Схема активный фильтр для сабвуфера: Активный фильтр-сумматор для сабвуфера – Схема-авто – поделки для авто своими руками

Содержание

Простой активный фильтр для двухполосного усилителя

В статье речь пойдет об активном фильтре для двухполосного усилителя. Фильтр не нуждается в трудоемкой настройке и выполнен на доступных ОУ.

Первый раз эту схему я собирал лет 10 назад, нужно было раскачать колонки Радиотехника S90 не очень мощным самодельным усилителем (Ватт 25-30 навскидку), цель — узнать на что вообще способны эти колонки.

Но мощности усилителя явно не хватало. И в одной интересной книжке я набрел на схему этого фильтра. Решил попробовать раскачать S90 двухполосным усилителем.

Одно из преимуществ заключается в том, что при перегрузке низкочастотного канала, его искажения хорошо маскируются СЧ-ВЧ звеном, следовательно максимальная неискаженная мощность на слух становится заметно больше.
В итоге мне удалось раскачать одну колонку так, что шифер на гараже стал трещать.

Содержание / Contents


Входной сигнал подан на неинвертирующий вход операционного усилителя МС1, который выполняет функции активного фильтра низких частот с крутизной спада частотной характеристики 18 дБ/октаву, и на неинвертирующий вход операционного усилителя МС2, который выполняет функции дифференциального усилителя с коэффициентом передачи по напряжению Ku=1.

На инвертирующий вход МС2 подан сигнал с выхода фильтра низких частот МС1. В дифференциальном усилителе МС2 из спектра входного сигнала вычитается его низкочастотная часть, и на выходе МС2 появляется только высокочастотная часть входного сигнала.

Таким образом, требуется лишь обеспечить заданную частоту среза фильтра низких частот, которая и будет частотой разделения. Значения элементов фильтра находятся из соотношений C1 = C2 = C3; R1=R4; R5=R1/6,8; R1C1=0,4/Fp, где Fр — частота разделения.

R1 я брал 22 кОм, а дальше все рассчитывается по формулам в зависимости от требуемой частоты разделения.
В качестве операционных усилителей пробовал К157УД2 (сдвоенный ОУ — 2 корпуса) и К1401УД2 (счетверенный ОУ — печатка под него), оба показали хорошие результаты.

Конечно, можно применить любой счетверенный импортный ОУ.

Книга «Высококачественный усилитель низкой частоты», Г. Л. Левинзон, А.В. Логинов, 1977 годПрилагается рисунок печатной платы для К1401УД2, под микросхемой перемычка.
▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

 

Снова о простом активном фильтре для АС


Предлагаю обсудить тему активных фильтров для АС. Просьба высказаться тех, кто имеет практический опыт изготовления и прослушивания таких фильтров, а я покажу, что получилось у меня.

Активные фильтры, на мой взгляд, предпочтительны именно двухполосные, но для трехполосных АС. Частота раздела двухполосных АС всегда находится в области максимальной чувствительности слуха – несколько кГц т. к. пищалки не могут работать до частоты 100…500 Гц, а басовики из-за большого диаметра диффузора выходят из поршневого диапазона и на частотах 4…6 кГц работают неважно.

Широкополосники – компромисс и для них желательны костыли сверху или снизу.

Содержание / Contents

Итак, на частотах раздела порядка 2 кГц прилично работают пассивные фильтры, а при работе микросхем на этих частотах, а особенно порядка 6 кГц (раздел между СЧ и ВЧ), могут возникнуть трудности. На частотах раздела в сотни Гц обычные микросхемы в активных фильтрах работают очень хорошо.
Итак, делим звуковой диапазон на НЧ и СЧ-ВЧ на частотах 100…500 Гц, а СЧ-ВЧ делим простейшим пассивным фильтром первого порядка.Я решил повторить датагорскую схему фильтра для АС, опубликованную Вячеславом (mailoff).
Прельстила простота настройки (оказалось, мнимая), хорошее заявленное звучание ФДФ (фильтров дополнительной функции) и реализация всего на одной микросхеме.Скачать чертеж можно внизу статьи.
Как обычно, я сделал свою печатную плату под современные качественные, доступные и недорогие детали – микросхема TL074, конденсаторы полипропиленовые.
Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.
На фото собранной платы (вверху) впаяны не все зажимы – просто они закончились. Вот итоговая схема фильтров. Как производился расчет и подбор номиналов — см. дальше.
Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.
Питание +-12…15 В. На схеме не указаны конденсаторы по питанию.
Настройка по постоянному току не требуется.У меня есть динамики, которые я хочу использовать в НЧ звене, в штатных колонках был фильтр, с которым они работали до 150 Гц, при этом катушка
пассивного фильтра
была 7,5 мГн, конденсаторы соответствующей ёмкости. Намотать такие катушки для динамика 4 Ом проблематично, качественные неполярные конденсаторы очень большой ёмкости весьма дороги, поэтому я решил сделать активные фильтры.

Измеренная АЧХ моих динамиков

Кроме того активные фильтры незаменимы при значительной разнице в чувствительности головок, они позволяют использовать низкочувствительные НЧ динамики с высокочувствительными СЧ-ВЧ головками.
Из АЧХ головки видно, что нет смысла ловить микроны и добиваться именно 150 Гц, вполне годится 100…250 Гц.

Окончательная подстройка должна производиться при прослушивании собранных колонок и измерении с помощью микрофона. Такую подстройку проще осуществить именно активными фильтрами, в чем я и убедился при настройке фильтров.

Сначала я снял ЧХ фильтра с рекомендованными номиналами деталей, вот что получил.


АЧХ оригинальной схемы фильтра
На частоте раздела горбы, которые в сумме дают 6 дБ, что, я считаю, слишком много.
Я думал, что установки подстроечного резистора R5 (на плате предусмотрел отверстия под подстроечный и постоянный резисторы), будет достаточно для настройки. Вот что получается при уменьшении R5.

Частота раздела сдвигается вверх, горб растет. Простое увеличение R5 не решает проблему, увы. Пришлось отойти от рекомендаций первоисточника и взяться за R4. Получилось!

Неравномерность около 1 дБ. При увеличении R5 частота раздела ползёт вниз, неравномерность уменьшается. При R4=12 кОм R5=54 кОм получаем.

Практически прямая линия суммарной АЧХ, всё отлично!

Забыл сказать, что я откалибровал программу ARTA и 0 дБ – это ноль, общее усиление системы около -1 дБ (минус 13%), небольшая волнообразность ниже 40 Гц из-за примененного усилителя на К174УН14, ею можно пренебречь.

Недостаток – частота раздела стала 63 Гц вместо 150. Отсюда я сделал вывод, что надо установить конденсаторы мЕньшей ёмкости, в плате я предусмотрел отверстия для них, и заново произвести настройку.

Тем не менее, результат, особенно для испытаний меня устроил. По результатам испытаний я решу, стоит ли ловить блох в 1 дБ и стоит ли сама идея активных фильтров свеч. Промежуточный результат для R4=13 кОм и R5=16 кОм .


В итоге я установил номиналы деталей, как на схеме, вот что получилось. Частота раздела в норме, но неравномерность несколько возросла.

Без настройки впаял детали в другой канал, идентичность очень неплохая. Конденсаторы перед установкой я отбирал с точностью примерно 5%, резисторы не подбирал.

Уровень сигнала в СЧ-ВЧ канале больше примерно на 0,7 дБ, при суммировании я это учитывал. Окончательное выравнивание будет в оконечных усилителях.

Повторюсь, крутизна фильтров для СЧ-ВЧ небольшая, возможно, есть смысл в добавке конденсатора последовательно с СЧ-ВЧ головками, это покажет прослушивание.

На очереди изготовление и испытания фильтров Linkwitz-Riley 4-го порядка. Количество микросхем и сложность настройки на порядок больше, но есть возможность более тонкой подгонки под конкретные АС. Если найдутся желающие повторить конструкцию, привожу плату в формате lay.
▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте. • Сделай сам простой активный фильтр для двухполосного усилителя
• Тема активных фильтров хорошо описана на сайте нашего согражданина Игоря Рогова (Audiokiller)
• LIMP Arta Software: измерение параметров Тиля-Смолла для начинающих
• LIMP — программный измеритель RCL

 

Сумматор и регулируемый фнч для сабвуферного канала

Самодельный унч – фнч, сумматор, стабилизатор и блок защиты

Источник: http://radioskot.ru/publ/unch/samodelnyj_unch_fnch_summator_stabilizator_i_blok_zashhity/6-1-0-510

Активные фильтры для сабвуферов

     При использовании современной магнитолы с акустикой чувствительностью 89 дБ и выше уровень громкости обычно вполне достаточен.

Поэтому первый (бюджетный) усилитель, как правило, предназначается в первую очередь для сабвуфера. Обычно там есть блок формирования сигнала, но его возможности ограничены. Чаще всего фильтры имеют фиксированную частоту среза.

А специализированный усилитель с плавно перестраиваемыми фильтрами – это вещь уже не бюджетная.

Предлагаемые схемы предназначены как раз для таких случаев. Большинство из них были разработаны “по просьбе трудящихся. Поэтому, кстати, мало рисунков печатных плат – это дело сугубо индивидуальное, зависит от деталей и компоновки в целом.

Но платы зависит многое, в том числе и количество “граблей”, на которые наступит радиолюбитель при повторении, поэтому все дополнения только приветствуются. Я пока проектирую платы только для конструкций “личного употребления”, на все нет времени.

..

При разработке ставилось два условия:

  • обойтись только однополярным питанием 12 вольт, чтобы не связываться с изготовлением преобразователей и не лезть за повышенным напряжением внутрь усилителя
  • схема должна быть предельно простой и не требовать для повторения особой квалификации.

Первая схема предназначена для простейших установок. Поэтому ее характеристики далеки от идеала, но возможности вполне достаточны.

Большой диапазон перестройки частоты частоты среза позволяет использовать сабвуфер практически с любой акустикой. Если у магнитолы нет линейных выходов – не беда.

Схема может работать и с “колоночных” выходов магнитолы. Для этого нужно только увеличить сопротивление резисторов R1,R2 до 33…100 кОм.

     При широкой полосе частот, воспроизводимых сабвуфером, для “стыковки” звучания с фронтальной акустикой необходимо использовать регулируемый фазовращатель.

Схема простейшего сумматора с фазовращателем приведена на следующем рисунке. По сравнению с предыдущей схемой пределы перестройки частоты среза несколько сужены, все остальные рекомендации остаются в силе.

Печатная плата не приводится – пусть это будет “домашним заданием”.

Однако возможности простейших схем ограничены. Пассивный сумматор дает большое затухание сигнала, что заставляет использовать максимальную чувствительность усилителя.

Кроме того, при работе от небуферизованного линейного выхода магнитолы (а в бюджетных линейках они все такие) возможно ухудшение разделения стереоканалов из-за невысокого входного сопротивления сумматора.

     Поэтому нужно перейти к активному смесителю сигналов левого и правого каналов.

Удобнее всего выполнить его на полевых транзисторах – при использовании транзисторов с напряжением отсечки более 3 вольт (КП303Г, КП303Е) необходимый режим работы достигается без смещения на затворе. В таком случае разделительный конденсатор на входе необязателен. А это дополнительное повышение качества звучания. Да и сами полевые транзисторы “благороднее”.

 

  Если встроенный фильтр усилителя устраивает, схему можно упростить.

И, наконец, когда есть все, что нужно и нужен только фазовращатель.

Наконец, если сабвуфер представляет сообой что-то более сложное, чем закрытый ящик, в канал усиления нужно включить фильтр обрезки инфранизких частот. Правда, для увеличения добротности пришлось выполнить его по схеме третьего порядка, хотя АЧХ соответствует второму.

В тех случаях, когда нужно встроить блок формирования сигнала сабвуфера непосредственно в усилитель, есть смысл перейти на двухполярное питание ОУ. Ниже приводится вариант схемы, дополненный входом высокого уровня и регулятором усиления. Резистор R18 определяет минимальный уровень выходного сигнала.

Если нужно снижать его до нуля, резистор следует заменить перемычкой или снизить сопотивление до 100-200 Ом. Входные каскады и фильтр остались практически без изменений, но благодаря увеличению напряжения питания до 15 В несколько повышена перегрузочная способность.

Небольшое изменение номиналов фильтра увеличило его добротность, как следствие – повысилась крутизна АЧХ непосредственно в зоне перегиба. При широкой полосе она приближается к фильтру третьего порядка. При налаживании нужно добиться, чтобы постоянное напряжение на эмиттере транзистора VT3 составляло 6-7 вольт.

     Если нужно увеличить коэффициент передачи этого фильтра, можно зашунтировать резисторы в истоках полевых транзисторов электролитическими конденсаторами емкостью от 10 мкф и выше. Усиление возрастет примерно в 3 раза, но есть риск появления искажений.

Детали и монтаж      Для плавной регулировки частоты среза нужны резисторы с нелинейной зависимостью сопротивления (тип Б). В среднем пложении движка сопротивление одной половины “подковки” у них заметно больше, чем у другой. Включить их нужно так, чтобы движок закорачивал секцию с бОльшим сопротивлением.

     Керамические конденсаторы в звуковом тракте использовать нельзя из-за микрофонного эффекта, их можно ставить только в цепи питания. Из недорогих и доступных лучше всего использовать полипропиленовые, фторопластовые или лавсановые. Например, К73-17 (от 0,01 до 6,8 мкф, напряжение от 50 до 630В, цена от 0,5 до 8 р за штуку в зависимости от размера и допуска).

Конденсаторы нужно подобрать в пары с минимальным разбросом (важно не точное значение емкости, а рассогласование по каналам). Многие современные мультиметры позволяют измерить емкость непосредственно. Если такой возможности нет, лучше использовать конденсаторы с допуском 5%.

     Полевые транзисторы по каналам нужно подбирать в пары по начальному току стока и напряжению отсечки. Если нет такой возможности, лучше использовать транзисторы из одной партии – в пределах упаковки разброс параметров обычно невелик. Вместо КП303 можно использовать сборки серии КПС, там идентичность пар обеспечивается технологически.

Вместо КТ3102Е можно использовать любые другие n-p-n транзисторы с коэффициентом передачи тока более 50. Словом, возможности для творчества открываются широкие…

     Чтобы избежать наводок, у транзисторов КП303 нужно соединить с общим проводом “земляную” ножку транзистора (вывод корпуса). Входные делители также должны быть как можно ближе к транзистору, чтобы в цепи “делитель-затвор” не было длинных проводников. Особенно важно это при высоком сопротивлении делителя.

Источник http://www.bluesmobil.com/shikhman/ © А. И. Шихатов 1999-2003

Источник: https://instalator.ru/stati/stati-skhemy/item/961-aktivnye-filtry-dlya-sabvuferov.html

NM2117Активный блок обработки сигнала (кроссовер) для сабвуферного канала (LM324, LM358)

NM2117 – Активный блок обработки сигнала (кроссовер) для сабвуферного канала (LM324, LM358) купить в Мастер Кит. Драйвер, программы, схема, отзывы, инструкция, своими руками, DIY

NM2117 – Активный блок обработки сигнала (кроссовер) для сабвуферного канала (LM324, LM358) купить в Мастер Кит. Драйвер, программы, схема, отзывы, инструкция, своими руками, DIY

У нас Вы можете купить Мастер Кит NM2117 – Активный блок обработки сигнала (кроссовер) для сабвуферного канала (LM324, LM358): цена, фото, DIY, своими руками, технические характеристики и комплектация, отзывы, обзор, инструкция, драйвер, программы, схема

Мастер Кит, NM2117, Активный блок обработки сигнала (кроссовер) для сабвуферного канала (LM324, LM358), цена, описание, фото, купить, DIY, своими руками, отзывы, обзор, инструкция, доставка, драйвер, программы, схема

https://masterkit. ru/shop/1319910

   БЛОК СУММАТОРА И ФНЧ – Сабвуфер у нас один, а сигнал подается с двух каналов, этот блок суммирует два сигнала в один, затем срезает высокие и средние частоты, оставляя только низкие.

Фильтр срезает частоты ниже 16Гц и выше 300Гц. Регулирующий фильтр срезает сигнал от 35Гц до 150Гц.

Блок имеет регулятор громкости сигнала, фазовый регулятор – для наилучшего согласования сабвуфера с акустикой автомобиля и регулятор для настройки частоты. Принципиальная схема: 

   С первого взгляда схема может показаться достаточно сложной, но на печатной плате все выглядит иначе, деталей действительно много, но вся сборка при наличии всех компонентов отнимет не более 30 минут. 

   БЛОК ЗАЩИТЫ – защитит сабвуферную головку, если усилитель по каким-то причинам выйдет из строя. При подаче питания на усилитель, защита включается с небольшой задержкой. Реле – любое на 10 и более Ампер. Используемые транзисторы можно заменить на отечественные, силовой транзистор использован более мощный. Во время работы наблюдался небольшой перегрев, поэтому было решено укрепить его на небольшой теплоотвод. Схема блока защиты нарисована вместе со схемой преобразователя напряжения, чтобы не возникла путыница с подключением.

При включении схемы защиты, реле замыкает контакты включая головки, если же на выходе усилителя будет постоянное напряжение, то реле размыкается сохраняя головку. Подключение всех блоков на рисунке:

   БЛОК СТАБИЛИЗАЦИИ – стабилизирует напряжение до нужного уровня, для питания блока ФНЧ. на выходе обеспечивается напражение +/-15 вольт. Это по сути двухполярный стабилизатор, стабилитроны любые на 15 вольт, желательно с мощностью 1 ватт. Транзисторы служат усилителем, затем напряжение поступает на двухполярный стабилизатор. На общей плате стабилизаторов есть также отдельный стабилизатор для запитки блока индикаторов выходного сигнала. Перегрев этого блока – нормальное явление, даже на холостом ходу все активные компоненты теплые, но если перегрев очень сильный, то следует использовать теплоотводы, или разместить блок так, чтобы он находился под отдувом. Принципиальная схема блока стабилизации показана на общей схеме преобразователя:

   ИНДИКАТОР ВЫХОДНОГО СИГНАЛА – собран на двух операционных усилителях. На выходе использовано 8 светодиодов, светодиоды можно использовать буквально любые, которые под рукой. Данный индикатор работает в режиме “столб”. Принципиальная схема:

   Индикатор выходного сигнала подключается напрямую к выходу усилителя. Светодиоды смонтированы на отдельной плате, которая прикреплена к передней части корпуса усилителя. Индикатор аудио сигнала и блок защиты смонтированы на общей плате.

   После сборки всех комплектующих блоков, можно и приступить к монтажу усилителя, точнее нескольких УМЗЧ – сабвуфера и 4-х каналов, но об этом в следующей главе. Автор – АКА.

   Форум по самодельным УНЧ

Напряжение питания Uп, В 3…30 (однополярное)
Ток потребления, мА 50
Входное напряжение (размах), В 0…Uп
Выходное напряжение (размах), В 0…Uп (регулируется)
Число входов 2 (левый, правый)
Коэффициент передачи смесителя, дБ 0 (левый + правый)
ФИНЧ фильтр (3-го порядка)
Усиление в полосе пропускания, дБ
Затухание вне полосы пропуск., дБ/Окт 12
Частоты среза (3 дискретных знач.), Гц 20, 25, 30
ФНЧ фильтр (2-го порядка)
Частота среза, Гц 30…250 (регулир.)
Коэффициент усиления предварительного усилителя, дБ -20…+20 (регулируется)
Пределы изменения фазы, град. 0…360
Размеры печатной платы, мм 97×37
Вес 80

Инструкции

  • Встроенные отдельные регуляторы уровня громкости: 0дБ – 60дб
  • 2-х канальный фильтр высоких частот 2-го порядка
  • Смешанный фильтр моно сабвуфера низких частот 2-го порядка
  • Встроенный 3D-эффект и функция Тонкомпенсации

Активный блок обработки сигнала для сабвуферного канала выполнен на девяти операционных усилителях DA1.1… DA1.4, DA2.1… DA2.4 и DA3.1.

На ОУ DA3.2 собран генератор прямоугольных импульсов, осуществляющий индикацию режима работы устройства при помощи светодиода HL1 (частота мигания порядка 5Гц). На резистивном делителе R33, R34 и конденсаторе С17 выполнена искусственная средняя точка.

На ОУ DA1. 1…DA1.4 выполнены два балансных входных блока. Сумматор выполнен на ОУ DA2.1. Подобное построение позволяет использовать практически любой источник (линейный(ые) выход(ы), выход(ы) УМ) для снятия полезного сигнала.

На ОУ DA2.3 выполнен фильтр инфранизких частот (ФИНЧ, 3-го порядка, Баттерворта), позволяющий максимально эффективно использовать мощности усилителя и звукоизлучающей головки. Предусмотрен выбор необходимой частоты среза ФИНЧ, а именно 20, 25 и 30 Гц.

На ОУ DA2.4 выполнен фильтр НЧ (2-го порядка, Баттерворта) с регулируемой частотой среза в пределах 30…250 Гц.

На ОУ DA2.2 выполнен усилитель с переменным коэффициентом усиления в диапазоне 20 дБ с функцией фазоинвертора. Усиление -20 дБ достигается при среднем положении движка переменного резистора. При повороте движка резистора влево(фаза = 0 град.) / вправо(фаза = 180 град.) происходит изменение коэффициента усиления до +20 дБ.

На ОУ DA3.1 выполнен регулируемый фазовращатель изменяющий фазу полезного сигнала в пределах 0…180 градусов что позволяет обеспечить “стыковку” звучания сабвуфера с остальными звукоизлучающими головками. На контакты X9 (+ напряжения питания), X10 (- напряжения питания) подается напряжение питания.

При использовании маломощного источника (линейный выход и т.д.) с дифференциальными выходами входной сигнал на блок обработки подается относительно контактов Х1, Х5 (левый) и Х3, Х7 (правый). При использовании мощного источника (выход УМ и т.д.

) с дифференциальными выходами входной сигнал на блок обработки подается относительно контактов Х2, Х6 (левый) и Х4, Х8 (правый). Потенциометром R16 регулируется уровень выходного сигнала и его фаза (дискретно, 0 или 180 градусов), а потенциометром R27 – фаза в диапазоне 0…180 или 180…360 градусов.

Подобное построение фазовращателя позволяет изменять фазу в пределах 0…360 градусов.

Статьи

  • Активный сабвуфер своими руками на базе NM2117 и NM2034

Схема

Вопросы и ответы

  • почему при нажатие купить переводит на сайт электронщик?
  • Доброго времени суток, уважаемый! Хочу с помощью этого блока вывести звук на сабвуфер с выхода телевизора Pioneer pdp 5080XA на колонки. Левый сигнальный надо подать на X2, правый сигнальный на Х4. А куда присоединять землю обоих каналов? Я так понял выходы Х5 и Х7 надо кинуть на Х10, который является землёй питания, а землю с правого и левого канала телевизора надо припаять к Х5 или Х7. Так?

Copyright www.maxx-marketing.net

Источник: https://masterkit.ru/shop/1319910

Фильтр низких частот для сабвуферного усилителя

LM324 операционный усилитель универсального типа, выпускается в корпусах DIP и SOIC. Микросхема отыскала широкое использование в бытовой и портативной аппаратуре, содержит 4 свободных канала с рабочими напряжениями от 3до 32 Вольт. Номинал выходного тока микросхемы образовывает всего 10мА.

На данной микросхеме возможно выстроить уйму занимательных электронных устройств начиная от светодиодной линейки, заканчивая фильтром для сабвуфера. Структура микросхемы разрешает собрать достаточно хороший фильтр низких частот для сабвуферного усилителя, а 4 свободных канала разрешают создать на одной микросхеме сумматор и ФНЧ.

Схема не из самых несложных, но это один из лучших вариантов строения НЧ фильтров активного типа. Микросхема может трудиться как от однополярного, так и от двухполярного источника напряжения, что разрешает совместить фильтр с двухполярными усилителями высокой мощности.

Фильтр снабжает срез частот выше 110-120Гц, номинал входных напряжений от +-4 до +- 25. Для наилучшей работы схемы, весьма рекомендую питать ее от стабилизированного источника, с нестабилизированным шумов значительно больше, это станет светло, в то время, когда подключите фильтр к главному УМЗЧ.

Оптимальное напряжение питания +- 12Вольт. Пленочные конденсаторы заменял на керамику — особенной отличия не почувствовал, так, что пленка либо керамика — на ваше усмотрение. Электролитические конденсаторы (все по 10мкФ) нужно подобрать с рабочим напряжением не меньше 50 Вольт.

Таковой фильтр у меня уже месяц трудится с усилителем на микросхеме TDA7294, но в практике может трудиться с усилителем любой мощности. Питание для работы блока фильтров возможно обеспечить дополнительной обмоткой от силового трансформатора либо же стабилизатором напряжения, что будет уменьшать и стабилизировать напряжение от общей обмотки, к которой подключен усилитель мощности.

В обязательном порядке к прочтению:

Усилитель для сабвуфера (TDA7377)

Статьи как раз той тематики,которой Вы интересуетесь:

  • Усилитель для сабвуфера на авто делаем самиВоображаю конструкцию самодельного автомобильного усилителя, что рекомендован для питания сабвуферных головок средней мощности. Этот усилитель собран на широко-популярной микросхеме TDA…
  • Усилитель на TDA1557 для автомобиляTDA1557 — одна из самых популярных микросхем усилителей низкой частоты для радиолюбителей. Микросхема завоевала сердца многих, из-за достаточно хороший выходной мощности, несложной схеме…
  • Фильтр для автомагнитолыНекачественных звук магнитолы, гудения и постоянные хрипы из динамиков, шум двигателя — привычное явление для обладателей автомагнитол. Не смотря на то, что мы живем уже в двадцатьпервом веке и современные автомагнитолы…
  • Усилитель на ТДА2003 — другая (авторская схема)В годы, в то время, когда портативных колонок для мобильных устройств еще не имелось в продаже, последние пользовались огромным спросом. В те годы (5-7 лет назад) раздобыть радиодетали было достаточно…
  • Усилитель на тда 2005 мостовая схемаМикросхема TDA2005 есть усилителем мощности низкой частоты стереофонического типа. Имеет два свободных канала с выходной мощностью 10-12 ватт (любой канал). Имеется кроме этого мостовое…

Источник: http://iru-cis.ru/filtr-nizkih-chastot-dlja-sabvufernogo-usilitelja/

Фильтр низких частот

Как можете видеть, уважаемые радиолюбители, в комментариях к схемам усилителей звуковой частоты очень часто проскакивают вопросы новичков такого характера: «посоветуйте, как сделать фильтр низких частот для этого усилителя?»

На такие вопросы приходится отвечать, обычно, типовыми фразами или отсылкой к имеющимся схемам, за что, конечно же, прошу прощения. У нас на сайте есть достаточное количество схем, чтобы можно было без труда собрать качественный ФНЧ для использования с любым усилителем мощности. Приведу ссылки на простые и, в то же время, довольно кондиционные фильтры низких частот:

Неплохие результаты показывают наипростейшие фильтры низких частот: схемы в комментариях к статье.

Однако сегодня мы с вами будем собирать достаточно эффективный фильтр низких частот для сабвуфера.

Всем известно, что акустический спектр расположен в диапазоне 20…20 000 Гц. 20 Гц – это достаточно низкая частота. Вообще, на низких частотах ухудшается восприятие направленности звука или, скажем так, его локализация. Здесь я немного поясню.

На частотах ниже 150 Гц разделение звукового сигнала по каналам не имеет смысла. Акустические системы, оснащённые сабвуфером, имеют, как правило, конфигурации 2. 1, 5.1, 7.1. Сабвуфер в них один.

В сабвуферном канале идёт смешение всех других каналов и срез частот от 20 Гц (не всегда) до какой-то верхней частоты (100, 130, 150 Гц).

Для качественного воспроизведения звукового тракта выделение низких частот в отдельный канал обязательно. В качестве удачного решения я предлагаю такую схему ФНЧ, ограничивающего частоту акустического спектра в районе 20 – 100 Гц.

На схеме можно видеть два каскада, каждый из которых собран на операционном усилителе. В качестве активного элемента в схеме применяется сдвоенный операционный усилитель типа TL082, TL062, NE5532.

Первый ОУ служит для смешения каналов и усиления входного сигнала (предусиления). Уровень выходного сигнала, снимаемого с первого операционника, зависит от сопротивления переменного резистора R3 номиналом 47 кОм.

На втором ОУ собран непосредственно сам фильтр среза. Частота среза зависит от номиналов деталей обвязки данного операционного усилителя. Частоту можно регулировать в достаточно широких пределах: от 30 Гц до 150 Гц. Регулировать частоту среза можно сдвоенным переменным резистором R5, R7 номиналом 22 кОм.

Перечень радиодеталей, используемых в фильтре низких частот:

  • 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 = TL062

Схема очень чувствительна к качеству радиодеталей, особенно к конденсаторам. Их допуск должен быть не более 5%. Проверить работоспособность фильтра можно с помощью звукового генератора. В итоге получается универсальный ФНЧ для сабвуферного канала практически для любой акустической системы.

Топология печатной платы и расположение радиодеталей на ней:

Источник: http://xn--80a3afg4cq. xn--p1ai/unch-i-zvukotekhnika/filtr-nizkikh-chastot.html

Простой усилитель для домашнего сабвуфера | Каталог самоделок

Многих интересует вопросы использования электронного трансформатора в качестве блока питания для усилителя низких частот и изготовления такого дешевого «усилка» для домашнего сабвуфера.

Плата для такого устройства была разработана за один час.

Она представляет собой совокупность усилителя мощности низких частот (примерно 70-100 Вт), фильтра низких частот для сабвуфера, чтобы выдавать только чистый бас без прочей музыки, сумматора для объединения сигналов со стереоканалов в один единый, а также импульсного источника питания, чтобы все устройство могло работать напрямую от сети 220 В без использования дополнительных приборов.

Получился маленький усилитель с большими возможностями.

Начнем с того, что усилитель одноканальный, работает в классе AB и построен на ультралегендарной микросхеме TDA7294, обеспечивая выходную мощность в 70 наичистейших Вт. Для домашнего сабвуфера это более чем достаточно.

Обвязка для этой микросхемы довольно стандартная.

Блок питания представляет собой самый обычный электронный трансформатор. Был использован трансформатор Taschibra мощностью 105 Вт.

Он был полностью разобран и собран вновь на общей плате. Вторичная обмотка силового трансформатора была перемотана. Родная выдавала 12 В выходного напряжения, а новая же стала выдавать двухполярные 28 В.

Сетевая обмотка состоит из 85 витков провода толщиной 0,5 мм. Вторичная обмотка была намотана скруткой, общий диаметр которой составляет 1,2-1,5 мм. Она состоит из 40 витков с отводом из середины.

Сетевую и вторичную обмотки нужно изолировать друг от друга. Для намотки возможно использование Ш-образного сердечника. Это будет даже удобнее для изолирования обмоток.

После входного выпрямителя рекомендуется поставить сглаживающий электролит на 100-120 мкФ 400 В.

Плата получилась очень компактной, несмотря на то, что на ней разместились 3 отдельных части системы, не считая пассивного сумматора.

Силовые транзисторы серии MJE13007 в корпусе ТО220 установлены на общий теплоотвод вместе с микросхемой усилителя мощности. Все силовые компоненты в лице микросхемы и транзисторов необходимо обязательно изолировать от теплоотвода. Не помешает и термопаста.

На плате не имеется защиты акустики от «постоянки», в случае если усилитель сгорит. Нет и защиты на блоке питания. При желании можно установить без проблем. Отсутствие защит не говорит о том, что схема ненадежна. Если ничего не замыкать, то все будет работать очень долго. В некоторых автомобильных усилителях промышленного производства также отсутствует защита – и ничего!

Для фильтрации сигнала задействована также довольно стандартная схема фильтра второго порядка, обеспечивающая срез 100 Гц.

Схема построена на основе дешевой и популярной микросхемы BA4558. Это сдвоенный операционный усилитель, который нашел широкое применение в аудиотехнике.

Питание фильтра однополярное. Напряжение питания составляет в районе 15 В. Резистор в цепи питания обеспечивает токогашение. Он должен быть 2-ваттный.

Далее, напряжение стабилизируется при помощи стабилитрона на 15 В и сглаживается небольшим электролитом.

Микросхему желательно установить на панельку типа DIP-8.

Как было упомянуто ранее, фильтр обеспечивает срез порядка 100 Гц, то есть все частоты, которые находятся выше, будут отсутствовать. При желании можно сделать частоту среза пониже.

Для объединения сигналов с обоих каналов до фильтра задействована простая схема пассивного сумматора.

Правильно собранная схема не нуждается в наладке. Все должно заработать сразу.

При сборке обратите внимание на наличие двух перемычек.

обратите внимание

После завершения сборки настоятельно рекомендуется проверить работоспособность отдельных частей. Сначала проверяется блок питания (фильтр и усилитель отключаются заранее). Если с блоком все в порядке, то подключается усилитель, и проверяется его работа. А в конце уже можно подключить и проверить фильтр низких частот. На плате выводы микросхем пронумерованы.

Итак, главный вопрос о возможности использования электронных трансформаторов для питания усилителей, наконец, получил ответ. Да, это возможно.

Даже без всяких доработок, хотя использование сетевого фильтра на входе электронного трансформатора, а также сглаживающего электролита после моста пойдет только на пользу.

Не помешали бы и дроссели после выходного моста. Но на слух никакой разницы в звучании обнаружено не было.

Прикрепленные файлы: СКАЧАТЬ

АВТОР: АКА КАСЬЯН.

Источник: https://volt-index.ru/muzhik-v-dome/prostoy-usilitel-dlya-domashnego-sabvufera.html

Преобразователь низких частот для сабвуфера

Главную часть сабвуферов представляет собой фильтр низких частот. Зачем требуется устанавливать ФНЧ? Сабвуфер излучает звуковые сигналы низкой частоты. Если подключить усилитель сразу на сабвуфер, звучание будет таким же, как и с обычными аудиоколонками.

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:

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.

Виды преобразователей частоты

Изобретение частотных преобразователей стало прорывом в приводах электрической машины. Изменился подход в конструировании систем приводов двигателей. Когда создавали сложную конструкцию регулирования значений момента и скорости, то за основу брали двигатели, работающие на постоянном токе. Автономные инверторы тока с двигателями переменного тока вытеснили моторы постоянного тока.

В электрических приводах двигатели короткозамкнутые, вытеснили двигатели с последовательным возбуждением постоянного тока.

Классы преобразователей частоты

Прибор, изменяющий напряжение определенной частоты входа в напряжение с другой частотой является преобразователем частоты.

Классы:

  • Двухзвенные.
  • Непосредственные.

Реверсивный частотник – непосредственный класс прибора. Преимущество состоит в прямом подключении без дополнительных сетевых приборов.

Тиристорный, транзисторный частотник – это двухзвенный инвертор. Он отличается от непосредственного инвертора. Для безопасной эксплуатации ему нужно звено постоянной величины. Для соединения с сетями общепромышленного вида нужен выпрямитель. Выпрямитель, частотник комплектуют совместно, для дальнейшей работы в одной управляющей системе.

Двухзвенные инверторы

Преобразователь частоты, с фильтром, выпрямителем, созданный с инвертором с токовым звеном, называется двухзвенным.

ЭМ – машина электрическая, АИН – инвертор автономного типа, Lф, Сф, — емкость и индуктивность, fнз – выходная частота, udз – выходного напряжения при применении выпрямителей, СУВ, СУИ – управляющие системы, uнз – определение напряжения, В – выпрямитель. Включенные связи изображены пунктиром, зависят от типа прибора.

Чтобы улучшить сглаживание и качество энергии применяют фильтр LC. Схема подключения Г-образная. В схеме применяют сдвиг фаз, обмотки трансформатора включают в звезду и треугольник.

Эта схема подключения имеет высокую стоимость, используется совместно с индивидуальным трансформатором.

Выпрямительный блок бывает управляемым и неуправляемым. При управляемом выпрямителе опция регулировки напряжения достается ему или автономному инвертору. Выпрямитель должен иметь реверс и полное управление для осуществления рекуперации электроэнергии (двухкомплектный). Управление инвертором осуществляется  методом импульсов. Широко применяемые способы – широтно-импульсные.

Автономные частотники используются в большей степени.

АИТ – автономный токовый инвертор, СУИ, СУВ – управление частотниками, УВ – управляемый блок выпрямителей, Lф – индуктивность, fнз – частота на выходе, іdз – ток на выходе звена постоянного тока.

В автономном частотнике выходная величина – это напряжение. В автономном токовом частотнике ток — регулируемое значение. Частота коммутации имеет значение в образовании сигнала выхода заданной частоты. При повышении частоты улучшается качество синусоиды, увеличиваются потери в инверторе.

Результат работы модели инвертора на транзисторах при разных коммутационных частотах:

Частота коммутации 800 Гц

Коммутационная частота 2000 Гц

Частота коммутации 8000 Гц

Уменьшение частоты ухудшает качество тока выхода. Частоту коммутации определяют, чтобы не было пульсаций.

Индуктивность подключена последовательно, емкость параллельно. Работа инвертора образует гармоники, для их снижения применяют фильтры.

Непосредственный частотник

Напряжение сети идет по вентилям управления электрической машины. На фазах подключены частотники с реверсом.

Инвертор низкой частоты изменяет 3-фазное напряжение в 1-фазное. В и Н комплекты включаются, на выходе напряжение двухполярное. Чтобы управлять инвертором применяют законы синуса и прямоугольника.

При прямоугольном законе порядок действия следующий. Полуволна напряжения проходит, на комплект идут импульсы. Комплект работает как выпрямитель с углом опережения. Для уменьшения тока переходят в режим инвертора. Ток снижают, чтобы не было замыкания в частотнике. После паузы вступает комплект №2.

При управлении с синусом выходное напряжение меняется по синусу, а управляющий угол постоянно меняется.

Сабвуферный усилитель в автомобиль

Качественный усилитель на 100 ватт в автомобиль для сабвуфера, собранный на микросхеме ТДА7294, имеет мощность выше, чем на микросхеме ТДА1562 (на 50 Вт). В усилителе используют преобразователь на 12 вольт на две колонки по 40 Вт. В нем фильтр низких частот, размещен на плате с одной стороны, в схеме три блока.

Преобразователь сети сабвуфера

Прибор создан на драйвере КА7500. Существует блокировка перенапряжения, идет отключение, если на входе U больше 15 В. Защита недостающего напряжения уберегает от чрезмерного разряда, драйвер отключается при падении постоянного напряжения до 9 В.

Защита тока предотвращает от неисправностей транзисторов, защищает всю схему. Индикация диода зеленого цвета показывает работу в нормальном режиме, диод красного цвета сигнализирует отключение драйвера. Плавный пуск по схеме дает возможность плавно запустить преобразователь, хотя на выходе большие емкости.

Трансформатор можно изготовить самому, взять готовый от компьютера. Используются выходы на 12 и 5 В, коэффициент трансформации 2,4. Если подается напряжение 14 вольт на линию в 5 В, то получается больше в 2,4 раза. На линии 12 В выходит напряжение 33 В для питания усилителя. Частота тока переключения 50 Гц, изменяется установкой емкости.

Полевые транзисторы можно заменить мощностью выше 100 Вт на выходе.

Фнч и усилитель

Схема простая на одном усилителе операционного вида ТL072. Питание подается двухполярное, 12 В, стабилитроны формируют напряжение 12 вольт.

Мощный усилитель на микросхеме

В схеме применена микросхема ТДА 7294 по типовому подключению. Через необходимые цепочки R-C подключены контакты ST и MUTE.

Полезные советы сборки усилителя

  1. В силовых схемах применяйте провод достаточного сечения. Конденсатор входа С4 берите на 4700 мкФ. От него зависит мощность. На линии аккумулятора применяйте предохранитель на 10 А. Пуск инвертора предполагает знание оборудования, питание с ограничителем тока.
  2. Масса подключена удачно, без шума, фона.

    Легкий гул фильтра создавала микросхема LМ358, она не подходит для звука в качественном режиме. Микросхема TL072 для этих целей подходит.

  3. Частотник защищен от замыкания линии выхода питания. Корпус усилителя изготавливается по своему усмотрению, на качество звука не влияет.

Фильтр низких частот для сабвуфера

Источник: http://chistotnik.ru/preobrazovatel-nizkix-chastot-dlya-sabvufera.html

Фнч своими руками | Assa59.ru

НЧ ФИЛЬТР ДЛЯ САБВУФЕРА

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

Схема электрическая фильтра НЧ

Скопируйте для увеличения

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

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

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

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

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

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

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

Обсудить статью НЧ ФИЛЬТР ДЛЯ САБВУФЕРА

Содержание драгоценных металлов в отечественных автомобилях – ГАЗ, ЗИЛ, МАЗ.

2 Схемы

Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов

Фильтр НЧ для сабвуфера своими руками

Когда мы говорим «Фильтр для сабвуфера» — имеется в виду активный фильтр нижних частот. Он особенно полезен при расширении стереофонической звуковой системы на дополнительный динамик воспроизводящий только самые низкие частоты. Данный проект состоит из активного фильтра второго порядка с регулируемой граничной частотой 50 — 250 Гц, входного усилителя с регулировкой усиления (0.5 — 1.5) и выходных каскадов.

Конструкция обеспечивает прямое подключение к усилителю с мостовой схемой, так как сигналы сдвинуты относительно друг друга по фазе на 180 градусов. Благодаря встроенному источнику питания, стабилизатору на плате, можно обеспечить питание фильтра симметричным напряжением от усилители мощности — как правило это двухполярка 20 — 70 В. Фильтр НЧ идеально подходит для совместной работы с промышленными и самодельными усилителями и предусилителями.

Принципиальная схема ФНЧ

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).

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.

Подключение сабвуферного фильтра

Стоит отметить, что модуль фильтра для сабвуфера должен быть присоединен к выходу предварительного усилителя после регулятора громкости, что позволит улучшить регулировку громкости всей системы. Потенциометром усиления можно отрегулировать соотношение громкости сабвуфера к громкости всего сигнального тракта. К выходу модуля необходимо подключить любой усилитель мощности, работающий в классической конфигурации, например такой. При необходимости используйте только один из выходных сигналов, сдвинутых по фазе на 180 градусов относительно друг друга. Оба выходные сигнала можно использовать, если нужно построить усилитель в мостовой конфигурации.

Фильтр для сабвуфера своими руками

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

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

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

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

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

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

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

Функции и принцип работы фильтров для сабвуфера

Фильтры частот применяются как для работы активных сабвуферов, так и пассивных.

Преимущества активных низкочастотных динамиков заключается в следующем:

  • Активный усилитель сабвуфера не нагружает дополнительно акустическую систему (так как питается отдельно).
  • Входной сигнал может фильтроваться (исключаются посторонние шумы от воспроизведения высоких частот, работа устройства концентрируется только на том диапазоне, в котором динамик обеспечивает наилучшее качество передачи колебаний).
  • Усилитель при правильном подходе к конструкции может гибко настраиваться.
  • Исходный спектр частот можно разделить на несколько каналов, с которыми можно уже работать по-отдельности – низкие частоты (на сабвуфер), средние, высокие, а иногда и сверхвысокие частоты.

Виды фильтров для низких частот (НЧ)

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

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.

Как сделать простой фильтр для сабвуфера своими руками

Как и было сказано выше, самые простые в конструкции – пассивные фильтры. Они имеют в составе всего несколько элементов (количество зависит от требуемого порядка фильтра).

Собрать свой собственный фильтр НЧ можно по готовым схемам в сети или по индивидуальным параметрам после подробных расчетов требуемых характеристик (для удобства можно найти специальные калькуляторы для фильтров разных порядков, с помощью которых можно быстро рассчитать параметры составляющих элементов – катушек, емкостей и т. п.).

Для активных фильтров (кроссоверов) можно использовать специализированное программное обеспечение, например, такое как «Crossover Elements Calculator».

В некоторых случаях при проектировании схемы может понадобиться фильтр-сумматор.

Здесь оба канала звука (стерео), например, после выхода с усилителя и т.п., необходимо сначала отфильтровать (оставить только НЧ), а потом объединить в один с помощью сумматора (так как сабвуфер чаще устанавливается всего один). Или наоборот, сначала суммировать, а затем отфильтровать НЧ.

В качестве примера возьмем простейший пассивный НЧ фильтр второго порядка.

Если сопротивление динамика будет 4 Ом, предполагаемая частота среза – 150 Гц, то для типа фильтрации по Баттерворту нужны будут:

  • L (индуктивность) = 6.003 mH
  • С (емкость) = 187.5 µF

Если конденсатор можно подобрать под требуемый параметр из готовых или собрать блок из нескольких параллельно соединенных, то катушку лучше всего намотать своими руками. Для этого необходимо предварительно рассчитать параметры индукции с помощью тех же готовых калькуляторов.

Так, что получения катушки с индуктивностью 6 мГн, из обмоточного медного провода диаметром 1 мм, понадобится стержень диаметром 1 см и длиной 6 см. На выходе получится бобина из 1002 витков. Проволока длиной 84 метра будет уложена в 17 слоев. Итоговые габариты – диам. 44 мм, длина – 6 см.

Катушка и конденсатор подключаются к динамику по схеме, обозначенной выше, и мы получаем сабвуфер с пассивным НЧ фильтром.

Фильтр низких частот для активного и пассивного сабвуфера своими руками

Многие меломаны сталкиваются с тем, что качество автомобильных акустических систем невысокое. Фильтр для сабвуфера может быть создан своими руками, для чего требуется небольшой набор инструментов и материалов.

Предназначение

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

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

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

Схема фильтра

При создании устройства могут применяться различные схемы. Простейший НЧ фильтр для сабвуфера называют LC. Его принцип работы обладает следующими особенностями:

  • Создаваемое сопротивление индуктивности сравнимо с частотой звука. Этот момент определяет то, что катушка пропускает низкие частоты и отделяет высокие. С повышением значения частоты увеличивается и сопротивление индуктивности.
  • Сопротивление емкости имеет обратную пропорциональность частоте сигнала, и колебания с высокой частотой затухают на входе.

Подобный пассивный фильтр НЧ прост в исполнении, поэтому его изготавливают чаще других. Более сложна в реализации схема активного фильтра. Она предусматривает применение активного элемента, который повышает эффективность устройства.

Классификация устройств проводится по основным параметрам. Порядок свидетельствует о количестве катушек. Крутизна спада АЧХ определяет то, насколько резко фильтр подавляет сигналы, которые могут стать причиной помехи.

При выборе фильтра также уделяется внимание тому, какая схема расположения динамиков применяется в автомобиле. Наибольшее распространение получили следующие:

  • 3 динамика: басовик, средний и низкие частоты, твитер. В большинстве случаев этого достаточно для реализации поставленной задачи.
  • Более сложная схема предусматривает использование отдельных динамиков для воспроизведения своей частоты.

Полосно-пропускающие, или полосовые устройства эффективно пропускают свою частоту. Полная противоположность — режекторный вариант исполнения, так как полосы вне интервала усиливаются.

Как сделать своими руками

Пассивный фильтр для сабвуфера своими руками просто изготовить благодаря использованию небольшого количества элементов. Фильтр низких частот собирается с учетом нижеприведенных моментов:

  • Сборка может проводиться по схеме, которая скачивается из сети или создается своими руками. В интернете встречается большое количество различных калькуляторов. Их применение существенно упрощает расчеты. Для этого достаточно ввести исходную информацию, и программа при применении формул рассчитывает требуемые показатели.
  • Основными параметрами, применяемыми при расчетах, являются индуктивность и емкость.
  • Простейшая схема представлена сочетанием конденсатора или катушки. Первый элемент можно приобрести в специализированном магазине, для повышения показателя проводится соединение нескольких. Катушка часто изготавливается самостоятельно, для этого применяется медная проволока и стержень из специального сплава.
  • Пайка отдельных элементов должна проводиться с особой осторожностью. Это связано с тем, что слишком высокая температура может привести к перегреву платы и некоторым другим проблемам.

После создания самодельной конструкции следует провести подключение фильтра к сабвуферу. Подключение выполняется следующим образом:

  • Фильтр подключается к сабвуферу через выход предварительного усилителя после регулятора, который отвечает за регулировку громкости. Это позволяет существенно повысить качество звука.
  • Потенциометр применяется для регулирования соотношения громкости сабвуфера и всего сигнального тракта.
  • К выходу проводится подключение усилителя мощности, который работает по классической схеме. Оба применяются для мостового соединения.

Финишный этап заключается в герметизации всех соединительных элементов. В противном случае на контактах со временем может появиться коррозия, которая станет причиной снижения проводимости. Активный изготавливается с применением управляющей платы.

Фильтр для нч динамика

Трёхполосные акустические системы, состоящие из трёх динамиков, являются самым удачным решением для высококачественного звуковоспроизведения. В них используются три типа звуковых головок. Они отличаются по размеру, конструктивным особенностям и полосе воспроизводимых частот. Для разделения всего частотного диапазона выдаваемого усилителем низкой частоты используются полосовые фильтры-кроссоверы. В них используются конденсаторы дроссели и, реже, резисторы.

Сделать своими руками фильтр для динамика НЧ очень просто.Основным элементом устройства является индуктивность или дроссель. Катушка включается последовательно с низкочастотным динамиком.

Фильтр для низкочастотного динамика

Фильтр нижних частот из дросселя и конденсатора большой ёмкости называется схемой Баттерворта второго порядка. Он обеспечивает спад частот выше частоты среза до 12 dBна октаву. Схема работает следующим образом. Индуктивность в LC контуре выполняет функцию переменного резистора. Его сопротивление прямо пропорционально частоте ивозрастает с увеличением диапазона. Поэтому высокие частоты практически не попадают на НЧ динамик. Такую же функцию выполняет и конденсатор. Его сопротивление обратно пропорционально частоте и он включается параллельно громкоговорителю.

Поскольку схема устройства должна хорошо пропускать низкие частоты и обрезать высокие, то конденсаторы такого устройства имеют большую ёмкость.Пассивный фильтр для динамика может быть выполнен по более сложной схеме. Если соединить две схемы Баттерворта последовательно, то получится устройство четвёртого порядка из двух индуктивностей и двух конденсаторов. Оно обеспечивает спад частотной характеристики низкочастотного громкоговорителя в 24 децибела на октаву.

Для того чтобы выровнять частотную характеристику и более точно согласовать схему Баттерворта и динамик, между катушкой индуктивности и конденсатором, включается резистор с небольшим сопротивлением. Для этой цели лучше использовать проволочные резисторы.

Фильтры для динамиков своими руками

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

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

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

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

Фильтр низкой частоты. Что это?


про фильтр низкой частоты для сабвуфера

     Здравствуйте.
     В связи с тем, что огромное количество народа интересуется фразой «фильтр низкой частоты для сабвуфера», решил создать страничку с некоторыми «словесными» собственными пояснениями.
      Наше ухо может воспринимать звук от 20 Герц до 20 000 Герц (причём, что ближе к 20 Гц — это бас, низкие ноты, а что ближе к 20 000 Гц — это писк, высокие ноты). Для тех, кто хочет послушать, как звучат различные частОты, предлагаю скачать маленькую программку NCH ToneGen. Её даже не надо устанавливать. Вобщем — скачиваем, запускаем. Перед нами небольшое окошко программы, куда мы забиваем число (Hz — Герцы). Например, забиваем туда «300» и жмём «Start». Теперь вы имеете представление, как звучат 300 Гц. Далее нажимаем маленькую кнопочку «-» частота меняется на «283» и т.д. Таким образом мы спускаем частоту всё ниже и слушаем, как она звучит.
     Теперь вы имеете представление, что такое частота и как она воспринимается слухом. Далее следует определиться, какая частота среза нам нужна. Частота среза — это такая частота, выше которой (т.е. при движении на «писк») звук от сабвуфера нам не нужен. Сабвуфер специально разрабатывается так, что бас он воспроизводит хорошо, а вот «верха» он воспроизводит с очень большими искажениями. Поэтому то и ставится фильтр — чтобы «убить» весь «писклявый» звук, который саб не должен играть. Итак — надо определиться, выше какой частоты мы не хотим, чтобы саб играл. Общая тенденция такая — чем меньше басовый динамик в саттелите (саттелит — колонка, с которой будет работать вместе сабвуфер), тем выше частота среза у фильтра для саба. Т.е. если в вашей колонке (к которой вы хотите пристроить сабвуфер) размер басового динамика 10 см, то саб вам понадобится с частотой среза 300 Гц. Если размер басовика в колонке 30 см, то саб понадобится с частотой среза 100 Гц. Всё конечно зависит ещё от конкретного случая. Причём, у самого саба тоже есть тенденции — если сабовый динамик маленький (напр. 20 см), то вряд ли он сможет играть самые низкие частоты — т.е. такой саб сможет играть не с 20 Гц, а например с 80 Гц вверх (тогда рационально его пустить играть повыше — например до 300 Гц). Если же размер сабового динамика большой (например 38 см), то такой саб сможет играть например с 30 Гц вверх (тогда рационально его пустить играть пониже, например — до 120 Гц). В общем случае — чем более низкие частоты играет саб, тем лучше. Высокие частоты (200 — 300 Гц) сабвуфер воспроизводит с большими искажениями (на слух).
     Вобщем, предположим, что вы определили для себя, частоту среза планируемого фильтра для саба. Далее — сами фильтры. Они бывают пассивные и активные.
     Пассивные фильтры — это огромные катушки индуктивности с конденсаторами. Таким фильтрам не требуется отдельного усилителя и отдельного напряжения питания фильтра. Пассивный фильтр напрямую подключается к сабовому динамику. В продаже бывают готовые пассивные фильтры (сразу обычно заметно катушку из толстой медной проволоки). Но вся проблема в том, что чем ниже частота среза, тем больше требуются размеры катушки. В связи с этим, для частоты среза в 400 Гц ещё реально сделать пассивный фильтр (но размеры уже получатся внушительные). А вот для частоты в 200 Гц делать пассивный фильтр нерационально — катушка получится весом примерно 10 кг (при нормальной мощности саба).
     Тут ещё есть момен — крутизна спада фильтра. Крутизна спада — это такой параметр, который показывает, как сильно звук будет глушиться выше частоты среза. Дело в том, что даже при установке фильтра звук выше частоты среза не резко «отрубается», а потихоньку затухает (если повышать частоту звука).
     Характеристикой быстроты затухания звука вверх по частоте является «порядок фильтра». Первый порядок даёт слабое затухание. Есть второй, третий, четвёртый и т.д. порядок фильтра. Четвёртый порядок даёт уже очень сильное затухание звука выше частоты среза. Так вот, если делать пассивный фильтр на частоту 400 Гц 1-го порядка, то это ещё реально, но 4-го порядка — количество деталей там будет большое и фильтр получится слишком громоздким. А затухание звука выше частоты среза нам бы желательно иметь по возможности резкое.
     Вобщем, из-за того что частоту среза сабвуфера обычно берут низкую (напр. 200 Гц), порядок фильтра высокий (напр. 4-ый порядок), конструкция пассивного фильтра отпадает (т.к. такой фильтр весил бы порядка 30 кг и имел бы размеры, сопоставимые с самим сабвуфером), а применяют активные фильтры. В активном фильтре несложно сделать высокий порядок фильтрации и низкую граничную частоту (радиодетали мизерных размеров). Но активному фильтру низких частот (ФНЧ) обязаиельно требуется отдельное питание и отдельный усилитель на сабвуферный канал. Также часто может понадобиться сумматор — его задача из правого и левого канала звука сделать некий один канал, для сабвуфера.
     Схем активных ФНЧ различного порядка довольно много. Выкладываю некоторые, которые сохранял у себя на компе.

BM2115, Активный фильтр НЧ для сабвуфера

Описание

Усилители предварительные

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

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

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

Описание работы.
Фильтр (неинвертирующий, второго порядка) выполнен на сдвоенном операционном усилителе LM358 (DA1). Светодиод HL1 индицирует работу устройства, потенциометром R1 осуществляется регулировка уровня входного сигнала.
Фильтр устанавливается между линейным выходом источника сигнала и входом УМ сабвуфера.

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

Правильно собранное устройство не требует настройки.

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

Технические параметры

Размер упаковки (ширина), мм 27
Диапазон напряжений питания (B) 7…15
Длина (мм) 37
Затухание вне полосы пропускания (дБ/Окт) 12
Коэффициент усиления (dbi) 6
Потребляемый ток, не более (мА) 6
Частота среза (Гц) 100
Вес, г 46

Техническая документация

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 высокочастотного фильтра, 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 стали 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 по схеме и конструкции, для которых требуется только один корпус с двумя операционными усилителями TL072, еще включить фильтр, линейный драйвер, входной буфер и возможность 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 фильтра вы должны также включить любые другие известные спады в свою сигнальную цепочку.
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 2.5Hz

Это даст вам следующие фильтры в WinISD, все они смоделированы как Баттерворта 1-го порядка с Q = 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.
Безусловно, самый простой способ найти их — загрузить калькулятор Subsaver.


Скриншот Subsaver — вид схемы

Subsaver может моделировать обычный фильтр Баттерворта, а также пиковый фильтр.К дизайну можно добавить усиление, 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 в полуволновом режиме plugpack

Часто задаваемые вопросы и дополнительные схемы

В.Какого максимального выигрыша можно достичь?

Зависит от напряжения питания и входа

Для поддержания 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 среднеквадратического 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 нужно 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 соответствии с ограничениями входного напряжения, перечисленными 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)

Мод для добавления балансного выхода

В. Почему бы не сбалансировать импедансы первого операционного усилителя?

Входной каскад

Как правило, 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 0.01uf шунтирующий конденсатор включен параллельно, вызывая полюс отклика, рассчитанный как f = 1 / (2 * pi * R * C). Было высказано предположение, что поддерживать это значение выше 1kz является хорошей идеей, поскольку для этого требуется, чтобы R2 было не более 15k. Это значение используется в калькуляторе и рекомендовано в примечаниях к проектированию
  • .

В. Каковы ограничения на значения для каждого поля в калькуляторе?

Поле Минимум Максимум
Конденсаторы фильтра 0.0001 мкФ 10 мкФ
Коэффициент усиления 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

Хотя фильтр LR больше не рекомендуется, он использовался в сабвуфере Sidewinder, 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 в нем используются два каскада Баттерворта, соединенные каскадом вместе для получения требуемого спада.
Подробное обсуждение этого фильтра доступно на Сайт Linkwitz Labs, который предлагает следующую схему.

Частота = 1 / (2 * pi * R * C * sqr (2))
Например, R = 20K C = 0,33 мкФ должно давать 17 Гц

Имейте в виду, что у разработчика фильтров в WinISD есть некоторые недостатки — их схема показывает оба резистора одинаково, вместо того, чтобы один был вдвое больше другого, как показано выше. Это было признано авторов, поэтому 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.

Активные фильтры

| Построй свой собственный | Главная панель | Дипольный НЧ-динамик | Кроссовер / эквалайзер | Принадлежности |
| Системный тест | Дизайнерские модели | Прототипы | Активные фильтры | Окружать | FAQ |

Вот каталог схем линейного уровня, которые я нашел полезно для создания активных громкоговорителей.Возможны многие другие топологии, но перед выбором схемы всегда следует анализировать способность схемы обрабатывать сигнал и ее вклад в общий шум системы. Пакет программного обеспечения САПР, например CircuitMaker наиболее удобен для анализа и проектирования активных фильтров. LspCAD ПО позволяет увидеть, как активный фильтр изменяет измеряет частотную характеристику драйвера и позволяет оптимизировать ее до целевого ответ. Все фильтры линейного уровня ниже включены в стандарт LspCAD. и профессиональные версии.Значения компонентов для всех фильтров ниже и для двойной источник питания можно определить по схеме таблица дизайна предоставлено Бернхардом Фаульхабером. Она охватывает больше случаев, чем предыдущая таблица по Алистер Сиббальд.

1 — Ступень буфера
2 — 12 дБ / окт. Кроссовер Linkwitz-Riley
3 — 24 дБ / окт. Кроссовер Linkwitz-Riley
4 — Коррекция задержки
5 — Стеллаж ФНЧ и пассивная цепь
6 — Стеллаж highpass & passive circuit
7 — Узкий фильтр
8-6 дБ / окт. Дипольная эквализация
9 — 12 дБ / окт. Эквализация верхних частот («Преобразование Линквица», Biquad)
10 — Регулируемое усиление и фиксированное затухание
11 — Линейный драйвер
12 — Блок питания
13 — Печатные платы
14 — Литература

————————————————- —————-

1 — Ступень буфера

Буфер как первая ступень активного кроссовер / эквалайзер обеспечивает необходимый низкий импеданс источника для следующих фильтровать сети.Буфер также обеспечивает высокую импедансную нагрузку на предусилитель. выходной контур и возможность использования фильтра верхних частот для блокировки постоянного тока. (w-xo-lp2.gif, pmtm-eq1.gif, 38xo_eq.gif) Верх

2 — 12 дБ / окт. Кроссовер Linkwitz-Riley

Два выхода кроссоверного фильтра LR2 — 180 градусов. не совпадают по фазе на всех частотах, что требует использования одного из драйверов с обратная полярность, так что два акустических выхода суммируются по фазе.На Частота кроссовера на выходе фильтра на 6 дБ ниже.
Акустическая частота и полярный отклик контролируются электрическим фильтры и отклик установленных драйверов. Электрический фильтр не дать желаемый результат при недостаточном перекрытии и ровности АЧХ драйвера и когда они смещены друг от друга. Это можно исправить в многие случаи с добавлением схемы коррекции фазового сдвига. Я считаю кроссовер мало полезен, потому что спад 12 дБ / окт фильтр верхних частот ниже частоты кроссовера не уменьшает отклонения конус водителя при получении плоской частотной характеристики.Мое предыдущее предположение что групповая задержка кроссовера LR4 4-го порядка на низких частотах вносить слышимые искажения было не правильно. Следовательно Рекомендую не использовать кроссовер LR2. (38xo_eq1.gif, FAQ19, xo12-24b.gif)

Схема LR2 использует топологию активного фильтра Саллена-Ки. для реализации передаточной функции 2-го порядка. Ответ определяется как w 0 и Q 0 , который устанавливает расположение пары полюсов в комплексе частотной s-плоскости и двумя дополнительными нулями при s = 0 для фильтра верхних частот.в случай фильтров LR2 Q 0 = 0,5, и Q 0 = 0,71 для каждого двух каскадных фильтров 2-го порядка, которые образуют фильтр LR4. Частота ответ получается установкой s = jw и решение передаточной функции для величины и фазы. Формулы ниже можно использовать для создания фильтров с разными значениями для w 0 или Q 0 , или проанализировать данную схему на предмет ее w 0 и Q 0 значений.

Фильтры Linkwitz-Riley любого порядка могут быть реализованы с помощью каскад фильтров Саллена-Ки 2-го порядка.Значения Q 0 для каждого этапа перечислены в таблице ниже. Значения компонентов каждого этапа для данного частоту кроссовера f 0 можно рассчитать, используя Q 0 и выбор удобного значения для C 2 или R 2 в формулах выше.

LR2 LR4 LR6 LR8 LR10
Q 0 1 ступени 0.5 0,71 0,5 0,54 0,5
Q 0 2 ступени 0,71 1,0 1,34 0,62
Q 0 ступени 3 1,0 0,54 1.62
Q 0 ступени 4 1,34 0,62
Q 0 ступени 5 1,62
дБ / октава крутизна 12 24 36 48 60

Фильтры кроссовера более высокого порядка, чем LR4, вероятно, являются бесполезен из-за увеличения пика групповой задержки около f 0 .
Топ

3 — 24 дБ / окт. Кроссовер Linkwitz-Riley

Разделительный фильтр LR4 24 дБ / окт. выходы со смещением по фазе на 360 градусов на всех частотах. На частота перехода Fp отклик на 6 дБ ниже. Электрическая сеть будет давать целевой точный отклик акустического фильтра, только если драйверы плоские и имеют широкое перекрытие. Это бывает редко. Крутые наклоны фильтра делают комбинированный акустический отклик менее чувствителен к ошибкам величины в драйвере отклики, но ошибки фазового сдвига обычно необходимо исправлять с помощью дополнительная сеть allpass.(xo12-24b.gif, 38xo_eq1.gif, models.htm # E) Верх


Расс Райли и Зигфрид Линквиц, сентябрь 2006 г., Дуглас-Сити, Калифорния
В шестидесятые годы начало семидесятых, я работал с Рассом Райли в R&D лаборатории Hewlett-Packard в Пало-Альто на разработку испытательного оборудования ВЧ и СВЧ. Как и многие другие инженеров, у нас были «G-Jobs», которые строили такие вещи, как электронное зажигание для наших жуков и фургонов VW, FM-приемники, фазовая синхронизация широтно-импульсные FM-демодуляторы, коротковолновые приемники, предварительное аудио и питание усилители, аудиоанализаторы третьей октавы, эквалайзеры для наушников и конечно, громкоговорители.После измерения акустического и электрического отзывы коммерческих спикеров, мы их уравняли и постарались понять почему они были разработаны со странно выглядящими схемами драйверов, использовались большие перегородки, были заполнены различными внутренними демпфирующими материалами и использовали различные методы усиления и демпфирования короба. В конце концов мы полностью переработали их и построили собственные динамики. Расс и его жена, У Вики, опытного органиста, всегда был самый критический и надежный слух.Он гениальный инженер-конструктор, активный участник, вдохновлявший и бросали вызов многим из нас в наших HP и неофициальных дизайнерских проектах.
Русс ушел на пенсию после более чем 40 лет в НИОКР для HP / Agilent и сейчас живет с женой в глухой горной долине, в настоящей бревенчатой ​​хижине, среди груши, сливы и ореховые деревья, ягодные кусты, курица и оленина, звуки большого ручья и сосны и ели, поднимающиеся по склонам.Он умер мирно в своем бревенчатом домике 6 декабря 2010 года.

4 — Коррекция задержки

Секция всепроходного фильтра первого порядка с плоской амплитудой отклик, но сдвиг фазы, который изменяется от 0 градусов до -180 градусов, или -180 градусов до -360 градусов, часто используется для коррекции разницы фазовых характеристик между водителями. Несколько секций могут задерживать выход твитера и компенсировать для драйвера, установленного впереди СЧ.Схемы активного кроссовера которые не включают схему фазовой коррекции, применимы лишь в незначительной степени. (allpass.gif, allpass2.gif, models.htm # E, 38xo_eq1.gif) Вверх

5 — Стеллаж нижний

Этот тип схемы полезен для повышения уровня низких частот. частотная характеристика для компенсации повышения высоких частот от дифракция края передней панели. Он также может служить для выравнивания низких частот. спад с открытой перегородки динамика.(shlv-lpf.gif, 38xo_eq1.gif) Вверх

Показана пассивная RC-версия полочного фильтра нижних частот. ниже.

6 — Стеллаж высокий

Цепь, используемая для усиления высоких частот или сглаживания переход между установленным на полу низкочастотным динамиком и отдельно стоящим среднечастотным динамиком. (shlv-hpf.gif, 38xo_eq1.gif, models.htm # F) Верх

Показана пассивная RC-версия полочного фильтра верхних частот. ниже.

7 — Узкий фильтр

Notch-фильтры используются для введения провалов в частоте отклик для устранения резонансов водителя или помещения. Три схемы выше такой же ответ. А) сложно реализовать из-за большого катушка индуктивности. B) используется для удаления пика дипольного отклика 6 дБ / окт. C) дает удобные значения компонентов для комнатного эквалайзера ниже 100 Гц. (комната EQ, индуктр1.гифка индуктр2.gif, 38xo_eq1.gif ) Топ

Дипольный эквалайзер 8-6 дБ / окт.

Выравнивание спада частотной характеристики диполя обычно требует не только усиления на 6 дБ / октаву в сторону низких частот, но и удаление пика в ответе. (Модели A2) Три схемы различаются по своей способности снимите такой козырек.

A) Полочный фильтр нижних частот не может корректировать пики.
Б) Схема на основе мостовой Т-схемы ограничена по форме кривых, которые могут быть реализованы. Он также имеет более высокое усиление для шума операционного усилителя. чем сигнал на высоких частотах.
C) Полочный фильтр нижних частот с добавленным режекторным фильтром является наиболее гибкой схемой. (models.htm # D) Топ

9 — 12 дБ / окт. Эквализация верхних частот («Преобразование Линквица», Biquad)

Большинство драйверов имеют фильтр верхних частот второго порядка поведение, потому что они состоят из механических систем демпфирования податливости массы.Они описываются парой нулей в начале s-плоскости и парой сложные полюса с положением, определяемым Fs и Qt. Схема выше позволяет поместите пару комплексных нулей (Fz, Qz) поверх пары полюсов, чтобы точно компенсировать их эффект. Затем новую пару полюсов (Fp, Qp) можно разместить на более низком или более высоком уровне. частота для получения другой, более желательной частотной характеристики.
Это позволяет расширить отклик низкочастотного динамика с закрытым корпусом на более низкие частоты, в приведенном выше примере схемы от 55 Гц до 19 Гц, при условии, что драйвер имеет соответствующий возможность перемещения объема и управление мощностью.Частотная характеристика эквалайзера показана ниже с поправкой на низкочастотный динамик с пиковый отклик (Qp = 1,21) и ранний спад (Fp = 55 Гц), чтобы получить отклик на 6 дБ ниже при 19 Гц и Q = 0,5.

Отображаются соответствующие ответы фазы и групповой задержки. ниже.

Увеличена не только частотная характеристика, но и время отклик также улучшается, на что указывает уменьшение перерегулирования и звона нижняя отсечка ступенчатой ​​характеристики фильтра верхних частот.

Это видно из описания s-plane передаточные функции, которые отменяются сложными полюсами водителя в коробке набором комплексных нулей в эквалайзере. Указанные действительные полюсы оси эквалайзер вместе с нулями драйвера в начале координат s-плоскости определяют общий отклик громкоговорителя по частоте и времени.

Действие эквалайзера трудно визуализировать во времени. домен, потому что форма выходного сигнала драйвера является сверткой входного сигнал s (t) с импульсной характеристикой эквалайзера h 1 (t), который в свою очередь должен быть свернут с импульсной характеристикой h 2 (t) драйвера.Свертка — это процесс, при котором текущее значение временной характеристики определяется взвешенным по времени интегралом по прошлому поведению. Ниже приведены ответы комбинации драйвера, эквалайзера и драйвера-эквалайзера, если входной сигнал s (t) это импульс.

Более показательны ответы на 4-тактный, прямоугольная огибающая 70 Гц тонального сигнала s (t). Например, вывод драйвера свертка пакета s (t) с импульсной характеристикой драйвера h 2 (t).Обратите внимание, что фаза драйвера опережает входной сигнал, как и следовало ожидать. для высокочастотного отклика. При отключении входной пачки на 57,14 мс реакция драйвера кольца к нулю, регулируемые Fp = 55 Гц и Qp = 1,21.

Отклик выхода эквалайзера отстает от импульсного входа. Этот сигнал заставит водителя откорректировать отклик, чтобы он больше не преобладает Fp = 55 Гц и Qp = 1,21. Выходной сигнал эквалайзера свернут с импульсная характеристика h 2 (t) драйвера для получения желаемого уравновешенного вывод драйвера.Теперь затухание выходного сигнала драйвера следует за характеристикой фильтра верхних частот 2-го порядка, определяемой Qp = 0,5 и Fp = 19. Гц эквалайзера, после прекращения возбуждения.
Конечно, ни один драйвер не механический. такие параметры, как масса, податливость и демпфирование, были изменены в процессе эквализация, изменен только входной сигнал на драйвер.

Указанная выше схема также может использоваться для коррекции спада низких частот твитера, чтобы твитер становится секция фильтра в точном акустическом фильтре верхних частот LR4.(f0Q0fpQp.gif, pz-eql.xls, f0Q0.gif, FAQ15, sb80-3wy.htm, sb186-48.gif , sb186-50.gif)

КЛЛ Конструктор преобразований Линквица с анализом чувствительности Монте-Карло »Автор Чарли Лауб упрощает выбор значения компонентов и демонстрирует эффект допуски компонентов на частотную характеристику. Имейте в виду, что LT — это на основе измерения параметров драйвера Fs и Qt. Только слабый сигнал параметры легко определить. Fs и Qt изменяются с увеличением уровня сигнала и в разной степени для разных драйверов.Это делает выравнивание неточным, но он остается эффективным на практике.
Топ

10 — Регулируемое усиление и фиксированное затухание

Основным преимуществом активных кроссоверов линейного уровня является эффективность, с которой драйверы различной чувствительности могут быть объединены в акустическая система. В трех схемах используются потенциометры с линейным конусом, но изменение усиления примерно линейно в дБ.Схемы B и C предполагают 10k Ом нагрузки, такой как входное сопротивление усилителя мощности. Цепь A оптимален между ступенями фильтра из-за низкого выходного сопротивления. Размещение каскада с регулируемым усилением в цепочке фильтров необходимо тщательно учитывать, потому что это влияет на шумовые характеристики и обработку сигналов. (gain-adj.gif, attnrout.gif, 38xo_eq1.gif) Топ

Иногда требуется фиксированное затухание A дБ или A для входного напряжения V2 каскада с входным сопротивлением R3 при возбуждении от операционного усилителя с выходным напряжением V1.В примере ниже 3 Требуется затухание дБ (a = 1,41). Нагрузка Rin, которую видит операционный усилитель должно быть около 2000 Ом. Следующий каскад усилителя имеет входное сопротивление 10кОм.

Для разработки аттенюатора с заданной мощностью импеданс Rout см .: attnrout.gif

11 — Линейный драйвер

Выходной каскад фильтра должен быть способен управлять кабели, которые обычно имеют емкость порядка 150 пФ на метр длины, не заходя в колебания.Резистор 196 Ом поддерживает резистивную компонент нагрузки и привязка выхода к отрицательному входу для внеполосных частот (> 100 кГц) снижает усиление контура. Все вышеперечисленные схемы могут управлять кабелями. если операционные усилители, такие как OPA2134 или OPA2604. В большинстве случаев нет необходимости в отдельной строке Водитель.

Работоспособность активных цепей всегда следует проверять на межкаскадный клиппирования, а также для генерации с помощью широкополосного (> 10 МГц) осциллографа.Топ

12 — Блок питания

рекомендую оставить усилие создание регулируемого источника питания для одного из многих поставщиков, предлагающих розетки и настольные модели. Выходные характеристики от +/- 12 В до +/- 15 В постоянного тока при> 250 мА и при <1% пульсации и шума будет достаточно. Часто такие принадлежности могут быть можно найти в магазинах электронных излишков. Топ

13 — Печатная плата платы WM1 и MT1

Для упрощения построения активной линии уровня эквалайзеры и кроссоверы Предлагаю три печатные платы ORION / ASP, WM1 и MT1.В трассировки схемы расположены таким образом, чтобы учесть различные конструкции фильтров. Это до пользователю, чтобы определить фактическую конфигурацию схемы и значения компонентов. Затем необходимые компоненты и перемычки загружаются в соответствующие места на плате, чтобы получить желаемый отклик фильтра. я буду предоставьте конкретную информацию для сборки кроссовера / эквалайзера PHOENIX на плата ORION / ASP и преобразование Linkwitz на плате WM1.

WM1 предназначен для реализации функциональности схемы 1, 5, 6, 7, 8, 9 или 10 и различные их комбинации.Схема Плата обеспечивает две из указанных ниже топологий для двух каналов эквализации или для более сложная коррекция отклика одного канала.

Плата WM1 может использоваться для:

  • Выравнивание существующего динамика пассивным кроссоверы, ступенчатая коррекция перегородки и расширение НЧ ответ.
  • Коррекция полярности и нуля низкочастотного динамика в закрытом корпусе и LR2 кроссоверный фильтр нижних частот.Переменное усиление.
  • Коррекция полюса-нуля СЧ и кроссовера LR2 фильтр верхних частот.
  • Дипольный НЧ-динамик с насечкой и переменным усиление. LR2 кроссовер lowpass.
  • Дипольный низкочастотный динамик для низкочастотных динамиков.
  • Низкая частота, отдельный канал и общий отклик эквализация многополосных динамиков, если элементы этой топологии позволяют получить нужный вам ответ.
  • Уравнивание надстройки вуфер, FAQ10, FAQ15

MT1 предназначен для реализации функциональность цепей 1, 2, 3, 4, 5, 10 или 11 и различные комбинации эти. На печатной плате две топологии, указанные ниже.

На плате MT1 можно построить:

  • 2-полосный динамик с кроссоверами порядка 1, 2, 3 или 4. Канал твитера имеет схему переменного усиления и задержки для выравнивания акустический центр твитера с вуфером.Этап входного буфера может предоставить 4p до 2p Коррекция полярного отклика (шаг перегородки).
  • Высокочастотный и среднечастотный каналы 3-полосной системы. Среднечастотный фильтр верхних частот низкочастотного динамика и среднечастотного кроссовера должен быть Предоставляется платой WM1.
  • Твитер и верхние средние или верхние средние частоты и нижние среднечастотные каналы 4-полосной системы.
  • Большое разнообразие активных многоканальных линейных уровней фильтры в сочетании с платой WM1.
  • Кроссовер для надстройки вуфер, FAQ10, FAQ15

Платы — это практические инструменты для экспериментов. и узнать об активной электронике. Вы обнаружите, что активный громкоговоритель системы дают вам свободу подбирать драйверы самых разных чувствительность, легче проектировать и может дать большую точность звука воспроизведения, чем это возможно с пассивными кроссоверами высокого уровня и фильтры.

См. Страницу с печатной платой. Информация для заказа.Топ

.

14 — Литература

Можно получить много полезной информации из указаний по применению различных производителей операционных усилителей. Если вам нужен переподготовьте или ознакомьтесь с схемами, затем прочтите:

[1] Мартин Хартли Джонс, A практическое введение в электронные схемы , Cambridge University Press, 1995. Это хорошо иллюстрированный, легко читаемый, но технически прочный текст. Это охватывает широкий спектр устройств — от ламп до микросхем — и многие основные схемы функции.

Следующие книги охватывают ряд концепций и углубиться в конкретные актуальные темы, чтобы лучше понять электронные схемы и электроакустические модели.

[2] Герман Блинчиков и Анатолий Зверев, Фильтрация во временной и частотной областях , John Wiley, 1976. Широкий и фундаментальный взгляд на фильтры.
[3] Артур Б. Уильямс и Фред Дж. Тейлор, Разработка электронного фильтра Справочник , McGraw-Hill, 1995.Формулы проектирования и анализа для всех типов фильтры.
[4] Джаспер Дж. Гедблод, Электромагнитная совместимость, , Прентис Холл, 1990. Основные концепции и методы работы с радиочастотой вмешательство.
[5] Генри В. Отт, Методы снижения шума в электронных системах, , Джон Wiley, 1976. Практические шаги по борьбе с RFI.
[6] Манфред Цолльнер и Эберхард Цвиккер, Elektroakustik , Springer, 1998 г.Самая полная и надежная инженерия презентация уровня электроакустических преобразователей и связанных предметов.
В Немецкий, насколько мне известно, сопоставимого текста на английском языке нет.
[7] Уолтер Дж. Юнг, редактор, Op Amp Applications , Analog Devices, 2002. Все, что вы когда-либо хотели знать об использовании операционных усилители, и не только на звуковых частотах.
Верх

————————————————- ——————

| Построй свой собственный | Главная панель | Дипольный НЧ-динамик | Кроссовер / эквалайзер | Принадлежности |
| Системный тест | Дизайнерские модели | Прототипы | Активные фильтры | Окружать | FAQ |

Фазовая характеристика активных фильтров

Введение

В первой статье этой серии, 1 , я исследовал взаимосвязь фазы фильтра с топологией реализации фильтра.Во второй статье, 2 , я исследовал фазовый сдвиг передаточной функции фильтра для низких и высоких частот. В этой статье основное внимание будет уделено полосе пропускания. Хотя фильтры предназначены в первую очередь для их амплитудной характеристики, фазовая характеристика может быть важной в некоторых приложениях.

Для целей обзора передаточная функция активного фильтра на самом деле представляет собой каскад передаточной функции фильтра и передаточной функции усилителя (см. Рисунок 1).

Рисунок 1. Фильтр как каскад двух передаточных функций.

Полосовая передаточная функция

Изменение числителя ФНЧ прототипа на

преобразует фильтр в полосовую функцию. Это приведет к обнулению передаточной функции. Член s в числителе дает нам ноль, а член s в числителе дает нам полюс. Ноль даст ответ нарастающей с частотой, а полюс даст отклик с понижением частоты.

Тогда передаточная функция полосового фильтра второго порядка равна:

ω0 здесь — частота (F 0 = 2 π ω0), на которой усиление фильтра достигает пика.

H 0 — коэффициент усиления схемы (пик Q) и определяется как:

, где H — коэффициент усиления реализации фильтра.

Q имеет особое значение для полосы пропускания. Это избирательность фильтра. Это определяется как:

, где FL и FH — частоты, на которых характеристика составляет –3 дБ от максимума.

Полоса пропускания (BW) фильтра описывается как:

Можно показать, что резонансная частота (F 0 ) является средним геометрическим для F L и F H , что означает, что F 0 появится на полпути между F L и F H в логарифмической шкале.

Также обратите внимание, что границы полосы пропускания всегда будут симметричными относительно F 0 в логарифмической шкале.

Амплитудная характеристика полосового фильтра на различные значения Q показана на рисунке 2. На этом рисунке усиление на центральной частоте нормировано на 1 (0 дБ).

Рис. 2. Нормированная амплитудная характеристика полосового фильтра.

Опять же, эта статья в первую очередь касается фазовой характеристики, но полезно иметь представление об амплитудной характеристике фильтра.

Здесь уместно сделать предостережение. Полосовые фильтры можно определить двумя разными способами. Случай узкой полосы — это классическое определение, которое мы показали выше. Однако в некоторых случаях, если верхняя и нижняя частоты среза широко разделены, полосовой фильтр состоит из отдельных секций верхних и нижних частот. Широкое разделение в данном контексте означает разделение по крайней мере на две октавы (× 4 по частоте). Это широкополосный случай. В данной статье нас в первую очередь интересует случай узкополосной связи.Для широкополосного случая оцените фильтр как отдельные секции высоких и низких частот.

Хотя полосовой фильтр может быть определен в терминах стандартных откликов, таких как Баттерворт, Бессель или Чебышев, они также обычно определяются их Q и F 0 .

Фазовая характеристика полосового фильтра:

Обратите внимание, что однополюсного полосового фильтра не существует.

Рисунок 3. Нормализованная фазовая характеристика полосового фильтра.

Рисунок 3 оценивает уравнение 6 от двух десятков ниже центральной частоты до двух десятков выше центральной частоты.Центральная частота имеет фазовый сдвиг 0 °. Центральная частота равна 1, а Q — 0,707. Это тот же Q, который использовался в предыдущей статье, хотя в этой статье мы использовали α. Помните, что α = 1 / Q.

Осмотр показывает, что форма этой кривой в основном такая же, как у низких частот (и высоких частот в этом отношении). Однако в этом случае фазовый сдвиг составляет от 90 ° ниже центральной частоты до 0 ° на центральной частоте до –90 ° выше центральной частоты.

На рисунке 4 мы исследуем фазовую характеристику полосового фильтра с изменяющейся добротностью.Если мы посмотрим на передаточную функцию, мы увидим, что изменение фазы может происходить в относительно большом диапазоне частот, и что диапазон изменения обратно пропорционален добротности схемы. Опять же, осмотр показывает, что кривые имеют ту же форму, что и кривые для низких (и высоких) характеристик, только с другим диапазоном.

Рисунок 4. Нормализованная фазовая характеристика полосового фильтра с изменяющейся добротностью.

Передаточная функция усилителя

В предыдущих частях было показано, что передаточная функция в основном аналогична однополюсному фильтру.Хотя фазовый сдвиг усилителя обычно игнорируется, он может повлиять на общий коэффициент передачи композитного фильтра. AD822 был произвольно выбран для использования в моделировании фильтров в этой статье. Он был выбран частично, чтобы минимизировать влияние на передаточную функцию фильтра. Это связано с тем, что фазовый сдвиг усилителя значительно выше по частоте, чем граничная частота самого фильтра. Передаточная функция AD822 показана на рисунке 5, который является информацией, взятой непосредственно из таблицы данных.

Рисунок 5. Коэффициент усиления и фаза графика Боде AD822.

Пример 1: 2-полюсный полосовой фильтр 1 кГц с Q = 20

Первым примером будет фильтр, изначально спроектированный как полосовой. Мы произвольно выбираем центральную частоту 1 кГц и добротность 20. Поскольку добротность находится на более высокой стороне, мы будем использовать конфигурацию с двойным полосовым усилителем (DABP). Опять же, это произвольный выбор.

Мы используем расчетные уравнения из справочника 1. Результирующая схема показана на рисунке 6:

. Рисунок 6.1 кГц, Q = 20 полосовой фильтр DABP.

В этой статье нас в первую очередь интересует фаза, но я считаю полезным изучить амплитудный отклик.

Рисунок 7. 1 кГц, Q = 20 Амплитудная характеристика полосового фильтра DABP.

Мы видим фазовую характеристику на рисунке 8:

. Рисунок 8. 1 кГц, Q = 20 Фазовая характеристика полосового фильтра DABP.

Обратите внимание, что конфигурация DABP не инвертирующая. Рисунок 8 соответствует рисунку 3.

Пример 2: Преобразование Чебышева низких частот в полосовой фильтр, 1 кГц, 3 полюса 0,5 дБ

Теория фильтра

основана на прототипе нижних частот, который затем может быть преобразован в другие формы.В этом примере будет использоваться прототип 3-полюсного фильтра Чебышева, 1 кГц, 0,5 дБ. Был выбран фильтр Чебышева, потому что он будет более четко отображать неправильные ответы. Например, рябь в полосе пропускания не совпадала. В этом случае фильтр Баттерворта, вероятно, был бы слишком снисходительным. 3-полюсный фильтр был выбран так, чтобы пара полюсов и одиночный полюс были преобразованы.

Расположение полюсов для прототипа LP (из ссылки 1):

Этап α β Факс 0 α
1 0.2683 0,8753 1,0688 0,5861
2 0,5366 0,6265

Первый этап — это пара полюсов, а второй этап — однополюсный. Обратите внимание на неудачное соглашение об использовании α для двух совершенно разных параметров. Значения α и β слева — это положения полюсов в плоскости s.Это значения, которые используются в алгоритмах преобразования. Значение α справа равно 1 / Q, что и хотят видеть уравнения конструкции физических фильтров.

Прототип нижних частот преобразован в полосовой фильтр. Строка уравнения, указанная в ссылке 1, используется для преобразования. Каждый полюс фильтра-прототипа превратится в пару полюсов. Следовательно, 3-полюсный прототип после трансформации будет иметь шесть полюсов (3-полюсные пары). Вдобавок в начале координат будет шесть нулей.Однополюсной полосы пропускания не существует.

Частью процесса преобразования является определение ширины полосы 3 дБ результирующего фильтра. В этом случае эта полоса будет установлена ​​на 500 Гц. По результатам трансформации выход:

Этап F0 Q A0
1 804,5 7,63 3.49
2 1243 7,63 3,49
3 1000 3,73 1

На практике может быть полезно поместить секцию с более низким коэффициентом усиления и Q первой в строке, чтобы максимально улучшить обработку уровня сигнала. Причина требования к усилению для первых двух каскадов заключается в том, что их центральные частоты будут ослаблены по сравнению с центральной частотой всего фильтра (то есть они будут находиться на юбке других секций).

Поскольку результирующие Q являются умеренными (менее 20), будет выбрана топология множественной обратной связи. Расчетные уравнения для полосового фильтра с множественной обратной связью из ссылки 1 используются для проектирования фильтра. На рисунке 9 показана схема самого фильтра.

Рисунок 9. 6-полюсный полосовой фильтр Чебышева, 1 кГц, 0,5 дБ.

На рисунке 10 мы смотрим на фазовый сдвиг всего фильтра. График показывает фазовый сдвиг только первой секции (Секция 1), первых двух секций вместе (Секция 2) и всего фильтра (Секция 3).Они показывают фазовый сдвиг «реальных» секций фильтра, включая фазовый сдвиг усилителя и инверсию топологии фильтра.

На рисунке 10 следует отметить несколько деталей. Во-первых, фазовая характеристика является кумулятивной. В первом разделе показано изменение фазы на 180 ° (фазовый сдвиг функции фильтра без учета фазового сдвига топологии фильтра). Вторая часть показывает изменение фазы на 360 ° из-за наличия двух частей, по 180 ° от каждой из двух частей.Помните, что 360 ° = 0 °. И третья часть показывает сдвиг фазы 540 °, по 180 ° от каждой из секций. Также обратите внимание, что на частотах выше 10 кГц мы начинаем видеть небольшой спад фазы из-за отклика усилителя. Мы видим, что спад снова является кумулятивным, увеличиваясь для каждого раздела.

Рис. 10. Фазовая характеристика 6-полюсного полосового фильтра Чебышева, 1 кГц, 0,5 дБ.

На рисунке 11 мы видим амплитудную характеристику всего фильтра.

Рисунок 11. Амплитудная характеристика 6-полюсного датчика с частотой 1 кГц, 0.Полосовой фильтр Чебышева 5 дБ.

Вывод

В данной статье рассматривается фазовый сдвиг полосовых фильтров. В предыдущих статьях этой серии мы исследовали фазовый сдвиг в зависимости от топологии фильтра и топологий верхних и нижних частот. В следующих статьях мы рассмотрим режекторные и универсальные фильтры. В заключительной части мы свяжем все это вместе и исследуем, как фазовый сдвиг влияет на переходную характеристику фильтра, глядя на групповую задержку, импульсную характеристику и переходную характеристику, и что это означает для сигнала.

Примечания:

1 Хэнк Зумбахлен. «Фазовые отношения в активных фильтрах». Аналоговый диалог , Volume 41, Number 4, 2007.

2 Хэнк Зумбахлен. «Фазовый отклик в активных фильтрах, часть 2, низкочастотные и высокочастотные характеристики». Аналоговый диалог , Volume 43, Number 3, 2009.

Рекомендации

Дарьянани, Г. Принципы синтеза и проектирования активных сетей n.John Wiley & Sons, 1976.

Грэм Дж., Г. Тоби и Л. Хелсман. Проектирование и применение операционных усилителей . McGraw-Hill, 1971.

Van Valkenburg, Mac. Конструкция аналогового фильтра . Холт, Райнхарт и Уинстон, 1982.

Уильямс, Артур Б. Справочник по проектированию электронных фильтров . McGraw-Hill, 1981.

Zumbahlen, Hank. Базовый линейный дизайн . Гл. 8. Analog Devices, Inc., 2006.

Zumbahlen, Hank. «Глава 5: Аналоговые фильтры.» Handboo по применению операционных усилителей k. Newnes-Elsevier, 2006.

Zumbahlen, Hank. Handboo Linear Circuit Design Handboo k. Newnes-Elsevier, 2008.

Zumbahlen, Hank.» Фазовые отношения в активных фильтрах. « Аналоговый диалог , Том 41, 2007 г.

Зверев, Анатолий И. Справочник по синтезу фильтров . John Wiley & Sons, 1967.

Фильтр нижних частот — сабвуфер

Примечание: текст AUTO переведен с Греческая версия

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 изготовлением, что 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 оставайтесь благодарными, вы можете порекомендовать его 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 цепей являются двойными операционными типами как TL082 и NE5532 . По своим эксплуатационным характеристикам эти усилители принадлежат к семейству снабжен транзистором эффекта 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 у них высокая честь ритма подъема (скорость нарастания), низкая 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 отрицательный вход он существует одна маленькая смешанная 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 при этом 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.

Разработка активных фильтров Баттерворта, Чебышева и Бесселя

Конструкция активного фильтра

Введение

Это джунгли там.Где-то в глухой глуши, спрятанный с точки зрения масс это небольшое племя, много востребованы охотниками за головами окружающих равнины. Племя знает, что оно находится под угрозой, и его количество сокращается с угрожающей скоростью, убито прочь постоянно ускоряющимся развитием современного технологии. Это племя Аналога Инженер.

Теперь у каждого племени есть его старший, окутанный мистикой, мудрость, вспоминая лучшие дни.Даже в в племени Инженера-Аналога есть гуру — самый редкий из редких, тот, который вы никогда не получите видеть, даже с записью. На троне в его королевстве сидит Разработчик аналоговых фильтров. Вы назовите его «сэр».

Много книг были написаны об активном дизайне фильтра, и они обычно включают бесчисленные страницы уравнений, которые пугайте самых маленьких собак и некоторых детей.Этот статья посвящена разгадке тайны фильтра дизайн и позволить читателю разрабатывать непрерывные время, аналоговые фильтры на основе операционных усилителей в минимум времени и минимум математики.

Теория аналоговой электроники

У аналогов есть две разные стороны. электроника: теория, которую академический учреждения преподают (уравнения устойчивости, фаза расчет смен) и практичный, что большинство инженеры используют (настраивают усиление с помощью конденсатора, чтобы избегать колебаний).К сожалению, конструкция активного фильтра твердо основанные на давно установленных уравнениях и таблицы теоретических значений. С момента проектирования практические схемы из теоретических уравнений могут оказаться трудным, этот текст вызвал ответ «строительный блок» фильтра общего назначения и перевод теоретических таблиц в практические значения компонентов включают в себя не более чем второстепенные математика.

Основы

Простой RC-фильтр низких частот имеет передачу функция

Каскадные фильтры, подобные приведенному выше, дадут переходят к квадратным уравнениям в знаменателе передаточная функция и, следовательно, дальнейшее усложнение ответ фильтра.Фактически, в любую секунду фильтр нижних частот порядка имеет передаточную функцию с знаменатель равен

и подставляя разные значения a , b и c определяют отклик фильтра по частоте. Теперь любой, кто помнит высокие школьные математики заметят, что приведенное выше утверждение может иметь нулевое значение для определенных значений s, задается уравнением

следовательно, наша передаточная функция может представлять бесконечное усиление.

Это точки, в которых квадратное уравнение в знаменатель равен нулю, что перевод функция имеет теоретически бесконечное усиление. Эти точки известны как полюсов квадратное уравнение, и именно значения этих полюса, которые определяют производительность каждого типа фильтр по частоте. Эти полюса обычно входят пары и принимают форму комплексного числа и его комплексное сопряжение, хотя бывает jb ноль.

На практике это реальная часть, a , полюс, который указывает, как фильтр будет реагировать на переходные процессы и мнимая часть, jb , который указывает, как фильтр будет реагировать на частота . Мы применяем только частот к фильтру, поэтому не нужно беспокоиться о системе идет нестабильно.

В этом тексте будет описано, как переносить таблицы полюсов, найденных во многих учебниках, в компонент значения, подходящие для схемотехники.

Типы фильтра

Три наиболее распространенных характеристики фильтра и те, что обсуждаются в этом тексте, — это Баттерворт, Чебышев и Бессель, каждый по-своему ответ. Есть много других, но 90% всех приложения могут быть решены с помощью одного из вышеуказанных реализации.

Реализация Баттерворта обеспечивает ровный отклик («максимально ровный») в полосе пропускания и адекватный спад.Этот тип фильтра — это хороший универсальный инструмент, который легко понимает и подходит для таких приложений, как обработка звука.

Реализация Чебышева дает гораздо круче спад, но имеет рябь в полосе пропускания, поэтому нет использование в аудиосистемах. Однако он намного превосходит приложения, где есть только одна частота присутствует в полосе пропускания, но несколько других частоты, требующие удаления (например,г. получение синусоида от прямоугольной волны путем фильтрации гармоники).

Фильтр Бесселя дает постоянную задержку распространения по входному частотному спектру. Следовательно применение прямоугольной волны (состоящей из основного и многие гармоники) на вход фильтра Бесселя даст «прямоугольную» волну на выходе без выброс (т.е. все частоты будут задерживаться на такую ​​же сумму).Любой другой фильтр задержит разные частоты на разную величину, и это проявится как перерегулирование на выходе форма волны.

Есть еще одна популярная реализация — Эллиптический фильтр, гораздо более сложный зверь, поэтому в этом тексте мы не будем обсуждать. Похожий на ответ Чебышева, в пасе рябь полосы и сильное скатывание за счет ряби в стоп-лосс.

Стандартные блоки фильтров

На рисунке 1а показана общая структура фильтра и замена конденсаторов или резисторов вместо компоненты G1-G4, либо High Pass, либо Low Pass реализация может быть реализована. Принимая во внимание влияние этих компонентов на обратную связь операционного усилителя сети, довольно легко представить, что Low Pass фильтр можно получить из рис. 1а, сделав компоненты G2 / G4 в конденсаторы и резисторы G1 / G3 и наоборот для реализации High Pass.


РИС.1

Показана передаточная функция фильтра низких частот. на рис. 1б —

(чтобы понять, как эта передаточная характеристика была определено, см. статью о узловом анализе операционных усилителей на этом сайте).

Здесь уравнение проще, если проводимости используются там, где конденсаторы имеют проводимость sC и резисторы имеют проводимость G.

Если это кажется слишком сложным, жизнь сделана много проще, если приведенное выше уравнение «нормализовано». Этот включает в себя выбор резисторов или конденсаторы должны быть равны 1 Ом или 1 Ф соответственно и изменение окружающих компонентов, чтобы они соответствовали ответ. Таким образом, сделав все номиналы резисторов равными 1 Ом, передаточная функция нижних частот составляет

Уравнение 1

Это передаточная функция, описывающая отклик нашего стандартного фильтра нижних частот второго порядка Фильтр.Теперь перед нами стоит теоретическая таблицы полюсов с описанием трех основных фильтров ответы и перевод их в реальные компоненты значения.

Процесс проектирования

Конструктор должен определить тип фильтр требуется путем выбора полосы пропускания производительность, необходимая из описаний выше. В простейший способ определения желаемого порядка фильтра заключается в разработке фильтра второго порядка, затем каскадировать несколько этапов этого фильтра.Проверьте чтобы увидеть, дает ли реализация желаемую остановку отклонение полосы, затем переходите к дизайну с правильное расположение полюсов, указанное в таблицах в приложение. Как только положение полюсов установлено, значения компонентов могут быть вскоре рассчитаны.

Во-первых, необходимо преобразовать положение каждого полюса. в квадратичное выражение, аналогичное выражению в знаменатель нашего общего фильтра второго порядка.Если квадратное уравнение имеет полюсы, тогда у него корней из

и .

Когда они перемножаются, полученный квадратное уравнение

В таблицах полюсов a всегда отрицательно, поэтому иногда удобнее использовать

и используйте величину a независимо от подписать.

Чтобы применить это на практике, рассмотрим четвертый порядок Фильтр Баттерворта. Ниже полюса четвертого заказать фильтр Баттерворта с соответствующим квадратичное выражение положения каждого полюса. В полюса можно найти в файле в конце этого документ.

Поляки (а ± jb) Квадратичный

-0.9239 ± j0,3827

-0,3827 ± j0,9239

Отсюда нижний проход Баттерворта четвертого порядка. Фильтр можно сконструировать. Просто замените значения из двух приведенных выше квадратичных выражений в знаменатель Уравнение 1 .

Таким образом, в первом фильтре

C2C4 = 1; 2C4 = 1.8478 подразумевая C4 = 0,9239F; C2 = 1.08F

а для второго фильтра

C2C4 = 1; 2C4 = 0,7654, что означает C4 = 0,3827F; C2 = 2,61F

И все резисторы в обоих фильтрах равны 1 Ом.

Каскадирование обоих фильтров второго порядка даст ответ Баттерворта четвертого порядка со спадом частота 1 рад -1 но с компонентами невозможно найти.Для тех, кто не находит выше подходящие значения частоты или компонентов, прочтите на.

Так уж получилось, что пока соотношение реактивных сопротивлений к резисторам сохраняется, ответ схемы остается неизменным. Следовательно можно выбрать резисторы 1 кОм. Затем разделите емкость конденсатора на 1000, чтобы гарантировать, что реактивное сопротивление увеличивается в той же пропорции, что и сопротивления.

К сожалению, у нас все еще есть идеальный Баттерворт отклик, но с частотой спада 1рад -1 . Для изменения частоты отклика цепи, мы должны обеспечить соотношение реактивных сопротивлений к резисторам сохраняется, но просто на разная частота. Поддерживая резисторы на 1 кОм, для спада на частоте 1 кГц (вместо 1rads -1 ), емкость конденсатора должна быть уменьшена на коэффициент 2π x 1000.Поэтому конденсаторы реактивное сопротивление не достигает нашего исходного (нормированного) значение до более высокой частоты.

В заключение, фильтр нижних частот Баттерворта четвертого порядка Фильтр со спадом 1 кГц имеет форму фиг.

РИС. 2a

На ФИГ. 2b показан LTspice ® . сюжет вывода. Идеально ровный отклик в полосе пропускания и медленный спад после перерыва частоты.

РИС. 2b

Каскадирование любого количества фильтров второго порядка приведет к получить любой ответ фильтра четного порядка, используя выше техники. На этом этапе важно обратите внимание, что истинный фильтр Баттерворта четвертого порядка не просто получается путем расчета компонентов для фильтра второго порядка, затем каскадно два из эти этапы. Два фильтра второго порядка должны быть разработан, каждый с различным расположением полюсов.

Если фильтр, который мы пытаемся разработать, имеет странный порядка, мы можем просто каскадировать фильтры второго порядка, затем добавьте RC-сеть в схему, чтобы получить дополнительный полюс.

Например, заказ 5 th , пульсация 1 дБ Фильтр Чебышева имеет следующие полюса

Поляки Квадратичный

-0.2265 ± j0,5918 с 2 + 0,453 с + 0,402 ≡ 2,488 с 2 + 1,127 с + 1

-0,08652 ± j0,9575 с 2 + 0,173 с + 0,924 ≡ 1,08 с 2 + 0,187 с + 1

-0,2800 см. текст

Первые две квадратики были умножены на константа, чтобы последний член был равен единице, таким образом в соответствии с общим фильтром, описанным в Уравнение 1.

Таким образом, в первом фильтре

C2C4 = 2,488; 2C4 = 1,127 подразумевая C4 = 0,5635F; C2 = 4,41F

а для второго фильтра

C2C4 = 1,08; 2C4 = 0,187 подразумевая C4 = 0,0935F; C2 = 11,55F

Ранее в тексте было показано, что RC-цепь имеет полюс, когда

я.е.

Следовательно, чтобы получить последний полюс при s = -0,28, a конденсатор C = 3.57F необходим, если R = 1.

Нормализация для частоты спада 1 кГц с использованием Резисторы 1 кОм дают схему, показанную на рис.

РИС. 3

Таким образом, дизайнер теперь может смело создавать множество Фильтры низких частот любого порядка на любой частоте.

Теперь вся изложенная выше теория может быть применена к конструкция фильтра высоких частот.

Было показано, что простой RC-фильтр нижних частот имеет передаточную функцию.

Точно так же простой RC-фильтр высоких частот имеет передаточная функция

Нормализуя их в соответствии с нормализованными столы полюсов дает:

за Низкочастотный

и

за Высокий проход

Видно, что полюсные позиции High Pass, s, можно получить инвертированием Low Pass поул-позиции.Вставка значений в High Блок пропускного фильтра гарантирует, что правильный получается частотная характеристика. Чтобы получить передаточная функция блока фильтра высоких частот, мы нужно вернуться к передаточной функции Low Пройдите блок фильтра. Таким образом, с

поменяв местами конденсаторы и резисторы, можно легко видно, что передаточная функция эквивалентного Блок фильтра высоких частот

Опять же, жизнь станет намного проще, если конденсаторы нормализованы вместо резисторы таким образом,

и положив

и

дает

Уравнение 2

Это передаточная функция High Pass. блок фильтра, и на этот раз мы вычисляем номиналы резистора вместо номиналов конденсатора.

После того, как общий отклик фильтра высоких частот полученного, полюсные позиции High Pass могут быть получается путем инвертирования полюсов низких частот и продолжая как раньше.

Теперь инвертировать сложное расположение полюсов стало проще. сказал, чем сделал. Возьмем для примера 5 порядка, 1 дБ пульсации фильтра Чебышева, показанного ранее. Это имеет две поул-позиции на

(-0.2265 ± Дж 0,5918)

Самый простой способ инвертировать комплексное число — это умножить, затем разделить на комплексное сопряжение, чтобы получить действительное число в числителе. Нахождение обратный тогда вопрос инвертирования дробная часть.

Таким образом,

Дает

Инвертирование дает

Вновь полученные положения полюсов затем могут быть преобразованы в соответствующие квадратичные и значения рассчитываются как раньше.

Получаем

Поляки Квадратичный

-0,564 ± j1,474 с 2 + 1.128s + 2.490 ≡ 0.401s 2 + 0.453s + 1

Таким образом, из уравнения 2 мы можем вычислить первый значения компонентов фильтра должны быть

R2R4 = 0.401; 2R2 = 0,453 подразумевая R2 = 0,227 Ом; R4 = 1,77 Ом

Затем этот процесс можно повторить для другого полюса. локации.

Более простой способ добиться этого — создать дизайн для фильтр нижних частот , использующий подходящий фильтр нижних частот полюсов, затем обработайте каждый полюс, s , в фильтр как единый контур CR, так как он показал это.

Перевернув каждый полюс низких частот, чтобы получить соответствующий полюс High Pass просто включает инвертирование значения CR.Однажды полюс высоких частот локации были получены, мы можем вставить конденсаторы и резисторы для обеспечения правильного частотный отклик.

Для пояснения учтите, что пока для Low Пройдите реализацию, нормализованное значение конденсатора было рассчитывается в предположении, что R = 1 Ом. Следовательно, значение CR равен значению C. Нахождение величина, обратная значению C, найдет High Pass полюс и рассматривая его как новое значение R, дает соответствующее значение компонента High Pass.

Рассматривая еще раз судьбу 5 -го порядка 1 дБ пульсации Чебышевского фильтра низких частот, Расчетные значения конденсатора были:

C4 = 0,5635F; C2 = 4,41 F.

Для получения эквивалентного резистора High Pass значения, инвертируйте значения C (чтобы получить High Pass расположение полюсов) и рассматривать их как новые нормализованные номиналы резисторов.то есть R4 = 1,77 и R2 = 0,227.

Видно, что те же результаты получены при более формальный метод, упомянутый ранее.

Таким образом, схему на фиг.3 теперь можно преобразовать в Фильтр высоких частот со спадом на 1 кГц на инвертирование нормированных значений конденсатора, вставка резисторов и конденсаторов и масштабирование значения соответственно. Ранее нормализованный Low Пройденные значения были масштабированы делением на ( 2 π fR). В этом случае используется коэффициент масштабирования ( 2 π fC ), где C — емкость конденсатора, а f — частота в Герцах.

В результате получается схема

.

Ниже мы можем увидеть схему LTspice и передачу характеристика.



РИС 4

Наконец, для удовольствия реализуем 9-й порядок Фильтр нижних частот Чебышева с пульсацией 1 дБ, показанный на РИС 5

РИС.5

и крупный план на рябь показывает, что это действительно 1 дБ

РИС.6

пожалуйста скачайте файлы LTspice и попробуйте сами:

4-й Заказать Low Pass Butterworth

4-й порядок Низкочастотный Бессель

5-й порядок Высокий проход Чебышев

9-й порядок Low Перевал Чебышева

Выводы

Используя приведенный выше текст, дизайнер теперь может проектировать Фильтры низких и высоких частот с откликом на любой частота.

Author:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *