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 Filtertechniken

Bei passiven analogen Filtern wird die frequenzabhängige Impedanz von Spulen und Kondensatoren zur Realisierung der Filterfunktionen benutzt. Jedes Bauteil bringt eine Flankensteilheit von 6dB/Okt. mit sich. Je höher die gewünschte Flankensteilheit werden soll, umso mehr dieser Bauteile muss man verschalten. Die Übertragungsfunktion ist von der Ein- und Ausgangsimpedanz abhängig, wodurch solche Filter kaum an komplexen Lasten oder in Verbindung mit Entzerrungsnetzwerken betrieben werden können. Es wird in diesen Fällen immer entsprechende Wechselwirkungen und damit Abweichungen von der Wunschfunktion geben.
Auch fließen zwischen Verstärker und Lautsprecher erhebliche Ströme, die bei den passiven Filterbauteilen neben Verlusten oft auch Klirr- und Intermodulationsprodukte erzeugen.

Bei aktiven Weichen ist dies in der Regel kein Problem. Realisiert werden solche Filter über Analogrechner (Integriererketten) oder auf die jeweilige Übertragungsfunktion zugeschnittene Spezialschaltungen. Die aktiven Filter sitzen vor der Endstufe, so dass sie an konstanter Last und praktisch verzerrungsfrei arbeiten können.

Das mathematische Abbild (bzw. die Quelle) dieser Filter sind Differenzialgleichungen höherer Ordnung. Das Schöne an diesen Dingen ist, dass man mit Hilfe der Mathematik alle Einflüsse exakt erfassen kann - es wird halt etwas problematisch, den realen Bauteilen ein ausreichend genaues mathematisches Abbild zu geben. Die dazu notwendigen Formeln werden sehr schnell sehr unübersichtilich. Darum (aber nicht nur darum) ist man bestrebt, möglichst perfekte Bauteile und Umfelder zu benutzen, damit die Filter in der Realität dann möglichst genau den berechneten Werten entsprechen.

Genau hier kann die Digitaltechnik wieder punkten. Zur Berechnung der Differenzialgleichungen sind nur Additionen und Multiplikationen notwendig und das kann man mit digitaler Logik sehr gut realisieren. Die Abweichungen von den exakten Werten beschränken sich auf die endliche Rechengenauigkeit und diese sind ebenfalls im Voraus berechenbar. In der Praxis erreicht man heute Fehlerabstände von über 140dB, was für Audioanwendungen sicher mehr als ausreichend ist.

 
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