Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Tiefpass für Audio, cinch


von Paul H. (powl)


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Hi!

Um meinen Bodyshaker mit den passenden Frequenzen zu füttern wollte ich 
mal fragen wie man am besten einen Tiefpassfilter realisieren kann für 
die cinch-leitung.

Ich dachte schon an so etwas wie ein RC-glied aber die Flankensteilheit 
sollte schon etwas höher sein, ich weiß zwar nicht wie ich das in dB 
ausdrücken kann aber ab 50Hz sollte möglichst genau Schluss sein.

Ist sowas möglich ohne Europlatinengroße Schaltung? Im Idealfall wär die 
Trennfrequenz irgendwie einstellbar ;-)

mfg PoWl

von spess53 (Gast)


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Hi

Lade dir mal 'FilterPro' von Texas Instruments herunter. Da kannst du 
verschiedene Filtertypen und Dimensionierungen bequem austesten.

MfG Spess

von Paul H. (powl)


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Hi, danke.

D.h. ich brauch dazu sicher erstmal einen OpAmp. Wie siehts mit 
Stromversorgung aus?

Wodurch wird die Flankensteilheit bestimmt? Durch die Anzahl der 
hintereinandergeschalteten Filterschaltungen?

Wodurch wird die Grenzfrequenz bestimmt bzw wie ließe sich die regeln?

mfg Paul H.

von warze (Gast)


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Wenn es einstellbar sein soll am besten ein state vaiable Filter, google 
mal danach.
Gibt es auch als spezielle IC's, habs früher immer mit einem 4xOPV (für 
die Anwendung reicht ein LM324) gemacht.

von HildeK (Gast)


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Wenn ich 'Bodyshaker' richtig verstehe, ist das ein (extremer) Tieftöner 
und braucht eine (fette ?) Endstufe.

- Tiefpässe bringen höhere Steilheit, wenn man den Filtergrad erhöht. 
Auch haben unterschiedliche Typen unterschiedliche Steilheit (Bessel, 
Tschebycheff, Butterworth etc.). Das ist etwas anderes, als einfach 
mehrere gleiche Tiefpässe hintereinander zu schalten.
- OP brauchen eine Versorgungsspannung - ist klar, die Endstufe aber 
auch!
- OP-Filter sind vor der Endstufe einzusetzen.
- OP-Filter sind leichter handhabbar: normale Bauelemente R und C, 
überschaubarer Aufwand (ein OP und wenige R/Cs bringen Grad 2), 
gewünschter Charakteristik, Steilheit und Pegel sind leichter 
erreichbar.
- direkt am 'Bodyshaker' ist RC sowieso nicht sinnvoll, der R wäre 
schnell zu hochohmig. Alternativ sollte dann LC-Filter verwendet werden.
- auch rein passive LC-Filter höherer Ordnung sind verwendbar, die Werte 
muss man aber speziell nach Typen, Grad usw. berechnen (z.B. 
Tietze-Schenk). Die wären auch brauchbar nach der Endstufe und werden ja 
auch in Lautsprechern zur Trennung von TT, MT und HT eingesetzt. Das 
erfordert aber für die 50 Hz fg wahrscheinlich schon recht klobige 
Spulen.

Ist wirklich ein steiles Filter nötig für diese Anwendung? Ein RC hätte 
für fg=50 Hz bei 100 Hz dann 6dB (1.Grad), ein LC 12 dB Dämpfung (ist 
dann schon 2. Grad). Zwei LC kommen dann auf 24 dB. Besselfilter 
weniger, Butterworth und Tschebycheff mehr. LC brauchen aber auf beiden 
Seiten Anpassung.

von Paul H. (powl)


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Na das ist ja schon ein recht informatives Posting.

Also ich wollte die Filterung auf alle Fälle vor der Endstufe vornehmen. 
Welche Flankensteilheit hier von nöten ist weiß ich auch nicht so genau, 
aber Frequenzen oberhalb der 100Hz erzeugen eben unangenehme 
Schwingungen, das fühlt sich einfach nicht gut an.

Es geht darum das ding unter meinen Drehstuhl zu schrauben so dass ich 
nachts über meine Ohrhörer (die sehr gut Tiefbass wiedergeben können, 
geschlossene Bauform) laut Musik hören kann. Allerdings fehlt mir zu 
diesem wahnsinns Tiefgetöne auch die Vibration. Mit dem Bass-shaker 
wollte ich das nachahmen so dass hier deutlich mehr realismus in die 
Musik einfließt.

Du hast was von zwei LC-gliedern gesagt die auf 24db Flankensteilheit 
kommen. D.h. doch bei 100Hz sind die Frequenzen nur noch 1/4 so laut, 
richtig? Das wäre schon was.

Hab mir mal mit FilterPro eben so eine Schaltung berechnen lassen. Muss 
ich wirklich soviele Komponenten ändern um andere Trennfrequenzen 
rauszubekommen? Scheint so als müsse ich um mehrere Grenzfrequenzen 
auszuwählen mehrere Tiefpassfilter aufbauen die ich dann umschalten 
kann. Stufenlos ist da nicht viel los hm?

Jemand hier hat auch schon was über ICs geschrieben die so etwas 
übernehmen. Kennt da jemand welche? Hab bei google nix gefunden :-(

mfg PoWl

von Björn W. (bwieck)


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Paul Hamacher wrote:

> Es geht darum das ding unter meinen Drehstuhl zu schrauben so dass ich
> nachts über meine Ohrhörer (die sehr gut Tiefbass wiedergeben können,
> geschlossene Bauform) laut Musik hören kann. Allerdings fehlt mir zu
> diesem wahnsinns Tiefgetöne auch die Vibration. Mit dem Bass-shaker
> wollte ich das nachahmen so dass hier deutlich mehr realismus in die
> Musik einfließt.
>

Was sagen denn deine Nachbarn dazu (sofern Du welche hast) wenn Du mit 
Infraschall des Nächtens die Gläser im Schrank klappern lässt?


Ist kein Vorwurf sondern habe ich selber schon erlebt als ich mit 
Frequenzen um 5-10Hz rumexperimentiert habe...
Wände sind ein guter Infraschallleiter.

Grüße
Björn

von HildeK (Gast)


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>Du hast was von zwei LC-gliedern gesagt die auf 24db Flankensteilheit
>kommen. D.h. doch bei 100Hz sind die Frequenzen nur noch 1/4 so laut,
>richtig? Das wäre schon was.

Also, 20 dB sind ein hundertstel der Leistung, 24 dB machen dann aus 250 
Watt noch 1 Watt. Ich vermute, das wirst du nicht brauchen.
Das aber in 'x mal so laut oder leise' auszudrücken, traue ich mich 
nicht.

>Stufenlos ist da nicht viel los hm?
Das ist kaum schwieriger. Es gibt Schaltungen, die das können. In 
Mischpulten ist häufig eine Klangeinstellung für die Mitten drin, deren 
Wirkungsfrequenz einstellbar ist oder auch (Oktav-, Terz-) Equalizer 
nutzen die Technik. Das sind aber meist Bandpässe, muss es aber auch als 
Tiefpässe geben. Stichworte: semiparametrische (Frequenz und 
Verstärkung) und vollparametrische Klangregelung(= Frequenz, 
Verstärkung, Güte).

'warze' hat schon auf den richtigen Begriff verwiesen: State Variable 
Filter, nur falsch geschrieben ;-). Da sollte eigentlich schon was zu 
finden sein ...
Starte mal da mit deinen weiteren Nachforschungen bei:
http://en.wikipedia.org/wiki/State_variable_filter

von HildeK (Gast)


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Nachtrag:
>Also ich wollte die Filterung auf alle Fälle vor der Endstufe vornehmen.
Sorry, hatte die Überschrift nicht richtig gelesen ;-)

von Paul H. (powl)


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> Was sagen denn deine Nachbarn dazu (sofern Du welche hast) wenn Du mit
> Infraschall des Nächtens die Gläser im Schrank klappern lässt?
>
>
> Ist kein Vorwurf sondern habe ich selber schon erlebt als ich mit
> Frequenzen um 5-10Hz rumexperimentiert habe...
> Wände sind ein guter Infraschallleiter.

Ich schraube ihn ja auch an den Drehstuhl und der überträgt seine 
Schwingungen relativ schlecht auf den Boden ;-) Ausserdem hat das ding 
nicht gerade sonderlich viel Power.. grad so dass mans merkt, bevor die 
Spule an Überhitzung verglüht.


Danke, werd mich mal über den State Variable Filter informieren. Aber 
ist es möglich das ganze mit nur einem Poti zu verändern?

mfg PoWl

von Obelix (Gast)


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Ich bezweifle, dass eine hohe Flankensteilheit nötig ist.

von HildeK (Gast)


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>Aber ist es möglich das ganze mit nur einem Poti zu verändern?

In dem Wikipedia-Link sind es zwei gleiche Widerstände -> Stereopoti.
Aber auch bei zwei RC-Filter hintereinander sind dann zwei Widerstände 
einzustellen.
Nachdem ich eine Nacht darüber geschlafen habe und deinen Wert '1/4' 
noch in Erinnerung habe, könnte man auch zwei RCs verwenden. Um 
einigermaßen hinzukommen, den zweiten R ca. 10x den ersten wählen, damit 
hat das zweite C nur 1/10 des ersten, zur Vermeidung einer gegenseitigen 
Beeinflussung. So ein Doppelpoti wirst du aber kaum auftreiben können.
Also, z.B. 1. RC: 470 Ohm, 4,7 uF; 2. RC: 4,7k und 470 nF. Eventuell 
Ausgangswiderstand der Quelle vom ersten R abziehen und hoffen (oder 
wissen), dass die Endstufe mehr als 20k, besser 50 kOhm 
Eingangswiderstand hat. Dann sollten bei 100 Hz noch ca. 28% der 
Signalspannung da sein. Ein Versuch wäre es wert.
Ich hoffe, ich habe richtig gerechnet.

von Paul H. (powl)


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So, ich melde mich hiermit nochmal.

Also einige erklärungsversuche: Ein Bass-Shaker ist ein sog. 
"Körperschallwandler". Das funktioniert so ähnlich wie ein Lautsprecher. 
Die Spule sitzt im Gehäuse und innendrin befindet sich ein schweres, 
magnetisches Gewicht. Somit werden die Tiefbass Schwinungen direkt an 
den mit dem Gehäuse verschraubten Gegenstand weitergegeben (mein 
Drehstuhl).

6dB Flankensteilheit müssen es nicht unbedingt sein aber 12db reichen 
vollkommen :-)

Je nachdem sollen verschiedene Trennfrequenzen wählbar sein. Ideal wäre 
eine Stufenlos einstellbare Trennfrequenz zwischen 40 und 80Hz. In 10Hz 
schritten geht auch. Allerdings möchte ich nicht extra 4x2 aktive 
Tiefpassfilter aufbauen (4x Stereo).

State variable Filter klingt interessant, allerdings weiß ich leider 
noch nicht wo was geregelt werden sollte.

Ist sowas auch mit einem bzw. dann mehreren LC-gliedern möglich? Habe 
schonmal was mit einem RC-glied ausprobiert aber das hat nicht wirklich 
geklappt.

Gibt es fertige ICs die sowas können? Oder vielleicht eine Methode das 
auf digitale Weise zu lösen? Der PC kann ja auch Tiefpassfilter 
realisieren mit sonstwelcher Flankensteilheit

lg PoWl

von Knut B. (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite


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http://sound.westhost.com/

Suche mal nach "Linkwitz-Riley" - ein sehr ordentliches Filter und 
einfach zu dimensionieren. Ein Rechentool für Windows liegt bei.

von gast (Gast)


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am einfachsten mit einem OPV lässt sich noch ein 18dB/okt filter 
realisieren
dazu ist nur eine OPV stufe in verwendung

ohne OPV geht sowas auch .. zumindets für tiefe frequenzen
dau muss man meist die eingangsimpedanz des verstärkers kennen

die käuflich erwerbbaren filter setzen diese meist auf ~22KOhm an ...
man kann dann mit R und C einen filter bauen der 12dB/okt macht


hier noch eine informative seite :
http://www.selfmadehifi.de/weiche.htm

von Paul H. (powl)


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Hm, kann es sein dass der Tiefpass, den ich mit FilterPro berechnet 
habe, tiefe Frequenzen sogar verstärkt? Ist irgendwie ziemlich seltsam, 
ich poste morgen mal Schaltplan.

Wie hat das Netzteil auszusehen? Reichen zwei Einweggleichrichter, 220µF 
Elkos und 78L05 + 79L05 und 100n Kerkos.

lg PoWl

von Knut B. (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite


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Du hast doch sicher eine Endstufe? Wo bezieht die ihre Spannung her? Ein 
Tiefpaß mit OpAmp braucht maximal 10mA, der könnte also aus der 
Spannungsversorgung der Endstufe mitversorgt werden. Aber poste erstmal 
den Schaltplan!

von Paul H. (powl)


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Soll ein aktives Tiefpassfilter in einem Extragehäuse sein. Habe hierfür 
mein berühmtes 9V Wechselstrom Steckernetzteil.

Würde das ja gerne mal vermessen aber mein Oszi ist heute immernoch 
nicht per Post gekommen :-(

Habe jedoch das subjektive Empfinden dass tiefe Frequenzen ziemlich 
verstärkt werden und dazu noch verzerrt.

OpAmp ist ein TL074.

lg PoWl

von HildeK (Gast)


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>Habe jedoch das subjektive Empfinden dass tiefe Frequenzen ziemlich
>verstärkt werden und dazu noch verzerrt.

Paul, mach mal 'ne einfache Überlegung: Wie groß ist die Verstärkung bei 
f=0?
Da es ein Tiefpass ist, kann es für höhere Frequenzen nur weniger sein.

Für das Empfinden ist es dasselbe: Bassbereich verstärken oder 
Höhenbereich dämpfen. Dein Filter hat für Frequenzen > 0 eine 
Verstärkung < 1.

Übrigens, dein TP hat eine 3dB-Grenzfrequenz von 100 Hz - ich dachte, du 
wolltest nur 50Hz?

von Paul H. (powl)


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Ok, dann hab ich ds ganze vielleicht nur falsch aufgebaut mal schauen.

Laut FilterPro hat der Filter bei 70Hz eine Abschwächung von 0dB, bei 
100Hz 3dB, richtig.

Frequenzen bis 100..200Hz bringt der Shaker noch ganz gut rüber wobei es 
ab 100Hz leiser werden sollte. Das ist hier ungefär der Fall. Ist ja 
nicht für einen Lautsprecher.

lg PoWl

von HildeK (Gast)


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Zu deiner Info - ich hab die Schaltung mal simuliert (die durchgezogenen 
Linie ist der Frequenzgang)

von Paul H. (powl)


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Danke :-) Scheint wirklich in Ordnung zu sein.

Theoretisch müsste der Ausgang niederohmig sein wodurch ich auch 
Kopfhörer betreiben könnte, oder brauche ich einen extra OpAmp als 
Impedanzwandler?

lg PoWl

von HildeK (Gast)


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Der Ausgang von OPAs ist sehr niederohmig, kann aber trotzdem nur kleine 
Lasten treiben. Für Kopfhörer reichen Ausgänge normaler OPAs meist 
nicht, ausser man hat hochohmige (im Kiloohmbereich, z.B. der uralte HD 
414).
Da war in den letzten 6 (?) Wochen mal ein Threat zu dem Thema.
Zum Testen kannst du aber auch einfach einige hundert Ohm zwischen 
Ausgang und KH schalten.

von Knut B. (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite


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Ist aber ein recht flacher Abfall der Frequenz nach oben hin. Das 
Linkwitz-Riley-Filter von http://sound.westhost.com macht 24db pro 
Oktave und verzerrt rein gar nichts (es sei denn, der Eingang wird 
übersteuert).

von HildeK (Gast)


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>Ist aber ein recht flacher Abfall der Frequenz nach oben hin. Das
>Linkwitz-Riley-Filter von http://sound.westhost.com macht 24db pro
>Oktave und verzerrt rein gar nichts (es sei denn, der Eingang wird
>übersteuert).

Schau mal genauer hin auf die Skalierung der Simulation! Der hat bei 
100Hz 3dB (Grenzfrequenz) und bei 200 Hz dann schon 24dB Dämpfung - das 
ist eine Okatve! Ich hatte nur bis 160 Hz dargestellt - da ist die 
Oktave gar nicht zu sehen.

von Knut B. (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite


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Aha, na wenn Du´s sagst...

von HildeK (Gast)


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>Aha, na wenn Du´s sagst...
Wie soll ich das verstehen? ;-)

von Knut B. (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite


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Na so wie ich´s schrieb - nee nix für ungut, ich habe mich durch die 
Darstellung des Diagrammes täuschen lassen. Ich hatte den Knick von 50 
-> 100 Hz als Oktave gesehen und das war ja nicht sonderlich steil.

von Paul H. (powl)


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So, werde den Filter nochmal für 70Hz Grenzfrequenz aufbauen, 100Hz 
brummeln mir noch zu arg. Schade um die Komponenten ;)

Werde das ganze ding auch nur einmal aufbauen da es bei so tiefen 
frequenzen nur noch mit mono sinn macht. Dann werde ich eben zwei OpAmps 
als impedanzwandler benutzen um das Stereosignal über zwei 1k 
Widerstände (oder eher 10k?) zusammenzuführen und dann nochmal zwei 
OpAmps für den Filter.

Sagtmal kann sich jemand erklären warum auf meinem Steckboard, wo ich 
den Filter noch doppelt aufgebaut hab, auf der linken Seite des 4-fach 
OpAmps an den Ausgängen Netzbrummen zu hören ist aber auf der rechten 
Seite nicht? Ist mein OpAmp kaputt? Hab die Schaltung absolut 
symmetrisch aufgebaut.

lg PoWl

von Knut B. (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite


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Steckbretter sind empfäglich für einstreuende Signale. Drehe es mal und 
horche, ob sich an dem Brummen etwas ändert.

von Paul H. (powl)


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So, mein neues Oszilloskop ist da =) Ja, der Brumm verschwindet wenn ich 
das Steckboard blos hochhebe -.-

Wollte allerdings eben mal die Restwelligkeit meiner Spannungsreglung 
messen. Dazu habe ich das Oszi auf AC gestellt und den Spannungsteiler 
immer kleiner eingestellt. Allerdings wird damit der Strahl immer 
unschärfer. Fängt der sich irgendwie kleine, hochfrequente Spannungen 
ein die den Strahl so schnell hin und her oszillieren lassen, dass er 
dadurch unscharf wird?

lg PoWl

von Knut B. (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite


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Nö. Das ist das Rauschen des Vorverstärkers im Oszi.

von Paul H. (powl)


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Ja kann das denn sein dass der so derbe rauscht? Dann kann man mit dem 
Oszi ja so gut wie nix messen.

Ich hab mal zum versucht meinen BNC zu 4mm Labor Adapter genommen und 
reingesteckt. Allein schon durch den ergeben sich breitere schwingende 
Linien. Wenn ich dann noch Masse mit + über ein Laborkabel verbinde 
sieht das ganze so aus wie im Anhang.

Oszi ist auf 20mV eingestellt, bei AC oder DC Kopplung kommt das gleiche 
raus. Sägezahn (Wie nennt man diese Einstellung am oszi?) ist auf 20ms 
eingestellt.

Brauch ich vielleicht nen gescheiten Tastkopf damit ich mir nicht solche 
Störungen einfange?

lg PoWl

von HildeK (Gast)


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Bei meinen Oszis gibt es einen Schalter DC/AC/GND, den gibts bei dir 
sicher auch. Stell den mal auf GND - siehts dann noch genauso aus? Das 
wäre dann das Skope für sich allein und nicht gerade berauschend bei 
20mV. Bei 5mV Empfindlichkeit wäre das bei Oszis der unter(st)en 
Preisklasse akzeptabel.
Für den Kurzschluss mit dem Laborkabel muss dieses die Länge NULL 
haben!(so kurz wie möglich), sonst hast du bereits eine Antenne, die 
alles mögliche einfängt. Falls du keinen GND-Schalter hast, probiers 
doch mal mit einem dünnen Draht, den du direkt in die BNC-Buchse steckst 
und mit der Masse der Buchse verbindest. Vorsicht aber mit dem 
Drahtdurchmesser!

Den 'Sägezahnknopf' nenne ich Horizontalablenkung oder auch Zeitbasis.

Ein Tastkopf ist aus vielen Gründen nützlich, wird hier aber eher keine 
Verbesserung bringen. Tastköpfe sind häufig 10:1 Teiler, um die 
Lastkapazität an empfindlichen Messpunkten klein zu halten. Durch die 
Teilereigenschaft musst du für das selbe kleine Signal die 
Vertikaleinstellung um den Faktor 10 empfindlicher machen: damit wird 
das Eigenrauschen des Eingangsverstärkers größer.

Dein Screen-Foto sieht schon so aus, dass hier was eingefangen wird. Ich 
seh da sogar eine leichte Amplitudenmodulation drauf. Handy in der Nähe 
in Betrieb?

von Paul H. (powl)


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Falls das Ding wirklich wie ne Antenne wirkt ist in Ordnung ;-) 
Allerdings frag ich mich wie ich dann kleine Spannungen genau messen 
soll ohne dass die Strichdicke gegen 2cm geht. Hilft hier ein Tastkopf 
mit seinem geschirmten Kabel nichts?

Ja wenn ich den Schalter auf GND stelle ist nur ein dünner Strich zu 
sehen.

Sobald ich aber meinen Adapter von Reichelt reinstecke wirds dicker. 
http://www.reichelt.de/bilder//web/bauelemente/C110/K126.jpg

lg PoWl

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