Пассивный фильтр низких частот для сабвуфера: BM2115, Активный фильтр НЧ для сабвуфера, Мастер Кит

Содержание

BM2115, Активный фильтр НЧ для сабвуфера, Мастер Кит

Описание

Усилители предварительные

Предлагаемый блок — это простой и надежный активный фильтр НЧ для сабвуфера, обладающий малым уровнем собственного шума, малыми габаритами и энергопотреблением, широким диапазоном питающих напряжений, минимальным числом внешних пассивных элементов обвязки. Использование активного фильтра избавит Вас от установки громоздкого пассивного ФНЧ на выходе УМ, обладающего низким КПД.

Фильтр устанавливается между линейным выходом источника сигнала и входом УМ сабвуфера. Он хорошо зарекомендовал себя при работе совместно с мощным автомобильным усилителем NM2034 (70 Вт/12 В).

Технические характеристики.
Напряжение питания: 3…32 В.
Ток потребления: 6 мА.
Частота среза: 100 Гц.
Усиление в полосе пропускания: 6 дБ.
Затухание вне полосы пропускания: 12 дБ/Окт.
Размеры печатной платы: 37×27 мм.

Описание работы.
Фильтр (неинвертирующий, второго порядка) выполнен на сдвоенном операционном усилителе LM358 (DA1). Светодиод HL1 индицирует работу устройства, потенциометром R1 осуществляется регулировка уровня входного сигнала.

Фильтр устанавливается между линейным выходом источника сигнала и входом УМ сабвуфера.

Конструкция.
Конструктивно активный фильтр выполнен на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита. Конструкция предусматривает установку платы в корпус BOX-M01, который не входит в комплект .
Геометрия устройства позволяет монтировать его «в разрыв» сигнального провода. Для удобства подключения питающего напряжения и сигнальных проводов предусмотрены парные клеммные винтовые зажимы.
Перед установкой платы фильтра в корпус BOX-M01 , необходимо просверлить в верхней крышке отверстие диаметром 4 мм для светодиода HL1 и сделать выпилы под сигнальные провода и провода питания, а в нижней крышке просверлить отверстие диаметром 5 мм для регулировки R1.

Правильно собранное устройство не требует настройки.

Рекомендации по совместному использованию электронных наборов.
Данный набор рекомендуется использовать совместно с наборами NM2034 и NM2042 .

Технические параметры

Габариты модуля, мм 55x30x15
Диапазон напряжений питания (B) 7…15
Затухание вне полосы пропускания (дБ/Окт) 12
Коэффициент усиления (dbi) 6
Потребляемый ток, не более (мА) 6
Частота среза (Гц) 100
Вес, г 46

Техническая документация

Фильтр низких частот — как добиться отличного звука?

Очень многих людей интересуют фильтр низких частот, который необходим для сабвуфера. Обычно человеческое ухо способно воспринимать звук, начиная с 20 и заканчивая 20 тысячами Герц. Причем ноты, звучание которых происходит на нижнем пределе, – это бас. Соответственно на верхнем пределе звучание больше похоже на писк. Для тех, кто желает узнать, как звучит звук на разных частотах, специально создана программа, не требующая отдельной установки. Необходимо только скачать и включить ее. Интерфейс программы тоже не вызовет особых затруднений.

При изучении того, что такое фильтр нижних частот, не следует забывать о частоте среза, увеличение которой не нужно. При изготовлении сабвуфера делают так, чтобы нижние частоты звучали без изменений, в то время как верхние частоты передаются со значительными искажениями. Для этого применяют специальный фильтр, который убирает все слишком высокие звучания.

Сабвуфер должен отвечать следующим параметрам: чем меньше у колонки, играющей вместе с ним, басовый динамик, тем выше должна быть частота среза у фильтров, которые используются в сабе. Другими словами, если колонка обладает десятисантиметровым басовым динамиков, то частота среза должна достигать трехсот Герц. Если же размер басовой колонки равен тридцати сантиметрам, то частота среза фильтра достигает ста Герц.

Но если сабвуфер обладает небольшим динамиком, то, скорее всего, он не сможет воспроизводить совсем низкие частоты. Если же ситуация обратная, то саб сможет воссоздавать низкие частоты. То есть хороший сабвуфер можно определить по тому, насколько хорошо он сможет возобновлять низкие частоты. Более высокие частоты сабвуфер обычно воспроизводит с очень сильными искажениями.

В общем, частота среза не вызывает каких-либо сложностей. Осталось разобрать сам фильтр низких частот. Он может быть пассивным или активным. В первом случае фильтр представляет собой огромную катушку индуктивности с несколькими конденсаторами. В таком случае необходимости в установке отдельных усилителей не возникает. Также не надо будет устанавливать дополнительное напряжение питания. Пассивный фильтр необходимо подключать непосредственно к динамику сабвуфера.

Еще одним моментом, который необходимо знать при изучении этой темы, является крутизна спада, которая представляет собой особый параметр, показывающий, с какой силой звук глушится на уровне выше частоты среза. Обычно при установке фильтров исчезновение звука на высокой частоте должно происходить плавно, без резких спадов.

Из-за того, что фильтр низких частот использует низкую частоту среза, а порядок у него высокий, необходимость в конструкции пассивного отпадает. В этом случае необходимо использовать активный фильтр. Недостатком его является обязательное требование в отдельном питании и усилителе на канал сабвуфера. К тому же, в некоторых случаях может понадобиться сумматор.

На этом основные параметры, которые имеет фильтр низких частот, оканчиваются.

Улучшитель Баса (Схема повышения добротности Сабвуфера)


Буферные каскады широко применяются в аудиотехнике для согласования входных и выходных сопротивлений каскадов или устройств, а также для повышения их нагрузочной способности. Разумеется, что такой каскад должен обладать высокими характеристиками по шумам, искажениям, быстродействию.

Конечно, идеальный буферный каскад — это его отсутствие, но раз уж без него ни как не обойтись, то хотелось бы, чтобы он был максимально прозрачным, то есть оказывал минимальное влияние на сигнал, ну и по возможности, был простым. Обычно буферные каскады работают с малыми уровнями сигналов и относительно небольшим напряжением питания, что заметно облегчает решение этой задачи

В предлагаемом варианте буферного каскада не используются отрицательные обратные связи (которые так не любят «ламповики» и истинные аудиофилы), благодаря чему он действительно практически не заметен в тракте. Для снижения искажений используется метод коррекции ошибок, аналогичный методу Хауксфорда. В результате, при очень простой схемотехнике буфер имеет чрезвычайно низкий уровень искажений, такой же низкий уровень шумов и высокое быстродействие. Идеальное место для него на выходе ЦАП или предварительного усилителя.

По аналогичному принципу Малкольм Хауксфорд построил выходной буфер в преобразователе ток-напряжение для своего ЦАП и остался им весьма доволен.

В отличие от прототипа данная схема работает на постоянном и переменном токах и не требует смещения первого каскада (хотя в схеме элемент смещения указан при необходимости точной термокомпенсации).

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА.

Принципиальная схема буфера представлена на рисунке:

Увеличение по клику

Вкратце суть метода такова. Транзисторы Т3 и Т4 представляют собой токовое зеркало. Их выходные токи питают входной и выходной транзисторы. Таким образом, изменение тока через один транзистор (Q1) вызывает аналогичное изменений тока через другой (Т2). За счёт того, что транзисторы комплементарны, происходит взаимная компенсация нелинейности их характеристик.

Возможности

Такой простой фильтр состыковывается даже с двухполярными мощными усилителями. Поскольку питание фильтра однополярное, то есть «плюс» и «земля» от источника питания. В случае двухполярных усилителей, имеется «плюс», «земля» и «минус». В таком случае «землю» блока питания нужно подключить к «земле», т.е. к средней точке усилителя. А вот «плюс» источника питания нужно подключить к «плюсу» нашего самодельного фильтра. Минус от усилителя остается свободным, таким образом, наш фильтр можно подключить. Выход фильтра подключается к выходу усилителя мощности или звукового регулятора.

Полученный кроссовер представляет собой не только активный фильтр, также он предназначается для суммирования звукового сигнала с двух каналов в один единый.

Еще одним плюсом этой схемы является возможность подключения в автомобиле, напрямую от аккумулятора. Однако в этом случае нужно доработать базовую схему. Чтобы исключить выход активного фильтра из строя, обязательно нужно поставить стабилитрон на 12 Вольт.

ХАРАКТЕРИСТИКИ СХЕМЫ.

  • Общее гармоническое искажения: типовое значение менее — 0.001% , на опытном экземпляре измерили —
    0.00025%!
  • линейность искажений: искажения удваиваются на частотах выше 55КГц, а затем удваиваются каждую октаву.
  • уровень шумов: ниже 138db на 1 кГц
  • Полоса частот: более 50 МГц (зависит от применённых транзисторов).
  • Ограничение сигнала: + 4,9 В -6.3В
  • Максимальный выходной ток: -10mA
  • Входное сопротивление: 10k — 100k (зависит от входных цепей, см. далее по тексту).
  • Выходное сопротивление:<52R.
  • смещение нуля на выходе: менее 5 мВ.

Предназначение

Сабвуфер — динамик для вывода низкочастотных колебаний в диапазоне 5-200 Гц. В продаже встречаются пассивный и активный варианты исполнения. При этом частоты делятся на 3 основные категории:

Фильтры предназначены для разделения звука и повышения качества. Он устанавливается для саба пассивного и активного типа, может использоваться как сумматор, который делает систему более эффективной.

Предназначение системы заключается в распределении частот между несколькими элементам вывода. Сабвуфер способен выводить только низкий диапазон, для которого он отделяется от всего потока.

Конструкция и детали.

Для удобства повторения Главный редактор «РадиоГазеты» разработал печатную плату устройства(45мм Х 45мм):

Скачать чертеж печатной платы в формате Layout можно здесь.

Индуктивность L1 — ферритовая бусинка. Для обеспечения высокой термостабильности каскада транзисторы Т1-Т3 и Т2-Т4 нужно попарно склеить задними стенками. Вот как это выглядело на макете:

Фильтры для динамиков своими руками

Сделать фильтр для динамика совсем не сложно. Он состоит всего из двух элементов – конденсатора и катушки индуктивности. Рассчитать параметры радиоэлементов для пассивной схемы низкой частоты второго порядка проще всего на онлайн калькуляторе. Там можно задать желаемый уровень среза и сопротивление акустической головки. Программа выдаст требуемую ёмкость конденсатора и индуктивность катушки. Например, выбран уровень среза 150 Гц, а сопротивление динамика равно 4 Ом. Калькулятор выдаст следующие значения:

  • Ёмкость конденсатора – 187 мкф
  • Индуктивность катушки – 6,003 мГн

Требуемую ёмкость можно получить из параллельно соединённых конденсаторов К78-34, которые специально разработаны для работы в акустических системах. Кроме того есть обновлённая линейка конденсаторов аналогичного типа. Это KZKWhiteLine. В качестве недорогих аналогов, радиолюбители часто используют конденсаторы типа МБГО или МБГП.

Катушка индуктивности на 6 мГн наматывается на оправке диаметром 1 см и длиной 6 см. Поскольку катушка не имеет магнитного сердечника в качестве бобины можно использовать цилиндр из любого материала, на который для удобства намотки, нужно сделать щёчки. Для намотки используется медный провод типа ПЭЛ диаметром 1 мм. Длина проволоки 84 метра. Намотку нужно делать виток к витку.

НАСТРОЙКА БУФЕРА.

Если вы не хотите что-то подбирать и настраивать в данной схеме, то просто установите все постоянные резисторы с указанными на схеме номиналами. Даже при таком подходе схема обеспечивает очень высокие параметры.

Если вы стремитесь к идеалу, тогда запаситесь терпением!

Для достижения максимального качества транзисторы лучше взять из одной партии или отобрать хотя бы с помощью китайского мультиметра.

  1. Для начала переводим мультиметр в режим проверки диодов и замеряем напряжение Uбэ у транзисторов Т4 и Т3.
  2. По полученным значениям вычисляем номиналы резисторов: R1=R2=(60мВ+(UбэТ4-UбэТ3))/1мА
  3. Запаиваем транзисторы и резисторы с получившимися номиналами в схему.
  4. Закорачиваем вход на землю. Резистором R5 устанавливаем половину от напряжения источника положительной полярности (по схеме +10В/2=+5В) в контрольной точке «ТР».
  5. Выходное напряжение схемы обычно не превышает 10мВ. Если для вас это недопустимо много, можете выставить абсолютный ноль с помощью триммера R9.
  6. Если есть необходимые приборы, то минимизировать нелинейные искажения можно с помощью триммера R1.

На этом настройка схемы закончена, а все подстроечные резисторы рекомендуется заменить на постоянные с ближайшим номиналом.

Фильтр для сабвуфера своими руками

Психоакустика (наука, изучающая звук и его влияние на человека) установила, что человеческое ухо способно воспринимать звуковые колебания в диапазоне от 16 до 20000 Гц. При том, что диапазон 16-20 Гц (низкие частоты), воспринимается уже не самим ухом, а органами осязания.

Многие меломаны сталкиваются с тем, что большинство поставляемых акустических систем не удовлетворяет их потребности в полной мере. Всегда находятся мелкие недоработки, неприятные нюансы и т.п., которые побуждают собирать колонки с усилителями своими руками.

Еще одна категория людей, которые предпочитают делать звуковое оборудование самостоятельно – автовладельцы. Сборка и запуск мощной акустической системы в машине – непростое и весьма дорогостоящее мероприятие.

Возможны и другие причины сборки сабвуфера (профессиональный интерес, хобби и т.п).

Сабвуфер (от англ. «subwoofer») – низкочастотный динамик, который может воспроизводить звуковые колебания в диапазоне 5-200 Гц (в зависимости от типа конструкции и модели). Может быть пассивным (использует выходной сигнал с отдельного усилителя) или активным (оснащается встроенным усилителем сигнала).

Низкие частоты (басы) в свою очередь можно разделить на три основные подвида:

  • Верхние (англ. UpperBass) – от 80 до 150-200 Гц.
  • Средние (англ. M >

ДОРАБОТКА И УЛУЧШЕНИЯ.

  1. транзисторы серии BC3x7 имеют низкий уровень шума и низкое внутреннее сопротивление. Также они имеют увеличенный кристалл (по сравнению с ВС550, ВС560), что повышает их тепловую инерционность и делает схему более термостабильной. Но они низкочастотные и, для улучшения быстродействия схемы, в случае их применения придётся увеличить токи Т1 и Т2 до 2мА. Для повышения стабильности, возможно, придётся подкорректировать номиналы элементов входного снайбера. Но те, кто попробовал использовать транзисторы BC3x7 вместо BC5xx, остались очень довольны качеством звучания и больше не хотят возвращаться к последним.
  2. можно дополнительно расширить полосу пропускания буфера за счёт увеличения тока через транзисторы Т1 и Т2. Особенно это рекомендуется сделать в случае применения транзисторов типа BC3x7. Для этого нужно уменьшить номинал резисторов R1 и R2 и увеличить R5 для поддержания баланса между Uкэ Т2 и Т4.
  3. Входное сопротивление буфера может быть повышено путем увеличения номинала резистора R8 до 100k. Это может привести к повышению постоянного напряжения смещения на выходе и увеличить чувствительность к нестабильности напряжения питания. Впрочем, предварительные каскады чаще всего питаются от стабилизированного источника и эта проблема для них не актуальна.
  4. Выходное сопротивление схемы можно уменьшить за счёт резистора R10. Однако его не следует ставить менее 4,7 Ом, так как в этом случае схема может возбуждаться. Указанное на схеме значение в 47 Ом оптимально для совместимости с сигнальными кабелями. Дело в том, что межблочные кабели являются, по сути, линиями передачи с реактивным сопротивлением и без согласования входных и выходных импедансов могут возникать резонансные явления или как минимум кабель превращается в антенну. Выходное сопротивление в 22-47 Ом эффективно демпфирует резонансы в кабеле, устраняя тем самым все побочные явления.

Статья подготовлена по материалам Интернета.

Вольный перевод Главного редактора «РадиоГазеты».

НЧ ФИЛЬТР ДЛЯ САБВУФЕРА

Здравствуйте, уважаемые радиолюбители! Сегодня хочу вам предложить схему фильтра НЧ для любого самодельного сабвуфера. Мною было опробовано не мало схем фильтров, из этого количества некоторые либо не устраивали по звуку, либо запускались с танцами под бубен, либо запускались вообще броском об стену! И вот в один прекрасный день лазил по одному форуму, и наткнулся на пост со схемой. Как писали, схема была найдена на каком-то форуме в давно забытой теме и очень его порадовала своей повторяемостью и хорошим звучанием баса. Большое спасибо этому человеку! Решил и я повторить эту схемку, так как давно в поисках хорошего ФНЧ и нужная микросхема была в наличии.

Модели с модуляторами

Фильтр низких частот с модулятором необходим для того, чтобы у пользователя была возможность настраивать прибор. При этом параметр полосы пропускания у таких устройств может быть различным. Устанавливается модулятор, как правило, на магнитной сетке. Преселектор на пару с вышеуказанным элементом использоваться может. Дополнительно следует отметить, что модулятор в некоторых случаях способен создавать низковолновые помехи. Обусловлено это повышением образцового напряжения. Чтобы минимизировать риски, в данном случае лучше рядом с модулятором устанавливать средней мощности стабилитрон.

Модели с полевыми конденсаторами

Фильтр низких частот с использованием полевых конденсаторов является довольно распространенным. Во многом это связано с его дешевизной. В данном случае параметр полосы пропускания будет находиться на уровне 5 Гц. В свою очередь, отрицательное сопротивление цепи зависит от установленных транзисторов. Если использовать одноканальные элементы, то они позволят значительно сократить образцовое напряжение.

Отклонение фактической индуктивности у фильтра зависит от чувствительности прибора. Стабилитроны в системе применяются довольно редко. Однако если параметр отрицательного сопротивления превышает 5 Ом, то их следует использовать. Дополнительно можно задуматься над применением тиристоров. Во многом данные элементы позволят справиться с дипольностью в системе. Таким образом, чувствительность прибора значительно снизится.

Устройства с емкостными конденсаторами

Фильтры с емкостными конденсаторами отличаются стабильностью настройки контура. При этом параметр полосы пропускания напрямую зависит от типа электрической катушки. Если рассматривать хроматические аналоги, то они выделяются высоким параметром предельной частоты. Дополнительно важно учитывать объем конденсаторов в фильтре. Скважность последовательности импульсов зависит только от типа преобразователя.

В некоторых случаях фильтр низких частот не работает из-за резкого повышения температуры. В данном случае необходимо дополнительно установить тиристор возле катушки. С инерционными усилителями фильтры данного типа не способны работать. Дополнительно следует учитывать, что блок питания предельное напряжение обязан выдерживать как минимум 30 В.

Фильтр низких частот — как добиться отличного звука?

Очень многих людей интересуют фильтр низких частот, который необходим для сабвуфера. Обычно человеческое ухо способно воспринимать звук, начиная с 20 и заканчивая 20 тысячами Герц. Причем ноты, звучание которых происходит на нижнем пределе, – это бас. Соответственно на верхнем пределе звучание больше похоже на писк. Для тех, кто желает узнать, как звучит звук на разных частотах, специально создана программа, не требующая отдельной установки. Необходимо только скачать и включить ее. Интерфейс программы тоже не вызовет особых затруднений.

При изучении того, что такое фильтр нижних частот, не следует забывать о частоте среза, увеличение которой не нужно. При изготовлении сабвуфера делают так, чтобы нижние частоты звучали без изменений, в то время как верхние частоты передаются со значительными искажениями. Для этого применяют специальный фильтр, который убирает все слишком высокие звучания.

Сабвуфер должен отвечать следующим параметрам: чем меньше у колонки, играющей вместе с ним, басовый динамик, тем выше должна быть частота среза у фильтров, которые используются в сабе. Другими словами, если колонка обладает десятисантиметровым басовым динамиков, то частота среза должна достигать трехсот Герц. Если же размер басовой колонки равен тридцати сантиметрам, то частота среза фильтра достигает ста Герц.

Но если сабвуфер обладает небольшим динамиком, то, скорее всего, он не сможет воспроизводить совсем низкие частоты. Если же ситуация обратная, то саб сможет воссоздавать низкие частоты. То есть хороший сабвуфер можно определить по тому, насколько хорошо он сможет возобновлять низкие частоты. Более высокие частоты сабвуфер обычно воспроизводит с очень сильными искажениями.

В общем, частота среза не вызывает каких-либо сложностей. Осталось разобрать сам фильтр низких частот. Он может быть пассивным или активным. В первом случае фильтр представляет собой огромную катушку индуктивности с несколькими конденсаторами. В таком случае необходимости в установке отдельных усилителей не возникает. Также не надо будет устанавливать дополнительное напряжение питания. Пассивный фильтр необходимо подключать непосредственно к динамику сабвуфера.

Еще одним моментом, который необходимо знать при изучении этой темы, является крутизна спада, которая представляет собой особый параметр, показывающий, с какой силой звук глушится на уровне выше частоты среза. Обычно при установке фильтров исчезновение звука на высокой частоте должно происходить плавно, без резких спадов.

Из-за того, что фильтр низких частот использует низкую частоту среза, а порядок у него высокий, необходимость в конструкции пассивного отпадает. В этом случае необходимо использовать активный фильтр. Недостатком его является обязательное требование в отдельном питании и усилителе на канал сабвуфера. К тому же, в некоторых случаях может понадобиться сумматор.

На этом основные параметры, которые имеет фильтр низких частот, оканчиваются.

Некоторые сведения о кроссоверах

Практически любой акустический комплект, сложнее обычного стереофонического (2.0), требует наличия хотя бы сабвуфера. То есть, какого-то разделения частот: в любых широкополосных колонках воспроизведение басов в достаточном объёме ограничено. Вообще, каждый громкоговоритель должен получать только предназначенные именно ему частоты. Искажений избежать невозможно, но возможно их минимизировать. Кроме того, в акустической системе громкоговорители всех частот должны иметь близкую

чувствительность. В противном случае звук громкоговорителя с наибольшей чувствительностью начнёт доминировать. Для оптимального разделения диапазона звука между специализированными динамиками и их выравнивания служат кроссоверы (они же переходные или разделительные фильтры).

Разделение частот необходимо не только для повышения качества звука, но и для предотвращения физического повреждения динамических головок. Низкочастотную составляющую сигнала выделяет фильтр низкой частоты

(ФНЧ), высокочастотную – фильтр высоких частот (ФВЧ). В трёхполосной акустической системе для получения средних частот используется полосовой фильтр, ограничивающий частоту и сверху, и снизу.

Фильтр – электрическая схема, состоящая из элементов с нелинейной амплитудно-частотной характеристикой, то есть сопротивление которых зависит от частоты. В кроссоверах, как правило, используются LC-фильтры, содержащие индуктивности и ёмкости. Для выравнивания чувствительности в схему вводятся балластные сопротивления.

Параметры частотных фильтров:

  • Частота среза – частота, на которой происходит спад амплитуды сигнала до значения 0.7 от входящего значения

  • Крутизна частотной характеристики – параметр фильтра, показывающий скорость спада амплитуды при изменении частоты сигнала. Измеряется в дБ/октаву. Под октавой, в данном случае, подразумевается удвоение или ополовинивание частоты. Идеальный случай – максимальная крутизна падения амплитудно-частотной характеристики (вертикальный спад)

  • Порядок фильтра – означает количество реактивных элементов, участвующих в фильтрации (конденсаторов, как фильтров высокой частоты; дросселей, как фильтров низкой частоты). Порядок фильтра характеризует крутизну спада. Для фильтра 1-ого порядка крутизна составит 6 дБ/октава, 2-ого порядка – 12 дБ/октава, 3-его – 18 дБ/октава и т.д. Возрастание порядка фильтра означает резкое возрастание крутизны, однако, усложняет кроссовер и увеличивает его стоимость. Но самое главное – чрезвычайно усложняет настройку для конкретных условий эксплуатации.

Надо заметить, что существенное влияние на корректность работы фильтра оказывает сопротивление, в данном случае громкоговорителя, выходному сигналу фильтра. Для адекватной работы кроссовера желательно сопротивление всех его элементов на пару порядков ниже сопротивления нагрузки. Правильнее будет даже сказать «импеданса» – полного сопротивления активных и реактивных элементов, зависящих от частоты сигнала.

Фильтры первого порядка часто применяют в мощных акустических системах. Подключаются последовательно с динамиками. При этом не только улучшается качество звука за счёт снижения искажений, которые неизбежно возникнут при подаче, например, средних частот на твитер: энергия «лишних» частот, которые не может данный громкоговоритель преобразовать в звуковые, будет преобразована в нагрев, что угрожает физически этому самому громкоговорителю. С другой стороны, скачок сигнала может повредить механически диффузор. Подача же полного напряжения на все, соединённые параллельно, динамики может привести и к повреждению уже и усилителя.

Кроссоверы первого порядка просты как конструктивно, так и в настройке. Содержат конденсатор для защиты твитера от средних и низких частот и индуктивность для выделения последних. Не являясь колебательной системой, вполне обеспечивают приемлемые искажения сигнала в переходной зоне частот. За это приходится расплачиваться широкой зоной совместимости громкоговорителей разных частот, что почти неизбежно приводит к провалам амплитудно-частотной характеристики. Это не всегда приемлемо.

Кроссоверы второго порядка содержат конденсатор, подключаемый последовательно твитеру, и индуктивность – параллельно; для низких частот – индуктивность, подключаемая последовательно динамику, и конденсатор – параллельно. Обладают большей крутизной среза (12 дБ на октаву), однако, дают фазовый сдвиг на 180̊, поэтому для синхронной работы меняют полярность твитера.

Кроссоверы третьего порядка содержат два конденсатора и индуктивность для твитера, две индуктивности и конденсатор для низких частот. Имеют крутизну среза 18 дБ на октаву и обладают хорошими фазовыми характеристиками при любой полярности.

Кроссоверы четвёртого порядка, как правило, содержат по два последовательно соединённых кроссовера второго порядка на каждую полосу частот. Крутизна среза – 24 дБ на октаву, что почти исключает взаимное влияние громкоговорителей в области разделения частот. Не имеет фазовых сдвигов и позволяет временную коррекцию для динамиков, не работающих в одной физической плоскости.

Пассивные кроссоверы устанавливаются в схеме после усилителя, то есть обрабатывают достаточно мощный сигнал. Именно поэтому при выборе кроссовера следует обращать внимание на его способность выдерживать пиковые нагрузки. Вообще, при больших нагрузках в пассивных кроссоверах могут меняться частоты среза, значительно ослабляется звуковой сигнал. Лучше всего пассивные кроссоверы работают на высоких и средних частотах с фильтрами крутизной среза до 18 дБ на октаву.

Активный кроссовер требует питания извне и располагается в схеме звукового комплекта до усилителя. Естественно, после активного кроссовера понадобится отдельный усилитель на каждую выделенную полосу. При воспроизведении стереофонического сигнала число усилителей удвоится. Активный кроссовер содержит электронные компоненты для усиления сигнала. Для этого обычно используются операционные усилители, обеспечивающие уровень сигнала, достаточный для входа усилителя. Порядок фильтров может быть любым. Достоинства активных кроссоверов:

  • Частотная характеристика не зависит от импеданса громкоговорителя

  • Возможность точной настройки каждого диапазона частот для каждого конкретного громкоговорителя

  • Качественное разделение частот для каждого динамика снижает искажения у границ перехода

  • Улучшенные переходные характеристики динамика из-за его прямой связи с усилителем

  • Разгрузка усилителя за счёт отсутствия пассивных компонентов в цепи усиленного сигнала.

Основной недостаток активного кроссовера – стоимость. Причём стоимость не только самого кроссовера, но и дополнительных усилителей, которые понадобятся. Использование в конструкции активных компонентов привносит в систему дополнительный шум.

Цифровой кроссовер. Активный цифровой кроссовер может использовать процессор цифровой обработки сигналов (DSP) или другой микропроцессор. Для работы с аналоговым сигналом на входе должен быть аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), на выходе – соответственно, цифро-аналоговый (ЦАП). Цифровые IIR-фильтры имеют много общего с аналоговыми: обработка сигнала в них практически моделирует аналоговую схему и не требует большого «ума» от процессора. FIR-фильтры, как правило, имеют более высокий порядок и более требовательны к процессору. Зато могут поддерживать линейную характеристику и почти идеальный её спад. Вообще, цифровые фильтры, по сравнению с аналоговыми, обладают громадными возможностями. Безусловно, они имеют свои недостатки, но, видимо, полному отказу в их пользу от аналоговых мешает только цена.

Наиболее используемы двух- и трёхполосные активные кроссоверы. Двухполосник может обеспечить, например, фильтрацию частот на низкие (для сабвуфера) и высокие-средние до усилителя. С дальнейшим разделением последних с успехом может справиться пассивный кроссовер на выходе усилителя.

Трёхполосные активные кроссоверы могут обеспечить схемы: фронт/тыл/сабвуфер, двухполосное усиление/сабвуфер, трёхполосное усиление.

Даже для качественных звуковых комплектов широкого применения обычно бывает достаточно фильтров второго порядка, скорее стоит постараться с акустикой самого помещения: в неблагоприятных условиях всякие искажения только усиливаются. В профессиональной аппаратуре считаются нормой кроссоверы четвёртого порядка.

Для домашнего использования обычно бывает достаточно пассивных кроссоверов. Даже небольшое временное рассогласование вполне можно компенсировать соответствующей расстановкой динамиков. Активные кроссоверы мало того, что дороги, ещё и требуют дополнительных усилителей. Про почти совершенные (при правильном использовании) цифровые – и говорить нечего…

Схемы активных фильтров для сабвуфера. Активный фильтр низких частот (ФНЧ) для сабвуфера. Принципиальная схема ФНЧ

Вещь, о которой мы сейчас расскажем, как понятно из названия статьи, является самодельным усилителем для сабвуфера, в народе называемом «Саб». Устройство имеет активный фильтр НЧ, построенный на операционных усилителях, и сумматор, обеспечивающий ввод сигнала с выхода стерео.

Поскольку сигнал для схемы берется с выходов на акустические системы, нет необходимости вмешательства в работающий усилитель. Получение сигнала с динамиков имеет еще одно преимущество, а именно — позволяет сохранить постоянное соотношение громкости сабвуфера к стереосистеме.

Естественно, усиление канала сабвуфера можно регулировать с помощью потенциометра. После отфильтровывания высоких частот и выделения низких (20-150 Гц), звуковой сигнал усиливается с помощью микросхемы TDA2030 или TDA2040, TDA2050. Это дает возможность настройки выходной мощности басов по своему вкусу. В этом проекте успешно работает любой динамик НЧ с мощностью более 50 Ватт на сабвуфер.

Схема фильтра с УМЗЧ сабвуфера


Схема принципиальная ФНЧ и УМЗЧ сабвуфера

Описание работы схемы усилителя

Стерео сигнал подается на разъем In через C1 (100nF) и R1 (2,2 М) на первом канале и C2 (100nF) и R2 (2,2 М), в другом канале. Затем он поступает на вход операционного усилителя U1A (TL074). Потенциометром P1 (220k), работающем в цепи обратной связи усилителя U1A, выполняется регулировка усиления всей системы. Далее сигнал подается на фильтр второго порядка с элементами U1B (TL074), R3 (68k), R4 (150к), C3 (22nF) и C4 (4,7 nF), который работает как фильтр Баттерворта. Через цепь C5 (220nF), R5 (100k) сигнал поступает на повторитель U1C, а затем через C6 (10uF) на вход усилителя U2 (TDA2030).

Конденсатор С6 обеспечивает разделение постоянной составляющей сигнала предусилителя от усилителя мощности. Резисторы R7 (100k), R8 (100k) и R9 (100k) служат для поляризации входа усилителя, а конденсатор C7 (22uF) фильтрует напряжение смещения. Элементы R10 (4.7 k), R11 (150к) и C8 (2.2 uF) работают в петле отрицательной обратной связи и имеют задачу формирования спектральной характеристики усилителя. Резистор R12 (1R) вместе с конденсатором C9 (100nF) формируют характеристику на выходе. Конденсатор C10 (2200uF) предотвращает прохождение постоянного тока через динамик и вместе с сопротивлением динамика определяет нижнюю граничную частоту всего усилителя.

Защитные диоды D1 (1N4007) и D2 (1N4007) предотвращают появление всплесков напряжений, которые могут возникнуть в катушке динамика. Напряжение питания, в пределах 18-30 В подается на разъем Zas, конденсатор C11 (1000 — 4700uF) — основной фильтрующий конденсатор (не экономьте на его ёмкости). Стабилизатор U3 (78L15) вместе с конденсаторами C12 (100nF), C15 (100uF) и C16 (100nF) обеспечивает подачу напряжения питания 15 В на микросхему U1. Элементы R13 (10k), R14 (10k) и конденсаторы C13 (100uF), C14 (100nF) образуют делитель напряжения для операционных усилителей, формируя половину напряжения питания.

Сборка сабвуфера

Вся система паяется на . Монтаж следует начинать от впайки двух перемычек. Порядок установки остальных элементов любой. В самом конце следует впаивать конденсатор C11 потому что он должен быть установлен лежа (нужно согнуть соответствующим образом ножки).


Плата печатная для устройства

Входной сигнал должен быть подключен к разъему In с помощью скрученных проводов (витой пары). Микросхему U2 обязательно необходимо оснастить радиатором большого размера.

Схему следует питать от трансформатора через выпрямительный диодный мост, фильтрующий конденсатор стоит уже на плате. Трансформатор должен иметь вторичное напряжение в пределах 16 — 20 В, но чтобы после выпрямления оно не превышало 30 В. К выходу следует подключить сабвуфер с хорошими параметрами — от головки очень многое зависит.

Здравствуйте уважаемые читатели. Хочу просить прощения за то, что пропал на все лето. Сами поймите, влюбился, провел все лето с девушкой, не мог писать статьи для вас

Вернемся к делу. Давно мечтал к своим 2.0 добавить сабвуфер, люблю басс, а тут на рынке совсем дешево за 150ГРН впарили хороший динамик НЧ 120Вт (Честных 35-40Вт). Принес домой подключил, мама дорогая, басы воспроизводит четко. Только вот надо теперь соорудить ФНЧ к нему, обрезать лишние частоты. Пошарив интернет, выбрал хорошую схему ФНЧ и качественную схему сумматора каналов

Раз идем мы по порядку, то начну я с сумматора каналов. Сначала хотел сделать смеситель каналов на двух резисторах 22к, но подумал, что будет нарушен баланс стерео, и отказался от глупой идеи. Сумматор выполнил на операционниках, как раз TL072 была под рукой.
Схема вот

С сумматором разобрались, теперь можно и перейти к ФНЧ. Выполнен он на 4-х операционниках:
1.Предвар, коэффициент усиления регулируется резистором R4. Кус.=R8/R4. Рекомендую поставить подстрочник и выставить нужное напряжения для вашего усилителя
2. Сабсоник 2-го порядка. Нужен для среза инфранизких частот до 18Гц. При таких частотах, на всю мощь катушка саба бьется о магнит, что приводит к порче динамика. К тому же ниже 20Гц человек не слышит
3. Сам ФНЧ с частотой среза 150Гц. Все выше срезает, это уже ВЧ и СЧ.
4. Это фазовращатель. Очень полезен для согласования саба с фронтом.
Питаю все это от стабилизированного блока питания +\-15В. Собирал исключительно для ФНЧ. О конструкции блока питания я вам расскажу в одной из следующих статей

Ну и собственно сама печатная плата. Сумматор и ФНЧ на одной плате. На плате так же есть места для фильтров, просто они не указаны в схеме
Еще на печатке не обязательны детали, отмеченные розовым, если ФНЧ и сумматор используются вместе. Вместо регулятора P1 использую два резистора по 1к. Выход на регулятор фазовращателя обозначен P2 . Выход на регулятор громкости P3

Печатку для ФНЧ и сумматора. Как в домашних условиях. В этой статье есть вся технология

Related Posts

Вынул из телевизоров динамики 3ГДШ-1, чтоб не лежали без дела решил сделать колонки, но так как внешний усилитель с сабвуфером у меня есть, значит, буду собирать сателлиты.

Всем привет, уважаемые радиолюбители и аудиоманы! Сегодня я расскажу как доработать высокочастотный динамик 3ГД-31 (-1300) он же 5ГДВ-1. Применялись они в таких акустических системах, как 10МАС-1 и 1М, 15МАС, 25АС-109…….

Здравствуйте уважаемые читатели. Да уж, давненько я не писал посты для блога, но со всей ответственностью хочу заявить, что теперь буду стараться не отставать, и буду писать обзоры и статьи…….

Здравствуйте уважаемый посетитель. Я знаю зачем вы читаете эту статью. Да да знаю. Нет что вы? Я не телепат, просто я знаю почему вы попали именно на эту страничку. Наверняка…….

И снова мой знакомый Вячеслав (SAXON_1996) Хочет поделится своей наработкой по колонкам. Слово Вячеславу Досталась как — то мне одна колонка 10МАС с фильтром и высокочастотным динамиком. Я долго не…….

Фильтры низких и высоких частот являются неотъемлемой частью любого усилителя. Устанавливаются они, как правило, рядом с электрической катушкой. Подвижные элементы в данном случае отсутствуют. К основным параметрам таких устройств относится показатель полосы пропускания. Дополнительно специалистами может быть рассчитан перехват сигнала. Если говорить про фильтры низких колебаний, то их чаще всего можно встретить в сабвуферах. В данном случае преобразователь занимается изменением высокочастотных волн.

Как сделать простой фильтр?

Для того чтобы собрать фильтр низких частот своими руками, сетку лучше всего изначально подбирать магнитную. Электрическая катушка в данном случае должна располагаться за резисторами. Чтобы увеличить полосу пропускания тока, используют специальный преселектор. Дополнительно он в устройстве исполняет роль проводника. Перехват сигнала у фильтра зависит исключительно от типов конденсаторов.

Наиболее распространенными на сегодняшний день принято считать полевые модели. Емкость у них в среднем колеблется в районе 3 пФ. Все это в конечном счете позволит стабилизировать коротковолновые импульсы в цепи. Для создания искусственных сигналов применяется ревербератор. Преобразование в данном случае должно происходить без изменения показателя предельной частоты.

Расчет фильтра

Расчет фильтра низких частот осуществляется через колебания среза. Дополнительно в формуле учитывается коэффициент передачи постоянного сигнала. Если говорить про активные типы фильтров, то емкость конденсаторов также берется во внимание. Для учета амплитуды колебаний дополнительно рассчитывается передаточная функция. Если частота выходного сигнала в конечном счете превышает первоначальные параметры, то коэффициент постоянного сигнала будет положительным.

Активные типы фильтров

Активный фильтр низких частот в первую очередь выделяется высокой полосой пропускания на уровне 5 Гц. Дополнительно в системе устанавливаются элементы для перехвата сигнала. Конденсаторы в данном случае припаиваются на специальной магнитной сетке. Для регулировки предельной частоты применяются транзисторы. Расширение возможностей устройства может осуществляться путем добавления в цепь конденсаторов. Емкость их должна составлять минимум 40 пФ.

Для положительной обратной связи применяется аналоговый модулятор. Устанавливается он в цепи только за конденсаторами. Колебательные контуры в системе можно стабилизировать при помощи стабилитронов. Пропускная способность их обязана составлять минимум 5 Гц. В данном случае параметр отрицательного сопротивления напрямую зависит от перекрытия диапазона частот.

Пассивные типы фильтров

Пассивный фильтр низких частот работает по принципу искажения колебаний. Происходит это путем установки ревербератора. Все элементы цепи в этом случае располагаются на магнитной сетке. Модуляторы в фильтрах используются самые разнообразные. Наиболее распространенными на сегодняшний день принято считать двухсторонние аналоги.

Периодическое изменение колебаний дополнительно может происходить путем изменения положения транзисторов. Конденсаторов всего у фильтра должно иметься три. В данном случае многое зависит от полосы пропускания непосредственно усилителя. Если этот параметр превышает 10 Гц, то конденсаторов в устройстве должно быть как минимум четыре.

Дополнительно перед их установкой рассчитывается предельное напряжение. Для этого необходимо взять номинальный ток блока питания и с учетом емкости конденсаторов соотнести его к поперечному траверсу. Чтобы минимизировать чувствительность фильтра, применяются специальные тетроды. Данные элементы являются довольно дорогими, однако качество прохождения сигнала значительно улучшается.

Устройства на резисторах ПР1

Фильтр низких частот первого порядка с указанными резисторами способен справляться с предельным сопротивлением на уровне 4 Ом. Все элементы цепи, как правило, располагаются на магнитной сетке. Конденсаторы можно устанавливать в систему самые разнообразные. В данном случае важно заранее просчитать показатель полосы пропускания. Если емкость конденсаторов превышает 2 пФ, то стабилитрон необходимо использовать обязательно.

Дополнительно некоторыми специалистами устанавливается ревербератор, который способен значительно снизить амплитуду колебаний. Промежуточная частота в данном случае довольно сильно зависит от сопряжения контуров. Номинальное напряжение блока питания обязано быть не ниже 20 В. Чтобы фильтр низких частот успешно справлялся с помехами, диоды в системе применяются кремниевого типа. Если блок питания устанавливается свыше 30 В, то транзисторы в конечном счете могут сгореть.

Как собрать модель с резисторами ПР2?

Простой фильтр низких частот с резисторами данного типа способен довольно успешно эксплуатироваться с блоком питания на 30 В. В этом случае параметр полосы пропускания обязан находиться на уровне не ниже 40 Гц. Положительная обратная связь в системе обеспечивается за счет стабильности колебаний.

Параметр отрицательного сопротивления во многом зависит от скважности импульсов. Расчет фильтра низких частот в данном случае необходимо проводить с учетом показателя концентрации. Конденсаторы в системе целесообразнее устанавливать емкостного типа. Диодные мосты в устройствах используются довольно редко. Обусловлено это именно отсутствием резонансных частот.

Модели с мощными преобразователями

Фильтры с мощными преобразователями позволяют значительно повысить коэффициент пропускания — до уровня 33 Гц. При этом отрицательное сопротивление в системе не будет превышать 4 Ом. Катушки в данном случае используются электрические. Подвижные элементы, в свою очередь, не применяются. Преселектор в фильтре, как правило, располагается сразу за катушкой. Чтобы минимизировать риски различных сбоев, используют специальные стабилитроны.

Резисторы в данном случае следует подбирать аналогового типа. Чтобы уменьшить обратную связь в устройстве, конденсаторы устанавливают попарно. В некоторых случаях стабилитроны применяются двухстороннего действия. Однако недостатки у них также имеются. В первую очередь среди них следует отметить довольно резкое повышение чувствительности устройства.

Устройства с емкостными конденсаторами

Фильтры с емкостными конденсаторами отличаются стабильностью настройки контура. При этом параметр полосы пропускания напрямую зависит от типа электрической катушки. Если рассматривать хроматические аналоги, то они выделяются высоким параметром предельной частоты. Дополнительно важно учитывать объем конденсаторов в фильтре. Скважность последовательности импульсов зависит только от типа преобразователя.

В некоторых случаях фильтр низких частот не работает из-за резкого повышения температуры. В данном случае необходимо дополнительно установить тиристор возле катушки. С инерционными усилителями фильтры данного типа не способны работать. Дополнительно следует учитывать, что блок питания предельное напряжение обязан выдерживать как минимум 30 В.

Модели с полевыми конденсаторами

Фильтр низких частот с использованием полевых конденсаторов является довольно распространенным. Во многом это связано с его дешевизной. В данном случае параметр полосы пропускания будет находиться на уровне 5 Гц. В свою очередь, отрицательное сопротивление цепи зависит от установленных транзисторов. Если использовать одноканальные элементы, то они позволят значительно сократить образцовое напряжение.

Отклонение фактической индуктивности у фильтра зависит от чувствительности прибора. Стабилитроны в системе применяются довольно редко. Однако если параметр отрицательного сопротивления превышает 5 Ом, то их следует использовать. Дополнительно можно задуматься над применением тиристоров. Во многом данные элементы позволят справиться с дипольностью в системе. Таким образом, чувствительность прибора значительно снизится.

Как использовать продольный резонатор?

Продольные резонаторы в фильтрах устанавливаются довольно редко. Предназначены данные устройства для повышения сопряжения контуров. В результате параметр полосы пропускания может увеличиться до 40 Гц. Чтобы система работала должным образом, дополнительно устанавливаются стабилитроны. Преселекторы в данном случае будут бесполезными. Также перед установкой стабилитрона необходимо задуматься о параметре отрицательного сопротивления.

Если он превышает 5 Ом, то необходимо использовать емкостные конденсаторы. Минимизация сбоев в системе может осуществляться несколькими способами. Наиболее популярными из них принято считать установку триггеров. Дополнительно многие специалисты советуют возле катушек размещать специальные ограничители. Данные устройства в конечном счете позволят резонатору работать более стабильно.

Применение диэлектрических резисторов в схеме

Диэлектрические резисторы в фильтрах не являются большой редкостью. Предназначены они для того, чтобы понижать параметр отрицательного сопротивления. При этом использовать мощные блоки питания есть возможность. Диоды в данном случае применяются в основном опорного типа. Согласование резонансных частот зависит исключительно от отдачи резистора.

Конденсаторы для фильтра подбираются с емкостью не менее 5 пФ. Это необходимо для того, чтобы повысить параметр полосы пропускания как минимум до 3 Гц. Все это в конечном счете позволит привести в норму чувствительность прибора. Дополнительно для расчета фильтра применяется показатель образцового напряжения. В среднем он находится на уровне 30 В. Если тиристоры в системе не использовать, то резисторы в конечном счете могут пострадать.

Модели с модуляторами

Фильтр низких частот с модулятором необходим для того, чтобы у пользователя была возможность настраивать прибор. При этом параметр полосы пропускания у таких устройств может быть различным. Устанавливается модулятор, как правило, на магнитной сетке. Преселектор на пару с вышеуказанным элементом использоваться может. Дополнительно следует отметить, что модулятор в некоторых случаях способен создавать низковолновые помехи. Обусловлено это повышением образцового напряжения. Чтобы минимизировать риски, в данном случае лучше рядом с модулятором устанавливать средней мощности стабилитрон.

Широкополосные резисторы для фильтров

Усилитель-фильтр низких частот с широкополосными резисторами имеет как преимущества, так и явные недостатки. Если рассматривать достоинства, то важно отметить его высокую пропускную способность. Соединение катода в данном случае осуществляется через маленькую пластину. Недостатком таких резисторов принято считать повышенную чувствительность.

В результате работа конденсаторов значительно усложняется. В некоторых случаях дополнительно оказывается нагрузка на электрическую катушку. В любом случае, чтобы минимизировать риски, важно сделать расчет фильтра. Для этого учитывается не только коэффициент пропускания, но и емкость конденсаторов, которые установлены в системе.

ФИЛЬТР ДЛЯ САБВУФЕРА

Каждый хочет иметь у себя дома свой личный очень хороший домашний кинотеатр, что при нынешних ценах на посещение общественного вполне оправдано, но не у каждого это получается. Кто-то довольствуется покупкой дешёвых китайских 2.1 колоночек, кто-то приспосабливает для басов советскую акустику. А самые продвинутые радиолюбители меломаны делают сабвуферный НЧ канал сами. Тем более, что процедура изготовления совсем не сложная. Стандартный сабвуфер — это активный фильтр НЧ, на который подаются сигналы правого и левого каналов линейного выхода, усилитель мощности на много-много ватт и большой деревянный ящик с низкочастотным динамиком. Расчёт и изготовление корпуса дело чисто столярное, об этом можно почитать и на других ресурсах , усилитель мощности так-же не проблема — при богатом ассортименте всевозможных и . А вот на входном фильтре НЧ для усилителя сабвуферного канала мы здесь остановимся подробно.

Как известно, сабвуфер воспроизводит частоты до 40 Гц, и используется совместно с небольшими сателлитными громкоговорителями. Сабвуферы бывают пассивные и активные. Пассивный сабвуфер — это помещенная в корпус НЧ-головока, которая подключаются к общему усилителю. При таком способе подключения широкополосный выходной сигнал УМЗЧ подается на вход сабвуфера, а его разделительный фильтр удаляет из сигнала НЧ и подаёт отфильтрованный сигнал на громкоговорители.

Гораздо более эффективный и распространённый способ подключения сабвуфера с помощью электронного разделительного фильтра и отдельного усилителя мощности, что позволяет отделять басы от сигнала, подаваемого на основные громкоговорители в том месте тракта, где фильтрация сигнала вносит гораздо меньше нелинейных искажений, чем фильтрация выходного сигнала усилителя мощности. Кроме того, добавление отдельного усилителя мощности для сабвуферного канала существенно увеличивает динамический диапазон и освобождает усилитель основных СЧ и ВЧ каналов от дополнительной нагрузки. Ниже предлагаю первый, простейший вариант фильтра НЧ для сабвуфера. Выполнен он как фильтр сумматор на одном транзисторе и на серьёзное качество звучания с ним рассчитывать не приходится. Оставим его сборку самым начинающим.

А вот эти три варианта с одинаковым успехом зарекомендовали себя в качестве отличных фильтров для сабвуфера и некоторые из них установлены в моих усилителях.

Эти фильтры устанавливаются между линейным выходом источника сигнала и входом усилителя мощности сабвуфера. Все они обладают малым уровнем шумов и энергопотреблением, широким диапазоном питающих напряжений. Микросхемы использовал любые сдвоенные ОУ, например TL062, TL072, TL082 или LM358. К пассивным элементам предьявляются обычные требования, как к деталям высококачественных аудиотрактов. На мой слух, звучание нижней схемы было особенно упругим и динаминым, сабвуфер с таким вариантом слушаешь даже не ушами, а животом:)

Технические характеристики фильтра для сабвуфера :

  • напряжение питания, В 12…35В;
  • ток потребления, мА 5;
  • частота среза, Гц 100;
  • усиление в полосе пропускания, дБ 6;
  • затухание вне полосы пропускания, дБ/Окт 12.

Фотографии плат фильтров сабвуфера предоставленные товарищем Dimanslm:

Добавление активного сабвуфера существенно увеличивает динамический диапазон, понизижает нижнюю граничную частоту воспроизведения, улучшает чистоту звучания средних частот и обеспечивает высокий уровень громкости без искажений. Удаление низких частот из спектра основного сигнала, поступающего на сателлиты, позволяет им звучать громче и чище, так как конус НЧ-головки не колеблется с большой амплитудой внося серьёзные искажения, пытаясь воспроизвести басы.

Здравствуйте, уважаемые радиолюбители! Сегодня хочу вам предложить схему фильтра НЧ для любого . Мною было опробовано не мало схем фильтров, из этого количества некоторые либо не устраивали по звуку, либо запускались с танцами под бубен, либо запускались вообще броском об стену! И вот в один прекрасный день лазил по одному форуму, и наткнулся на пост со схемой. Как писали, схема была найдена на каком-то форуме в давно забытой теме и очень его порадовала своей повторяемостью и хорошим звучанием баса. Большое спасибо этому человеку! Решил и я повторить эту схемку, так как давно в поисках хорошего ФНЧ и нужная микросхема была в наличии.

Скопируйте для увеличения

Сердце схемы, хорошо себя зарекомендовавшая TL074 (084), один сдвоенный переменный резистор, в таком нестандартном для меня включении, и немного пассивных компонентов (резисторы и конденсаторы). Решил, что для питания откажусь от всяких лишних стабилизаторов (7815 и 7915) — потребления схемы небольшое, и поэтому решено запитать схему по простому — пара стабилитронов (применил 1N4712), пара ограничивающих резисторов (1.5 kom у меня), небольшие электролиты по питанию и шунтирующие конденсаторы по 0,1 мкф — все это к основному питанию УНЧ сабвуфера (+-35 вольт в моём случае).

Монтаж выполнен на печатной плате из текстолита — скачать файл . Печатку немного подкорректировал под себя и добавил стабилитроны. Все элементы подписаны, наводите курсор на элементы — показывается его номинал. Переменные резисторы, регулирующий частоту среза и регулировки громкости, в моём варианте выведены с платы на проводках.

Схема работает сразу, делал уже раз десять этот ФНЧ — естественно если не путать номиналы и не оставлять сопельки между дорожек. Также хочу сказать что чувствительности фильтра хватает, чтобы подключать портативные источники звука такие как: сотовый телефон, mp3 плеер и подобные устройства.

Приготовили плату? Тогда берём паяльник, и первым делом запаивайте стабилитроны с ограничивающими резисторами и конденсаторы, панельку для TL-ки. Подключите плату к источнику питания вашего УНЧ (у меня +-35 вольт) — удостоверьтесь что к 4 и 11 ножки микросхемы на панельки поступает +-12 вольт. Если всё правильно — паяем конденсаторы, резисторы.

Не забываем, что конденсаторы нужно ставить пленочные в такие схемы, не считая электролитов и шунтирующих по питанию.

Переменный резистор, на регулировку среза частоты — нужно подключать именно как нарисовано по схеме. Повторюсь, что схема не нуждается в настройках, правильный монтаж и чистка платки от флюса, если использовали упомянутый.

Теперь в своих конструкциях сабвуферов, всегда использую этот фильтр за его хорошее качество баса и простую схему. Также без лишних ненужных наворотов. Рекомендую, как говорится к повторению, с вами был Akplex .

Обсудить статью НЧ ФИЛЬТР ДЛЯ САБВУФЕРА

Куда поставить фильтр низких частот на сабвуфере? — Первый законкомик

Где разместить фильтр нижних частот на сабвуфере?

Как правило, низкочастотный фильтр должен быть установлен на значение, приблизительно равное (или ниже) 70% самой низкой частотной характеристики основного динамика. Например, частотная характеристика вашего динамика снижается до 43 Гц. 70% от 43 Гц равно 30,1, поэтому вы должны установить фильтр нижних частот сабвуфера на 30 Гц.

Как сделать ФНЧ?

Простой фильтр нижних частот 1-го порядка может быть изготовлен с использованием одного резистора, включенного последовательно с одним неполяризованным конденсатором (или любой отдельной реактивной составляющей) на входном сигнале Vin, в то время как выходной сигнал Vout снимается с конденсатора.

Какой фильтр используется в сабвуфере?

В фильтре сабвуфера используется перекрестный фильтр, обнаруживающий высокочастотную музыку. Этот тип фильтрующего устройства часто используется в музыкальных студиях для создания динамических музыкальных звуков. Кроссоверный фильтр сделан из электрического провода, который может удалять высокие или низкие ноты по мере необходимости.

Как найти частоту среза фильтра нижних частот?

Как определить частоту среза фильтра нижних частот?

  1. Умножьте значение сопротивления ( R ), емкости ( C ) и 2π .
  2. Разделите полученное на предыдущем шаге значение на 1 .
  3. Поздравляем! Вы рассчитали частоту среза RC-фильтра нижних частот.

Как заставить сабвуфер играть только на басу?

Просто следуйте этим простым шагам для отличного баса:

  1. Убрать искажение.
  2. Сгладить сигнал, открыть фильтр нижних частот.
  3. Отрегулируйте усиление сабвуфера и фильтр нижних частот.
  4. Отрегулируйте усиление басов и дозвуковой фильтр.
  5. Установите уровень громкости сабвуфера в соответствии с громкостью ресивера.

Из чего сделан фильтр нижних частот?

Самый простой пассивный фильтр нижних частот состоит из резистора, соединенного последовательно с конденсатором, и выходной сигнал проходит через конденсатор, как показано на рисунке ниже. Как мы знаем, конденсатор пропускает высокочастотный сигнал (работает как короткий провод) и блокирует низкочастотный сигнал (работает как разомкнутый провод).

Что такое идеальный фильтр нижних частот?

Фильтр нижних частот — это фильтр, который пропускает сигналы с частотой ниже выбранной частоты среза и ослабляет сигналы с частотами выше частоты среза.Фильтр иногда называют фильтром высоких частот или фильтром высоких частот в аудиоприложениях.

Что такое дополнительный фильтр нижних частот?

Дозвуковой фильтр — это фильтр верхних частот с очень низкой частотой кроссовера — часто, например, около 30 или 20 Гц. Идея состоит в том, чтобы предотвратить отправку басовых волн, которые мы не слышим, в коробку сабвуфера, чтобы предотвратить бесполезную трату энергии.

Что такое фильтр низких частот и фильтр высоких частот в сабвуфере?

Фильтр нижних частот не позволяет динамику (в данном случае сабвуферу) воспроизводить частоты выше него (фильтр высоких частот делает наоборот).Так, например, фильтр нижних частот с частотой 80 Гц пропускает к динамику только частоты ниже 80 Гц.

пассивных кроссоверов/фильтров — как они работают? » спикервизард.ко.ук

Некоторые основы кроссоверов были рассмотрены в этой статье: https://speakerwizard.co.uk/loudspeaker-basics-crossovers-why-do-we-need-them/ — здесь мы углубимся в детали. того, как работают пассивные фильтры, и дать вам инструменты для создания собственных.

Кроссоверы и фильтры

Давайте начнем с напоминания об основах. Кроссовер — это комбинация фильтров верхних и нижних частот, которые разбивают сигнал на полосы. Самый простой кроссовер — это 2-полосный кроссовер, который разделяет сигнал на 2 полосы. Распространенными конфигурациями являются 3-полосная и 4-полосная, что позволяет лучше согласовать динамики с их соответствующим рабочим диапазоном. 5-полосные активные кроссоверы не редкость в системах громкой связи большого формата, чтобы помочь максимально эффективно охватить как можно более широкий частотный диапазон, чтобы максимизировать различные факторы, такие как качество, дисперсия, громкость, как того требуют критерии проектирования.Можно продолжать разбивать звуковой диапазон на все более и более мелкие полосы, но это может стать упражнением на уменьшение отдачи.

Основные строительные блоки: конденсаторы и катушки индуктивности

Конденсаторы: Конденсатор имеет высокое «сопротивление» (обычно известное как реактивное сопротивление) для низкочастотных сигналов и низкое «сопротивление» для высокочастотных сигналов. В сочетании с резистором вы получаете схему фильтра, как показано на схеме ниже.

Если вы когда-нибудь смотрели на фильтр верхних частот и обращали внимание на его компоненты, вам может быть интересно, почему у вас нет резистора, потому что резистор в приведенной выше схеме — это ваш громкоговоритель.При использовании пассивных фильтров следует помнить, что фильтр НЕ работает независимо от громкоговорителя, громкоговоритель является частью схемы. Если вы измените сопротивление нагрузки с 8 Ом на 4 Ом или 16 Ом, вы измените принцип работы схемы фильтра.

На приведенной ниже диаграмме показана относительная величина сигнала в точке V 1 , где 0 дБ на диаграмме указывает на полный сигнал. V 1 — это напряжение, которое будет подаваться на громкоговоритель (R 1 ).Частота среза на диаграмме 1кГц. Мы используем шкалу дБ для звуковых целей из-за того, как мы воспринимаем разницу в громкости звука, удвоение или уменьшение вдвое величины является достаточно значительным изменением, чтобы быть заметным.

Фильтр имеет частоту среза, широко известную как F C . Ниже частоты среза конденсатор имеет высокое сопротивление, эффективно блокируя сигнал. Фиолетовая линия представляет величину сигнала, который пройдет через фильтр.Вы можете видеть, что по мере уменьшения частоты величина сигнала, проходящего через конденсатор, уменьшается. Точка, где фиолетовая линия пересекает -3 дБ, находится на частоте среза, где «сопротивление» конденсатора будет примерно равно резистору в цепи. Если конденсатор и резистор примерно равны, система будет работать как делитель напряжения, при этом примерно половина входного напряжения приходится на конденсатор, а половина напряжения — на резистор (громкоговоритель). F C иногда называют точкой -3 дБ, где -3 дБ обозначают половину амплитуды.За пределами частоты среза реактивное сопротивление конденсатора уменьшается, позволяя беспрепятственно проходить высокочастотным сигналам. На этих более высоких частотах «чистый» конденсатор не окажет никакого влияния на прохождение сигналов, к сожалению, чистые конденсаторы являются теоретическими и невозможными для производства — любой конденсатор, используемый в схеме фильтра, также будет иметь небольшую постоянную резистивную составляющую и некоторую индуктивность. – они способствуют искажению сигнала, а также потерям мощности. Конденсаторы более высокого качества спроектированы так, чтобы быть ближе к «чистому» конденсатору и минимизировать потери и искажения внутри конденсатора.

Расчеты для фильтров верхних частот 1-го порядка

Значение сопротивления (измеряется в омах) и емкость (измеряется в фарадах) определяет частоту среза по следующей формуле:

 

В приведенных выше примерах R 1 соответствует 8 Ом, а C 1 — 20 мкФ (микрофарад). Чтобы использовать приведенную выше формулу, вам нужно использовать емкость конденсатора в фарадах, 20 мкФ = 0,000020 фарад. Пи — это математическая константа, вы можете использовать число Пи с точностью до 2 знаков после запятой (3.14) для целей расчета фильтров. Если вы подставите числа в формулу, вы получите F C 994 Гц.

Как упоминалось ранее, импеданс громкоговорителя является частью цепи, если вы попробуете формулу, вы заметите, что увеличение импеданса с 8 Ом до 16 Ом уменьшит вдвое частоту среза и снизит импеданс с 8 Ом до 4 Ом. удвоит частоту среза. Вот почему вы должны использовать пассивный кроссовер или фильтр только с правильной нагрузкой импеданса, для которой он был разработан.

Мы можем изменить формулу, чтобы сделать ее более полезной, так как мы обычно знаем, какую частоту среза мы хотим, и какое сопротивление (импеданс), но нам нужно рассчитать, какое значение конденсатора. Эта формула даст правильные результаты:

Вы должны использовать F C  в герцах, а НЕ в килогерцах, чтобы получить правильный ответ.

Если вы не очень увлекаетесь математикой, вы можете воспользоваться нашим калькулятором (единицы кГц/мкФ обрабатываются автоматически)


 Фильтра первого порядка обычно достаточно для защиты твитера в активной системе.Вы можете последовательно добавить конденсатор для защиты от перебоев постоянного тока и/или случайного подключения к басовому усилителю. Вы должны сделать Fc конденсатора на одну октаву ниже, чем частота кроссовера на вашем активном кроссовере, чтобы избежать каких-либо проблем. Одна октава ниже — это ровно половина частоты, поэтому, если ваши драйверы сжатия работают от 2 кГц и выше, защитный твитер должен быть выбран для работы на частоте 1 кГц. Калькулятор выше даст подходящие результаты для этого приложения. Некоторые люди утверждают, что лучше использовать фильтр 2-го порядка из-за фазового сдвига, вызванного фильтром (мы обсудим это в другой статье).

Несколько конденсаторов:

При использовании конденсаторов в цепи фильтра следует помнить, что сумма конденсаторов, соединенных последовательно/параллельно, отличается от сопротивления, фактически правила для конденсаторов противоположны тому, как комбинируются сопротивления последовательно/параллельно. Два одинаковых резистора, включенных параллельно, уменьшат общее сопротивление вдвое, однако два параллельных конденсатора суммируются. Таким образом, два конденсатора по 10 мкФ, соединенных параллельно, эквивалентны одному конденсатору по 20 мкФ. Два последовательно соединенных резистора в сумме увеличивают сопротивление, последовательно соединенные конденсаторы дают меньшую общую емкость: два последовательно соединенных конденсатора по 10 мкФ дадут общую емкость 5 мкФ.Параллельное подключение конденсаторов — это удобный способ получить значения емкости, которые не так легко найти в готовом виде. Обычно вы не ставите конденсаторы последовательно в цепь фильтра.

Фильтр верхних частот 1-го порядка:

Одиночный конденсатор при использовании с громкоговорителем образует самый простой фильтр верхних частот, известный как фильтр 1-го порядка. Однако одних конденсаторов недостаточно для формирования кроссоверов, нужны еще катушки индуктивности.

Катушки индуктивности: Чаще всего это катушки из проволоки, чаще всего используется медь, так как она имеет низкое сопротивление постоянному току.На самом деле, вы обычно используете прямой медный провод для подключения динамиков, так как же он является частью фильтра? Когда ток течет по проводу, вокруг провода образуется электромагнитное поле, в прямом проводе это поле не взаимодействует с другими частями провода, поэтому эффекты незначительны, однако намотка провода в катушку создает большее магнитное поле. поле. Это магнитное поле индуцирует напряжение в проводе, которое противодействует потоку тока, который его создает, это часто называют обратной ЭДС (электродвижущей силой). Таким образом, каждый раз, когда происходит изменение тока, индуктор создает обратную ЭДС, чтобы попытаться остановить изменение тока.

Катушка индуктивности имеет низкое сопротивление низким частотам. Наименьшее сопротивление катушки индуктивности — это сопротивление постоянному току. Постоянный ток можно рассматривать как сигнал с частотой 0 Гц. Катушки индуктивности позволяют проходить постоянному току, так как после того, как ток установлен, обычно ток не меняется. Катушки индуктивности блокируют или сопротивляются переменному или переменному току, а звуковой сигнал можно рассматривать как форму переменного тока.

На схеме ниже показаны катушка индуктивности и резистор, образующие простой фильтр нижних частот.

Опять же, R 1 — это громкоговоритель, а L 1 — катушка индуктивности.Для нашего примера мы сделаем L1 равным 1,27 мГн (миллиГенри), что записывается как 0,00127 Гн. С 8-омным громкоговорителем для R1 мы получаем следующую частотную характеристику:

Катушки индуктивности ведут себя как резисторы при суммировании их значений. Две последовательные катушки индуктивности суммируются вместе, чтобы создать эквивалентную большую индуктивность, во многом так же, как два последовательных резистора эквивалентны более высокому сопротивлению. Поэтому формула для расчета частоты среза отличается от формулы для конденсаторов:

Вы можете проверить формулу для нашего примера, где R = 8 Ом, а L = 0.00127 Генри. Вы получите ответ, очень близкий к 1000 Гц.

Изменение формулы делает ее более полезной, позволяя рассчитать требуемую индуктивность для желаемой частоты среза.


Точно так же, как не удалось создать «идеальный» конденсатор, до настоящего времени не было создано и «идеального» индуктора. Ближайшее, что было достигнуто, — это переохлажденный индуктор. Все катушки индуктивности в реальном мире имеют последовательное сопротивление, создаваемое медным (или другим металлическим) проводом, используемым для изготовления катушки.Это последовательное сопротивление выделяет некоторое количество тепла и вызывает потери в цепи. Использование катушки индуктивности с более тонким проводом приведет к большим потерям, поэтому лучше выбрать катушку индуктивности с самым толстым проводом, который доступен и доступен по цене, чтобы минимизировать потери.

Одна катушка индуктивности, включенная последовательно с громкоговорителем, образует самый простой фильтр нижних частот, известный как фильтр 1-го порядка. Фильтр нижних частот (катушка индуктивности) и фильтр высоких частот (конденсатор) вместе образуют кроссовер, разделяющий звук на две части: низкие частоты проходят через фильтр низких частот, а высокие – через фильтр высоких частот.

Простой кроссовер 1-го порядка:

R1 представляет собой твитер, работающий только на более высоких частотах, а R2 представляет собой низкочастотный динамик, работающий только на более низких частотах. Чтобы создать описанную выше схему, мы просто объединили схемы для отдельных фильтров нижних частот и фильтров высоких частот. Мы продолжим с теми же значениями компонентов 20 мкФ и 1,27 мГн, которые дадут ту же частоту среза, и объединим две частотные характеристики в один график.

Синяя линия представляет частотную характеристику фильтра нижних частот, а фиолетовая линия — частотную характеристику фильтра верхних частот. Вы, наверное, уже поняли значение частоты кроссовера, когда фиолетовая и синяя линии «пересекаются» друг с другом, и график, вероятно, начинает выглядеть довольно знакомо, если вы когда-либо изучали, как работают кроссоверы в прошлом. По крайней мере, вы должны заметить, что точка пересечения двух линий находится на уровне -3 дБ (половина амплитуды), если вы суммируете два отклика вместе, вы снова получите 0 дБ.Таким образом, на частоте кроссовера и низкочастотный, и высокочастотный динамики должны воспроизводить один и тот же звук, но каждый с половинной амплитудой.

В типичном кроссовере сложение характеристик низких и высоких частот должно дать вам ровную характеристику по всему частотному спектру, за исключением одной проблемы: катушки индуктивности и конденсаторы вызывают фазовый сдвиг, а фильтр 1-го порядка вызывает сдвиг на 90°. индукторы и конденсаторы вызывают фазовый сдвиг в противоположных направлениях, что означает, что низкие и высокие частоты прямо не совпадают по фазе друг с другом.В нижней части частотного спектра у вас будут только басы, исходящие из низкочастотного динамика. Наверху у вас будут только высокие частоты, исходящие из вашего твитера. В какой-то степени не имеет значения, если они не совпадают по фазе друг с другом, поскольку они независимы друг от друга и не взаимодействуют, однако вблизи частоты среза и низкочастотный, и твитер создают одинаковые частоты, и если они прямо не совпадают по фазе друг с другом, они могут компенсировать друг друга — плохие новости для создания плоской частотной характеристики.Для фильтров первого порядка это довольно существенно.

Если вы не уверены, что такое фаза или что она означает по отношению к звуку, мы расскажем об этом в другой статье, которая будет опубликована позднее.

Другая проблема с фильтрами 1-го порядка заключается в том, что они не так эффективны при разделении звука, они уменьшают величину полосы заграждения всего на 6 дБ на октаву, может потребоваться две или более октав, чтобы достаточно уменьшить пропущенный звук, это означает что довольно много высоких частот все еще просачивается в басы, и изрядное количество басов просачивается в высокие частоты.Для более качественного звука желательно ограничить частоты соответствующими динамиками, а для этого нужно использовать фильтры более высокого порядка. Для пассивных кроссоверов фильтры 2-го порядка обычно считаются достаточными, иногда с фильтрами 3-го порядка, используемыми только на верхних частотах, чтобы помочь защитить твитеры от нежелательных низких частот.

Так как же сделать фильтр второго порядка?

Если все это для вас в новинку, вы можете подумать, что можно просто последовательно соединить два фильтра 1-го порядка, чтобы создать фильтр 2-го порядка — в некоторых частях электроники это будет работать, пассивные RC-фильтры можно каскадировать для создания фильтров более высокого порядка. .С фильтрами громкоговорителей R — это громкоговоритель, и у вас есть только один из них, и он является частью схемы, поэтому мы должны быть немного умнее.

Невозможно просто использовать два последовательно соединенных конденсатора, так как они эквивалентны одному конденсатору с другой емкостью. Два последовательных конденсатора просто изменят частоту среза, это не даст вам фильтр 2-го порядка

Чтобы сделать фильтр верхних частот 2-го порядка, мы начинаем с нашего конденсатора, но затем добавляем фильтр нижних частот (катушку индуктивности) параллельно нашему громкоговорителю, как показано на схеме ниже.

Частоты ниже частоты среза блокируются конденсатором, что интересно, что происходит вокруг частоты среза. При правильно подобранном индукторе на частоте среза индуктор блокирует высокие частоты, поэтому они вынуждены проходить через громкоговоритель, но индуктор пропускает частоты на частоте среза или ниже, создавая кратчайший путь, обходя громкоговоритель. Результатом совместной работы конденсатора и частоты среза является увеличение наклона с 6 дБ/октава до 12 дБ/октава, что является значительным улучшением.

Фиолетовая линия — это отклик фильтра высоких частот 1-го порядка, а синяя линия — отклик фильтра верхних частот 2-го порядка. Оба фильтра Баттерворта. Фильтр 1-го порядка представляет собой отдельный конденсатор емкостью 20 мкФ, фильтр 2-го порядка представляет собой конденсатор емкостью 14 мкФ и катушку индуктивности 1,8 мГн.

Вы заметите, что точка прохождения ответов через точку -3 дБ остается одинаковой для обоих фильтров. Для правильной работы важно выбрать правильные значения емкости и индуктивности.Если и катушка индуктивности, и конденсатор активны вблизи частоты среза, значения катушки индуктивности и конденсатора должны быть скорректированы, чтобы заставить фильтр работать желаемым образом. Математика становится все более сложной, и если вы не хотите вникать в тонкости дизайна кроссовера, вероятно, проще всего просто использовать один из калькуляторов кроссовера, доступных в Интернете (мы очень скоро запустим наш калькулятор)

В более продвинутых конструкциях можно изменить значения, чтобы задать другое значение Q.В фильтре Баттерворта Q составляет 0,707, и это наиболее часто используемые фильтры в пассивных кроссоверах.

Помимо прочего, различные Q-фильтры изменяют форму «колена» или изгиба, где отклик фильтра изменяется от полосы заграждения к полосе пропускания. Изменение формы наклона вокруг частоты среза может оказать существенное влияние на то, как суммируются сигналы нижних и верхних частот. Более пологий и мягкий наклон (например, фильтр Бесселя с добротностью 0,5) может привести к появлению «дыры» в отклике.Оптимальный наклон, такой как Linkwitz-Riley или Butterworth, направлен на то, чтобы общий суммарный отклик оставался плоским на всей частоте кроссовера. Высокодобротные фильтры, такие как фильтры Чебычева, используются редко, так как они имеют тенденцию давать пики в частотной характеристике, а также другие нежелательные эффекты.

Фильтры высшего порядка:

Мы можем поочередно добавлять конденсаторы и катушки индуктивности для создания фильтров более высокого порядка, как показано на диаграммах ниже:

 

C2 добавляется для создания фильтра верхних частот 3-го порядка.

, а затем добавляется L2 для создания фильтра верхних частот 4-го порядка.

В кроссоверах пассивных громкоговорителей редко можно увидеть фильтры выше 4-го порядка, и даже фильтры 4-го порядка не очень распространены из-за увеличения стоимости дополнительных компонентов.

Фильтры нижних частот более высокого порядка также могут быть сконструированы аналогично фильтрам верхних частот, при этом компоненты работают аналогично фильтрам верхних частот. В фильтре нижних частот 2-го порядка конденсатор действует как обход громкоговорителя, создавая короткий путь для пропуска высоких частот через громкоговоритель.Там, где катушки индуктивности и конденсаторы эффективно «противоположны» друг другу для целей пассивной фильтрации, для создания фильтра нижних частот положения катушек индуктивности и конденсаторов в цепи меняются местами. На приведенной ниже диаграмме показан фильтр нижних частот 2-го порядка.

Вы можете следовать той же схеме для разработки конфигурации фильтров нижних частот 3-го порядка и 4-го порядка.

В зависимости от конструкции кроссовера для достижения желаемого результата вы используете соответствующий фильтр нижних частот и фильтры верхних частот.Если вы новичок в этом, я бы посоветовал придерживаться фильтров 2-го порядка как в секции низких частот, так и в секции высоких частот.

Beyond Пассивные кроссоверы?..

Если вы все это поняли, теперь вы должны знать, как работают пассивные фильтры и кроссоверы. Многие ранние активные кроссоверы использовали те же принципы, но использовали только RC-фильтры с операционными усилителями, чтобы разделить сигнал до того, как он достигнет каскада усилителя мощности. Многие ранние активные кроссоверы имели фиксированные частоты и не могли быть легко отрегулированы. Распространенным средством настройки было наличие подключаемых модулей с разными конденсаторами и резисторами, относящимися к разным конфигурациям частоты.Инновации в схемотехнике и улучшения доступности компонентов позволили построить активные кроссоверы с переменной частотой, еще в 1990-х годах, я помню, как стал доступен Rane AC23, это считалось высококачественным, но доступным активным кроссовером с переменной частотой, я, кажется, помню, что они стоит около 300 фунтов стерлингов, что в середине 90-х было недешево! Несколько лет спустя конструкции, подобные этой, стали обычным явлением в отрасли, и теперь они используются практически во всех активных кроссоверах с регулируемой частотой, аналоговых , которые сегодня коммерчески доступны по цене от 50 до 100 фунтов стерлингов.

Революция в цифровой обработке превзошла это, и большинство людей предпочитают цифровую обработку сигналов для активных кроссоверов, в основном из-за значительно возросшей универсальности.

30 ноября 2014 в 21:27

Звуковая сцена! Доступ | SoundStageAccess.com (GoodSound.com)

В прошлом месяце в статье «Интеграция одного сабвуфера в двухканальную систему для начинающих» я писал о первых шагах этого процесса.В этом месяце я углублюсь в различные способы использования фильтра верхних частот с вашими основными динамиками, а также в преимущества проведения большего количества измерений и использования эквалайзера (EQ), также известного как коррекция помещения.

Сначала я немного расскажу о двух ключевых элементах интеграции сабвуфера: фильтре нижних частот и фильтре верхних частот .

Фильтр нижних частот (ФНЧ) пропускает все аудиосигналы до определенной частоты, выше которой отсекает их, но не сразу и не сразу, а после того, как частоты аудиосигнала достигают частоты среза, происходит постепенное снижение или спад этих частот.Фильтр верхних частот пропускает все частоты 90 243 выше 90 244 частоты среза и вместо этого сглаживает частоты ниже этой частоты среза. К сабвуферу применяется LPF, который воспроизводит низкие частоты вплоть до частоты, на которую настроен LPF, после чего его мощность снижается. В большинстве сабвуферов предусмотрен способ установки и регулировки LPF.

Фильтр верхних частот (HPF) применяется к основным динамикам, которые должны воспроизводить частоты выше частоты среза HPF, а затем их выходной сигнал скатывается ниже этой частоты.

В идеале, LPF и HPF должны быть настроены таким образом, чтобы создать бесшовное сочетание выходных сигналов динамиков и сабвуфера.

(Если вы не читали прошлогоднюю статью, рекомендую сделать это, прежде чем читать дальше здесь. В ней объясняется, как выяснить частоты ФНЧ и ФВЧ, которые будут зависеть от АЧХ колонок и сабвуфера, а также где они размещены в вашей комнате.)

Преимущества использования AVR для интеграции сабвуфера в вашу систему

Те, кто хочет купить полноценную стереосистему начального уровня с сабвуфером, могут счесть то, что я собираюсь предложить, богохульством, поскольку это противоречит двухканальной ортодоксальности: вместо аудиофильского интегрированного усилителя используйте аудио/видео ресивер (AVR). ), предназначенный для системы объемного звучания.Причина в том, что даже в самом дешевом AVR есть то, чего не хватает большинству интегрированных: управление басами , которое позволяет выбирать частоты среза ФНЧ и ФВЧ соответственно для сабвуфера и основного динамика. Будет ли двухканальный интегрированный усилитель или пара предусилителей звучать лучше, чем AVR? Вероятно, при прочих равных условиях и при условии, что оба включают управление басами. Но при интеграции сабвуфера не все одинаково. Слышимые улучшения, предлагаемые управлением басами, легко перевешивают любые улучшения, которые может обеспечить более совершенный усилитель и/или предусилитель без управления басами .

С помощью AVR вы можете запустить программное обеспечение для автоматического эквалайзера или автоматической калибровки, которое входит в состав большинства из них, чтобы исключить большую часть догадок при настройке. Затем поэкспериментируйте с частотой, на которой основные динамики и сабвуфер будут передавать друг другу: частота кроссовера. Если вы используете автоматический эквалайзер, после его завершения важно определить громкоговорители как маленькие в меню настройки AVR, независимо от их фактического размера, а затем проверить и отрегулировать уровень громкости сабвуфера AVR с помощью измерителя звукового давления. а также на слух, как описано в прошлом месяце.Вы хотите, чтобы сабвуфер вносил свой вклад в общий звук, но не настолько, чтобы он выделялся. На мой взгляд, даже если ваши основные динамики напольные, ваш сабвуфер, скорее всего, будет лучше воспроизводить частоты ниже 80 Гц, поэтому я рекомендую идентифицировать их в программном обеспечении ресивера как Small. Если это мини-мониторы, серьезно рассмотрите возможность пересечения их частот не ниже 80 Гц и, возможно, где-то между 80 и 120 Гц — это позволит сабвуферу воспроизводить большую часть баса, и, поскольку ваши основные динамики теперь освобождены от большинства басовых функций, увеличить их чистота средних частот.

Тем не менее, если у вас есть большие высококачественные напольные акустические системы, которые могут уверенно воспроизводить низкие басы, попробуйте запустить их в полнодиапазонном режиме ( т. не будет применять HPF), и установите LPF вашего сабвуфера на или около частоты, на которой ваши динамики естественным образом снижают низкие частоты, как описано в статье прошлого месяца. Насколько хорошо это работает, в основном зависит от размера и обстановки вашей комнаты, расположения колонок в ней и самих колонок.Идея здесь состоит в том, чтобы поэкспериментировать с настройками HPF и LPF, чтобы найти то, что звучит лучше всего для вас, и AVR упрощает такие эксперименты.

Я считаю себя довольно объективно настроенным аудиофилом, который любит аппаратный аспект этого хобби не меньше, чем любой другой парень. Я не утверждаю, что любой, кто чувствует то же, что и я, должен постоянно жить с AVR в основе своей двухканальной системы. Я полагаю, что если ваша цель — хороший звук 2.1-канальной системы по не слишком высокой цене, AVR — лучший способ начать.

Использование двухканального предусилителя или интегрального усилителя

По мере того, как вы продвигаетесь в этом хобби, вы можете найти высококачественный двухканальный интегрированный усилитель или пару предусилителя и усилителя мощности, которые обеспечивают полное управление басами, подобное тому, что есть в AVR. Высококачественные аудиокомпоненты, удовлетворяющие этому требованию, немногочисленны, но, похоже, все меняется. Двумя текущими примерами интегрированных усилителей с управлением басами являются Parasound Halo P 6 и Anthem STR Integrated Amplifier, и они работают по-разному.Halo P 6 управляет басами в аналоговой области, в то время как интегрированный усилитель STR делает это с цифровой обработкой сигнала (DSP), а также предлагает коррекцию помещения. Может ли аналог или цифра быть лучше в этом, выходит за рамки этой статьи; все, что я скажу здесь, это то, что, независимо от области, наличие фильтров низких и высоких частот, встроенных в интегрированный усилитель, может значительно упростить установку сабвуфера.

Встроенный усилитель Anthem STR

А как насчет двухканального энтузиаста, который хочет внедрить фильтры низких и высоких частот в систему, в которую он уже вложил много денег, но в которой вообще нет управления басами? Это была моя ситуация.Моя система усиления McIntosh Laboratory состоит из раздельных компонентов — предусилителя C47 и усилителя мощности MC302 — без управления басами. К счастью, как я упоминал в прошлый раз, почти все современные сабвуферы оснащены встроенным LPF, так что об этом позаботились. Но как установить и применить HPF? Для таких систем, как моя, многие опции доступны в виде надстроек.

Производители профессионального и автомобильного аудиооборудования предлагают недорогие специализированные активные кроссоверы с регулируемым линейным выходом для вставки между предусилителем и усилителем или для использования со встроенным усилителем, имеющим выходы предусилителя и входы усилителя мощности.Начать стоит с Behringer Super-X Pro CX2310 V2, аналогового кроссовера с богатым набором функций, который можно приобрести на Amazon примерно за 110 долларов. Если вы ищете более одобренный аудиофилами активный аналоговый кроссовер линейного уровня, Bryston предлагает 10B-Sub (3595 долларов). Я очень рекомендую Marchand Electronics, которая может настроить для вас линейный кроссовер за небольшие деньги. Поэкспериментировав с Behringer, я купил Marchand XM446 (495 долларов), который заказал в конфигурации с ФВЧ на частоте 120 Гц и наклоном 24 дБ на октаву для обоих каналов. Эти настройки я получил, проведя множество измерений и много раз прослушивая.Я измерил XM446, как только он был доставлен, и обнаружил, что он находится в пределах 1% от этих спецификаций. И поскольку он пассивный, он никак не повлиял на чрезвычайно низкий уровень шума моего McIntosh MC302.

Маршан Электроникс XM446

Другим способом реализовать управление басами на линейном уровне в системе, не имеющей возможности HPF, является процессор цифровой коррекции помещения miniDSP DDRC-24 USB DAC+DSP (399 долл. США), который использует DSP для управления кроссовером. DDRC-24 также включает в себя программное обеспечение Dirac для коррекции комнаты в реальном времени, которое я использую, люблю и настоятельно рекомендую.Он имеет одну пару несимметричных аналоговых входов (RCA), два цифровых входа (USB, оптический TosLink) и два набора несбалансированных стереовыходов (RCA), настраиваемых для управления басами. Если вам не нравится идея аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования внутри DDRC-24, DDRC-22D от miniDSP (799 долларов с микрофоном UMIK-1; у меня есть один из них) является чисто цифровым. от входа к выходу, без преобразования в аналоговый — и, следовательно, без управления басами. (Управление басом и использование Dirac Live с DDRC-22D потребует настройки HPF либо путем вставки внешнего компонента между предусилителем и усилителем, либо использования предусилителя или встроенного усилителя со встроенным управлением басом.)

миниDSP DDRC-24

Одним из самых сложных компонентов на рынке для превращения сабвуфера в стереосистему является предусилитель Anthem STR (4000 долларов США), который предлагает способы настройки 2.1-канальной (один сабвуфер) и 2.2-канальной (два сабвуфера) систем. Он не только обеспечивает полнополосную (15 Гц-20 кГц) настраиваемую пользователем коррекцию гимна помещения (ARC), но также позволяет пользователю выбирать независимые срезы LPF и HPF для двух сабвуферов, а для максимально плавного перехода он может даже применить фазовую коррекцию к одному или обоим сабвуферам и основным динамикам.(Недавно я говорил о предусилителе STR с его дизайнерами Питером и Марком Шаком; см. этот раздел в следующем месяце.)

Доступны другие варианты; это должно дать вам представление о том, что возможно и с чего вы можете начать.

Измерения и настройки эквалайзера

Если вы выбрали способ настройки HPF, который не включает коррекцию помещения, вам следует использовать программное обеспечение, такое как Room EQ Wizard (REW, обсуждалось в прошлом месяце), для измерения выходного сигнала сабвуфера в диапазоне от 10 до 200 Гц и ищите самую плавную частотную характеристику.(Под «самым гладким» я подразумеваю FR с наименьшим количеством и/или наименее выраженными пиками и нулями.) Это даст вам наиболее многообещающие позиции для вашего сабвуфера. Как уже упоминалось в прошлом месяце, предпочтение следует отдавать размещению на передней звуковой сцене, если вы планируете установить частоту верхних частот сабвуфера выше 80–100 Гц, из-за проблем, вызванных размещением сабвуфера в неудачном месте — например, . , вы можете слышать вклад сабвуфера отдельно от ваших основных динамиков, что не очень хорошо.

Как описано в прошлом месяце, по причинам, уникальным для моей комнаты, я установил LPF на 130 Гц и HPF на 120 Гц с наклоном 24 дБ на октаву для моего сабвуфера SVS SB-4000 и динамиков Bowers & Wilkins 705 S2.SB-4000 включает встроенный параметрический эквалайзер (три точки), которым можно управлять с помощью бесплатного приложения SVS Subwoofer Control. Возможности эквалайзера SB-4000 не являются полноценной коррекцией помещения, но могут использоваться для сглаживания частотной характеристики. С помощью приложения Subwoofer Control, установленного на моем смартфоне Samsung S9, я немного сгладил, то есть улучшил, басовую характеристику системы.

График ниже иллюстрирует комбинированную частотную характеристику моих основных динамиков Bowers & Wilkins 705 S2 и сабвуфера SB-4000 в помещении без эквалайзера (зеленый) и с эквалайзером (синий).

Должно быть очевидно, что нули в частотах 63 и 133 Гц были несколько заполнены. Различия могут не выглядеть большими, но с точки зрения звука они значительны. Прослушивание с включенным параметрическим эквалайзером SVS обеспечивает более четкое звучание басов и давление на грудь.

И последнее замечание: для простоты на графике B&W/SVS выше показаны только два измерения, сделанные в моем месте прослушивания. Поскольку низкочастотная характеристика в комнате может значительно различаться даже при небольших изменениях положения микрофона, важно провести от шести до девяти измерений, каждое из которых находится в разных положениях в радиусе от 1 до 2 футов (высокое и низкое положение микрофона). вокруг основной позиции прослушивания — даже если в этой позиции сидит только один человек — а затем усреднить их, перед , решив, какие пики и/или нули для эквалайзера.Бас воспринимается не только ушами — его ощущаешь всем телом. Вот почему важно не оптимизировать басовый отклик на основе одного измерения, проведенного в одном месте.

Уже убедились?

Каким бы кратким ни было это введение, я надеюсь, что по крайней мере некоторые из вас смогут использовать его с пользой. Если вы все еще не убеждены хотя бы попытаться добавить, интегрировать и оптимизировать сабвуфер в вашу двухканальную систему, подумайте вот о чем: я оценил множество высококачественных башенных громкоговорителей в своей комнате, но независимо от того, насколько они хороши. звучали ли они, или насколько впечатляющими были их басы, или насколько высоки их цены, басы, которые я слышу от них и , никогда не были так хороши, как басы, которые я ощущал, когда выходы этих динамиков дополнялись одним или двумя сабвуферами в моем настроенном , система с комнатной коррекцией. всегда давал лучший звук — и разве это не лучшая причина, чтобы попробовать один или два сабвуфера?

В следующий раз: Питер и Марк Шак о том, как предусилитель Anthem STR упрощает и упрощает интеграцию сабвуфера в двухканальную систему.

. . . Diego Estan
[email protected]

Цепь фильтра нижних частот сабвуфера · PDF-файлACTIVE FILTER SUBWOOFER STEREO AUDIO YIROSHI RS 2600 были исследованы схемы пассивных фильтров двух типов (низкочастотные и полосовые)

  • Цепь фильтра нижних частот сабвуфераЭто Усилитель с питанием от фильтра нижних частот и встроенной подачей регулятора частоты.Это простейшая схема фильтра нижних частот сабвуфера, использующая одиночный операционный усилитель uA741. Схема очень низкая стоимость по отношению к их работе. Частота среза.

    Это высококачественный фильтр нижних частот для сабвуфера для лучшего отклика басов на вашу аудиосистему. Он использует операционный усилитель IC 4558 для своей работы. Он имеет громкость. схема проходного фильтра. В фильтре нижних частот, предназначенном для пассивного сабвуфера, частота среза должна быть в пределах от 100 Гц до 180 Гц.Рассмотрите возможность использования программного обеспечения САПР для проектирования этой схемы. (Фильтр нижних частот для сабвуфера)Фильтр нижних частот сабвуфера. Я загрузил его видео, чтобы убедиться, что эта схема работает на 100% идеально.

    Цепь фильтра нижних частот сабвуфера>>> НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ

  • 5: В пакете BF052 используется операционный усилитель Texas Instruments с двойным операционным усилителем повышенной точности LF412, это вход трубки полевого операционного усилителя, низкое напряжение смещения, изготовление. Фильтр нижних частот — сабвуфер :: принципиальные схемы, фильтр низких частот для сабвуфера, проект электроники.Схема усилителя сабвуфера 100 Вт, рабочая, здесь. Это схема фильтра сабвуфера на 12 Вольт, которая взята с сайта схем сегодня. Эту схему можно использовать с любым усилителем для фильтрации нижних частот. Фильтр низких частот для сабвуфера, выход электроники для управления цепью сабвуфера. Недорогой инвертор мощностью 500 Вт от 12 В до 220 В Металлоискатель. АКТИВНЫЙ ФИЛЬТР САБВУФЕР СТЕРЕО АУДИО YIROSHI RS 2600 были исследованы два типа схемы пассивного фильтра (низкочастотный и полосовой).Затем. низкая обработка для комбинаций сабвуферов VTX V25-II и G28, S28 или VT4880A по всему массиву (глобальные настройки), некоторые фильтры зависят от группы цепей, а некоторые — фильтр нижних частот 80 Гц для сабвуферов VTX S28 или G28. Купить фильтр нижних частот сабвуфера по низким ценам на Aliexpress.com сейчас. NE5532 Готовая схема фильтра нижних частот сабвуфера собрана на плате усилителя.

    Найдите дешевый фильтр нижних частот сабвуфера, найдите лучший сабвуферНизкочастотный двойной NE5532 Цепь обработки сабвуфера Фильтр нижних частотКомплект печатной платы.

    TL062 Фильтр нижних частот сабвуфера. Фильтр нижних частот сабвуфера TL062. Электрическая схема Скачать: Фильтр нижних частот сабвуфера TL062Подробнее.

    Вам нужна принципиальная схема, подходящая для сборки сабвуфера? Здесь мы дадим вам принципиальную схему фильтра низких частот.

  • В этой статье кратко описывается фильтр нижних частот сабвуфера с одним операционным усилителем Ic. Глубокое понимание элементов схемы может быть более эффективным, чтобы понять это.

    GT SUB 15 A — GT SUB 15 A предлагает выдающееся качество: входы для активных сабвуферов, линейный выход XLR, регулируемый фильтр нижних частот и отфильтрованный сателлитный выход 100 Гц.Индикаторы: сигнал, предел, защита (включена схема защиты), мощность. Дешевый комплект печатной платы фильтра нижних частот Dual NE5532 SubwooferProcessing Circuit, вы можете получить более подробную информацию о двойной схеме обработки сабвуфера NE5532. Фильтр низких частот 3 кГц плюс аудиоусилитель. В этой схеме используется фильтр с переключаемым конденсатором. Аудиотрансформаторы IC, генераторы, источники питания, пользовательские подсистемы.

    фильтр нижних частот Drones vision 1400mhz LPF12 13396 доступен здесь ручка усилителя платы bf052 сабвуфера схема фильтра нижних частот несимметричный балансный.Эта схема усиления басов общего назначения представляет собой фильтр нижних частот, известный на протяжении десятилетий на протяжении многих лет, который можно использовать для увеличения усиления басов до усиления усилителя. Печатная плата усилителя Mega Bass / фильтр нижних частот / одиночный источник питания 2.1 3-канальный усилитель звука 22 Гц-300 Гц, купить различные высококачественные Mega Bass.

    >>> НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ

  • Что такое схема фильтра нижних частот?

    В этой презентации рассматриваются активные фильтры нижних частот .Для тех, кто никогда не работал с фильтрами, собственно обсуждению предшествует краткий обзор терминологии, относящейся к характеристикам фильтров и терминологии. Обсуждаются топология Sallen-Key и фильтр нижних частот Баттерворта , рабочие параметры рассчитываются, а затем проверяются экспериментально.

    Каталог

    Ⅰ Введение

    Фильтр нижних частот — это фильтрующее устройство.В частности, фильтр нижних частот представляет собой фильтр , который пропускает сигналы с частотой ниже выбранной частоты среза и ослабляет сигналы с частотами выше частоты среза. Точная частотная характеристика фильтра зависит от конструкции фильтра. Его правило заключается в том, что низкочастотный сигнал может проходить нормально, а высокочастотный сигнал, превышающий установленный порог, блокируется и ослабляется. Однако величина блока и ослабление будут варьироваться в зависимости от частоты и различных процедур фильтрации (другими словами, различных целей фильтрации).Кроме того, ее иногда называют фильтрацией с высокочастотным удалением или фильтрацией с наивысшим удалением.

    Фильтр с низким проходом

    ⅱ Терминология

    2.1 Низкий Проходной фильтрацию

    Низкая частота пасса. чем эта частота, он не может пройти. В цифровом сигнале эта точка частоты также называется частотой среза.Когда частотная область выше частоты среза, всем присваивается значение 0. Поскольку низкочастотный сигнал проходит через весь этот процесс, он называется фильтрацией нижних частот.

    Концепция фильтрации нижних частот существует в самых разных областях, таких как электронные схемы, сглаживание данных, акустическая блокировка, размытие изображения и так далее. Например, в области обработки цифровых изображений низкочастотная фильтрация может сглаживать изображение и устранять шумы.

    2.2 C utoff  Частота фильтра нижних частот

    В электронике частота среза  – это частота, при которой мощность выходного сигнала цепи (например, провода, усилителя, электронного фильтра) превышает или падает ниже проводимая частота.

    Когда частота сигнала ниже частоты среза, сигнал проходит; когда частота сигнала выше частоты среза, выходной сигнал сильно ослабляется. Эта частота среза определяется как граница между полосой пропускания и полосой задержания.

    формула расчета частоты среза:

    2.3 Принцип работы

    Используйте принцип конденсаторов для прохождения высокой частоты и блокировки низкой частоты, проходя через низкую частоту и блокируя высокую частоту с эффектом индуктивности. Для высокой частоты, которую необходимо отсечь, она блокируется методом поглощения емкости и препятствия индуктивности; для требуемой низкой частоты выполнено прохождение высокого сопротивления конденсаторами и прохождением низкого сопротивления индуктором.

     

    Ⅲ Фильтр нижних частот

    Для разных фильтров затухание сигнала на каждой частоте отличается. При использовании в аудиоприложениях его иногда называют фильтром верхних частот или фильтром высоких частот.

    Концепция фильтра нижних частот имеет множество различных форм, включая электронные схемы (например, фильтр hass, используемый в звуковом оборудовании, цифровые алгоритмы для сглаживания данных, акустические барьеры, размытие изображения и т. д.) А устранение краткосрочных колебаний и сохранение долгосрочных трендов обеспечивает плавную форму сигнала.

    Роль ФНЧ в обработке сигналов эквивалентна скользящему среднему в финансовой сфере. Существует много типов фильтров нижних частот, среди них наиболее распространены фильтры Баттерворта и фильтры Чебышева.

    ⅳ Low P ASS F Ilter ING C IRCIUT 9003
    C IRCIUT 9003 C IRCIUT 9003 C IRCIUT 9003 C IRCIUT 9003 C IRCIUT 9003 C IRCIUT 9003 . через, не пропуская средне- и высокочастотные сигналы в автомобильном усилителе.Его функция состоит в том, чтобы отфильтровывать компоненты среднего и высокого тона в звуковом сигнале и усиливать басовую составляющую для управления низкочастотным динамиком динамика. Поскольку усилитель мощности автомобиля является полнодиапазонным усилителем мощности, обычно используется конструкция усиления класса AB, а потери мощности относительно велики. Таким образом, фильтрация сигнала низкочастотного диапазона делает средне- и высокочастотный динамик лучшим выбором для экономии энергии и обеспечения качества звука.

    Идеальный фильтр нижних частот , позволяющий низкочастотным сигналам проходить через фильтр без потерь.Когда частота сигнала превышает частоту среза, сигнал затухает до бесконечности.

    Схема активного фильтра нижних частот первого порядка является простейшей схемой фильтра, а также наименьшим блоком, составляющим схему активного фильтра нижних частот второго порядка или высокого порядка .

    Электрические схемы: общая схема фильтрации нижних частот

    Фильтр первого порядка снижает интенсивность сигнала наполовину (примерно — 6 дБ) при удвоении частоты (повышение октавы).Диаграмма Боде амплитуды фильтра первого порядка представляет собой горизонтальную линию ниже частоты среза и диагональную линию выше частоты среза. На границе между двумя прямыми линиями также есть «кривая колена».

    Фильтр второго порядка может играть большую роль в подавлении высокочастотных сигналов. График Боде фильтра этого типа аналогичен графику фильтра первого порядка, но его скорость спада выше. Например, фильтр Баттерворта второго порядка (который представляет собой схему RLC с критическим затуханием без пиков) снижает уровень сигнала до начальной четверти (12 дБ на удвоение частоты), когда частота удваивается.Начальная скорость спада других фильтров второго порядка может зависеть от их добротности, но конечная скорость составляет — 12дБ на удвоение частоты.

    Фильтры третьего и высшего порядка аналогичны. Одним словом, скорость спада последнего фильтра n-го порядка составляет 6 ндБ на октаву.

     

    Ⅴ Технические советы

    5.1 Цепь фильтрации

    Обычно используемые схемы фильтрации представляют собой пассивную фильтрацию и 6 активную фильтрацию8.Если компонент схемы фильтрации состоит только из пассивных компонентов (резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности), он называется схемой пассивного фильтра. Основными формами пассивной фильтрации являются емкостной фильтр, фильтр индуктивности и комплексный фильтр (включая инвертированный L-тип, LC-фильтр, фильтр LCπ-типа и фильтр RCπ-типа и т. д.). Если схема фильтра состоит не только из пассивных компонентов, но и из активных компонентов (биполярных, монопольных и интегральных операционных усилителей), она называется активной схемой фильтра. Основной формой активной фильтрации является активная RC-фильтрация, также известная как электронные фильтры.

    1. Цепь пассивного фильтра

    Схема пассивного фильтра имеет простую конструкцию и легка в проектировании, но ее коэффициент усиления в полосе пропускания и частота среза меняются в зависимости от нагрузки, поэтому она не подходит для приложений, где требуется высокая обработка сигнала. Цепи пассивных фильтров обычно используются в силовых цепях, таких как выпрямление источника питания постоянного тока или фильтрация цепей LC (катушка индуктивности, конденсатор) для сильноточных нагрузок.

    2. Цепь активного фильтра

    Нагрузка схемы активного фильтра не влияет на характеристики фильтра, поэтому его часто используют в приложениях, где требуется высокая обработка сигнала.Схема активного фильтра обычно состоит из RC-цепи и встроенного операционного усилителя и должна использоваться с подходящим источником питания постоянного тока, а также может быть усилена. Но состав и конструкция схемы также сложнее. Схемы активных фильтров не подходят для приложений с высоким напряжением и сильным током, а подходят только для обработки сигналов.

    По характеристикам фильтра амплитудно-частотная характеристика его усиления по напряжению может точно описать, относится ли схема к фильтру нижних частот, верхних частот, полосовому или режекторному фильтру, поэтому если полоса пропускания и полоса задерживания можно качественно проанализировать в полосе частот, можно определить тип фильтра.

    5.2 Методы идентификации фильтра нижних частот

    Если частота сигнала стремится к нулю , имеется определенный коэффициент усиления напряжения, а когда частота сигнала стремится к бесконечности, коэффициент усиления напряжения стремится к нулю, что является фильтр нижних частот; наоборот, если частота сигнала стремится к бесконечности, имеется определенный коэффициент усиления напряжения. И когда частота сигнала стремится к нулю, коэффициент усиления напряжения стремится к нулю, что является фильтром верхних частот; если частота сигнала стремится к нулю, а к бесконечности коэффициент усиления по напряжению стремится к нулю, то это полосовой фильтр; в противном случае, если частота сигнала при напряжении равна нулю и бесконечности, усиление по напряжению имеет одно и то же определенное значение, а коэффициент усиления по напряжению стремится к нулю в определенном диапазоне частот, что является полосовым заграждающим фильтром.

     

    Ⅵ Функции фильтра нижних частот

    1. Фильтр нижних частот представляет собой компонент или комбинацию электронных схем, которые пропускают сигналы, проходящие ниже частоты среза, в то время как сигналы выше частоты среза не могу пройти.

    2. Когда в разветвителе динамика используется фильтр нижних частот, басы в сигнале можно отделить и установить отдельный усилитель, позволяющий работать сабвуферу.

    3.В радиопередатчиках можно использовать фильтр нижних частот для блокировки гармонических излучений, которые могут создавать помехи другим средствам связи.

    4. При передаче по сети сплиттер DSL использует фильтр нижних и верхних частот для разделения сигналов DSL и POTS, которые совместно используют витую пару.

    5. В электронном аналоговом музыкальном устройстве, музыкальном аналоговом синтезаторе работает фильтр нижних частот.

     

    Пример:

    ШИМ имитирует ЦАП через RC Фильтр нижних частот

    Когда для схемы требуется ЦАП, а микроконтроллер не имеет периферийного устройства ЦАП , можно использовать ШИМ для имитации функции ЦАП через RC-фильтр нижних частот.

    При использовании ФНЧ для имитации ЦАП частота ШИМ должна быть намного больше частоты среза RC-цепи ФНЧ fc = 1/2 πRC (более чем в 10 раз). Выходное напряжение Vout=Vcc*Duty.

    Примечание:

    1. При нормальных условиях , когда емкость C мала, а сопротивление R велико, потери выходного напряжения малы, а пульсации велики; когда емкость C велика, а сопротивление R мало, потери выходного напряжения велики, а пульсации малы.Следовательно, чтобы получить точное цифро-аналоговое преобразование с более высокой линейностью, обычно используется меньший конденсатор, а электролитический конденсатор не используется как можно чаще.

    2. Чтобы улучшить управляющую способность выхода, высокопроизводительный повторитель напряжения обычно добавляется после фильтра нижних частот RC, а к выходу повторителя добавляется электролитический конденсатор фильтра для дальнейшего увеличения выходное напряжение плавно. Однако следует отметить, что выходное напряжение в это время может содержать больше гармонических составляющих переменного тока.При неправильном обращении повторитель напряжения может быть поврежден. Решение состоит в использовании небольшого танталового конденсатора. Причем порядок конденсаторов здесь должен быть такой, что электролитический конденсатор впереди, а танталовый сзади.

    3. Если требования к точности и линейности выходного напряжения не высоки, но требования к пульсациям высоки, или когда напряжение относительно фиксировано, можно использовать более крупную комбинацию фильтров. Хотя потери постоянного тока больших конденсаторов велики, мы можем добиться требуемого выходного напряжения, отрегулировав рабочий цикл ШИМ, или добиться точного фиксированного выходного напряжения за счет обратной связи первичного АЦ-преобразования.Необходимо только добавить повторитель напряжения, чтобы упростить использование схемы сбора данных после каскада, а точка сбора данных AD размещается на выходе повторителя.

    4. Если первичный RC-фильтр нижних частот не работает, можно использовать многоступенчатый RC-фильтр нижних частот для дальнейшего улучшения плавности вывода.

    Пассивный фильтр нижних частот

    Ⅶ Конструкция фильтра нижних частот

    7.1 Конструкция КИХ-фильтра

    Конструкция КИХ-фильтра относительно проста, т.е. пройти фильтр.Обычно этот идеальный фильтр нижних частот представляет собой прямоугольное окно в частотной области. Согласно преобразованию Фурье мы видим, что эта функция является функцией дискретизации во временной области, в общем случае выражение этой функции: sa(n)=sin(n∩)/n∏.

    Эта последовательность выборки бесконечна и не может быть рассчитана компьютером. Следовательно, нам нужно усечь эту функцию выборки. То есть добавить оконную функцию, другими словами, легендарное окно. Это означает, что последовательность дискретизации во временной области умножается на оконную функцию, а бесконечная последовательность дискретизации во временной области разрезается на конечное значение последовательности.Однако оконная функция также влияет на частотную область семпловой последовательности: частотная область в это время представляет собой не идеальное прямоугольное окно, а фильтр нижних частот с переходной полосой и пульсацией. Обычно, в зависимости от добавленной оконной функции, после выборки окна затухание в полосе задерживания фильтра нижних частот, полученное в частотной области, также отличается. Обычно мы выбираем подходящую оконную функцию на основе этого затухания в полосе задерживания, например прямоугольное окно, окно Хэннинга, окно Хэмминга, окно БЛЭКМЕНА, окно Цезаря и т. д.После выбора конкретной оконной функции требуемый порядок и выражение этой оконной функции рассчитываются в соответствии с параметрами разработанного фильтра, затем используйте эту оконную функцию для умножения последовательности образцов, чтобы получить импульсную характеристику фактического фильтра.

    7.2 Конструкция БИХ-фильтра (метод билинейного преобразования)

    Концепция конструкции БИХ заключается в следующем: передаточная функция аналогового фильтра определяется в соответствии с параметрами разрабатываемого фильтра, а затем конструкция цифрового фильтра осуществляется билинейным преобразованием или инвариантностью импульсной характеристики по передаточной функции.Его конструкция более сложная, и сложность заключается в определении его передаточной функции аналогового фильтра H(s), но это можно сделать с помощью программного обеспечения. Конкретные шаги его реализации: Сначала вам нужно определить, какой фильтр вам нужен, типа Баттерворта, типа Чебышева или любого другого типа. При выборе модели можно определить порядок и выражение передаточной функции на основе параметров проекта и формулы расчета для этого фильтра. Обычно в этом процессе возникает проблема предыскажения (это только проблема, на которую нужно обращать внимание методом билинейного преобразования, в то время как метод инвариантной импульсной характеристики такой проблемы не имеет).После определения H(S) путем билинейного преобразования можно получить разностное уравнение его цифровой области.

    7.3 Сравнение БИХ и КИХ

    С точки зрения производительности передаточная функция БИХ-фильтра включает два набора регулируемых коэффициентов, ноль и полюс, и единственное ограничение полюса находится в единичном круге. Следовательно, высокая селективность может быть достигнута с меньшим порядковым номером, меньшим количеством ячеек памяти, меньшим количеством вычислений и более высокой эффективностью. Но эта высокая эффективность достигается за счет фазовой нелинейности.Чем лучше селективность, тем сильнее фазовая нелинейность. Полюс передаточной функции КИХ-фильтра зафиксирован в начале координат и неподвижен. Он может изменить свою производительность, только изменив нулевое положение. Следовательно, для достижения высокой селективности необходимо использовать более высокий порядок; для одного и того же индекса конструкции фильтра порядок, требуемый КИХ-фильтром, может быть в 5-10 раз выше, чем БИХ-фильтр. В результате стоимость выше, а сигнал выше. Задержка также велика; если требуется линейная фаза, БИХ-фильтр должен быть добавлен к всепроходной сети для фазовой коррекции, что также сильно увеличивает порядок и сложность фильтра, а КИХ-фильтр может получить строгую линейную фазу.

    Конструктивно БИХ-фильтр должен использовать рекурсивную структуру для настройки полюсов и обеспечения того, чтобы полюса находились в единичном круге. Из-за эффекта конечной длины слова коэффициенты округляются во время операции, вызывая смещение полюсов. Эта ситуация иногда вызывает проблемы со стабильностью и даже паразитные колебания. Напротив, пока КИХ-фильтр использует нерекурсивную структуру, не возникает проблем со стабильностью как в теоретических, так и в практических операциях с конечной точностью, и, таким образом, частотная ошибка также невелика.Кроме того, КИХ-фильтр может использовать алгоритм быстрого преобразования Фурье, и скорость работы может быть намного выше при том же порядке.

    Кроме того, следует отметить, что хотя конструкция БИХ-фильтра проста, он по-прежнему разработан как обычный фильтр с сегментацией постоянными характеристиками , такими как фильтр нижних частот, фильтр верхних частот, полосовой и полосовой фильтры. -стоп, который часто невозможно отделить от формы аналогового фильтра. КИХ-фильтр гораздо более гибкий, особенно потому, что его легко адаптировать к определенным специальным приложениям, таким как формирование цифрового дифференциатора или преобразователя Хиллера, поэтому он имеет большую адаптируемость и широкий спектр приложений.

    Из приведенного выше сравнения видно, что БИХ-фильтры и КИХ-фильтры имеют свои сильные стороны, поэтому при практическом применении нам следует выбирать из многих аспектов. С точки зрения требований к использованию, в случае нечувствительности к фазовым требованиям, таким как языковая коммуникация, более целесообразно использовать IIR, чтобы он мог полностью использовать свои экономичные и эффективные функции; для обработки сигнала изображения, передачи данных и других систем, передающих информацию по форме волны, требуется, чтобы линейная фаза была выше.Если есть возможность, лучше использовать КИХ-фильтр. Конечно, в практических приложениях можно учитывать и другие факторы.

    Независимо от IIR и FIR, чем выше порядок , тем больше задержка сигнала. А между тем, в БИХ-фильтре чем выше порядок, тем выше требования к точности коэффициента, иначе легко вызвать ошибку конечной длины слова, чтобы сдвинуть полюс на единицу вне поля. Поэтому при выборе заказа он рассматривается комплексно.

     

    Часто задаваемые вопросы о том, как работает фильтр нижних частот

    1. Для чего используется фильтр нижних частот? Фильтры нижних частот
    используются для фильтрации шума в цепи. «Шум» — это высокочастотный сигнал. При прохождении через фильтр нижних частот большая часть шума удаляется и получается чистый звук.

     

    2. Когда бы вы использовали фильтр нижних частот?
    Фильтр нижних частот можно очень эффективно использовать для имитации ощущения, что один сигнал находится дальше от слушателя, чем другой (нефильтрованный) сигнал.Эту технику можно использовать очень быстро и легко для установления пространственного контраста между двумя сигналами, особенно если они разделены в стереофоническом поле.

     

    3. Как работает фильтр нижних частот?
    Фильтр нижних частот (ФНЧ) ослабляет содержимое выше частоты среза, позволяя более низким частотам проходить через фильтр. Например, фильтр нижних частот используется в синтезаторах, чтобы ослабить высокие гармоники и сделать звуки «темнее» или «мягче» по тембру.

     

    4.Почему невозможен идеальный ФНЧ?
    Это бесконечно непричинно:
    Если импульсная характеристика обозначается через h(t), выходной сигнал y(t), соответствующий входному сигналу x(t), определяется как: Значение y при любом t зависит от значений x вплоть до, если h(t) распространяется на. Таким образом, реализация в реальном времени для идеального фильтра нижних частот невозможна.

     

    5. Какова частота среза фильтра нижних частот?
    Частота среза фильтра нижних частот – это частота, при которой выходное (нагрузочное) напряжение равно 70.7% от входного (источника) напряжения. Выше частоты среза выходное напряжение ниже 70,7% от входного, и наоборот.

     

    Вам также может понравиться

    Полное введение и классификация фильтров и приложений

    Важные меры по предотвращению электромагнитных помех — технология фильтрации

    Принцип и функция фильтра

    Общие области применения фильтров

    Альтернативные модели

    Часть Сравнить Производители Категория Описание
    Произв.Номер детали: Y078510K0000T9L Сравните: Текущая часть Производители: Vishay Semiconductor Категория: Резисторы со сквозным отверстием Описание: VISHAY FOIL RESISTORS Y078510K0000T9L Резистор со сквозным отверстием, металлическая фольга, 10 кОм, 300 В, с радиальными выводами, 600 мВт, ± 0.01%, серия S
    № производителя: Y000710K0000T9L Сравните: Y078510K0000T9L против Y000710K0000T9L Производители: Vishay Semiconductor Категория: Резисторы со сквозным отверстием Описание: VISHAY FOIL RESISTORS Y000710K0000T9L Металлический фольговый резистор со сквозным отверстием, серия S, 10 кОм, 600 мВт, — 0.01%, 300 В, радиальные выводы
    № производителя: Y000710K0000T139L Сравните: Y078510K0000T9L ПРОТИВ Y000710K0000T139L Производители: Vishay Semiconductor Категория: Описание: RES 10 кОм 0.6W 0,01% РАДИАЛЬНЫЙ
    № производителя: Y079310K0000T9L Сравните: Y078510K0000T9L ПРОТИВ Y079310K0000T9L Производители: Vishay Semiconductor Категория: Описание: RES 10 кОм 0.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.