Hybrid Weiche .... sinnvoll?

[newmir]

Hi,

Nicht ganz neu, wird aber immer noch selten gemacht. Ich probier gerade am praktischen Beispiel aus, weiviel Sinn es macht eine passive Weiche mit einem DSP zu koppeln. Zu dem Thema gibt es ja verschiedene Möglichkeiten. Vorallem ist wohl die Kombi aus aktiven DSP gesteuerten Subwoofer und den Rest im selben Gehäuse, aber passiv getrennt sinnvoll. Im Moment denke ich aber über was anders nach. Und zwar eine passive Weiche (2-Wege), die nur das nötigste macht. Passive Weichen sind mittlerweile ein echter Kostenfaktor, wenn man für die Chassis weniger als 30 Euro ausgibt (und die machen ihre Sache echt gut). Das ganz wird über nur einen (Bluetooth-)Stereoverstärker betrieben (jede Seite nur einen Kanal). Als Bonus ist bei solchen Verstärkern mittlerweile ein DSP integriert. Warum also bei einer Zweiwegbox nicht das gerade ziehen mit dem DSP machen. Ich weiss es gibt auch vierkanalige und fünfkanalige Bluetoothverstärker, aber so einen kleinen in Stereo hatte ich hier gerade rumliegen. Eigentlich eine ganz brauchbare Sache mit ein paar Schwächen. Vorteil: Der Preis unter 20 Euro, Eingänge AUX, USB und Bluetooth. Programmieren des DSP über USB und ACPWorkbench (nicht von Arylic ....und auch nicht kompatibel, und ohne Wlan, aber ähnlich).

Zunächst stand mir einfach der Sinn nach einer sehr kompakten klassischen passiven Zweiwegbox. Warum? Das habe ich jetzt eine Weile schon nicht mehr gebastelt und es war mal wieder an der Zeit. Aber hier soll es eigentlich nur um das hybride Weichenkonzept gehen. Die Vorstellung des Böxlein kommt auch irgendwann, wenn fertig.

Ich habe übrigens auch das Abstrahlverhalten ordentlich gemessen und mir auch die Kantendiffraktion angeschaut. Die Kantendiffraktion hält sich aber echt in Grenzen und ist gut verteilt. Von dahr war mir klar, dass ich eine Trennung zwichen 2000 und 3000 Hz will. Unter 2000 Hz muss nicht wegen des HT und bei 3000 erzeugt der TT eine Kantendiffraktion und dann kommen noch höher auch irgendwann TT-Membranresonanzen. Der HT ist ein Ringradiator (ähnlich dem XT25SC90-4) und bündelt ab etwa 6000 Hz recht zügig. Er erzeugt aber sehr mäßige Kantendiffraktionen und wieviel mehr Energie ich oberhalb von 6000 Hz dann noch zusätzlich brauche, muss das Ohr später entscheiden.

An der passiven Weiche musste ich recht lange rumprobieren. Den Buckel vom Baffelstep zu begradigen und mit der Trennfrequenz trotzdem im gewünschten Bereich zu landen fand ich hier echt schierig. Oft lässt sich das ja quasi in einem Schritt erledigen, aber hier brauchte ich für den TT Zweig eine Kombi aus 12db Weiche und Saugkreis (nur für den Bafflestep). Die kleine Spule 100uH (leitet die Membranresonanzen um die 5400 Hz ab). Der HT kam mit einer klassischen 12db Weiche hin, braucht aber noch einen Kondensator parallel, damit er sich oberhalb von ca. 7000 Hz etwas mehr zurückhält. Es gibt auch wenig Flexibilität bei den Bauteilen, weil die Schaltung doch recht sensitiv reagiert ... Die Teile sollten eigentlich alle aus meiner gut gefüllten Restekiste kommen. Wenn einer Lust hat sich eine bessere passive Version auszudenken ....ich hänge die Vituixcad-Datei hinten dran. Ich fing an der Stelle an drüber nachzudenken ob es nicht billiger geht ....nicht weil es so unbezahlbar werden, aber in Kombi mit billigen Chassis und billigem Verstärker ärgert es micht einfach, wenn die Weiche dann viel Geld verbraucht.

Also habe ich erstmal alles weggelassen, was nur für den schönen Frequenzgang benötigt wird. Das soll der DSP machen. Dann hat man schlagartig auch viel mehr Freiheiten was die restlichen Bauteile angeht. Da habe ich dann erstmal was genommen was in der Nähe lag ...Wertemäßig und in der Bastelkiste und fertig.

Was man zunächst mal sieht ist die grüne Linie. Das ist nur die passive Weiche ohne irgendwelche DSP Korrekturen. Die recht gerade gelbe Linie ist dann der Frequenzgang mit passiver Weiche und den DSP Korrekturen. Was man noch sieht ist der TT Zweig und der HT Zweig jeweils mit passiver Weiche und dem schon programmierten DSP Korrekturen. Man muss ja schauen, wie die Flanken aussehen, wenn man am Gesamtfrequenzgang rumgespielt halt. Und auch wenn die Phasen garnicht passen, würde man das hier sehen. Aber mir ist nur die Membranresonanz bei etwa 5400 Hz unangenehm aufgefallen. Die ist vermutlich zu laut und dafür müsst die kleine Spule (0,1mH) wieder rein. Da werde ich aber erstmal noch Klirrfaktor messen .....

Bringt es das jetzt oder ist das Schwachsinn. Ihr könnt gerne meckern.

P.S.: Das wichtigste: So klingt das schon mal ganz ordentlich.

CR120+Ringradiator_v4.zip ...reicht das so oder muss ich die Messungen als seperate Dateien mitliefern?

[Chlang]

Hallo Michael,

ich habe jetzt schon in 2 Projekten sehr gute Erfahrungen mit Hybrid-Weichen gemacht, Das waren zwar jeweils Subwoofer mit 2-Wege-Satelliten (bei nur 4 aktiv vorhandenen Kanälen), aber bis auf die aktive Hochpasstrennung kann man die Satelliten dort durchaus mit deiner Idee hier vergleichen.
Wichtig meiner Erfahrung nach ist, dass die passive Trennung sauber funktioniert (Phase, Flanken, Bündelung etc.). Das Bügeln kann dann guten Gewissens der DSP übernehmen.

Grüße
Chlang

[ansch]

Hallo Michael,
Hallo zusammen,

ja, das habe ich in ähnlicher Weise auch mal gemacht: 2-In/4-Out für Stereo 3-Wege. Und genauso wie Chlang schrieb, soll die passive Trennung sauber sein. Frequenzgangentzerrung kann dann der DSP machen.
Aufpassen muss man bei unterschiedlichen Pegeln (z.B. zwischen Mittel- und Hochtöner). Wenn man das über den DSP 'Über-alles' ausgleicht, kann sich die Trennfrequenz verschieben und möglicherweise passen dann die Phasen an der dann resultierenden Trennung nicht mehr.

Zu dem von Dir, Michael, gezeigten Beispiel könnte man drüber nachdenken, die Flankensteilheit des Mitteltöners zu erhöhen um den Peak abzusenken. Überhaupt ist es so, dass gezielte Störungsbeseitigung eines Treibers bei 'Über-alles-Entzerrung' nicht funktioniert. Da dann eben doch passiv oder eben auf Vollaktiv.

Viele Grüße
André

[Darakon]

Macht Sinn, wenn man nur ein 2in-4out-DSP zur Verfügung hat und 2x 3-Wege machen möchte.
Wenn ich aber bereits ein 2in-8out-DSP besitze, würde ich es gleich nur über DSP machen.
Wie hieß der Slogan aus den 90gern ? "Die Zukunft ist digital."

[JFA]

Moin,

das ist eine allgemein gar nicht so verkehrte Idee, weil man sich den teuren Part an den aktiven Weichen spart: die Verstärkerkanäle. Passiv braucht halt nur einen Kanal pro Box. Und die passive Weiche wird vergleichsweise einfach. ZB muss man

Den Buckel vom Baffelstep

nicht begradigen. Es reicht, einfach die Trennung so zu gestalten, dass die Phasenlagen zueinander passen und am Ende das Abstrahlverhalten passt, den Rest erledigt der DSP. Dabei ist es egal, ob bei der Übernahme ein Buckel oder Senke entsteht, das lässt sich ohne Schmerzen glattbügeln.

Nur auf die Membranresonanzen des Tieftöners sollte man wirklich Sorgfalt verwenden, denn die kann man nachher nicht mehr ohne negative Rückwirkung auf den Gesamtfrequenzgang rausfiltern.

[timo]

meine Vorgehensweise bei der abstimmung in den letzten Jahren ist genau nach diesem Schema, ... zuerst per passiver Weiche den TMT und HT Trennen, später die Trennung zum SUB aktiv umsetzen und dann über alles Entzerren, ...



anbei drei Beispiele, aus den Jahren 2010 bis heute, 1. Aria TL, 2. Aria B100, und 3. Aria B100SicaHT, aktuell arbeite ich an der Aria B100G25NDWG, der Spielpartner ist ein Doppelsub mit GF250 in kleinem BR.

Was ganz Wichtiges, die Lautstärkeanpassung zwischen den Treibern TMT und HT mache ich NICHT aktiv, sondern mit MOX-Widerständen in der Passivweiche, so wie schon geschrieben passt dann die Trennung nicht mehr sauber.

mittlerweile kann das Verbiegen auch zB ein WIIM AMP, den ich für diese aktive Korrektur nutze. Ein Sub out hat das Teil auch (kleiner Class D versorgt den Sub) und die AktiveTrennung geht mit dem Teil auch, ... somit DSP, AMP und ... Alles in einem Gerät. Die Steuerung passiert mit einer APP am Iphone. Die Musik ist auf einer kleinen externen Festplatte.



im Vergleich zu dieser Kombination ...



... ist das von der Größe her schon ein enormer Fortschritt.

[walwal]

Das mache ich auch seit vielen Jahren so mit meinen 3-Wegern. Bass völlig ohne passive Bauteile, MT wird mit aktivem Hochpass getrennt, Tiefpass zum HT und HT mit passivem Hochpass getrennt. Einmessen und korrigieren.

So kann man die Raummoden im Bass zähmen und fast alles regeln. Es klingt deutlich sauberer als die passive Version.

[wgh52]

Ich bin ja AktivLS-Fan und hab von Passivweichen nur rudimentäre Ahnung. Bitte gestattet trotzdem meine Stellungnahme zum Thema:

Wenn man keinen Zugang zu "ausreichend vielen" Endstufen hat empfinde ich den hybriden Ansatz sinnvoll. Er hat halt andere Kompromisse als Vollpassiv oder Vollaktiv. Ich praktiziere den hybriden Ansatz schon lange an Passiv-Fertigboxen, zur Zeit Canton SP-206 für Fernseh-, SatRadio- und Internetradiotonwiedergabe (bei Phono muß ich z.Zt. noch auf DSP Korrektur verzichten): Vom TV mit Toslink in einen nanoDIGI 2x8, von diesem an einen D50s DAC und vom Musichall Trio in die Cantons. Mit diesem Konzept kann ich zwar keine Subwooferanbindung machen, aber das stört momentan noch nicht

Hallo Michael,

zum Projekt selbst: Membranresonanzen hinter der passiven Weiche per Saugkreis "auszuhungern" finde ich wichtig, damit sie nicht auf den Gesamtfrequenzgang "durchschlagen". Für meine Aktivlösungen habe ich sowas auch schon überlegt, aber noch nicht umgesetzt weil die Übergänge meiner derzeitigen Aktivweichen über zwei Oktaven (bei 24dB/Ok.) von "Membranschweinereien" weg sind

Was mir auffiel: Die Phasenmessung zeigt drei "wrap-arounds", mithin bis zu 540° Phasendrehung, vom Tief- bis zum Hochtonbereich. Wird hier noch einigermaßen konstante Gruppenlaufzeit oder Phasenbegradigung im Bereich 100...10000 Hz angestrebt oder ist das akzeptiert/gut so wie es ist?
Auch eine Sprungantwort des Lautsprechers würde mich interessieren.
Je nach DSP Möglichkeiten ließe sich noch Einiges optimieren

[ArLo62]

"Der Zweck heiligt die Mittel"
Wenn et denn jut jeht

[von dutch]

Hallo in die Runde,

ich lese interessiert mit.-))... und für mein anstehendes 3Wege-Projekt würde ich gerne einen vollaktiven TT (bis 300Hz) mit einem Hypex FA501 ansteuern, um Raumkorrekturen einbringen zu können. MT und HT würde ich gerne vollpassiv mit einer Röhrenendstufe ansteuern wollen. Was gilt es dabei zu beachten, wenn ich von meiner Vorstufe den FA501 und die Röhrenendstufe ansteuere? Ich sehe da doch die Probleme mit der Latenzzeit der FA501 DSP Abteilung...

Wer hat mit einem solchen Setup schon Erfahrungen sammeln können?

Gruß Alex

[JFA]

Das Datenblatt vom Fusion sagt 350 us Latenz am Analogeingang, oder ca. 38° Phasenverschiebung bei 300 Hz. Da wirst du die Trennung ein wenig nicht-ideal ausführen müssen, um das ausgleichen zu können. Ansonsten ist das aber kein Problem.

[newmir]

Hier wurde von Udo auch so ein Bluetooth-Verstärker mit DSP vorgestellt, den man gut dafür nehmen könnte .... Im Grunde auch für aktive Subwooferlösungen.

https://www.diy-hifi-forum.eu/forum/...etooth-und-Dsp

P.S.: Macht übrigens Sinn direkt den Verkäufer nach der Software zu fragen. Für meinen Amp gabe es noch den Link zur passenden Software. Jetzt ist der Link tod und ein Kunde hat sich beschwert, dass der Verkäufer nicht antwortet. ACPWorkbench wird wohl jeweils von jedem Hersteller seperat angepasst und passt nicht auf andere Verstärker.

[von dutch]

Das Datenblatt vom Fusion sagt 350 us Latenz am Analogeingang, oder ca. 38° Phasenverschiebung bei 300 Hz. Da wirst du die Trennung ein wenig nicht-ideal ausführen müssen, um das ausgleichen zu können. Ansonsten ist das aber kein Problem.

Danke! Das hieße, es ergibt sich eine Wegstrecke der Laufzeitunterschiede von ca. 12cm. Die gilt es dann räumlich auszugleichen... Mal sehen was das für ein Gehäuse wird wenn ich alles in eine Kiste packen möchte. Sonst würde der Bass immer hinterher hinken, oder sehe ich das falsch? oder kann man die 12cm vernachlässigen?


Gruß Alex

[スピーカ]

Hallo Michael,
schau dir mal den Impedanzschrieb deiner Weiche an. Im Hochtonbereich sehe ich einen Kurzschluss und damit eine hohe kapazitive Belastung.

[newmir]

"Der Zweck heiligt die Mittel"
Wenn et denn jut jeht

Et jeht nix übers Rheinland. Wir haben die Toleranz erfunden!


Im Ernst jetzt, kein Gemeckere? Das wird ganz schön langweilig, wenn es so weitergeht.


Ihr habt meine Überlegungen größtenteils bestätigt und meinen Horizont noch erweitert ..danke. Ich habe den passiven Teil meiner Weiche mal versucht mit den neuen Gedanken nochmal zu verbessern.


Ich fasse erstmal zusammen :
Die Trennfrequenz muss gut gewählt werden. Bündlungsverhalten und Kantendiffraktion lassen sich nachträglich im DSP nicht mehr behandeln. Das Phasenverhalten muss sauber sein (was aber nicht besonders schwer sein sollte, da man ja den Frequenzgang erstmal nicht so stark beachten muss). Pegeldifferenzen sollten beachtet werden. Die müssen aber nicht unbedingt mit Widerständen behandelt werden. Auch mit der Wahl der richtigen sonstigen Bauteile bekommt man oft den Pegel zumindestens im Bereich der Trennfrequenz auf das richtige Level (Wie ich das meine, werde ich noch anhand meines Beispiels zeigen).


Im Bereich der Trennfrequenz ist es einfacher, wenn der Übergang schon passiv halbwegs linear ist. Dann verschiebt sich die Trennfrequenz nicht durch Massnahmen im DSP.


Membranresonanzen oder was auch immer Klirr oder sonstige Schweinereien verursacht sollte durch die passive Trennung einen möglichst großen Abstand zum "Nutzsignal" haben (Kommt auch noch im Beispiel) .


So jetzt das Beispiel:

Die Weiche werde ich wohl so verwenden ...

Ich glaube der beste Weg ist den DSP nur zum absenken zu verwenden (auf die lila Linie). Sowieso schon, weil es hilft Übersteuerung zu vermeiden, aber auch, weil es in diesem Beispiel (linear um die Trennfrequenz(!), links und rechts davon Absenkung durch den DSP) dazu führt, dass sich die Trennfrequenz nicht verschieben kann und die Flanken werden durch das Absenken der entsprechenden Bereiche nur steiler (was in der Regel eher besser ist). Durch die Absenkung wird auch die Membranresonanz um 5400Hz abgeschwächt. Viel wichtiger aber ist der eh schon größere Abstand der Störung zum Nutzsignal des HTs, der im Prinzip durch die Absenkung der Trennfrequenz nach 2000 Hz erreicht wurde. Der HT konnte damit lauter gemacht werden und der TT wurde leiser an der Stelle der Membranresonanz. Aber man hätte natürlich auch die Flanke des TTs direkt steiler machen können (18db/Oktave oder eine Saugspule).


Das sieht jetzt zwar jetzt vielleicht so aus, als hätte es hier einfach gut gepasst, aber ich denke, dass man eine passive Weiche immer so gestalten kann, dass man den linearen Teil im Bereich der Trennfrequenz bekommt und rechts und links davon eine Überhöhung hat.


Einen TT ohne jegliche Weiche und MT und HT nur mit Hochpass, wie von Walwal betrieben finde ich allerdings nur in sehr speziellen Fällen eine gute Idee. Das wurde zwar auch früher schon gemacht (JBL 4321)...sogar als rein passive Lösung, aber damit nimmt man sich die Chance Membranresonanzen und Bündlungsverhalten zu beeinflussen. Aber mit der JBL 4321 fing meine Hifi Leidenschaft an .....deswegen ....es geht auch ohne und kann Spass machen.


Und eins noch zum Schluss. Wenn Platz und Geld reichlich vorhanden sind, dann braucht man keine hybride Lösung und macht alles aktiv oder alles passiv, je nach Preferenz (Es sein denn, man baut bei einer aktiven Lösung noch ein paar Kondensatoren als Schutz hinter dem Verstärker ein). Hybride Weichen sind immer der Versuch mit weniger mehr zu erreichen. Und das muss erstmal passen, weil man braucht beides: Zumindestens ein paar passive Teile und wenigstens einen einfachen DSP.

[newmir]

Hallo Michael,
schau dir mal den Impedanzschrieb deiner Weiche an. Im Hochtonbereich sehe ich einen Kurzschluss und damit eine hohe kapazitive Belastung.

Endlich mal einer der meckert .

Habe ich auch erst gedacht, aber bei 20Khz ist die Impedanz noch fast 5 Ohm. Aber Du hast vermutlich recht, dass man sich da Probleme einfangen kann, die am Ende kaum noch zu finden sind, wenn in dem Bereich drüber irgendwas passiert. Ich könnte mir vorstellten, das ein Digitalverstärker sowas nicht mag .....

Aber irgendwann war mir auch klar, dass es wohl eher die Hybridlösung wird und dann habe ich in die rein passive Lösung nicht mehr so viel Hirnschmalz reingesteckt. Ursprünglich war da noch ein Widerstand drin (bei der Simulation) und der wurde immer kleiner (bis er weg war), weil so der Frequenzgang am besten hinkam. Aber gut aufgepasst .

[newmir]

Was mir auffiel: Die Phasenmessung zeigt drei "wrap-arounds", mithin bis zu 540° Phasendrehung, vom Tief- bis zum Hochtonbereich. Wird hier noch einigermaßen konstante Gruppenlaufzeit oder Phasenbegradigung im Bereich 100...10000 Hz angestrebt oder ist das akzeptiert/gut so wie es ist?
Auch eine Sprungantwort des Lautsprechers würde mich interessieren.

Das scheint nur so .... wenn ich bei der Messung ein Fenster setze um die Sprungantwort ohne Reflektionen zu makieren und ich setze den Anfang nicht ganz korrekt an die richtige Stelle, dann habe ich messtechnisch eine zusätzliche Verzögerung eingebaut. Und eine konstante Verzögerung führt je nach Frequenz zu einer Phasendrehung. Da ich aber alle Messungen mit dem gleichen Fenster mache und ohne das Mikro zu bewegen stimmt es dann in der Simulation. Sieht halt nur ein bischen komisch aus. Aber Delay und Phase kann der kleine DSP eh nicht korrigieren ....dafür kann er Virtual Bass in zwei Varianten und Stereo 3D und Stereo Wide und so ein Kram. Klingt alles nicht, wenn die Lautsprecher halbwegs gut sind. Sprungantwort werde ich speichern und hier veröffentlichen, wenn ich die nächsten Messungen machen.

[walwal]

.....

Einen TT ohne jegliche Weiche und MT und HT nur mit Hochpass, wie von Walwal betrieben finde ich allerdings nur in sehr speziellen Fällen eine gute Idee. Das wurde zwar auch früher schon gemacht (JBL 4321)...sogar als rein passive Lösung, aber damit nimmt man sich die Chance Membranresonanzen und Bündlungsverhalten zu beeinflussen. Aber mit der JBL 4321 fing meine Hifi Leidenschaft an .....deswegen ....es geht auch ohne und kann Spass machen. .....

Der Bass hat keine PASSIVE Weiche, sondern Aktiv 4. Ordnung. MT aktiver Hochpass 4. Ordnung, passiver Tiefpass zum HT, dieser mit passivem Hochpass. Die Memranresonanzen kann man trotzdem aktiv oder passiv bekämpfen, wenn nötig.



Die JBL 4321 ist passiv!

[newmir]

Der Bass hat keine PASSIVE Weiche, sondern Aktiv 4. Ordnung. MT aktiver Hochpass 4. Ordnung, passiver Tiefpass zum HT, dieser mit passivem Hochpass. Die Memranresonanzen kann man trotzdem aktiv oder passiv bekämpfen, wenn nötig.

Alles gut ....ich habe Dich missverstanden ....