AnalogBo's Hjørne

AnalogBo's Hjørne

At få lige hvad man ønsker sig - 2

Nye konstruktionerPosted by AnalogBo Thu, December 18, 2014 22:41:57
Et aktivt delefilter


Nogle eminente højttalerenheder og et delefilter med fine komponenter, så er man godt kørende. Ja, jeg ville være lykkelig for sådan et sæt, men det var Henrik ikke. Han kunne høre at det indbyggede passive delefilter var tæt på, men ikke helt perfekt og så ville han i øvrigt lige have et par 18 tommer enheder i hver side til at dække det helt dybe område. Jeg kalder det ”kældersektionen”. Ja, undskyld udtrykket, men jeg kan ikke kalde den for subwoofer fordi det starter der hvor de fleste subwoofere begynder at rulle af og fordi det ikke har noget som helst at gøre med kommercielle resonansbaserede subwoofere.

Henrik fortalte at han ville have et aktivt delefilter til erstatning for det passive og så ville han naturligvis også have at det nye delefilter skulle danne bro til ”kældersektionen”.

Det startede med et ønske om et simpelt delefilter med to delefrekvenser. I løbet af specifikationsfasen forskede Henrik på egen hånd i hvad det egentlig var han havde brug for. Det betød at nogle af flankerne skulle være stejlere, at den lave delefrekvens skulle være valgbar mellem to faste værdier og at frekvensgangen skulle kunne modificeres med nogle svage boosts og et enkelt cut, det vil sige at en form for equalizer skulle integreres i filtret. Henrik formede med utallige forsøg den endelige frekvensgang som man former et stykke armeringsjern. Han bestemte overgangsfrekvenser, stejlheder, boost og cut frekvenser, samt niveauer. Den eneste gang jeg blandede mig var da nogle boosts blev specificeret med en lidt for højt Q-værdi. Man skal være meget forsigtig med Q-værdien hvis man vil undgå at farve lyden.

Det kostede timers telefonsamtaler og mange mails at få afdækket alle ønsker. Nogle mennesker finder det frustrerende at man skal bruge så meget tid med at snakke frem og tilbage, men det er en nødvendig proces når man vil have et godt resultat. I ovenstående tilfælde tog forløbet flere måneder.

Af implementeringskrav kan nævnes at filtret skulle have ”floating” balanceret indgang og af hensyn til de effektforstærkere Henrik påtænkte at bruge skulle udgangen være symmetrisk balanceret. Desuden var vi enige om at der ikke måtte bruges monolitiske operationsforstærkere (se PS nedenfor).

Der findes ikke mange aktive filtre eller equalizere uden monolitiske operationsforstærkere, så jeg havde lidt af en udfordring, men til gengæld også en stor tilfredsstillelse ved at designe alt i klasse A og med et ”headroom” der ikke er muligt med de små chips.

Spændingsforsyningen er en vigtig del af enhver audiokonstruktion. Derfor er spændingsforsyningen til disse delefiltre opbygget som et højere ordens analogt filter med hurtig impulsrespons og ekstrem lav støj. Der er ikke anvendt integrerede spændingsregulatorer.

Da jeg endelig var færdig med at bygge equalizer-delefiltrene var vi begge (Henrik og jeg) meget spændte på om de stod mål med forventningerne og om alle specifikationerne havde været rigtige. Henrik fik dem hjem og behøver jeg at sige at de straks blev taget i brug. Den første tilbagemelding var overvældende positiv. Efter endnu nogle dages intens lytning kunne Henrik høre at en enkelt forbedring ville gøre lydbilledet helt optimalt. Henrik foreslog at et ganske lille boost som strakte sig over nogle få hundrede hertz med en centerfrekvens på 800 Hz skulle flyttes således at centerfrekvensen blev 700 Hz. Det kan være problematisk når specifikationerne ændres efter at produktet er færdigt, men i dette tilfælde drejede det sig om værdien af en enkelt komponent. Ændringen blev foretaget og derefter er alt – ifølge Henrik – som det skal være. Henrik havde fået lige hvad han havde ønsket sig.

PS

Operationsforstærkere kan være bygget med rør, diskrete transistorer eller de kan være realiseret som et integreret (monolitisk) kredsløb. De monolitiske operationsforstærkere der ofte ses i audioudstyr er opbygget som små effektforstærkere med 15 eller flere transistorer og et udgangstrin i klasse AB-pushpull-konfiguration. Der findes typer der bliver markedsført som særligt egnede til audio. I disse er nogle parametre forbedret lidt, men de har samme opbygning, det vil sige klasse AB-pushpull. Hvis man vil have operationsforstærkere eller andre forstærkertrin der kører i klasse A og med fornuftige forsyningsspændinger må man benytte diskrete komponenter.