Фильтр для сабвуфера своими руками. Фильтр низких частот для саба
Автор admin На чтение 5 мин Просмотров 3.5к. Опубликовано
Низкочастотная акустическая система предназначена для воспроизведения определённого участка звукового диапазона. Этот участок находится ближе к нижним границам зоны слышимости и составляет интервал от 20 до 100-200 Гц. Басовая колонка представляет собой прочный ящик, в котором установлены один или два мощных динамика. Благодаря особенностям воспроизведения низких частот диффузоры имеют большой диаметр, а подвес обеспечивает сильную амплитуду качания звуковой катушки и диффузора. Для того чтобы на катушку низкочастотного громкоговорителя не попадали лишние частоты, на входе системы ставится пассивный или активный фильтр-кроссовер. Фильтр для сабвуфера можно купить или сделать своими руками.
Фильтр низких частот для сабвуфера своими руками
Фильтр низких частот для сабвуфера представляет собой простую схему, которую можно сделать самостоятельно. Это устройство, в самом простом варианте, содержит катушку индуктивности и конденсатор, поэтому конструкция называется LC-фильтром. Индуктивности и ёмкостиявляются реактивными элементами, поэтому изменяют своё сопротивление в зависимости от частоты сигнала. Конденсатор меняет своё сопротивление обратно пропорционально частоте. При включении ёмкости параллельно нагрузке, высокочастотная составляющая сигнала, закорачивается на землю, а низкие частоты будут беспрепятственно проходить на динамик. Частота, на которой начинается подавление сигнала, называется частотой среза.
Идеальный низкочастотный фильтр для сабвуфера должен мгновенно «гасить» определённые частот. На снимке это показано жёлтой линией. Реальная схема фильтра для сабвуфера отличается тем, что спад происходит плавно. Простейшее устройство из двух элементов называется фильтр первого порядка. Он обеспечивает подавление частот выше порога среза в 6 dBна октаву. Схема второго порядка с дополнительными элементами увеличивает крутизну подавления до 12 dBна октаву, а каждое последующее звено добавляет по 6 dB. Чем больше звеньев, тем круче происходит подавление лишней полосы звукового диапазона.
Схема фильтра для сабвуфера сделанного своими руками, может включать в себя любое число звеньев. Устройство может быть пассивным или активным.
Пассивный фильтр НЧ для сабвуфера схема
Пассивный фильтр НЧ для сабвуфера своими руками можно сделать за короткое время. Схема не содержит дефицитных деталей и правильно собранная не требует настройки. Простой фильтр низких частот для сабвуфера состоит всего из двух деталей. Это катушка индуктивности и конденсатор. Для того чтобы определить электрические величины этих элементов лучше всего воспользоваться онлайн калькулятором. Для этого нужно набрать в строке поиска «Расчёт LC-фильтров. Онлайн калькулятор». Далее в окне нужно найти следующую таблицу.
Здесь достаточно указать нужную частоту среза, сопротивление нагрузки и нажать «Вычислить». Например, при сопротивлении динамика 4 Ома и частоте среза 220 Гц калькулятор выдаст ёмкость конденсатора в 255,7 микрофарад, а индуктивность 4,09 миллигенри. При сопротивлении головки 8 ом и подавлении «верхов» начиная с 250 Гц, данные будут 112,5 мкф и 7,2 мГн. Сделать фильтр низких частот для сабвуфера можно на простой печатной плате или использовать пластину из текстолита с контактными площадками.
В качестве конденсаторов используется ёмкость ближайшая по номиналу. В фильтре частот для сабвуфера можно использовать электролитические конденсаторы, но лучше поставить бумажные типа «МБГО», К73-16 или специально предназначенные для акустических систем полипропиленовые ёмкости К78-34. Для получения нужного номинала конденсаторы можно соединять параллельно. Катушки индуктивности можно купить готовые или намотать самостоятельно.
Активный фильтр для сабвуфера своими руками
По сравнению с пассивными конструкциями, активные схемы выравнивают амплитудно- частотную характеристику низкочастотного сигнала, корректируя пики и спады, негативно влияющие на прослушивание музыки. Простой фильтр для сабвуфера своими руками можно сделать на малошумящем операционном усилителе.
Схема фильтра НЧ для сабвуфера, сделанного своими руками, состоит из двух операционных усилителей и небольшого числа дискретных элементов. В качестве основного элемента используется интегральная микросхема LM324, которая содержит четыре операционных усилителя с однополярным питанием, что особенно удобно, если сабвуфер будет использоваться в автомобиле. Активное устройство обеспечивает подавление высокочастотной части звукового диапазона, начиная с 120 Гц. Существует много схем разного уровня сложности, которые сделаны на микросхемах или транзисторах. Интегральные схемы требуют меньшего количества деталей и не критичны к изменению напряжения питания.
Более качественную схему можно сделать на специализированной микросхеме РТ2351. Сигналы с выходов стереофонического усилителя поступают на входные каскады, микшируются и поступают на активный блок подавления низких частот. Точка начала подавления высокочастотной части спектра определяется величиной конденсаторов С3 и С7. Буферный каскад позволяет подключать устройство непосредственно к акустической системе.
Сигнал с двух каналов стереофонического усилителя через RCцепочки поступает на соответствующие входы интегральной микросхемы. Благодаря стабилизатору микросхему можно питать от любого однополярного источника постоянного тока напряжением до 20 вольт. Порог среза активного устройства составляет примерно 70 Гц. Для некоторых акустических систем эта величина подавления может быть слишком низкой. Для величины подавления 200 Гц номиналы конденсаторов должны быть следующими:
- С1 – 0,47 мкф
- С2 – 0,47 мкф
- С3 – 0,047 мкф
- С7 – 0, 068 мкф
Активный блок ограничения высокочастотной части звукового диапазонаможет использоваться как для домашнего звукового комплекса, так и в автомобиле. Недостатком данной схемы можно считать отсутствие плавной регулировки полосы пропускания, но для работы звукового комплекса это не так важно.
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 сабуСтереофонический 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.
BM2115, Активный фильтр НЧ для сабвуфера, Мастер Кит
Описание
Усилители предварительные
Предлагаемый блок — это простой и надежный активный фильтр НЧ для сабвуфера, обладающий малым уровнем собственного шума, малыми габаритами и энергопотреблением, широким диапазоном питающих напряжений, минимальным числом внешних пассивных элементов обвязки. Использование активного фильтра избавит Вас от установки громоздкого пассивного ФНЧ на выходе УМ, обладающего низким КПД.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
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 |
Ширина (мм) | 27 |
Вес, г | 46 |
Техническая документация
Обзор ФНЧ для сабвуфера
Сегодня сабвуфер — неотъемлемая часть любого домашнего кинотеатра. Впрочем, не только домашнего. В публичных кинотеатрах тоже стоят сабвуферы. Их задача с максимальной реалистичностью воспроизводить звуки выстрелов, взрывов, грохота проползающего по экрану танка или проплывающего в экранном холодном космическом пространстве межзвездного галактического имперского крейсера. Да, да, я знаю, что крейсеры в космическом пространстве проплывают бесшумно, но у Джорджа Лукаса, который снял потрясающую киноэпопею «Звездные войны» на этот счет совершенно другое мнение. И это правильное мнение, поскольку одно дело смотреть на безмолвный имперский крейсер, а другое — слышать и даже ощущать проход мощной машины. Да, про ощущать я не оговорился, ибо низкочастотные вибрации, создаваемые мощным сабвуфером ощущаются буквально всем телом.
Собственно, сам сабвуфер является мощным низкочаcтотным динамиком, подключенным к специальному сабвуферному каналу многоканальной системы усилителей. Сабвуферный канал при записи звуковой дорожки к фильму пишется отдельно, так что вся информация в нем содержащаяся — это исключительно о том, где и когда надо бахнуть и с какой силой. Но это в случае цифровой записи сигнала. При аналоговой записи-воспроизведении сигнал сабвуферного канала может выделяться из общего сигнала фонограммы при помощи специального Фильтра Низких Частот — ФНЧ.
В общем случае именно ФНЧ формирует сигнал сабвуферного канала и именно от его параметров зависит насколько мощно, сочно, четко будет бабахать сабвуфер. Разумеется, не только от ФНЧ, но и от акустического оформления самого сабвуфера зависит насколько высоко вы будете подпрыгивать в кресле от очередного киношного выстрела или взрыва, но сейчас мы рассмотрим именно ФНЧ.
Два самых главных параметра ФНЧ называются: частота среза и крутизна спада.
Начнем с первой.
Дело в том, что динамик сабвуфера большой, тяжелый, неповоротливый, чаще всего с огромным диффузором, который призван создавать большое звуковое давление, вдавливающее зрителя в кресло. Амплитуда колебаний этого диффузора должна быть достаточно велика, поэтому на сабвуфер подается очень приличная мощность от выходного усилителя. Если мы не отфильтруем ВЧ составляющие сигнала, подаваемого на динамик, то просто спалим его, ибо он физически не сможет так быстро двигаться, в результате чего катушка динамика перегреется и разрушится.
Таким образом, наш ФНЧ занимается тем, что просто отрезает от входного сигнала ненужные для сабвуфера куски частотного диапазона и на выходе оставляет только те, которые не угробят сабвуфер и будут эффективно им воспроизводиться.
Посмотрим на амплитудно-частотную характеристику ФНЧ (ура, первая картинка!):
Итак, частота среза, выражаясь человеческим языком — это та частота, за которой амплитуда выходного сигнала резко падает. Посмотрите на левую картинку — так должен выглядеть идеальный ФНЧ — до определенной частоты сигнал есть, после нее — сигнала нет. Но реальность, как обычно, несколько хуже. На правой картинке показана работа реального ФНЧ. Частота, на которой уровень выходного сигнала ослабляется на 3дБ называется частотой среза ФНЧ — Fср. на картинке. Как видно по правой картинке, реальный ФНЧ ослабляет сигнал за частотой среза не сразу, а постепенно и тут у нас есть возможность перейти ко второй основной характеристике ФНЧ — крутизне спада.
Общеизвестно, что погоня за идеальным — самая большая ошибка человечества. Тем не менее, человечество не перестает за ним гнаться, набивая по пути знатные шишки.
С ФНЧ такая же история. Как вы видите на картинке выше, у идеального ФНЧ АЧХ поворачивает на 90 градусов на частоте среза, то есть, ни одна капелька сигнала за частотой среза не появится на выходе ФНЧ. Это — идеальная крутизна спада ФНЧ.
У любого реального ФНЧ данная характеристика более пологая и никогда не станет идеальной, но может максимально к ней приблизиться.
Посмотрим на второй рисунок — на нем отображены крутизна спада ФНЧ в зависимости от так называемого порядка ФНЧ — числа звеньев, из которых состоит фильтр.
Чем больше звеньев в ФНЧ, чем ближе его АЧХ к идеальной. Но тут надо заметить, что увеличение числа звеньев фильтра приводит к его схемотехническому усложнению и как следствие, увеличению количества электронных компонентов, из которых сделан фильтр, а следом и цены этого устройства. Помимо этого, разумеется, растут шум, искажения, уменьшается амплитуда выходного сигнала.
Простейшее звено ФНЧ выглядит следующим образом:
Это пассивный ФНЧ первого порядка. Включая такие звенья последовательно можно добиться весьма существенной крутизны спада. Но при этом, как уже отмечалось выше, существенно растут шумы и искажения в звуковом тракте. Более того, для согласования входного и выходного сопротивления такого фильтра необходимо на входе и выходе ФНЧ устанавливать буферные усилители. В противном случае сопротивление источника сигнала и сопротивление нагрузки фильтра будет существенно влиять на частоту среза.
Поэтому, чаще всего для построения ФНЧ используют схемы активного фильтра на операционных усилителях.
Вот, например, активный ФНЧ второго порядка:
Не смотря на простоту самого фильтра необходимо помнить о буферных усилителях, которые нужны и для этого типа ФНЧ. Да и к тому же, 2 порядок — это как-то маловато, а значит, нужно последовательное включение двух таких фильтров.
В общем, схема разрастется прилично.
Более того. Если вы только начинаете заниматься сабвуферами и всем, что с ними связано, непременно начнете читать профильные сайты и форумы, где обсуждаются те или иные способы построения ФНЧ. И тут выяснится, что помимо всего прочего есть фильтр Чебышева, фильтр Баттерворта, эллиптический фильтр, фильтр Саллена-Ки. И у каждого схемного решения есть свои плюсы и минусы. Честно говоря, закопаться можно запросто.
Видимо, поглядев на все это в древнерусской тоске, тайваньская компания PTC почесала в затылке и выпустила отличную микросхему — PT2351 – фильтр НЧ Саллена-Ки третьего порядка.
Микросхема в 8-выводном корпусе содержит в себе все элементы, необходимые для построения ФНЧ с очень приличными характеристиками.
Стерео сигнал от источника поступает на два буферных усилителя с высоким входным сопротивлениям. Сигнал смешивается и нормируется по уровню в смесителе, после чего поступает собственно на ФНЧ со встроенным выходным буферным каскадом (выходное сопротивление — всего 40 Ом), позволяющим подключать фильтр непосредственно к нагрузке без дополнительных плясок с буфером на ОУ.
Частота среза такого фильтра задается внешними конденсаторами.
На основе этой микросхемы был разработан набор для самостоятельной сборки NM0103 «ФНЧ для сабфувера».
Основные технические характеристики:
Частота среза, Гц | 60(80) |
Крутизна спада, дб/окт. | 18 |
Коэффициент нелинейных искажений, % | 0,1 |
Отношение сигнал/шум, дБ (невзвешенное | -82 |
Коэффициент усиления, дБ | 10 |
Максимальное выходное напряжение, В | 2,8 |
Входное сопротивление, кОм | 100 |
Напряжение питания, В | 12 |
Потребляемый ток, мА | 10 |
Принципиальная схема:
Как видите, схема простейшая с очень небольшим количеством навесных компонентов.
Схема универсальная — благодаря встроенному стабилизатору напряжения VD1, R3, C6 этот ФНЧ может применяться как для построения автомобильного сабвуфера, так и для домашнего кинотеатра или музыкальных систем 2.1. Максимальное напряжение питания, которое можно подавать на фильтр — 20 Вольт. Впрочем, если увеличить резистор R3, то можно и больше.
Питание однополярное, что серьезно облегчает встраивание такого фильтра в уже имеющийся звуковой тракт.
Частота среза фильтра определяется емкостью конденсаторов C3, C7. В наборе есть два комплекта конденсаторов разной емкости для построение ФНЧ с частотой среза 60Гц или 80Гц.
АЧХ фильтра:
Ну, а если номиналы конденсаторов, входящих в набор вас по каким-то причинам не устроят, их можно выбрать из нижеследующей таблицы:
Часть номиналов конденсаторов получается нестандартной и составляется из двух конденсаторов стандартной емкости — номиналы указаны в скобках.
Из недостатков данной схемы по сравнению со схемами на ОУ можно отметить невозможность плавной регулировки частоты среза, а так же отсутствие регулировки фазы выходного сигнала. Но вот часто ли нужны такие регулировки?
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.
Форум по ФНЧ
Форум по обсуждению материала НЧ ФИЛЬТР ДЛЯ САБВУФЕРА
ФИЛЬТР ДЛЯ САБВУФЕРА Принципиальная схема, печатная плата, описание Данный фильтр предназначен для суммирования стереосигнала и выделения
из этой суммы НЧ сигнала для сабвуфера. По сложности фильтр является довольно сложным, поскольку построен по принципу параметрического эквалайзера, т.е. позволяет производить максимум регулировок. Рисунок 1 — принципиальная схема фильтра для сабвуфера.
Принципиальная схема фильтра для сабвуфера чертеж печатной платы описание работы рекомендации фильтр для сабвуфера схема фильтра нч На рисунке 6 приведен внешний вид фильтра, на рисунке 7 — чертеж расположения деталей на печатной плате. В формате lay плату можно взять . Поскольку высокодобротные фильтры довольно сильно сдвигают фазу сигнала в фильтр введен фазовращатель позволяющий получить максимальное совпадение сигналов по фазе широкополосного сигнала с сигналом сабвуфера. Кроме этого фильтр имеет 2 выхода, на которых сигнал идет в противофазе. Это позволяет компенсировать недостаточность сдвига фазы в фазовращателе при использовании типового усилителя для сабвуфера или же использовать 2 одинаковых усилителя соединенных мостом.
Питание фильтра для сабвуфера производится от питания усилителя мощности (двуполярный источник), поскольку
в фильтр уже интегрирован параметрических стабилизатор напряжения необходимо лишь подобрать токоограничивающие
резисторы во избежания выхода из строя стабилитронов от теплового пробоя. Несколько слов о построении этого фильтра и проверка его в симуляторе Для Микрокап 8 в архиве лежит модель данного фильтра. Там же еще несколько фильтров как для двуполярного, так и однополярного питания, так что желающие могут поразминаться. |
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:
- Активный;
- Пассивный;
Фильтр пассивного вида включает в себя только резисторы и емкости.
Фильтры не имеют в составе компоненты усиления. Главное преимущество фильтра – это конструктивная простота, малое число компонентов.
Фильтры низких частот имеют негативную сторону. Проходящий через фильтр звук уменьшает громкость, и на выходе остается слабый сигнал, требующий усиления. Для усиления такого сигнала применяют усилитель, после которого сигнал идет на главный усилитель.
Фильтры пассивного вида производят первого порядка. Во втором каскаде фильтрации нет смысла, так как сигнал звука после него уменьшается в десятки раз.
Фильтры активного вида включают в себя пассивный фильтр и усилитель частот звука, который восполняет потери от фильтра, усиливает звук на выходе. ФНЧ можно изготовить с помощью одного транзистора. Фильтры изготавливаются на микросхемах, применяются усилители звука малой мощности.
Главное преимущество фильтра низкой частоты состоит в обеспечении высокого сигнала выхода, в регулировке частот необходимого интервала. Фильтры подключают к питанию. На главном трансформаторе создают обмотку питания фильтра.
Большое число радиодеталей, сложная схема являются вторым недостатком фильтров низкой частоты.
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
- 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.
- 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.
- Частотник защищен от замыкания линии выхода питания. Корпус усилителя изготавливается по своему усмотрению, на качество звука не влияет.
для сабвуфера
В сообщении объясняется простая схема фильтра нижних частот, которая может использоваться в сочетании с усилителями сабвуфера для получения экстремальных срезов или низких частот в регулируемом диапазоне частот 30 и 200 Гц.
Как это работает
Несколько схем фильтра нижних частот для сабвуфера представлены повсюду в сети, однако этот пример является модернизированным.
В схеме, представленной здесь, используется высокоэффективный операционный усилитель TL062 от ST Micro electronics.TL062 — это двойной операционный усилитель J-FET с высоким входным сопротивлением, демонстрирующий минимальное энергопотребление и большую скорость нарастания напряжения.
Операционный усилитель обладает выдающимися цифровыми атрибутами, а также исключительно совместим с этой схемой.
Между двумя операционными усилителями внутри TLC062 один подключен в виде смесителя с каскадом предварительного усилителя. Левый / правый каналы связаны с инвертирующим входом IC1a для микширования.
Коэффициент усиления первого каскада можно настроить с помощью POT R3. Выход 1-го каскада подключается к входу следующего каскада через схему фильтра, содержащую части R5, R6, R7, R8, C4 и C5.
Второй операционный усилитель (IC1b) функционирует как буфер, а отфильтрованный выходной сигнал может быть получен на выводе 7 TLC062.
Если вы хотите создать свой собственный фильтр нижних частот с одной микросхемой IC 741 и настроить его, то следующее обсуждение может помочь!
Простая схема активного активного фильтра нижних частот с использованием микросхемы IC 741
В электронике схемы фильтров в основном используются для ограничения прохождения определенного диапазона частот, в то же время допуская использование некоторого другого диапазона частот в последующих каскадах схемы.
Типы фильтров нижних частот
В первую очередь существует три типа частотных фильтров, которые используются для вышеупомянутых операций.
Это: фильтр низких частот, фильтр высоких частот и полосовой фильтр.
Как следует из названия, схема фильтра нижних частот позволяет использовать все частоты ниже определенного установленного диапазона частот.
Схема фильтра верхних частот будет пропускать только частоты, которые выше, чем предпочтительный установленный диапазон частот, в то время как полосовой фильтр разрешает только промежуточную полосу частот переходить к следующему этапу, запрещая все частоты, которые могут быть вне этого диапазона. установить диапазон колебаний.
Фильтры обычно изготавливаются с двумя типами конфигураций, активным типом и пассивным типом.
Фильтр пассивного типа менее эффективен и включает сложные цепи катушек индуктивности и конденсаторов, что делает устройство громоздким и нежелательным.
Однако для их работы не потребуется какое-либо энергопотребление, а это преимущество слишком мало, чтобы считаться действительно полезным.
В отличие от этого активного типа фильтры очень эффективны, могут быть оптимизированы до точки и менее сложны с точки зрения количества компонентов и расчетов.
В этой статье мы обсуждаем очень простую схему фильтра нижних частот, которую попросил один из наших заядлых читателей господин Буржуазия.
Глядя на принципиальную схему, мы можем увидеть очень простую конфигурацию, состоящую из одного операционного усилителя в качестве основного активного компонента.
Резисторы и конденсаторы имеют дискретные размеры для отключения на 50 Гц, что означает, что никакая частота выше 50 Гц не может проходить через цепь на выход.
Принципиальная схема
Фильтр нижних частот сабвуфера с использованием транзисторов
На принципиальной схеме показана схема активного фильтра нижних частот, которой можно назначить любую предпочтительную точку отсечки в большом диапазоне, легко вычислив пару величин для четыре конденсатора.Фильтр включает RC-сеть и пару NPN / PNP BJT.
Указанные характеристики транзистора могут быть сразу заменены некоторыми другими разновидностями без изменения функциональности схемы. Используемое напряжение питания должно быть от 6 до 12 В.
Значения конденсаторов, выбранные для C1 — C4, определяют частоту среза. Эти величины могут быть получены из следующих двух формул:
C1 = C2 = C3 = 7,56 / fC
C4 = 4.46 / fC
Здесь fC обеспечивает желаемую частоту среза (в герцах). В этой формуле амплитудный отклик уменьшается на 3 дБ, а значения для C1 — C4 рассчитываются в микрофарадах (если мы используем единицы измерения в кГц, результат будет представлен в значениях нанофарад, а при установке МГц будут получены единицы пикофарад.) Например, рассчитанный эффект показан для фильтра, построенного с C1 = C2 = C3 = 5n6 и C4 = 3n3.
«Точка -3 дБ» в этом сценарии развивается на частоте 1350 Гц.На октаву больше, при 2700 Гц затухание уже составляет 19 дБ.
Для технического объяснения схемы вы можете обратиться к данным, представленным здесь.
Что такое фильтр нижних частот и как работают фильтры низких частот? — Мой новый микрофон
Изучая и практикуясь в производстве музыки или звукорежиссуры, вы обязательно столкнетесь с фильтрами нижних частот. Фильтры нижних частот — это мощные инструменты, которые используются в эквализации и в общем звуковом дизайне.
Что такое фильтр нижних частот? Фильтр нижних частот (LPF) — это процессор аудиосигнала, который удаляет нежелательные частоты из сигнала выше определенной частоты среза.Он постепенно отфильтровывает (ослабляет) верхние частоты выше его частоты среза, позволяя проходить нижним частотам, в идеале без каких-либо изменений.
В этой статье мы подробно рассмотрим фильтры нижних частот, расскажем, как они работают, как они устроены и как они используются не только в эквалайзере, но и в других приложениях, связанных со звуком.
По завершении этой статьи я понял, насколько глубока теория фильтров. Стремясь сделать эту статью краткой (она все еще превышает 6000 слов), я включил только самую важную информацию о звуковых фильтрах нижних частот.Пожалуйста, используйте оглавление, чтобы обойти это руководство!
Содержание
Что такое фильтр нижних частот?
Первый абзац ответа — достойное определение фильтра нижних частот, но он оставляет многое для объяснения. Итак, давайте обсудим, что такое фильтр нижних частот и как он работает, начиная с основ.
Итак, мы знаем, что фильтр нижних частот пропускает низкие частоты ниже определенной точки среза, отсюда и название.Фильтры нижних частот иногда называют фильтрами верхних частот, название которых изображает обрезание высоких частот выше определенной точки среза.
Идеальный фильтр нижних частот
В идеале, мы бы хотели, чтобы наш фильтр нижних частот просто отсекал все частоты выше его частоты среза и оставлял все частоты ниже его частоты среза нетронутыми. Такой «кирпичный» фильтр нижних частот недоступен на практике, но теоретически он будет выглядеть так:
На этой простой диаграмме у нас есть частота (в герцах) по оси абсцисс и относительная амплитуда (в децибелах) по оси ординат.
Герц означает количество циклов в секунду. Поскольку аудиосигналы являются сигналами переменного тока, они имеют циклическую форму волны. При преобразовании в звуковые волны эти формы волны можно услышать как колеблющиеся молекулы воздуха. Общепринятый диапазон слышимости людей составляет от 20 Гц до 20 000 Гц. Таким образом, большинство аудиосигналов попадают в этот диапазон (во избежание обилия непонятной информации).
Децибелы (десятая часть бел) — это относительные единицы измерения, используемые для выражения отношения одной величины к другой в логарифмической шкале.Что касается амплитуды сигнала, разница в 3 дБ будет представлять собой удвоение / уменьшение вдвое значений мощности (мощности и, в конечном итоге, интенсивности звука), а разница в 6 дБ будет удвоением / уменьшением вдвое основных величин мощности (напряжение / ток и, в конечном итоге, уровень звукового давления). ).
Статьи по теме:
• Что такое децибелы? Полное руководство по дБ для аудио и звука
• Единицы измерения и префиксы в звуковой и аудиоэлектронике
На графике выше мы имеем резкую частоту среза на уровне 1 кГц.Никакие частоты выше этого среза не передаются, и все частоты ниже этого среза передаются идеально.
Хотя это невозможно получить аналоговыми или цифровыми средствами, существуют способы приблизить этот тип фильтра нижних частот.
В аналоговых ФНЧ увеличение порядка фильтрации приближает нас к крутизне идеального фильтра около частоты среза.
Цифровые фильтрыIn можно также запрограммировать для приближения к такому идеальному «кирпичному» фильтру.
Подробнее об этом позже.
Реальные фильтры нижних частот
Хотя мы можем довольно близко подойти к идеальным ФНЧ, обычно у нас будет какой-то спад после частоты среза, а не строгий срез.
Таким образом, типичный фильтр нижних частот можно легко визуализировать на следующей диаграмме эквалайзера:
Мы можем видеть на изображении, что выше определенной частоты фильтр начинает ослаблять / фильтровать частоты с устойчивым отрицательным наклоном (амплитуда уменьшается по мере увеличения частоты).Мы также замечаем определенную частоту f H , которая является частотой среза (я определяю ее как f H для «высокой частоты среза», а не f C , которую можно спутать с «центром». частота в других типах фильтров).
Обратите внимание, что частота среза не возникает сразу после начала фильтрации. Скорее, частота среза представляет собой точку -3 дБ затухания фильтра. Как мы вкратце обсуждали, это частота, на которой фильтр снижает мощность сигнала вдвое.Это определение частоты среза используется в фильтрах нижних и верхних частот, полосовых и других фильтрах.
LPF Полоса пропускания, полоса задерживания и переходная полоса
Обратите внимание, что технически фильтр нижних частот будет иметь полосу пропускания (диапазон пропускаемых частот), которая находится в диапазоне от 0 Гц до частоты среза.
Полоса задерживания будет в какой-то момент за полосой пропускания, когда затухание достигнет достаточной точки (например, -50 дБ). В идеальном фильтре полоса пропускания идет до частоты среза, а полоса задерживания — это все, что выше этой частоты среза.Однако в реальных условиях фильтры нижних частот работают немного иначе.
LPF обычно имеют переходную полосу между полосой пропускания и полосой задерживания, где фильтр будет эффективно уменьшать амплитуду сигнала. Ширина полосы перехода зависит от крутизны спада, которая определяется порядком и типом фильтра.
Фильтр нижних частот Порядок
Фильтры часто определяются их порядком. В простых фильтрах, таких как ФНЧ и ФВЧ, порядок фильтра в значительной степени относится к крутизне переходной полосы (также известной как скорость спада).
Технически порядок фильтра — это минимальное количество реактивных элементов, используемых в цепи. В аналоговых звуковых фильтрах нижних частот эти реактивные элементы почти всегда будут конденсаторами (хотя в определенных ситуациях могут использоваться катушки индуктивности). Мы обсудим это позже в разделе «Аналоговые против». Цифровые фильтры нижних частот.
Итак, порядок фильтра нижних частот по определению является целым числом (мы не можем иметь долю реактивного компонента в цепи), и он влияет на крутизну спада переходной полосы фильтра.
Для стандартных фильтров нижних частот Баттерворта каждое целое число увеличивает крутизну спада на дополнительные 6 дБ на октаву или 20 дБ на декаду.
Обратите внимание, что октава определяется как удвоение (или уменьшение вдвое) частоты, а декада определяется как десятикратное увеличение (или уменьшение) частоты.
Также обратите внимание, что стандартный фильтр Баттерворта поддерживает указанную выше взаимосвязь между порядком и скоростью спада. Другие типы фильтров предлагают другие отношения.Подробнее об этом позже.
А пока давайте рассмотрим следующий график, который показывает 5 различных фильтров нижних частот Баттерворта с порядками от 1 до 5:
Частота среза (точка -3 дБ) каждого фильтра составляет 1 кГц. Скорость спада и переходная полоса (которая может быть ограничена отметкой ослабления -50 дБ) изменяются в зависимости от порядка фильтра.
Мы видим, что по мере увеличения порядка фильтр нижних частот становится все ближе к идеальному фильтру.
Коэффициент добротности фильтра нижних частот
Некоторые фильтры нижних частот имеют регулировку добротности. Это особенно касается плагинов параметрического эквалайзера и блоков цифрового эквалайзера, где фильтр не разработан как какой-либо конкретный тип (Баттерворт, Бессель, Чебышев, Эллиптический и т. Д.).
Для получения дополнительной информации о параметрическом эквалайзере ознакомьтесь с моей статьей «Полное руководство по параметрической эквализации / эквалайзеру».
Коэффициент добротности несколько произвольный. Хотя у него есть свои определения, у многих производителей есть свои собственные технические расчеты для параметра Q.
Однако, в общем смысле, увеличение добротности ФНЧ приведет к увеличению крутизны спада, вызывая формирование резонансного пика на частоте среза и выше.
И наоборот, уменьшение добротности LPF увеличит затухание на частоте среза и выше, в то же время делая крутизну спада более плавной.
Эквалайзеры, которые предлагают регулировку Q-фактора на фильтре нижних частот, обычно имеют график, показывающий, как фильтр влияет на сигнал.
Фильтры нижних частот и фазовый сдвиг
Важно отметить, что в типичных аналоговых фильтрах, таких как стандартный фильтр Баттерворта, будет частотно-зависимый фазовый сдвиг между входным сигналом фильтра / эквалайзера и его выходным сигналом.
Вообще говоря, каждый реактивный компонент в аналоговом фильтре вносит в сигнал фазовый сдвиг на 90 °. Для аналоговых фильтров нижних частот (и цифровых фильтров, которые стремятся воссоздать их в цифровом виде) это означает, что при целочисленном увеличении порядка фильтрации будет происходить сдвиг фазы на 90 °.
В стандартных фильтрах нижних частот Баттерворта половина общего фазового сдвига приходится на частоту среза.
Вот визуальное представление фильтра нижних частот Баттерворта первого порядка с графиками амплитуды-частоты и фазы-частоты:
Аналог Vs. Цифровые фильтры нижних частот
Ключевое различие между аналоговыми и цифровыми фильтрами нижних частот состоит в том, что аналоговые фильтры работают с аналоговыми аудиосигналами, а цифровые фильтры работают с цифровыми аудиосигналами.
В схемах аналогового аудио LPF используются аналоговые компоненты, такие как резисторы и конденсаторы (в активных схемах LPF используются активные компоненты, такие как операционные усилители). С другой стороны, цифровые фильтры LPF либо встроены в схемы цифровых микросхем, либо в программное обеспечение.
Давайте обсудим каждую подробнее, не так ли?
Аналоговые фильтры нижних частот
Аналоговые фильтры проще объяснить, поскольку они сделаны из реальных аналоговых схем, которые относительно легко понять.Обратите внимание, что я не инженер-электрик, и цифровые схемы / программирование выходят за рамки моих знаний.
Итак, в этой статье я постараюсь объяснить, как работают аналоговые фильтры нижних частот. Обратите внимание, что многие цифровые фильтры нижних частот предназначены для воссоздания эффекта аналоговых ФНЧ.
В объяснении будет много уравнений, которые нужно пройти, чтобы помочь нам понять.
Чтобы действительно понять основы работы фильтра нижних частот, мы можем изучить простой пассивный RC LPF первого порядка.Этот фильтр можно визуализировать с помощью следующего изображения. Обратите внимание, что «RC» относится к резистору и конденсатору, используемым в схеме.
Цепь выше можно представить как делитель напряжения:
На схеме выше мы выводим следующую формулу:
Из этой формулы можно сделать вывод, что по мере увеличения R 2 V из увеличивается (при условии, что R 1 остается постоянным). Запомни это.
В этом уравнении делителя напряжения постоянного тока R 1 представляет сопротивление резистора, который будет вместо резистора RC-цепи, а R 2 представляет сопротивление резистора, который будет вместо конденсатора RC-цепь.Имейте это в виду.
Допустим, аудиосигнал на V в имеет частотное содержание от 20 Гц до 20 000 Гц (диапазон слышимости человека). Это сигнал переменного тока, а не постоянного тока. Сигналы переменного тока зависят от импеданса, который имеет как фазу, так и величину и состоит из сопротивления и реактивного сопротивления цепи.
В идеальном мире (который мы будем использовать для понимания RC-фильтров нижних частот) реактивное сопротивление резистора равно нулю, а сопротивление конденсатора равно нулю.Резистор будет обеспечивать составляющую сопротивления для общего импеданса аудиосигнала, а конденсатор будет составлять составляющую реактивного сопротивления для общего импеданса аудиосигнала.
Итак, со следующей упрощенной схемой RC-фильтра нижних частот:
У нас получилось бы следующее уравнение:
Где:
• X C — емкостное сопротивление конденсатора
• Z — полное сопротивление цепи
Помните, что полное сопротивление складывается из компонентов сопротивления и реактивного сопротивления цепи.Типичная формула импеданса:
Где X L — индуктивная емкость. Поскольку в RC-цепи нет индуктора, X L равно нулю.
Давайте быстро перепишем наше выходное напряжение RC с новой информацией:
Знакомо? Это почти то же самое, что и простой делитель напряжения.
Итак, наш RC-фильтр нижних частот можно сравнить с делителем напряжения, но для аудиосигналов переменного тока. По мере того, как X C увеличивается, также увеличивается V из (опять же, при условии, что R остается постоянным).
Как он на самом деле работает как фильтр нижних частот? Что ж, реактивная емкость уменьшается с увеличением частоты входного сигнала. Формула для этого выглядит следующим образом:
Где:
• f — частота сигнала
• C — емкость конденсатора
Итак, мы имеем следующие правила RC-цепи нижних частот:
- По мере увеличения частоты емкостное реактивное сопротивление уменьшается
- По мере уменьшения емкостного реактивного сопротивления уровень выходного сигнала уменьшается относительно уровня входного сигнала (при условии, что сопротивление цепи остается неизменным)
В основном, как емкостное реактивное сопротивление уменьшается (по мере увеличения частоты), большая часть сигнала отправляется на землю, а не на выход.
Следовательно, в общем случае RC-цепь нижних частот начнет ослаблять более высокие частоты, и по мере увеличения частоты схема будет ослаблять больше.
Мы уже обсуждали частоту среза. Это точка, в которой полоса пропускания превращается в полосу перехода (или полосу задерживания в идеальных фильтрах). Частота среза находится на уровне затухания -3 дБ. Его можно рассчитать по следующей формуле:
Где:
• R — сопротивление резистора
• C — емкость конденсатора
В качестве дополнительного уравнения мы можем вычислить вышеупомянутый фазовый сдвиг RC-фильтра нижних частот с помощью следующего уравнения:
Надеюсь, в этом есть смысл.Здесь мы рассмотрели самую простую форму аналогового RC-фильтра нижних частот.
Аналоговые фильтры, как правило, просты по конструкции, хотя их сложность увеличивается по мере приближения к характеристикам «идеального фильтра». Многие цифровые фильтры (включая плагины EQ) эмулируют эти аналоговые фильтры.
Помните, что, добавляя дополнительные наборы RC (увеличивая порядок) фильтра нижних частот, мы можем эффективно повысить крутизну спада и сократить полосу перехода.
Существует множество типов фильтров, о которых следует знать.До сих пор мы в основном сосредоточились на популярном фильтре Баттерворта. Однако есть 3 основных типа фильтров (среди многих), о которых мы должны знать, когда дело касается звука. Их:
- фильтр Баттерворта
- фильтр Бесселя
- фильтр Чебышева
Эти «типы» фильтров зависят от значений компонентов, используемых в конструкции фильтра, и коэффициента демпфирования, который входит в конструкцию фильтра. Изучение схем отдельных ФНЧ выходит за рамки данной статьи, но об этих популярных типах стоит знать.
Что такое фильтр Баттерворта в аудио? Фильтр Баттерворта (фильтр с максимально плоской величиной) — это линейный аналоговый фильтр, предназначенный для получения максимально плоской частотной характеристики в полосе пропускания. Фильтры Баттерворта не имеют слишком крутого спада и часто используются в полочных фильтрах низких / высоких частот и низких / высоких частот.
Чтобы узнать больше о полочных фильтрах, ознакомьтесь с моей статьей Audio Shelving EQ: Что такое фильтры для низких и высоких полок?
Что такое фильтр Бесселя в аудио? Фильтр Бесселя — это линейный аналоговый фильтр с максимально плоской групповой или фазовой характеристикой для сохранения формы волны сигналов в полосе пропускания.Фильтры Бесселя обеспечивают плавный спад частоты за пределами частоты среза и в основном предназначены для линейной фазовой характеристики с небольшим выбросом.
Что такое фильтр Чебышева в аудио? Фильтр Чебышева — это линейный аналоговый фильтр , предназначенный для очень крутого спада за счет пульсаций полосы пропускания (тип I) или пульсаций полосы задерживания (тип II / инверсия).
Вот изображение из Википедии, показывающее типичные различия между фильтрами нижних частот Баттерворта, Чебышева I / II и эллиптическими фильтрами нижних частот:
Обратите внимание, что эллиптический фильтр (также известный как фильтр Кауэра) представляет собой линейный аналоговый фильтр с выравниваемой пульсацией как в полосе пропускания, так и в полосе задерживания.У него очень крутая переходная полоса. Это достигается за счет комбинирования фильтра нижних частот и полосового / режекторного фильтра.
Цифровые фильтры нижних частот
Цифровые фильтры часто бывают более точными и более гибкими по конструкции из-за обширной природы цифровой обработки сигналов (DSP). Точность их конструкции делает их намного более точными по заданным параметрам, тогда как аналоговые фильтры несколько ограничены точностью их компонентов и тракта прохождения сигнала в целом.
Цифровые фильтрытакже обладают такими преимуществами, как улучшенное соотношение цены и качества и более постоянный характер изменений температуры и влажности.
Аналоговые фильтры, конечно, выигрывают от работы с непрерывным спектром.
Обратите внимание, что некоторые цифровые фильтры нижних частот предназначены для имитации работы аналоговых ФНЧ. Мы часто находим упомянутые ранее типы фильтров (Баттерворта, Бесселя, Чебышева и т. Д.) В цифровых дизайнах.
Вместо использования аналоговых компонентов (конденсаторы, резисторы, операционные усилители и т. Д.)) цифровые схемы будут встроены в цифровые микросхемы (с сумматорами, вычитателями, задержками и т. д.) или, в качестве альтернативы, могут быть запрограммированы в аудиоплагины.
Цифровой фильтр нижних частот впишется в один из двух лагерей:
- Бесконечная импульсная характеристика (БИХ)
- Конечная импульсная характеристика (КИХ)
Что такое фильтр с бесконечной импульсной характеристикой в аудио? БИХ-фильтр — это линейный, не зависящий от времени аналоговый тип фильтра (который также был оцифрован), который работает с импульсной характеристикой, которая продолжается бесконечно, никогда не становясь точно равной нулю.Фильтры Баттерворта, Чебышева, Бесселя и эллиптические фильтры являются примерами БИХ-фильтров.
Что такое фильтр с конечной импульсной характеристикой в аудио? КИХ-фильтр — это фильтр (аналоговый или цифровой, хотя почти всегда цифровой), который работает с импульсной характеристикой конечной длительности, устанавливающейся на ноль в течение некоторого времени. Он хорошо подходит для линейно-фазового эквалайзера.
Говоря о линейно-фазовом эквалайзере, стоит упомянуть и об этих специализированных эквалайзерах.
Линейный фазовый эквалайзер (который почти всегда будет иметь параметры фильтра нижних частот) эффективно устраняет любой фазовый сдвиг в аудиопроцессоре.
Вспомните в разделе «Фильтры нижних частот и фазовый сдвиг», как мы обсуждали неизбежный фазовый сдвиг аналоговых ФНЧ (фазовый сдвиг на 90º для каждого реактивного компонента в цепи).
Линейный фазовый эквалайзер (и фильтр нижних частот) использует цифровую обработку сигнала (DSP) для анализа частотного содержания сигнала и применения усиления к соответствующим частотам через фильтры FIR (конечный импульсный отклик), чтобы исключить любой сдвиг фазы. что возникает.
Liny EQ от Blue Cat (ссылка, чтобы узнать цену в магазине плагинов) — отличный пример плагина линейного фазового эквалайзера:
Линия эквалайзера синего котаДля получения дополнительной информации о линейно-фазовом эквалайзере ознакомьтесь с моей статьей «Полное руководство по линейной фазовой эквализации / эквалайзеру».
Резюме аналоговых и цифровых фильтров нижних частот
Вот небольшая таблица, обобщающая то, что мы обсуждали в этом разделе.
Аналоговый аудио LPF | Цифровой аудио LPF |
---|---|
Фильтрует аналоговые (непрерывные) аудиосигналы | Фильтрует цифровые (дискретные) аудиосигналы |
Изготовлен из аналоговых компонентов | Встроен в цифровые микросхемы (с сумматорами, вычитателями, задержками и т. Д.), или; Закодировано в ПО |
Ограниченные функциональные возможности и адаптируемость | Более универсальные возможности программирования |
Более чувствительны к изменениям окружающей среды | Менее чувствительны к изменениям окружающей среды |
Аналоговые компоненты вносят тепловой шум | Квантование вводит цифровой шум |
Более высокие производственные затраты | Более низкие производственные затраты |
Активно Vs.Пассивные фильтры нижних частот
Ключевое различие между активными и пассивными фильтрами нижних частот состоит в том, что активные фильтры нижних частот требуют мощности для работы, а пассивные фильтры низких частот — нет.
Это связано с тем, что в цепи активных ФНЧ будет какой-то усилитель. Эти усилители (часто операционные усилители) получают питание от источника и используют его для усиления сигнала, проходящего через фильтр нижних частот или звуковой эквалайзер.
Обратите внимание, что метки «активный» и «пассивный» обычно применяются только к аналоговым фильтрам.Цифровые фильтры по своей конструкции активны (это относится к оборудованию, которое построено на транзисторах и программном обеспечении, требующем вычислений).
С этим праймером давайте обсудим активный и пассивный фильтры нижних частот более подробно, начав с более простого: пассивного ФНЧ.
Пассивные фильтры нижних частот
В моем объяснении аналоговых фильтров нижних частот я сосредоточился исключительно на схеме пассивного RC-фильтра нижних частот. Итак, у нас уже есть четкое представление о пассивных фильтрах нижних частот.
Еще раз, самый простой пассивный фильтр нижних частот первого порядка выглядит примерно так:
Обратите внимание, что мы можем увеличить скорость спада пассивного фильтра, добавив полюса. Однако это происходит за счет потери амплитуды сигнала (поскольку в схеме нет каскадов усиления) и ухудшается передача сигнала внутри схемы из-за плохого импедансного моста (поскольку нет буфера между полюсами или на выходе ФНЧ).
Пассивные фильтры нижних частот просты для понимания.К счастью, поскольку им поручено только срезать частоты (выше частоты среза), они не обязательно нуждаются в активном усилении.
Однако, как уже упоминалось, пассивный ФНЧ может работать плохо, поскольку он естественным образом снижает амплитуду проходящего через него сигнала (даже на нижних частотах). Также труднее найти надлежащий мостовой импеданс между выходом пассивного LPF и следующим аудиоустройством (нагрузкой).
Пассивные фильтры нижних частот все еще используются в определенных приложениях, и на рынке есть даже блоки пассивного эквалайзера, которые по определению будут иметь пассивные фильтры нижних частот (если они включают фильтр нижних частот).
Обратите внимание, что в пассивных эквалайзерах есть каскад усиления для «компенсационного усиления» после схемы (схем) фильтра. Просто в схеме (ах) фильтра нет активных компонентов.
Для получения дополнительной информации об усилении макияжа и пассивном эквалайзере, ознакомьтесь со следующими статьями «Мой новый микрофон», соответственно:
• Сжатие динамического диапазона: что такое регулировка усиления макияжа?
• Полное руководство по пассивной эквализации / EQ
Активные фильтры нижних частот
Чаще всего используется активный фильтр нижних частот.
В активных аналоговых фильтрах нижних частот обычно используются операционные усилители. Эти операционные усилители полезны для фильтров с единичным усилением (фильтров, которые поддерживают амплитуду сигнала, но не увеличивают амплитуду сигнала) и фильтров, которые действительно обеспечивают правильный каскад усиления.
Это усиление позволяет разработчикам LPF увеличивать порядок фильтра, тем самым увеличивая крутизну спада, не беспокоясь о потере общей амплитуды сигнала.
Еще одним огромным преимуществом активной конструкции LPF является улучшение выходного сопротивления фильтра.Включив операционный усилитель, мы можем установить низкий выходной импеданс на всех частотах для улучшения передачи сигнала между LPF и следующим аудиоустройством.
Вот пример активного RC-фильтра нижних частот первого порядка с единичным усилением:
Обратите внимание, что он очень похож на вышеупомянутый пассивный RC-фильтр. Основное отличие, конечно же, в операционном усилителе. В этом случае операционный усилитель не усиливает сигнал. Скорее, он поддерживает единичное усиление и обеспечивает соответствующий выходной импеданс для цепи фильтра нижних частот.
Теперь давайте посмотрим на простой RC-фильтр нижних частот первого порядка, который предлагает усиление:
Коэффициент усиления A В неинвертирующего усилителя рассчитывается по следующему уравнению, включая резистор обратной связи (R 2 ) и соответствующий ему входной резистор (R 1 ):
Коэффициент усиления всей схемы зависит от частоты (поскольку фильтр нижних частот ослабляет более высокие частоты). Это усиление можно определить с помощью следующего уравнения:
С помощью этого уравнения мы можем наблюдать следующее:
- На низких частотах ( f < f C ): A = V out / V in = A V / {small number} ≈ A V
- At частота среза ( f = f C ): A = V out / V in = A V / √2 = 0.707 A V
- На высоких частотах ( f > f C ): A = V out / V in = A V / {большое количество} «A V
Если подставить 0,707 A V в следующее уравнение для децибел, мы можем подтвердить, что частота среза действительно составляет -3 дБ от единицы:
Если мы посмотрим на фильтр второго порядка (на упрощенной схеме), мы получим следующее:
Имея дело с фильтрами второго порядка (и выше), мы имеем коэффициент демпфирования в цепи.Коэффициент демпфирования этой простой топологии фильтра Саллена-Ки составляет:
Таким образом, значения R F и R I участвуют в определении коэффициента усиления и демпфирования схемы. R F и R I также определяют, есть ли у нас фильтр Баттерворта, Бесселя или Чебышева. Обратите внимание, что следующее применимо только к фильтру второго порядка:
- Баттерворт:
- R F / R I = 0,586
- DF = 1.414
- A V = 4 дБ
- Bessel:
- R F / R I <0,586
- DF> 1,414
- A V Чебышев:
- R F / R I > 0,586
- DF <1,414
- A V > 4 дБ
Давайте теперь посмотрим на RC-фильтр нижних частот шестого порядка ниже:
Возможно, первое, что следует отметить, это то, что на каждые две пары резистор-конденсатор (на каждое увеличение на два в порядке фильтра) в схеме будет операционный усилитель.Это стандарт для поддержания надлежащего каскадирования усиления и буферизации по всей цепи.
Возвращаясь к крутизне спада, этот фильтр нижних частот будет иметь крутизну на 36 дБ / октаву или 120 дБ / декаду выше частоты среза. Этот фильтр может принимать фильтры Баттерворта, Бесселя, Чебышева или любой другой возможный «тип» фильтра нижних частот с учетом топологии. Различные отношения R F / R I между 3 наборами будут отличаться от тех, которые определены выше для фильтра второго порядка.
Надеюсь, я вас не запутал. Есть много других подробных ресурсов по фильтрам. Основное внимание в этой статье уделяется разработке и использованию фильтров нижних частот в аудио, поэтому я воздержусь от того, чтобы заходить слишком далеко в кроличью нору!
Обзор активных и пассивных фильтров нижних частот
Вот небольшая таблица, обобщающая то, что мы обсуждали в этом разделе.
Active Audio LPF | Passive Audio LPF | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Требуется питание | Не требуется питание | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Включает активные и пассивные компоненты (включая операционные усилители) | Включает только пассивные компоненты (резисторы, конденсаторы и т. Д.)) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Предлагает усиление выше единичного усиления (повышает в дополнение к отсекам) | Не может предлагать усиление выше единичного усиления (только отсечки) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Низкое выходное сопротивление (работа независимо от нагрузки) | Более высокое выходное сопротивление (работа в зависимости от нагрузки) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Более высокие производственные затраты | Более низкие производственные затраты |
ФИЛЬТР ДЛЯ САБВУФЕРА Принципиальная схема, печатная плата, описание Этот фильтр предназначен для суммирования стереосигнала и отделения низкочастотного сигнала от этой суммы для сабвуфера.По сложности фильтр довольно сложен, так как построен по принципу параметрического эквалайзера, т.е.позволяет произвести максимум регулировок. На рисунке 1 схематично показан фильтр для сабвуфера. Принципиальная схема фильтра для сабвуфера Рисунок печатной платы Описание фильтра рекомендаций по работе для схемы фильтра нижних частот сабвуфера На рис. 6 показан внешний вид фильтра, на рис. 7 схематично показано расположение деталей на печатной плате. Вы можете взять доску в формате лайка. Поскольку качественные фильтры достаточно сильно сдвигают фазу сигнала, в фильтр вводится фазовращатель, позволяющий получить максимальное совпадение сигналов по фазе широкополосного сигнала с сигналом сабвуфера.Кроме того, фильтр имеет 2 выхода, на которые сигнал идет в противофазе. Это позволяет компенсировать отсутствие фазового сдвига в фазовращателе при использовании обычного усилителя для сабвуфера или при использовании 2 идентичных усилителя, соединенных мостом. Фильтр для сабвуфера питается от усилителя мощности (биполярный источник), так как параметрический регулятор напряжения уже встроен в фильтр, необходимо только подбирать токоограничивающие резисторы, чтобы избежать повреждения стабилитронов от теплового пробоя. Несколько слов о построении этого фильтра и его тестировании на симуляторе Для Microcap 8 в архиве есть модель этого фильтра. Также есть несколько фильтров как для биполярного, так и для униполярного источника питания, поэтому желающие могут заниматься спортом. |
На что мне установить фильтр высоких частот?
Хотите лучший звук? Использование фильтра верхних частот — отличный способ получить лучшее качество звука и производительность даже от бюджетных колонок.
В этой статье я поделюсь тем, что вам нужно знать, а также вы узнаете основы кроссоверов и их значение.
Что такое фильтр низких частот (LPF) или фильтр высоких частот (HPF)?
Различия между фильтром верхних частот и фильтром нижних частот
Фильтр верхних частот (HPF) блокирует нежелательные частоты на выходе аудиосигнала (низкочастотные звуки) ниже точки кроссовера от попадания в динамик. Все, что находится выше точки пересечения, будет разрешено проходить.
Аналогично, фильтр нижних частот (LPF) работает, чтобы блокировать высокочастотные звуки выше частоты среза. Кроссовер нижних частот обычно используется для сабвуферов, но также может использоваться с более высокой настройкой частоты для настройки 2-полосных динамиков, чтобы блокировать высокие частоты на низкочастотном динамике, или также как часть 3-полосной системы.
Это верно для кроссоверов, встроенных в домашний ресивер, домашний или автомобильный усилитель или современную автомобильную стереосистему. Кроссоверы динамиков делают то же самое, но для этого в них используются конденсаторы и катушки индуктивности вместо электронных схем.
Примечание: Иногда вы можете встретить слово «кроссовер», записанное как «Xover», как сокращенную версию названия.
Когда следует использовать фильтр высоких частот?
Фильтры верхних частот чрезвычайно полезны в одних случаях и более полезны в других — это зависит от вашей конкретной акустической системы.
В основном, вы должны использовать фильтр высоких частот, когда:
- Вы используете твитеры без кроссовера или , прилагаемый кроссовер недостаточно хорош (подробнее см. Раздел крутизны кроссовера ниже).
- В автомобильной аудиосистеме, где вы хотите получить большую громкость и четкость от небольших динамиков, предотвращая искажения и «выход из строя» из-за тяжелых басов, которые они не могут воспроизводить хорошо.
- Для домашней аудиосистемы, в которой вы используете сабвуфер и не хотите, чтобы басы были чрезмерно высокими. Это полезно при использовании активного сабвуфера вместе с основными динамиками, чтобы избежать слишком сильного баса.
- Двухканальное усиление: удаление пассивного кроссовера (кроссовера динамиков) для управления динамиками напрямую от каналов усилителя, по одному динамику на канал.
- Предотвращение попадания басов в маленькие или задние домашние стереодинамики объемного звучания, которые не могут воспроизводить глубокие басы.
Когда дело доходит до высокочастотных динамиков, особенно важно не допускать, чтобы они работали с низкими басовыми частотами. То же можно сказать и о многих типах среднечастотных динамиков. Они не справляются с частотным диапазоном музыкального контента, например басовых нот.
Он вызывает искажения и даже может нанести им непоправимый урон, если им управлять с достаточной силой. Низкие частоты требуют большого диффузора динамика, чтобы воспроизводить такой диапазон звука, который невозможен с их крошечным диффузором или куполом.
На что мне установить фильтр высоких частот?
Поначалу это может сбивать с толку, но как только вы немного познакомитесь с динамиками, слава богу, станет немного легче! В следующих разделах я упрощу частоту HPF, которую вы должны использовать для каждого случая, а также предоставлю несколько примечаний, которые помогут объяснить , почему это важно.
1. Рекомендации производителя динамика
Производители часто включают спецификации, которые сообщают вам, какую частоту среза следует использовать. Иногда это четко указывается как рекомендуемое пороговое значение, в то время как в других случаях вам придется основывать его на информации о частотной характеристике динамика. Например, на изображении выше мы видим, что твитер имеет полезный диапазон частот 3,5 кГц (кГц) и выше.
Если ни то, ни другое не предусмотрено, вы можете использовать приведенные ниже таблицы. Хорошая новость заключается в том, что обычно содержит некоторую информацию , чтобы сообщить вам диапазон частотной характеристики динамика, по которому вы можете настроить фильтр высоких частот.
2. Таблица частот кроссовера высоких частот для домашнего аудио
Тип / система динамика | Частота кроссовера |
---|---|
Фронтальные колонки основного / вертикального типа (малые) | Высокочастотный фильтр от 60 до 80 Гц. Лучше всего сочетается с сабвуфером, который их дополняет. |
Фронтальные колонки основного / вертикального типа (большие) | Высокочастотный фильтр 60-80 Гц. |
Центральный или объемный звук (малый) | Высокочастотный фильтр 100–120 Гц. Эти типы динамиков плохо воспроизводят басы и могут легко искажаться. |
Центральный или объемный звук (средний / большой) | Высокочастотный фильтр 60-80 Гц. Большинство центральных громкоговорителей не предназначены для воспроизведения низких частот. |
Настенные или мини-сателлитные колонки | Высокочастотный фильтр 100–120 Гц. Это помогает избежать сильных искажений, поскольку они не могут воспроизводить глубокие басы. |
2-полосные акустические системы | от 3 кГц до 3.5 кГц. Очень распространенная частота кроссовера |
3-полосные акустические системы | 3,5 кГц ВЧ (твитер) и 250-500 Гц ВЧ (СЧ) |
Дозвуковой фильтр сабвуфера | ВЧ 20-30 Гц. Используется для старинных аудиозаписей, например, виниловых пластинок, для блокировки грохота и сигналов, расходующих энергию. |
Домашний стереофонический сателлит или задний динамик
Следует отметить, что домашние стереофонические задние или сателлитные динамики (например, динамики объемного звука) обычно немного слабые и не могут воспроизводить глубокие басы из-за небольших динамиков и плохого корпуса.Это одна из причин, по которой они плохо звучат во время тяжелых звуковых моментов, таких как объемный звук в фильмах или тяжелая музыка.
Это особенно верно для систем домашнего кинотеатра в коробке, в которых используются простые и недорогие тыловые колонки с одним диффузором.
Примечание: Купленные вами домашние или автомобильные усилители могут иметь только фиксированные настройки (не регулируемые). Однако, как правило, они близки к перечисленному выше и предназначены для наиболее распространенных потребностей ораторов.
3.Таблица частот кроссовера верхних частот автомобильной аудиосистемы
Тип / система динамика | Частота кроссовера |
---|---|
Передние или задние широкополосные коаксиальные или компонентные динамики | 56, 60, пропускание верхних частот до 80 Гц . Блокирует низкие частоты, вызывающие искажения. |
Твитеры | 3–3,5 кГц ВЧ |
Среднечастотные или низкочастотные динамики | 250-500 Гц ВЧ |
2-полосные акустические системы | от 3 кГц до 3.5 кГц на твитеры. То же для СЧ / НЧ-динамиков |
3-полосные акустические системы | 3,5 кГц (средние / высокие частоты) и 500 Гц (средние / низкие частоты) |
Дозвуковой фильтр сабвуфера | ВЧ 20-30 Гц. Полезно, когда вы имеете дело с низкими частотами, из-за которых звук расходуется неэффективно из-за определенных звуковых дорожек или оборудования. |
Автомобильные аудиосистемы часто подвержены плохому звуку, искажениям и «выходу из строя» во время музыки с тяжелыми басами и особенно при большой мощности.Выход из строя — это когда узел звуковой катушки динамика доводится до предела во время тяжелого баса и касается магнита динамика, потому что его толкают до предела и за его пределами при попытке воспроизвести басовые ноты.
Как они помогают улучшить звук
Это довольно распространенная проблема. Например, когда коаксиальные динамики устанавливаются на приборной панели или дверях без надежного ограждения, условия на открытом воздухе означают, что диффузор динамиков практически не противодействует (без противодавления).
Это позволяет конусу слишком легко перемещаться, создавая шум, искажения и даже в некоторых случаях повреждения.Это особенно верно, если вы используете функцию усиления низких частот — иногда вы сразу слышите искажения.
Фильтры верхних частот могут полностью предотвратить это! У него также есть еще одно преимущество: вы можете довести свои динамики до предела мощности с отличной четкостью и громкостью звука. Это поможет вам получить максимальную отдачу от даже бюджетных колонок, если все сделано правильно.
Какую крутизну кроссовера мне использовать?
Что такое крутой наклон?
Наклон — это крутизна фильтрующей способности кроссовера.Другими словами, насколько эффективно он блокирует звук после точки отсечки кроссовера.
Наклоны описываются в децибелах (дБ) на октаву, записанных как «дБ / октава». Отрицательный символ (-) используется, чтобы показать, что они представляют ослабление или уменьшение сигнала за пределами точки отсечки.
В аудио мы часто измеряем диапазон звуковых частот между двумя точками с использованием октавы. Одна октава — это удвоение или уменьшение числа частоты вдвое. (100 Гц, 200 Гц, 400 Гц и т. Д.)
Когда мы говорим о кроссовере с отсечкой -6 дБ на октаву, мы имеем в виду, что он будет продолжать уменьшать выходную мощность на дополнительные 6 дБ при каждом удвоении предыдущей частоты.
Пример: -6 дБ при 1 кГц, -12 дБ при 2 кГц, -18 дБ при 4 Гц, -24 дБ при 8 кГц, -32 дБ при 16 кГц, до 20 кГц.
Какую настройку фильтра крутизны я должен использовать?
Вообще говоря, крутизна -12 дБ часто является лучшим выбором и подходит для большинства акустических систем. Чтобы блокировать низкие частоты для небольших динамиков или твитеров, я рекомендую по крайней мере 12 дБ или даже лучше 18 дБ, если у вас есть такая возможность.
Наиболее часто используемые склоны:
- -6дБ — типично для встроенных фильтров верхних частот в дешевые твитеры, но не очень хорошо блокирует нежелательные звуки.
- -12 дБ — Намного лучше и один из самых распространенных.
- -18dB — Особенно эффективен при блокировке.
Электронные кроссоверы (особенно для автомобильного усилителя) обычно имеют -12 дБ. Не все предлагают дополнительные настройки, но когда они есть, часто стоит поэкспериментировать с ними, чтобы увидеть, как это звучит для вашей аудиосистемы.
Могу ли я использовать фильтр высоких частот с динамиками, у которых уже есть кроссоверы?
Да, в большинстве случаев можно! На самом деле, хотя обычно и не требуется, в некоторых случаях может быть полезен.
При использовании стереосистемы, усилителя или встроенного кроссовера ресивера он будет работать в дополнение к уже используемому кроссоверу динамиков. Во многих случаях вы получите более крутой уклон (лучшее блокирование), чем любой другой.
Например, при использовании кроссовера HPF на 12 дБ на частоте 3,5 кГц с твитером с конденсатором кроссовера 6 дБ при 3,5 кГц, они эффективно складываются и дают вам наклон 18 дБ — более крутой и эффективный срез, чем у вас ». буду получать иначе.
Однако необходимо уточнить несколько важных моментов:
- Если частота среза HPF близка к частоте среза кроссовера громкоговорителей, их крутизны в основном складываются.
- Если отсечка HPF усилителя намного ниже, чем у кроссовера динамика, это не будет столь же полезным (или даже может быть бесполезным) .Кроссовер динамика будет приоритетным.
- Если HPF намного выше, чем у кроссовера динамиков, кроссовер динамиков будет фактически проигнорирован , поскольку в этом случае он не будет задействован. В этом случае приоритет будет отдаваться фильтру HPF усилителя.
При желании вы можете полностью удалить кроссовер динамика, если вы работаете над проектом уровня аудиофилов. Это связано с тем, что компоненты кроссовера (конденсаторы и катушки индуктивности) создают проблему, называемую фазовым сдвигом , которой нет в электронном кроссовере.
Примечание: Во многих случаях использование обоих кроссоверов не является необходимым и избыточным, хотя, как правило, это не проблема.