Aktive Weiche mit passiven Bauelementen

[wgh52]

Hier scheinen ja einige Aktiv-Gurus unterwegs zu sein und da möchte ich wohlwollende Tips einholen, im Thread "Aktivierung bestehender Passivlautsprecher" wollte ich nicht vom Thema ablenken:

Für meine B&W N804 habe ich ja eine elektronische Frequenzweiche in Betrieb. Die originalen, passiven Weichen habe ich auch aufgebaut und durch umstecken einschleifbar.

Jetzt geistert mir aber durch den Kopf, dass es durchaus schon Leute gab, die die originale passive Frequenzweiche auf den höheren Lastwiderstand von Endstufen umgerechnet haben (die Formeln sind einfach...) und die Weiche mit resultierenden Bauelementewerte als passive Weiche VOR die Endstufen verlegt haben.

Das "kribbelt" irgendwie, weil weniger Elektronik und AD/DA Wandlung im Spiel ist.

- Falls vorhanden, teilt bitte Eure praktischen, vielleicht sogar positiven Erfahrungen.
- Und wo bekomme ich die resultierenden "exotischen" Induktivitäten her?

Danke und Gruss,
Winfried

[Hifi_Addicted]

AW: Aktive Weiche mit passiven Bauelementen

Die induktivitäten kann man ja eh selber wickeln. Man braucht dazu nur ein LCR Meter das sowieso zu Werkstatt Basisausstattung gehört.

Um die A/D D/A Wandlung hab ich mich mit einer analogen Weiche gedrück wobei da der Markt schon sehr dünn ist.

Passive Bauelemente hat man sowieso zu hauf in einer Aktivweiche. Da gibts keine großen unterschied bis auf ein paar OPs und das nicht vorhanden sein der Spulen.

MfG Christoph

[wgh52]

AW: Aktive Weiche mit passiven Bauelementen

Danke Christoph!

Ja, das ist mir eigentlich alles soweit klar. Bisher hab ich noch kein LCR-Meter und bevor ich das kaufe, wollte ich erstmal sehen ob ich vielleicht (unwahrscheinlicherweise...) jemanden finde, der dieses Weichenprinzip (ohne OPs) mal gebaut und betrieben hat.

Falls es niemanden gibt, würde mich das auch nicht wirklich wundern...

Gruss,
Winfried

[Gast]

AW: Aktive Weiche mit passiven Bauelementen

Hallo Winfried,

Doch, es gibt jemanden, wenngleich meine Erfahrungen nicht direkt aus dem Audio-Bereich stammen, aber es ist ja eine prinzipielle Sache.

Der Ansatz ist nicht neu aber ohne Zweifel gut, wird jedoch selten bestritten. Es gibt mehrere sinnvolle Varianten, unter anderem:

1) Ordentlicher Buffer bzw Mini-Endstufe (z.B. Class-A, ohne GK), an dem dann ein etwas skaliertes Filternetzwerk hängt, also mit etwas höheren Impedanzen (so Faktor 2...10 oder so). Dann bleibt die Belastung für den Buffer handelbar (je nach Pegel halt auch), die echten Induktivitäten sind gerade noch machbar, zumindest für höherfrequente Bereiche (beim Woofer-Lowpass wird es schwierig), und Kondensatoren und Widerstände skalieren sich in günstigere Bereich. Dadurch dass die Spulen weniger Strom abkönnen müssen und auch die höhere Kupferwiderstand nicht mehr so kritisch ist, sind auch größere Induktivitätswerte (selbst-)baubar. Aufpassen muss man mit der Spulengüte/Eigenreso, d.h. die Reso sollte weit über dem Audioband liegen. Dazu kann man Spulen auch kaskadieren, kleinere mir hoher Eigenreso blocken dann den evtl. zu tief liegen Resonanzpunkt und die oberhalb davon wirkenden kapazitiven Anteile der Hauptspule (die ja dann ein Kondensator ist).

2) Realisierung der großen Induktivitäten durch Gyratoren. Ist aber aufwendig (speziell bei floatenden Induktivitäten) und auch nicht besonders optimal, elektrisch (weil OpAmps, die hart am Limit fahren).

3) Transformierte Filter (Stichworte GIC-Filter, FDNR). Man macht eine Impedanzrotation mit 1/s, transformiert also L-->R, C-->1/s²C und R-->C. Das macht sich besonders für Lowpasse günstig. Ist natürlich eine aktive Schaltung, mit OpAmps, aber im Gegensatz zu den üblichen Filtern (Sallen-Key, MNFB, BiQuad etc) liegen die OPs nicht direkt im Signalweg, sondern nur noch parallel, ausserdem werden sie in günstigen Bereich gefahren, nicht so wie bei den simulierten Induktivitäten.
Einführung dazu z.B. hier:

http://focus.ti.com/lit/an/sbaa001/sbaa001.pdf

2) und 3) sind halt nur pseudo-passiv, aber deutlich passiver als die Schulbuchfilter. Man kann auch, wenn man Raum für leichte Fehler in der Übetragungsfunktion läßt, mit degenerierten OpAmps arbeiten, also mit weniger Leerlauf-Verstärkung, die dafür aber linearer sein muss. Allerdings sind mE heutige OpAmps wirklich gut genug (schnell *und* genau/linear) speziell für die Anwendung in GIC-Filtern, z.B. der neue LME49713 ist ein sehr heißer Kandidat.

Ein wunderbares Gebiet für Schaltungssimulation, LTSpice ist umsonst und dafür ausreichend/ideal. Inbesondere kann man auch die idealen Transferfunktionen in direkter s-Notation (Laplace-Notation) verwenden und damit die Fehler der tatsächlichen Lösung gut analysieren (keine nichtlinearen Parasitics der Bauelemente allerdings, weil mit Kleinsignal-Linearisierung gearbeitet wird. In der Time Domain geht das aber, dafür Laplace wieder nicht gescheit...).

Grüße, Klaus

[Joe Brösel]

AW: Aktive Weiche mit passiven Bauelementen

Hi,
eine aktive Weiche und AD/DA Wandlung hat erstmal nichts gemein.
Aktiv heißt die Weiche aus anderen Gründen: Weil man dort mit aktiven Bauelementen arbeitet, sprich mit Transistoren, Op-Amps etc.
Da ist aber alles noch analog. Nix digital.

Vor der Endstufe hat man ja ganz andere Impedanzen, und braucht dort üblicherweise auch keine Induktivitäten, da kann man alles mit Widerständen und Kondensatoren machen. Hochpaß und Tiefpaß, im einfachsten Fall je ein Widerstand und ein Kondensator.
Bei der Weiche direkt vor dem Chassis muß man ja die Chassis-Werte mit in die Weiche reinrechnen. Da genügt auch kein LCR-Meter.

Weil sich der Pegel bei einem solchen "Netzwerk" immer nur verkleinern kann, nimmt man Transistoren bzw. Op-Amps. zur "Zurückverstärkung" des Ausgangs auf den Eingangspegel. Und damit man eine vernünftige Ausgangsimpedanz hat. Das geht mit Op-Amps am Besten. Und eine vernünftige Eingangsimpedanz....

Also, ich würde davon abraten, die Weiche umgebaut vor die Endstufen zu hängen. Wenn schon, dann eine schön aufgebaute Weiche, konventionell mit Widerständen, Kondensatoren, und aktiven Ein- und Ausgangsstufen.

Probleme:
1. Schaltung berechnen.
2. Messen, obs passt. Dazu braucht man einige Meßgeräte, die schon ein vielfaches einer fertig aufgebauten Analogweiche kosten. Ich finde, das lohnt nicht, außer du bist vom Fach (Elektrotechnik) und hast das alles schon zur Verfügung.

[jakob]

AW: Aktive Weiche mit passiven Bauelementen

@ Joe Brösel,

man kann zwar prinzipiell sich auf RC-Netzwerke beschränken, verliert dann aber die Möglichkeit auch die "Filterklassen" nachzubilden.

Früher hättest du mit der Meßtechnik natürlich recht gehabt, heutzutage kommt man mit Rechner und preisgünstigem Audiointerface (vorzugsweise extern und über Firewire angebunden) sowie ebenfalls günstiger aber professioneller Software schon ziemlich weit.

Die andere Möglichkeit wäre der Surplus-Handel für gebrauchte Meßgeräte, was aber bei renommierten Audiomeßplätzen meistens doch mind. 500-1000 Euro bedeutet.

Gruß

[wgh52]

AW: Aktive Weiche mit passiven Bauelementen

Stimmt alles. Ich benutze ATB-PC pro und muss mich da noch auf einige Sachen einfuchsen um das so effektiv wie möglich einsetzen zu können. Also meine Aussage war auf mich bezogen undnicht allgemein. Meinen > 40 Jahre alten B&K (Röhren-)Messplatz habe ich vor einem Jahr dann doch entsorgt, weil der nicht mehr ging. Muss aber sagen, diese Messerei wir nicht schlecht!

Also eigentlich ist es nicht mein Ziel eine elektronische Frequenzweiche mit Stromversorgung, OPs und all dem zu bauen. Mich hat die passive Version interessiert, weil ich ebend nur passive Komponenten brauche und die Weiche VOR die Endstufe verlegen könnte. Die ganze Sache ist leider schwierig wegen der nötigen Induktivitäten von bis zu einigen 100 mH und ich weiss auch nicht was diese Filter bringen können. Ich glaube die könnten ganz gut gehen weil sie rein passiv sind, weiss es aber nicht, darum meine Fragen.

Gruss,
Winfried

[Gast]

AW: Aktive Weiche mit passiven Bauelementen

Hi,

Wenn bzw da sich die Filterfunktionen höherer Ordnung manchmal gut splitten lassen in Multiplikanden (ganz besonders trivial bei LR12 z.B.), dann wäre evtl. ein gemischter Ansatz auch möglich, d.h. je nach Weg einen Teil auf Line-Level mit passiv RC(L) (aber um Buffer vor und/oder hinter dem Ganzen kommt man evtl. nicht herum, also würde ich das IN die Endstufen verlegen, praktisch), den anderen Teil passiv mit RCL am Chassis zu machen. Hat den nicht zu verachtenden Vorteil, dass man Rauschanteile bei TT- und MT-Zweigen am Chassis filtern kann**), während man DC/ELF und Einschalt/Ausschaltplopps vom HT sicher fernhält. No free lunch, dafür müssen die Amps mehr Bandbreite und Pegel sauber verarbeiten.

**) Genau dieses Problem hat ein Bekannter gerade mit seinem aktiven Sub (DIY), weil der Sub-AMP (ein Schaltverstärker) doch ordentlich zischelt und das Chassis einen fiesem Breakup-Peak bei ausgerechnet 3kHz hat.

Grüße, Klaus

[replace_03]

AW: Aktive Weiche mit passiven Bauelementen

Man kann natürlich auch überlegen ob man nicht einfach (technisch nicht so perfekt) – (klanglich sehr homogen) bei einem aktiv Konzept mit passiven Filtern mit geringer Flankensteilheit (6dB bis max. 12 dB) arbeitet und das nur mit Transistoren / Röhren oder diskret aufgebauten Puffer ICs arbeitet.

Also alle Vorteile der Aktivierung und die Klanghomogenität und Reinheit eines passiven Konzeptes.

Beim Sub natürlich krasser, aber die Aktivierung und Filterung beim Hauptlautsprecher einfach nur sauber.

AD/DA Wandler fest eingebaut haben Vor- und Nachteile, wobei als Besitzer von extrem hochwertigen Wandlern eher mit Nachteilen behaftet.

Auch die beliebte „preiswerte“ digitale Entzerrung stellt für mich eher ein klangliches Problem dar, alleine aus meinen Erfahrungen mit digitalen Filtern aus dem Masteringbereich, gibt es doch starke Unterschiede, was sicherlich Christoph bestätigen kann.

Weniger, dafür besser ist oft mehr...

Auch die beliebten Class D Verstärker im Sub finde ich nicht so unproblematisch, zumal bei richtiger Konstruktion keine 1000 VA benötigtwerden.