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T.Hartwig-ELektronik
Inh.
Thomas Hartwig
Blumenweg 3a, D-34355
Staufenberg
Tel. 05543-3317, E-Mail
Bürozeit: Mo-Do, ca.
10.00-12.00 + 14.00-16.00 Uhr
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Präzisions
Subsonic-Filter 5. Ordnung
mit kombinierter
Bass-Linearisierung
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HQ-Sub
Steilflankiges
Subsonic-Filter mit besonders steilem Übergang in den Sperrbereich
Durch
ein spezielles Schaltungsdesign wird nur eine einzige OP-Amp Filterstufe
benötigt. Präzise, lehrbuchmäßige Filterkurve. Sehr
niedriges THD und Rauschen. Sehr genaue Einstellung der Eckfrequenzen durch
fünf 16-stufige Schalter, dadurch perfekte Wiederholgenauigkeit. Einstellbar
von 13 Hz bis 53 Hz in Schritten von 2-3Hz. Keine Überschwinger, oder
sonstige Ungenauigkeiten beim Durchstimmen der Frequenzen.
Durch
die zusätzliche Bass-Anhebung, die exakt mit dem Subsonicfilter korrespondiert,
ist
eine deutliche Herabsetzung des linearen Tieftonbereiches möglich
bei gleichzeitig optimaler Membranentlastung. |
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seit 2013
Anwendungsbereich
1. Zum Abschwächen
der Subsonicfrequenzen bei allen Tieftonlautsprechern.
2. Als Tiefbasskorrektur,
insbesondere für Bassreflexsysteme.
3. Als besonders hochwertiges
Rumpelfilter in Phono-Vorstufen.
Beim Einsatz eines Subsonicfilters
geht es in erster Linie nicht darum, Frequenzen wegzufiltern, die so tief
sind, dass man sie nicht mehr hört. Bei Kinofilmen gehört es
sogar dazu, Töne unterhalb der Hörgrenze zu "spüren".
Sondern ein Subsonicfilter
soll die Frequenzen fern halten, die 1. ein Lautsprecher gar nicht mehr
wiedergeben kann und somit unnötige Membranbewegungen macht, und 2.
die Frequenzen, die gar nicht ins Musiksignal hineingehören, wie z.B.
Rumpelgeräusche von Schallplatten.
Das Modul HQ-Sub ist in der
Regel dafür vorgesehen, zusätzlich in eine Audioschaltung integriert
zu werden. Es wird z.B. vor eine Endstufe, oder nach dem Bass-Ausgang einer
Aktivweiche, oder nach einer Phono-Vorstufe geschaltet.
Kein
gewöhnliches Subsonicfilter
Wenn man alle Filterarten
beherrscht, kann man durch richtige Schlussfolgerungen das für einen
bestimmten Zweck optimale Filter gestalten. Der Hochpass eines Subsonic-Filters
muss keinen Übergang aufweisen, der mit einem Tiefpass - wie in einer
Aktiv-Weiche üblich - korrespondieren muss. Das erlaubt eine Filter-Architektur,
die einen besonders scharfkantigen Übergang ermöglicht, indem
die Güte feinjustiert wird. Da höhere Ordnungszahlen aber immer
einen höheren Bauteile-Aufwand erfordern, ist vor allem die Einstellbarkeit
nicht mehr einfach. Viele Werte müssen gleichzeitig verändert
werden, wobei das Verhältnis der Werte zueinander gleich bleiben muss.
Das macht die Durchstimmbarkeit mit Potis fast unmöglich, wenn man
hohe Anforderung an die gleichbleibende Filtergüte stellt. Außerdem
werden bei mehr als 2. Ordnung oft mehrere OPs eingesetzt, was nicht unbedingt
den Klang und andere Parameter verbessert. Wir wenden ein Design an, das
trotz 5. Ordnung mit nur einem einzigen OP in der Filterstufe auskommt.
Besonders steiler Übergang
in den Sperrbereich
Die meisten Filter, auch
die höherer Ordnung, haben einen relativ breiten Übergang in
den Sperrbereich. Ein 24dB/Oct Filter mit einem -3dB Punkt bei 20Hz
beginnt
bei ca. 35 Hz die 0-dB Linie zu verlassen und hat erst bei ca. 15 Hz seine
endgültige Steilheit erreicht. Ein 30dB/Oct Filter mit üblichem
Filter-Design verlässt bei ca. 30 Hz die 0 dB Linie, bzw. erreicht
bei 17 Hz die endgültige Steilheit.
Dabei möchte man doch
einen Tieftöner so weit wie möglich nach unten linear betreiben,
und dann soll er möglichst schnell "aussteigen".
Unser Filter-Design besitzt
hier einen wesentlichen Vorteil. Bis zuletzt kann der Tieftöner
linear betrieben werden bevor die Frequenz sehr plötzlich abfällt
(siehe Kurve). Dadurch kann der Lautsprecher sein Bestes geben und wird
gleichzeitig optimal entlastet.
Allerdings ist diese Schaltung
nicht mehr mit ein paar wenigen Bauteilen realisierbar. 25 Widerstände
der E-192 Reihe, die sauber im Wert optimiert wurden, und 5 selektierte
Frequenzkondensatoren machen dieses Filter zu einem Präzisionsmodul,
dass unter allen Bedingungen eine gleichbleibend perfekte Filterkurve garantiert.
Keine Überschwinger, Welligkeiten, oder sonstige Unsauberkeiten, wie
sie oft bei durchstimmbaren Filtern auftreten.
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Frequenzgang des HQ-Sub
bei einem -3dB Punkt von
50Hz und 20Hz im Vergleich mit Filtern von 2. und 4. Ordnung.
Die Skizze links zeigt deutlich
den wesentlich scharfkantigeren Übergang vom Durchlass- in den Sperrbereich.
Ein 30 dB/Oct Filter ist
nicht viel steiler als ein 24 dB/Oct, dennoch findet hier der Übergang
wesentlich plötzlicher statt, was den höchsten Anforderungen
an ein optimales Filter besonders nahe kommt.
Dadurch klingt ein Tieftöner
sauberer, souveräner und tiefer, obwohl er nach unten begrenzt wird.
Besonders Bassreflexboxen
profitieren von diesem Filter.
Die Eck-Frequenz wird mit
fünf 16-stufigen Drehschaltern gemäß einer Tabelle von
13 bis 53 Hz in ca. 2-3Hz Schritten wiederholgenau eingestellt. |
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Eine weitere Funktion:
Die stufenlose Anhebung
des Subbassbereiches zur Korrektur des unteren Frequenzganges, ohne das
Chassis zu überfordern.
Hier wird einfach die variable
Güteeinstellung des Filters genutzt. Dadurch wird keine weitere OP-Stufe
benötigt. Die Skizze links zeigt die Kurven bei verschiedenen Poti-Einstellungen.
Bei Linksanschlag ohne Funktion. Diese Anhebung ist auch hier insbesondere
zur Linearisierung des Tiefst-Ton-Bereiches von Bassreflexboxen geeignet.
Für geschlossene Boxen
ist die Güte der Anhebung etwas zu groß.
Der Pegel der Anhebung wird
mit einem präzisen Keramik-Trimmer stufenlos eingestellt. Die Frequenz
der Anhebung ist fest mit der eingestellten Subsonicfrequenz gekoppelt,
dadurch bleibt der abgesenkte Subsonicbereich erhalten. |
Sonstiges
Der Ausgangspegel lässt
sich ebenfalls mit einem präzisen Keramik-Trimmer stufenlos von 0
bis 3-fachem Eingangssignal einstellen.
Die Betriebsspannung wird
"on-Board" aufbereitet und kann bis zu +/-60 Volt betragen, so dass die
Versorgung auch einer Endstufe entnommen werden kann. Die stabilisierte
Spannung wird mit Low-ESR-Elkos und HF-Kondensatoren gepuffert.
Klanglich sind alle
Schritte unternommen, um High-End Ansprüchen gerecht zu werden. Als
OP-Amp wird der audiohile Typ LME-49720 verwendet. Die frequenzbestimmenden
Kondensatoren sind auf 2% selektiert, um eine präzise Kurve zu erhalten,
die auch in einer Stereoanwendung für hohe Kanalgleichheit sorgt.
Außerdem ist jedem dieser Kondensatoren ein KP-Kondensator mit kleinerem
Wert parallelgeschaltet, um bestmögliche Audioperformance zu erreichen.
Technische Daten
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+/-9V bis +/-60V |
optimal:
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+/-12V bis +/-20V |
Strom:
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+/- 5-25mA, je nach Betr.Spg |
max Eing. Pegel:
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+/- 5Vs* |
max Ausg. Pegel:
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+/- 15Vs |
Bass Boost:
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0 bis ca. +10dB |
Eing. Widerstand:
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39 kOhm |
einstellbare
Frequenzen:
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13-53Hz in 2-3Hz Schritten |
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oder 28-110Hz in 4-6Hz Schritten |
Gain:
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0 bis 3-fach |
Maße:
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74 x 68 x 15mm |
*max Eing. Pegel bis zu 10dB
weniger bei Bass-Anhebung (+/- 1,75 Vs) |
Preise
(inkl. Mwst)
Typ
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Euro
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HQ-Sub
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13-53Hz
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85,00
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HQ-Sub-e
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28-111Hz
|
85,00
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Für
den Stereobetrieb werden zwei Module benötigt.
Optimale
Betriebsspannung:
Trafo
ab 15-18V~ für Gleichspannung ab +/- 18V-20V; symmetrisch
Netzteil-Vorschlag:
NT-10HQ-18
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Wichtig
Das Modul "HQ-Sub"
ist kein eigenständiges Gerät und benötigt für den
bestimmumgsgemäßen Betrieb den Anschluss von zusätzlichen
Bauteilen bzw. Modulen, wie z.B. Trafo, Gleichrichtung, Siebung, Buchsen
für Ein- und Ausgänge, Netz-Schalter, usw. um ein funktionsfähiges
Gerät zu erhalten.
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