Как работает предусилитель для сабвуфера с корректором Линквица. Какие основные блоки входят в его состав. Как рассчитать и настроить фильтры и корректор. Какие особенности конструкции нужно учесть при сборке.
Основные характеристики и функции предусилителя для сабвуфера
Предварительный усилитель для сабвуфера выполняет несколько важных функций:
- Усиление входного сигнала до нужного уровня
- Преобразование стерео сигнала в моно
- Коррекция АЧХ с помощью фильтров и корректора Линквица
- Ограничение слишком низких частот (сабсоник фильтр)
- Регулировка фазы сигнала
- Регулировка громкости
- Ограничение верхних частот для согласования с основными колонками
Такой предусилитель позволяет оптимально настроить работу сабвуфера в составе аудиосистемы.
Блок-схема и основные узлы предусилителя
Предусилитель состоит из следующих основных блоков:
- Входной усилитель с линейным и высокоуровневым входами
- Фильтр инфранизких частот (сабсоник)
- Корректор Линквица
- Фильтр низких частот (кроссовер)
- Регулятор фазы
Такая структура позволяет реализовать все необходимые функции обработки сигнала для сабвуфера.
Особенности входного усилителя
Входной усилитель имеет следующие особенности:
- Два типа входов — линейный и высокоуровневый (колоночный)
- Входное сопротивление 47 кОм по каждому входу
- Коэффициент усиления по линейному входу около 5
- Коэффициент усиления по высокоуровневому входу около 0.3 (ослабление)
- Суммирование сигналов левого и правого каналов
- Фильтр НЧ первого порядка на выходе (f = 400 Гц)
Это позволяет подключить сабвуфер к различным источникам сигнала и выполнить предварительную фильтрацию.
Расчет и настройка фильтра инфранизких частот (сабсоника)
Фильтр инфранизких частот (сабсоник) имеет следующие параметры:
- Фильтр второго порядка
- Частота среза 10-15 Гц
- Добротность Q = 0.7 (фильтр Баттерворта)
Для расчета номиналов компонентов можно использовать следующий алгоритм:
- Задать частоту среза фильтра (10-15 Гц)
- Выбрать емкость конденсаторов из ряда: 0.22, 0.33, 0.47, 0.68 мкФ
- По графику определить сопротивление R201
- Рассчитать R202 = 2 * R201
Такой фильтр эффективно подавляет инфранизкие частоты, защищая динамик от перегрузки.
Принцип работы и расчет корректора Линквица
Корректор Линквица позволяет расширить частотный диапазон сабвуфера в область низких частот. Основные особенности:
- Компенсирует спад АЧХ динамика в закрытом ящике
- Позволяет получить равномерную АЧХ ниже резонансной частоты
- Требует точного расчета параметров под конкретный динамик
Для расчета корректора используются следующие параметры динамика:
- Fs — резонансная частота
- Qts — полная добротность
- Vas — эквивалентный объем
На основе этих данных рассчитываются номиналы резисторов и конденсаторов корректора. Для расчета удобно использовать специальные программы или онлайн-калькуляторы.
Настройка фильтра низких частот (кроссовера)
Фильтр низких частот (кроссовер) имеет следующие параметры:
- Фильтр второго порядка
- Аппроксимация по Бесселю
- Частота среза регулируется в диапазоне 40-160 Гц
Особенности настройки кроссовера:
- Частота настраивается переменным резистором
- Плавная регулировка позволяет точно согласовать сабвуфер с основными колонками
- Фильтр Бесселя обеспечивает хорошую фазовую характеристику
Правильная настройка частоты среза кроссовера позволяет добиться бесшовного сопряжения сабвуфера с основными колонками.
Выбор элементной базы и особенности конструкции
При сборке предусилителя следует учитывать следующие моменты:
- Использовать качественные операционные усилители (например, OPA2134)
- Применять пленочные и керамические конденсаторы в цепях прохождения сигнала
- Обеспечить хорошую развязку по питанию
- Использовать короткие сигнальные линии
- Экранировать входные цепи
Это позволит минимизировать шумы и искажения и получить качественный звук.
Варианты схемы питания предусилителя
Для питания предусилителя можно использовать следующие варианты:
- Отдельный двухполярный источник ±12…15В
- Питание от усилителя мощности через стабилизаторы
- Параметрический стабилизатор на транзисторах для высоковольтного питания
Выбор схемы питания зависит от конструкции сабвуфера и доступного напряжения. Главное — обеспечить стабильное двухполярное питание с минимальными пульсациями.
Настройка и проверка работы предусилителя
После сборки предусилителя необходимо выполнить его настройку:
- Проверить правильность работы всех регулировок
- Настроить частоту среза кроссовера
- Подобрать оптимальную фазу сигнала
- Отрегулировать уровень сигнала
- Проверить работу сабсоник фильтра
Окончательную настройку лучше проводить на слух, добиваясь равномерного баса во всем диапазоне частот.
Простой фильтр низких частот своими руками
Доброго времени суток, уважаемые читатели! Сегодня речь пойдёт о сборке простого фильтра низких частот. Но несмотря на свою простоту, по качеству фильтр не уступает магазинным аналогам. Итак, приступим!
Основные характеристики фильтра
- Частота среза 300 Гц, более высокие частоты отсекаются;
- Питающее напряжение 9-30 Вольт;
- Потребляет фильтр 7 мА.
Схема
Схема фильтра представлена на следующем рисунке:
Список деталей:
- DD1 — BA4558;
- VD1 — Д814Б;
- C1, C2 — 10 мкФ;
- С3 — 0,033 мкФ;
- С4 — 220 нф;
- С5 — 100 нф;
- С6 — 100 мкФ;
- С7 — 10 мкФ;
- С8 — 100 нф;
- R1, R2 — 15 кОм;
- R3, R4 — 100 кОм;
- R5 — 47 кОм;
- R6, R7 — 10 кОм;
- R8 — 1 кОм;
- R9 — 100 кОм — переменный;
- R10 — 100 кОм;
- R11 — 2 кОм.
Изготовление фильтра низких частот
На резисторе R11, конденсаторе C6 и стабилитроне VD1 собран блок стабилизации напряжения.
Если напряжение питания меньше 15 Вольт, то R11 следует исключить.
На компонентах R1, R2, С1, С2 собран сумматор входных сигналов.
Его можно исключить, если на вход подаётся моносигнал. Источник сигнала при этом следует подключать напрямую ко второму контакту микросхемы.
DD1.1 усиливает входной сигнал, а на DD1.2 собран непосредственно сам фильтр.
Конденсатор С7 фильтрует выходной сигнал, на R9, R10, С8 реализован регулятор звука, его также можно исключить и снимать сигнал с минусовой ножки С7.
Со схемой разобрались, теперь давайте перейдём к изготовлению печатной платы. Для этого нам понадобится стеклотекстолит размерами 2х4 см.
Файл платы фильтра низких частот:
plata.zip [25.04 Kb] (cкачиваний: 763)
Шлифуем до блеска мелкозернистой наждачной бумагой, обезжириваем поверхность спиртом. Распечатываем этот рисунок, переносим на текстолит методом ЛУТ.
При необходимости дорисовываем дорожки лаком.
Теперь следует приготовить раствор для травления: растворяем 1 часть лимонной кислоты в трёх частях перекиси водорода (пропорция 1:3 соответственно). Добавляем в раствор щепотку соли, она — катализатор и в процессе травления не участвует.
Компоненты впаивайте, ориентируясь на это фото:
В первой версии рисунка я не сделал отверстие под R4, поэтому припаял его снизу, в документе для скачивания этот недостаток устранён.
На обратной стороне платы необходимо припаять перемычку:
Собранная схема заработала при первом же включении и в настройке не нуждается. Если звук на выходе отсутствует, покрутите переменный резистор и проверьте все соединения на плате.
На этом моя статья подходит к концу. Всем удачи в повторении!
Несколько фото готового изделия:
Предварительный усилитель для сабвуфера с корректором Линквица
Для активного саба нужен предусилитель, выполняющий множество функций. Это:
- получить сигнал от источника
- усилить/ослабить его до нужного уровня
- преобразовать из стерео в моно (если нужно)
- подкорректировать АЧХ в соответствии с требованиями (поднять басы и сдвинуть этим границу воспроизведения вниз)
- изничтожить слишком низкие частоты фильтром инфранизких частот, называемым емким русским словом «сабсоник»
- подкорректировать фазу сигнала
- подрегулировать громкость звучания
- обрезать верхние частоты для согласования с остальными колонками.
Из всех этих устройств не всегда используется только корректор Линквица, который очень полезен для акустического оформления типа «закрытый ящик» (хотя есть еще вариант настроить фазоинвертор на частоту, намного ниже оптимального значения, а образовавшийся спад АЧХ скорректировать, но это пока не формализовано никак и расчетов никаких нет). Описание корректора (трансформатора) Линквица, программа для его расчета и то, как ею пользоваться — в статье «Профессиональный» расчет корректора Линквица (Linkwitz transform).
Блок-схема усилителя показана на рис. 1 (немного нестандартным образом, но понятно).
Рис.1. Блок-схема предусилителяВзаимное расположение блоков может быть любым, т.к. перегрузочная способность операционных усилителей довольно велика. Но все равно, лучше сначала по возможности обрезать все лишнее, а потом поднимать уровень корректором Линквица (в зависимости от исходных данных, он может поднимать усиление на НЧ раз в десять и более, поэтому заранее подавив ненужные низкие, мы избежим всяческих перегрузок наверняка).
Файл со схемой и разводка печатной платы — в конце статьи. Теперь рассмотрим эту схему поблочно и подробно. Начнем с того, что нумерация блоков не совпадает с их порядком появления на схеме. Я пошел на это после долгих раздумий и скрепя сердце. Дело в том, что в упомянутом мною расчете корректора Линквица уже нарисована схема корректора и сабсоник-фильтра, причем там производится ее расчет и всяческая оценка работы. Поэтому я сохранил эти две схемы точь-в-точь, вплоть до нумерации элементов (там на схеме есть еще другие блоки, но все остальное я сделал по-своему, в некоторых местах лучше, чем там). А по той нумерации это были блоки номер 2 и 3. И у меня они сохранили те же номера.
Многие сабвуферы, продающиеся в магазинах, имеют нижнюю рабочую частоту 40, а то и 50 Гц. Это не сабвуфер. Это — недоразумение. Ведь 50 Гц могут воспроизвести обычные колонки! Я не скажу, что они от этого будут в восторге, но тем не менее. Нижняя граница настоящего саба должна быть менее 30 Гц. Хорошего 20 Гц. Можно играть и еще ниже — это будет только лучше. Не будем об этом спорить — я излагаю свое мнение, которое взялось отнюдь не на пустом месте. На мой взгляд нижняя граничная частота должна лежать в пределах 15…20 Гц. Из этого я и буду исходить (кому не нравится — описываемая схема позволяет сделать саб даже с частотным диапазоном от 70 до 160 Гц! Творите на здоровье!). Верхняя частота должна быть порядка 80 Гц (в некоторых случаях такое значение является стандартным). Но в данном предусилителе верхняя частота равна примерно 160 Гц — на всякий пожарный случай.
Первый блок — входной усилитель.
Он имеет 2 типа входов — линейный и высокого уровня (колоночный). Входов каждого типа два — для левого и правого каналов соответственно. Входное сопротивление по каждому входу 47 кОм. Линейные входы на схеме обозначены как in L и in R, а колоночные как Hi L и Hi R.Коэффициент усиления по линейному входу:Ку лин = 2 * R107 / R101 = 2 * 2,5 = 5Множитель2 появляется потому, что сигналы 2-х каналов суммируются (а басы обычно разводят в центр стереопанорамы), поступая в сабвуфер с обоих каналов.Коэффициент усиления по входам высокого уровня:Ку ву = 2 * R107 / R103 = 2 * 0,15 = 0,3 (т.е. сигнал ослабляется в 3 раза)В любом случае коэффициент усиления можно менять, причем лучше сначала пытаться изменить R107, а потом уже и R103 и R104. R101 и R102 менять можно, но они должны оставаться в пределах 27…75 кОм, иначе или можем перегрузить выход источника малым сопротивлением, или нахватать помех по входу.Коэффициент усиления — эта именно та штука, которая устанавливается индивидуально. Он зависит от чувствительности усилителя мощности сабвуфера, усиления коректора Линквица и уровней входных сигналов (линейном и/или колоночном). Можно не бояться сделать коэффициент усиления раз в 5…7 больше, чем нужно — регулятор уровня может ослабить сигнал почти в 50 раз (поэтому даже хорошо иметь некоторый запас по усилению).
Резисторы R105 и R106 нужны для снижения входного сопротивления, чтобы если высоковольтные входы не используются, то помехи на эти входы не наводились сверх меры.
Я не сторонник колоночных входов — это самое низкое качество звучания — и никогда их не использую. Но для универсальности я их включил в схему. Кому не нужно — можно не использовать, тогда лучше вообще исключить R103 — R106, С103, С104. Или же исключив R105, R106, а R103, R104 сделав равными R101, R102, можно получить 2 пары линейных входов. Например одна пара для ресивера домашнего кинотеатра, а другая — для музыкального стереоусилителя.
Конденсатор С105 совместно с резистором R107 образуют фильтр низких частот (ФНЧ) 1-го порядка, обрезающий частоты выше 400 Гц. Он обеспечивает начальную фильтрацию сигнала, «отрезая» все «несабовские» частоты. Для других значений R107, емкость конденсатора вычисляется по приведенной формуле. Частоту среза можно снизить, увеличив емкость конденсатора. Но увлекаться этим не стОит — все равно есть еще один фильтр. Емкость при этом увеличиваем не более чем в 2 раза (тем самым частота снижается вдвое), если частоту среза снизить еще, станет заметно влияние фильтра на сигнал (сдвиг фазы).
Входные конденсаторы С101-С104 обрезают частоты ниже 3,5 Гц. Это вполне безобидное значение, и влияние конденсаторов на сигнал незаметно. Увеличивать их емкость нет особого смысла, а вот уменьшить при желании можно, но не более чем в два раза — ведь мы хотим сделать хороший сабвуфер, играющий от 15…20 Гц, поэтому с обрезанием низких нужно быть осторожным — еще нарежемся!
Что делать, если у источника (например ресивера) есть специальный выход на сабвуфер? Элементарно — подключаем его к одному из каналов линейного входа. А лишние детали можно не впаивать!
Следующий блок: фильтр инфранизких частот (ИНЧ) — сабсоник.
Это фильтр 2-го порядка. Он не всем нравится — есть ряд высказываний, что он «звучит» хуже, чем фильтр 1-го порядка. Я с таким мнением категорически не согласен! Вот мои аргументы (не строго сформулированные, для «широкого круга»):Фильтр настроен на частоту 10…15 Гц, которую мы наверняка не слышим, что там может «не звучать»? А на более высоких (20-30 Гц) он уже и не влияет.Частота среза фильтра ниже рабочей частоты динамика, поэтому снижение качества звучания динамика на нерабочих частотах перекрывает «вред» фильтра. На самом деле все наоборот — фильтр обрезает именно те самые частоты, на которых качество звучания динамика плохое.У нас в схеме стоИт корректор Линквица, который «задирает» низкие частоты, поэтому фильтр 1-го порядка всего лишь скомпенсирует этот подъем на НЧ, т.е. «вернет все на исходную». И только 2-й порядок (и выше) способен создать спад АЧХ на инфранизких частотах.Хорошо бы снизить не только АЧХ по напряжению на динамике, но и снизить смещение диффузора динамика на нерабочих частотах. А смещение имеет такое свойство, что при линейной АЧХ по напряжению, оно (смещение) растет пропорционально уменьшению частоты. Так что, для того, чтобы уменьшать смещение, нужно повышать порядок фильтра.
Посчитаем его. Итак, увеличиваем порядок сабсоника и наблюдаем за результатом:
- Компенсирует подъем, вызванный корректором Линквица и выравнивает АЧХ по напряжению. Ход диффузора растет пропорционально снижению частоты.
- Создает спад АЧХ на низких. Величина хода диффузора от частоты не зависит, но может вызвать перегрузку динамика по линейному ходу.
- Спад электрической АЧХ на низких составляет 12 дБ/октава (с учетом корректора Л.). Ход диффузора уменьшается пропорционально частоте в нерабочем диапазоне частот.
Итак, какой порядок лучше всего? Выходит 3-й?! А у нас только второй. Но это тоже неплохо, потому что есть блок, в котором мы еще слегка пофильтруем, и получится то что надо. А на самых низких еще и входные конденсаторы (С101-С104) помогут.
Почему на схеме нет номиналов? А они получаются из электронной таблицы расчета корректора Линквица !
Если по файлу расчета счтать трудно, то можно воспользоваться упрощенным методом. Он упрощен в том, что добротность фильтра фиксирована Q=0,7. Это фильтр Баттерворта. Его рассчитать просто:
1. Задаемся частотй среза фильтра — это самая низкая частота, которую должен воспроизводить сабвуфер (точнее, к сабу будет подводиться сигнал начиная с этой частоты, а сыграет ее саб, или нет — это его проблемы).
2. Задаемся емкостью конденсаторов, емкость выбираем из таких значений: С201 = С202 = 0,22 мкФ или 0,33 мкФ или 0,47 мкФ или 0,68 мкФ.
3. По графику зная частоту и емкость находим значение сопртивления резистора R201
4. R202 = 2 * R201 (т.е. R202 в два раза больше, чем R201).
Емкость лучше выбирать такой, чтобы оба сопротивления (R201 и R202) лежали в диапазоне 20…80 кОм.
Третий по счету — регулятор уровня.
Ну, это элементарный повторитель. Несколько «хитростей»:Резистор R401 не дает установить регулятором нулевую громкость (пределы регулировки уровня 45…50 раз в зависимости от разброса сопротивлений). Это сделано намеренно — кому нужна нулевая громкость? Тогда уж проще выключить. Зато никогда не покажется, что «саб не работает» от установки этого регулятора «в ноль».Резистор R402 нужен для того, чтобы при отсутствии потенциометра Р401 вход ОУ ОР2.1 не «висел в воздухе» (при этом его потенциал неопределен, и все окрестные помехи слетаются как мухи на мед). То же самое может произойти при случайном пропадании контакта движка потенциометра Р401 с дорожкой. Поэтому исключать R402 нельзя (если в каком-то устройстве при вращении ручки громкости вы слышыте противный треск в колонках, будьте уверены — такого резистора в той схеме нет!).С401 — это тот самый дополнительный порядок сабсоника, о котором я говорил. Его частота среза должна быть раза в 2…3 ниже частоты основного сабсоника. Таким образом достигается компромисс между низким порядком (и приемлимым сдвигом фазы) и качественной фильтрацией. При номиналах, указанных на схеме, частота его среза около 5 Гц.
Итак, кроме штатного ИНЧ фильтра у нас еще два дополнительных бастиона входные конденсаторы, и С401. В чем разница? А в том, что полной уверенности во входных конденсаторах нет — их работа зависит от той цепи, к которой они подключены. А кто его знает, то будет там на выходе источника сигнала? Поэтому-то я и сделал их частоту такой низкой — чтобы они ни при каких обстоятельствах не повлияли на работу системы. А вот С401 находится внутри, все чужие влияния нам известны, и мы можем с уверенностью использовать его для фильтрации. Или не использовать, если вас пугают высокие порядки фильтра. Для себя я его еще не считал, поэтому задал самое «безопасное» значение.
Дальше идет, собственно, сам корректор.
О нем писать практически нечего — почитайте о том, как правильно, точно и просто рассчитать корректор: Расчет корректора Линквица (Linkwitz transform) и статью Применение корректора Линквица для усиления басов, где рассказывается о корректоре Линквитца, зачем он нужен, как работает и как его правильно использовать. Заодно произведете его расчет, и все значения резисторов и конденсаторов станут известны.Нумерация элементов на схеме совпадает с нумерацией в файле расчета, поэтому никаких номиналов я не указываю — у каждого они будут свои.Особо нужно сказать только о конденсаторе Сх. Он не входит в сам корректор, а служит для улучшения устойчивости цепи, являясь опять-таки фильтром НЧ (т.е. НЧ он как раз пропускает, обрезая высокие где-то на уровне 3 кГц). Его исключать из схемы я очень не рекомендую даже в случае применения хорошего качественного ОУ — от него кроме пользы, никакого другого вреда нет.Если кто будет повторять такой фильтр для обычных колонок (чтобы расширить их диапазон вниз), то емкость нужно уменьшить раз в 8 от значения, вычисленного по формуле.Поскольку значение Сх зависит от сопротивления R301, то управляя последним, можно получить нужное значение Сх. Для чего нужное? С одной стороны, Сх не должно быть меньше 47 пФ — иначе оно станет соизмеримым с емкостью монтажа, и не будет влиять на цепь. А вот неизвестно какая емкость монтажа на цепь повлияет, только неизвестно как. С другой стороны, здравый смысл рекомендует ограничить Сх значением не более 2000…3000 пФ.Итак, если получается, что значение Сх, расчитанное по формуле, лежит в пределах 47…3000 пФ, то все в порядке (оптимальный диапазон 100…1000 пФ). Если в заданный диапазон не попадаем, то нужно пересчитать номиналы элементов корректора Линквица так, чтобы Сх оказалось в нужном диапазоне.
Предпоследний блок: ФНЧ-кроссовер, задающий верхнюю границу диапазона воспроизводимых частот.
Это обычный ФНЧ 2-го порядка с характеристикой Бесселя. Частота его среза от 40 до 160 Гц при максимальном и минимальном сопротивлении потенциометра Р501 соответственно. Этот потенциометр должен иметь линейную зависимость сопротивления от угла поворота.Почему выбрана аппроксимация именно по Бесселю? Да, такой фильтр дает самый плавный (наименее крутой) излом АЧХ, зато у него и самая лучшая фазовая характеристика. Частота среза этого фильтра определяет согласование сабвуфера с остальными колонками в системе, так что более плавный спад АЧХ и хорошая ФЧХ очень даже нам на руку.Резистор R503 (как и R402) задает нулевой потенциал по постоянному току на входе ОУ ОР3.1 независимо от того, что там происходит с регулятором Р501.
И, наконец, регулятор фазы.
Я долго выбирал между плавным регулятором и фиксированным, но все же предпочтение отдал последнему. С одной стороны плавный регулятор вроде бы позволяет выставить фазу точь-в-точь, но это только на первый взгляд. У плавного регулятора сдвиг фазы зависит от частоты. На рисунке слева каждая линия соответствует определенному положению ручки регулятора.
И какой же сдвиг фаз получается в каждом ее положении? Например «в зеленом» от 50 до 125 градусов в рабочем диапазоне частот.Таким образом получается, что пытаясь сделать «более точный» плавный регулятор на деле получаем новый головняк — ведь теперь правильно настроить фазу станет еще сложнее — на разных частотах она разная и у сабвуфера, и у регулятора фазы (т.е. в домашних условиях настройка невозможна без специального оборудования, обычной в таких случаях бутылкой не обойдешься!). То есть к неизвестно какой ФЧХ (по звуковому давлению) сабвуфера прибавится неизвестно какая (но не линейная — это точно) ФЧХ корректора.На самом деле, у плавного регулятора преимущество все же есть: если изначально знать ФЧХ сабвуфера, то можно спроектировать регулятор таким образом, чтобы его ФЧХ компенсировало сабовскую. Тогда получается «два в одном» — и регулятор, и компенсатор!Почему я не привожу здесь такую схему — да потому, что мне неизвестна ФЧХ сабвуфера! А в фиксированном регуляторе фаза сигнала от частоты совершенно не зависит (я имею ввиду только блок регулятора фазы, фильтры-то крутят фазу дружно и весело, и корректор Линквица вместе с ними).
Он устроен очень просто — есть инвертор, и мы снимаем сигнал или с его входа, или с его выхода. Внимание! Правый по схеме вывод переключателя (соединенный с С601) на печатной плате расположен посередине между левыми по схеме выводами. Провода, идущие к переключателю, могут «ловить» помехи, поэтому их желательно делать максимально короткими.Кстати, если предусилитель установлен в сабвуфере близко с усилителем мощности (и намертво к нему подключен), и у мощника вход закрытый (т.е. имеется входной конденсатор), то элементы С601, R603, R604 не нужны.
Конструкция и детали.
Печатная плата устройства приведена в конце статьи. Она выполнена с помощью программы Sprint-Layout v. 4.0, которую легко найти в Интернете. Разводка платы хорошая, но не суперская в плане экономии места.
Желтой линией обозначен провод в изоляции, припаиваемый на плату со стороны печатных проводников.
Я не использовал SMD компонентов, и не старался сильно уплотнить монтаж. Зато она доступна для изготовления начинающим (а зубры для себя и схему сами разработают, и печатку разведут!). Широкие проводники кроме малого сопротивления, имеют также свойство, что не отслаиваются от платы при перегреве. Только паяйте осторожно, чтобы не коротнуть между дорожками мостиком из припоя!
Операционники — в принципе любые сдвоенные ОУ широкого применения зарубежного производства. Их много разных (4558, 4560, 4580 и т.п.), причем совсем не обязательны быстродействующие и высококачественные. Хотя наверняка ОРА2134 будет работать лучше, я не думаю, что разница будет очень заметна. Но себе я планирую именно эту микросхему.
Если какие-то из этих блоков не нужны — можно их и не запаивать, а отсутствующий блок заменить перемычкой на плате.
Иногда спрашивают, почему для подключения потенциометра регулировки частоты среза ФНЧ предусмотрено 4 контакта, если у потенциометра 3 вывода, а поскольку используется сдвоенный потенциометр, то выводов получается 6? Дело в том, что потенциометр включается реостатом, и реально используются только один средний и один крайний выводы у каждого. Итого по два вывода. Для лучшей работы, неиспользуемый крайний вывод переменника подключается к среднему:
Учтите, что на рисунке справа вверху вид на переменник со стороны оси (ручки) управления. Тогда при вращении ручки вправо, частота среза фильтра растет. Провода, идущие к этому потенциометру (точнее, реостату), хорошо бы попарно свить (на рисунке красный с красным а синий с синим) и не делать их длинными — они могут ловить помехи.
Чем питаемся?
Это больной вопрос. Для питания блока нужен двухполярный источник +-12…15 вольт на ток 30-50 мА. Если блок выполнен в виде приставки или какого-то отдельного преда (а в таком виде он тоже возможен), то блок питания можно посмотреть в статье расчет блока питания. Если же предусилитель встраиваем в активный сабвуфер (а в пассивном ему делать нечего), то есть смысл использовать для него источник питания усилителя мощности (нагрузка-то мизерная). Но на этом пути нас могут подстерегать проблемы. Прежде всего измеряем напряжение питания усилителя мощности в режиме покоя (т.е. на вход никакого сигнала не подаем). Если напряжение в каждом плече не превышает 30…35 вольт (ох, вряд ли такое будет — при таком напряжении питания на выходе больше 50…60 Вт не получишь), то все ОК — идем по приведенной выше ссылке и находим там схемы стабилизаторов (на 7815 и 7915, если напряжение питания усилителя мощности не больше 30 вольт, и LM317, LM337 — если не больше 35 вольт; при этом лучше все-таки брать большие корпуса). Разница будет только в том, что рядом с каждой микросхемой нужно будет установить еще по паре конденсаторов на вход точно также, как они установлены на выходе (конденсаторы С1 и С2 например К73-17, С3 и С4 можно использовать обычные керамические):
А вот если напряжение питания мощника больше 35В (а реально 50, и даже 70), то ситуация становится сложнее — если и существуют микросхемы, работающие на таких напряжениях, то они дороги и труднодоступны. В этом случае на помощь приходят транзисторы, которые вполне способны работать с напряжениями до нескольких тысяч вольт! Вот простейший параметрический стабилизатор с усилителем тока:
Схема проста и абсолютно достаточна для питания этого предварительного усилителя. Зато и 100 вольтный источник для нее не проблема! Главное выбирать транзисторы с максимально допустимым напряжением коллектор-эмиттер, равным напряжению питания усилителя мощности (точнее чуть большим). Мощность, рассеиваемая на каждом транзисторе 1,5-3 Вт, поэтому их нужно размещать на небольших радиаторах. Например, подойдут отечественные транзисторы КТ814, КТ815 с буквой «В» при напряжениях до 60 вольт, и с буквой «Г» при напряжении до 80 вольт. Конденсаторы С1, С2 улучшают фильтрацию пульсаций, и на них экономить не стОит. С3, С4 можно исключить, если длина проводов, идущих от источника к предусилителю не более 30 см. Но лучше их не исключать.
Если хочется чего-то лучшего, то обе схемы можно объединить, получив просто обалденный источник:
Первый каскад — уже описанный параметрический стабилизатор с усилителем тока, который питает практически стабильным напряжением около 25 вольт стабилизатор на микросхемах. Здесь электролиты возле транзисторов уже не нужны — те (на самом деле очень даже небольшие) пульсации, которые пройдут через транзисторы, успешно подавятся микросхемами. А «керамика» в обвесе микросхем нужна обязательно. Требования к транзисторам — как и в предыдущей схеме. Только мощность на них выделяется несколько меньше. Но такой источник стОит делать лишь при напряжении питания усилителя мощности порядка 60 вольт и больше.
Монтажную схему блока питания придумайте самостоятельно.
А если сам корректор Линквица не нужен?
А все остальное нужно. Тогда вместо полного корректора, запаиваются несколько резисторов и конденсаторов, и вместо корректора Линквица получается дополнительный фильтр, обрезающий ненужные частоты:
Вот и вся схема! А все остальное остается и прекрасно работает. А вот и вариант печатки (точнее там только немного поменялось расположение деталей):
желтой линией обозначен провод в изоляции, припаиваемый на плату со стороны печатных проводников.
Вариант печатной платы без корректора Линквица.
В настоящее время у меня имеется несколько плат (новой разводки), изготовленных промышленным способом. Как заказать — см. здесь.
10.06.2006
Total Page Visits: 4599 — Today Page Visits: 1
Формирователь сигналов для сабвуфера — RadioRadar
Автор предлагает весьма простое схемное решение для достижения эффективных регулировок при формировании сигналов для сабвуфера. Для удобства регулировки из зоны прослушивания узел может быть оснащён проводным дистанционным управлением, что способствует получению оптимального сопряжения сабвуфера с конкретной стереофонической АС.
В многоканальных кинотеатральных аудиосистемах формата 5.1 и выше сигнал канала сабвуфера уже сформирован — остаётся его только усилить и воспроизвести. Обычные двухканальные стереосистемы сейчас также нередко дополняют сабвуфером — получается система 2.1. Такое решение позволяет улучшить воспроизведение сигналов в полосе НЧ и уменьшить объём АС левого и правого стереоканалов (от них теперь не требуется полноценная «басовитость»). Как правило, в недорогих системах класса музыкальных центров или компьютерных АС пользователю недоступны какие-либо регулировки в канале сабвуфера или их выбор минимален (только уровень). В высококачественных активных сабвуферах промышленного производства присутствует ряд узлов, необходимых для настройки звучания системы в конкретном помещении: фильтр для подавления инфранизких частот (subsonic), фазовый корректор, басовый эквалайзер.
Вниманию читателей предлагаются два варианта формирователя сигнала сабвуфера с необходимыми регулировками.
В первом варианте (схема на рис. 1) предусмотрены дистанционная регулировка уровня и дистанционное же переключение фазы сигнала сабвуфера. Первый каскад на DA1.1 — сумматор и ФНЧ первого порядка с частотой среза 160 Гц. Каскад на DA1.2 инвертирует фазу, остаётся только выбрать сигнал по лучшему, слитному звучанию. На микросхеме DA2 (TDA8196) выполнены коммутатор фазы сигнала и дистанционный регулятор уровня, управляемый постоянным напряжением.
Рис. 1
Режим работы микросхемы задаётся внутренними цепями, с вывода 5 берётся напряжение, близкое к половине напряжения питания, для обеспечения режима ОУ DA1. С выхода регулятора уровня сигнал поступает на ФНЧ второго порядка на эмиттерном повторителе VT1. Частоту среза можно плавно перестраивать от 150 до 50 Гц (на рис. 2 показаны АЧХ узла — кривые 1 и 2 соответственно), причём добротность фильтра выбрана выше баттервортовской. В результате при максимальной частоте среза крутизна достигает 18 дБ на октаву. Возникающий при этом на АЧХ фильтра подъём нейтрализуется ФНЧ на микросхеме DA1, в результате АЧХ при повышении частоты среза приобретает крутой перегиб.
Рис. 2
Во втором варианте формирователя (рис. 3), наряду с дистанционной регулировкой уровня (переменным резистором R21), предусмотрены плавная регулировка фазы сигнала сабвуфера (переменным резистором R8) и оригинальный корректирующий каскад на транзисторе VT1, сочетающий в себе бас-бустер и ФВЧ (subsonic), ограничивающий прохождение самых низких звуковых частот. Принцип действия оптимизатора баса прост — за счёт высокой добротности фильтра ВЧ вблизи частоты среза появился «горбик», а крутизна АЧХ заметно увеличена. Главное достоинство — при включении такого бас-бустера невоспроизводимые низкочастотные составляющие сигнала подавляются, и бас, приобретая вожделенную «упругость» и «мясистость», не заставит динамики стучать катушкой о магнит.
Рис. 3
Обычно subsonic выполняют перестраиваемым, но если отказаться от перестройки фильтра по частоте, то конструкция получается заметно проще при той же эффективности. Удобно выбрать частоту среза фильтра в области 20…30 Гц — в этом случае, с одной стороны, не страдают звуковые составляющие низкочастотного сигнала, а с другой — обеспечивается достаточное подавление составляющих с частотой 10…15 Гц, вызывающих перегрузку сабвуфера. На рис. 2 показаны АЧХ с включённым (кривые 3, 4) и выключенным (кривые 1, 2) оптимизатором баса.
Конструкция некритична к типу деталей. В позиции DA1 можно использовать любые ОУ со встроенной коррекцией (4558, 4560 и т. п.), не обязательно сдвоенные. Транзисторы — любой структуры n-p-n с коэффициентом передачи тока базы не менее 100. Проводной пульт управления можно вынести на расстояние до нескольких метров, при желании в него можно ввести светодиодную подсветку.
Автор: А. Шихатов, г. Москва
проектирование схемы и подбор основны элементов
Фильтры частот – это простейшие электрические цепи, АЧХ которых нелинейная. Сопротивление в таких цепях изменяется при изменении частоты сигнала. Состоять такая цепь может из одного или нескольких элементов цепи.
Краткое содержимое статьи:
Пассивные и активные фильтры низких частот
Пассивный фильтр состоит только из резисторов или конденсаторов. Они не требуют энергии для выполнения возложенных на них задач. Почти все пассивные фильтры обладают линейной характеристикой.
Активный фильтр включает в свою конструкцию транзистор или операционный усилитель. АЧХ такого фильтра благоприятнее чем у пассивного.
Спрашивается, зачем и где они применяются? У фильтров принцип действия следующий: поступающий на них сигнал фильтруется, и остаются только те сигналы, которые необходимы. Одной из областей применения таких устройств является электронная цветомузыка.
Характеристики частотных фильтров
Частота, при которой понижается амплитуда выходного сигнала, до значения 0,7 от входного, называется частотой среза.
Крутизна частотной характеристики фильтра. Она показывает, как резко меняется сигнал после того, как прошел фильтр. Чем больше будет угол, тем лучше.
Виды частотных фильтров
- Одноэлементные;
- Г,Т,П-образные;
- Многозвездные. Они представляют собой последовательно подключенные Г-образные.
В данной статье будут рассмотрены схемы и устройство фильтра нижних частот.
Простейшие фильтр нижних частот своими руками
В домашних условиях вполне можно изготовить данное устройство и по качеству оно будет не сильно уступать магазинному аналогу. К тому же, дешевизна и простота конструкции окупит все вложенные усилия.
Какими будут характеристики
- Частота среза – 300 Гц. Пропускаемый сигнал не будет выше данного показателя;
- Требуемое напряжение –9/30 В;
- Потребление электричества – 7 мА.
Что нужно для изготовления фильтра низких частот:
- DD1 BA4558;
- VD1 Д814Б;
- C1, C2 10 мкФ;
- С3 0,033 мкФ;
- С4 220 нф;
- С5 100 нф;
- С6 100 мкФ;
- С7 10 мкФ;
- С8 100 нф;
- R1, R2 15 кОм;
- R3, R4 100 кОм;
- R5 47 кОм;
- R6, R7 10 кОм;
- R8 1 кОм;
- R9 100 кОм — переменный;
- R10 100 кОм;
- R11 2 кОм.
Инструкция, как правильно сделать простой фильтр
В схеме включающей в себя резистор R11, конденсатор С6, и стабилизатор VD1 собран блок, который стабилизирует входящее напряжение. Если подаваемое напряжение меньше 15 В резистор нужно удалить из схемы.
Элементы R1, R2, С1, С2 являются сумматорами входящих сигналов. Если на фильтр подается моносигнал, сумматор можно удалить. После этого необходимо подключить источник сигнала напрямую к следующему (второму) контакту.
DD1.1 является усилителем поступаемого сигнала, а на DD1.2 расположено устройство, не пропускающее высокие сигналы.
Далее фильтром входного сигнала служит R7, а R9, R10, С8 является регулятором звука. Его можно отключать, при этом С7 будет снят со звуковой дорожки.
Изготовление печатной платы
Мы описали схему, которую нужно использовать, теперь изготовим важнейший элемент, а именно печатную плату.
Необходимо взять стеклотекстолит, ширина которого должна быть 2 см, а длина 4 см. Для начала обезжирьте поверхность и тщательно ее отшлифуйте. Затем распечатав представленную ниже схему, перенесите ее на кусочек стеклотекстолита, соблюдая габариты. Рекомендуется использовать метод ЛУТ.
Обратите внимание!Рисунок должен полностью отпечататься на поверхности заготовки, если не получилось сделать это с первого раза, можно дорисовать прерванные дорожки о руки.
Приготавливаем раствор, в котором будем травить стеклотекстолит. Вам необходимо взять 2 столовые ложки лимонной кислоты и 6 столовых ложек перекиси водорода и тщательно их перемешать. Для ускорения процесса перемешивания добавляем в щелочной раствор щепотку соли. Соль не участвует в процессе растворения.
Нужно поместить приготовленную заготовку с начертанными дорожками прямо в полученный раствор. Перед погружением убедитесь, что рисунок дорожки хорошо прорисован, иначе вы испортите поверхность.
Подождав немного убедитесь, что весь лишний медный слой растворился. Затем необходимо достать заготовку из емкости и промыть ее в проточной воде. При помощи ацетона удаляем чернила с платы.
Сборка
Для того, чтобы не ошибиться во время спаивания желательно использовать схему. Последовательно и аккуратно припаивайте все элементы.
Обратите внимание!Заключение
Описанная выше схема должна заработать после первого включения. Никаких настроек фильтр не требует. Основные проблемы, которые могут возникнуть при запуске, связанны с некачественной сборкой или спайкой, в редких случаях с неисправностью применяемых элементов схемы.
В некоторых случаях звук не идет после включения фильтра. Чтобы исправить проблему требуется покрутить ручку переменного резистора. Если не помогло, проверьте все соединения в местах спайки.