1 Фильтр низкой частоты

СОДЕРЖАНИЕ

1 Фильтр низкой частоты 3

2 Представление устройства как систему элементарных звеньев 9

3 Общие сведения об основных характеристиках систем с распределенными параметрами 11

4 Синтез интегральной передаточной функции СРП 15

Заключение 20

Список использованной литературы 21

В электрических, радиотехнических и телемеханических установках часто решается задача: из совокупного сигнала, занимающего широкую полосу частот, выделить один или несколько составляющих сигналов с более узкой полосой. Сигналы заданной полосы выделяют при помощи частотных электрических фильтров.

К частотным электрическим фильтрам различной аппаратуры предъявляются разные, порой противоречивые требования.

В одной области частот, которая называется полосой пропускания, сигналы не должны ослабляться, а в другой, называемой полосой задерживания, ослабление сигналов не должно быть меньше определенного значения. Фильтр считают идеальным, если в полосе пропускания отсутствует ослабление сигналов и фазо-частотная характеристика линейна (нет искажения формы сигналов), а вне полосы пропускания сигналы на выходе фильтра отсутствуют.

Так как добиться идеального разделения полосы пропускания и полосы задерживания сигнала невозможно, говорят об области спада характеристики фильтра.

Исследуемая схема относится к активным RC-фильтрам. Активными RC-фильтрами называют схемы, обладающие способностью изменять спектр сигнала и построенные с применением только резисторов, конденсаторов и усилительных активных элементов, при этом индуктивности, широко используемые в обычных электрических RLC-фильтрах, имитируются с помощью активных RC-схем, моделирующих индуктивный тип проводимости.

В зависимости от диапазона частот, относящихся к полосе пропускания, различают низкочастотные, высокочастотные, полосовые, полосно-подавляющие, избирательные (селективные) и заграждающие (режекторные) фильтры. Свойства линейных фильтров могут быть описаны передаточной функцией, которая равна отношению изображений по Лапласу выходного и входного сигналов фильтра.

Фильтр низких частот — это частотно-чувствительная схема, которая пропускает некоторый диапазон частот до определенной частоты .

Все другие частоты выше полосы пропускания значительно подавляются.

Основной характеристикой фильтров и, в частности, фильтров низких частот, является амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) или ЛАЧХ — логарифмическая амплитудно-частотная характеристика.

Наряду с ЛАЧХ или АЧХ фильтра почти всегда приходится исследовать его фазо-частотную характеристику, а во многих случаях — и переходную характеристику при импульсных воздействиях.

Типичная АЧХ фильтра низких частот изображена на рисунке 1.

Рисунок 1 – АЧХ ФНЧ

Простые RC — фильтры нижних или верхних частот обеспечивают пологие характеристики коэффициента передачи с наклоном 6Дб/октава после точки, соответствующей значению коэффициента передачи — 3Дб. Для многих целей такие характеристики вполне подходят, особенно в тех случаях, когда сигнал, который должен быть подавлен, далеко сдвинут по частоте относительно полосы пропускания. В качестве примеров можно привести шунтирование радиочастотных сигналов в схемах усиления звуковых частот, «блокирующие» конденсаторы для устранения постоянной составляющей и разделения модулирующей и несущей частот.

Однако часто возникает необходимость в фильтрах с более пологой характеристикой в полосе пропускания и более крутыми склонами. Такая потребность существует всегда, когда надо отфильтровать сигнал от помехи близкой по частоте.

Активные фильтры можно использовать для реализации фильтров нижних (АФНЧ) и верхних (АФВЧ) частот, полосовых и полосноподавляющих фильтров, выбирая тип фильтра в зависимости от наиболее важной характеристики, таких, как максимальная равномерность усиления в полосе пропускания, крутизна переходной области характеристики или независимость времени запаздывания от частоты. Кроме того, можно построить как «все пропускающие фильтры» с плоской амплитудно-частотной характеристикой. Но не стандартной фазо-частотной характеристикой (они также известны как «фазовые корректоры»), так и наоборот — фильтры с постоянным фазовым сдвигом, но с произвольной амплитудно-частотной характеристикой

Типы фильтров

Предположим, что требуется фильтр нижних частот с плоской характеристикой в полосе пропускания и резким переходом в полосе подавления. Окончательный же наклон характеристики в полосе задерживания всегда будет 6n дБ/октава, где n-количество «полюсов». На каждый полюс необходим один конденсатор (или катушка индуктивности), поэтому требования к окончательной скорости спада частотной характеристики фильтра, грубо говоря, определяют его сложность.

Теперь предположим, что мы решили использовать 6-полюсный фильтр нижних частот. Нам гарантирован окончательный спад характеристики на высоких частотах 36 дБ/октава. В свою очередь теперь можно оптимизировать схему фильтра в смысле обеспечения максимально плоской характеристики в полосе пропускания за счет уменьшения крутизны перехода от полосы пропускания к полосе задерживания. С другой стороны, допуская некоторую неравномерность характеристики в полосе пропускания, можно добиться более крутого перехода от полосы пропускания к полосе задерживания. Третий критерий, который может оказаться также важным, описывает способность фильтра пропускать сигналы со спектром, лежащим в полосе пропускания, без искажений их формы, вызываемых фазовыми сдвигами. Можно также интересоваться временем нарастания, выбросом и временем установления.

Известны методы проектирования фильтров, пригодные для оптимизации любой из этих характеристик или их комбинации. Действительно разумный выбор фильтра происходит не так, как описано выше; как правило, сначала задаются требуемая равномерность характеристики в полосе пропускания и необходимое затухание на некоторой частоте вне полосы пропускания и некоторые другие параметры. После этого выбирается наиболее подходящая схема с количеством полюсов, достаточным для того, чтобы удовлетворялись все эти требования. Имеется три наиболее популярных схемы фильтров, а именно фильтр Баттерворта (максимально плоская характеристика в полосе пропускания), фильтр Чебышева (наиболее крутой переход от полосы пропускания к полосе подавления) и фильтр Бесселя (максимально плоская характеристика времени запаздывания). Любой из этих типов фильтров можно реализовать с помощью различных схем фильтров. Все они разным образом годятся для построения фильтров верхних и нижних частот, а так же полосовых фильтров.

Фильтры Баттерворта и Чебышева

Фильтр Баттерворта обеспечивает наиболее плоскую характеристику в полосе пропускания, что достигается ценой плавности характеристики в переходной области, т.е. между полосами пропускания и задерживания. Его амплитудно частотная характеристика задаётся следующей формулой:

,

где n — определяет порядок фильтра (число полюсов). Увеличение числа полюсов дает возможность увеличить крутизну спада от полосы пропускания к полосе подавления.

Выбирая фильтр Баттерворта мы ради плоской характеристики поступаемся всем остальным. Его характеристика идет горизонтально, начиная от нулевой частоты, перегиб ее начинается на частоте среза f_C — эта частота обычно соответствует точке -3 дБ.

В большинстве применений самым существенным обстоятельством является то, что неравномерновть характеристики в полосе пропускания недолжна превыщать некоторой величины, скажем 1 дБ.

Фильтр Чебышева отвечает этому требованию, при этом допускается некоторая неравномерность харкктеристики по всей полосе пропускания, но при этом сильно увеличивается острота её излома. Для фильтра Чебышева задают число полюсов и неравномерность в полосе пропускания. Допуская увеличение неравномерности в полосе пропускания, получаем более острый излом. Амплитудная характеристика этого фильтра описывается уравнением:

,

где С_n — полином Чебышева первого рода степени

n, а  — константа, определяющая неравномерность характеристики в полосе её пропускания. Фильтр Чебышева, как и фильтр Баттерворта имеет фазо-частотные характеристики далекие от идеальных.

На самом деле фильтр Баттерворта с максимально плоской характеристикой в полосе пропускания не так привлекателен, как это может показаться, поскольку в любом случае приходится мириться с некоторой неравномерностью характеристики в полосе пропускания (для фильтра Баттерворта это будет постепенное понижение характеристики при приближении к частоте f_c, а для фильтра Чебышева — пульсации, распределенные по всей полосе пропускания). Кроме того, активные фильтры, построенные из элементов, номиналы которых имеют некоторый допуск, будут обладать характеристикой, отличающейся от расчетной, а это значит, что в действительности на характеристике фильтра Баттерворта всегда будет иметь место некоторая неравномерность в полосе пропускания.

В свете выше изложенного весьма рациональной структурой является фильтр Чебышева. Иногда его называют равноволновым фильтром, так как его характеристика в области перехода имеет большую крутизну за счет того, что в полосе пропускания распределено несколько равновеликих пульсаций, число которых возрастает вместе с порядком фильтра. Даже при сравнительно малых пульсациях (порядка 0,1дБ) фильтр Чебышева обеспечивает намного большую крутизну характеристики в переходной области, чем фильтр Баттерворта. Чтобы выразить эту разницу количественно, предположим, что требуется фильтр с неравномерностью характеристики в полосе пропускания не более 0,1 дБ и затуханием на частоте, отличающейся на 25% от граничной частоты пропускания. Расчет показывает, что в этом случае требуется 19-полюсной фильтр Баттерворта или всего лишь 8-полюсный фильтр Чебышева.

Мысль о том, что можно мириться с пульсациями характеристики в полосе пропускания ради крутизны переходного участка характеристики, доводиться до своего логического завершения в идее так называемого элептического фильтра (или фильтра Кауэра), в котором допускаются пульсации характеристики, как в полосе пропускания, так и в полосе задерживания ради обеспечения крутизны переходного участка даже большей, чем у характеристики фильтра Чебышева. С помощью ЭВМ можно сконструировать эллиптические фильтры так же просто, как и классические фильтры Чебышева и Баттерворта.

Принципиальная схема фильтра низкой частоты приведена на рисунке 2

Рисунок 2 – Принципиальная схема фильтра низкой частоты

Фильтр низких частот. Фильтр для сабвуфера своими руками

Частотный преобразователь низких и высоких частот для сабвуфера

Хорошая и громкая музыка в салоне автомобиля – этого хотят многие автолюбители, особенно молодежь. Но существует некоторая проблема, далеко не каждая машина уже оборудована качественной аудиосистемой. Поэтому в этой статье мы постараемся в полной мере и доходчиво рассказать, как можно самостоятельно выполнить подключение сабвуфера к штатной магнитоле, к той, какая у вас уже имеется, установленная заводом изготовителя.

Правда хочется сразу оговориться. Что если вы решили сами выполнить всю работу и подключить активный сабвуфер, то ответственность будет лично на вас. Но не надо испытывать излишних страхов, если ваши руки могут держать отвертку и пассатижи, то подключение усилителя к штатной магнитоле, будет вам по силам.

Низкочастотная акустическая система предназначена для воспроизведения определённого участка звукового диапазона. Этот участок находится ближе к нижним границам зоны слышимости и составляет интервал от 20 до 100-200 Гц. Басовая колонка представляет собой прочный ящик, в котором установлены один или два мощных динамика.

Благодаря особенностям воспроизведения низких частот диффузоры имеют большой диаметр, а подвес обеспечивает сильную амплитуду качания звуковой катушки и диффузора. Для того чтобы на катушку низкочастотного громкоговорителя не попадали лишние частоты, на входе системы ставится пассивный или активный фильтр-кроссовер. Фильтр для сабвуфера можно купить или сделать своими руками.

Блок фильтров низкой частоты

ФНЧ срезает частоты, которые не нужны, передает на входной канал усилителя только низкочастотные колебания звуковой частоты. Многие фильтры срезают сигналы меньше 20 Гц и больше 200 Гц, при этом остается бас, который слышен из сабвуфера.

Базовые виды фильтров низких частот:

• Активный;
• Пассивный;

Фильтр пассивного вида включает в себя только резисторы и емкости.

Фильтры не имеют в составе компоненты усиления. Главное преимущество фильтра – это конструктивная простота, малое число компонентов.

Фильтры низких частот имеют негативную сторону. Проходящий через фильтр звук уменьшает громкость, и на выходе остается слабый сигнал, требующий усиления. Для усиления такого сигнала применяют усилитель, после которого сигнал идет на главный усилитель.

Фильтры пассивного вида производят первого порядка. Во втором каскаде фильтрации нет смысла, так как сигнал звука после него уменьшается в десятки раз.

Фильтры активного вида включают в себя пассивный фильтр и усилитель частот звука, который восполняет потери от фильтра, усиливает звук на выходе. ФНЧ можно изготовить с помощью одного транзистора. Фильтры изготавливаются на микросхемах, применяются усилители звука малой мощности.

Главное преимущество фильтра низкой частоты состоит в обеспечении высокого сигнала выхода, в регулировке частот необходимого интервала. Фильтры подключают к питанию. На главном трансформаторе создают обмотку питания фильтра.

Большое число радиодеталей, сложная схема являются вторым недостатком фильтров низкой частоты.

Предназначение

Рассматриваемое устройство предназначено для того, чтобы сделать звук более качественным, оно часто называется кроссовером.

Предназначение заключается в повышении эффективности воспроизведения требуемой частоты.

Поэтому низкокачественные динамики могут звучать намного лучше.

 

Различные НЧ-фильтры для сабвуфера устанавливаются для достижения хорошего качества звучания аудиосистемы. Поэтому есть необходимость в подборе наиболее подходящего изделия. Если в продаже не встречается подходящий кроссовер для саба, то его можно изготовить самостоятельно. Динамики автомобильной акустической системы могут снабжаться еще сумматором.

Активный фильтр низких частот (ФНЧ) для сабвуфера

Такой фильтр был изготовлен для мощного автомобильного сабвуфера. Представленная схема — активный фильтр низких частот, который срезает все ненужные полосы, оставляя только низкие. Затем сигнал усиливается и подается на вход сабвуферного усилителя. Именно благодаря такому НЧ фильтру головка играет на низких частотах, (в простонародье называют БАСС).

На плате помимо фильтра НЧ также присутствует сумматор, который предназначен для суммирования сигнала обеих каналов. На вход этого блока подается сигнал с двух каналов (стереофонический), поступая на сумматор, сигнал превращается в один единый, это дает возможность получить дополнительное усиление. После суммирования, сигнал фильтруется и срезаются частоты ниже 16Гц и выше 300Гц. Регулирующий фильтр срезает сигнал от 35Гц — 150Гц.

Таким образом, мы получаем низкочастотный сигнал с возможностью регулировки в указанных пределах. Также имеется фазовый регулятор, который дает возможность согласовать сабвуфер с акустикой автомобиля.

В ФНЧ схеме я применил только пленочные конденсаторы, говорят в усилителях они лучше керамики, но и с керамическими работает очень хорошо, разница не слишком большая.

Монтаж выполнен на печатной плате, которая была создана методом ЛУТ, травил раствором лимонной кислоты и перекиси водорода.

Такой сабвуфер питается от двухполярного источника питания (+/-15Вольт), поскольку работает совместно с мощным усилителем по схеме Ланзара. Если для питания усилителя и блока фильтров (как в моем случае) у вас только один источник питания, то блоку ФНЧ необходим двухполярный стабилизатор напряжения. Такой блок сумматора и фильтра низких частот может работать буквально с любыми усилителями мощности. Три регулятора, один из них предназначен для регулировки громкости, другой для среза низких частот, третий — регулятор плавной фазы (о чем было сказано выше).

В моем случае были куплены только микросхемы, все остальные пассивные компоненты были сняты из старых плат. Пленочные конденсаторы на входе ФНЧ были выпаяны от старого телевизора, одним словом затраты на такой блок минимальны, не более 3$, взамен можете гордится тем, что аналогичный блок фильтров используют в современных автоусилителях, цена которых порядка 400$.

Виды фильтров для низких частот (НЧ)

По реализации 

• Аналоговые схемы.
• Цифровые устройства.
• Программные фильтры.

По типу 

• Активный фильтр для сабвуфера (так называемый кроссовер, обязательный атрибут любого активного фильтра – дополнительный источник питания)
• Пассивный фильтр (такой фильтр для пассивного сабвуфера лишь отсеивает необходимые низкие часты в заданном диапазоне, не усиливая сигнала).

По крутизне спада 

• Первого порядка (6 дБ/октав.)
• Второго порядка (12 дБ/октав.)
• Третьего порядка (18 дБ/октав.)
• Четвертого порядка (24 дБ/октав.)

Основные характеристики фильтров: 

• Полоса пропускания (диапазон пропускаемых частот).
• Полоса задерживания (диапазон существенного подавления сигнала).
• Частота среза (переход между полосами пропускания и задерживания происходит. нелинейно. Частота, на которой пропускаемый сигнал ослабляется на 3 дБ, называется частотой среза).

Дополнительные параметры оценки фильтров акустических сигналов: 

• Крутизна спада АХЧ (Амплитудно-Частотная Характеристика сигнала).
• Неравномерность в полосе пропускания.
• Резонансная частота.
• Добротность.

Линейные фильтры электронных сигналов различаются между собой по типу кривых (зависимости показателей) АЧХ.

Разновидности таких фильтров чаще всего называются по фамилиям ученых, выявившим эти закономерности: 

• Фильтр Баттерворта (гладкая АЧХ в полосе пропускания),
• Фильтр Бесселя (характерна гладкая групповая задержка),
• Фильтр Чебышёва (крутой спад АЧХ),
• Эллиптический фильтр (пульсации АЧХ в полосах пропускания и подавления),

И другие.

Простейший НЧ фильтр для сабвуфера второго порядка выглядит следующим образом: последовательно подключенная к динамику индуктивность (катушка) и параллельно – емкость (конденсатор). Это так называемый LC-фильтр (L — обозначение индуктивности на электрических схемах, а C – емкости).

Принцип работы заключается в следующем: 

1. Сопротивление индуктивности прямо пропорционально частоте и поэтому катушка пропускает низкие частоты и задерживает высокие (чем выше частота, тем выше сопротивление индуктивности).
2. Сопротивление емкости обратно пропорционально частоте сигнала и поэтому высокочастотные колебания затухают на входе динамика.

Такой тип фильтров – пассивный. Более сложные в реализации – активные фильтры.

Основные определения

Амплитудно-частотная (АЧХ) — указывает изменение амплитуды сигнала, в зависимости от его частоты. На одной она может быть равна на входе и выходе. При другой будет уменьшать амплитуду входного сигнала.

Частота среза — частота, при которой исходящие колебания падают до 0. 7 от входящих.

Крутизна частотной характеристики — при перемене АЧХ на выходе указывает резкость изменения исходящего сигнала. При этом лучше, когда это уменьшение происходит быстрее.

Фильтры представляют собой электрические цепи. В состав может входить один или несколько элементов, которые имеют разное сопротивление. Существуют различные схемы и устройство фильтров низких частот.

Для звукового сигнала изменение сопротивления этих фильтров зависит от его частоты и называется реактивным. Им наделены катушки индуктивности и конденсаторы, благодаря чему из них производят фильтры различных частот.

Они являются обязательная деталью усилителей. В основном их ставят около электрической катушки.

Показатель полосы пропускания — один из их главных характеристик.

Низкочастотные часто используют при изготовлении сабвуферов, где они изменяют волны высоких частот.

Фильтр – сумматор для сабвуфера, схема

При сборке усилителей для автомобилей на микросхемах TDA 7293 или TDA 7294 иногда возникает необходимость в компактом блоке фильтра, желательно чтобы был простым и понятным, а также имел нормальные характеристики и являлся одновременно сумматором. Именно в этой статье и предоставляю такую поделку и схему.

Схема фильтра для сабвуфера показана на рисунке. Работает он на основе двух операционных усилителей U1-U2 (NE5532). Первый из них отвечает за суммирование и фильтрацию сигнала, в то время как второй обеспечивает его кэширование.

Принципиальная схема ФНЧ к сабу

Стереофонический входной сигнал подается на разъем GP1, а дальше через конденсаторы C1 (470nF) и C2 (470nF), резистора R3 (100k) и R4 (100k) попадает на инвертирующий вход усилителя U1A. На этом элементе реализован сумматор сигнала с регулируемым коэффициентом усиления, собранный по классической схеме. Резистор R6 (27k) вместе с P1 (50k) позволяют провести регулировку усиления в диапазоне от 0.5 до 1.5, что позволит подобрать усиления сабвуфера в целом.

Резистор R9 (100k) улучшает стабильность работы усилителя U1A и обеспечивает его хорошую поляризацию в случае отсутствия входного сигнала.

Сигнал с выхода усилителя попадает на активный фильтр нижних частот второго порядка, построенный U1B. Это типичная архитектура Sallen-Key, которая позволяет получить фильтры с разной крутизной и амплитудной. На форму этой характеристики напрямую влияют конденсаторы C8 (22nF), C9 (22nF) и резисторы R10 (22k), R13 (22k) и потенциометр P2 (100k). Логарифмическая шкала потенциометра позволяет добиться линейного изменения граничной частоты во время вращения ручки. Широкий диапазон частот (до 260 Гц) достигается при крайнем левом положении потенциометра P2, поворачивая вправо вызываем сужения полосы частот до 50 Гц. На рисунке далее показана измеренная амплитудная характеристика всей схемы для двух крайних и среднего положения потенциометра P2. В каждом из случаев потенциометр P1 был установлен в среднем положении, обеспечивающим усиление 1 (0 дб).

Полезное: Схема многоканального пульта дистанционного управления по кабелю или радиоканалу

Сигнал с выхода фильтра обрабатывается с помощью усилителя U2. Элементы C16 (10pF) и R17 (56k) обеспечивают стабильную работу м/с U2A. Резисторы R15-R16 (56k) определяют усиление U2B, а C15 (10pF) повышает его стабильность. На обоих выходах схемы используются фильтры, состоящие из элементов R18-R19 (100 Ом), C17-C18 (10uF/50V) и R20-R21 (100k), через которые сигналы поступают на выходной разъем GP3. Благодаря такой конструкции, на выходе мы получаем два сигнала сдвинутых по фазе на 180 градусов, что позволяет осуществлять прямое подключение двух усилителей и усилителя с мостовой схемой.

В фильтре используется простой блок питания с двухполярным напряжением, основанный на стабилитронах D1 (BZX55-C16V), D2 (BZX55-C16V) и двух транзисторах T1 (BD140) и T2 (BD139). Резисторы R2 (4,7k) и R8 (4,7k) представляют собой ограничители тока стабилитронов, и были подобраны таким образом, чтобы при минимальном напряжении питания ток составлял около 1 мА, а при максимальном был безопасен для D1 и D2.

Элементы R5 (510 Ом), C4 (47uF/25V), R7 (510 Ом), C6 (47uF/25V) представляют собой простые фильтры сглаживания напряжения на базах T1 и T2. Резисторы R1 (10 Ом), R11 (10 Ом) и конденсаторы C3 (100uF/25V), C7 (100uF/25V) представляют собой также фильтр напряжения питания. Разъем питания — GP2.

Что такое сумматор

В общем смысле слова, сумматор — это какое-либо устройство, которое что-либо суммирует и выдает на выходе сумму этих воздействий. Сумматор можно представить в виде какого-либо неизвестного нам ящика, на который поступает входные воздействия и на выходе такого ящика выдается их сумма.

В электронике сумматоры делятся на две группы:

• сумматоры аналоговых сигналов
• сумматоры цифровых сигналов

В этой статье мы будем разбирать аналоговые сумматоры.

Как сделать своими руками

Проще всего изготовить пассивный фильтр низких частот. Это связано с тем, что он изготавливается при применении всего нескольких элементов. Среди особенностей проведения работы своими руками отметим следующее:

• Проводятся подробные расчеты. Повысить удобство можно путем применения специальных калькуляторов, с помощью которых проводится расчет параметров основных элементов изделия.
• Выбирается наиболее подходящая схема. Она предусматривает применение специального разделителя, который изготавливается в виде сумматора. Качественного звука в этом случае не достигнуть, но устройство прослужит долго.

Простой фильтр для 2-полосного усилителя собрать просто. Инструкция по проведению работы следующая:

1. Подается сигнал на вход операционного усилителя.
2. Подается сигнал на МС2.
3. С выхода ФНЧ переводится сигнал на МС2.
4. Блок стабилизации напряжения создается на основе резистора, конденсатора и стабилизатора.
5. При напряжении питания менее 15В из схемы исключается резистор R11. На компонентах R1, R2, C1, C2 собирается сумматор входного сигнала. Этот элемент отключается в том случае, если подается моносигнал. Подключение источника сигнала проводится напрямую ко второму контакту.
6. Конденсатор C7 предназначается для фильтрации выходного сигнала. Регулятор сигнала основан на R9, R10, C8.
7. Для получения устройства потребуется печатная плата. Изготовить ее можно самостоятельно из стеклотекстиля, рекомендуемые размеры листа 2 на 4 см.
8. Поверхность шлифуется до блеска, после чего обезжиривается. Распечатанный рисунок схемы переносится на поверхность.
9. Выполняется травлене при применении специального состава. Лишняя медь растворяется, после чего поверхность промывается чистой водой.

Для соединения отдельных элементов проводится пайка. При правильной сборке схемы она должна заработать сразу, при этом дополнительная настройка не требуется. Если звука нет, то придется проверить надежность всех соединений. При работе есть вероятность повреждения основных элементов.

Процесс изготовления

Чтобы изготовить простейший фильтр низких частот своими руками стоит использовать магнитную сетку. Ее стоит разместить после резисторов. Преселектор выступает проводником. Тип конденсатора будет влиять на перехват сигнала.

Последнее время наибольшее распространение получили полевые модели. Они дают возможность оказывать влияние на коротковолновые импульсы, оказывая на них стабилизирующее действие.

Осуществление расчетов

Их выполняют, учитывая частоту среза и коэффициент передачи постоянного сигнала. При изготовлении активных фильтров учитывают емкость конденсаторов.

Отдельно рассчитывают передаточную функцию. Коэффициент постоянного сигнала будет положительным, если частота входящего сигнала выше первоначальных характеристик.

Активный фильтр

Большое широкое распространение получил активный фильтр сабвуфера. Подобная схема обладает следующими особенностями:

• Активный элемент не нагружает акустическую систему.
• Входной сигнал фильтруется. За счет этого есть возможность устранить шумы.
• При правильном подходе можно гибко настроить усилитель.
• Исходный спектр часто разделяется на несколько каналов. Схема активного фильтра позволяет выбрать низкие и средние, высокие частоты.

Изготовить самостоятельно активный фильтр можно, для этого не требуется специальное оборудование.

Активный фильтр для сабвуфера своими руками

По сравнению с пассивными конструкциями, активные схемы выравнивают амплитудно- частотную характеристику низкочастотного сигнала, корректируя пики и спады, негативно влияющие на прослушивание музыки. Простой фильтр для сабвуфера своими руками можно сделать на малошумящем операционном усилителе.

Схема фильтра НЧ для сабвуфера, сделанного своими руками, состоит из двух операционных усилителей и небольшого числа дискретных элементов. В качестве основного элемента используется интегральная микросхема LM324, которая содержит четыре операционных усилителя с однополярным питанием, что особенно удобно, если сабвуфер будет использоваться в автомобиле. Активное устройство обеспечивает подавление высокочастотной части звукового диапазона, начиная с 120 Гц. Существует много схем разного уровня сложности, которые сделаны на микросхемах или транзисторах. Интегральные схемы требуют меньшего количества деталей и не критичны к изменению напряжения питания.

Более качественную схему можно сделать на специализированной микросхеме РТ2351. Сигналы с выходов стереофонического усилителя поступают на входные каскады, микшируются и поступают на активный блок подавления низких частот. Точка начала подавления высокочастотной части спектра определяется величиной конденсаторов С3 и С7. Буферный каскад позволяет подключать устройство непосредственно к акустической системе.

Сигнал с двух каналов стереофонического усилителя через RCцепочки поступает на соответствующие входы интегральной микросхемы. Благодаря стабилизатору микросхему можно питать от любого однополярного источника постоянного тока напряжением до 20 вольт. Порог среза активного устройства составляет примерно 70 Гц. Для некоторых акустических систем эта величина подавления может быть слишком низкой. Для величины подавления 200 Гц номиналы конденсаторов должны быть следующими:

• С1 – 0,47 мкф
• С2 – 0,47 мкф
• С3 – 0,047 мкф
• С7 – 0, 068 мкф

Активный блок ограничения высокочастотной части звукового диапазонаможет использоваться как для домашнего звукового комплекса, так и в автомобиле. Недостатком данной схемы можно считать отсутствие плавной регулировки полосы пропускания, но для работы звукового комплекса это не так важно.

Пассивный фильтр

Пассивное устройство проще в изготовлении, но обладает менее привлекательными характеристиками. Его особенности заключаются в следующем:

• Предназначено для отсеивания низких частот в заданном диапазоне.
• Не усиливает сигнал.

В продаже встречается большое количество пассивных фильтров. Они могут прослужить в течение длительного периода и имеют относительно небольшие размеры.

Пассивный фильтр НЧ для сабвуфера схема

Пассивный фильтр НЧ для сабвуфера своими руками можно сделать за короткое время. Схема не содержит дефицитных деталей и правильно собранная не требует настройки. Простой фильтр низких частот для сабвуфера состоит всего из двух деталей. Это катушка индуктивности и конденсатор. Для того чтобы определить электрические величины этих элементов лучше всего воспользоваться онлайн калькулятором. Для этого нужно набрать в строке поиска «Расчёт LC-фильтров. Онлайн калькулятор». Далее в окне нужно найти следующую таблицу.

Здесь достаточно указать нужную частоту среза, сопротивление нагрузки и нажать «Вычислить». Например, при сопротивлении динамика 4 Ома и частоте среза 220 Гц калькулятор выдаст ёмкость конденсатора в 255,7 микрофарад, а индуктивность 4,09 миллигенри. При сопротивлении головки 8 ом и подавлении «верхов» начиная с 250 Гц, данные будут 112,5 мкф и 7,2 мГн. Сделать фильтр низких частот для сабвуфера можно на простой печатной плате или использовать пластину из текстолита с контактными площадками.

В качестве конденсаторов используется ёмкость ближайшая по номиналу. В фильтре частот для сабвуфера можно использовать электролитические конденсаторы, но лучше поставить бумажные типа «МБГО», К73-16 или специально предназначенные для акустических систем полипропиленовые ёмкости К78-34. Для получения нужного номинала конденсаторы можно соединять параллельно. Катушки индуктивности можно купить готовые или намотать самостоятельно.

Аналоговый сумматор

Думаю, все из вас помнят осциллограмму постоянного напряжения

Если, допустим, цена нашего квадратика 1 В, то на данной картинке мы видим постоянное напряжение амплитудой в 1 В. Суммировать постоянное напряжение — одно удовольствие. Для этого достаточно сложить амплитуды этих сигналов в любой момент времени.

На рисунке ниже мы видим два сигнала A и B и сумму этих сигналов: A+B. Если сигнал A = 2 В, сигнал B = 1 В, то сумма этих сигналов составит 3 В.

Все то же самое касается и сигналов с отрицательной полярностью

Как вы видите, при сложении сигналов с равной амплитудой, но разной полярности, мы в сумме получаем 0. То есть эти два сигнала взаимно себя скомпенсировали: 1 +(-1)=0. Все становится намного веселее, если мы начинаем складывать сигналы, которые меняются во времени, то есть переменные сигналы. Они могут быть как периодические, так и непериодические.

Давайте для начала рассмотрим самый простой пример. Пусть у нас будут два синусоидальных сигнала с одинаковыми амплитудами, частотами и фазами. Подадим их на сумматор. Что получится в итоге?

Получим синусоиду с амплитудой в два раза больше. Как вообще она получилась? Вычисления производятся довольно просто. Каждая точка синусоиды A+B — это сложение точек в одинаковый момент времени синусоид А и B. Для наглядности мы взяли 3 точки: t1 , t2 и t3 .

Как вы видите, в момент времени t1 у нас амплитуда сигнала А была равна 1 В, амплитуда сигнала В тоже 1 В. В сумме их результат в момент времени t1 будет равен 2 В, что мы и видим на сигнале A+B. В момент времени t2 амплитуда сигнала A была 0 В, амплитуда сигнала В тоже 0 В. Как нетрудно догадаться, 0+0=0, что мы и видим на сигнале A+B в момент времени t2 . Ну а в момент времени t3 амплитуда сигнала А = -1 В, амплитуда сигнала В = -1 В, в результате их сумма -1+(-1) = — 2 В, что мы как раз и видим на синусоиде А+B в момент времени t3 . Отсюда напрашивается вывод: для сложения сигналов надо суммировать амплитуды сигналов в одинаковые моменты времени.

А давайте сместим фазу одного из сигналов на 180 градусов, относительно другого, но при этом амплитуды и частоты сигналов оставим без изменения. Про такие сигналы говорят, что они находятся в противофазе. Как думаете, чему будет равняться их сумма? Долго не думая, смещаем второй сигнал на 180 градусов и суммируем их амплитуды в каждый момент времени. Нетрудно догадаться, что их сумма будет равняться нулю, что мы и видим на рисунке ниже.

Сборка

Давайте рассмотрим инструкцию как правильно сделать простой фильтр

Для начала следует отшлифовать стеклотекстолит наждачной бумагой и обезжирить. На него способом ЛУТ перенести рисунок платы.

Возможно потребуется дорисовать лаком дорожки.

Из лимонной кислоты и перекиси водорода (1:3) готовят раствор для травления. В качестве катализатора используется щепотка соли.

Объяснение аудиофильтров

: фильтры нижних частот, фильтры высоких частот и другие. При эффективном использовании они могут обеспечить ясность и пространство для вашего микса.

Однако можно легко усложнить использование фильтров и запутаться в терминах.

В этом руководстве мы рассмотрим:

• Что такое аудио фильтр
• Основные параметры фильтра
• Различные типы фильтров и когда их использовать
• 3 секретных совета, которые поднимут ваши звуки на новый уровень

Давайте погрузимся! 👇

Что такое аудиофильтр

Скорее всего, вы слышали о том, что такое эквалайзер (или выравнивание). В двух словах, фильтр — это просто предопределенный способ применения определенной формы эквалайзера к вашему звуку.

Уменьшая или усиливая определенный частотный диапазон, вы можете формировать отдельные звуки по своему вкусу.

То, как вы увеличиваете или уменьшаете определенные частоты, определяет название фильтра, как мы рассмотрим в этом руководстве.

Одна из причин применения фильтров к вашим звукам заключается в том, что вы можете легко настроить их динамически, чтобы ваши звуки менялись с течением времени. Вместо того, чтобы воспроизводить статический частотный спектр, вы настраиваете частоты в режиме реального времени для творческих целей.

Пример фильтра, в котором удалены высокие частоты

В настоящее время фильтры стали краеугольным камнем музыкального производства. Каждая DAW от FL Studio до Ableton Live имеет для этой цели собственный стандартный плагин. Есть также некоторые известные сторонние плагины фильтров, которые мы рассмотрим на некоторых примерах.

Следует помнить, что фильтры — это просто особое применение эквалайзера. Поэтому большинство параметров, используемых для эквалайзера, применимы и к фильтрам.

Основные параметры фильтра

Хотя освежить в памяти никогда не помешает, не стесняйтесь пропустить этот раздел, если вы джедай эквализации. Большая часть элементов управления одинакова.

Cutoff

Иногда в некоторых плагинах называется просто Frequency , устанавливает точку частоты, вокруг которой будет применяться фильтр.

Частота среза установлена ​​на уровне 93 Гц

Резонанс

Параметр Резонанс , также называемый Q или Полоса пропускания , определяет выделение частот вокруг точки среза.

Пример установки низкой добротности Та же установка отсечки, что и выше, но с высокой точкой добротности

Установка слишком высокой точки добротности может создать неприятные частотные резонансы, поэтому обратите особое внимание на эту настройку.

Склон

Slope определяет крутизну текущего типа аудиофильтра. Крутой наклон будет резко повышать или удалять частоты, в то время как пологий наклон будет более прогрессивным.

Размещение стерео

Наконец, некоторые плагины позволяют применять фильтр только к выбранным каналам. Это идеальный вариант, если вы хотите воздействовать только на боковую или среднюю информацию вашего сигнала.

В знаменитом FabFilter Pro-Q 3 вы можете выборочно применить фильтр к информации L/R, Mid, Side или Stereo вашего сигнала.

Пример фильтра верхних частот, примененного только к боковому сигналу

Если вам нужно освежить все аспекты среднего, бокового и стереоизображения, обязательно ознакомьтесь с нашим последним руководством здесь!

Различные типы аудиофильтров

Как объяснялось выше, аудиофильтр основан на заданной форме эквалайзера, который будет усиливать или удалять частоты.

Выбранная форма дает имя фильтру. Давайте рассмотрим наиболее часто используемые из них и то, как вы можете применить их к своей музыке.

Фильтр нижних частот

Фильтр нижних частот, как следует из названия, пропускает частоты ниже точки среза.

Здесь стоит отметить, что терминология иногда может сбивать с толку. Фильтр нижних частот также называют фильтром верхних частот — оба фильтра удаляют частоты выше определенного порога среза.

Фильтр нижних частот можно использовать для слишком ярких элементов микса. Например, мне нравится накладывать пэды друг на друга, чтобы создать насыщенную атмосферу.

В этом случае я мог бы применить фильтр нижних частот к одному пэду, чтобы убрать высокие частоты, сохранив при этом полный спектр второго пэда.

Точно так же низкие частоты могут превратить ваши пэды из ярких и красочных в глубокие и мрачные. Послушайте разницу, которую простой фильтр низких частот привносит в этот цикл:

Исходный цикл без фильтра Фильтр нижних частот, примененный к 600 Гц

Низкие частоты также довольно часто используются в звуковом дизайне, поскольку они могут создавать классные эффекты колебания и движения.

Фильтр верхних частот

С другой стороны, фильтр верхних частот (или нижних частот) удаляет частоты ниже заданного порога.

Для многих продюсеров это стало шагом вперед, чтобы внести ясность в микс. Низкочастотная обработка большинства элементов, кроме бочки и суббаса в диапазоне от 60 Гц до 120 Гц, поможет подтянуть низкие частоты.

Обрезка хет-лупа с ненужной низкочастотной информацией

Однако остерегайтесь применять слишком много фильтров верхних частот. Последовательное удаление низких частот из ваших звуков может лишить их тела и панчности.

Обычно я пропускаю высокие частоты в своих хэтах, шейкерах и других элементах тарелок, которые могут содержать ненужную информацию о низких частотах.

Это часто происходит после применения насыщения и введения новых частот (чтобы узнать о насыщении и искажении от А до Я, ознакомьтесь с нашим Полным руководством здесь).

Петля шляпы с грязным низом Обрезка низких частот для удаления частот, вызванных насыщением

Точно так же фильтр верхних частот может быть отличным способом выделения определенных элементов из петли.

Изоляция верхних частот с фильтром верхних частот

Полосовой фильтр

Полосовой аудиофильтр представляет собой просто комбинацию фильтров нижних и верхних частот.

Пример полосового фильтра

Одним из распространенных применений полосового фильтра является эффект телефона. Это достигается за счет установки центральной частоты около 2000 Гц:

Старые телефонные настройки — 2000 Гц — это место, где люди наиболее чувствительны к звуку, отсюда и особенность этого эффекта!

Послушаем, как этот полосовой фильтр влияет на звук:

Я понимаю, что это немного похоже на заглавную песню из телеигры, но вы поняли

Полочный фильтр

Если высокие или низкие частоты слишком резки, полочный фильтр может быть лучшим вариантом. По сути, он устанавливает плоскую «полку», после которой частоты либо усиливаются, либо ослабляются.

Полка высоких частот около 5 кГц

Я часто устанавливаю мягкую полку высоких частот +2 дБ на мою барабанную шину, чтобы добавить яркости верхам.

Применение верхней полки к вокалу также является отличным способом добавить немного дополнительной ясности. Послушайте, как в этом примере вокал становится немного ярче:

Ненавязчивый фильтр, который может существенно изменить переполненный микс

Режекторные фильтры

Наконец, режекторные фильтры (также называемые режекторными или режекторными) являются противоположностью полосовых фильтров:

Режекторный фильтр около 700 Гц

Режекторные фильтры идеально подходят для удаления раздражающих или резонирующих частот.

Отличный способ сделать это — прокрутить частотный спектр с помощью крутого колоколообразного эквалайзера, чтобы выделить частоты.

Как только появится острая резонансная частота, переключитесь на режекторный фильтр и обрежьте эту частоту.

Найдите раздражающие частоты, а затем удалите их с помощью режекторного фильтра r

Опять же, режекторные фильтры также можно использовать для создания классных звуковых эффектов, особенно при разработке басов. Созданный «зазор» звучит особенно круто, когда вы перемещаете отсечку.

3 Творческое применение аудиофильтров

Существуют тысячи способов творческого применения аудиофильтров.

Как объяснялось ранее, ключевым преимуществом фильтров является возможность настраивать их с течением времени.

Вот 3 испытанных приложения, которые гарантированно принесут вам потрясающие результаты:

Легкое введение новых элементов

Введение нового элемента в вашу аранжировку может оказаться непростой задачей. Иногда затухание не совсем помогает.

Здесь может пригодиться фильтр нижних частот. Автоматизировав срез и медленно раскрывая больше частот, переход будет звучать намного более естественно.

Для этого я использовал стандартный плагин FL Studio Fruity Filter , настроенный на фильтр нижних частот с относительно низким резонансом. Затем я автоматизировал частоту среза, чтобы медленно раскрыть весь спектр нового звука:

В Ableton Live вы можете добиться аналогичного результата с помощью Auto filter.

Эта техника работает со всеми жанрами. Тем не менее, он особенно хорошо подходит для жанров с медленным развитием, таких как хаус и техно.

Фильтр ворот

Эффект гейтирования — популярный звук, получивший известность в таких жанрах, как транс, и возродившийся в современном техно.

Перейдите на 3:45, чтобы услышать гейт-эффект на основном вокале.

Обычный способ создания гейт-эффекта — просто автоматизировать увеличение и уменьшение громкости.

Однако вместо этого можно использовать фильтр. Для этого я люблю использовать бесплатный плагин Filterstep .

Для бесплатного плагина Filterstep весьма примечателен. Это позволяет вам рисовать в определенных последовательностях, которые будут определять, к каким нотам применяется фильтр.

В приведенном выше примере я выбрал фильтр нижних частот, разделил звук на шестнадцатые ноты и нарисовал степень фильтрации, которая будет применяться к определенным нотам.

Давайте послушаем, как это звучит, сначала без гейт-эффекта, а затем с применением вышеуказанных настроек:

Вокал пэд без гейта сайдчейн, чтобы заполнить пробелы и сделать ворота более гладкими. Возможности Filterstep довольно обширны, и я очень рекомендую попробовать.

Рекомендовано: Бесплатные плагины VST – 51 лучший синтезатор и эффекты

Создание эффективных наложений

И последнее, но не менее важное: фильтры — отличный способ создать предвкушение в ваших треках. Как правило, от 4 до 16 тактов, предшествующих вашему падению, должны дать слушателю понять, что вот-вот произойдет что-то важное.

Вы наверняка слышали фразу «пусть бас падает!». Это потому, что прямо перед падением не должно быть баса!

Низкочастотный срез всего трека по мере приближения дропа — отличный способ сделать его более мощным.

Вы можете просто автоматизировать фильтр, чтобы добиться цели!

Вы можете пойти еще дальше. Вы можете постепенно обрезать нижний сигнал мастер-трека по мере приближения дропа. Это оставит вас со все более монофоническим сигналом по мере приближения падения.

Когда дроп, в конце концов… упадет, деактивируйте оба низких среза. Это вернет как бас, так и всю стереоинформацию, что сделает дроп более эффектным.

Last Words

Надеюсь, теперь вы лучше разбираетесь в аудиофильтрах и в том, как применять их в своих собственных произведениях. Как всегда, не забывайте экспериментировать и нарушать правила, чтобы открывать новые крутые звуки!

И не забудьте взять шпаргалку по эквалайзеру! 👆

Фильтр низких частот против фильтра высоких частот в Premiere Pro

Хотите добавить дополнительный штрих к своему следующему видео? Если это так, вы пришли в нужное место. В этом сообщении блога Бен Хесс — в сотрудничестве с Epidemic Sound и Adobe Stock — объяснит, что такое фильтры низких и высоких частот и как их использовать, чтобы выделить ваши видео.

Даже если вы мало что знаете о фильтрах низких и высоких частот, возможно, вы слышали, на что они способны. Этот эффект существует уже довольно давно, но он становится все более и более популярным, так как с его помощью так легко выделить свой звук и весь проект.

Что такое фильтр нижних частот?

Чтобы дать вам пример фильтра нижних частот, примененного к песне, послушайте это:

Что такое фильтр верхних частот?

Хотя фильтр верхних частот звучит так:

Эти фильтры, по сути, делают то, что следует из их названий. Фильтр нижних частот позволяет пропускать низкие частоты, или, другими словами, быть услышанными, а фильтр высоких частот позволяет слышать высокочастотные части песни.

Как использовать низкочастотные фильтры в Premiere Pro

Эти эффекты можно использовать по-разному, но начнем с фильтров нижних частот. Чтобы применить этот эффект в Premiere Pro, просто перетащите фильтр нижних частот на аудиоклип. Вы найдете это на вкладке эффектов. Чтобы полностью отключить его: разверните параметр обрезки и перетащите его вправо. Этот ползунок имеет ваши низкие частоты слева, средние частоты посередине и высокие частоты справа. Теперь медленно перетащите влево, чтобы услышать эффект, поскольку он начинает обрезать эти частоты.

С помощью фильтра нижних частот вы можете отрегулировать количество низких частот, которые вы хотите услышать, перемещаясь настолько далеко влево, насколько хотите. Настоящая магия происходит, когда вы применяете это к песням, диалогам или даже звуковым эффектам, чтобы настроить их. Вы можете использовать его в любой части трека, например, в начале трека, чтобы медленно нарастать.

Суть в том, чтобы просто возиться с инструментом, пока вы не поймете, что вам нравится. Вы можете использовать этот эффект, чтобы выделить момент при замедленной съемке или просто добавить разнообразия в свои видео.

Вы можете применить его к песне, когда происходит диалог. Таким образом, вы сможете лучше слышать то, о чем идет речь, без конкуренции с треком. Вы также можете использовать этот фильтр для подводных эффектов, вы знаете те, которые вы видите во всех крутых видеороликах о путешествиях? Или почему бы не использовать его, чтобы казалось, что музыка или диалоги звучат далеко или в другой комнате, как будто они приглушены.

При использовании этих фильтров мне нравится добавлять ключевые кадры для перехода эффекта. Чтобы сделать еще один шаг вперед, вы можете щелкнуть правой кнопкой мыши первый ключевой кадр и добавить легкий переход. Затем нажмите на последний ключевой кадр, чтобы добавить легкое начало. Таким образом, вы можете настроить сплайн, чтобы получить точный переход и поток, который вам нужен.

Как использовать высокочастотные фильтры в Premiere Pro

Теперь, когда дело доходит до использования высокочастотных фильтров, я обычно использую их реже, но они по-прежнему дают очень уникальный эффект. Вы знаете ретро-звук, который исходит от старых, плохих динамиков? Да, это сделано с этим эффектом. Вы также можете использовать это с музыкой или диалогами. Попробуйте приглушить музыку с помощью фильтра высоких частот.

Почему бы не попробовать добавить его в диалог, чтобы получить старый тип радиоголоса:

Комбинирование фильтров высоких и низких частот с реверберацией

Помимо использования фильтров верхних и нижних частот, вы можете поэкспериментировать с реверберацией, чтобы получить еще больше уникальных эффектов. Попробуйте и посмотрите, что хорошо звучит, когда вы комбинируете это с фильтрами верхних и нижних частот.

Эти звуковые эффекты могут показаться небольшими, но именно такие мелочи, как затухание с помощью фильтра нижних частот, могут сделать ваши проекты популярными. Чем серьезнее вы относитесь к своему звуку, тем лучше будут ваши конечные продукты.

Хотите немного подвести итоги? Вот так! Использование фильтра нижних частот позволяет пропускать низкие частоты. Это отлично подходит для затухания в песнях, придания слышимости диалогам, замедленных сцен или даже классического подводного эффекта.

Фильтры верхних частот идеально подходят для старых динамиков или для плавного перехода в песни. Оба эти эффекта могут сочетаться с другими эффектами, такими как реверберация. На самом деле нет правильного или неправильного способа использовать эти эффекты, и это не случай фильтров верхних и нижних частот. Все дело в том, чтобы повеселиться и попытаться выяснить, что звучит лучше всего.