости, который для электролитических конденсаторов является паразитным параметром. То, что течёт через конденсатор, называется током смещения.

Всегда полезно изучать матчасть, а на уровне ликбеза - необходимо. Хотя есть простые фундаментальные вопросы, на которые ответить крайне сложно даже при нынешнем уровне проработки, и которые обычно стыдливо обходятся. Например, вопрос, почему работает трансформатор с ферромагнитным сердечником, на который мне никто на АП так ни разу и не ответил (и я сам себе тоже), или вопрос, почему это вдруг постоянный ток течёт внутри проводника, а вот переменный - вне его.

[ТаргеТ]

19 часов назад, KAA сказал:

переменный - вне его.

Как-то странно "вне его". Ток ведь - это упорядоченное движение заряженных частиц. В случае переменного "туда-сюда". Сорри за оффтоп, надо перенести во флуд.