6db-Weiche vs. 18db-Weiche, eine Analyse

[Serious33 0]

Hallo,

 

habe mal eine 6db-Weiche gemessen (als der Hochtöner noch ganz war ;-))

und dabei kommt folgendes heraus:

 

http://www.audiomap.de/forum/user_files/1678.jpg

 

Hier die Details:

 

gemessen wurde unter einem Abstand von 60cm auf Achse Hochtöner, die Box leicht angewinkelt (60 Grad)

Schwarze Kurve: Summen-Schalldruck

Grüne Kurve: Schalldruckverlauf Tieftöner

Lila Kurve: Schalldruckverlauf Hochtöner

Rote Kurve: Schalldruckvelauf Hochtöner invertiert angeschlossen (Differenzschalldruckkurve)

 

So, jetzt meine Anmerkungen dazu:

1.) Der Überlappungsbereich ist sehr breit, d.h. von etwa 400Hz bis ca. 5kHz sind Tieftöner und Hochtöner an der Schallabstrahlung beteiligt. Ist das günstig?

2.) Die Filterflanken verlaufen zwar in etwa spiegelbildlich, im Schnittpunkt findet aber eine recht breite "gleichlaut"-Abstrahlung statt.

3.) Der Hochtöner zeigt auf der abfallenden Flanke einen Höcker bei etwa 2,5kHz, was wiederum im Summenfrequenzgang sichtbar ist und eine Überhhöung bei 2,5kHz bewirkt. Akustisch gut nachvollziehbar (im Vergleich zu einer Weiche höherer Ordnung)

4.) Würde man den Hochtonpegel per Vorwiderstand ein bischen anheben, würde man damit auch den Peak zwischen 2 und 3kHz anheben, also eher nicht günstig.

4.) Wie würde man einen Saugkreis auf diese Überhöhung ansetzen?

Vorgehensweise und Berechnung?

 

Klangliche beurteilung kann ich derzeit nur eingeschränkt geben, da a) sich der Hochtöner in Rauch aufgelöst hat und meine derzeitigen Hörefahrungen mit der Weiche höhere Ordnung sich auf eine "Einkanal-Beurteilung" beziehen und damit keine Beurteilung in Bezug auf Räumlichkeit etc. möglich ist. Rein von der Tonalität her gehts natürlich schon und da ist die Aktivweiche höherer Ordnung viel sauberer in der Stimmenwiedergabe etc.

 

Hier der Frequenzgang der Aktivweiche:

 

http://www.audiomap.de/forum/user_files/1679.jpg

 

Anmerkungen dazu:

 

Die Aktivweiche bildet einen Tiefpass 3. Ordnung nach Buterworth für den Tieftöner und einen 12db-Hochpass ebenfalls nach Butterworht für den Hochpass.

Schwarze Kurve: Summenschalldruck

Grüne Kurve: Schalldruckverlauf Hochtöner

Lila Kurve: Schalldruckverlauf Tieftöner

Rote Kurve: Schalldruck-Subtraktionskurve (Hochtöner umgepolt)

 

Weiters ist schön zu sehen, dass der gesamte Pegelverlauf im Verhältnis zum Grundtonbereich bzw. Bass etwas höher ausfällt, d.h. das ganze insgesamt "heller" klingt.

Die Flanken von Hoch- und Tieftöner verlaufen recht glatt und symmetrisch, der Peak bei 2,5kHz wird durch das Butterworth-Filter fast auf Nennschalldruck angehoben und fällt nur mehr ansatzweise in den Übertragungsbereich. Die Senke bei etwa 3kHz ist systembedingt und kannn nicht so einfach eliminiert werden, da diese von der Schallwand-Geometrie abhängt.

Im ersten Klangvergleich, was natürlich keine "allgemeingültiges Urteil" sein kann, ist die 18/12db-Weiche eindeutig im Vorteil....

 

 

LG Walter

 

 

 

 

[Serious33 0]

Habe übrigens auch die 6db-Weiche mit der Behringer simuliert:

 

http://www.audiomap.de/forum/user_files/1680.jpg

 

Details wie Mirko-Abstand, Winkel etc. sind dieselben wie oben.

schwarze Kurve: Summenschalldruck

Lila Kurve: Tieftonschalldruckverlauf

grüne Kurve: Hochtöner

braune Kurve: Hochtöner umgepolt

rote Kurve: Schalldruckverlauf mit Analgoweiche als Vergleichsnormal (!)

 

Man sieht sehr schön, dass die Aktivweiche die Analogweiche ausgezeichnet nachzumachen in der Lage ist. Es sind im Schalldruckverlauf kaum Unterschiede auszumachen, nur der Pegel der Passivweiche ist im oberen Grundtonbereich vielleicht noch 1db leiser, im oberen Hochtonbereich ein bischen lauter, ansonsten herrscht vorwiegend Übereinstimmung.

 

Klanglich (wiederum nur auf die Tonalität bezogen) herrschte auch vorwiegend Übereinstimmung....

 

LG Walter

 

[h_reith 3]

Hi Walter,

 

bei den Messungen fällt der eher geringe Rauschabstand (besonders beim HT) auf. Das ist ungünstig.

Du solltest in Zukunft mit höherem Pegel messen und/oder für mehr Ruhe sorgen.

Bei dem kurzen Messabstand sollte man erwarten, dass die Störungen um 50..60dB unter dem Hauptsignal liegen könnten. Der Hochtöner müsste unten also in der Messung deutlich weniger Pegel zeigen.

Ein paar Piekser bei 50, 100.. Hz, eventuell auch auf der "Lüfterfrequenz" vom PC sind ok, der Rest müsste aber deutlich unter dem Nutzsignal bleiben.

 

Ich weis nicht, ob der HT bei 2..2,5kHz wirklich einen Höcker hat. Eventuell ist es auch einfach nur das Loch um die 3kHz, was es so aussehen lässt.

Wie sieht es denn aus, wenn man die Messungen mit und ohne deinen Dämpfungsstern um den HT übereinanderlegt?

[Serious33 0]

Hi Hubert,

 

stimmt schon, der PC macht einen Höllenlärm (G-Force 6800 Ultra, AMD 4000+, N-Force 4-Northbridge-Lüfter, 500W-Netzteil, 3 Festplatten, etc....)

Also ist der Störabstand in den Messungen eher mager, insbesondere gut sichtbar im Hochtöner-F-Gang im unteren Bereich.

Lauter Messen ist allerdings auch nicht so einfach, weil dann kommt es recht gerne zu Rückkoppelungserscheinungen mit der Audigy-Soundkarte. Müsste mir einen Silent-PC basteln um aus dieser "Misere" herauszukommen.

 

Der Hochton-Dämpfungsstern hat eigentlich nur Auswirkungen im Bereich oberhalb etwa 3,5kHz und linearisiert dort den F-Gang relativ gut. Ohne Dämpfungsstern gibts z.B. einen sanften Peak bei 6kHz gefolgt von einer leichten Senke bei 10kHz, mit dem Dämpfungsstern sind diese Erscheinungen weg.

 

LG Walter

 

 

 

[h_reith 3]

Hi Walter,

 

60cm vor einem dynamischen HT mit 6dB-Weiche sieht es bei mir etwa so aus:

 

http://www.audiomap.de/forum/user_files/1681.gif

 

Der Brumm bei 50Hz ist deutlich geringer, wenn der PC an der gleichen Netzleiste wie die Anlage hängen würde - oder wenn ich den PC über S/PDIF (mit Übertrager) einkoppele.

 

Das mit den Rückkopplungen kann man auch vermeiden, wenn man die Empfindlichkeit am Mikroeingang runterdreht und dafür den Pegel am Lautsprecher erhöht. Damit werden die Störungen ja auch entsprechend runtergedämpft und vom größeren Signal besser überdeckt.

Du solltest an den Reglereinstellungen etwas spielen. Auch ohne PC-Umbau lassen sich die Ergebnisse bestimmt noch verbessern.

In meiner Büchse habe ich den Blechüberzieher von innen mit Resten vom Teppichboden beklebt. Das hat sehr gut geholfen.

 

 

[strgaltdel 0]

Hi Walter,

 

versuche doch mal die kx treiber für die audigy

http://kxproject.lugosoft.com/down.php?language=en

 

hatte früher das gleiche Problem der Rückkopplung bei den Originaltreibern der audigy.

Meine, damit konnte ich das "Rückschleifen" des Mikro Signals auf den output unterbinden.

 

Grüße

udo

[Serious33 0]

Hi,

 

habe jetzt den zweiten Hochtöner auf der Streckbank ;-)

So und habe nun was ganz anderes ausprobiert:

1.) die Behringer umgetauscht

2.) alle Parameter der Weiche in den Müll geworfen, passen nämlich gar nicht zusammen, die alte Behriger mit der neuen. Schon alleine dadurch, dass ich jetzt wie es richtig ist, den Hochtonbereich um etwa 6db absenken muss um auf gleiche Lautstärke zu kommen und nicht wie vorher mit abgesenktem Tieftonbereich (!), das ist mir immer schon spanisch vorgekommen...

aber gut, lassen wir das.

Zur Messung:

Habe die Orginalweiche (6db, Analog) mit der Behringer "manipuliert" und zwar mit einem SAUGKREIS, Mittenfrequenz bei 2,3kHz, Dämpfung -2,5db, Güte 4.

Und dabei kommt DAS hier heraus:

Abgebildet ist ein Vergleich der Orinalweiche ohne Saugkreis und mit Saugkreis (rote Kurve: Ohne Saugkreis)

 

http://www.audiomap.de/forum/user_files/1685.jpg

 

wie man sieht, macht sich der Saugkreis sehr schön bemerkbar ;-)

 

Hier noch eine Aufstellung der Einzelfrequenzgänge und Subtraktionskurve, ebenfalls mit Saugkreis:

 

http://www.audiomap.de/forum/user_files/1686.jpg

 

So, jetzt stellt sich natürlich die grosse Einserfrage: Wie errechnet man so ein Saugkreisgebilde, d.h. die Bauteilwerte, sodass dieser auch so in der Analogweiche funktioniert?

 

LG Walter

 

 

[Serious33 0]

Hier noch eine Messung zum Rundstrahlverhalten. Mikro-Abstand 1m, Winkel 0Grad, 15 Grad, 30 Grad:

Der Einfluss des Saugkreises ist so gut wie nicht feststellbar, d.h. eigentlich müsste der Sperrkreis recht gut passen ;-)

 

http://www.audiomap.de/forum/user_files/1687.jpg

 

Lg Walter

 

p.s, "Saugkreis" wie oben angemerkt, stimmt natürlich nicht, gemeint ist ein Sperrkreis zur Glättung des Schalldruckverlaufes... verwechsle die beiden Typen immer....

[h_reith 3]

Hi Walter,

 

ob Saug- oder Sperrkreis ist vor allem bei passiven Weichen wichtig.

 

Ein Sperrkreis sitzt in der Regel seriell im Signalweg und macht diesen partiell hochohmiger.

Ein Saugkreis sitzt in der Regel parallel zum Treiber und macht diesen partiell niederohmiger.

Beide Typen haben gewisse Interaktionen mit der eigentlichen Weiche. Man muss sehen, was im jeweiligen Umfeld günstiger ist.

 

In aktiven Weichen macht man es eher parallel mit Kerbfiltern, da man dann unter Umständen keine weiteren OPs im Signalweg braucht und einen besseren Rausch- und Klirrabstand bekommt.

Bei digitalen Filtern sitzen sie in der Regel in Serie, da sich die Einzelfilter so schön kaskadieren lassen und prinzipbedingt sowieso ziemlich unabhängig voneinander arbeiten.

[Serious33 0]

Wenn ich mir die Berechnung im "Vance Dickason" bezüglich der Saugkreisberechnung ansehe, dann schauts in etwa so aus:

 

C=0.1592/(Re*Qes*fs)

 

L=0.1592*(Qes*Re)/fs

 

R=Re+(Qes*Re)/Qms

 

Die Chassisparameter des Hochtöners sind folgende:

 

Re=3Ohm

Qes=0.35

Qms=2.1

fs=520Hz

 

Wenn man diese Werte in obige Gleichung einsetze kommen folgende Bauteilewerte heraus:

 

C=290uF

L=0.32mH

R=3,5Ohm

 

Soweit so gut, nur wenn ich auf die Weiche schaue, dann sehen die Werte GANZ ANDERS aus:

 

C=76uF

L=1mH (Ri=1,4 Ohm)

R=3,9Ohm

 

Da stimmt doch was nicht oder das ganze Formel-Sammelsurium ist ein Schmarrn und hat mit der Praxis überhaupt nichts gemeinsam...

 

LG Walter

 

[Serious33 0]

Hi,

 

habe mal ein bischen an der Frequenzweiche "gedreht", dh. die Bassspule kleiner germacht, damit wird dann der Frequenzbereich bei etwa 1kHz lauter, dann wirkt ein "Saugkreis" auf die abfallende Flanke vom Hochtöner und reduziert den Pegel bei 2,3kHz um etwa 2db, weiters wird der Pegel oberhalb dieser Stelle etwas lauter, insgesamt ergibt sich ein schön ausgewogener f-Gang mit einer Andeutung eines leicht "englischen" Klangcharakters, d.h. zu den Höhen hin sanft abfallend...

 

http://www.audiomap.de/forum/user_files/1691.jpg

 

Anmerkungen:

Schwarze Kurve: Orginal-Analogweiche

rote Kurve: meine Spielereien

 

LG Walter

 

 

[Serious33 0]

Wenn man an der Weiche herumfuhrewerken anfängt, dann schauts nach kurzer Zeit ungefähr so aus:

 

http://www.audiomap.de/forum/user_files/1694.jpg

 

und wenn man dieses Ding dann misst, kommt sogar sowas wie diese Messungen heraus:

 

http://www.audiomap.de/forum/user_files/1696.jpg

 

 

LG Walter

 

[strgaltdel 0]

Hi Walter,

 

was ist jetzt eigentlich dein "Endziel" ?

Passive Weiche optimieren, oder eine aktive Weiche entwickeln ?

 

Grüße

Udo

[Serious33 0]

Hi Udo,

 

beides!

Werde die Mittel-Hochtoneinheit passiv betreiben (zumindest fürs erste) und den Bass aktiv einkoppeln, das ganze natürlich fexibel,d.h. Basspegel mit der Fernbedienung über die Vorstufe einstellbar. Die Trennfrequenzen werden irgendwo in der Gegend um die 100 bis 150Hz zu liegen kommen. Das geht nämlich ausgezeichnet und schont auch den Hochtöner ;-)

Ausserdem, in meiner Bastelkiste liegen ja all die schönen Bauteile herum. Wenn ich die nicht einsetze (die dicken Tritec-Spulen bieten sich ja förmlich an ;-) )verstauben die ja nur in der Ecke...stammen ursprünglich aus meiner ehemaligen Dynaudio-Gemini-Weichenversuchsaufbauten, das war vor einigen Jahren....

 

Hier eine Nahfeldmessung vom Tieftonpart:

 

http://www.audiomap.de/forum/user_files/1697.jpg

 

Die schwarze Kurve ist der Tieftöner der S24, grün mit 12db gefiltert, Grenzfrequenz auf 130Hz eingestellt. Die rote Kurve ist vom 22W-Tieftöner, Bassentzerrung auf +5db@28Hz eingestellt, Trennfrequenz bei 100Hz, 24-db Filter.....

 

Und mit obigen Einstellungen schauts dann aus:

 

http://www.audiomap.de/forum/user_files/1698.jpg

 

Der Basspegel ist hier leicht abgesenkt in der Messung, die Box steht relativ frei. Klanglich ist das gar nicht mal so übel wies aussieht ;-)

 

[Serious33 0]

Hallo,

 

habe jetzt einen Teil der neuen Weiche fertig:

Der Frequenzgang ist wunderbar ausgeglichen (man vergleiche mit der Orginal-Weiche vom ersten Beitrag ganz oben)

 

http://www.audiomap.de/forum/user_files/1715.jpg

 

Der Übergangsbereich ist relativ breit, die Schalladditon bei der Übergangsfrequenz genau 6db. Die ursprüngliche Überhöhung in diesem Bereich ist quasi "gegessen".

 

Der Aufbau ist natürlich wiedermal typisch Walter:

Hier der Tieftonpart:

Die Weicheteile sind auf eine Epoxy-Platte mit etwa 4mm Stärke aufgebaut, mit Kabelbinder befestigt und soweit notwendig, mit 1,5mm2 cu-Massivdraht, versilbert frei verdrahtet. Die Anschlüsse für die Chassis habe ich mal mit lüsternen Klemmen ausgeführt. Scheint mir sinnvoller zu sein, als hier herumzulöten, wo es nicht praktisch ist.

 

http://www.audiomap.de/forum/user_files/1713.jpg

 

Die Hochtonweiche habe ich nur provisiorisch mal zusammengelötet. Der praktische Aufbau lässt noch etwas auf sich warten, wird aber morgen/übermorgen soweit sein. Die Bauteile sind teils aus meiner Grabbelkiste herausgefischt, teils neu. Der Silber/Öl-Kondi z.B..... ob sich der auszahlt weiss ich noch nicht, wahrscheinlich nicht, der Testaufbau klingt aber schon mal sehr schön mit einer sagenhaften Durchzeichnung im Mittel/Hochtonbereich. Habe dann noch ein "Schmankerl" in die Weiche integriert: Um den Schalldruck ab etwa 15kHz etwas anzuheben ist über den Serienwiderstand ein 1uF-ZN-Kondi gelötet. Obs den im Endausba auch brauchen wird, sei mal dahingestellt, am Messchrieb macht sich der Kondi jedenfalls gut, aber Messungen sind ja nicht alles.....

 

Hier die Weichenbauteile:

http://www.audiomap.de/forum/user_files/1714.jpg

 

P.S. die weissen, dicken MKP-Kondis stammen aus alter Zeit, von einem ehemaligen Röhrenamp_Projekt.

 

 

LG Walter

 

[Serious33 0]

Ach ja, habe noch eine Vergleichsmessung mit unterschiedlicher Bass-Induktivität gemacht. Mir scheint der kleinere Wert besser zu passen, insbesondere auch in Hinblich auf die aktive Bassunterstüzung, die hier nicht abgebildet ist. So macht sich der Mitteltonbereich recht gut...

rote Kurve: 1,2 mH, schwarze Kurve 1,5mH. Die grosse Tritech-Luftspule von oben ist die mit 1,2mH.

 

http://www.audiomap.de/forum/user_files/1716.jpg

 

Die Messung wurde in 1m Abstand leicht angewinkelt, gemacht. Einstellungen wie oben nur mit höherer FFT-Auflösung, damit man die Welligkeiten/Auflösung im Grundtonbereich besser erkennen kann.

 

LG Walter

 

[h_reith 3]

Hi Walter,

 

der Vollständigkeit und Übersichtlichkeit wegen könntest du ja mal den Schaltplan der Weiche posten. Um Probleme zu vermeiden natürlich nur von deiner Weiche.

 

[Serious33 0]

Hi Hubert,

 

hier der Weichenplan. Hat mit der Orinal-Weiche eigentlich nur mehr die Ordnung gemeinsam, die Bauteilewerte sind so gut wie alle verschieden.

 

http://www.audiomap.de/forum/user_files/1717.jpg

 

Den eingezeichneten 1uF KP/SN über dem 4,7Ohm-Widerstand im Hochtonzweig werde ich wahrscheinlich weglassen oder mal ausprobieren...

 

LG Walter

 

 

[Serious33 0]

Hier eine Messung mit/ohne diesem 1uF Bypasskondensator über den 4,7Ohm-Widerstand vor dem Hochtöner:

 

http://www.audiomap.de/forum/user_files/1718.jpg

 

wie man sieht, ist der Einfluss eher magrinaler Natur, der Bereich ab etwa 12kHz wird leicht angehoben, auf Achse gemessen ist das nicht viel. Unterm Winkel schauts glaube ich ein bischen besser aus, zumindest akustisch mit Musik. Wie sich das unterm Winkel messtechnisch macht, muss ich erst untersuchen.....

 

LG Walter

 

[Serious33 0]

so, nun ists soweit:

Die Hochtonweiche schaut jetzt wie folgt aus:

 

http://www.audiomap.de/forum/user_files/1734.jpg

 

Grundsätzlich ist das ja der absolute Wahnsinn, was ich hier an Bauteilen reingebaut habe. Dafür gehörte man ja in die Würst... aber was solls. Also, so besondes ists dann auch nicht, ausser dass im Hochtonzweig ein Silber-Öl-Kondensator werkelt.

Die Bauteile sind auf einer Epoxy-Platte aufgebaut, die Spulen mit Edelstahlschrauben angeschraubt. In die Epoxy-Platte lassen sich sehr gut Gewinde reinschneiden, die sogar recht gut halten. Die anderen Bauteile sind alle mit Kabelbindern befestigt.

 

Das Ergebnis dieses ganzen schaut dann in etwa so aus:

 

http://www.audiomap.de/forum/user_files/1735.jpg

 

Es ist der F-Gang auf Achse in 1m Abstand sowie in 15Grad und 30Grad abgebildet.

 

Das Zefallsspektrum schaut dann so aus:

 

http://www.audiomap.de/forum/user_files/1736.jpg

 

Das Wasserfalldiagram ist mit etwas geringerer FFT-Auflösung abgebildet, damit die Raumresonanzen nicht im Ausschwingvorgang sichtbar werden, was ja nicht zielführend ist für so ein Diagramm...

 

 

LG Walter