ladder delay network- Jak obliczyć ?

[marsel]

Na stronie Zaphaudio pojawiła się nowa konstrukcja na ss15w i vifie xt25. Autor w celu wyrównania przebiegów fazy zamiast pochylać ścianke lub mieszać rzędy filtrów zastosował układ "ladder delay network"( nie znam polskiego tłumaczenia). Czy ktoś mógłby wytłumaczyć sposoby obliczania, zasade działania?

[misiomor]

Marsel:

 

Żeby zrozumieć zasadę działania ladder delay należałoby na chwilę zakryć (na rysunku Zapha) właściwy filtr gwizdka (R0, C1, L2, R3) i wyobrazić sobie że sygnał z generatora jest podłączony do L4 i C6. Niskie f są przenoszone przez cewki (dla niskich f kondy można traktować jak rozwarcia a cewki jak zwarcia), więc dla niskich f tweeter jest podłączony w jednej polaryzacji (u Zapha odwrotnej jako że plus jest na dole). Prąd wchodzi przez L4, potem płynie przez gwizdek, następnie płynie do masy przez L8. Dla wysokich f przewodzą kondensatory - i mamy gwizdek podłączony w polaryzacji normalnej (odwrotnej niż dla niskich f). W dobrze zaprojektowanym ladder delay mamy płaskie SPL filtru i charakterystyke fazową podobną do zwrotnicy 2nd order L-R (a więc filtr typu all-pass). Aby tak było, należy:

 

- zadbać o płaską impedancję obciążenia ladder delay - stąd też kopiowanie design'u ze strony zaphaudio "na pałę" nie jest zbyt sensowne jako że gwizdki z różnych serii mogą różnic się choćby podatnością zawieszeń - a więc fs. Parametr ten zmienia się z czasem i używaniem gwizdka (burn-in) więc przed dobieraniem R12, L11, C10 należy gwizdki wygrzać.

 

- obliczyć L i C (po dwa elementy z każdego rodzaju) ze wzorów L=R/(2*pi*fc) oraz C=1/(2*pi*fc*R) gdzie R jest rezystancją obciążenia a fc - częstotliwością środkową filtru (przy której da on 90 stopni przesunięcia fazy). Wzorki jak na filtry Czebyszewa Q=1 (albo 1st order Butterworth). Fc dobiera się do potrzeb projektu - czasem jest to np. 500Hz a czasem 2k - w zależności od tego ile przesunięcia fazy gdzie potrzebujemy.

 

Zaph nie zrobił swojego ladder delay dokładnie według tych wzorów i dlatego na wykresie widać pewne różnice między SPL tweetera z filtrem i z/bez ladder delay. Tym niemniej zbocze akustyczne jest jak najbardziej w porządku - bo filtr był optymalizowany jako całość.

[marsel]

Serdeczne dzięki misiomor, bo znależć to w necie to straszny kłopot, literature mam skąpą o wiedzy i doświadczeniu już nie wspominając. Czyli zakładam, że dobór punktu fc zależy od od tego ile chcem przesunąć przebieg fazy, a wartość przesunięcia zawsze wynosi 90 stopni. Szkoda tylko, że na rysunku niema przedstawionego przebiegu fazy woofera i tweetera bo było by to jeszcze bardziej obrazowe.

[marsel]

A to jeszcze pytanko czy R obciążenia do obliczeń ma być R przy fc?

[misiomor]

Marsel:

 

Dobór częstotliwości Fc to nie taka prosta sprawa - trzeba najpierw znać przebiegi faz akustycznych samych przetworników na zastosowanej ściance przedniej i dopiero wtedy rozstrzygać czy ladder delay jest w ogóle potrzebny (oraz co konkretnie ma dać) i jaką ew. Fc zastosować. Rzecz jest IMHO dla zaawansowanych.

 

Przesunięcie fazy (względem sytuacji bez l.d.) jest 90 stopni dla Fc, ale zmienia się ono wraz z częstotliwością (w zależności od konfiguracji elementów może być od 0 dla niskich do -180 dla wysokich albo od 180 dla niskich do 0 dla wysokich).

 

Z ma byc równe R dla całęgo zakresu akustycznego jak już zresztą pisałem.

[marsel]

Dzięki serdeczne.

Troche się zamotałem z tym obciążeniem. Układ oczywiście dla zaawansownaych- nie dla mnie, ale nie lubie niewiedzieć.

A jak dobrać elementy pod kontem zmiany przesunięcia? Napisałeś dwa wzory na fc przy przesunięciu o 90 stopni. Czy jest jeszcze jakiś inny wzór do obliczenia? Czy mógłbyś mi podać jakąś literature(nie studiowałem elektroniki więc może jakiś podręcznik) bo nie chce cię zamęczać swoimi pytaniami, a temat wydaje mi się ważny? Pewnie rzadko się go używa -bo poprostu nie ma takiej potrzeby, ale ten układ to ciekawa alternatywa. Poza tym nigdy nie spotkałem tego układu na forum więc tym bardziej jet to ciekawostka.

[misiomor]

Marsel:

 

Książki Ci nie podam, bo dla swoich potrzeb rozpracowałem L.D. sam - jak kiedyś zobaczyłem taki układ w konstrukcji bodajże na Esotarze i Audax'ie HM210Z0 (chyba na od dawna zdechłej stronie speakerbuilding.com). Następnie wyprowadziłem sobie transmitancję takiego filtru ze zwykłych praw Ohma i Kirchoffa dla impedancji zespolonych a wtedy już obserwacja amplitudy i fazy jest dość łatwa.

 

Wzory które podałem są na L i C, kiedy mamy znane fc oraz R. Jeżeli chcesz wyznaczyć fc przy danych L i C to fc = 1/(2*pi*sqrt(L*C)) - wtedy przekształcając jeden z wzorków na L lub C można dostać R dla jakiego taki filtr będzie miał płaską charakterystykę amplitudową. Wychodzi zresztą R = sqrt(L/C).

[marsel]

>Przesunięcie fazy (względem sytuacji bez l.d.) jest 90 stopni dla Fc, ale zmienia się ono wraz z częstotliwością (w >zależności od konfiguracji elementów może być od 0 dla niskich do -180 dla wysokich albo od 180 dla niskich do 0 dla >wysokich).

 

Pytanie: jakie to zależności elementów dla zalożonego Fc powodują określone przesunięcia fazy o np 45 stopni, 60 stopni. Jkurtke otrzymał 80 z tego co czytałem. Wzory które podałeś dla L i C dotyczą przesunięcia o 90 stopni dla założonej wartośći Fc, a co by było w innych przypadkach.

 

Gdzieś na sieci wyszukałem artykuł

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[misiomor]

Marsel:

 

Przesuwając Fc wyzej lub niżej dostajesz określone przesunięcie fazy dla danej częstotliwości - kształt charakterystyki fazowej jest zawsze taki sam, tyle że możesz go przesuwać w lewo lub w prawo.

 

Pobieżnie patrząc się na tą publikacje nie widzę związku z ladder delay (all-pass filter).

 

Link do starego projektu używającego ladder delay:

 

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

 

Inna sprawa że ladder delay nie jest jakimś cudownym wynalazkiem - faza zawsze opada dla rosnących częstotliwości, więc pewne problemy takie jak przebieg fazy akustycznej przetwornika taki filtr tylko pogarsza (niestety żeby dostać faze rosnącą dla rosnącego f filtr musiałby byc nieprzyczynowy a więc nie do realizacji analogowej - a i w cyfrówce byłyby problemy). Co może poprawić to (niecałkowicie) zniwelować przesunięcie centrum akustycznego gwizdka na pionowej ściance do przodu - bo jak przesuwamy gwizdek fizycznie do przodu dostajemy przesunięcie fazy rosnące z częstotliwością (jako że fala robi się krótsza a więc stałe x odpowiada coraz większemu przesunięciu kątowemu) - czemu ladder delay w ograniczonym zakresie częstotliwości może przeciwdziałać.

 

Stąd też osobiscie traktuję ladder delay jako ciekawostkę, niezbyt przydatną w zastosowaniach praktycznych. Ja tam nie jestem jakimś fanem zwrotek akustycznie niskich rzędów, a dla wyrównania centrów akustycznych wolę pochylić ściankę.

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[marsel]

No tak rozumiem. Autor projektu jkrutke twierdzi (i ja równiesz się z tym zgadzam) że pochylanie ścianki likwidując jedenproblem jakim jest przesunięcie fazy wprowadza drugi , czyli tweetr jest pod kątem i jego charakterystyka pogarsza się (wcześnie opada). Myślę więc że ladder delay network to jest jakieś rozwiązanie.

 

A tak przy okazji jak wygląda obliczenie przesunięcia fazy w przypadku pochylenia ścianki( czyli rozsunięcie centrów akustycznych)?

 

Może faktycznie jeżeli mamy potrzebe małego przesunięcia fazy to delay network jest kłopotliwy( zarówno finansowo jak i konstrukcyjnie).

[misiomor]

Przesunięcie fazy dla gwizdka wygląda tak:

 

d_fi = - 360*d*f/c (wynik w stopniach, ujemny dla przesunięcia gwizdka dalej od słuchacza)

 

gdzie:

 

d - cofnięcie gwizdka względem woofera w metrach (różnica odległości gwizdka i woofera od słuchacza w stosunku do sytuacji dla ścianki pionowej) - dobrym przybliżeniem jest po prostu odległość między środkami głośników mnożona przez sinus kąta pochylenia ścianki względem pionu.

 

f - częstotliwość w hercach

 

c = 345m/s (prędkość dźwięku)

 

Natomiast co do spadku SPL w najwyższej oktawie pod kątem - zawsze można zastosować np. gwizdek o dobrej kierunkowości (Scan D3004, Peerless HDS bądź Seas 22TAF/G) i/lub lekko podbić tweeterowi najwyższą oktawę elektrycznie poprzez wrzucenie małej cewki w szereg z opornikiem L-pada równoległym do głośnika - np. L=Rp/63, wynik w milihenrach - dla Rp = 6.3ohm wyjdzie coś koło 0.1mH. Oczywiście stopień podbicia będzie zależał od tego ile dB tniemy L-pad'em, dlatego w konkretnym przypadku lepiej sprawę przemodelować na podstawie pomiaru - i w razie jakby podbicie było za duże rozbić opornik L-pada równoległy do głośnika na dwa równoległe większe oporniki i tylko jednemu z nich dać w szereg cewkę.

[marsel]

Wielkie dzięki to była bardzo miła i pouczająca rozmowa. Może ktoś inny skorzysta z tego wątku.

Pozdrawiam!

[misiomor]

Nie ma za co - ja też sobie przy okazji pewne rzeczy uporządkowałem.

 

Pozdrawiam również

[marekzawa]

misiomor

Jesteś bez wątpienia na tym forum niekwestionowanym autorytetem. Posiadasz ogromną wiedzę na temat filtracji i głośników.

Czy nie myślałeś o przekazaniu jej innym w postaci jakiegoś wydawnictwa ?

[misiomor]

Marekzawa,

 

Właściwie to może kiedyś myślałem, ale:

 

- nie znoszę pisać rzeczy "oficjalnych" - właśnie męczę się nad publikacją i uciekam na forum oraz kort tenisowy przy każdej okazji.

 

- nie wydaje mi się żebym wyciągnął z takiej publikacji sensowną kasę, poza tym byłby to wyłom w wyłącznie hobbystycznym statusie jaki ma u mnie DIY audio.

 

- żeby wykorzystać to o czym piszę należy niestety mieć warsztat w postaci umiejętności postępowania z danymi w plikach (zespolone SPL i impedancje przetworników) - a tego w jednej publikacji nie podejmuję się wyłożyć.

 

Może kiedyś opublikuję kilka projektów (z objaśnieniami dot. teorii) - ale na razie muszę przewalczyć parę poważniejszych spraw życiowych, dlatego na forum piszę tylko w celach relaksu.

 

Dzięki za uznanie, choc wydaje mi się że parę osób ma jednak większe dokonania - zwłaszcza opublikowane projekty.

[marekzawa]

misiomor

Sądzę że spokojnie mógłbyś spłodzić nawet opasłe tomisko. :-)))

Co do opłacalności to niestety masz racje. Takie przedsięwzięcie to raczej działalność filantropijno - hobbystyczna.

A szkoda bo wiedza i doświadczenie powinna być w cenie.