Ja Rune du spørger næsten om man ikke lige vil forklarer dig alt grundlæggende filterteknik. Men jeg skal forsøge at gøre en lang historie endnu længere
.Man har tre grundlæggende passive komponenter modstand, kondensator, og spoler, modstand er generelt uafhængig af hvilken frekvens de skal overfører, fasen mellem strøm og spænding er altid nul grader, i hvert tilfælde i audio-området. og en modstand kan ikke virke som et filter alene.
Anderledes forholder det sig med kondensatorer og spoler, de har en modstand som vil afhænge af frekvensen og komponentens værdi som henholdsvis er Farad for kondensatorer og Henry for spoler, de vil begge have fasedrej mellem strøm og spænding "men kan sige at de kan opbevarer henholdsvis spænding og strøm og frigive denne energi med forsinkelse (fasedrej/delay)".
Deres modstand betegnes som impedans. (AC/vekselspændings modstand) Og man kalde dem under et for reaktive komponenter.
Når disse reaktive komponenter sammensættes med en belastning , som kunne være en højtaler-enhed, så er det muligt at lave et filter. Helt grundlæggende er der tre typer af filtrer inden for højtaler-delefiltre, højpas , lavpas , og båndpasfilter som er en sammensætning af highpas og lowpas filter,
båndpas-filteret bruges ved en trevejs højtaler som filter til mellemtonen, hvor de laveste og de højeste toner bliver rullet af og kun dem i mellem bliver overført.
Som navnet angiver så overfører højpas de høje frekvenser, lavpas de lave, og båndpas et bånd.
Det simpleste filter vi kan lave er med en reaktiv komponent (en kondensator eller en spole) plus en belastning er et 6db filter, som kunne være en højtaler, et sådant filter har som sagt en begrænset afrulning på 6db pr oktav.
Højpas filteret benytter sig af en kondensator.
Kondensatoren har høj modstand/er afbrudt ved dc og meget høj modstand ved meget lave frekvenser, ved højere frekvenser vil kondensatoren få laverer og laverer modstand jo højre frekvensen bliver, og gå mod en kortslutning.
Denne modstand ses tit betegnet som Xc og kan beregnes som Xc=1/(2*PI*Frekvens(f)*kondensatorens værdi(C)).
Man kan prøve at beregne et højpas filter med en reaktiv komponent , som ved højpas er en kondensator.
hvilken værdi skal denne kondensator have for at få et -3db punkt ved 2KHz med en højtaler belastning på 8 ohm, formlen bliver med lidt omrokering C=1/2*PI*f*(XC) C=1/2*PI(3.14...) * 2000Hz*8 = 9.94uF.
Som det ses er -3 db punktet (overgangsfrekvensen) der hvor filterets impedans er lig med belastningens modstand/impedans, og derfra vil afrulningen starte med 6 db pr oktav i dette tilfælde.
I hele det forløbet fra meget lave frekvenser og til de højre frekvenser vil der være et fasedrej mellem strøm og spænding som forløber fra 0 grader ved meget høje frekvenser til 90 grader ved meget lave frekvenser. Og ved -3db punktet er fase drejet 45 grader.
Et simpelt 6 db højpas filters diagram vil se sådan ud som det ses har jeg indsat den beregnede komponent for 2KHz overgangsfrekvens med en 8 ohms belastning.
Filteret vil have følgende frekvensgang over belastningen (out):
Som det ses overføres de høje frekvenser, og de lave afskæres med 6db pr oktav under overgangsfrekvensen (-3 db punktet ved 2KHz) .
De nul graders fasedrej fremkommer der hvor kondensatoren virker som en kortslutning (de høje frekvenser), resten af vejen vil fasedrejet bliver et resultat af belastningen og kondensatorens samlede komplekse impedans. Og man kan måske ane betydningen af at belastningen bør fremstår som en ren modstand, og helst ikke som en kompleks varierende impedans. For så virker filteret ikke som tilsigtet.
Så man må endnu engang sige at man slipper for meget bøvl med aktive filtre og aktiv drift. Som så må betales med større kompleksitet og kostpris.
Ses på lavpas-filteret er forskellen at kondensatoren er udskiftet med en spole som overfører lave frekvenser godt/kortslutter og spærre /afbryder for de høje frekvenser.
Igen kan man beregne spolens impedans ved en given frekvens , denne værdi kaldes normalt XL og formlen er XL=2*PI*f*L L= spolens værdi i Henry.
Proceduren er den samme som ved højpas , beregn en overgangsfrekvens, et -3db punkt og find spolens værdi der hvor dens impedans XL er lig med belastningens modstanden , her 8 ohm , omformer L= XL/2*PI*f -> L=8/2*PI*2000 = 0.64mH.
Diagram:
Og frekvensgangen for dette lav-pasfilter:
Som det ses varierer fasedrejet fra de laveste til de højeste frekvenser også her 90 grader og -3db punktet ligger ved 2KHz hvor der er 45 graders fasedrej, og de høje frekvenser afrulles med 6db pr oktav.
De nul graders fasedrej fremkommer der hvor spolen virker som en kortslutning (de lave frekvenser), resten af vejen vil fasedrejet bliver et resultat af belastningen og spolens samlede komplekse impedans. Reelt er hele forløbet jo en spændings-deling mellem filterets impedans og belastningens impedans.
Og man kan også beregne et hvert punkt på kurverne frekvensgang og fase hvis man kan håndterer det man kalde kompleks regning , En regnemetode hvor hver impedans består af en reel del og en imaginær del.
Eksempelvis impedansen af en modstand (reel del) parallelt med en kondensator (imaginær del).
Men heldigvis er der programmer som tusinde af sådanne punkter på sekunder for os.
Man kan nu prøve at sammensætte de to filter til et brugbart højtaler-filter med en overgangsfrekvens på 2 KHz og med en afrulning på 6 db ,diagrammæssigt kommer det til at se sådan ud:
Og kurverne frekvensgang og fase for følgende udseende, det ses at det samlede filter bliver faselineart, det er absolut 6db filterets største force , sammen med at det er nem belasning for en forstærker.
Ulempen er at det ikke yder meget beskyttelse til enhederne, og enhederne skal ikke lave mange unoder uden for det område de bruges , for det vil ikke blive dæmpet ret meget, men nogle bruger filteret med succes, så det kan lade sig gøre, et ekempel kunne være en top-diskant til en bredbåndsenhed , her behøves ikke være brug for mere end 6db:
Hver gang man har en reaktiv komponent kondensator eller spole så drejer fasen 90 grader, er der to reaktive komponenter fås 180 grader (90grader + 90grader) som maximalt fasedrej, og en afrulning på 12db (6db + 6db) pr oktav, og -3db punktet vil have 90 graders faseforskydning, og man kalder det for et anden ordens filter.
Har man tre reaktive komponenter, for man et 3 ordens filter 3*90 graders max fasedrej lig med 270 grader , og 3*6db afrulning lig med 18db pr oktav, , og -3db punktet vil have 135 grader faseforskydning, så kan du selv regne ud hvad et 4 ordens filter med 4 reaktive komponenter giver, jo da, 24db med 360 graders fasedrej, og 180 graders fasedrej ved -3db punktet. osv...
Man kan sige jo højre orden filteret har ,jo større fasedrej er der mulighed for, men man for bedre beskytelse af enhederne, og kan bedre sikre at de arbejde i derres optimale område på grund af den kraftigere afskæring/afrulning ved højre ordens filterer.
Et 12db butterworth med to reaktive komponenter vil se sådan ud 12db pr oktav og 180 graders fasedrej, fasen er vendt til diskanten (180 grader) ellers vil der ikke blive summeret korrekt op mellem de to enheder, der vil blive et stort hul ved overgangsfrekvensen, det hul som B&O udnyttede til at lave deres filler-driver system, ved at udfylde dette hul med en såkaldt filler-driver, og opnåede dermed et faselineart filter, 12db filteret for følgende diagram:
Og kurvene Target og fase:
Sist redigert:
