Простой активный фильтр НЧ с регулировками для усилителя сабвуфера. Сборка и подключение
Приветствую, Самоделкины!В этой статье мы затронем тему сабвуферов, а точнее тему сборки фильтра НЧ.
Как мы знаем: сабвуфер — это по сути колонка, которая лучше всего играет низкие частоты. Но музыка состоит не только лишь из одних низких частот, есть еще средние и высокие частоты. Низкочастотному динамику (сабвуферу) эти частоты по сути не нужны, они только зря будут нагружать динамик, и их желательно убрать. Именно для этого и придуманы фильтры НЧ, которые срезают ненужные сабвуферу средние и высокие частоты, тем самым выделяя низкочастотный диапазон.
Усилитель сабвуфера отличается от обычного усилителя только тем, что у него имеется фильтр НЧ. В качестве усилителя сабвуфера подойдут усилители АВ класса, Д класса и т.д. Далее мы рассмотрим, как можно собрать активный фильтр НЧ для сборки усилителя сабвуфера.
Дальнейшая инструкция взята с YouTube канала «Radio-Lab». Активный фильтр НЧ требует наличия питания. На изображении ниже представлена схема фильтра НЧ.
Данную схему автор нашел в интернете на одном из форумов.
Автор разработал и нарисовал вот такую печатную плату.
Готовая плата будущего фильтра НЧ для усилителя сабвуфера выглядит так:
Номиналы деталей, а также что и куда подключать промаркировано на самой плате. Все необходимые радиодетали (их не так много) можно найти практически в любом магазине радиодеталей или при необходимости заказать через интернет.
Приступаем к сборке. Начать удобнее всего с постоянных резисторов. Номинал можно определить мультиметром или использовать ESR тестер (у автора именно такой).
Один резистор установлен, аналогичным образом устанавливаем остальные резисторы, здесь нет ничего сложного, главное не спешить, чтобы ничего не напутать.
Резистор на 22кОм со звездочкой можно менять на другой резистор с сопротивлением больше или меньше, в зависимости от необходимого уровня ограничения входного сигнала.
Конденсатора номиналом 330пФ в наличии не было, его автор заменил конденсатором на 390пФ, для данной схемы это не критично.
Защитный диод один, устанавливаем его по соответствующей метке анода.
Далее необходимо установить на плату панельку для микросхемы сдвоенного операционного усилителя TL072. Панельку на плату нужно устанавливать по меткам ключа на панельке и на плате. Затем, так же по ключу, нужно установить в панельку и саму микросхему.
Далее займемся светодиодом. Установку производим соблюдая полярность.
Затем можно установить полярные электролитические конденсаторы. При установке необходимо соблюдать полярность. Номинал есть на корпусе. Необходимо использовать конденсаторы с напряжением не ниже напряжения питания.
Когда полярные конденсаторы установлены, можно установить клеммники.
А последними будут установлены переменные резисторы.
Для переменных резисторов также были приобретены вот такие вот ручки.
Сборка завершена, вот такой вот получился фильтр НЧ для усилителя сабвуфера с двумя регуляторами.
Ручкой с красной меткой можно будет регулировать уровень громкости баса, а ручкой с синей меткой – частоту среза. Расстояние между осями переменных резисторов примерно 52мм.
На изображении ниже представлены основные характеристики собранного фильтра НЧ.
Данный фильтр сабвуфера питается от однополярного источника питания в диапазоне от 9 до 18В. Это позволяет использовать его как в автомобиле, так и для портативной или стационарной акустики. Ну что ж, осталось только подключить собранный фильтр и проверить его работоспособность.
Подключение собранного фильтра предельно простое: есть вход, выход и питание. Плюс к тому же все необходимые обозначения нанесены на плату.
Для примера возьмем пару усилителей с однополярным питанием, один АВ класса на микросхеме ТДА7377, а другой Д класса на микросхеме ТРА3118.
Сначала попробуем подключить усилитель АВ класса на микросхеме ТДА7377, усилитель стерео, но по сути, два сигнальных входных контакта запараллелены по входу, и получается как бы 2 одинаковых моно усилителя из стерео усилителя (иногда это нужно для постройки сабвуферов на два динамика). Для лучшего понимания ниже представлена схема.
Питаться все это будет от аккумулятора с напряжением 12В.
Для запитки можно использовать любой подходящий блок питания с напряжением на выходе 12В. Когда питание подано, платы сигнализируют об этом светодиодными индикаторами.
Схема запитана. На данном этапе можно подключать источник звука (смастфон) и динамик (или два динамика), чтобы протестировать работоспособность сборки. Более подробно о процессе сборке, а так же испытаниях низкочастотного фильтра,
В динамике слышен только низкочастотный диапазон, собранный фильтр НЧ и схема усилителя сабвуфера работает. Регулировки тоже работают, справа уровень громкости баса, а слева частота среза.
Теперь давайте подключим усилитель Д класса на микросхеме ТРА3118. Подключение полностью аналогичное, схема представлена ниже:
И с этим усилителем схема прекрасно работает. По сути это уже готовый усилитель сабвуфера, который осталось установить в корпус и можно использовать, например, в автомобиле и все будет работать. В качестве усилителя можно использовать так же и усилитель на микросхеме TDA7377, просто он АВ класса и будет сильнее греться.
При напряжении питания 24В мощность усилитель на микросхеме ТРА3118 будет около 50Вт на нагрузку 4Ом. А напряжение питания фильтра сабвуфера ниже, и при питании 24В он может сгореть. Чтобы схема заработала при питании от 24В, то фильтр сабвуфера нужно запить через понижающий стабилизатор. Можно использовать L7812.
Это линейный понижающий стабилизатор с выходом 12В, который включается в разрыв по питанию фильтра сабвуфера.
Модули запитаны. ВНИМАНИЕ! На блоке питания напряжение 220В, не забывайте о правилах техники безопасности.
При питании 24В на минимальной громкости появился посторонний фоновый гул, чтобы от него избавиться, сборку необходимо будет установить в металлический корпус. Такой корпус послужит экраном и защитит фильтр и усилитель.
В такой схеме при напряжении питания 24В мощность усилителя будет около 50Вт. Можно также подключить этот усилитель, например, уже к имеющейся активной акустике и тем самым увеличить уровень баса.
Так же при желании можно собрать систему 2.1 и запитать ее от аккумулятора или блока питания с напряжением 12В.
В общем можно много чего собрать, это ограничено только вашей фантазией. На этом все. Благодарю за внимание. До новых встреч!
Источник (Source) Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
⚡️Фильтр для сабвуфера своими руками
На чтение 8 мин. Опубликовано Обновлено
Тем, кто обладает большой жилплощадью и не стеснен материально, нетрудно создать условия для слушания любимой музыки в качественном, самом естественном звучании.
Полагаем, однако, что среди читателей найдется немало таких любителей, которые, за неимением «пухлого» кошелька и крупногабаритной квартиры, не могут установить громкоговорители высокого качества и при прослушивании музыки вынуждены смириться с посредственным звуковоспроизведением.
Основные проблемы возникают при воспроизведении низких частот. Условием естественного воспроизведения низких звуков является перемещение больших воздушных масс. Избежать этого, как мы знаем, никак не удается. В соответствии с этим применяемый громкоговоритель должен обладать большой поверхностью диффузора и допускать его большой ход (смещение).Не стоит забывать и о том, что громкоговоритель ниже собственной резонансной частоты также не обеспечивает значительной отдели. Поэтому размеры корпуса акустической системы нужно выбирать так, чтобы сместить резонансную частоту вниз, насколько это возможно. Решить эту задачу поможет специальный басовый (низкочастотный) громкоговоритель сабвуфер.
Хорошее звучание при этом обеспечивает электронный корректор АЧХ и корпус, спроектированный надлежащим образом для используемого громкоговорителя. Термин «сабвуфер» — английского происхождения. Называемый так звукоизлучатель покрывает область самых низких звуковых частот. В этой области (ниже 150 Гц) человеческое ухо не способно к направленному восприятию звуков.
Локализация направления на источник (стереоэффект) возникает на более высоких частотах, поэтому можно ограничиться одним сабвуфером. Такое разделяется более пологими изломы АЧХ и ФЧХ излучения в районе низшей рабочей частоты. К увеличению Qпс приводит увеличение Rвых до 0.5Rзк.
Если с помощью корректора сгладить образовавшийся при увеличении Rвых до 0.5Rзк подъем АЧХ в районе высокочастотного горба, то по качеству звуковоспроизведения такое модернизированное ЗВУ будет заметно превосходить «правильную» систему УН-ФИ. Очевидно, что задача снижения модуляции Qпс и fря для ФИ не менее актуальна, чем для ЗЯ, поскольку в ФИ модуляции подвергается еще и Qпф.
Но в ФИ снижать Qмя до столь малых значений, как это рекомендовано выше, можно только снижением механической добротности, например, нанесением на подвес вязких материалов. В противном случае снизится Qаф, а это, как уже указывалось, крайне нежелательно, поскольку приводит к значительному снижению отдачи ФИ на низших частотах.
Горбы на АЧХ входного сопротивления ГГ приводят не только к «бубнению», но и создают трудности для УМЗЧ. При совместной работе с ФИ больше всего «неприятностей» усилителю доставляет низкочастотный склон низкочастотного горба АЧХ. Аналогичный характер нагрузки в районе высокочастотного горба АЧХ УМЗЧ преодолевает почти вдвое легче.
Немало неприятностей доставляют вышеуказанные горбы и конструкторам многополосных пассивных ГГ. Перечисленные факторы стали причиной широкого применения глубокого механоакустического демпфирования подвижной системы не только ВЧ и СЧ, но и НЧ-головок. Хотя при этом снижается КПД громкоговорителя, но в «классическом» ЗВУ эта мера оправдана, конечно, при разборчивости в выборе способов снижения Zвн.
При глубоком демпфировании механического резонанса Qмя сравнима с Qэя, при этом увеличение Rвых (до Rвых = 0.2…0.3Rзк) не оказывает заметного влияния ни на форму АЧХ излучения, ни на переходную характеристику ЗВУ. Это позволяет использовать для питания многой от оси ого ГГ усилитель тока (УТ), охваченный неглубокой ООС по напряжению (например, ламповый усилитель). Такой ГГ становится универсальным, способным одинаково хорошо работать и с транзисторными, и с ламповыми УМЗЧ.
Если же горб подавлен полностью, то для совместной работы с ГГ можно использовать даже «чистый» УТ. однако столь «прямолинейный» способ повышения качества звучания ЗВУ приводит к многократному снижению его КПД в широком диапазоне частот.
Приведенный выше анализ показывает, что значительного улучшения качественных показателей ЗВУ при одновременном сохранении высокого КПД громкоговорителя в районе частоты fря можно достичь заменой нелинейного элемента НЭ1 в петле ОС линейным. Для этого вначале нужно «заблокировать» действие нелинейной петли ОС, что достигается при питании ГГ от УТ, а затем систему УТ-ГГ нужно охватить линейной ОС. т.е. петлей ЭМОС.
Повышенный эффект от использования в системе УТ-ЗЯ петли ЭМОС достигается в том случае, когда ее используют для снижения нелинейных искажений и повышения динамической стабильности формы АЧХ излучения, а не для ее выравнивания. Сгладить АЧХ излучения системы УМЗЧ-ЗЯ можно и с помощью корректора.
Максимальный же эффект от применения ЭМОС в системе УТ-ЗЯ достигается в том случае, когда с ее помощью реализуются функции, традиционно выполняемые конструкцией ДГ. Улучшения качества звучания можно достичь и охватом петлей ЭМОС системы УТ-ФИ. Для формирования сигнала ЭМОС следует использовать лишь один датчик, а с заведомо худшей ФЧХ системы с ФИ, видимо, нужно смириться. Петля ЭМОС в таком устройстве используется для снижения Qпс до 1…1.5, т.е. выполняет ту же функцию, что и Rвых в классическом ЗВУ, но выполняет ее более корректно.
При изготовлении сабвуфера своими руками можно пойти двумя путями. Во-первых, использовать пассивный разделительный фильтр, встраиваемый в корпус громкоговорителя. Во-вторых, изготовить активный фильтр в виде отдельной схемы, включаемой на входе тракта, а затем использовать оконечный каскад (УМЗЧ) необходимой мощности и качества. Здесь мы опишем решение по последнему варианту.
Как видно из схемы, приведенной на рис.1. плата фильтра имеет 4 входа. Поскольку в наше время «в домашнем хозяйстве» используется множество различных плейеров, магнитофонов и прочих источников сигнала, нельзя знать точно, какого уровня сигнал мы будем подавать на схему.
Поэтому входной каскад следует сформировать в соответствии с этими возможностями. Эту задачу решает комплекс С1…С4, R1…R4, Р1. К парным входам с обозначением «Н» можно подключить выходы обоих каналов стереоусилителя, а к “L” его линейные выходы. Потенциометром Р1 устанавливается необходимый уровень сигнала, поступающего на вход усилителя (на ICa).
С его выхода сигнал разветвляется. Один путь ведет к переключателю К4. другой к усилителю ICb. Это инвертор с коэффициентом усиления Au= -1, выход которого также связан с К4. В соответствии с этим на контактах К4 имеется сигнал той же амплитуды, но с разностью фаз 180°. Для чего все это нужно? Объяснение простое.
Как правило, мы точно не знаем суммарного фазового сдвига в усилительной цепи. Для получения корректной звуковой картинки важным условием является излучение с одинаковой фазой всех громкоговорителей, включая сабвуфер, поэтому нужно позаботиться о том, чтобы можно было скорректировать его фазу.
Установка необходимой фазы производится во время прослушивания. Общий контакт К4 присоединяется к т.н. «корректору Линквица» (ICс и его пассивные цепи). Этот корректор создает частотно-зависимое усиление, компенсирующее падение кривой излучения громкоговорителя.
Теоретически это эквивалентно корректору RIAA у грампластинок. Поскольку громкоговорители не одинаковы, фильтры нужно индивидуально подстраивать под имеющуюся АС (согласно параметрам Thiele-Schmall). Знание этих параметров важно в силу того, что они характеризуют работу низкочастотного звукоизлучателя. встроенного в корпус.
Значения, указанные на схеме, даются для громкоговорителя типа KEVLAR SBX 2030. Корректор Линквица соединен с низкочастотным фильтром Баттер-ворта (R13…R24, С9…С11, ICd). Частоту среза фильтра можно изменять дискретно. Данное решение выбрано потому, что для настройки фильтра третьего порядка нельзя найти элемент настройки, приемлемый по цене и качеству. Применяемые для коммутации реле с 4 группами контактов полностью решают эту задачу.
Три переключателя К1. К2 и КЗ задают частоту среза фильтра. Фильтр для сабвуфера размещается на односторонней плате. Чертеж платы приведен на рис.2, а расположение элементов на рис.3. После изготовления платы перед установкой элементов освещаем ее яркой лампой и проверяем, нет ли где на ней разрывов или замыканий печатных дорожек.
Сначала припаиваем 3 перемычки, обозначенные на рис.3 непрерывными и пунктирной линиями, соединяющими по две точки. После этого последовательно припаиваем резисторы, конденсаторы, панельку под ИМС, реле, начиная с самых малогабаритных. Сопротивления резисторов лучше измерять омметром, а не определять по их цветовому коду.
После завершения монтажа проверяем качество пайки, правильность установки элементов, отсутствие замыканий дорожек. К отмеченным точкам подключаем напряжения питания (±12 В). Потребляемый ток зависит от количества включенных реле, но не может превосходить 150 мА.
Проверяем выходы операционных усилителей, постоянный уровень на каждом из них должен быть близок к 0. Если это имеет место, то схема готова к работе. С помощью осциллографа и звукового генератора контролируем АЧХ Она должна соответствовать рис.4 Порядковые номера кривых, соответствующих комбинациям переключателей К1…КЗ, указаны возле диаграмм.
Фильтр для малой громкости
При прослушивании музыки на малой громкости сильно не хватает низких и высоких частот. Регуляторы тембра часто не обеспечивают необходимого выравнивания характеристики. В этом случае можно воспользоваться предлагаемым корректирующим фильтром, который включается перед громкоговорителем. В зависимости от положения движка R1 меняется затухание фильтра на средних частотах, т.е. происходит относительный подъем низких и высоких частот.
Резонансная частота фильтра около 3 кГц. Резистор R1 лучше взять проволочный, типа ПЭВР, мощностью не менее 5 Вт Катушка индуктивности L1 наматывается на диэлектрическом каркасе диаметром 36 мм и содержит 180 витков провода ПЭЛ диаметром 1,5 мм. По краям каркаса на расстоянии 40 мм друг от друга закрепляются щечки диаметром 75 мм. Между слоями обмотки прокладывается изоляция из лакоткани или бумаги.
Фильтр для сабвуфера с регулировкой частоты и фазы
Схема блока обработки звукового сигнала с плавными регулировками:
громкости, верхней частоты среза, сдвига фазы.
Для чего нужен сабвуфер, думаю, никому объяснять не нужно. А если и нужно, то, как говорится, интернет вам в помощь. Там всего этого добра так же много, как низов в хорошем сабе, ну или как схем и описаний усилителей, пригодных для работы с мощными и не очень сабвуферами.
Однако, при проектировании либо приобретение данного типа акустики, следует учесть несколько нюансов:
1. Низкая нижняя граничная частота воспроизводимых частот — вещь всегда хорошая, и чем ниже, тем лучше. А вот чрезмерно-избыточная
выходная мощность —
не позволит раскрыть всех преимуществ изделия, мало того, может привести к анекдотичной ситуации, когда: «Установленный в машину «Ока»
сабвуфер разорвал её на части».
2. Для того, чтобы получить равномерный переход от нижней границы звучания основных АС к сабвуферу, необходима регулировка частоты
среза фильтра ФНЧ. Если соответствующей регулировки нет, то мы получаем: либо
провал, либо, наоборот, существенное увеличение громкости звука в диапазонах так называемых «верхнего баса» или «нижней середины».
3. Регулировка фазового сдвига также является весьма полезной функцией! Она необходима для того, чтобы сабвуфер и основная АС не
имели фазовых (временных) разногласий. Например, если сабвуфер стоит довольно далеко от колонок, то его звучание может запаздывать.
Так же фазовый сдвиг всегда возникает в ФНЧ сабвуфера, независимо от того — пассивный он или активный. Чтобы это скорректировать следует
использовать регулировку фазового сдвига.
Исходя из этих соображений, и была спроектирована схема НЧ фильтра для сабвуфера. Как обычно, повышенное внимание было уделено тому, чтобы
схема получилась максимально простой, качественной и, при отсутствии ошибок, не требовала настройки.
Рис.1
Фильтр построен на микросхеме TL082, представляющей собой сдвоенный ОУ, плюс немногочисленная пассивная рассыпуха. ОУ содержит полевые транзисторы на входах, что обеспечивает его высокое входное сопротивление, необходимое для корректной работы устройства сдвига фазы.
Элементы R1, C2, R3, R4,C3, R5, C4 и DA1.1, образуют ФНЧ (фильтр нижних частот третьего порядка) с регулируемой частотой среза.
Схему эту мы придумали на странице (ссылка на страницу). Её главным достоинством является наличие
всего одного регулирующего элемента R5, позволяющего перестраивать частоту среза в диапазоне 60…160 Гц.
Фильтр обеспечивает подавление внеполосных сигналов с затуханием −18дБ на октаву и имеет неравномерность АЧХ в полосе пропускания — менее
3дБ. Коэффициент передачи близок к 1.
Элемент DA1.2 с обвесом представляют собой классическую схему фазовращателя с величиной фазового сдвига, зависящей от номиналов элементов C5, 7, R8. Коэффициент передачи фазовращателя — также близок к 1.
Регулировку уровня фазового сдвига проще всего производить на слух при полностью подключённой акустической системе (основная АС + сабвуфер).
Выходное сопротивления каскада, к которому будет подключён данный фильтр, не должно превышать 1 кОм. Это может быть и выход любого ОУ, и выход эмиттерного или истокового повторителя.
Устройство может запитываться и от однополярного источника питания +Uп. В этом случае 4 вывод микросхемы следует посадить на землю,
а соответствующие выводы R2, R8 и R10 — к средней точке резистивного делителя, имеющего выходное напряжение +Uп/2.
TL082 сохраняет работоспособность при снижении напряжения питания вплоть до однополярного +12В.
Описанный в данной статье фильтр может применяться в сабвуферах в связке с массовыми и очень простыми в использовании микросхемами-усилителями НЧ. Изобретать для сабвуфера радикально качественный усилитель на транзисторах, а тем паче, упаси нас Бог — на лампах большого смысла нет. Довольно удачным выбором окажутся микросхемы TDA7294 или TDA7293 (ссылка на страницу) или их умощнённые варианты (на 200 и 800Вт), приведённые на странице ниже в разделе «Это тоже может быть интересно».
Активный фильтр для сабвуфера
Приветствую, меломаны-самоделкины!
Очень часто при создании качественной домашней аудиосистемы возникает вопрос, что подать на вход усилителя сабвуфера? Просто так подавать «сырой» необработанный сигнал нельзя, ведь сабвуфер должен воспроизводить только узкую полосу частот в нижней части слышимого диапазона. Конечно, можно сделать простейший пассивный фильтр из резисторов и конденсаторов, но он, во-первых, будет малоэффективным с точки зрения ослабления «ненужных» частот, и во-вторых, сильно ослабит уровень сигнала. Здесь на помощь приходят активные фильтры, в них уже используются активные компоненты (в частности, операционные усилители), они требуют внешнего питания, но зато обладают высокой эффективностью, и вдобавок позволяют вручную устанавливать полосу среза. Об одном из таких фильтров пойдёт речь в этой статье, его схема представлена ниже.
Она содержит в себе 4 операционных усилителя (или два сдвоенных на плате), из них U1.1 и U1.2 образуют сумматор, который смешивает сигналы с правого и левого каналов. Очень часто в фильтрах сабвуферов используют просто один канал, оставляя второй неподключенным — такая схема имеет право на жизнь, но в ней часть полезного сигнала может потеряться, а при использовании такого сумматора будут задействованы оба канала. На элементах U2.1 U2.2 собран непосредственно сам фильтр, при этом на нём присутствуют переменные резисторы RV1, RV2, которые отвечают за сдвиг сигнала по фазе и регулировку частоты среза. Регулировка фазы нужна, так как фильтр, при срезе «ненужных» частот несколько сдвигает сигнал по фазе (такова особенность работы активных фильтров), и если его не компенсировать, то может получится так, что динамики акустической системы и динамик сабвуфера будут работать в противофазе, взаимокомпенсируя колебания. Чтобы этого не произошло, с помощью потенциометра регулировки сдвига по фазе нужно отстроить звук «на слух», после сборки схемы. Наиболее точную настройку можно произвести с помощью осциллографа и генератора, наблюдая за сдвигом фазы между сигналом на входе и выходе схемы, его быть не должно. Регулировка частоты среза также настраивается на слух, после сборки схемы. Выход схемы, обозначенный Out, подключается ко входу усилителя сабвуфера.
Номиналы элементов со схемы представлены в списке ниже:
U1, U2 — TL072, TL082, NE5532
R1 — R4 — 47…51 кОм
R5, R6, R9 — 270 кОм
R7, R8 — 220 Ом
R10, R12, R13 — 10 кОм
R11 — 12…13 кОм
RV1 — 30-50 кОм (6 ног, сдвоенный)
RV2 — 10 кОм (3 ноги, одинарный)
C1, C2, C6 — 0.047 мкФ (пленочный)
C3, C4 — 0.022 мкФ (пленочный)
C5, C7 — 0.01 мкФ (пленочный)
C8 — 0.001 мкФ (пленочный)
C9, C10 — 0.1 мкФ (керамический)
C11-C14 — 22 мкФ 16В.
Резисторы оптимально взять мощностью 0,125-0,25 ватт, электролитические конденсаторы напряжением как минимум 16 вольт. Плата рассчитана на установку конденсаторов, расстояние между выводами которых 5 мм (кроме электролитических).
Технические характеристики фильтра:
Напряжение питания — от 9 до 15В.
Потребление тока — не более 10 мА.
Частота среза — регулируемая, от 50 до 200 Гц.
Затухание сигнала (при частоте 1кГц) — 40дБ
Приступаем к сборке схемы. Схема собирается на печатной плате, файл которой для программы Sprint Layout прилагается к статье. Плата выполняется методом ЛУТ, при этом потенциометры RV1 и RV2 устанавливаются прямо на неё. Обратите внимание, что RV1 — сдвоенный, то есть содержит в себе, по сути, два одинарных потенциометра, расположенных на одном валу. Провода с выхода Оut, питание платы, и провода для входного сигнала подпаиваются непосредственно на плату. Обратите внимание, что провода для входа и выхода сигнала нужно брать экранированные, иначе, особенно на большой громкости, сабвуфер будет фонить.
Процесс сборки платы стандартный: переносим рисунок на подготовленный текстолит, рисунок нужно напечатать на термотрансферной бумаге лазерным принтером. После этого травим плату, сверлим отверстия, залуживаем дорожки, они приобретут красивый блеск. Запаиваем детали, при этом для установки микросхем можно использовать панельки, как на фото. В этом случае появится возможность быстро сменить микросхемы при необходимости. Если взять отрезок текстолита с запасом, то появится возможность просверлить по углам отверстия, чтобы в дальнейшем жёстком закрепить плату в корпусе винтами.
Такой фильтр можно использовать с любым усилителем, например, хорошо подойдут мощные усилители на микросхемах TDA7293, TDA7294, либо готовые модули усилителей класса Д, имеющие большой КПД. Плату фильтра можно в дальнейшем расположить как в отдельном корпусе (при этом, если он будет металлическим, экранированные провода не потребуются), так и внутри корпуса усилителя. При этом обе ручки настройки расположены на краю платы, что позволит без труда разместить её на стенке корпуса, закрепив на гайки потенциометров. Таким образом, данная схема фильтра является наиболее правильной с точки зрения схемотехники, так как содержит в себе сумматор сигналов правого и левого канала, а также ручки для подстройки сдвига фазы и частоты среза. Схема имеет высокое входное сопротивление, а значит, её можно без проблем включать параллельно вместе с основным усилителем к любому источнику сигнала, будто то компьютер, телефон или плеер. Удачной сборки!
plata.rar [14.67 Kb] (скачиваний: 88)
Источник (Source) Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь. Цепь фильтра нижних частот
для сабвуфера
В сообщении объясняется простая схема фильтра нижних частот, которая может использоваться в сочетании с усилителями сабвуфера для получения экстремальных срезов или низких частот в регулируемом диапазоне частот 30 и 200 Гц.
Как это работает
Несколько схем фильтра нижних частот для сабвуфера представлены повсюду в сети, однако этот пример является модернизированным.
В представленной здесь схеме используется высокоэффективный операционный усилитель TL062 от ST Micro electronics.TL062 — это двойной операционный усилитель J-FET с высоким входным сопротивлением, демонстрирующий минимальное энергопотребление и большую скорость нарастания напряжения.
Операционный усилитель обладает выдающимися цифровыми атрибутами, а также исключительно совместим с этой схемой.
Между двумя операционными усилителями внутри TLC062 один подключен в виде смесителя с каскадом предварительного усилителя. Левый / правый каналы связаны с инвертирующим входом IC1a для микширования.
Коэффициент усиления первого каскада можно настроить с помощью POT R3. Выход 1-го каскада подключается к входу следующего каскада через схему фильтра, содержащую части R5, R6, R7, R8, C4 и C5.
Второй операционный усилитель (IC1b) функционирует как буфер, а отфильтрованный выходной сигнал может быть получен на выводе 7 TLC062.
Если вы хотите создать свой собственный фильтр нижних частот с одним IC 741 и настроить его, то следующее обсуждение может помочь!
Простая активная схема фильтра нижних частот с использованием IC 741
В электронике схемы фильтров в основном используются для ограничения прохождения определенного диапазона частот, в то же время позволяя использовать некоторые другие диапазоны частот в последующих каскадах схемы.
Типы фильтров нижних частот
В основном существует три типа частотных фильтров, которые используются для вышеупомянутых операций.
Это: фильтр низких частот, фильтр высоких частот и полосовой фильтр.
Как следует из названия, схема фильтра нижних частот позволяет использовать все частоты ниже определенного установленного диапазона частот.
Схема фильтра верхних частот разрешает только частоты, которые выше, чем предпочтительный установленный диапазон частот, в то время как полосовой фильтр разрешает только промежуточную полосу частот переходить к следующему этапу, запрещая все частоты, которые могут быть вне этого диапазона установить диапазон колебаний.
Фильтры обычно имеют два типа конфигураций: активный тип и пассивный тип.
Фильтр пассивного типа менее эффективен и включает сложные цепи катушек индуктивности и конденсаторов, что делает устройство громоздким и нежелательным.
Тем не менее, они не требуют для своей работы какого-либо энергопотребления, а это преимущество слишком мало, чтобы считаться действительно полезным.
В отличие от этого активного типа фильтры очень эффективны, могут быть оптимизированы до точки и менее сложны с точки зрения количества компонентов и расчетов.
В этой статье мы обсуждаем очень простую схему фильтра нижних частот, которую попросил один из наших заядлых читателей господин Буржуазия.
Глядя на принципиальную схему, мы можем увидеть очень простую конфигурацию, состоящую из одного операционного усилителя в качестве основного активного компонента.
Резисторы и конденсаторы имеют дискретные размеры для отключения на 50 Гц, что означает, что никакая частота выше 50 Гц не может проходить через цепь на выход.
Принципиальная схема
Для технического объяснения схемы вы можете обратиться к данным, представленным здесь.
О Swagatam
Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какой-либо вопрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать с ним через комментарии, я буду очень рад помочь!
Активный фильтр нижних частот
Ранее мы описывали пассивный фильтр нижних частот, в этом руководстве мы исследуем, что такое активный фильтр нижних частот .
Что это, схема, формулы, кривая?
Как мы знаем из предыдущего руководства, пассивный фильтр нижних частот работает с пассивными компонентами. Только два пассивных компонента — резистор и конденсатор — являются ключом или сердцем схемы пассивного фильтра нижних частот. В предыдущих уроках мы узнали, что пассивный фильтр нижних частот работает без какого-либо внешнего прерывания или активного отклика.Но у него есть определенные ограничения .
Ограничения пассивного фильтра нижних частот следующие: —
- Импеданс цепи создает потерю амплитуды. Так что Vout всегда меньше Vin.
- Усиление не может быть выполнено только с пассивным фильтром нижних частот.
- Характеристики фильтра во многом зависят от импеданса нагрузки.
- Коэффициент усиления всегда равен или меньше единичного усиления.
- Чем больше количество ступеней фильтрации или порядок фильтрации, тем меньше потери амплитуды.
Из-за этого ограничения, если необходимо усиление, лучший способ добавить активный компонент, который усилит отфильтрованный выходной сигнал. Это усиление осуществляется операционным усилителем или операционным усилителем. Поскольку для этого требуется источник напряжения, это активный компонент. Отсюда и название Активный фильтр нижних частот .
Типичный усилитель получает питание от внешнего источника питания и усиливает сигнал, но он очень гибок, поскольку мы можем более гибко изменять полосу частот.Кроме того, выбор типа активных компонентов остается за пользователем или разработчиком в зависимости от требований. Это могут быть полевые транзисторы, полевые транзисторы, транзисторы, операционные усилители, которые обладают большой гибкостью. Выбор компонента также зависит от стоимости и эффективности, если он предназначен для продукта массового производства.
Ради простоты, эффективности по времени, а также для развития технологий в конструкции операционных усилителей, как правило, в конструкции активных фильтров используется операционный усилитель.
Давайте посмотрим , почему мы должны выбрать и операционный усилитель для разработки активного фильтра нижних частот : —
- Высокое входное сопротивление.
Из-за высокого входного импеданса входной сигнал нельзя было разрушить или изменить. В общем или в большинстве случаев входной сигнал с очень низкой амплитудой может быть разрушен, если он используется в качестве схемы с низким импедансом. В таких случаях Op-Amp получает преимущество. - Очень низкое количество компонентов. Требуется всего несколько резисторов.
- Доступны операционные усилители различных типов в зависимости от коэффициента усиления и напряжения.
- Низкий уровень шума.
- Проще проектировать и внедрять.
Но поскольку мы знаем, что нет ничего идеального, эта конструкция активного фильтра также имеет определенные ограничения.
Выходное усиление и полоса пропускания, а также частотная характеристика зависят от технических характеристик операционного усилителя.
Давайте исследуем дальше и поймем, что в нем особенного.
Активный фильтр нижних частот с усилением:
Прежде чем разобраться в конструкции активного фильтра нижних частот с операционным усилителем, нам нужно немного узнать об усилителях.Amplify — это увеличительное стекло, оно создает копию того, что мы видим, но в большей форме, чтобы лучше распознавать это.
В первом уроке пассивного фильтра нижних частот мы узнали, что такое фильтр нижних частот. Фильтр нижних частот отфильтровывает низкую частоту и блокирует более высокий синусоидальный сигнал переменного тока. Этот активный фильтр нижних частот работает так же, как пассивный фильтр нижних частот, с той лишь разницей, что здесь добавлен один дополнительный компонент, это усилитель как операционный усилитель .
Вот простая конструкция фильтра нижних частот: —
Это изображение активного фильтра нижних частот.Здесь линия нарушения показывает нам традиционный пассивный RC-фильтр нижних частот, который мы видели в предыдущем уроке.
Частота среза и усиление напряжения:
Формула частоты среза такая же, как и в пассивном фильтре нижних частот.
fc = 1 / 2πRC
Как описано в предыдущем руководстве, fc — частота среза, R — значение резистора, а C — значение конденсатора.
Два резистора, подключенные к положительному узлу операционного усилителя, являются резисторами обратной связи.Когда эти резисторы подключены к положительному узлу операционного усилителя, это называется неинвертирующей конфигурацией. Эти резисторы отвечают за усиление или усиление.
Мы можем легко рассчитать усиление усилителя , используя следующие уравнения, где мы можем выбрать эквивалентное значение резистора в соответствии с усилением или наоборот: —
Усиление усилителя (амплитуда постоянного тока) (Af) = (1 + R2 / R3)
Кривая частотной характеристики:
Давайте посмотрим, какой будет выходная мощность активного фильтра нижних частот или график Боде / кривая частотной характеристики : —
Это конечный выход активного фильтра нижних частот в неинвертирующей конфигурации операционного усилителя .Мы увидим подробное объяснение на следующем изображении.
Как мы видим, это идентично пассивному фильтру нижних частот. От начальной частоты до Fc или точки отсечки частоты или граничной частоты начинается с -3 дБ точки. На этом изображении усиление составляет 20 дБ, поэтому частота среза составляет 20 дБ — 3 дБ = 17 дБ , где расположена точка fc. Наклон составляет -20 дБ за декаду.
Независимо от фильтра, от начальной точки до точки отсечки она называется полосой пропускания фильтра, а после этого называется полосой пропускания, из которой разрешена частота прохождения.
Мы можем вычислить коэффициент усиления по величине путем преобразования коэффициента усиления по напряжению операционного усилителя.
Расчет выглядит следующим образом
db = 20log (Af)
Это Af может быть усилением постоянного тока, которое мы описали ранее, вычислив номинал резистора или разделив Vout на Vin.
Цепь фильтра неинвертирующего и инвертирующего усилителя:
Эта активная схема фильтра нижних частот, показанная в начале, также имеет одно ограничение. Его стабильность может быть нарушена при изменении импеданса источника сигнала. Например, уменьшение или увеличение.
Стандартная методика проектирования может улучшить стабильность, отключив конденсатор от входа и подключив его параллельно со вторым резистором обратной связи операционного усилителя.
Вот схема Неинвертирующий активный фильтр нижних частот —
На этом рисунке, если мы сравним это со схемой, описанной в начале, мы увидим, что положение конденсатора изменено для обеспечения стабильности , связанной с импедансом.В этой конфигурации внешний импеданс не влияет на реактивное сопротивление конденсаторов, , таким образом, стабильность улучшилась .
В той же конфигурации, если мы хотим инвертировать выходной сигнал, мы можем выбрать конфигурацию инвертирующего сигнала операционного усилителя и подключить фильтр к инвертированному операционному усилителю.
Вот схемная реализация инвертированного активного фильтра нижних частот : —
Это активный фильтр нижних частот в инвертированной конфигурации. Операционный усилитель подключен обратно . В предыдущем разделе вход был подключен к положительному входному выводу операционного усилителя, а отрицательный вывод операционного усилителя используется для создания схемы обратной связи. Здесь схемотехника перевернутая. Положительный вход, соединенный со ссылкой заземления и конденсатора и резистор обратной связи, подключенного через ОУ отрицательный входной контакт. Это называется конфигурацией инвертированного операционного усилителя , и выходной сигнал будет инвертирован, чем входной сигнал .
Активный фильтр нижних частот с единичным усилением или повторителем напряжения:
До сих пор описанная здесь схема используется для усиления напряжения и пост-усиления.
Мы можем сделать это с помощью усилителя с единичным усилением, это означает, что выходная амплитуда или усиление будут такими же, как и входные: 1x . Vin = Vout.
Не говоря уже о том, что это также конфигурация операционного усилителя, которую часто называют конфигурацией повторителя напряжения, в которой операционный усилитель создает точную копию входного сигнала.
Давайте посмотрим на конструкцию схемы и на то, как настроить операционный усилитель в качестве повторителя напряжения и сделать активный фильтр нижних частот с единичным усилением. : —
На этом изображении резисторы обратной связи операционного усилителя удалены.Вместо резистора отрицательный входной вывод операционного усилителя соединен напрямую с выходным операционным усилителем. Эта конфигурация операционного усилителя называется конфигурацией повторителя напряжения . Прирост составляет 1x. Это активный фильтр нижних частот с единичным усилением. Он будет производить точную копию входного сигнала.
Практический пример с расчетом
Мы разработаем схему активного фильтра нижних частот в неинвертирующей конфигурации операционного усилителя.
Технические характеристики: —
- Входное сопротивление 10 кОм
- Прирост будет 10x
- Частота отсечки будет 320 Гц
Давайте сначала вычислим значение, прежде чем делать схему: —
Усиление усилителя (амплитуда постоянного тока) (Af) = (1 + R3 / R2) (Аф) = (1 + R3 / R2) Af = 10
R2 = 1k (Нам нужно выбрать одно значение; мы выбрали R2 как 1k для уменьшения сложности расчета).
Складывая значения, получаем
(10) = (1 + R3 / 1)
Мы рассчитали, что номинал третьего резистора равен .
Теперь нам нужно рассчитать номинал резистора по частоте среза. Поскольку активный фильтр нижних частот и пассивный фильтр нижних частот работают одинаково, формула отсечки частоты такая же, как и раньше.
Проверим емкость конденсатора, если частота среза 320 Гц, мы выбрали номинал резистора 4.7к .
fc = 1 / 2πRC
Складывая все значения вместе, получаем: —
Решив это уравнение, мы получим, что емкость конденсатора составляет 106 нФ примерно .
Следующий шаг — вычислить усиление . Формула усиления такая же, как у пассивного фильтра нижних частот. Формула усиления или величины в дБ выглядит следующим образом: —
20log (Af)
Поскольку усиление операционного усилителя в 10 раз, величина в дБ составляет 20log (10). Это 20 дБ .
Теперь, когда мы уже рассчитали значения, пришло время построить схему. Сложим все вместе и построим схему: —
Мы построили схему на основе вычисленных ранее значений. Мы предоставим 10 Гц — 1500 Гц частоту и 10 точек на декаду на входе активного фильтра нижних частот и продолжим исследование, чтобы увидеть, составляет ли частота среза 320 Гц или нет на выходе усилителя.
Это АЧХ . Зеленая линия начинается с 10 Гц до 1500 Гц, так как входной сигнал подается только для этого диапазона частот.
Как мы знаем, частота среза всегда будет на -3 дБ от максимального значения усиления. Здесь усиление составляет 20 дБ. Итак, если мы найдем точку -3 дБ, мы получим точную частоту, на которой фильтр останавливает более высокие частоты.
Мы устанавливаем курсор на 17 дБ как (20 дБ-3 дБ = 17 дБ) угловую частоту и получаем 317.950 Гц или 318 Гц , что близко к 320 Гц .
Мы можем изменить емкость конденсатора на обычную, как 100 нФ , не говоря уже о том, что частота среза также будет зависеть от нескольких Гц.
Активный фильтр нижних частот второго порядка:
К одному операционному усилителю можно добавить больше фильтров, например, активный фильтр нижних частот второго порядка. В этом случае, как и пассивный фильтр, добавляется дополнительный RC-фильтр.
Давайте посмотрим, как устроена схема фильтра второго порядка .
Это фильтр второго порядка. На рисунке выше мы можем ясно видеть два сложенных вместе фильтра. Это фильтр второго порядка. Это широко используемый фильтр и промышленное применение в усилителях, схемах музыкальных систем до усиления мощности.
Как видите, здесь один операционный усилитель. Коэффициент усиления по напряжению такой же, как указано ранее, с использованием двух резисторов.
(Аф) = (1 + R3 / R2)
Частота среза
Следует запомнить одну интересную вещь , если мы хотим добавить еще операционный усилитель, который состоит из фильтров первого порядка, коэффициент усиления будет умножаться на каждый отдельный .Смущенный? Может быть, схема нам поможет.
Чем больше добавлен операционный усилитель, тем больше увеличивается коэффициент усиления . См. Рисунок выше. На этом изображении два операционных усилителя соединены каскадом с отдельными операционными усилителями. В этой схеме каскадный операционный усилитель. Если первый имеет 10-кратное усиление, а второй — 5-кратное усиление, то общее усиление будет 5 x 10 = 50-кратное усиление.
Итак, величина каскадной схемы фильтра нижних частот ОУ в случае двух ОУ составляет: —
дБ = 20log (50)
Решив это уравнение, мы получим 34 дБ.Таким образом, коэффициент усиления по формуле усиления фильтра нижних частот каскадного операционного усилителя равен
.TdB = 20log (Af1 * Af2 * Af3 * ...... Afn)
Где TdB = Общая звездная величина
Так устроен активный фильтр нижних частот. В следующем уроке мы увидим, как можно построить активный фильтр верхних частот. Но перед тем, как перейти к следующему руководству, давайте посмотрим, как можно использовать активный фильтр нижних частот: —
Приложения
Активный фильтр нижних частот можно использовать во многих местах, где нельзя использовать пассивный фильтр нижних частот из-за ограничений в отношении усиления или процедуры усиления.Кроме того, активный фильтр нижних частот можно использовать в следующих местах: —
Фильтр нижних частот — широко используемая схема в электронике.
Вот несколько применений активного фильтра нижних частот: —
- Выравнивание низких частот перед усилением мощности
- Фильтры, связанные с видео.
- Осциллограф
- Система управления музыкой и частотной модуляцией низких частот, а также перед НЧ-динамиком и динамиками с высокими басами для вывода басов.
- Функциональный генератор для обеспечения переменной низкой частоты на разных уровнях напряжения.
- Изменение формы частоты на другой волне от.
Фильтр низких частот — Сабвуфер
Примечание: текст AUTO переведен с греческой версии
Акустический спектр расширен на очень низких частотах 20Iz и достигает 20000Iz в высоком частоты. На низких частотах ухудшается ощущение направление. По этой причине мы используем динамик для атрибуция очень низких частот.Производство, которое вам мы Предлагаю различает эти частоты, чтобы к нему мы привели соответствующий усилитель. Акустические фильтры встречаются в различных точки в звуковых системах. Самое известное приложение они фильтры baxandal для регулирования тона низких и высоких частот и фильтрует кроссовер, где акустическая область разделена на подобласти, для того, чтобы к нему приводят соответствующие громкоговорители.Приложение мы предлагаем вам простой фильтр области, который ограничивает акустическая область (20-20000 Гц) в районе 20-100 Гц .
С производством, которое вам предлагаем сделать активный фильтр, чтобы вы громкоговоритель очень низких частот. С этим вы разместите один больший динамик между динамиками HIFI вас. Для того, чтобы у вас для полной картины звука вам потребуются также соответствующие усилитель звука.На входе схемы вы соедините два выхода предусилитель или выход линии какого-либо предусилителя. Схема производство выделяет выход, чтобы управлять средствами цепи усилить сабвуфер. Если по какой-то причине у вас нет места для вы помещаете третий динамик в зону слышимости, затем вы можете выбрать меньший динамик. Результат будет зависеть от типа музыки, которую ты слышишь.Если на самом деле у вас есть место, то после того, как вы сделаете фильтр и остаются благодарными, вы можете его порекомендовать в друзьях или все же сделать другой такой же для ваших друзей.
Теоретическая цепь
По форме это появляется теоретическая схема фильтра.На первый взгляд мы видим три разных контура, которые в основном производятся вокруг двух операционные усилители. Эти схемы представляют собой смешанный усилитель с переменная помощь и переменный фильтр. Конец производства требует схема общественного питания с эксплуатационной направленностью питания равной ± 12. операционные усилители, составляющие активные элементы для этих схем двойного операционного типа, как TL082 и NE5532 .По своим эксплуатационным характеристикам эти усилители принадлежат семье снабжен транзистором действия полевого IFET в своих записях. Каждый член семьи выделяет в свою схему биполярный транзистор и эффект поля. Эти схемы могут работать в его высокая тенденция, потому что они используют транзисторы высокой тенденции. Также они имеют высокий ритм подъема (скорость нарастания), низкий ток поляризации для входов и мало зависит от температура.В рабочем состоянии эти усилители имеют большую площадь Полоса пропускания с единичным усилением 3 МГц . Другой важный элемент для их выбор — это большой отказ от шума, когда он существует в ряду общественное питание.
Цена отказа больше 80 дБ, потребление небольшое, от 11 до 3 мА. Внутри они продаются в двух словах, с восемью контактами и двумя операционные усилители, В этой же линейке в двух словах 14 пин они включают четыре операционных, В торговле они продаются с кодом TL074, TL084 и TL064, В двух словах с восемью контактами они продаются операционные усилители TL061 TL071 kajTL081.В производстве мы использовал TL082 , который имеет два рабочих. Первая эксплуатация с TL082 работает как усилитель и смешивается для двух каналов, в его при отрицательном входе существует одна маленькая смесь с двумя сопротивлениями. А потенциометр на этой ступеньке определяет вспомогательную схему. В точке этот левый крайний и правый канал предусилителя добавлены средствами двух сопротивлений. В непрерывности операционное усилие сигнал с помощью, зависящий от цены, имеющей потенциометр.
Место бегуна пропорционально с помощью схемы. Второй оперативный усилитель фильтр производства. Фильтр акустический частота второго класса, и он сделан из материалов, которые вокруг операционного усилителя. Фильтр низкопроходный с переменная частота отсечки. Эта частота может быть изменена и беру цены с очень низкой частоты 30 Гц или все еще превышает 150 Гц .Частота отключения Фильтр зависит от цены на элементы схемы. Изменяя значения элементов, мы можем иметь частоту отсечения 150Iz, 130Iz, J00Iz, 7Ïz, 6Íz даже 3Íz, по этим ценам они могут быть достигается простым вращением двойного потенциометра. Схема фильтра было сделано около одной операции ‘, которую он завершил TL082 — двойной операционный усилитель.На выходе из фильтра мы Подключу штекер расхода, где подключен усилитель. в представлен выход из схемы, ограниченный по ширине частоты, сигнал, который мы применяем во входе схемы.
Производство
Запчасти
R1 = 39 кОм | R2 = 39 кОм |
R3 = 47 кОм | R4 = 10 Ом |
R5 = 22 КОм | R6 = 4,7 КОм |
R7 = 22 КОм | R8 = 4,7 КОм |
R9 = 10 Ом | R10 = 220 Ом |
C1 = 39 пФ | C2 = 0.1 мкФ |
C3 = 0,1 мкФ | C4 = 0,2 мкФ |
C5 = 0,4 мкФ | C6 = 0.1 мкФ |
C7 = 0,1 мкФ | IC1 = TL064 |
Чтобы вы сделали производство, которое вам понадобится, напечатанное, которое появится в форме.В Вы разместите материалы в следующей форме. В материалы достаточно и легко могут стать определенными ошибками. С немногими внимание, однако вы можете его избежать. Если они представлены разница неисправности, внимательно проверяете схему. Схема, как мы сказал, это фильтр, и если они используются материально хорошей точности и качество, особенно для конденсаторов. Конденсаторы фильтры будут иметь допуск 5%.Конечно, производство также будет работать с материалом более низкого качества, проба изготовления может становится с акустическим сигналом генератора. Применяем генератор в запись о производстве, и мы измеряем с помощью вольтметра тенденцию выход фильтра. Если мы изменим потенциометр и изменим склонность, значит все хорошо.
.Активный фильтр высоких частот
Портированный сабвуфер может потерять контроль над драйвером ниже частоты настройки. Включая фильтр высоких частот в вашем дизайне может защитить водителя от потенциально опасного чрезмерного отклонения.
На этой странице представлена конструкция активного фильтра верхних частот, подходящего для использования с сабвуферами, а также даны советы по его определению. оптимальная расчетная частота с использованием WinISD. Также представлен загружаемый калькулятор Subsaver для определения значений компонентов,
Фильтр высоких частот Баттерворта 12 дБ / октаву
Дизайн Баттерворта был исследован и усовершенствован в эта тема в hometheatershack.com.
Особая благодарность форумчанам Martin Sturm и neptuneEQ за их поддержку и знания.
Принципы дизайна с веб-сайта Linkwitz Labs были отправной точкой для дизайна.
Спасибо также хорошему другу и гуру электроники Бобу Уортингтону, который дважды проверил схему и Бета-тестирование ПО.
Были разработаны следующие примечания к схеме и конструкции, для которых требуется только один корпус с двумя операционными усилителями TL072, еще включить фильтр, линейный драйвер, входной буфер и средство для установки усиления путем выбора резисторов
Чтобы выбрать частоту фильтра, сначала добавьте фильтр в свою программу проектирования.Вот как это делается в WinISD
Отрегулируйте частоту до тех пор, пока пик отклонения конуса ниже точки настройки не станет меньше Xmax + 10%. В следующем примере Xmax составляет 22 мм, поэтому мы стремимся к 24 мм или меньше.
При моделировании вашего фильтра вы должны также включить любые другие известные спады в вашу сигнальную цепь.
Пользователь SturmMD измерил свою систему и обнаружил следующее:
EP2500: HPF 1-го порядка на частоте 4,1 Гц
BFD: HPF 1-го порядка на 3.7 Гц
Дополнительный выход приемника: HPF 1-го порядка на частоте 2,5 Гц
Это даст вам следующие фильтры в WinISD, все они смоделированы как Баттерворта 1-го порядка с добротностью 0,707:
Когда все это в игре, требуемая частота для фильтра высоких частот в нашем примере теперь сдвигается до 12 Гц. чтобы сохранить контроль над ходом конуса, не жертвуя большим SPL, чем необходимо.
Значения компонентов
Выбрав частоту для вашего фильтра, пришло время выбрать значения компонентов.
На сегодняшний день самый простой способ найти их — загрузить калькулятор Subsaver.
Скриншот Subsaver — вид схемы
Subsaver может моделировать обычный фильтр Баттерворта, а также пиковый фильтр.Усиление можно добавить к дизайну, с окончательным ответом в виде графика. Три стиля фильтра соответствуют предлагаемым в WinISD. Как правило, стандартный Баттерворт — это все, что вам нужно.
При условии, что вы используете полный источник питания + / 15 В (см. Ниже), должно быть приемлемо усиление модели до 14,5 дБ. Вот сколько вам потребуется, чтобы заменить чистый ящик. 12 дБ для перехода от уровня «потребительский» к уровню «профи» и 2,5 дБ для компенсации потерь выходной резистор при управлении нагрузкой 600 Ом
Источник питания
Фильтр может питаться от простого регулируемого блока питания +/- 15 В.
Комплект блока питания Jaycar
Можно использовать трансформатор с центральным отводом, обеспечивающий двухполупериодное выпрямление.
Комплект Jaycar настроен для работы двухполупериодного трансформатора с центральным отводом
Электропитание платы с помощью блока розеток на 15 В переменного тока проще и безопаснее, так как сетевое напряжение не попадает в ваш проект.
Обратной стороной является то, что он немного дороже и дает только полуволновое выпрямление, поэтому, вероятно, стоит модернизировать электролитики. на входе регуляторов до 4700 мкФ, 25 В
Комплект Jaycar, сконфигурированный для работы с полуволновым переключателем
Часто задаваемые вопросы и дополнительные схемы
В.Какого максимального выигрыша можно достичь?
Зависит от напряжения питания и входа
Для сохранения линейности выходное напряжение не должно превышать 80% напряжения питания.
Хотя для этой схемы можно подавать напряжение 12 В или даже ниже, рекомендуемое значение 15 В дает допустимое выходное напряжение 12 В пиковое или 8,49 В среднеквадратичного значения.
При движении от источника «профессионального уровня» рабочий уровень должен быть около 1,23 В среднеквадратического значения
При движении от источника «уровня потребителя» рабочий уровень должен быть около 0.3 Vrms
В этом случае максимальное усиление будет 29 дБ.
Так как выход при таком усилении будет больше, чем необходимо для работы «профи»
усилителя на полную мощность, максимальное усиление для калькулятора установлено на 20 дБ.
Спасибо Бобу Уортингтону за этот эрудированный ответ!
В. Как можно сделать прирост переменной?
В зависимости от ограничений входного напряжения, перечисленных в предыдущем вопросе, диапазон усиления от 1,2 дБ до 20 дБ может быть достигнут с помощью замена R1 на фиксированную 1.Резистор 6 кОм последовательно с потенциометром 100 кОм, подключенный следующим образом:
Мод на добавление переменного усиления
В. Как можно сделать выход сбалансированным?
Хотя это и является отклонением от минималистского дизайна, сбалансированный выходной каскад может быть прикреплен к концу с помощью DRV134 IC
. Колпачки 10 мкФ представляют собой неполяризованные электролиты. Для получения дополнительной информации см.
паспорт производителя (pdf)
В.Почему бы не сбалансировать импедансы первого операционного усилителя?
Входной каскад
Обычно рекомендуется балансировать входные импедансы операционного усилителя, чтобы уменьшить смещение постоянного тока на выходе. Для достижения этого на этапе буферизации, показанном выше, Rin должно равняться значению, полученному, если R1 и R2 были параллельны.
Это не было сделано по трем причинам ….
- Буферный каскад соединен со следующим каскадом конденсаторами.Это предотвращает перенос любого смещения постоянного тока вперед
- Сделав R2 фиксированным, калькулятору больше не нужно запрашивать у пользователя значение Rin и R2, что упрощает интерфейс программы
- R2 имеет параллельный байпасный конденсатор 0,01 мкФ, вызывающий полюс отклика, рассчитанный по формуле f = 1 / (2 * pi * R * C). Было высказано предположение, что поддерживать это значение выше 1kz — хорошая идея, поскольку для этого требуется, чтобы R2 было не более 15k. Это значение используется в калькуляторе и рекомендуется в примечаниях к проектированию .
В.Каковы ограничения на значения для каждого поля в калькуляторе?
| Поле | Минимум | Максимум |
| Конденсаторы фильтра | 0,0001 мкФ | 10 мкФ |
| Усиление буфера | 0 дБ | 20 дБ |
| Расчетная частота | 1 Гц | 1000 Гц |
| Фильтр Q | 0.707 | 10 |
| Пиковая частота | 1 Гц | 1000 Гц |
| Пиковая величина | 0 дБ | 20 дБ |
Кроме того, максимальное количество символов для любого поля ввода — шесть.
Линквиц-Райли, 24 дБ / октава, фильтр верхних частот
Фильтр LR использовался в сабвуфере Sidewinder, хотя и не рекомендуется, поэтому его подробности включены здесь…..
Доступно много конструкций активных фильтров, и одна из популярных — фильтр Линквица-Райли, который имеет спад 24 дБ / октаву.
Фильтр очень похож на фильтр, представленный выше, за исключением того, что он использует два каскадных каскада Баттерворта, чтобы получить требуемый спад.
Подробное обсуждение этого фильтра доступно на
Сайт Linkwitz Labs, на котором предлагается следующая схема.
Частота = 1 / (2 * pi * R * C * sqr (2))
Например, R = 20K C = 0.33 мкФ должно давать 17 Гц
Будьте осторожны, разработчик фильтров в WinISD имеет некоторые недостатки — их схема показывает оба резистора одинаково, вместо того, чтобы один был вдвое больше другого, как показано выше. Это было признано авторов, так что я думаю, это будет исправлено в их следующем выпуске. Также он не рассчитывает правильные значения, поэтому используйте формулу выше или дважды проверьте с другим пакетом
Примечание. Этот фильтр вставляется между усилителем объемного звука и сабвуфером.Это важно, потому что все операционные усилители имеют ограниченный коэффициент усиления * полосы пропускания. Используемый здесь 741 имеет довольно низкий показатель, который подходит для частот (<1000 Гц), с которыми он должен работать в этой среде. Если высокий проход фильтр должен обрабатывать полный звуковой спектр, было бы разумно выбрать другой операционный усилитель (например, LM318 или TL072), чтобы избежать возможности нестабильности - Я, например, не хочу слышать, как сабвуфер мощностью 250 Вт воет на куски!
Я сделал свой на «Veroboard» — лишние горшки были частью экспериментальной установки и были удалены. как только окончательные значения были установлены.
Если вы хорошо разбираетесь в математике, вы можете найти подробную статью о фильтрах. на maxim-ic.com
У Рейна также есть хорошая статья о кроссоверах Линквиц-Райли.
