Aktivt filter Sallen Key problems

[pellesmil]

Hei.

har laget et sallen key fillter som skal brukes som lo pass til bassene men det byr på problems.

Har satt det sammen iht denne (Sample)Sallen-Key Low-pass Filter Design Tool - Result - med disse verdiene og en TL072 opamp

planen er å kutte ved ca 110 hz

[SIZE=-1][SIZE=-1]R1 = 6.8kΩ
R2 = 6.8kΩ
C1 = 0.22uF
C2 = 0.22uF[/SIZE][/SIZE]

får det ikke til å funke, den kutter først ved ca 200 men det henger igjen lyd helt utover mot 1-3Khz

legger inn 60z i kalkulatoren og får disse verdiene

[SIZE=-1][SIZE=-1]R1 = 10kΩ
R2 = 10kΩ
C1 = 0.22uF
C2 = 0.22uF


måler igjen og den spiller helt likt, begynner å kutte ved 200 og henger igjen.

Tester for sikkerhets skyld med XTZ ampen med innebygd EQ og den funker gull drar ned hardt fra den frekvensen jeg ønsker

Noen som har prøvd å lage et enkelt Sallen Key og fått det til å funke?

Eller er det noen som har feks et Elliott Sound p09 liggende å slenge

Legend:
Rød = Sallen Key
Blå XTZ max freq.
Grønn= XTZ min freq.

[/SIZE][/SIZE]

 

[pellesmil]

Etter nermere undersøkelser viser det seg at at fallet mellom 200 - 300 HZ ikke har noe med filteret å gjøre.
Målte uten noe filter og den flanken er der da også.

det er bare subben som ruller av ved 200Hz

Damn...

 

[pellesmil]

Målte med Sallen key og kun toppene.

Nå går det faktisk an å se at filteret "fungerer"

men noe er seriøst feil, dette er ikke akkurat hva jeg ville kalt et bratt filter.

det ruller pent og pyntelig av og er i bunn ved 2K

riktignok starter det å strupe ved 70HZ men det går ikke fort...

 

[HeadMan]

for lav Q

 

[Hornlyd]

Hva er forskjellen mellom Sallen Key, og andre karakteristikker som Linkwitz (perfekt Q 0,7 og fasekorrekt ved 24 dB) eller Butterworth (større kul på unnarennet)?

 

[roger]

Hva er forskjellen mellom Sallen Key, og andre karakteristikker som Linkwitz (perfekt Q 0,7 og fasekorrekt ved 24 dB) eller Butterworth (større kul på unnarennet)?

Sallen Key er ikke en filtertype men en arkitektur for oppbygging av aktive filtere.
R

 

[Syncrolux]

Har du prøvd å måle output på selve filteret? På linjenivå altså.

Hvis filteret ditt starter å "knekke" ved 70 Hz, skal du være 12 dB nede ved 140 Hz, 24 db nede ved 280 Hz, 36 dB nede ved 560 Hz osv siden det er er 12dB/okt filter.

Jeg tipper på at du har koblet noe feil en plass hvis det ikke måler slik.

 

[KJ]

Prøv evt også å simulere filteret i SPICE - se hva som skjer. Gratisversjonen av Simetrix er høvelig brukervennlig og grei: SIMetrix and SIMetrix/SIMPLIS Intro

mvh
KJ

 

[LMC]

siden du nevner Rod Elliot har han en link til en knall kalkulator for excel på 09 prosjektet sitt
der velger du lett frekvens, 12 eller 24db feks 100nF kondiser så kommer r verdier rett ut i skjemaet
mvh
Leif

 

[Hornlyd]

Hva er forskjellen mellom Sallen Key, og andre karakteristikker som Linkwitz (perfekt Q 0,7 og fasekorrekt ved 24 dB) eller Butterworth (større kul på unnarennet)?

Sallen Key er ikke en filtertype men en arkitektur for oppbygging av aktive filtere.
R

Hmm, trenger mere input. Fint hvis dere henger dere på tråden jeg lager nå om dette.

 

[Hornlyd]

Hva er forskjellen mellom Sallen Key, og andre karakteristikker som Linkwitz (perfekt Q 0,7 og fasekorrekt ved 24 dB) eller Butterworth (større kul på unnarennet)?

Sallen Key er ikke en filtertype men en arkitektur for oppbygging av aktive filtere.
R

Er du sikker på det?
Fra manualen til First Watt B4mkII:

 

[Syncrolux]

Forskjellen i praksis er at Sallen-Key vil ha et Q på 0.7, mens er L-R skal ha Q på 0.5

 

[Sluket]

Upresis formulering bare.

 

[Hornlyd]

Forskjellen i praksis er at Sallen-Key vil ha et Q på 0.7, mens er L-R skal ha Q på 0.5

Det var det jeg håpet på, da går det an å lage assymetriske flanker for å kompensere evt løpetidsforskjeller (hvis man er heldig).

 

[grelv]

Roger har rett. Manualen til B4 er (i beste fall) forvirrende.
Med en Sallen-key oppbygning kan du lage filtre med (innenfor visse grenser) den q-verdien du ønsker.
F eks Linkwitz-Riley: q = 0,50, eller Butterworth: q = 0,707.
Ekstreme q-verdier er (teoretisk) oppnåelige, men vil kunne kreve veldig ugunstige komponentverdier eller unaturlig høyt gain i op-ampen.

 

[Syncrolux]

Skal du få til det der kan du ikke bruke denne topologien:

 

[Syncrolux]

Dvs man må over på denne her for å kunne variere Q-verdien:

 

[Hornlyd]

Roger har rett. Manualen til B4 er (i beste fall) forvirrende.
Med en Sallen-key oppbygning kan du lage filtre med (innenfor visse grenser) den q-verdien du ønsker.
F eks Linkwitz-Riley: q = 0,50, eller Butterworth: q = 0,707.
Ekstreme q-verdier er (teoretisk) oppnåelige, men vil kunne kreve veldig ugunstige komponentverdier eller unaturlig høyt gain i op-ampen.

For å få ting inn med teskje. Hva er konsekvensen av at jeg velger Sallen Key eller Linkwitz på dipswitchen i mitt delefilter?

 

[grelv]

Klarer det med den overfornevnte topologien også, hvis equal-value komponetverdier og unity gain ikke er et krav. (Og det er det vel i praksis svært sjelden).
Og uansett: begge skisser er en Sallen-key topologi.

 

[grelv]

For å få ting inn med teskje. Hva er konsekvensen av at jeg velger Sallen Key eller Linkwitz på dipswitchen i mitt delefilter?

I hvertfall ikke mulig å si ut fra den siterte teksten fra manualen.

 

[kortvarig]

Dvs man må over på denne her for å kunne variere Q-verdien:

Det mener jeg ikke er helt korrekt , de to modstande ændre forstærkningen men ikke selve afrulnings-kurvens form som Q'et er et udtryk for, det er forholdet mellem de "filter aktive komponenter" som bestemme kurvens form Av udover 1 skal nok også indkalkuleres ved beregning af Q, men det har jeg ikke helt chek på da jeg aldrig har brugt filteret med forstærkning.

Ved at vælge "Q= 0.5 = Linkwitz Riley " for man den fordel at de to modstande og kondensatorer er ens, i alle andre tilfælde (andet q) vil det ikke være tilfældet, der vil kondensatorerne være forskellige.

I den beregner der er linket til (Sample)Sallen-Key Low-pass Filter Design Tool - Result - kan man også vælges Q eks.v (Linkwitz Riley=0.5) (Butterword=0.707) (Bessel=0.5774).

Her er to lignede calkulatore Sallen-Key Low Pass Butterworth Filter Calculator og Sallen og Key 12db beregning

Ved simulation gør filterne som de skal, men hvis du måler outputtet fra højtaleren skal de to overførings-funktioner lægges sammen , Sallen og Key filterets frekvensganen plus enhedens , det giver ikke altid det forventede resultat, vil du være sikker på at filteret virker skal der måles på selve Sallen og Key filterets output, men det burde som sagt virker hvis det er monteret rigtigt.
For man ikke afrulning nok kan der eventuelt sætte to filterre efter hinanden så der fås 24db pr oktav.
Det beregner denne her http://www.daycounter.com/Filters/Sallen-Key-LP-Calculator.phtml ved at vælge poles til eksempelvis 4.

 

[pellesmil]

Har du prøvd å måle output på selve filteret? På linjenivå altså.

Hvis filteret ditt starter å "knekke" ved 70 Hz, skal du være 12 dB nede ved 140 Hz, 24 db nede ved 280 Hz, 36 dB nede ved 560 Hz osv siden det er er 12dB/okt filter.

Jeg tipper på at du har koblet noe feil en plass hvis det ikke måler slik.

Nei jeg tenkte jeg skulle prøve de senere.
p

 

[KJ]

Testa litt i Simetrix nå med denne topologien:

Med verdiene i det første innlegget og får denne kurven:

-3 dB ligger på ca 70 Hz og - 6 dB ligger på ca 105 Hz. Det ser med andre ord ut til at komponentverdiene virker rimelig greit.

mvh
KJ

 

[pellesmil]

Takk for mange gode innspill, ser at jeg er på gyngende grunn her,


Takk.
den ser jo fin ut den, stemmer jo egentlig med grafen jeg får ut når jeg simulerer i kalkulatoren til Okawa

-30db ligger i området 500 ish HZ

Problemet her er vel at en 30db reduksjon i signalet ikke gir 30 db reduksjon i lyden......

Spørs om jeg ikke skal prøve med 2 filtre i serie, har allerede 2 prototyper som er lett å smelle sammen i en kjede.

Går ikke det er det det fristende å bestille en 09 fra down under,

Bare synd det tar så tid å få den + deler hit.....

 

[pellesmil]

2 filtere i serie

 

[HeadMan]

Q verdien i salen key med like motstander er jo avhengig av C1/C2

C1=C2 gjør Q=0.5
C1/C2 =2 gir Q på ca 0.7 det er jo linket til i en av de første poster.

jeg har mao litt problem med å se problemet....

 

[BerntJ]

Ut fra det jeg kjenner Sallen Key er at du kan klare deg med 1 aktiv komponent, noe jeg vurderer som viktig. Dette setter krav til komponenter rundt med hensyn til impedanser, og selvfølgelig den aktive komponent. Det er mye enklere å isolere filtret med buffere inn og ut, noe som gjerne sender signalet gjennom minst 3 aktive komponenter.
Har sett noen er "skeptisk" til Sallen Key.
Når jeg blir voksen skal jeg prøve meg på et 24 dB Sallen Key filter med Current Feedback IC-er på full spenning +kjøling. Eller enda bedre en Current Feedback modul med tonnevis av strøm som driver capasitansene i filtret. Eller et filter med høyere impedans, mindre strøm og et rør...BJ

 

[pellesmil]

Q verdien i salen key med like motstander er jo avhengig av C1/C2

C1=C2 gjør Q=0.5
C1/C2 =2 gir Q på ca 0.7 det er jo linket til i en av de første poster.

jeg har mao litt problem med å se problemet....

Prøvde en annen kalkulator tidligere (husker ikke hvor) som ga disse verdiene:

[SIZE=-1][SIZE=-1]R1 = 10kΩ
R2 = 10kΩ
C1 = 0.2uF
C2 = 0.1uF[/SIZE][/SIZE]

det fungerte like dårlig som det andre med like kondiser,

Når jeg ser etter så skal jeg bruke disse verdiene ved Q=0.707

[SIZE=-1][SIZE=-1]R1 = 30kΩ
R2 = 18kΩ
C1 = 0.1uF
C2 = 0.047uF

blir i morra[/SIZE][/SIZE]

 

[pellesmil]

Ut fra det jeg kjenner Sallen Key er at du kan klare deg med 1 aktiv komponent, noe jeg vurderer som viktig. Dette setter krav til komponenter rundt med hensyn til impedanser, og selvfølgelig den aktive komponent. Det er mye enklere å isolere filtret med buffere inn og ut, noe som gjerne sender signalet gjennom minst 3 aktive komponenter.
Har sett noen er "skeptisk" til Sallen Key.
Når jeg blir voksen skal jeg prøve meg på et 24 dB Sallen Key filter med Current Feedback IC-er på full spenning +kjøling. Eller enda bedre en Current Feedback modul med tonnevis av strøm som driver capasitansene i filtret. Eller et filter med høyere impedans, mindre strøm og et rør...BJ

Salen key har nok noe for seg, prøvekjører mot XTZ sub ampen, selv om XTZ en er litt brattere ned så er den ikke like flat på toppen,
XTZ en også litt slappere i bunn,

Per

 

[HeadMan]

Filteret er i utgangspunktet ett 12dB/okt. men tar du hensyn til elementets klatring (stigende følsomhet ved økende frekvens) samt baffelstep kommer du nærmere ett sluttresultat som skulle være nært ett 1. orden før elementet runder av av seg selv til slutt. Noe som også forklarer ditt empiriske resultat.
Setter man forsterkning påvirker det verdien av C1 som da minker tilsvarende forsterkningen. tegning som post #7. Begge typer dvs med og uten forsterkning kan fint settes opp med forskjellig Q.

 

[kortvarig]

Det giver nogen forskel at ændre Q men ikke noget som virkelig batter, for en skaperer afrulning må man ud i at kaskade koble flere 12 db filterer , eksempelvis 2 styk hvorved man for 24db pr oktav i stedet for de 12db , de 12 db som Headman rigtig nok siger måske havner på 6 db når enheden regnes med.

Som sagt i mit forrige indlæg skrev jeg:. "For man ikke afrulning nok kan der eventuelt sætte to filterre efter hinanden så der fås 24db pr oktav.
Det beregner denne her http://www.daycounter.com/Filters/Sa...lculator.phtml ved at vælge poles til eksempelvis 4."

Man kan få en ide hvor meget Q'et og de forskellige filtertyper ændre afrulningen/stejlheden her:

Som det ses er Chebyshev med overshot det skarpeste, men som altid er der en pris at betale når man for en fordel, her er det på impulsgengivelsens nøjagtighed:

Begge illustrationer taget herfra http://www.ti.com/lit/an/sloa049b/sloa049b.pdf

Som det ses er Chebyshev det dårligste og bessel det bedste hvad angår impulsgengivelse.

Der er iøvrigt samme problemstilling med impulsgengivelsen når Qt skal vælges for et højtaler kabinet/kasse.

 

[yggdrasill]

Den aktive komponenten i Sallen-Key designet er en buffer med 0dB gain.

I de aller fleste kretser man finner på nett er det benyttet en op-amp med negativ feedback for å få den til å oppføre seg som en buffer. Det vil være mulig å gjøre dette med en enkel follower-buffer, med de fordeler (og ulemper?) det medfører.

F.eks. med en vri på B1-bufferen til Nelson Pass.

 

[pellesmil]

siden du nevner Rod Elliot har han en link til en knall kalkulator for excel på 09 prosjektet sitt
der velger du lett frekvens, 12 eller 24db feks 100nF kondiser så kommer r verdier rett ut i skjemaet
mvh
Leif

Takk Leif.

tror det blir noe slikt:

 

[HeadMan]

Psst !

Multiple Feedback Low-pass Filter Design Tool

 

[kortvarig]

Psst !

Multiple Feedback Low-pass Filter Design Tool

Hvorfor Psst! de to filtertyper virker jo på samme måde , Multiple feedback har lidt bedre højfrekvens egenskaber over ca 40KHz , men er til gengæld mere følsom over for komponent variationer (vil også tro at den gå lettere i sving på grund af den mere komplicerede modkobling) .

Vil man have Sallen and Key perfekt sættes et simpelt 6 db filter på udgangen, lidt om filter generelt og de to filter typer her http://www.ti.com/lit/an/sloa049b/sloa049b.pdf

Faldt i øvrigt over en anden umiddelbart god kalkulator som beregner begge filtertyper Active Low-Pass Filter Design and Dimensioning

 

[LMC]

ja det var den jeg mente og da finner man rene og fine Rverdier
mvh
Leif

 

[pellesmil]

Sliter med brum i 24db mockup filter, + litt stygg dc på utgangen ved åpne innganger på filteret.
satt opp filteret med 10K 100nf 220nf dvs ca 112Hz
Ingen vits i å prøve det ettetr P-84, måtte bli foran.

Ikke bra, forvrenger på inngangen.

Nytt forsøk med et 12db Q 0.707 filter, setter det rett inn i P-84, putter det inn rett før output bufferen.
det funker ingen brum og måler nesten likt ved lave frekvenser som det "rene" P-84 filteret.

Problemet er dog at det ikke kutter bratt nok etter 150Hz.

Hmmmm...

Har sent en mail til Rod for å høre om jeg kan inkorporere P-09 og P-84 så jeg kan kutte ut et sett med input / output buffere

P.

 

[yggdrasill]

dc på utgangen i disse low-pass filterne kan bekjempes ved å koble f.eks 1Meg motstand i parallell med kondensatoren som står nærmest op-amp.

Ved brum og op-amp ville jeg prøvd å plassere små kondensatorer på strøm-tilførselen til op-ampen (0,1-1uF). Disse skal da stå så fysisk nært op-amp som overhodet mulig.

Johnny

 

[pellesmil]

Takk.

litt pause nå mens det tenkes,
Har mye SK170BL som tilogmed er ferdig matchede.
Blir neste test isåfall, et filter med 2 sett med SK17BL burde bli brukanes.

Regner med at noe av grunnen til at det blir brum er at jeg bygger med Verobord,
ikke ideelt jordplan på de.

Ang. filteret du har tegnet over: verdiene på motstandene er vel litt lave?
Skal ikk de være ca 100Kohm
Eller har du kalkulert med en mye høyere frekvens?

P.

 

[yggdrasill]

Se på prinsippet. Sett inn R4 på dertil egnet plass i din løsning for å komme dc-offset til livs.

Jeg hev meg på et gruppe-kjøp på diyaudio for noer år siden. Designer (Jens Rasmussen, Danmark) var veldig opptatt av at det måtte være kondensatorer på strøm-tilførselen helt inntil op-ampene. Se vedlagt bilde. Her ser du hvor tett C34 og C44 omgir IC3.

Når det gjelder det SK170-baserte filteret - laget jeg det som 4-pols(som ihht John Linsley Hood - The art of linear electronics gir 20dB/Oktav demping), med en ekstra buffer i etterkant. Delefrekvens på rundt 200Hz med R=3K3 og C=100n. For rundt 900Hz benyttes R=8K2 og C=10n.

Johnny