Фильтр для сабвуфера своими руками. Фильтр низких частот для сабвуфера своими руками: пошаговая инструкция — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как сделать фильтр низких частот для сабвуфера самостоятельно. Какие схемы фильтров наиболее эффективны. Как правильно настроить и подключить фильтр к сабвуферу. Какие преимущества дает использование фильтра НЧ в акустической системе.

Содержание

Что такое фильтр низких частот для сабвуфера и зачем он нужен

Фильтр низких частот (ФНЧ) для сабвуфера — это электронное устройство, которое пропускает низкочастотные сигналы и подавляет высокочастотные. Его основная задача — отделить низкие частоты, воспроизводимые сабвуфером, от среднего и высокочастотного диапазона, который воспроизводят основные колонки акустической системы.

Зачем нужен фильтр НЧ для сабвуфера?

Он позволяет сабвуферу воспроизводить только низкие частоты, на которых он наиболее эффективен
Снимает нагрузку с основных колонок по воспроизведению низких частот
Улучшает общее качество звучания акустической системы
Предотвращает искажения в звуке из-за перегрузки динамиков
Позволяет точно настроить частотный диапазон работы сабвуфера

Таким образом, фильтр НЧ является важным компонентом для корректной работы сабвуфера в составе акустической системы.

Виды фильтров низких частот для сабвуферов

Существует несколько основных типов фильтров низких частот, которые можно использовать для сабвуфера:

Пассивные фильтры

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

Простота конструкции
Не требуют питания
Надежность

Недостатки пассивных фильтров:

Меньшая крутизна спада АЧХ
Вносят потери мощности

Активные фильтры

Активные фильтры содержат активные компоненты — операционные усилители. Их плюсы:

Большая крутизна спада АЧХ
Возможность точной настройки
Не вносят потерь мощности

Минусы активных фильтров:

Требуют питания
Более сложная схема

Цифровые фильтры

Реализуются программно в цифровых процессорах. Преимущества:

Гибкая настройка параметров
Высокая точность
Стабильность характеристик

Недостатки цифровых фильтров:

Высокая стоимость
Сложность реализации

Для самостоятельного изготовления наиболее подходят пассивные и простые активные фильтры.

Схемы простых фильтров НЧ для сабвуфера

Рассмотрим несколько схем фильтров низких частот, которые можно легко собрать своими руками:

Пассивный RC-фильтр первого порядка

Самый простой вариант — это RC-фильтр, состоящий из резистора и конденсатора:

R = 10 кОм
C = 160 нФ (для частоты среза 100 Гц)

Такой фильтр имеет спад АЧХ 6 дБ/октаву. Его недостаток — небольшая крутизна спада.

Активный фильтр на одном ОУ

Более эффективный вариант — активный фильтр на операционном усилителе:

ОУ — LM358 или аналог
R1 = R2 = 10 кОм
C1 = C2 = 160 нФ

Такой фильтр обеспечивает спад АЧХ 12 дБ/октаву при частоте среза 100 Гц.

Фильтр Саллена-Ки

Еще один вариант активного фильтра с хорошими характеристиками:

ОУ — TL072 или аналог
R1 = R2 = 15 кОм
C1 = C2 = 100 нФ

Этот фильтр также имеет спад 12 дБ/октаву, но позволяет точнее настроить АЧХ.

Пошаговая инструкция по сборке фильтра НЧ для сабвуфера

Рассмотрим процесс сборки простого активного фильтра на операционном усилителе:

Подготовьте компоненты согласно выбранной схеме
Возьмите макетную плату или изготовьте печатную плату по схеме
Установите и припаяйте компоненты на плату
Подключите питание к ОУ (обычно ±12 В)
Подключите вход фильтра к источнику сигнала
Подключите выход фильтра к входу усилителя сабвуфера

Проверьте работу фильтра, измерив АЧХ или на слух
При необходимости подстройте частоту среза, изменяя номиналы компонентов

Не забудьте использовать качественные компоненты и соблюдать правила монтажа для лучшего результата.

Настройка и подключение фильтра к сабвуферу

После сборки фильтра НЧ его нужно правильно настроить и подключить к сабвуферу:

Настройка частоты среза

Оптимальная частота среза зависит от характеристик сабвуфера и основных колонок. Обычно она выбирается в диапазоне 80-120 Гц. Для настройки:

Измерьте АЧХ системы с помощью измерительного микрофона
Подберите частоту среза так, чтобы получить ровную АЧХ в зоне раздела
Если нет возможности измерить, настройте на слух, добиваясь «незаметности» перехода

Подключение фильтра

Схема подключения фильтра НЧ:

Выход предусилителя → Вход фильтра НЧ

Выход фильтра НЧ → Вход усилителя сабвуфера
Выход предусилителя → Вход усилителя основных колонок

Убедитесь, что уровни сигналов согласованы между всеми компонентами системы.

Преимущества использования фильтра НЧ в акустической системе

Применение качественного фильтра низких частот дает ряд преимуществ:

Улучшение качества баса — сабвуфер воспроизводит только низкие частоты, на которых он наиболее эффективен
Снижение искажений — основные колонки не перегружаются низкими частотами
Увеличение громкости — каждый компонент системы работает в своем оптимальном диапазоне
Улучшение локализации звуковой сцены — бас не «размазывается» по пространству
Защита динамиков от повреждения из-за перегрузки низкими частотами

Правильно настроенный фильтр НЧ позволяет раскрыть потенциал сабвуфера и всей акустической системы.

Часто задаваемые вопросы о фильтрах НЧ для сабвуферов

Рассмотрим несколько популярных вопросов о фильтрах низких частот:

Какую частоту среза выбрать для фильтра НЧ?

Оптимальная частота среза зависит от характеристик вашей акустики. Обычно она находится в диапазоне 80-120 Гц. Точное значение лучше подобрать экспериментально, добиваясь наиболее ровной АЧХ и естественного звучания.

Нужен ли фильтр, если в сабвуфере уже есть встроенный кроссовер?

Встроенный кроссовер часто имеет ограниченные возможности настройки. Внешний фильтр НЧ позволяет точнее согласовать работу сабвуфера с основными колонками и получить лучший результат.

Какой тип фильтра лучше — пассивный или активный?

Активные фильтры обычно дают лучший результат за счет более крутого спада АЧХ и возможности точной настройки. Однако простые пассивные фильтры тоже могут работать эффективно при правильном расчете.

Можно ли использовать готовый модуль фильтра?

Да, на рынке есть готовые модули фильтров НЧ для сабвуферов. Это удобный вариант, если вы не хотите заниматься самостоятельной сборкой. Однако самодельный фильтр позволяет точнее настроить его под вашу конкретную акустическую систему.

Фильтр-корректор для сабвуфера в акустическом оформлении «закрытый ящик».

Разработка и настройка специализированного фильтра-корректора для сабвуфера ЗЯ 100литров из недавнего обзора.
Актуально для любых сабвуферов ЗЯ.

1. Суть проблемы.
После постройки саба 100л суммарная АЧХ (саб+стереопара Heco) получилась вот такая:

график коричневым цветом — АЧХ стереопары Heco без саба
график жёлтым цветом — суммарная АЧХ

Насладившись «низами», пришёл к выводу, что необходимо подровнять суммарную АЧХ (убрать «горб» на 56 Гц).
До этого времени в качестве корректирующего фильтра использовался ФНЧ 1-го порядка (R2, C1, Rвх на схеме)

Потратив немало времени в симуляторе Multisim10 в попытках оптимизации, пришёл к неутешительному выводу:

для данной задачи недостаточно крутизны 6 дБ/окт.

2. Первое, что снова пришло на ум — трансформатор Линквитца.

Две точки на характеристике 24 Гц и 48 Гц (ровно октава): разница всего 6 дБ.
Вывод: недостаточно, т.к. всего 6дБ на октаву.

Операционный усилитель, двуполярное питание, элементы с экзотическими номиналами. И всего 6дБ на октаву.
Что есть более «крутое»?
Ответ очевиден…

3. ФНЧ 2-го порядка со спадом 12 дБ/октаву.

При соотношении резисторов ОС 10кОм/7,5кОм получается АЧХ 12дБ/окт:

Чтобы определить требуемое усиление в канале саба, сначала была собрана (в симуляторе) эквивалентная схема:

После первого усилителя (на АС Heco) +20дБ,
после 2-го усилителя (на входе саба) +32дБ при F=40Гц.

Поскольку кФНЧ планируется подключать до 1-го усилителя, то необходимо усиление примерно +32дБ.

В результате появилась эскизная схема:

На ОУ U2 собран инвертирующий сумматор каналов.
Он же является дополнительным усилителем.

Диоды — для защиты входа ОУ от перегрузки при бросках напряжения по входам.

Полоса пропускания кФНЧ 24Гц (-3дБ):

Таким образом, сабвуферу отводится диапазон частот от 24 до 50 Гц, т.е. используется наклонный участок АЧХ.
Именно этим наклоном ФНЧ отличается от типичного сабвуферного канала, где частота среза лежит в диапазоне 100Гц и выше.

А вот и ложка дёгтя: переходной процесс при подаче тональной посылки 40Гц на вход кФНЧ

Задержка 9,7 мс !
На 2-м и 3-м периоде на выходе получается противофазный сигнал.
Да, инверсия фазы помогает, но это суррогатное решение проблемы.

Окончательная схема:

Добавилось:
— переменный резистор 100кОм в цепи ООС сумматора U2
— сдвоенные переменный резистор 50кОм в обвязке U1 (регулировка частоты среза)
— инвертор сигнала U3
— переключатель J1 (на схеме в положении «инверсный сигнал»)

Присутствует всего один разделительный конденсатор 22 мкФ на выходе схемы.
Я использовал ОУ К544УД1А, поэтому на выходе набежало 25 мВ, которые необходимо было отсечь.

4. Реализация схемы в «железе».
Неиспользуемый предварительный усилитель был использован в качестве донора корпуса и блока питания.

Вот он попал в кадр вместе с сабом Magnat (незадолго до продажи).

Печатная плата с кучкой ОУ (в корпусе справа) — от несостоявшегося проекта ЭАОС:

Незадействованные узлы попросту отключил от БП.
Места достаточно. ))

5. Настройка схемы и замеры.

Проверка кФНЧ розовым шумом (без саба и УМ):

Далее проверяется связка кФНЧ-УМ-саб (замер микрофоном около 1м):

Норм.

Первое включение (стереопара Heco + саб с кФНЧ; расстояние замеров около 1м):

Послушал немного музыку: многовато НЧ.

Микрофон был перемещён в точку прослушивания (примерно центр комнаты).
И далее все замеры проводились для этой точки прослушивания.

кФНЧ во время настройки:

Нижний усилитель — Амфитон-У-101М, в котором используется один канал (для саба).
Верхний усилитель — Амфитон-У-002 версия 2021, работающий на стереопару Heco.

Процедура настройки:
1. Включить замер АЧХ розовым шумом для стереопары АС при отключенном сабе.
И определить уровень звукового давления для 1 кГц.

2. Подключить саб вместе с кФНЧ (режим «с инверсией сигнала») без стереопары:

АЧХ розовым цветом — стереопара Heco (без саба)
АЧХ жёлтым цветом — саб вместе с кФНЧ

Пометки зелёным цветом на графиках: уровень -56дБ на 1кГц для стереопары.
И такой же уровень на частоте 40 Гц для саба (установить регулировкой).

Примечание: октавная шкала частот, усреднение 1/3 октавы.

3. Включить связку стереопара + саб & кФНЧ (режим «инверсия сигнала»).
Суммарная АЧХ жёлтым цветом:

YES! Получилось. )))

Тут же АЧХ розовым цветом — только стереопара (без саба).

Дополнительный замер: кФНЧ в режиме «без инверсии сигнала», суммарная АЧХ жёлтым цветом:

Рядом график зелёным цветом — АЧХ стереопара + саб и кФНЧ (режим «инверсия сигнала»).

6. Выводы:
— результат прослушивания: всё OK, тональный баланс пришёл в норму
— корректирующий ФНЧ, собранный всего на двух ОУ, справился с поставленной задачей (DSP не потребовался)
— инвертор сигнала U3 в конечном итоге остался незадействованным
©

Всем удачных экспериментов.

ФИЛЬТР ДЛЯ САБВУФЕРА

Каждый хочет иметь у себя дома свой личный очень хороший домашний кинотеатр, что при нынешних ценах на посещение общественного вполне оправдано, но не у каждого это получается. Кто-то довольствуется покупкой дешёвых китайских 2.1 колоночек, кто-то приспосабливает для басов советскую акустику. А самые продвинутые радиолюбители меломаны делают сабвуферный НЧ канал сами. Тем более, что процедура изготовления совсем не сложная. Стандартный сабвуфер – это активный фильтр НЧ, на который подаются сигналы правого и левого каналов линейного выхода, усилитель мощности на много-много ватт и большой деревянный ящик с низкочастотным динамиком. Расчёт и изготовление корпуса дело чисто столярное, об этом можно почитать и на других ресурсах, усилитель мощности так-же не проблема – при богатом ассортименте всевозможных STK-шек и LA-шек. А вот на входном фильтре НЧ для усилителя сабвуферного канала мы здесь остановимся подробно.

Как известно, сабвуфер воспроизводит частоты до 40 Гц, и используется совместно с небольшими сателлитными громкоговорителями. Сабвуферы бывают пассивные и активные. Пассивный сабвуфер — это помещенная в корпус НЧ-головка, которая подключаются к общему усилителю. При таком способе подключения широкополосный выходной сигнал УМЗЧ подается на вход сабвуфера, а его разделительный фильтр удаляет из сигнала НЧ и подаёт отфильтрованный сигнал на громкоговорители.

Гораздо более эффективный и распространённый способ подключения сабвуфера с помощью электронного разделительного фильтра и отдельного усилителя мощности, что позволяет отделять басы от сигнала, подаваемого на основные громкоговорители в том месте тракта, где фильтрация сигнала вносит гораздо меньше нелинейных искажений, чем фильтрация выходного сигнала усилителя мощности. Кроме того, добавление отдельного усилителя мощности для сабвуферного канала существенно увеличивает динамический диапазон и освобождает усилитель основных СЧ и ВЧ каналов от дополнительной нагрузки. Ниже предлагаю первый, простейший вариант фильтра НЧ для сабвуфера. Выполнен он как фильтр сумматор на одном транзисторе и на серьёзное качество звучания с ним рассчитывать не приходится. Оставим его сборку самым начинающим.

А вот эти три варианта с одинаковым успехом зарекомендовали себя в качестве отличных фильтров для сабвуфера и некоторые из них установлены в моих усилителях.

Эти фильтры устанавливаются между линейным выходом источника сигнала и входом усилителя мощности сабвуфера. Все они обладают малым уровнем шумов и энергопотреблением, широким диапазоном питающих напряжений. Микросхемы использовал любые сдвоенные ОУ, например TL062, TL072, TL082 или LM358. К пассивным элементам предъявляются обычные требования, как к деталям высококачественных аудиотрактов. На мой слух, звучание нижней схемы было особенно упругим и динамичным, сабвуфер с таким вариантом слушаешь даже не ушами, а животом 🙂

Технические характеристики фильтра для сабвуфера:

напряжение питания, В 12…35 В;
ток потребления, мА 5;
частота среза, Гц 100;
усиление в полосе пропускания, дБ 6;
затухание вне полосы пропускания, дБ/Окт 12.

Фотографии плат фильтров сабвуфера предоставленные товарищем Dimanslm:

Добавление активного сабвуфера существенно увеличивает динамический диапазон, понижает нижнюю граничную частоту воспроизведения, улучшает чистоту звучания средних частот и обеспечивает высокий уровень громкости без искажений. Удаление низких частот из спектра основного сигнала, поступающего на сателлиты, позволяет им звучать громче и чище, так как конус НЧ-головки не колеблется с большой амплитудой внося серьёзные искажения, пытаясь воспроизвести басы.

Обсуждение схем на ФОРУМЕ

Пассивный фильтр низких частот для сабвуфера

JavaScript отключен. Для лучшего опыта, пожалуйста, включите JavaScript в вашем браузере, прежде чем продолжить.

Статус: Эта старая тема закрыта. Если вы хотите повторно открыть эту тему, свяжитесь с модератором, нажав кнопку «Пожаловаться».

Перейти к последнему

01.07.2014 13:20

01.07.2014 13:20

Я новичок в DIY аудио, но мне очень хотелось бы понять эту часть. Я сделал комплект динамиков своими руками, подключенный к усилителю TA2024, и добавил к нему сабвуфер. Я хочу поставить на этот сабвуфер пассивный фильтр нижних частот первого порядка. Как мне именно это сделать. Я видел несколько схем, как его подключить, но я их не понимаю.

Вы имеете в виду, что добавили сабвуфер в корпуса динамиков или активный (активный) сабвуфер в комплект динамиков? Или вы добавляете пассивный сабвуфер, чтобы сделать систему 2. 1? Если вы добавляете активный сабвуфер, вы можете сделать кроссовер линейного уровня (иногда уменьшаемый до PLLXO) перед входом в ваш усилитель, чтобы разделить низкие частоты на сабвуфер.

Если нет питания, вы можете сделать то же самое, но добавить усилитель, предназначенный для сабвуфера, или вы можете сделать пассивный низкочастотный фильтр и подключить его между усилителем и сабвуфером + динамиками. Вот пример: Кроссовер сабвуфера 8 Ом, 150 Гц, 200 Вт, который, вероятно, будет работать, если вы добавите в свою установку один пассивный низкочастотный динамик в корпусе.