Elektronische scheidingsfilter voor aktieve luidsprekerboxen
Zowat de allereerste vraag bij het opzetten van een luidsprekersysteem betreft de keuze van het filter: Houden we dat "gewoon" passief of gebruiken we een aktief elektronisch scheidingsfilter? Als de voor- en nadelen tegen elkaar worden afgewogen, zal in muzikaal opzicht de voorkeur waarschijnlijk naar het laatste uitgaan - tenminste, als de financiën het toelaten, want een aktief luidsprekersysteem vraagt wel een iets grotere investering dan een passieve uitvoering.
Voor de fans van aktieve systemen hier een elektronisch scheidingsfilter waar men alle kanten mee uit kan: op de print is namelijk ruimte voor een 2- of 3-weg filter met een steilheid van naar keuze 12, 18 of 24 dB per oktaaf. Daarnaast kan er nog gekozen worden uit verschillende filtertypen.
"Aktieve luidsprekerboxen" en "aktieve scheidingsfilters", die benamingen lopen een beetje door elkaar. In de elektronica wordt iets "aktief" genoemd als het niet louter uit passieve onderdelen als spoelen, weerstanden en kondensatoren bestaat, maar ook een versterkend (aktief) element bevat.
Dus wat een aktief filter is, is duidelijk. Maar om dezelfde benaming ook voor een luidsprekerbox te gebruiken, is eigenlijk een beetje krom. Een luidsprekerbox is, zolang er geen motional feedback of soortgelijke systemen in worden toegepast, eigenlijk altijd "passief" omdat het werkzame deel van de box alleen bestaat uit een stel luidsprekers en een klankkast. Toch wordt als regel een luidsprekerbox die is uitgerust met een aktief scheidingsfilter een "aktieve box" genoemd. Waarschijnlijk mede omdat bij dit type boxen de eindversterkers vaak in de behuizing van de box zijn ingebouwd. Waar zitten nu de wezenlijke verschillen tussen passieve en aktieve boxen?
Wel, hoe een passief meerweg luidsprekersysteem is opgebouwd, mogen we min of meer als bekend veronderstellen. Volledigheidshalve is in figuur 1a weergegeven hoe de zaak blokschematisch in elkaar steekt. Het uitgangssignaal van de voor/regelversterker, wordt door de eindversterker (blokje A) versterkt en vervolgens aan de luidsprekerbox toegevoerd. Een met spoelen en kondensatoren opgebouwd passief scheidingsfilter in de box zorgt ervoor dat woofer, squawker en tweeter het voor hen bestemde deel van het audiospektrum krijgen toegevoerd.
Figuur 1a. Bij een passief luidsprekersysteem bevindt het yit spoelen en kondensatoren bestaande scheidingsfilter zich tussen de eindversterker en de luidsprekers.
Bij een aktief luidsprekersysteem gaat het er anders aan toe, getuige figuur 1b. Kenmerkend verschil is dat de filtering eerder geschiedt, namelijk direkt na de voor/regelversterker. Dat heeft als konsekwentie dat de drie filteruitgangen nu elk gevolgd moeten worden door een eindversterker, zodat we er daarvan per kanaal drie nodig hebben in plaats van een. Daarmee is meteen verklaard waarom een aktief systeem duurder is dan een passief.
Figuur 1b. Bij een aktief systeem vindt de filtering eerder plaats, namelijk direkt na de voor/regelversterker. Elke luidspreker krijgt een eigen eindversterker.
Aktief kontra passief
Tja, en dan zijn we nu bij de hamvraag: Wat is nu het beste, aktief of passief? Een eensluidend antwoord op die vraag is moeilijk te geven, hoe graag we onze lezers hieromtrent ook zekerheid zouden willen verschaffen. Het is, als met zoveel dingen, maar net wat je wilt. De aktieve manier biedt meer voor- dan nadelen, maar hoe zwaarwegend de nadelen zijn, zal door iedereen verschillend worden beoordeeld. Ruwweg komt het er op neer dat een aktief luidsprekersysteem gekompliceerder, omvangrijker en duurder is dan een passieve versie, maar voor de rest alleen maar voordelen kent. Begrijp ons goed: Dat betekent niet dat aktief "dus" altijd beter is dan passief. Er zijn passieve luidsprekerboxen die subliem klinken, net zo goed als er matig klinkende aktieve boxen bestaan. Toch zijn in het algemeen gesproken de voordelen van de aktieve manier onmiskenbaar. We zullen ze eens op een rijtje zetten:
- Om te beginnen is in een aktief meerweg-systeem het "matchen" van luidsprekers met van huis uit verschillende rendementen heel gemakkelijk (en heel nauwkeurig) mogelijk door de ene filteruitgang of versterkeringang wat meer "gas" te geven dan de andere. Bij passieve luidsprekerboxen kan er alleen met weerstanden worden verzwakt. Dat is uitsluitend bij middentoners en tweeters mogelijk, want door het in serie opnemen van weerstanden met de woofer wordt de dempingsfaktor om zeep geholpen! Passief afzwakken van een woofer is dus niet mogelijk (tenzij men een - kostbare - trafo met aftakkingen neemt), hetgeen inhoudt dat er met een woofer die een hoger rendement heeft dan de te gebruiken squawker en tweeter nooit een goed passief 3-weg systeem kan worden opgezet.
- Aangezien de luidsprekers rechtstreeks aan de versterker-uitgangen worden aangesloten (zonder dat er nog grote spoelen mee in serie zitten, zoals bij een passieve versie), wordt een betere demping van de luidsprekers verkrpgen. Dat uit zich in een strakkere weergave die met name opvalt in het basbereik. Dit is misschien wel het grootste Pluspunt van aktieve luidsprekers.
- Omdat bij een aktief systeem het (kromme) impedantieverloop van de luidsprekers van geen enkele invloed is op het gedrag van het scheidingsfilter, doen de filters altijd exakt wat er van hen wordt verwacht en hoeven er geen moeilijke impedantieaanpassingsnetwerken voor de luidsprekers te worden toegepast. De afwezigheid van het uit talloze spoelen en kondensatoren bestaande passieve filter betekent dat de eindversterkers van een aktief systeem een minder komplexe belasting zien, hetgeen de uitstuurbaarheid van de versterker vergroot (er hoeft minder blindstroom te worden geleverd) en de weergave vaak net iets "strakker" maakt.
- Nog een laatste positief puntje: Aangezien de versterkers doorgaans dicht in de buurt van de luidsprekers worden opgesteld (meestal in de box zelf), is de lengte van de luidsprekerkabel beperkt tot 1 meter of minder. Dus is er geen enkele noodzaak tot het toepassen van speciale, dure luidsprekerkabel.
Basisschakelingen
Met de zeer goede ruisarme opamps van tegenwoordig zijn elektronische scheidingsfilters eigenlijk vrij gemakkelijk te maken. Het gaat er alleen nog om, een goede dirnensionering en een praktische opzet te kiezen; de opzet van de filters zelf kan in wezen' vplgens standaardrecepten gebeuren.
Figuur 2 toont de basisschakelingen waaruit ons scheidingsfilter is samengesteld. Door kombinatie van een aantal van deze basisschakelingen kan elk gewenst scheidingsfilter worden gekonstrueerd. Bovenin figuur 2 zien we twee laagdoorlaatfilters' (a en b), onder twee hoogdoorlaatfilters. De schakelingen a en c bevatten elk twee RC-sekties en worden daarom wel 2de orde filters genoemd; hun filterkurve vertoont een steilheid van 12 dB per oktaif (6 dB per RC-sektie). De filters b en d zijn lste orde filters met slechts een RC-sektie en een verzwakking van 6 dB per oktaaf. Worden schakeling a en b (of c en d) achter elkaar gezet, dan levert dat een filter op met een steilheid van 18 dB/oktaaf (3de orde). Twee stukjes type a (of c) achter elkaar resulteert in een filter van 24 dB/oktaaf (4de orde). Dit achter elkaar schakelen gaat niet zonder-meer, maar vereist steeds een iets andere dimensionering van de afzonderlijke sek-ties. Op de dimensionering komen we straks echter nog uitgebreid terug. In figuur 3 zijn ter vergelijking de kuiven van een 12, 18 en 24 dB filter in een grafiek bijeengebracht. Het gaat hierbij om laagdoorlaatfilters met een afsnijfrekwentie van 1 kHz.
Figuur 2. Basisschakelingen van de aktieve filters zoals wij die hier hebben toegepast. Boven twee laagdoorlaten (a en b), onder twee hoogdoorlaten (c en d). De filters a en c hebben een steilheid van 12 dB/oktaaf, b en c zijn 6 dB/oktaaf. Twee stuks type a (of c) achter elkaar geven 24 dB/oktaaf, terwijl het in serie schakelen van a en b (of c en d) resulteert in een 18 dB/oktaaf filter.
Figuur 3. Hier is het verschil te zien tussen filtersteilheden van 12, 18 en 24 dB/oktaaf.
Het aantal dB's verzwakking dat een filter per oktaaf geeft, is niet het enige waar het om gaat. Zeker voor akoestische toepassingen zijn er ook andere belangrijke kriteria, zoals de preciese vorm van de filter-kurve, het gedrag in het doorlaatgebied, het faseverloop en het impulsgedrag. Binnen zekere grenzen vallen al die eigenschappen te variëren door de dimensionering van de filters aan te passen. Hun eigenschappen kunnen daardoor dusdanig worden veranderd dat een heel ander filtertype wordt verkregen, terwijl het schema er exakt hetzelfde uit blijft zien. Drie van de meest bekende varianten zijn het Chebyshev-filter, het Butterworth-filter en het Bessel-filter. "Ideaal" zijn die typen geen een van alle. Een ideaal filter, zo dat al zou bestaan, zou een konstante versterking en een lineair faseverloop in het doorlaatgebied moeten hebben, een zeer steile afval van de kurve buiten het door-laatgebied en zou zo goed als vrij van uitslingereffekten behoren te zijn. Al die eigenschappen kunnen nooit in een filter worden verenigd, het is dus of het een, of het ander.
De figuren 4 en 5 illustreren dat. Om maar met figuur 4 te beginnen: Daarin zien we achtereenvolgens de kuiven behorende bij 4de orde laagdoorlaatfilters met een afsnijfrekwentie van 1 kHz, van resp. het Chebyshev-, Butterworth- en Bessel-type. De doorlopende lijn stelt het verloop van de amplitude voor (de frekwentiekurve dus) en de gestippelde lijn toont het faseverloop.
Figuur 4. Frekwentie- en faseverloop van de drie meest gebruikte filtertypen, te weten Chebyshev (a), Butterworth (b) en Bessel (c). Alle drie zijn het 4de orde filters met een kantelfrekwentie van 1 kHz.
Figuur 5. Wat het impuls-gedrag betreft steekt het minder steile Bessel-filter met kop en schouders boven het Butterworth-type uit; het geeft een kortere vertragingstijd en nauwelijks uitslingering.
Te zien is dat wanneer het om de hoogste steilheid gaat, het Chebyshev-filter (a) duidelijk favoriet is. De versterking in het doorlaatgebied is echter niet bepaald mooi konstant en het faseverloop is uitgesproken krom. Die laatste twee zaken zien er bij het Butterworth-type (b) veel beter uit, terwijl het Bessel-filter (c) een nog "gladder" faseverloop heeft ten koste van een wat minder hoge steilheid. Het zal geen verwondering wekken dat het Butterworth- en Bessel-type (en daarvan afgeleide varianten) het meest worden toegepast, als het om scheidingsfilters gaat. En heel vaak valt dan de keuze op Butterworth, vanwege de wat steilere frekwentiekurve. Wanneer echter wordt gekeken naar het voor muziekweergave o zo belangrijke impulsgedrag van beide filtertypen (figuur 5), dan blijkt het minder steile Bessel-filter behalve het mooiere faseverloop nog een ander voordeel te hebben: het is sneller en vertoont beduidend ,minder uitslingering dan het Butterworth-filter. Het hier niet getekende Chebyshevtype zou in deze grafiek helemaal door de mand vallen, want daarvan is het impuls-gedrag nog stukken slechter dan van een Butterworth-filter.
Wij hebben ons elektronisch scheidingsfilter zowel voor Butterworth als Bessel gedimensioneerd, zodat eenieder zelf zijn keuze kan bepalen.
Het komplete scheidingsfilter
Dan zijn we nu onderhand toe aan het wat praktischere gedeelte van het artikel, namelijk de beschrijving van het filter zelf in zijn uiteindelijke vorm.
Figuur 6 geeft het schema - in monouitvoering wel te verstaan; voor stereo krijgt men hetzelfde dus twee keer. Links onderaan zien we de voeding, bestaande uit een trafo (2 × 15 V/100 mA), een brugcel, een paar elko's en twee geïntegreerde stabilisators om de benodigde symmetrische 15 V voedingsspanning op te wekken. Voorts zien we een ingangsbuffer (A1), alsmede drie uitgangsbuffers (A2, A3 en A4). De uitgangsnivo's van de laag-, midden- en hoog-sekties zijn regelbaar met P1, P2 en P3. De ingang wordt verbonden met de uitgang van de regelversterker, de uitgangen worden naar de ingangen van de drie eindversterkers geleid.
Figuur 6. Het komplete scheidingsfilter. Zoals hier getekend heeft het een steilheid van 24 dB/oktaaf; door aanpassing van de tweede filtersekties (A6, A8, A10, A12) valt die steilheid echter gemakkelijk te wijzigen in 18 dB/ oktaaf of 12 dB/oktaaf.
Het filter zoals weergegeven in figuur 6 leverde op de spektrum-analyzer dit plaatje op. De lichte onregelmatigheid in het laagdoorlaatfilter is te wijten aan het feit dat de gebruikte kondensatoren uit de E-12 reeks eigenlijk net niet nauwkeurig genoeg zijn.
Het eigenlijke filter wordt gevormd door het gedeelte rond A5 ... A12 en is opgezet voor een 4de orde 3-weg systeem, waarvoor in het schema (als voorbeeld) scheidingsfrekwenties zijn aangehouden van 500 Hz en 5000 Hz. Het filter valt dus uiteen in drie sekties: te weten een laagdoorlaatfilter (A5, A6) dat de afsnijfrekwenties voor de woofer bepaalt (hier dus 500 Hz); een "middendoorlaat" bestaande uit een hoogdoorlaat (A7, A8) en een laagdoorlaat (A9, A10) die resp. de onderste en bovenste afsnijfrekwentie voor de middentoner vastleggen; en tenslotte een hoogdoorlaat (A11, A12) voor de tweeter. Aan het "3-weg-karakter" van het filter is men natuurlijk geenszins gebonden. Wil men het voor een 2-weg systeem gebruiken, dan kunnen de "middendoorlaat" A7 ... A10, alsmede buffer A3 gewoon worden weggelaten. Hetzelfde geldt voor de steilheid: Hoewel alle sekties in principe als 24 dB/oktaaf filter zijn opgezet, valt de steilheid gemakkelijk te wijzigen in 18 dB/oktaaf of 12 dB/oktaaf; namelijk door gewoon enkele komponenten weg te laten of te vervangen door een draadbrug.
Dimensionering
Hoe wordt het filter van figuur 6 nu aangepast aan de individuele eisen?
Daarvoor dient in eerste instantie tabel 1, waarin de formules zijn gegeven voor alle frekwentiebepalende komponenten. Geen angst bij het zien van al die formules, want we hebben ook nog een paar tabellen waarin de waarden voor de meest voorkomende frekwenties al voor u uitgerekend zijn.
Tabel 1. Hier de formules om alle frekwentiebepalende komponenten van het filter te berekenen. De formules zijn zowel voor het Bessel- als voor het Butterworth-flltertype gegeven.
Eerst wordt bepaald welke steilheid de filters moeten hebben. Kiest u voor 24 dB/oktaaf, dan is het al heel gemakkelijk, want dan blijft het schema van figuur 6 precies zoals het is. Bij het laagdoorlaatfilter (A5, A6) komen C21, C22, C23 en C24 dan overeen met resp. CA, CB, CC en CD in tabel 1; bij het laagdoorlaatfilter uit het middentoongedeelte (A9, A10) zijn dit resp. C29, C30, C31 en C32. Van de hoogdoorlaatfilters worden RA, RB, RC en RD uit tabel 1 in het schema teruggevonden als resp. R12, R13, R14, R15 alsmede resp. R20, R21, R22, R23. Wanneer gekozen wordt voor 18 dB/oktaaf, dan komen in de laagdoorlaatfilters C23 en C31 te vervallen en worden R10 en R18 op de print vervangen door draadbruggen; in de hoogdoorlaten worden R14 en R22 weggelaten en C27 en C35 elk vervangen door een draadbrug. Bij 12 dB/oktaaf wordt eigenlijk de hele tweede sektie van elk filter weggelaten en doet de tweede opamp alleen nog als buffer dienst: Bij de laagdoorlaten vervallen dan C23, C24, C31 en C32 en worden R10, R11, R18 en R19 draadbruggen; in de hoogdoorlaten vervallen 1114, R15, R22 en R23 en worden C27, C28, C35 en C36 vervangen door draadbruggen.
Wanneer men wat betreft steilheid, afsnijfrekwentie en filtertype (Bessel of Butterworth) zijn keuze heeft gemaakt, dan kunnen de waarden van de frekwentiebepalende komponenten CA ... CD en RA ... RD met de formules uit tabel 1 worden uitgerekend. Zij die een rekenknobbel node ontberen, vinden de uitkomsten van deze rekenpartij voor een flink aantal frekwenties opgesomd in tabel 2 (voor de laagdoorlaatfilters) en tabel 3 (hoogdoorlaatfilters). Ook in deze tabellen zijn voor de komponenten in kwestie weer dezelfde benamingen aangehouden als in tabel 1: Dus C21... C24 en C29... C32 vinden we terug als CA ... CD; R12... R15 en R20... R23 worden voorgesteld door RA ... RD. De waarden in tabel 2 en 3 hebben we expres niet afgerond,tot standaard-waarden, zodat iedereen ze door parallel- of serieschakeling van meerdere C's of R's zo nauwkeurig mogelijk kan benaderen. Normaalgesproken wordt met de E24-reeks een voldoende hoge nauwkeurigheid bereikt - neemt men met iets minder ideale filterkurven genoegen, dan kan zelfs met weerstanden en kondensatoren uit de E12-reeks worden gewerkt.
| laagdoorlaat 12 dB/okt. | laagdoorlaat 18 dB/okt. | laagdoorlaat 24 dB/okt. | ||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Bessel | Butterworth | Bessel | Butterworth | Bessel | Butterworth | |||||||||||||
| R = 5k6 (2×) | R = 5k6 (2×) | R = 5k6 (3×) | R = 5k6 (3×) | R = 5k6 (4×) | R = 5k6 (4×) | |||||||||||||
| f (Hz) | CA | CB | CA | CB | CA | CB | CD | CA | CB | CD | CA | CB | CC | CD | CA | CB | CC | CD |
| 100 | 257,9 | 193,5 | 401,9 | 200,9 | 271,4 | 142,0 | 214,9 | 568,4 | 142,1 | 284,2 | 207,4 | 190,1 | 285,5 | 110,0 | 307,6 | 262,6 | 742,6 | 108,8 |
| 200 | 128,9 | 96,8 | 200,9 | 100,5 | 135,7 | 71,0 | 107,4 | 284,2 | 71,0 | 142,1 | 103,7 | 95,2 | 142,8 | 55,0 | 153,8 | 131,3 | 371,3 | 54,4 |
| 300 | 85,9 | 64,5 | 133,9 | 66,9 | 90,4 | 47,3 | 71,6 | 189,5 | 47,4 | 94,7 | 69,1 | 63,5 | 95,2 | 36,7 | 102,5 | 87,5 | 247,5 | 36,3 |
| 400 | 64,5 | 48,4 | 100,5 | 50,2 | 67,8 | 35,5 | 53,7 | 142,1 | 35,5 | 71,1 | 51,9 | 47,6 | 71,4 | 27,5 | 76,9 | 65,6 | 185,7 | 27,2 |
| 500 | 51,6 | 38,7 | 80,4 | 40,2 | 54,3 | 28,4 | 42,9 | 113,7 | 28,4 | 56,8 | 41,5 | 38,1 | 57,1 | 22,0 | 61,5 | 52,5 | 148,5 | 21,8 |
| 600 | 42,9 | 32,3 | 66,9 | 33,5 | 45,2 | 23,7 | 35,9 | 94,7 | 23,7 | 47,4 | 34,6 | 31,7 | 47,6 | 18,3 | 51,3 | 43,8 | 123,8 | 18,1 |
| 700 | 36,8 | 27,6 | 57,4 | 28,7 | 38,8 | 20,3 | 30,7 | 81,2 | 20,3 | 40,6 | 29,6 | 27,2 | 40,8 | 15,7 | 43,9 | 37,5 | 106,1 | 15,5 |
| 800 | 32,2 | 24,2 | 50,2 | 25,1 | 33,9 | 17,8 | 26,9 | 71,0 | 17,8 | 35,5 | 25,9 | 23,8 | 35,7 | 13,8 | 38,5 | 32,8 | 92,8 | 13,6 |
| 1.000 | 25,8 | 19,4 | 40,2 | 20,1 | 27,1 | 14,2 | 21,5 | 56,8 | 14,2 | 28,4 | 20,70 | 19,0 | 28,6 | 11,0 | 30,8 | 26,3 | 74,3 | 10,9 |
| 1.500 | 17,2 | 12,9 | 26,8 | 13,4 | 18,1 | 9,47 | 14,3 | 37,9 | 9,47 | 18,9 | 13,8 | 12,7 | 19,0 | 7,34 | 20,5 | 17,5 | 49,5 | 7,25 |
| 2.000 | 12,9 | 9,68 | 20,1 | 10,0 | 13,6 | 7,10 | 10,7 | 28,4 | 7,11 | 14,2 | 10,4 | 9,51 | 14,3 | 5,51 | 15,4 | 13,1 | 37,1 | 5,44 |
| 2.500 | 10,3 | 7,74 | 16,1 | 8,04 | 10,9 | 5,68 | 8,59 | 22,7 | 5,68 | 11,4 | 8,30 | 7,61 | 11,4 | 4,40 | 12,3 | 10,5 | 29,7 | 4,35 |
| 3.000 | 8,59 | 6,45 | 13,4 | 6,70 | 9,04 | 4,73 | 7,16 | 18,9 | 4,74 | 9,47 | 6,91 | 6,35 | 9,52 | 3,67 | 10,3 | 8,75 | 24,8 | 3,62 |
| 3.500 | 7,37 | 5,53 | 11,5 | 5,74 | 7,75 | 4,06 | 6,14 | 16,2 | 4,06 | 8,12 | 5,93 | 5,44 | 8,16 | 3,14 | 8,79 | 7,50 | 21,2 | 3,11 |
| 4.000 | 6,45 | 4,83 | 10,0 | 5,02 | 6,78 | 3,55 | 5,37 | 14,2 | 3,55 | 7,11 | 5,19 | 4,76 | 7,14 | 2,75 | 7,69 | 6,56 | 18,6 | 2,72 |
| 5.000 | 5,16 | 3,87 | 8,03 | 4,01 | 5,43 | 2,84 | 4,30 | 11,4 | 2,84 | 5,68 | 4,15 | 3,81 | 5,71 | 2,20 | 6,15 | 5,25 | 14,9 | 2,18 |
| 10.000 | 2,58 | 1,94 | 4,01 | 2,0 | 2,71 | 1,42 | 2,15 | 5,68 | 1,42 | 2,84 | 2,07 | 1,90 | 2,86 | 1,10 | 3,08 | 2,63 | 7,43 | 1,09 |
Cx in nF.
| laagdoorlaat 12 dB/okt. | laagdoorlaat 18 dB/okt. | laagdoorlaat 24 dB/okt. | ||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Bessel | Butterworth | Bessel | Butterworth | Bessel | Butterworth | |||||||||||||
| C = 4n7 (2×) | C = 4n7 (2×) | C = 4n7 (3×) | C= 4n7 (3×) | C = 4n7 (4×) | C= 4n7 (4×) | |||||||||||||
| f (Hz) | RA | RB | RA | RB | RA | RB | RD | RA | RB | RD | RA | RB | RC | RD | RA | RB | RC | RD |
| 100 | 373,1 | 497,4 | 239,4 | 478,8 | 354,7 | 677,5 | 447,9 | 169,3 | 677,3 | 338,6 | 463,9 | 505,5 | 337,0 | 874,7 | 312,9 | 366,5 | 129,6 | 884,8 |
| 200 | 186,5 | 248,7 | 119,7 | 239,4 | 177,3 | 338,8 | 223,9 | 84,7 | 338,6 | 169,3 | 231,9 | 252,8 | 168,5 | 437,3 | 156,4 | 183,3 | 64,8 | 442,4 |
| 300 | 124,4 | 165,8 | 79,8 | 159,6 | 118,2 | 225,8 | 149,3 | 56,4 | 225,8 | 112,9 | 154,7 | 168,5 | 112,3 | 291,6 | 104,3 | 122,2 | 43,2 | 294,9 |
| 400 | 93,3 | 124,3 | 59,9 | 119,7 | 88,7 | 169,4 | 111,9 | 42,3 | 169,3 | 84,7 | 115,9 | 126,4 | 84,3 | 218,7 | 78,2 | 91,6 | 32,4 | 221,2 |
| 500 | 74,6 | 99,5 | 47,9 | 95,8 | 70,9 | 135,5 | 89,6 | 33,9 | 135,5 | 67,7 | 92,8 | 101,1 | 67,4 | 174,9 | 62,6 | 73,3 | 25,6 | 176,9 |
| 600 | 62,2 | 82,9 | 39,9 | 79,8 | 59,1 | 112,9 | 74,7 | 28,2 | 112,9 | 56,4 | 77,3 | 84,3 | 56,2 | 145,8 | 52,1 | 61,1 | 21,6 | 147,5 |
| 700 | 53,3 | 71,1 | 34,2 | 68,4 | 50,7 | 96,8 | 63,9 | 24,2 | 96,8 | 48,4 | 66,3 | 72,2 | 48,1 | 124,9 | 44,7 | 52,4 | 18,5 | 126,4 |
| 800 | 46,6 | 62,2 | 29,9 | 59,9 | 44,3 | 84,7 | 55,9 | 21,2 | 84,7 | 42,3 | 57,9 | 63,2 | 42,1 | 109,3 | 39,1 | 45,8 | 16,2 | 110,6 |
| 1.000 | 37,3 | 49,7 | 23,9 | 47,9 | 35,5 | 67,8 | 44,8 | 16,9 | 67,7 | 33,4 | 46,4 | 50,6 | 33,7 | 87,5 | 31,3 | 36,7 | 12,9 | 88,5 |
| 1.500 | 24,9 | 33,2 | 15,9 | 31,9 | 23,6 | 45,2 | 29,9 | 11,3 | 45,2 | 22,6 | 30,9 | 33,7 | 22,5 | 58,3 | 20,9 | 24,4 | 8,64 | 58,9 |
| 2.000 | 18,7 | 24,9 | 11,9 | 23,9 | 17,7 | 33,9 | 22,4 | 8,47 | 33,9 | 16,9 | 23,2 | 25,3 | 16,9 | 43,7 | 15,6 | 18,3 | 6,48 | 44,2 |
| 2.500 | 14,9 | 19,9 | 9,57 | 19,2 | 14,2 | 27,1 | 17,9 | 6,77 | 27,1 | 13,5 | 18,6 | 20,2 | 13,5 | 34,9 | 12,5 | 14,7 | 5,18 | 35,4 |
| 3.000 | 12,4 | 16,6 | 7,98 | 15,9 | 11,8 | 22,6 | 14,9 | 5,64 | 22,6 | 11,3 | 15,5 | 16,9 | 11,2 | 29,2 | 10,4 | 12,2 | 4,32 | 29,5 |
| 3.500 | 10,7 | 14,2 | 6,84 | 13,7 | 10,1 | 19,4 | 12,8 | 4,84 | 19,4 | 9,68 | 13,3 | 14,4 | 9,63 | 24,9 | 8,94 | 10,5 | 3,7 | 25,3 |
| 4.000 | 9,33 | 12,4 | 5,98 | 11,9 | 8,87 | 16,9 | 11,2 | 4,23 | 16,9 | 8,47 | 11,6 | 12,6 | 8,43 | 21,9 | 7,82 | 9,16 | 3,24 | 22,1 |
| 5.000 | 7,46 | 9,94 | 4,79 | 9,58 | 7,09 | 13,6 | 8,96 | 3,39 | 13,5 | 6,77 | 9,28 | 10,1 | 6,74 | 17,5 | 6,26 | 7,33 | 2,59 | 17,7 |
| 10.000 | 3,73 | 4,97 | 2,39 | 4,79 | 3,55 | 6,78 | 4,48 | 1,69 | 6,77 | 3,39 | 4,64 | 5,06 | 3,37 | 8,7 | 3,13 | 3,67 | 1,30 | 8,85 |
Rx in kΩ.
Bouw
Eigenlijk valt er over het opbouwen van de print nu niet zo gek veel meer te vertellen. Bij "dimensionering" is al genoemd welke onderdelen voor 18 dB/oktaaf en 12 dB/oktaaf moeten worden weggelaten c.q. vervangen door een draadbrug. Heeft men dat eenmaal uitgeknobbeld en heeft men bovendien de voor de gewenste scheidingsfrekwenties vereiste onderdelenwaarden uitgerekend of opgezocht in de tabellen, dan bestaat de rest van de arbeid uit een simpelweg opvullen van de gaatjes in de print aan de hand van komponentenopdruk (zie figuur 7) en de onderdelenlijst.
Figuur 7. De print voor het elektronische scheidingsfilter. In het hoofdstuk "dimensionering" is te vinden welke onderdelen moeten worden weggelaten of vervangen door een draadbrug om een andere steilheid te krijgen.
| R1,R2,R4,R6 | 47 k |
| R3,R5,R7 | 100 Ω |
| R8-R11,R16-R19 | 5k6 |
| R12,R20 | zie tabellen: RA |
| R13,R21 | zie tabellen: RB |
| R14,R22 | zie tabellen: RC |
| R15,R23 | zie tabellen: RD |
| C1 | 2µ2 (MKT) |
| C2,C3 | 820 n |
| C4 | 1 µ (MKT) |
| C5 | 470 n |
| C6,C7,C9-C14,C19,C20 | 100 n |
| C8 | 15 n |
| C15,C16 | 1000 µ/25 V |
| C17,C18 | 10 µ/25 V |
| C21,C29 | zie tabellen: CA |
| C22,C30 | zie tabellen: CB |
| C23,C31 | zie tabellen: CC |
| C24,C32 | zie tabellen: CD |
| C25-C28,C33-C36 | 4n7 |
| IC1-IC6 | NE5532N |
| IC7 | 7815 |
| IC8 | 7915 |
| D1-D4 | 1N4001 |
| Tr1 | trafo 2 × 15 V/ 100 mA |
| P1,P2,P3 | instelpot 22 k |
| S1 | dubbelpolige netschakelaar |
| F1 | zekering 200 mA (T) |
| EPS 84071 | |
| eventueel koellichaam voor IC7, IC8 (niet per se nodig) | |
Met uitzondering van de voedingstrafo past de hele schakeling van figuur 6 op de print. Om misverstanden te voorkomen: Zowel bij schema, onderdelenlijst als print, gaat het steeds om een kanaal en voor stereo heeft men dus twee printen nodig!
Hoe de zaak verder wordt afgewerkt en ingebouwd is een kwestie van smaak. Men kan het filter natuurlijk in een eigen kast onderbrengen, maar dat heeft het nadeel dat men per kanaal drie uitgangskabels krijgt. Logischer is het daarom om de filterprint plus de drie eindversterkers in de behuizing van de box in te bouwen. Dan kan per kanaal worden volstaan met een afgeschermde kabel tussen de regelversterker en de box. Trouwens, over afgeschermde kabel gesproken, ook de verbindingen tussen de filteruitgangen en de eindversterkers dienen uiteraard met afgeschermde kabel te geschieden. Wanneer filter plus eindversterkers in de box worden ondergebracht, kan hiervoor het beste een apart kompartiment worden gemaakt, dat akoestisch gescheiden is van de rest van het interieur; dat voorkomt dat de printen in het basritme mee gaan rammelen, terwijl bovendien een betere koeling van de eindversterkers mogelijk is.
Tenslotte
Tja, dan zijn we nu zo'n beetje aan het eind van ons verhaal. Gerichte informatie over het opzetten van een koorpleet aktief 3-weg systeem is namelijk onmogelijk te geven zonder diepgaand in detail te treden - en dat is binnen het kader van dit artikel een ondoenlijke zaak.
Een paar praktische wenken zijn misschien nuttig. Wanneer het u begonnen is om kwaliteitsweergave (iets waar we eigenlijk vanuit mogen gaan), laat u dan niet verleiden tot de aanschaf van aantrekkelijk goedkope luidsprekers van een onbekend merk - dat is verkeerde zuinigheid. De luidsprekers van de bekende merken als Audax, Kef, Isophon, etc. zijn echt veel beter dan die aanbiedingen van fantasiemerken, terwijl ze bovendien nog het voordeel hebben dat de fabrikant er als regel veel meer informatie bijlevert. En informatie over rendement, frekwentieverloop, aanbevolen kastinhoud, etc. zijn dingen die u dringend nodig hebt.
Omdat dit met deze filterprint gemakkelijk mogelijk is, zouden wij iedereen aan willen raden om eens met verschillende filterhellingen te experimenteren en ook eens te testen of Bessel beter "klinkt" dan Butterworth of omgekeerd. Het kombineren van drie luidsprekers tot een echt goed klinkend 3-weg systeem is voorwaar geen simpele zaak; daar kunnen verschillende gerenommeerde boxenbouwers van meepraten!
Nog een tip: Hoewel bij het ontwerpen van een luidsprekerbox een paar goede oren zeer belangrijk zijn, is het toch ook weer niet aan te raden om daar helemaal op "blind te varen". Elke aspirantboxenbouwer zouden wij daarom een meetinstrument als de in maart en april van dit jaar gepubliceerde "terts-analyser" warm willen aanbevelen. Voor het optimaliseren van de frekwentiekarakteristiek vormt dat instrument het hulpmiddel bij uitstek.