Un filtro semplice e sottovalutato: il Bright Boost

[Dom]

Salve gente.

Volevo stuzzicare l'interesse e approfondire meglio l'argomento riguardo ad un filtro molte volte sottovalutato: per l'appunto il bright boost.

Avendo finalmente sentito ciò che può fare davvero un pre SLO, ho notato che la cella di filtro rc in parallelo formata da 470K + 2,2 nF riesce a dare una voce veramente notevole al pre. Avendo fatto diversi esperimenti sul cambiamento di valori e sulla struttura del circuito, posso confermare ciò che diceva Robi in alcuni dei suoi post inerenti le mod della SLO. Cambia notevolmente la voce del pre questo filtro.

Bene. Anzi benissimo. Ma come si può calcolare / progettare un filtro come questo ? Sui passa alto / passa basso / passa banda e tanti altri, c'è di tutto e di più in rete. Sul come progettarli e sul come dimensionarli. Su un filtro ( a prima vista ) semplice come questo, io personalmente ho trovato poco o nulla a riguardo.

Tutto ciò che so su questo tipo di filtro è che attenua di poco il segnale ma lascia inalterata una gamma di frequenze derivata dalla capacità del condensatore. Questo, in pratica, da la sensazione di "boost" sulle medie frequenze. Ma in realtà, essendo cmq un filtro passivo, attenua e non boosta. Se si abbassa il valore ohmnico della resistenza, si diminuisce notevolmente il rumore. Ma l'attenuazione, no ?

Mi piacerebbe saperne qualcosa di più in merito.

[robi]

Ciao, sto rispondendoti dal cellulare, quindi non ho il database con me.
Se cerchi sul forum come "shelving filter" o solo "shelving", ho già spiegato come calcolarli.

Prova a cercare, e casomai posta anche qui, che aggiorniamo.

Ho anche disegnato a mano qualche grafico per semplificarne la spiegazione.

[Dom]

Ciao Robi,
Nel fine settimana mi do una spulciata a quei thread di cui parlavi. Ne ho trovati un paio molto interessanti!

Mi piacerebbe aggiornare questo argomento.

[palombotto]

Questo?

http://www.diyitalia.eu/forum/viewtopic ... i+shelving

[Dom]

Esattamente quello. È il thread dove ho trovato più spiegazioni in merito.

Devo solo avere il tempo di studiarmelo per bene.

[Overdrive]

Ciao, mi permetto una semplice divagazione teorica che pero' puo' essere utile per dimensionare bright boost o filtri sia per effettistica che amp.
Un concetto da cui partire e' quello del "partitore compensato" (per ulteriore letture, ad esempio il primo link Google: http://webusers.fis.uniroma3.it/~devinc ... I_2012.pdf).
Quando disegnamo un partitore resistivo questo ha una teorica banda infinita mentre nella realta' la capacita' di ingresso dello stadio successivo fa a renderlo un filtro passa basso (Cp nello schema sotto).

Per compensare questo comportamento si puo’ usare un capacita’ nel ramo serie del partitore (Cs). Questo schema e’ usato nelle sonde per oscilloscopio (tipicamente hanno attenuazione 10X) con Cs che e’ in realta’ un trimmer per calibrare la sonda stessa.
Per dimensionare il tutto si possono calcolare le frequenze di taglio dei due rami RC.
Il ramo serie e’ un filtro passa alto con frequenza di taglio Fs = 1 / 2*pi*Rs*Cs
Il ramo parallelo e’ un filtro passa basso con frequenza di taglio Fp = 1 / 2*pi*Rp*Cp
Per avere un effetto “passatutto” basta avere Rs*Cs = Rp*Cp.

Ora che il circuito e’ progettato come passa tutto (in realta’ la banda sara’ poi limitata dai passa alto e passa basso delgi stati precedenti e successivi e/o dai parassiti del circuito) si puo’ anche giocare con la partizione capacitiva (supponendo di tenere costante la parte resistiva) per avere effetti di maggiore o minore smorzamento verso le basse od alte frequenze (quest’ultimo e’ appunto il bright boost).

Se Cs*Rs > Cp* Rp (ovvero Fs < Fp) si ottiene effetto di boost (in realta’ minore attenuazione) alle alte frequenze, facendo il contrario l’effetto e contrario (ovvio...). il grafico di frequency response sotto e’ stato fatto mettendo un casuale 0.41uF su Cs.

Spero di essere stato utile per la continuazione della discussione.

Saluti, Marco

[Vicus]

Io non vedo il nesso con il bright boost ovvero il cap tra wiper e segnale del pot del gain.

[Overdrive]

Ciao, il pot del gain o volume e' un partitore resistivo variabile. I questo caso Rs e Rp sono i due valori dei rami del potenziometro, Cp e' la capacita' parassita ( o messa a posta, ma non ho visto schemi cosi') dello stadio successivo, ad esempio la parassita grigliA-catodo della valvola successiva. La bright cap viene messa appunto tra segale e wiper come la Cs dello schema sopra per "far passare" piu' segnale alle alte frequenze. La differenza/complicazione sta' nel fatto che il pot e' appunto variabile e quindi l'intervento della bright cap in frequenza sara funzione del volume/ gain.

Marco

[robi]

Bravo Marco, ti sei meritato un +1!!

[Dom]

Bell'intervento, Marco. E grazie per la semplificazione.

Provo a fare un esempio per vedere se ho capito.

Per il condensatore da 680 pF ( Cs ) in parallelo con la resistenza di 470 Kohm ( Rs), La frequenza di taglio è data dalla formula:
Fs = 1 / 2*pi*Rs*Cs

1 / 6,28 * 470Kohm * 680 pFarad;

1 pF = 1 Farad * 10-12 = 1 / 1.000.000.000.000
1 KOhm = 1 Ohm * 103= 1 * 1.000

Semplificando: 10-12 * 103 = 10-9

Quindi anziché scrivere: 1 / 6,28 * ( 470 * 103) * ( 680 * 10-12 ), sI può semplificare scrivendo: 1 / 6,28 * 470 * ( 680 * 10-9 )

Quindi:
1 / 6,28 * 470 * ( 680 * 0.000000001 ) =
1 / 6.28 * 470 * 0.00000068 =
1 / 6.28 * 0.003196 =
1 / 0.002007088 = 498,23 Hz

Ipotizzando che il pot del gain sia in condizione “tutto aperto”, esso può essere considerato come una resistenza fissa da 1M verso massa.
Per il condensatore da 250 pF ( Cp ) in parallelo con la resistenza di 1 Mohm ( Rp ),

La frequenza di taglio è data dalla formula: Fp = 1 / 2*pi*Rp*Cp

1 / 6,28 * 1.000 * ( 250 * 10-9 ) =
1 / 6,28 * 1.000 * ( 250 * 0.000000001 ) =
1 / 6,28 * 1.000 * 0.00000025 = 1 / 6,28 * 0.00025 = 1 / 0.00157 = 636,94 Hz

Ora, osservando il grafico con le formule postate da Robi nell'altro trhead inerente i filtri shelving

le due frequenze trovate con i calcoli, dovrebbero essere i punti di inizio e fine del filtro. Ovvero Fz ed Fp. E' corretto ?

[Dom]

Nel caso in cui si volesse prendere come esempio uno stadio di questo tipo:

il valore di Rp sarà il parallelo della resistenza r5 ed r6 ( nel caso del secondo esempio ). Quindi ( 470 * 1.000) / ( 470 + 1.000 ) = 319.72K

Di conseguenza : 1 / 6.28 * 680 pF * 320 Kohm = 731,78 Hz

[Overdrive]

Ciao, premetto che sto' parlando a livello piuttosto teorico e non ho esperienza di costruzione e prove con valvole, quindi smentitemi pure dal lato pratico.

DOM, hai mescolato un po' di cose:

Ipotizzando che il pot del gain sia in condizione “tutto aperto”, esso può essere considerato come una resistenza fissa da 1M verso massa.
Per il condensatore da 250 pF ( Cp ) in parallelo con la resistenza di 1 Mohm ( Rp ),

Se apri il pot del gai la capacita' viene circuitata. In effetti la bright cap su un pot tutto aperto non lavora.

Nel secondo caso:

il valore di Rp sarà il parallelo della resistenza r5 ed r6 ( nel caso del secondo esempio ). Quindi ( 470 * 1.000) / ( 470 + 1.000 ) = 319.72K

Rp e' R6. Manca Cp (nello schema). Supponendo che lo stadio sia collegato ad una griglia la Cp sarebbe ~ 2pF (senza contare le parassite).

In tal caso avresti:
frequenza "passa alto" (alias Fz nel grafico di Robi) = 498Hz
Frequenza "passa basso" (alias Fp nel grafico di Robi+ = 79.6 KHz!!! molto maggiore della banda limitata poi dagli altri elementi.

Se fosse tutta teoria avresti quindi un decremento di attenuazione dai 500Hz in su (fino a tutta la banda).

Per completare e chiarire allego un documentino che mi e' risultato + facile fare rispetto ad allegare immagini nel post. E' sottinteso che NON ho considerato tutto il resto del circuito che e' quello che delimita la banda real in basso (Cap sui catodi e di bypass) ed in alto (TU, tone-stack ed altro).

Per concludere:
A livello puramente teorico si nota come il bright cap lavora di piu’ quanto minore e’ il volume / gain
Si puo’ analizzare la cosa anche dal punto di vista seguente:
-- La partizione a bassa frequenza e’ data dalla partizione Rs/Rp = Rp / (Rp+Rs)
-- La partizione ad alta frequenza e’ data dalla partiziobe Cs/Cp = Cs / (Cp+Cs)

In caso di volume aperto si ha quindi poca influenza del bright cap
-- in bassa frequenza Rp/(Rp+Rs) = 0.9 (nella simulazione mostrata)
-- in alta frequenza Cs/(Cs+Cp) ~= 1.

saluti, Marco

[Dom]

DOM, hai mescolato un po' di cose....

Non c'è da stupirsi! Sarà anche la vecchiaia che comincia a fare i primi passi, oppure dato che sto facendo troppe cose contemporaneamente, poi capisco fischio per fiasco. Facendo una stima approssimata per difetto, è possibile che un buon mix di entrambe le possibilità da me elencate possa far si che il mio cervello, ormai, stia andando alla deriva!

Devo prendermi qualche giorno di riposo e rispondere con la mente lucida. Intanto grazie dell'approfondimento