Низкочастотный фильтр для сабвуфера: назначение, типы и настройка

Что такое низкочастотный фильтр для сабвуфера. Зачем он нужен в акустической системе. Какие бывают типы НЧ-фильтров. Как правильно настроить фильтр нижних частот в сабвуфере.

Что такое низкочастотный фильтр для сабвуфера

Низкочастотный фильтр (НЧ-фильтр) для сабвуфера — это электронная схема, которая пропускает низкие частоты звукового сигнала и подавляет высокие. Основная задача такого фильтра — ограничить верхнюю границу частотного диапазона, воспроизводимого сабвуфером.

НЧ-фильтр обычно настраивается на частоту среза 60-120 Гц. Это позволяет сабвуферу воспроизводить только самые низкие басовые частоты, не затрагивая средний и высокий диапазон, за которые отвечают основные колонки акустической системы.

Зачем нужен НЧ-фильтр в сабвуфере

Применение низкочастотного фильтра в конструкции сабвуфера обусловлено несколькими важными причинами:

• Разгрузка динамика сабвуфера от воспроизведения средних частот, на которые он не рассчитан
• Устранение искажений звука из-за неспособности сабвуфера качественно воспроизводить высокие частоты
• Правильное распределение частотных диапазонов между сабвуфером и основными колонками
• Улучшение общего качества звучания акустической системы

Без НЧ-фильтра сабвуфер будет пытаться воспроизводить весь частотный диапазон, что приведет к размытому и неестественному звучанию басов.

Типы низкочастотных фильтров для сабвуферов

Существует два основных типа НЧ-фильтров, применяемых в сабвуферах:

Пассивные фильтры

Пассивные фильтры состоят из простых электронных компонентов — конденсаторов, катушек индуктивности и резисторов. Их преимущества:

• Простота конструкции
• Низкая стоимость
• Не требуют отдельного питания

Недостатки пассивных фильтров:

• Фиксированная частота среза
• Невысокая крутизна спада АЧХ
• Вносят дополнительные искажения в сигнал

Активные фильтры

Активные фильтры строятся на основе операционных усилителей. Их ключевые преимущества:

• Регулируемая частота среза
• Высокая крутизна спада АЧХ
• Минимальные искажения сигнала
• Возможность точной настройки

К недостаткам активных фильтров можно отнести более высокую стоимость и необходимость отдельного источника питания.

Как работает низкочастотный фильтр в сабвуфере

Принцип работы НЧ-фильтра в сабвуфере заключается в следующем:

1. На вход фильтра поступает полный звуковой сигнал со всеми частотами
2. Фильтр пропускает низкочастотные составляющие сигнала ниже частоты среза
3. Высокочастотные составляющие выше частоты среза подавляются
4. На выходе фильтра формируется сигнал, содержащий только низкие частоты
5. Отфильтрованный НЧ-сигнал поступает на усилитель мощности сабвуфера

За счет этого сабвуфер воспроизводит только низкочастотную часть звукового спектра, за которую он отвечает в акустической системе.

Настройка низкочастотного фильтра сабвуфера

Правильная настройка НЧ-фильтра критически важна для качественного звучания всей акустической системы. Основные параметры, которые нужно отрегулировать:

Частота среза

Частота среза определяет границу между низкими частотами, воспроизводимыми сабвуфером, и более высокими частотами, которые будут воспроизводиться основными колонками. Ее следует настраивать в зависимости от характеристик основной акустики:

• Для компактных полочных колонок — 80-120 Гц
• Для напольных акустических систем — 60-80 Гц

Крутизна спада

Крутизна спада АЧХ фильтра влияет на то, насколько резко будут подавляться частоты выше частоты среза. Типичные значения:

• 12 дБ/октаву — мягкое подавление
• 24 дБ/октаву — средняя крутизна
• 36 дБ/октаву — крутой спад

Более крутой спад обеспечивает лучшее разделение частотных диапазонов между сабвуфером и основными колонками.

Схемы низкочастотных фильтров для сабвуферов

Рассмотрим несколько популярных схем НЧ-фильтров, которые можно использовать для самостоятельной сборки активного фильтра для сабвуфера:

Фильтр на операционном усилителе

Простая схема активного НЧ-фильтра второго порядка на одном операционном усилителе:

«`text +12V | R1 | +—-|—-+ | | | | C1 | IN—|—-||—+—|(-) | | | +——OUT R2 R3 | / | | (-)—+ | C2 | | +—-|—-+ | | | GND GND R1 = R2 = R3 = 10 кОм C1 = C2 = 100 нФ ОУ — TL072 или аналог Частота среза: f = 1 / (2π * R1 * C1) «`

Эта схема обеспечивает крутизну спада 12 дБ/октаву и позволяет легко изменять частоту среза подбором номиналов R1 и C1.

Фильтр на специализированной микросхеме

Для реализации НЧ-фильтра можно использовать специализированные микросхемы, например MAX293:

«`text +5V | +—+—+ | | +-+ +++ 4| 8| | +-+——+—+ | MAX293 | +-+——+—+ 1| 5 6| 7| +—+—+—+ | | | C1= =C2 | | | | GND OUT C1 = C2 = 100 нФ Частота среза: f = 100 / C1 «`

Такая схема обеспечивает крутизну спада 8-го порядка (48 дБ/октаву) и позволяет легко менять частоту среза простой заменой конденсаторов C1 и C2.

Расчет параметров НЧ-фильтра для сабвуфера

При самостоятельной разработке фильтра необходимо рассчитать номиналы компонентов схемы. Основные формулы для расчета:

• Частота среза: f = 1 / (2π * R * C)
• Сопротивление: R = 1 / (2π * f * C)
• Емкость: C = 1 / (2π * f * R)

Рассмотрим пример расчета компонентов для фильтра с частотой среза 80 Гц:

1. Выбираем емкость конденсатора C = 100 нФ
2. Рассчитываем необходимое сопротивление: R = 1 / (2π * 80 * 100*10^-9) ≈ 19.9 кОм
3. Округляем до ближайшего стандартного номинала: R = 20 кОм

С такими номиналами компонентов фильтр будет иметь частоту среза около 80 Гц.

Тестирование и настройка НЧ-фильтра сабвуфера

После сборки фильтра необходимо провести его настройку и тестирование. Основные шаги:

1. Подключите фильтр между источником сигнала и усилителем сабвуфера
2. Включите воспроизведение тестового сигнала (розовый шум или свипирующий сигнал)
3. Измерьте АЧХ системы с помощью измерительного микрофона и анализатора спектра
4. Убедитесь, что частота среза соответствует расчетной
5. При необходимости подстройте частоту среза изменением номиналов компонентов
6. Проверьте отсутствие искажений на выходе фильтра

Правильно настроенный НЧ-фильтр обеспечит чистое и точное воспроизведение низких частот сабвуфером без искажений и наложений на диапазон основной акустики.

Фильтр для сабвуфера с регулировкой частоты и фазы

Схема блока обработки звукового сигнала с плавными регулировками:
громкости, верхней частоты среза, сдвига фазы.

Для чего нужен сабвуфер, думаю, никому объяснять не нужно. А если и нужно, то, как говорится, интернет вам в помощь. Там всего этого добра так же много, как низов в хорошем сабе, ну или как схем и описаний усилителей, пригодных для работы с мощными и не очень сабвуферами.

Однако, при проектировании либо приобретение данного типа акустики, следует учесть несколько нюансов:
1. Низкая нижняя граничная частота воспроизводимых частот — вещь всегда хорошая, и чем ниже, тем лучше. А вот чрезмерно-избыточная выходная мощность — не позволит раскрыть всех преимуществ изделия, мало того, может привести к анекдотичной ситуации, когда: «Установленный в машину «Ока» сабвуфер разорвал её на части».
2. Для того, чтобы получить равномерный переход от нижней границы звучания основных АС к сабвуферу, необходима регулировка частоты среза фильтра ФНЧ. Если соответствующей регулировки нет, то мы получаем: либо провал, либо, наоборот, существенное увеличение громкости звука в диапазонах так называемых «верхнего баса» или «нижней середины».
3. Регулировка фазового сдвига также является весьма полезной функцией! Она необходима для того, чтобы сабвуфер и основная АС не имели фазовых (временных) разногласий. Например, если сабвуфер стоит довольно далеко от колонок, то его звучание может запаздывать. Так же фазовый сдвиг всегда возникает в ФНЧ сабвуфера, независимо от того — пассивный он или активный. Чтобы это скорректировать следует использовать регулировку фазового сдвига.

Исходя из этих соображений, и была спроектирована схема НЧ фильтра для сабвуфера. Как обычно, повышенное внимание было уделено тому, чтобы схема получилась максимально простой, качественной и, при отсутствии ошибок, не требовала настройки.

Рис.1

Фильтр построен на микросхеме TL082, представляющей собой сдвоенный ОУ, плюс немногочисленная пассивная рассыпуха. ОУ содержит полевые транзисторы на входах, что обеспечивает его высокое входное сопротивление, необходимое для корректной работы устройства сдвига фазы.

Элементы R1, C2, R3, R4,C3, R5, C4 и DA1.1, образуют ФНЧ (фильтр нижних частот третьего порядка) с регулируемой частотой среза. Схему эту мы придумали на странице (ссылка на страницу). Её главным достоинством является наличие всего одного регулирующего элемента R5, позволяющего перестраивать частоту среза в диапазоне 60…160 Гц.
Фильтр обеспечивает подавление внеполосных сигналов с затуханием −18дБ на октаву и имеет неравномерность АЧХ в полосе пропускания — менее 3дБ. Коэффициент передачи близок к 1.

Элемент DA1.2 с обвесом представляют собой классическую схему фазовращателя с величиной фазового сдвига, зависящей от номиналов элементов C5, 7, R8. Коэффициент передачи фазовращателя — также близок к 1.

Регулировку уровня фазового сдвига проще всего производить на слух при полностью подключённой акустической системе (основная АС + сабвуфер).

Выходное сопротивления каскада, к которому будет подключён данный фильтр, не должно превышать 1 кОм. Это может быть и выход любого ОУ, и выход эмиттерного или истокового повторителя.

Устройство может запитываться и от однополярного источника питания +Uп. В этом случае 4 вывод микросхемы следует посадить на землю, а соответствующие выводы R2, R8 и R10 — к средней точке резистивного делителя, имеющего выходное напряжение +Uп/2.
TL082 сохраняет работоспособность при снижении напряжения питания вплоть до однополярного +12В.

Описанный в данной статье фильтр может применяться в сабвуферах в связке с массовыми и очень простыми в использовании микросхемами-усилителями НЧ. Изобретать для сабвуфера радикально качественный усилитель на транзисторах, а тем паче, упаси нас Бог — на лампах большого смысла нет. Довольно удачным выбором окажутся микросхемы TDA7294 или TDA7293 (ссылка на страницу) или их умощнённые варианты (на 200 и 800Вт), приведённые на странице ниже в разделе «Это тоже может быть интересно».

 

Пассивный фильтр для сабвуфера в категории «Техника и электроника»

Кроссовер фильтр 3х-полосный пассивный для акустики Hi-Fi 150Вт L-380C st

Доставка по Украине

823.50 грн

1 069.48 грн

Купить

Кроссовер фильтр 3х-полосный пассивный для акустики 200Вт YLY-633 st

Доставка по Украине

555.52 грн

721.45 грн

Купить

Кроссовер фильтр 2х-полосный пассивный для акустики 80Вт D222 st

Доставка по Украине

270.05 грн

350.71 грн

Купить

Фильтр НЧ для сабвуфера NE5532 2.1-канальный. DC 10-24В

На складе в г. Тернополь

Доставка по Украине

345 грн

Купить

Тернополь

Фильтр НЧ для сабвуфера NE5532. DC 10-24В

На складе в г. Тернополь

Доставка по Украине

225 грн

Купить

Тернополь

Колонки для компьютера FnT SW-303U — акустические колонки для ПК с сабвуфером и пультом, колонки для ноутбука

Доставка из г. Одесса

910 грн

1 820 грн

Купить

Одесса

Трехполосный фильтр кроссовер Kasun L-380C пассивный для акустики Hi-Fi 150Вт

На складе в г. Ровно

Доставка по Украине

735 грн

Купить

Пассивный фильтр питания для магнитол и видеокамер, подавитель помех — Cyclone NE-01

Доставка из г. Киев

197.10 грн

219 грн

Купить

Кроссовер фильтр 3х-полосный пассивный для акустики Hi-Fi 150Вт L-380C

Доставка по Украине

836 — 918 грн

от 2 продавцов

918 грн

973 грн

Купить

Кроссовер фильтр 2х-полосный пассивный для акустики 80Вт D222

На складе

Доставка по Украине

200 грн

Купить

Фильтр НЧ для сабвуфера NE5532. Двухполярное 9-15В

На складе в г. Тернополь

Доставка по Украине

225 грн

Купить

Тернополь

Кроссовер фильтр 2х-полосный пассивный для акустики 80Вт D222, 106430

На складе

Доставка по Украине

210 грн

Купить

Кроссовер фильтр 3х-полосный пассивный для акустики Hi-Fi 150Вт L-380C

Доставка из г. Ровно

675 — 857 грн

от 19 продавцов

675 грн

Купить

Пассивный сабвуфер SMW18 PA 1000 Вт, 45 см, басовый ящик, фильтр нижних частот (Германия, читать описание)

Под заказ

Доставка по Украине

от 11 615 грн/ед.

Купить

Фильтр НЧ для сабвуфера NE5532. DC 9-32В

На складе в г. Тернополь

Доставка по Украине

300 грн

Купить

Тернополь

Смотрите также

Кроссовер фильтр 3х-полосный пассивный для акустики 200Вт YLY-633

Доставка по Украине

445 — 668 грн

от 22 продавцов

535. 50 грн

630 грн

Купить

Кроссовер фильтр 3х-полосный пассивный для акустики Hi-Fi 150Вт L-380C

Доставка по Украине

675 — 868 грн

от 19 продавцов

739.50 грн

870 грн

Купить

Пассивный фильтр питания для автомобилей Cyclone NE-01

На складе

Доставка по Украине

219 грн

Купить

Колонки для компьютера FnT SW-303U — колонки для ПК, с сабвуфером и пультом, колонки для ноутбука

Доставка из г. Одесса

911 грн

1 822 грн

Купить

Одесса

Кроссовер фильтр 3х-полосный пассивный для акустики Hi-Fi 150Вт L-380C, 102960

На складе в г. Ровно

Доставка по Украине

675 грн

Купить

Кроссовер фильтр 3х-полосный пассивный для акустики 200Вт YLY-633, 103061

На складе в г. Ровно

Доставка по Украине

445 грн

Купить

Кроссовер пассивный YLY-633 200Вт 3 полосный 2003-05631

На складе в г. Ровно

Доставка по Украине

445 грн

Купить

Кроссовер пассивный Kasun L-380C 150Вт 3 полосный Hi-Fi 2004-01784

На складе в г. Ровно

Доставка по Украине

675 грн

Купить

Фильтр НЧ для сабвуфера NE5532 DC 9-15В плата

Доставка из г. Полтава

338.10 грн

Купить

Полтава

Кроссовер фильтр 3х-полосный пассивный для акустики 200Вт YLY-633

Доставка из г. Ровно

445 — 485 грн

от 17 продавцов

445 грн

Купить

Кроссовер фильтр 2х-полосный пассивный для акустики 80Вт D222

Доставка из г. Ровно

по 200 грн

от 13 продавцов

200 грн

Купить

SH Фільтр для акустичної системи пасивний 3-х смуговий, 2х15″+1″

Доставка по Украине

1 000 грн

Купить

Кроссовер фильтр 2х-полосный пассивный для акустики 80Вт D222

Доставка по Украине

267 грн

284 грн

Купить

SH Фільтр для акустичної системи пасивний 3-х смуговий, 2х15″+1″

Заканчивается

Доставка по Украине

1 000 грн

Купить

Тернополь

Справочные статьи : Приложение MartinLogan для управления сабвуфером

« Вернуться на главную страницу поддержки

Приложение для управления сабвуфером: фильтр нижних частот (кроссовер)

Создано: 17 июля 2018 г. | Обновлено: 24 августа 2018 г.

Экран фильтра нижних частот позволяет настроить частоту нижних частот для левого и правого входов (RCA или уровень динамика). Этот параметр не применяется к входам LFE (RCA или XLR), вместо этого оставляя задачу управления басами вашему аудио/видео процессору. 9№ 0003

Сабвуферы Dynamo обеспечивают исключительную производительность как в 2-канальных (Left In/Right In), так и в многоканальных (LFE In) системах домашнего кинотеатра. Dynamo 800X, 1100X и 1600X предлагают возможность подключения как Left In/Right In, так и LFE In, что позволяет вам достичь оптимальной настройки для 2-канального прослушивания, сохраняя при этом возможность прослушивания в многоканальном (кино) режиме. При прослушивании исходного стереофонического материала система обеспечивает оптимальную интеграцию музыки с сабвуфером, играющим ниже самой низкой частоты отклика переднего динамика. Во время просмотра фильма дорожка LFE и бас из окружения могут подаваться на сабвуфер с использованием настроек кроссовера (низкочастотных) из системы управления басами процессора.

Как правило, низкочастотный фильтр должен быть установлен на значение, приблизительно равное (или ниже) 70% самой низкой частотной характеристики основного динамика. Например, частотная характеристика вашего динамика снижается до 43 Гц. 70% от 43 Гц равно 30,1, поэтому вы должны установить фильтр нижних частот сабвуфера на 30 Гц. Мы рекомендуем после того, как вы попробуете рекомендуемую настройку с использованием приведенной выше формулы, попробовать и окружающие настройки. Если вы не уверены в низкочастотной характеристике основного динамика, начните с настройки 35 Гц. Вы ничему не навредите, экспериментируя с разными настройками.

Помните, что эта настройка применяется только к левым/правым входам. Эта настройка не используется, если ваш сабвуфер подключен только через вход LFE. Однако, если вы используете беспроводную систему SWT-X для подключения канала LFE или используете Dynamo 600X в качестве канала LFE (подключенного через правый вход/вход LFE), вам необходимо установить фильтр нижних частот на обход.

Обход: Выберите эту опцию, если вы планируете использовать управление басами ресивера/процессора для установки фильтра нижних частот.

Третий порядок: Если вы используете левый/правый входы сабвуфера, выберите эту опцию, чтобы использовать кроссовер третьего порядка для регулировки характеристик спада верхних частот вашего сабвуфера по мере их приближения к настройке частоты фильтра нижних частот. Фильтр третьего порядка имеет наклон 18 дБ на октаву — более медленный спад, чем у фильтра четвертого порядка. Для большинства приложений идеально подходит кроссовер третьего порядка.

Четвертый порядок: Если вы используете левый/правый входы сабвуфера, выберите эту опцию, чтобы использовать кроссовер четвертого порядка для регулировки характеристик спада верхних частот вашего сабвуфера по мере их приближения к настройке частоты фильтра нижних частот. Фильтр четвертого порядка имеет наклон 24 дБ на октаву — более быстрый спад, чем у фильтра третьего порядка.

Бескомпромиссная производительность. Непоколебимая точность. Неизменная надежность. Использование бесчисленных технических преимуществ электростатических принципов для воссоздания звука в его истинной форме — вот что такое MartinLogan.

Общие сведения о настройках LPF и HPF

Аудиотехника | Как | Советы — 26 мая 2022 г.

Предположение, что кроссовер действует как кирпичная стена, является распространенной ошибкой, которую допускают люди при настройке кроссоверов. Это также ошибка, из-за которой очень сложно интегрировать динамики и сабвуферы. Если вы используете настройку LFE вашего ресивера, то догадки о настройках наклона в значительной степени позаботятся о вас, но когда вы настраиваете фильтры HPF и LPF самостоятельно, вам нужно знать о наклоне.

Что такое фильтр высоких частот?

Фильтр высоких частот (HPF) представляет собой сеть перекрестных фильтров, которая пропускает частоты выше уставки на драйвер. Если вы установите HPF на 80 Гц, теоретически все частоты выше 80 Гц передаются драйверу, а все частоты ниже 80 Гц ослабляются или не передаются драйверу. В реальности немного не так.

Что такое фильтр нижних частот?

Фильтр нижних частот (ФНЧ) представляет собой сеть кроссоверных фильтров, которая пропускает частоты ниже заданного значения на драйвер. Если вы установите LPF на 80 Гц, теоретически все частоты ниже 80 Гц отправляются на драйвер, в то время как все частоты выше 80 Гц ослабляются или не передаются на драйвер. Опять же, на самом деле все немного иначе.

Ключевое слово «теоретически».

Кроссоверные фильтры не являются кирпичными стенами — они не просто останавливают все частоты и пропускают все частоты точно в заданном значении. Наклон кроссовера является ключом к правильной настройке фильтров HPF и LPF.

Что такое «наклон»?

Кроссоверы работают на склоне, который начинается с настройки кроссовера и медленно идет вниз или вверх оттуда (вниз для HPF и вверх для LPF). Например, в фильтре низких частот на выходе будут присутствовать частоты выше заданного значения, вопрос заключается в том, «сколько». Точно «сколько» определяется наклоном.

Наклон говорит нам, как долго (по частоте) фильтр выключает все частоты до такой степени, что мы их не слышим. Наклон кроссовера (иногда называемый «спадом») определяет скорость увеличения или уменьшения сигнала. Это делается путем определения степени затухания на октаву. (Октава — это удвоение или уменьшение частоты вдвое: одна октава ниже 80 Гц — это 40 Гц, одна октава выше 80 Гц — это 160 Гц).

Крутизна кроссовера -6, -12, -24 дБ или другое число?

Крутизна -24 дБ довольно распространена в Hi-Fi системах, поэтому мы будем использовать ее в качестве примера. Крутизна -24 дБ означает, что на каждую октаву, которую вы отдаляете от установленной частоты, сигнал будет ослабляться на -24 дБ. Если вы установите кроссовер HPF на 80 Гц, это означает, что при частоте 40 Гц (на одну октаву ниже 80 Гц) громкость сигнала на -24 дБ ниже, чем при установленной точке. Это также означает, что на полоктавы ниже заданного значения (в данном примере 60 Гц) затухание составляет всего -12 дБ. На частоте 70 Гц затухание составляет всего -6 дБ. Именно здесь необходимость установки HPF и LPF в дополнительных точках становится критической.

Заданные частоты HPF и LPF должны дополнять друг друга, в противном случае между двумя фильтрами возникнет разрушительная конкуренция, а важная музыкальная информация окажется посередине. Вы либо получите слишком много, либо слишком мало частот между заданными значениями, что может сделать интеграцию сабвуфера/динамика практически невозможной.

Настройка HPF и LPF

Например, мы будем использовать LS50 Wireless II и одиночный сабвуфер KF92 и рассмотрим рекомендуемые настройки приложения KEF Connect в приложении KEF Connect. Наши инженеры определили, что лучшая отправная точка при сопряжении LS50 Wireless II с KF92, установить HPF на 70 Гц, а LPF на 50 Гц. Этот параметр позволяет наклонам дополнять друг друга, чтобы частоты между двумя заданными значениями правильно передавались соответствующим драйверам.

Если для фильтра HPF установлено значение 70 Гц, все частоты выше 70 Гц отправляются на LS50 Wireless II с затуханием 0 дБ (полная мощность). На частоте 35 Гц (на одну октаву ниже) затухание составляет -24 дБ, что практически полностью затухает. На полоктавы ниже заданного значения (около 56 Гц) затухание составляет -12 дБ, что довольно мало, но, возможно, все еще слышно.

Настройка LPF на 50 Гц является наилучшей дополнительной настройкой. Эта настройка означает, что все частоты ниже 50 Гц отправляются на сабвуфер, а частоты 100 Гц (на одну октаву выше) полностью ослабляются. На полоктавы выше (75 Гц) затухание составляет примерно -12 дБ.

Вместе взятые, каждый драйвер воспроизводит частоты между заданными значениями, но на ослабленном уровне, который позволяет драйверам работать вместе для создания надлежащей громкости на частотах между заданными значениями.

Ваш пробег может варьироваться

Важно отметить, что эти настройки являются лишь рекомендуемыми отправными точками.