Последовательные фильтры, теория и практика

[Марков Николай]

Предлагаю сбрасывать сюда ссылки на теоретические разработки и реальные проверенные схемы последовательных фильтров. Как-то мы их обидели вниманием, разбросав по кочкам.
У меня пока есть Анализ последовательного фильтра от Ниваги для 35АС-018 и S90E. Поломать всё. А у вас?

Добавился удачный вариант для 35ГДН-1-8 и 20ГДС-4 в родном корпусе 25АС-109-2 «Вега».
Последовательный фильтр с дополнительным конденсатором в СЧ звене позволил выровнять АЧХ НЧ динамика, изначально имевшего горб +9...10дБ на частоте 900 Гц: #73 . Получена неравномерность +/-1дБ от 400 до 2300 Гц. Там же есть первая (для меня) картинка АЧХ полос последовательного фильтра, снятая подстановкой резистора вместо отключенного динамика.
Похожий финт работает также для пары 10ГД-30 + ШП, номиналы подбираются под конкретный ШП. Контур (катушка ФНЧ + дополнительный конденсатор в ФСЧ) должен быть настроен около частоты пика конкретного динамика из ряда 10ГД-30/25ГД-26/35ГДН-1.
Применение дополнительного конденсатора, образующего режекторный контур, уменьшает требуемую индуктивность катушки ФНЧ в 1,5...2 раза.
Возможно, способ подойдёт для пары 25ГДН-3-4 + ШП, контур настроить на 1 кГц.

 

[SemenS]

Вот реальная АС с последовательным фильтром. Называется PACTO. Это Визатоновская красуля!))
Схема фильтра и АЧХ . Ну красота же! Подробное описание по ссылке

PACTO | Visaton

Zu Anfang stand die Frage im Raum, ob es möglich ist eine Regalbox zu entwickeln, welche auch ohne Subwoofer einen voluminösen Klang bietet und tiefste Frequenzen wiedergeben kann.

www.visaton.de

 

[Марков Николай]

Вот реальная АС с последовательным фильтром. Называется PACTO. Это Визатоновская красуля!))
Схема фильтра и АЧХ . Ну красота же! Подробное описание по ссылке

PACTO | Visaton

Zu Anfang stand die Frage im Raum, ob es möglich ist eine Regalbox zu entwickeln, welche auch ohne Subwoofer einen voluminösen Klang bietet und tiefste Frequenzen wiedergeben kann.

www.visaton.de

Обалденно, на ровных динамиках )))
А теперь попробуйте убрать шипелку 2,5 кГц, торчащую на 5дБ выше баса. А нечем!

 

[SemenS]

Обалденно, на ровных динамиках )))

Так последовательные фильтра только для ровных динамиков!)) С "кривыми" так просто не получится. Понравилась сама концепция этой малышки, F.A.S.T.-System (fullrange and subwoofer technology)

 

[KSV]

Вот реальная АС с последовательным фильтром. Называется PACTO. Это Визатоновская красуля!))

Продаваны ловчат и хитрят, веры им нет. На каждом шагу: у них так, у нас - иначе. И не указаны увловия измерений.
Поэтому реальная будет когда измерите ВЫ.
И заодно измерьте АЧХ каждого динамика по отдельности с этим фильтром, если получится.

Так последовательные фильтра только для ровных динамиков!)

А где брать такие динамики? И не просто ровные и с одинаковой отдачей, но ис перекрытием две октавы?
Проблемы в том что такие фильтры очень тяжело настраиваются: одно тронул - поплыло всё.

 

[kolobrkin]

Вот реальная АС с последовательным фильтром. Называется PACTO. Это Визатоновская красуля!))
Схема фильтра и АЧХ . Ну красота же! Подробное описание по ссылке

PACTO | Visaton

Zu Anfang stand die Frage im Raum, ob es möglich ist eine Regalbox zu entwickeln, welche auch ohne Subwoofer einen voluminösen Klang bietet und tiefste Frequenzen wiedergeben kann.

www.visaton.de

Собрал "Стеллу лайт" с подобной "идеологией". Послушал. Разобрал. Динамики нашли лучшее применение.

 

[Александр Бокарёв]

Собрал "Стеллу лайт" с подобной "идеологией". Послушал. Разобрал. Динамики нашли лучшее применение.

Была и у меня попытка свести свою двухполоску на очень удачных динамиках по последовательной схеме. Получился упрямый дурной ишак, не желающий идти куда его направляют.
Примерно в то же время добрый волшебник kolobrkin прислал колонку на 3 полосы с готовыми фильтрами по последовательной схеме от Ниваги и параллельной по Шорову. Есть сравнительные АЧХ и впечатления о звуке. Даже где-то тут есть . Выводы печальные.

 

[KSV]

Была и у меня попытка свести свою двухполоску на очень удачных динамиках по последовательной схеме. Получился упрямый дурной ишак, не желающий идти куда его направляют.

Постоянно пишу то же. задумка интересная, но капризная и сложная в реализации (если настраивать, а не просто спаять).
На такие фильтры клюют в первую очередь "начинающие" начитавшись похвал.

 

[Rokos]

Я только один вариант вижу для ПФ, когда пищалка шпарит под 100дб, мы её усмиряем делителем и пользуясь этим параллелим с ней последовательный контур, вот так у нас появляется инструмент коррекции АЧХ, а других вариантов я не вижу.

 

[Святослав_]

Последовательный фильтр трехполоски, работающей от ИТУН.
На фото одна АС из пары.

 

[Александр Бокарёв]

Последовательный фильтр трехполоски, работающей от ИТУН.
На фото одна АС из пары.
Посмотреть вложение 100254Посмотреть вложение 100255

ИТУН еще одна добавочная сущность, требующая знаний и приборов.
Любое решение имеет минусы и плюсы, со всеми капканами можно справиться, если целью задаться. И в статье Сергея Давидовича Батя "Токовый усилитель глазами инженера " подробно изложена и теория и практика такого подхода. Все основано на приборных замерах и графиках. Как говорится-бери, делай. (С маааленьким уточнением, если тяма есть)

 

[Святослав_]

Если есть опыт на ИНУНистых АС, то и с ИТУНами получится. Одного только штудирования теории маловато будет. Статься Сергея Давидовича фундаментальная. Только за одну эту работу он заслуживает звезды на Алее Славы Аудио.

 

[Александр Бокарёв]

Если есть опыт на ИНУНистых АС, то и с ИТУНами получится. Одного только штудирования теории маловато будет. Статься Сергея Давидовича фундаментальная. Только за одну эту работу он заслуживает звезды на Алее Славы Аудио.

Сергей Давидович удивительный человек, скромный гений, умеет сложные вещи донести простыми понятными словами, его книги по акустике бесценны.

 

[Марков Николай]

Последовательный фильтр трехполоски, работающей от ИТУН.
На фото одна АС из пары.
Посмотреть вложение 100254Посмотреть вложение 100255

Ничего страшного, если я просимулирую выходное сопротивление каждой полосы фильтра и покажу, что динамики работают совсем НЕ от ИТУНа?
Да это и без расчета видно! Какое сопротивление конденсатора 80 мкФ на частоте 500 Гц? 4 Ома. Это источник тока?..

 

[KSV]

Ничего страшного, если я просимулирую выходное сопротивление каждой полосы фильтра и покажу, что динамики работают совсем НЕ от ИТУНа?

Не стоит даром тратить время. С библейских времён многие люди предпочитают верить в чудо. а не в реальность. Им хоть
Сделают что-то, получат что-то кривое и внушают себе и другим что эта кривизна и есть успех. У маляров даже термин есть: я так вижу.
Причём чудо обязательно должно получаться очень просто, как в сказке, достаточно сказать "по щучьему велению" (или последовательный фильтр из двух деталей) и "звук распахнётся".
Я не против последовательных фильтров и ИТУН, но надо считать, измерять, пробовать, и не факт что получится. Щучье веление здесь не сработает.
Тот же С.Бать (здесь на сайте) показывает как надо делать и что получается, и пишет что положительный эффект есть. Но в своих книгах он этим особо не пользуется - хлопотно и не просто.
Кто хочет и самовнушаем - пусть делает простенько.

 

[Святослав_]

Сделал не один реальный практический вариант связки ИТУН и АС.
Все с превосходным итоговым результатом.

Ничего страшного, если я просимулирую выходное сопротивление каждой полосы фильтра и покажу, что динамики работают совсем НЕ от ИТУНа?

Зачем показывать, - делаю проще, измеряю реальное выходное сопротивление каждого звена фильтра.
При присоединенных всех остальных динамиках многополоски, и известном выходном сопротивлении усилителя. И - да, динамики трехполоски работают в режиме не от Rout усилителя системы ИТУН, но от источника с достаточно высоким выходным сопротивлением. Чтобы считать, что они действительно работают от ИТУН.
Посмотрим на вопрос с другой стороны.
Адепты глубокооосности обожают неистово бравировать показателем Кд их усилителей в сотни, тысячи и десятки тысяч единиц. Но в многополосках этот показатель даже для НЧ динамика ограничен не только активным, но и реактивным сопротивлением последовательного дросселя фильтра. И тут не поможет ни размер дросселя с колесо легковушки, ни межблочный кабель толщиной с выхлопную трубу. СЧ и ВЧ динамики обычной трехполоски работают от источников с еще большим выходным сопротивлением, чем ее НЧ динамик. Если разница их чувствительности с НЧ динамиком большая, то СЧ и ВЧ головки могут работать от источника с большим Rout, чем ихнее Re.
Из-за влияния резистивного делителя, или простого балластного последовательного резистора. И это все при работе от ИНУН с космическим Кд.
Если смотреть в общем и целом, то любой пассивный фильтр, приближаясь к точке перегиба, к частоте среза, неизбежно приближает свое Rout к Re динамика. Независиимо от того, какой фильтр, последовательный или параллельный, от ИТУН он работает, или от ИНУН.
Единственный вид динамиков, который идеально работает от ИТУН, это безиндуктивный ширик.
Чуть менее идеально работает низкоиндуктивный широкополосник
Естественно, если индуктивность ШП динамика будет большой, и удвоит его импеданс уже на средних частотах, то он будет работать от источника с меньшим выходным сопротивлением, чем Rout ИТУН, и в более узкой полосе.
Идеальный стык ИТУН с нагрузкой многие слышали. Это работа изо-ортодинамических наушников через балластный резистор большого номинала, от обычного усилителя ИНУН.

Николай, попробуйте первым смоделировать, найти Rout для всех трех полос, обычного фильтра, обычной классической S-90, во всей звуковой полосе.

Во вложении низкоиндуктивный ширик, с обвязкой для работы от ИТУН с Rout=200 Ом:

 

[Сергей Ал.]

У меня довольно давно и неплохо (в т.ч. с ламповым усилителем) работает SP95 Troels Gravesen (с сайта почему-то удалено) на 18W/8531G00 + D2905/9500

 

[Александр Бокарёв]

У меня довольно давно и неплохо (в т.ч. с ламповым усилителем) работает SP95 Troels Gravesen (с сайта почему-то удалено) на 18W/8531G00 + D2905/9500

С этой конструкции началось знакомство с динамиками Ревелатор от Сканспик, в Воронеже, владелец в точности повторил все по схеме и чертежам.
Жаль, не сохранилась изначальная АЧХ, давно это было. Там грустно. Когда перестали дурью маяться и отказались от последовательной схемы, звук сложился, как и положено для этих суперских динамиков.

 

[Сергей Ал.]

С профессионалом, конечно, спорить трудно, я лишь высказал своё сугубо субъективное мнение (до этого, кстати, пробовал несколько разных вариантов фильтра). Если запустить поиском SP95 Troels Gravesen - выскакивает куча ссылок на повторивших эту конструкцию, не думаю, что все они глухие

 

[Rokos]

Думаю, что если раскидать на две полосы 4гд-35 и 3гд-42, вот тогда последовательный фильтр можно пробовать смело. Учитывая же наши типовые наборы для 2х-полосок, для него места почти нет.

 

[Александр Бокарёв]

С профессионалом, конечно, спорить трудно, я лишь высказал своё сугубо субъективное мнение (до этого, кстати, пробовал несколько разных вариантов фильтра). Если запустить поиском SP95 Troels Gravesen - выскакивает куча ссылок на повторивших эту конструкцию, не думаю, что все они глухие

дело не в глухоте. Просто есть море колонок с очень правильной АЧХ, при этом неспособных звучать . И хрен докажешь . Формально все ништяк.

 

[Александр Бокарёв]

Думаю, что если раскидать на две полосы 4гд-35 и 3гд-42, вот тогда последовательный фильтр можно пробовать смело. Учитывая же наши типовые наборы для 2х-полосок, для него места почти нет.

Кстати да! Пара шириков с последовательным фильтром звучит совершенно шикарно супротив пары шириков без фильтра. Такое решение было в конце 60-х кажется.

 

[SemenS]

есть море колонок с очень правильной АЧХ, при этом неспособных звучать

Про "море" не в курсе, может их и правда "море", но как-то выводил в ноль по АЧХ 3-х полоску, чисто по микрофону (шумомер ШМ-1М1, капсюль М-101). Результат был достигнут (фильтры получились гораздо круче троелсовских, в смысле по количеству деталей), но слушать было это просто не возможно.. Ну.. они играли и пели, но звук был "замыленный" и однообразный на любых композициях и на любых усилителях. Тем не менее на такую АС нашёлся любитель))

 

[SemenS]

Пара шириков с последовательным фильтром звучит совершенно шикарно супротив пары шириков без фильтра.

Схемку киньте, если конешно не секрет))

 

[SemenS]

4гд-35 и 3гд-42

Эти динамики только для бабушкиного радио, типа слушать сводки информбюро о пожарах в стране и количестве собранных центнеров с гектара.

 

[Rokos]

Эти динамики только для бабушкиного радио, типа слушать сводки информбюро о пожарах в стране и количестве собранных центнеров с гектара.

А вот и нет, они прекрасно звучат даже как основная система! Нужно только с умом обработать подвесы и не ждать от них бешеной мощности! У них чуйка хорошая, усилок 2х4 вт их раскачивает и озвучивает большую комнату без проблем.

 

[Александр Бокарёв]

Про "море" не в курсе, может их и правда "море", но как-то выводил в ноль по АЧХ 3-х полоску, чисто по микрофону (шумомер ШМ-1М1, капсюль М-101). Результат был достигнут (фильтры получились гораздо круче троелсовских, в смысле по количеству деталей), но слушать было это просто не возможно.. Ну.. они играли и пели, но звук был "замыленный" и однообразный на любых композициях и на любых усилителях. Тем не менее на такую АС нашёлся любитель))

А что, если неважный результат не следствие ухода от оригинальной схемы, а уход не в ту сторону? Обычное дело в процессе настройки, когда сначала выравнивается чувствительность всех динамиков, а потом начинается собственно настройка и доводка до состояния звучания. У вас иначе?
И Троэлс поначалу давил каждый прыщик на ачх, отдельным фильтром. сейчас схемы заметно упростились.

 

[Марков Николай]

Последовательный фильтр трехполоски, работающей от ИТУН.
Посмотреть вложение 100254

Выходные сопротивления полос фильтров. Источник сигнала имеет Rвн=100 Ом, переменный R6 = 10 Ом.

НЧ динамик работает в режиме чистого Источника Напряжения.

СЧ динамик работает в переходном режиме, не дотягивая до трёхкратного превышения Rвых над Rном. Поскольку на участке 2,5...8 кГц импеданс имеет ёмкостную составляющую, имеющую свойство компенсировать индуктивность ЗК, то паразитное изменение дельта Эль ЗК, являющееся причиной избыточных ИМИ, прячется только активной составляющей выходного сопротивления фильтра, которая меньше, чем нарисованная на графике.

ВЧ динамик также работает в переходном режиме.
Добавим сюда тот факт, что, из-за наличия индуктивности у ЗК, зелёные горизонтальные линии следует заменить реальными графиками импеданса, неслабо задирающимися в сторону ВЧ.
И мы получим результат: СЧ и ВЧ динамики едва-едва вылезают из режима работы от Источника Напряжения.



Что и требовалось доказать.
*****
Неочевидные вещи. Выходное сопротивление ФВЧ ограничено последовательным контуром, имеющим на частоте резонанса сопротивление 0,5 Ома. Следовательно, увеличение выходного сопротивления контура возможно лишь при переходе на ФВЧ первого порядка. С другой стороны, если добавить перед катушкой ещё один конденсатор (1,5 мкФ, например), то выходное сопротивление ФВЧ полученного третьего порядка будет не меньше 10 Ом во всём диапазоне при запитке от ИНУН.
*****
Общий вывод: имеем крутое переведение деталей в никуда на ровном месте ради идеи, которая не взлетела.
Идея же воплощается только при трёхполосном УМ с выходными сопротивлениями не менее чем в 3 раза бОльшими, чем импедансы в критических местах, то есть там, где дельта Эль уже большАя. Для НЧ полосы получаем требование примерно 25 Ом, для СЧ и ВЧ - примерно 30 Ом...

 

[Святослав_]

Источник сигнала там с выходным сопротивлением не 100, а 200 Ом:

Усилитель "Бриз", ИТУН на "IRF"

Жаль, тема усилителей с высоким выходным сопротивлением не востребована настолько, как она этого заслуживает. Но все же имеет место быть. Предлагаемая схема достаточно отработана, давно в ходу. На мелкой серии. На входе использованы комплементарные пары мелких JFET. Пример пары в таблице...

ldsound.club

Реальный импеданс СЧ и ВЧ головок в этом примере практически резистивный в звуковой полосе, на частотах за основным резонансом. Частота удвоения минимального сопротивления у ВЧ головки выше 200 кГц. "Приведенная индуктивность" у нее меньше, чем у изодинамической 10ГИ-1.
НЧ головки тоже малоиндуктивные.
Трехкратное сопротивление источника сигнала это будет управление током, а не напряжением. Когда сопротивление источника сигнала равно сопротивлению динамика, это тоже далеко не управление напряжением. Возможно, что при Кд=3 и больше, это можно считать управлением от источника напряжения.
Как видно, последовательный фильтр НЧ звена эффективно демпфирует возможные паразитные резонансы выше частоты раздела, как и обычный параллельный фильтр.
Так что идея очень даже взлетела, даже в трехполоске, даже с динамиками, у которых основной резонанс близок к частоте раздела.
Крутого переведения деталей тоже нет. Их количество, как в обычном фильтре для трехполоски.
У меня в рабочем журнале есть таблица точного реального обследования этой пары АС, в том числе и с колонкой выходного сопротивления фильтров по каждому звену.

Многим интересно будет взглянуть на аналогичное обследование, для сповнена, с такой распространенной АС, как S-90, или 25АС-027. При закороченном входе АС, в идеальных условиях, когда выходное сопротивление усилителя равно нулю.
Пусть публика увидит, как работают реальные, средней сложности параллельные фильтры трехполоски. И почему надо "озабачиваться" демфированием СЧ и ВЧ головок на их Fs.

 

[uriy]

Выходные сопротивления полос фильтров.

Я правильно понимаю что вы нашли выходное сопротивление фильтра которое последовательно динамику включено? Не параллельно динамику.