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Hallo, kurze Frage in die Runde zu meinem angefügten Bandpass. Hat einer sowas schonmal gesehen, irgendwie finde ich die Schaltung in keiner Literatur geschweigedenn woanders. Ich würde gerne wissen, welchen weiteren Sinn sie verfolgt. Folgendes ist bekannt: Das ganze wird in einem Vocoder eingesetzt, also Audio Bereich aufsplitten in verschiedene Frequenzbereiche. NAchzulesen und zu finden wenn man j haible living vocoder oder aktuelles "Nachfolgerprojekt" haraldswerk.de betrachtet. Die Schaltung scheint so zu funktionieren, konnte ich auch schon live betrachten, aber selber aufgebaut habe ich sie jetzt noch nicht. Was machen die 2 Kondensatoren in Serie nach dem Eingangssignal. Irgendeineart Tiefpass soweit sogut, dann wird in deren Mitte über einen Widerstand dasseleb gefilterte Signal auf den OpAmp gegeben der als Buffer auf seinen Ausgang geschaltet ist. So richtig klar wird mir das nicht. Standart Sallen KEy etc aktive Bandpässe sind mir da eingänger, irgendwie einen Tiefpass und danach Hochpass und Zack hat man einen Bandpass :) http://www.linkwitzlab.com/filters.htm#1 hier ist sowas in der Art zu finden, allerdings ist da auch das zweite C direkt am OP-Eingang und nicht dazwischen, was für mich auch mehr Sinn ergibt. Dann habe ich noch ähnliches gefunden was in Richtung multiple feedback geht, wo eben ein Pfad ohne Widerstand oder Kondensator direkt rückgekoppelt ist, aber so richtig schlau werde ich nicht draus. Daher dachte ich mir ich frag mal hier nach, vlt hat das ja einer schonmal aufgebaut, bzw. kennt sich damit besser auch und sieht direkt die Funktion. Ich finde leider den link nichtmehr, habs mir nur aufgeschriebene: active filters that only real poles vielleicht geht das auch in die Richtung, dort wird allerdings dann über den Opamp diskutiert, dass man den auch weglassen könnte, weil er einfach keinen Sinn machen würde, vielleicht weiß da ja jmd das ein oder andere mehr als ich. Dankeschön fürs lesen und schonmal für die Hilfe.
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Moin, Ja, was ist jetzt genau das Problem? Alles (inclusive und) rechts vom C3 ist ein Sallen/Key Hochpass. Alles links davon ist irgend ein etwas komischer Tiefpass wuerd' ich mal sagen (Zumindest so auf die Schnelle: Alles Cs weg-> Verstaerkung 1; alles Cs kurzschluss: Verstaerkung 0.). Macht zusammen dann einen Bandpass, wenn die Grenzfrequenzen passen. Unn nu? Gruss WK
Dergute W. schrieb: > Alles (inclusive und) rechts vom C3 ist ein Sallen/Key > Hochpass. Ja. > Alles links davon ist irgend ein etwas komischer Tiefpass > wuerd' ich mal sagen (Zumindest so auf die Schnelle: Alles > Cs weg-> Verstaerkung 1; alles Cs kurzschluss: Verstaerkung 0.). Nicht sicher. Koennte auch ein Bandpass sein. Komplexe Stern-Dreieck-Wandlung ist jetzt nicht so das Ding, was ich taeglich zum Fruehstueck mache, aber wenn man mal versucht, den "offensichtlichen" passive Stern links in ein Dreieck zu wandeln, dann bekommt man: - eine vorwiegend kapazitiven Pfad hinter R1 gegen Masse, - einen uninteressanten Pfadt vom OPV-Ausgang gegen Mass und - einen gemischten Pfad in der Rueckkopplung. > Macht zusammen dann einen Bandpass, wenn die Grenzfrequenzen > passen. Unn nu? Nix nu. :) Die Frage ist, ob das Ding 2./2. Ordnung ist oder 1./3. Ordnung.
Stefan S. schrieb: > Was machen die 2 Kondensatoren in Serie nach dem Eingangssignal. > Irgendeineart Tiefpass soweit sogut, dann wird in deren Mitte > über einen Widerstand dasseleb gefilterte Signal auf den OpAmp > gegeben der als Buffer auf seinen Ausgang geschaltet ist. Nee... andersrum. Der OPV ist erstmal ein Spannungsfolger. Die Rueckkopplung laeuft ueber einen Tiefpass, gebildet aus R2 und C1. -- R1 bildet den Innenwiderstand er Quelle. C2 macht das Treiben verrueckt, denn er bildet einerseits mit R1 einen Tiefpass fuer das Eingangssignal; andererseits hebt er (bereichsweise) die Wirkung des Tiefpasses in der Rueckkopplung auf. > Dann habe ich noch ähnliches gefunden was in Richtung multiple > feedback geht, War mein erster Gedanke, stimmt aber eben nicht 100%ig. > wo eben ein Pfad ohne Widerstand oder Kondensator direkt > rückgekoppelt ist, aber so richtig schlau werde ich nicht > draus. Zur Veranschaulichung sollte man mal eine Stern-Dreieck-Wandlung vornehmen und die zugehoerige Ersatzschaltung zeichnen. (Das ist immer erlaubt, weil die Stern-Dreieck-Umwandlung eine Aequivalenz- transformation ist.)
Moin, Also fuer einen Bandpass laesst mir das Ding doch Gleichspannung viel zu gut durch :-) Stern/Dreieckumwandlung wird man auch keine brauchen. Das muesst' auch per Ueberlagerung gehen: Spannung am nichtinvert. Eingang besteht aus 2 Komponenten: Einmal der Eingangsspannung ueber ein Netzwerk (dabei ist die Ua vom OpAmp auf 0 zu halten, also R2 haengt parallel zu C1). Und einmal der Spannung aus dem OpAmp ueber ein Netzwerk bis an den n.inv. Eingang. Wobei diesmal der R1 gegen Masse geht. Diese beiden Spannungen ueberlagern und die Spannung am n.inv. Eingang und am Ausgang gleichsetzen (ist ja nur n Impedanzwandler). Dann noch 2x umruehren und die Uebertragungsfkt. muesste soweit dastehen. Afair gabs in der elrad vor 1000 Jahren auch mal eine Vocoderbauanleitung, da bestanden die Filterbanken aber mein' ich immer aus 2 Bandpaessen mit leicht unterschiedlicher Mittenfrequenz und keiner TP/HP Kombi. Gruss WK
Es handelt sich um einen Tiefpass(näherungsweise Filter 1. Grades) mit nachgeschaltetem Hochpass (Filter 2. Grades). Mit einer Simualation stellt man dann fest, dass der Tiefpass eine leichte Überhöhung im Frequenzgang hat aber trotzdem nur mit 20dB/Dekade abfällt. Ob man das wirklich haben will? Schaltung falsch abgezeichnet? Mit jedem anderen(bekannten) Filter kann man mit gleicher Anzahl Bauteile ein Tiefpassfilter 2. Grades mit 40dB/Dekade Abfall haben.
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Wenn ihr die Schaltung hier diskutieren wollt solltet ihr die komplette Schaltung betrachten und nicht nur die Hälfte. Ich habe den betreffenden Ausschnitt hier angehängt. Die ganze Doku findet sich hier: http://www.haraldswerk.de/Vocoder/Analyzer/Voc_Analyzer.html. Harald http://www.haraldswerk.de/index.html
Hallo, ich jetzt wieder, als gast weil anderer Rechner. Danke schonmal für die Anregungen. Ja die ist richtig abgezeichnet und wird auch bald so von mir aufgebaut, sind nicht meine Designs, sondern wie gessagt wahrscheinlich von Jürgen? Haible, falls das hier jmd ein Begriff ist, wo er sie wiederum herhat kann ich nicht sagen und da er leider nicht mehr am Leben ist, werde ich das direkt auch nichtmehr erfahren. Intuitiv würde ich auch als erste Stufe einen eben eher standartmässigen SallenKEy Bandpass, eben irgendwas aus Literatur und Erfahrung nehmen und nicht dieses auf mich komisch wirkende Serien-C gegen Masse Konzept. Was ich so nirgends finden konnte ist diese merkwürdige direkte Vekoppelung von positivem und negativen OpAmp Eingang, ist mit auch rechnerisch ein wenig schleiherhaft, mit meinem bescheidene :) Wissen hätte ich vermutet, dass das eben evtl eine nicht invertierende interpretation eines invertierenden sallenkey bandpass oder sowas ist, aber die Aussage ist skeptisch zu betrachten, ist bisher nur ien Gedankengang. Vielleicht eine Zusatzfrage, leider mit dem Wissen diese ominösen von mir nichtmehr findbaren Artiekls zu Bandpass with only poles. Also dass Ding sieht nämlcih ähnlich aus ( Artiekl suche ich morgen raus, wenns klappt) und in dem Artikel war dann zurecht die Sprache, dass man so einen Filter viel einfacher passiv aufbaut mit eher besseren als schlechteren, weil man sich den Offset und Rauschen vom OP spart. Das geht natürlich nur in Fällen wo Impedanzen bekannt sind, nciht dass man einen Ausgang belastet etc. bzw etwas an den Badpass anschließt was wiederum den Filter belastet, ihr seht schon es wird waage :) Aber fühlt euch weiterhin eingeladen Ideen zu liefern, ich freu mich auf jedenfall über Hilfe, danke schonmal.
Wie Du auf der Website von Jürgen nachlesen kannst, stammt die Schaltung von hier : Zitat: "(Inspired by EMS 5000 Vocoder, though I have no idea what component values they used.)"
Dergute W. schrieb: > Also fuer einen Bandpass laesst mir das Ding doch Gleichspannung > viel zu gut durch :-) Hmmja. Okay. Ueberredet. > Stern/Dreieckumwandlung wird man auch keine brauchen. Nee, "brauchen" sowieso nicht. Ich dachte nur, dass man dann eine andere (gleichwertige) Ersatzschaltung zeichnen kann, aus der man vielleicht was sieht. Das Verhalten der gezeigten Originalschaltung kann sich doch kein Hund vorstellen... :)
Stefan S. schrieb: > Daher dachte ich mir ich frag mal hier nach, vlt hat das ja einer > schonmal aufgebaut, bzw. kennt sich damit besser auch und sieht direkt > die Funktion. Für solche Analysen ist LTspice ein gutes Werkzeug. mfg klaus
Moin, Aha, so langsam erschliesst sich der Gesamtzusammenhang. Jetzt nehm' ich mal stark an, dass die eigenartige Tiefpassschaltung daher kommt, die ganze Filterbank mit moeglichst wenig verschiedenen Kondensatorwerten aufbauen zu koennen. Die einzelnen Filter werden ja wahrscheinlich eher so chebyscheff-artig sein, d.h. mit 'ner Resonanzueberhoehung, und da braeuchte es beim Tiefpass in Sallen/Key dann entweder unterschiedliche Kondensatoren oder eine Gleichspannungsverstaerkung >1. So wuerd' ich jetzt mal die unuebliche Tiefpassrealisierung erklaeren. Aber schon beeindruckend, was die Leut' fuer Kuchenbleche mit OpAmp Graebern aufbauen - insbesondere, wenn man bedenkt, dass sowas derweilen locker auch in einen einzelnen STM32 reinpassen sollte. Gruss WK
Merci Harald für das einspringen. Ich wollte idch noch direkt anschreiben, aber da du ja jetzt schon hier bist :) nur der vollständigkeit halber, deine Seite habe ich ( allerdings ) ohne link oben miterwähnt, nicht dass du dir übergangen vorkommst. Allerdings habe ich eben sowohl bei dir als auch beim living vocoder keine Quelle oder Erklärung der Schaltung gefunden und wenn ich hier so querlese denke ich dass es jetzt auch nicht eine schnelle Lösung im Sinne jemand versteht die Schaltung blind und kann sie erklären, gibt. ICh schau mir mal den EMS vocoder an, vielleicht gibts ja dazu mehr.
Der Tiefpass (links) entspricht schaltungsmäßig exakt dem Sallen-Key-
Hochpass (rechts), lediglich die Anschlüsse für das Eingangssignal und
GND sind vertauscht. Ist Ghp(s) die Übertragungsfunktion des Hochpasses,
ist die des Tiefpasses
Gtp(s) = 1 - Ghp(s)
Der Hochpass ist von 2. Ordnung und hat die Verstärkung 1 also ist
Ghp(s) = s² / (s² + as + b)
(die Parameter a und b hängen von der Dimensionierung der Schaltung ab)
Damit ist
Gtp(s) = 1 - s² / (s² + as + b)
= (as + b) / (s² + as + b)
Der Tiefpass hat also 1 Nullstelle und 2 Pole und ist somit von 1.
Ordnung, wie Helmut bereits festgestellt hat. Damit wird der aus Tief-
und Hochpass zusammegesetzte Bandpass asymmetrisch, was eigentlich nicht
erwüncht ist.
Warum hat der Entwickler der Schaltung nicht einen richtigen Sallen-Key-
Tiefpass verwendet, mit dem die Amplitude des Bandpasses beidseitig der
Mittenfrequenz mit 40dB/Dekade abfällt? Das wäre doch viel sauberer.
Meine Vermutung:
Auf diese Weise können für den Tiefpass exakt die gleichen Widerstände
und Kondensatoren verwendet werden wie im Hochpass, und die Werte müssen
nicht neu berechnet werden.
Und was die Asymmetrie betrifft: Das erste Diagramm hier
http://jhaible.com/legacy/vocoder/living_vocoder.html
zeigt den Frequenzgang der einzelnen Filter. Innerhalb des dargestellten
Amplitudenbereichs von 0dB bis -60dB, muss man schon sehr genau
hinschauen, um die Asymmetrie zu erkennen. Sie tritt erst in größerem
Abstand von der Mittenfrequenz auf, aber dort ist die Dämpfung bereits
so groß, dass man den Unterschied praktisch nicht hört.
Dergute W. schrieb:
> Die einzelnen Filter werden ja wahrscheinlich eher so
> chebyscheff-artig sein, d.h. mit 'ner Resonanzueberhoehung,
So ist es.
> und da braeuchte es beim Tiefpass in Sallen/Key dann entweder
> unterschiedliche Kondensatoren oder eine Gleichspannungsverstaerkung
> >1.
Die Gleichspannungsverstärkung muss m.W. nur dann >1 sein, wenn man
nicht nur gleiche Kondensatoren, sondern auch gleiche Widerstände
voraussetzt. Aber die Widerstände sind sowohl bei Harald als auch bei
Jürgen Haible unterschiedlich, so dass dies nicht der Beweggrund sein
konnte.
Harald A. schrieb: > http://www.haraldswerk.de/index.html Damit der zweite Tiefpass (IC1C) dasselbe Frequenzverhalten wie der erste (IC1A) aufweist, sollte R5 || R6 = R1 sein. Das ist bei Jürgen Haible für alle 18 Bandpässe der Fall, bei dir aber nicht. Gibt es dafür einen bestimmten Grund?
http://jhaible.com/legacy/vocoder/fs1_and_vocoder.mp3 Klingt gut, oder? Werden dort Steuerspannungen erzeugt, die wiederum Generatoren treiben? oder wie wird das Signal erzeugt? Habs nicht rauslesen können auf die schnelle, hmm. StromTuner
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Hammer yalu, merci für die Informationen, das muss ich aber erst ein wenig sacken lassen, so ganz bin ich noch nicht drin in der Filtertheorie. Ich hab vorhin nochmal eine EMS Schaltung gefunden, service manual, wo genau der BAndpass auch drin war, leider ohne Werte, sonst könnte man da ja auch schon sehen wie es mit den Eingangs-Ausgangsimpedanzen ausgehsehen hatte. Das mit den gleichen BAuteilwerten ist natürlich schon ein guter Kniff, grade im Hobbybereich ja immer gut nicht 300 verschiedene Werte bestellen zu müsssen. kurze Beginnerfrage: Gtp(s) = 1 - Ghp(s) ist das beim Bandpass so ( wenn man weiss wo der TP und der HP sitzt? oder einfache Filtertheorie, oder ist das speziell in der besprochenen Schaltung so. Dankeschön.
http://www.haraldswerk.de/Vocoder/Synthesizer/Voc_Synth.html Das fehlte mir zum Verständnis. Wer tut sich heutzutage sowas noch an??? :\ Krasse Sache trotzdem, Hut ab! StromTuner
> Werden dort Steuerspannungen erzeugt, die wiederum Generatoren treiben? > oder wie wird das Signal erzeugt? Harald weiß dazu mehr, ganz grob, das Eingangssignal wird zerlegt, das ganze geschieht zweimal, einmal kann es dann als Nutzsignal und einmal als Steuersignal wieder zurückgeroutet werden und so die einzelnen Frequenzbereiche mithilfe des LM13700 verändern. Also kurz das Eingangssignal selber kann udn wird als Steuerspannung für Generatoren benutzt.
Yalu X. schrieb: > Der Tiefpass (links) entspricht schaltungsmäßig exakt dem > Sallen-Key-Hochpass (rechts), lediglich die Anschlüsse für > das Eingangssignal und GND sind vertauscht. Cool. Danke. -- Wie hast Du denn DAS gesehen?
Stefan S. schrieb: > kurze Beginnerfrage: > > Gtp(s) = 1 - Ghp(s) > > ist das beim Bandpass so ( wenn man weiss wo der TP und der HP sitzt? Das gilt für jede lineare Schaltung, bei der man den Eingang und GND vertauscht. Betrachten wir ganz allgemein folgende Schaltung:
1 | _____ |
2 | | | |
3 | Ue———| |———Ua |
4 | |_____| |
5 | | |
6 | | |
7 | GND |
In der weißen Box befindet sich ein Verstärker, Filter o.ä. Ue und Ua sind die Eingangs- und die Ausgangsspannung, entweder als reelle (bei DC-Betrachtung) oder komplexe Werte (bei AC-Betrachtung). Die Funktion der Schaltung sei gegeben durch: Ua = f(Ue) Wählt man jetzt anstelle von GND eine anderes Bezugspotential Ug
1 | _____ |
2 | | | |
3 | Ue———| |———Ua |
4 | |_____| |
5 | | |
6 | | |
7 | Ug |
verhält sich die Schaltung immer noch gleich, wenn man sowohl die Eingangs- als auch die Ausgangsspannung in Bezug zu Ug setzt: Ua - Ug = f(Ue - Ug) Legt man nun den Eingang auf GND
1 | _____ |
2 | | | |
3 | GND———| |———Ua |
4 | |_____| |
5 | | |
6 | | |
7 | Ug |
d.h. Ue = 0, dann ist Ua - Ug = f(-Ug) oder, nach Ua aufgelöst Ua = Ug + f(-Ug) Weil f linear ist, kann man das Minuszeichen im Funktionsargument herausziehen, und es ergibt sich Ua = Ug - f(Ug) Einfaches Beispiel, um zu sehen, ob diese Überlegung stimmt: Bei der Schaltung in der weißen Box handle es sich um einen nichtinvertierenden Verstärker wie in Abb. b in https://www.mikrocontroller.net/articles/Operationsverst%C3%A4rker-Grundschaltungen#Grundbeschaltung_mit_Berechnung Für ihn gilt: Ua = A · Ue (A ≥ 1) wobei A der Verstärkungsfaktor ist. Vertauscht man in der Schaltung Ue mit GND, erhält man den invertierenden Verstärker in Abb. a. Gemäß der obigen Überlegung gilt für ihn: Ua = Ug - f(Ug) = Ug - A · Ug = -(A - 1) · Ug Die Verstärkung des invertierenden Verstärker ist also immer negativ und bei gleicher Dimensionierung betragsmäßig um 1 niedriger als beim nichtinvertierenden Verstärker. Das entspricht exakt dem, was wir über diese Verstärkerschaltungen in der Schule gelernt haben :) Zurück zum Hoch- und Tiefpass: Auch dort sind obige Gleichungen anwendbar. Da es hier um Wechselstromtechnik geht, sind die Spannungen Ug und Ua sowie die Funktionen f_hp und f_tp komplex. Hochpass: Ua = f_hp(Ue) Nach Vertauschung des Hochpasseingangs mit GND: Ua = f_tp(Ug) = Ug - f_hp(Ug) Oder das Ganze in Laplace-Notation: f_tp(Ug) = Ug - f_hp(Ug) | | | V V V G_tp(s) = 1 - G_hp(s) Das war's auch schon, wenn auch vielleicht etwas übertrieben ausführlich erklärt ;-)
Possetitjel schrieb: > Yalu X. schrieb: > >> Der Tiefpass (links) entspricht schaltungsmäßig exakt dem >> Sallen-Key-Hochpass (rechts), lediglich die Anschlüsse für >> das Eingangssignal und GND sind vertauscht. > > Cool. Danke. -- Wie hast Du denn DAS gesehen? Nachdem ich gesehen habe, dass beiden Schaltungen aus den gleichen Bauteilen (1 Opamp, 2 Widerstände und 2 Kondensatoren) bestehen, habe ich meine topologische Brille aufgesetzt, und siehe da ... Aber das war ja noch leicht im Vergleich zu dem, was sonst hier im Forum so an Schaltplänen gepostet wird. Da läuft der Signalfluß mal von links nach rechts, mal von rechts nach links. Die GND-Anschlüsse liegen mal unten, mal oben. Wieder andere Schaltpläne sehen so aus, als habe man sie komplett zusammengeknüllt und danach völlig planlos mit einer Straßenwalze wieder in eine 2D-Darstellung übergeführt. Die topologische Brille gehört deswegen genauso wie die Kristallkugel zum Standardwerkzeugsatz jedes Forenfragenbeantworters :)
Yalu X. schrieb: > Harald A. schrieb: >> http://www.haraldswerk.de/index.html > > Damit der zweite Tiefpass (IC1C) dasselbe Frequenzverhalten wie der > erste (IC1A) aufweist, sollte R5 || R6 = R1 sein. Das ist bei Jürgen > Haible für alle 18 Bandpässe der Fall, bei dir aber nicht. Gibt es dafür > einen bestimmten Grund? Herzlichen Dank für den Hinweis und die Frage. Bei einigen BP weichen meine Werte ab. Wenn ich mich recht erinnere (Ist schon fast drei Jahre her das ich mich damit befasst habe) war das notwendig um eine Übersteuerung bei einigen Filtern zu vermeiden. Ich schau mir mal an wie groß die Differenz der Werte ist und werde das ggf. bei Bedarf korrigieren. Ich glaube aber nicht das die Abweichung so groß ist das es einen hörbaren Effekt hat. Ähnlich wie die bereits festgestellte Asymmetrie. Es ist schön das mal jemand genau hingeschaut hat. Harald
Harald A. schrieb: > Wenn ich mich recht erinnere (Ist schon fast drei Jahre > her das ich mich damit befasst habe) war das notwendig um eine > Übersteuerung bei einigen Filtern zu vermeiden. Ja, diese beiden Widerstände bilden einen Spannungsteiler, der bei Jürgen Haible das Ausgangssignal dem ersten Bandpass so weit reduziert (nämlich um den Faktor 11), dass die Verstärkung des Bandpasses an der Mittenfrequenz gerade ungefähr 1 ist. Damit kann der nachfolgende, indentische Bandpass nicht mehr übersteuert werden. Da dieser Spannungsteiler aber gleichzeitig auch den Eingangswiderstand der nachfolgenden Tiefpassstufe darstellt, muss sein Innenwiderstand (also die Parallelschaltung der beiden Widerstände) dem Tiefpass ganz am Anfang entsprechen. Harald A. schrieb: > Ich glaube aber nicht das die Abweichung so groß ist das es einen > hörbaren Effekt hat. Nein, ganz sicher nicht. Zum einen liegen deine Widerstände ja nicht um Größenordnungen daneben, zum anderen: Wer kann schon beurteilen, wie ein zur Stimmverfremdung genutzter Vocoder "richtig" klingen muss? Ich dachte nur, du wolltest mit den abweichenden Widerstandswerten vielleicht irgendeinen unerwünschten Effekt korrigieren, den Jürgen Haible nicht berücksichtigt hat.
Yalu X. schrieb: > Nein, ganz sicher nicht. Zum einen liegen deine Widerstände ja nicht um > Größenordnungen daneben, zum anderen: Wer kann schon beurteilen, wie ein > zur Stimmverfremdung genutzter Vocoder "richtig" klingen muss? Das ist aber eigentlich schon definiert, in dem Fall Konstanz der Amplituden in den Bändern.
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