Trt-auto.ru

Автомобильный журнал
22 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как сделать активный или пассивный фильтр низких частот для сабвуфера своими руками

2 Схемы

Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов

Фильтр НЧ для сабвуфера своими руками

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

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

Принципиальная схема ФНЧ

Схема фильтра для сабвуфера показана на рисунке. Работает он на основе двух операционных усилителей U1-U2 (NE5532). Первый из них отвечает за суммирование и фильтрацию сигнала, в то время как второй обеспечивает его кэширование.

Принципиальная схема ФНЧ к сабу

Стереофонический входной сигнал подается на разъем GP1, а дальше через конденсаторы C1 (470nF) и C2 (470nF), резистора R3 (100k) и R4 (100k) попадает на инвертирующий вход усилителя U1A. На этом элементе реализован сумматор сигнала с регулируемым коэффициентом усиления, собранный по классической схеме. Резистор R6 (27k) вместе с P1 (50k) позволяют провести регулировку усиления в диапазоне от 0.5 до 1.5, что позволит подобрать усиления сабвуфера в целом.

Резистор R9 (100k) улучшает стабильность работы усилителя U1A и обеспечивает его хорошую поляризацию в случае отсутствия входного сигнала.

Сигнал с выхода усилителя попадает на активный фильтр нижних частот второго порядка, построенный U1B. Это типичная архитектура Sallen-Key, которая позволяет получить фильтры с разной крутизной и амплитудной. На форму этой характеристики напрямую влияют конденсаторы C8 (22nF), C9 (22nF) и резисторы R10 (22k), R13 (22k) и потенциометр P2 (100k). Логарифмическая шкала потенциометра позволяет добиться линейного изменения граничной частоты во время вращения ручки. Широкий диапазон частот (до 260 Гц) достигается при крайнем левом положении потенциометра P2, поворачивая вправо вызываем сужения полосы частот до 50 Гц. На рисунке далее показана измеренная амплитудная характеристика всей схемы для двух крайних и среднего положения потенциометра P2. В каждом из случаев потенциометр P1 был установлен в среднем положении, обеспечивающим усиление 1 (0 дб).

Сигнал с выхода фильтра обрабатывается с помощью усилителя U2. Элементы C16 (10pF) и R17 (56k) обеспечивают стабильную работу м/с U2A. Резисторы R15-R16 (56k) определяют усиление U2B, а C15 (10pF) повышает его стабильность. На обоих выходах схемы используются фильтры, состоящие из элементов R18-R19 (100 Ом), C17-C18 (10uF/50V) и R20-R21 (100k), через которые сигналы поступают на выходной разъем GP3. Благодаря такой конструкции, на выходе мы получаем два сигнала сдвинутых по фазе на 180 градусов, что позволяет осуществлять прямое подключение двух усилителей и усилителя с мостовой схемой.

В фильтре используется простой блок питания с двухполярным напряжением, основанный на стабилитронах D1 (BZX55-C16V), D2 (BZX55-C16V) и двух транзисторах T1 (BD140) и T2 (BD139). Резисторы R2 (4,7k) и R8 (4,7k) представляют собой ограничители тока стабилитронов, и были подобраны таким образом, чтобы при минимальном напряжении питания ток составлял около 1 мА, а при максимальном был безопасен для D1 и D2.

Элементы R5 (510 Ом), C4 (47uF/25V), R7 (510 Ом), C6 (47uF/25V) представляют собой простые фильтры сглаживания напряжения на базах T1 и T2. Резисторы R1 (10 Ом), R11 (10 Ом) и конденсаторы C3 (100uF/25V), C7 (100uF/25V) представляют собой также фильтр напряжения питания. Разъем питания — GP2.

Подключение сабвуферного фильтра

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

Активный фильтр для сабвуфера высоких и низких частот

Тем, кто обладает большой жилплощадью и не стеснен материально, нетрудно создать условия для слушания любимой музыки в качественном, самом естественном звучании.

Простейший фильтр для сабвуфера

Полагаем, однако, что среди читателей найдется немало таких любителей, которые, за неимением «пухлого» кошелька и крупногабаритной квартиры, не могут установить громкоговорители высокого качества и при прослушивании музыки вынуждены смириться с посредственным звуковоспроизведением.

Основные проблемы возникают при воспроизведении низких частот. Условием естественного воспроизведения низких звуков является перемещение больших воздушных масс. Избежать этого, как мы знаем, никак не удается. В соответствии с этим применяемый громкоговоритель должен обладать большой поверхностью диффузора и допускать его большой ход (смещение).

Не стоит забывать и о том, что громкоговоритель ниже собственной резонансной частоты также не обеспечивает значительной отдели. Поэтому размеры корпуса акустической системы нужно выбирать так, чтобы сместить резонансную частоту вниз, насколько это возможно. Решить эту задачу поможет специальный басовый (низкочастотный) громкоговоритель сабвуфер.

Хорошее звучание при этом обеспечивает электронный корректор АЧХ и корпус, спроектированный надлежащим образом для используемого громкоговорителя. Термин «сабвуфер» — английского происхождения. Называемый так звукоизлучатель покрывает область самых низких звуковых частот. В этой области (ниже 150 Гц) человеческое ухо не способно к направленному восприятию звуков.

Локализация направления на источник (стереоэффект) возникает на более высоких частотах, поэтому можно ограничиться одним сабвуфером. Такое разделяется более пологими изломы АЧХ и ФЧХ излучения в районе низшей рабочей частоты. К увеличению Qпс приводит увеличение Rвых до 0.5Rзк.

Если с помощью корректора сгладить образовавшийся при увеличении Rвых до 0.5Rзк подъем АЧХ в районе высокочастотного горба, то по качеству звуковоспроизведения такое модернизированное ЗВУ будет заметно превосходить «правильную» систему УН-ФИ. Очевидно, что задача снижения модуляции Qпс и fря для ФИ не менее актуальна, чем для ЗЯ, поскольку в ФИ модуляции подвергается еще и Qпф.

Но в ФИ снижать Qмя до столь малых значений, как это рекомендовано выше, можно только снижением механической добротности, например, нанесением на подвес вязких материалов. В противном случае снизится Qаф, а это, как уже указывалось, крайне нежелательно, поскольку приводит к значительному снижению отдачи ФИ на низших частотах.

Горбы на АЧХ входного сопротивления ГГ приводят не только к «бубнению», но и создают трудности для УМЗЧ. При совместной работе с ФИ больше всего «неприятностей» усилителю доставляет низкочастотный склон низкочастотного горба АЧХ. Аналогичный характер нагрузки в районе высокочастотного горба АЧХ УМЗЧ преодолевает почти вдвое легче.

Немало неприятностей доставляют вышеуказанные горбы и конструкторам многополосных пассивных ГГ. Перечисленные факторы стали причиной широкого применения глубокого механоакустического демпфирования подвижной системы не только ВЧ и СЧ, но и НЧ-головок. Хотя при этом снижается КПД громкоговорителя, но в «классическом» ЗВУ эта мера оправдана, конечно, при разборчивости в выборе способов снижения Zвн.

При глубоком демпфировании механического резонанса Qмя сравнима с Qэя, при этом увеличение Rвых (до Rвых = 0.2…0.3Rзк) не оказывает заметного влияния ни на форму АЧХ излучения, ни на переходную характеристику ЗВУ. Это позволяет использовать для питания многой от оси ого ГГ усилитель тока (УТ), охваченный неглубокой ООС по напряжению (например, ламповый усилитель). Такой ГГ становится универсальным, способным одинаково хорошо работать и с транзисторными, и с ламповыми УМЗЧ.

Если же горб подавлен полностью, то для совместной работы с ГГ можно использовать даже «чистый» УТ. однако столь «прямолинейный» способ повышения качества звучания ЗВУ приводит к многократному снижению его КПД в широком диапазоне частот.

Приведенный выше анализ показывает, что значительного улучшения качественных показателей ЗВУ при одновременном сохранении высокого КПД громкоговорителя в районе частоты fря можно достичь заменой нелинейного элемента НЭ1 в петле ОС линейным. Для этого вначале нужно «заблокировать» действие нелинейной петли ОС, что достигается при питании ГГ от УТ, а затем систему УТ-ГГ нужно охватить линейной ОС. т.е. петлей ЭМОС.

Повышенный эффект от использования в системе УТ-ЗЯ петли ЭМОС достигается в том случае, когда ее используют для снижения нелинейных искажений и повышения динамической стабильности формы АЧХ излучения, а не для ее выравнивания. Сгладить АЧХ излучения системы УМЗЧ-ЗЯ можно и с помощью корректора.

Максимальный же эффект от применения ЭМОС в системе УТ-ЗЯ достигается в том случае, когда с ее помощью реализуются функции, традиционно выполняемые конструкцией ДГ. Улучшения качества звучания можно достичь и охватом петлей ЭМОС системы УТ-ФИ. Для формирования сигнала ЭМОС следует использовать лишь один датчик, а с заведомо худшей ФЧХ системы с ФИ, видимо, нужно смириться. Петля ЭМОС в таком устройстве используется для снижения Qпс до 1…1.5, т.е. выполняет ту же функцию, что и Rвых в классическом ЗВУ, но выполняет ее более корректно.

При изготовлении сабвуфера своими руками можно пойти двумя путями. Во-первых, использовать пассивный разделительный фильтр, встраиваемый в корпус громкоговорителя. Во-вторых, изготовить активный фильтр в виде отдельной схемы, включаемой на входе тракта, а затем использовать оконечный каскад (УМЗЧ) необходимой мощности и качества. Здесь мы опишем решение по последнему варианту.

Как видно из схемы, приведенной на рис.1. плата фильтра имеет 4 входа. Поскольку в наше время «в домашнем хозяйстве» используется множество различных плейеров, магнитофонов и прочих источников сигнала, нельзя знать точно, какого уровня сигнал мы будем подавать на схему.

Поэтому входной каскад следует сформировать в соответствии с этими возможностями. Эту задачу решает комплекс С1…С4, R1…R4, Р1. К парным входам с обозначением «Н» можно подключить выходы обоих каналов стереоусилителя, а к “L” его линейные выходы. Потенциометром Р1 устанавливается необходимый уровень сигнала, поступающего на вход усилителя (на ICa).

С его выхода сигнал разветвляется. Один путь ведет к переключателю К4. другой к усилителю ICb. Это инвертор с коэффициентом усиления Au= -1, выход которого также связан с К4. В соответствии с этим на контактах К4 имеется сигнал той же амплитуды, но с разностью фаз 180°. Для чего все это нужно? Объяснение простое.

Как правило, мы точно не знаем суммарного фазового сдвига в усилительной цепи. Для получения корректной звуковой картинки важным условием является излучение с одинаковой фазой всех громкоговорителей, включая сабвуфер, поэтому нужно позаботиться о том, чтобы можно было скорректировать его фазу.

Установка необходимой фазы производится во время прослушивания. Общий контакт К4 присоединяется к т.н. «корректору Линквица» (ICс и его пассивные цепи). Этот корректор создает частотно-зависимое усиление, компенсирующее падение кривой излучения громкоговорителя.

Теоретически это эквивалентно корректору RIAA у грампластинок. Поскольку громкоговорители не одинаковы, фильтры нужно индивидуально подстраивать под имеющуюся АС (согласно параметрам Thiele-Schmall). Знание этих параметров важно в силу того, что они характеризуют работу низкочастотного звукоизлучателя. встроенного в корпус.

Значения, указанные на схеме, даются для громкоговорителя типа KEVLAR SBX 2030. Корректор Линквица соединен с низкочастотным фильтром Баттер-ворта (R13…R24, С9…С11, ICd). Частоту среза фильтра можно изменять дискретно. Данное решение выбрано потому, что для настройки фильтра третьего порядка нельзя найти элемент настройки, приемлемый по цене и качеству. Применяемые для коммутации реле с 4 группами контактов полностью решают эту задачу.

Три переключателя К1. К2 и КЗ задают частоту среза фильтра. Фильтр для сабвуфера размещается на односторонней плате. Чертеж платы приведен на рис.2, а расположение элементов на рис.3. После изготовления платы перед установкой элементов освещаем ее яркой лампой и проверяем, нет ли где на ней разрывов или замыканий печатных дорожек.

Сначала припаиваем 3 перемычки, обозначенные на рис.3 непрерывными и пунктирной линиями, соединяющими по две точки. После этого последовательно припаиваем резисторы, конденсаторы, панельку под ИМС, реле, начиная с самых малогабаритных. Сопротивления резисторов лучше измерять омметром, а не определять по их цветовому коду.

После завершения монтажа проверяем качество пайки, правильность установки элементов, отсутствие замыканий дорожек. К отмеченным точкам подключаем напряжения питания (±12 В). Потребляемый ток зависит от количества включенных реле, но не может превосходить 150 мА.

Проверяем выходы операционных усилителей, постоянный уровень на каждом из них должен быть близок к 0. Если это имеет место, то схема готова к работе. С помощью осциллографа и звукового генератора контролируем АЧХ Она должна соответствовать рис.4 Порядковые номера кривых, соответствующих комбинациям переключателей К1…КЗ, указаны возле диаграмм.

Читать еще:  Как почистить потолок автомобиля

Фильтр для малой громкости

При прослушивании музыки на малой громкости сильно не хватает низких и высоких частот. Регуляторы тембра часто не обеспечивают необходимого выравнивания характеристики. В этом случае можно воспользоваться предлагаемым корректирующим фильтром, который включается перед громкоговорителем. В зависимости от положения движка R1 меняется затухание фильтра на средних частотах, т.е. происходит относительный подъем низких и высоких частот.

Резонансная частота фильтра около 3 кГц. Резистор R1 лучше взять проволочный, типа ПЭВР, мощностью не менее 5 Вт Катушка индуктивности L1 наматывается на диэлектрическом каркасе диаметром 36 мм и содержит 180 витков провода ПЭЛ диаметром 1,5 мм. По краям каркаса на расстоянии 40 мм друг от друга закрепляются щечки диаметром 75 мм. Между слоями обмотки прокладывается изоляция из лакоткани или бумаги.

Сделать самому фильтр для сабвуфера несложно

Сделать самому фильтр для сабвуфера

Сделать самому фильтр для сабвуфера не так сложно, как кажется на первый взгляд. Решение изготовить его самостоятельно, приходит не просто.
Рано или поздно, все любители автозвука становятся профессионалами и стараются всеми способами усовершенствовать аудиосистему. Простейший нч фильтр для сабвуфера и его изготовление, как раз и станет одним из решений по модернизации.

Предназначение

Сделать фильтр для сабвуфера

Фильтр или кроссовер(см.Самодельные кроссоверы для акустики и их предназначение), как его еще называют, сегодня выполняет важнейшую функцию. Дело в том, что практически все современные динамики, включая и сабвуфер, воспроизводят эффективно только определенную долю частот.
К примеру, тот же басовик воспроизводить хорошо в состоянии только низкие басы.

Примечание. Объяснить такую ограниченность современных динамиков очень просто. Снизу этому мешает резонансная частота подвижной системы, а сверху – масса самого диффузора.

Фильтр для автомобильного сабвуфера

За границами «родной» полосы (эффективно воспроизводимой), звуковое давления, идущее из динамика, заметно снижается и возрастает одновременно с этим уровень искажений. В таком случае говорить о каком-то качестве звука просто глупо и следовательно, чтобы решить проблему, приходится использовать в аудиосистеме несколько динамиков(см.Как выбрать динамики для автомагнитолы своими силами).
Такова реалия: это происходит и в домашней акустике, и в автомобильной. Это не новость.

Типичные схемы расположения динамиков в авто и роль фильтров

Динамики в авто

Касательно автомобильной акустики хотелось бы выделить две типичные схемы построения системы звука, с которыми знакомы, наверное, все, кто много мало знаком с автозвуком.
Речь идет о следующих схемах:

  • Наиболее популярная схема подразумевает три динамика. Это басовик (нацеленный исключительно на низы), динамик средних и низких частот (мидбасс) и отвечающий за воспроизведение ВЧ, твитер.

Фильтр низких частот сделать самому для сабвуфера

Примечание. Такая схема используется в большинстве своем любителями и в любом автомобиле, где грамотно задействована акустическая схема, ее можно встретить.

  • Следующая схема – удел больше профи и участников соревнований по автозвуку. Здесь за каждый из частотных диапазонов отвечает отдельный динамик.

Примечание. Несмотря на существенные отличия, обе схемы подчиняются единому правилу: каждый динамик в ответе за воспроизведение своей полосы частот и другие он не затрагивает.

Именно для того, чтобы не нарушать это требование, предназначены электрические фильтры, в роль которых входит выделение конкретных «родных» частот и подавление «чужих».

Типы фильтров

Фильтры(см.Как сделать самому фильтр для автомагнитолы) частот различаются по типам.
Принято выделять следующие варианты:

  • Обычные фильтры, принцип действия которых сводится к тому, чтобы у их катушек индуктивности сопротивление возрастало с ростом частоты сигнала и спадало у конденсаторов, которыми они наделены. Несложно догадаться, что в таких фильтрах эффективно пропускают НЧ катушки индуктивности, а ВЧ – конденсаторы.

Примечание. В результате этого обычный фильтр бывает ФНЧ (см. справочник) или ФВЧ.

  • Фильтры полосно-пропускающие или, как проще называть, полосовые. Уже из названия становится ясно, что они эффективнее пропускают по определенному полосу частот. Ве что находится вне их зоны, они нещадно подавляют. Применяются такие фильтры, как правило, для выделения диапазона СЧ с последующей передачей сигнала на динамик;

  • Режекторный фильтр – полная противоположность полосовому. Здесь та полоса, которая ПФ пропускается без изменений, подавляется, а полосы вне этого интервала усиливаются;
  • ФИНЧ или фильтр подавления инфранизких частот стоит особняком. Принцип его действия основывается на подавлении высоких частот с низким показателем среза (10-30Гц). Предназначение этого фильтра – непосредственная защита басовика.

Нч фильтр для сабвуфера самому

Примечание. Сочетание нескольких фильтров называется в акустике кроссовером.

Параметры

Кроме типов фильтров, принято разделять и их параметры.
К примеру такой параметр, как порядок, свидетельствует о количестве катушек и конденсаторов (реактивных элементов):

  • 1-ый порядок содержит только один элемент;
  • 2-ой порядок два элемента и т.д.

Другой, не менее важный показатель – крутизна спада АЧХ, показывающая, насколько резко фильтр подавляет «чужие» сигналы.

Для сабвуфера

В принципе, любой фильтр, в том числе и этот, представляет собой сочетание нескольких элементов. Обладают компоненты эти свойством избирательно пропускать сигналы определенных частот.
Принято разделять три популярные схемы этого разделителя для басовика.
Они представлены ниже:

  • Первая схема подразумевает самый простой разделитель (изготовить который своими руками, не составит никакой сложности). Он выполнен в виде сумматора и стоит на одном транзисторе.
    Конечно, серьезного качества звука с таким простейшим фильтром не добиться, но из-за своей простоты, он прекрасно подходит любителям и начинающим радиоманам;

  • Две другие схемы намного сложны, чем первая. Построенные по эти схемам элементы, размещаются между местом выхода сигнала и входом усилителя басовика.

Каким бы ни был разделитель, простейшим или сложным, он должен иметь следующие технические характеристики.

Питание/напряжение12-35 В
Частота среза100 Гц
Потребление тока5 мА
Усиление «родной» частотной полосы6 дБ
Подавление «чужой» полосы12 дБ

Простой фильтр для 2 полосного усилителя

Этот разделитель не нуждается в особенной настройке и собрать его проще простого. Выполнен он на доступных ОУ.

Примечание. У этой схемы фильтра есть одно небольшое преимущество перед остальными. Заключается оно в том, что при перегрузке НЧ канала, искажения его неплохо маскируются СЧ/ВЧ звеном и следовательно, отрицательная нагрузка на слух заметно снижается.

  • Подаем входной сигнал на вход операционного усилителя МС1 (выполняет он функцию активного фильтра НЧ );
  • Подаем сигнал также на вход усилителя МС2 (в данном случае, речь одет уже о дифференциальном усилителе);
  • Подаем сигнал теперь с выхода ФНЧ МС1 на вход МС2.

Примечание. Таким образом, в МС2 из спектра сигнала (входного) вычитывается НЧ часть, а на выходе – ВЧ часть сигнала появляется.

  • Обеспечиваем заданную частоту среза ФНЧ, которая и станет частотой разделения.

Процесс изготовления фильтра своими руками потребует ознакомления с тематическим видео обзором. Кроме того, будет полезно изучить подробные фото – материалы, схемы, другие инструкции и многое другое.
Цена самостоятельного изготовления и установки фильтра минимальна, ведь никаких расходов делать практически не нужно.

Фильтр для сабвуфера своими руками

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

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

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

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

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

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

  • Верхние (англ. UpperBass) – от 80 до 150-200 Гц.
  • Средние (англ. MidBass / мидбасы) – от 40 до 80 Гц.
  • Глубокие или подбасы (англ. SubBass) – все что ниже 40 Гц.

Функции и принцип работы фильтров для сабвуфера

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

Преимущества активных низкочастотных динамиков заключается в следующем:

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

Виды фильтров для низких частот (НЧ)

  • Аналоговые схемы.
  • Цифровые устройства.
  • Программные фильтры.
  • Активный фильтр для сабвуфера (так называемый кроссовер, обязательный атрибут любого активного фильтра – дополнительный источник питания)
  • Пассивный фильтр (такой фильтр для пассивного сабвуфера лишь отсеивает необходимые низкие часты в заданном диапазоне, не усиливая сигнала).

По крутизне спада

  • Первого порядка (6 дБ/октав.)
  • Второго порядка (12 дБ/октав.)
  • Третьего порядка (18 дБ/октав.)
  • Четвертого порядка (24 дБ/октав.)

Основные характеристики фильтров:

  • Полоса пропускания (диапазон пропускаемых частот).
  • Полоса задерживания (диапазон существенного подавления сигнала).
  • Частота среза (переход между полосами пропускания и задерживания происходит. нелинейно. Частота, на которой пропускаемый сигнал ослабляется на 3 дБ, называется частотой среза).

Дополнительные параметры оценки фильтров акустических сигналов:

  • Крутизна спада АХЧ (Амплитудно-Частотная Характеристика сигнала).
  • Неравномерность в полосе пропускания.
  • Резонансная частота.
  • Добротность.

Линейные фильтры электронных сигналов различаются между собой по типу кривых (зависимости показателей) АЧХ.

Разновидности таких фильтров чаще всего называются по фамилиям ученых, выявившим эти закономерности:

  • Фильтр Баттерворта (гладкая АЧХ в полосе пропускания),
  • Фильтр Бесселя (характерна гладкая групповая задержка),
  • Фильтр Чебышёва (крутой спад АЧХ),
  • Эллиптический фильтр (пульсации АЧХ в полосах пропускания и подавления),

Простейший НЧ фильтр для сабвуфера второго порядка выглядит следующим образом: последовательно подключенная к динамику индуктивность (катушка) и параллельно – емкость (конденсатор). Это так называемый LC-фильтр (L — обозначение индуктивности на электрических схемах, а C – емкости).

Принцип работы заключается в следующем:

  1. Сопротивление индуктивности прямо пропорционально частоте и поэтому катушка пропускает низкие частоты и задерживает высокие (чем выше частота, тем выше сопротивление индуктивности).
  2. Сопротивление емкости обратно пропорционально частоте сигнала и поэтому высокочастотные колебания затухают на входе динамика.

Такой тип фильтров – пассивный. Более сложные в реализации – активные фильтры.

Как сделать простой фильтр для сабвуфера своими руками

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

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

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

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

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

В качестве примера возьмем простейший пассивный НЧ фильтр второго порядка.

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

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

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

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

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

Фильтр для сабвуфера своими руками

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.

Читать еще:  Нюансы ночного вождения автомобиля

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.

Как сделать активный или пассивный фильтр низких частот для сабвуфера своими руками

  1. Предназначение
  2. Как сделать своими руками
  3. Активный фильтр
  4. Пассивный фильтр
  5. Готовые решения

Многие меломаны сталкиваются с проблемой низкого качества звука, который выдает акустическая система. Для решения проблемы применяется специальный фильтр для сабвуфера. Он может быть приобретен в специализированном магазине или изготовлен собственным силами для экономии. Фильтры для низкочастотных динамиков могут отличаться по большом количеству признаков. Выбор правильного позволит избежать многих проблем, сделать акустическую систему более эффективной.

Предназначение

Рассматриваемое устройство предназначено для того, чтобы сделать звук более качественным, оно часто называется кроссовером.

Предназначение заключается в повышении эффективности воспроизведения требуемой частоты.

Поэтому низкокачественные динамики могут звучать намного лучше.

Различные НЧ-фильтры для сабвуфера устанавливаются для достижения хорошего качества звучания аудиосистемы. Поэтому есть необходимость в подборе наиболее подходящего изделия. Если в продаже не встречается подходящий кроссовер для саба, то его можно изготовить самостоятельно. Динамики автомобильной акустической системы могут снабжаться еще сумматором.

Как сделать своими руками

Проще всего изготовить пассивный фильтр низких частот. Это связано с тем, что он изготавливается при применении всего нескольких элементов. Среди особенностей проведения работы своими руками отметим следующее:

  • Проводятся подробные расчеты. Повысить удобство можно путем применения специальных калькуляторов, с помощью которых проводится расчет параметров основных элементов изделия.
  • Выбирается наиболее подходящая схема. Она предусматривает применение специального разделителя, который изготавливается в виде сумматора. Качественного звука в этом случае не достигнуть, но устройство прослужит долго.

Простой фильтр для 2-полосного усилителя собрать просто. Инструкция по проведению работы следующая:

  1. Подается сигнал на вход операционного усилителя.
  2. Подается сигнал на МС2.
  3. С выхода ФНЧ переводится сигнал на МС2.
  4. Блок стабилизации напряжения создается на основе резистора, конденсатора и стабилизатора.
  5. При напряжении питания менее 15В из схемы исключается резистор R11. На компонентах R1, R2, C1, C2 собирается сумматор входного сигнала. Этот элемент отключается в том случае, если подается моносигнал. Подключение источника сигнала проводится напрямую ко второму контакту.
  6. Конденсатор C7 предназначается для фильтрации выходного сигнала. Регулятор сигнала основан на R9, R10, C8.
  7. Для получения устройства потребуется печатная плата. Изготовить ее можно самостоятельно из стеклотекстиля, рекомендуемые размеры листа 2 на 4 см.
  8. Поверхность шлифуется до блеска, после чего обезжиривается. Распечатанный рисунок схемы переносится на поверхность.
  9. Выполняется травлене при применении специального состава. Лишняя медь растворяется, после чего поверхность промывается чистой водой.

Для соединения отдельных элементов проводится пайка. При правильной сборке схемы она должна заработать сразу, при этом дополнительная настройка не требуется. Если звука нет, то придется проверить надежность всех соединений. При работе есть вероятность повреждения основных элементов.

Активный фильтр

Большое широкое распространение получил активный фильтр сабвуфера. Подобная схема обладает следующими особенностями:

  • Активный элемент не нагружает акустическую систему.
  • Входной сигнал фильтруется. За счет этого есть возможность устранить шумы.
  • При правильном подходе можно гибко настроить усилитель.
  • Исходный спектр часто разделяется на несколько каналов. Схема активного фильтра позволяет выбрать низкие и средние, высокие частоты.

Изготовить самостоятельно активный фильтр можно, для этого не требуется специальное оборудование.

Пассивный фильтр

Пассивное устройство проще в изготовлении, но обладает менее привлекательными характеристиками. Его особенности заключаются в следующем:

  • Предназначено для отсеивания низких частот в заданном диапазоне.
  • Не усиливает сигнал.

В продаже встречается большое количество пассивных фильтров. Они могут прослужить в течение длительного периода и имеют относительно небольшие размеры.

Готовые решения

В продаже встречается большое количество ФНЧ. Купить их можно через интернет-магазин. Среди особенностей отметим:

  • Самые дешевые предложения можно встретить в китайском интернет-магазине, но прослужат они недолго.
  • Производством кроссоверов занимается большое количество компаний. Следует отдавать предпочтение продукции популярных производителей.
  • Готовые решения выбираются в зависимости от того, в каком диапазоне устройству предстоит работать.

Средняя стоимость кроссовера составляет 4$. При этом схема может иметь различные размеры и эксплуатационные характеристики. Подключение проводится при помощи проводов путем пайки. Поэтому требуется паяльник с тонким жалом и подходящим припоем.

Фильтр низких частот для активного и пассивного сабвуфера своими руками

  1. Предназначение
  2. Схема фильтра
  3. Как сделать своими руками

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

Предназначение

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

  • Верхние.
  • Средние.
  • Глубокие.

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

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

Ты водитель автомобиля?! Тогда ты сможешь пройти этот простейший тест и узнать . Перейти к тесту »

Схема фильтра

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

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

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

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

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

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

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

Как сделать своими руками

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

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

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

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

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

Читать еще:  Дебют нового кроссовера Acura RDX 2019

/ Низкочастотный фильтр для сабвуфера своими руками.md

Низкочастотный фильтр для сабвуфера своими руками

Активный фильтр низких частот (ФНЧ) для сабвуфера
НЧ ФИЛЬТР ДЛЯ САБВУФЕРА
ФНЧ для сабвуфера

Сделать самому фильтр для сабвуфера не так сложно, как кажется на первый взгляд. Решение изготовить его самостоятельно, приходит не просто. Рано или поздно, все любители автозвука становятся профессионалами и стараются всеми способами усовершенствовать аудиосистему. Простейший нч фильтр для сабвуфера и его изготовление, как раз и станет одним из решений по модернизации. Фильтр или кроссовер см. Самодельные кроссоверы для акустики и их предназначение , как его еще называют, сегодня выполняет важнейшую функцию. Дело в том, что практически все современные динамики, включая и сабвуфер, воспроизводят эффективно только определенную долю частот. К примеру, тот же басовик воспроизводить хорошо в состоянии только низкие басы. Объяснить такую ограниченность современных динамиков очень просто. Снизу этому мешает резонансная частота подвижной системы, а сверху — масса самого диффузора. В таком случае говорить о каком-то качестве звука просто глупо и следовательно, чтобы решить проблему, приходится использовать в аудиосистеме несколько динамиков см. Как выбрать динамики для автомагнитолы своими силами. Касательно автомобильной акустики хотелось бы выделить две типичные схемы построения системы звука, с которыми знакомы, наверное, все, кто много мало знаком с автозвуком. Речь идет о следующих схемах: Такая схема используется в большинстве своем любителями и в любом автомобиле, где грамотно задействована акустическая схема, ее можно встретить. Несмотря на существенные отличия, обе схемы подчиняются единому правилу: Как сделать самому фильтр для автомагнитолы частот различаются по типам. Принято выделять следующие варианты: Кроме типов фильтров, принято разделять и их параметры. К примеру такой параметр, как порядок, свидетельствует о количестве катушек и конденсаторов реактивных элементов: В принципе, любой фильтр, в том числе и этот, представляет собой сочетание нескольких элементов. Обладают компоненты эти свойством избирательно пропускать сигналы определенных частот. Принято разделять три популярные схемы этого разделителя для басовика. Каким бы ни был разделитель, простейшим или сложным, он должен иметь следующие технические характеристики. Этот разделитель не нуждается в особенной настройке и собрать его проще простого. Выполнен он на доступных ОУ. У этой схемы фильтра есть одно небольшое преимущество перед остальными. Таким образом, в МС2 из спектра сигнала входного вычитывается НЧ часть, а на выходе — ВЧ часть сигнала появляется. Процесс изготовления фильтра своими руками потребует ознакомления с тематическим видео обзором. Кроме того, будет полезно изучить подробные фото — материалы, схемы, другие инструкции и многое другое. Цена самостоятельного изготовления и установки фильтра минимальна, ведь никаких расходов делать практически не нужно. Автоновости Эксперты Фирмы Товары Статьи Услуги Книги Бренды Фотогалерея Видео. Сделать самому фильтр для сабвуфера. Сделать фильтр для сабвуфера. Фильтр низких частот сделать самому для сабвуфера. Нч фильтр для сабвуфера самому. Об авторе Стать автором. Григорий с детства обожал машины, а в подростковом возрасте, когда самостоятельно подключил автомагнитолу в отцовской девятке, понял, что машины будут его работой, хобби, призванием. Как сделать самому фильтр для автомагнитолы. Как самому сделать акустические колонки для автомобиля. Подиум для акустики Ваз самому сделать реально. В » Блоке обработки сигнала для сабвуферного канала» рекомендуется подбирать R6 до получения на выходе 6 микросхемы 6В. Если я подам на входы ,75В синуса, то на выходе будет в раз меньше? Я не увидел двух других схем, о которых Вы пишете. Менял у них лобовое стекло на Мазда 3. Никаких нареканий не было. Стекло новое, без искажений, установщики сразу видно, что опытные, герметик немецкий. Поставили быстро, ничего не сломали и т. Вы когда-нибудь участвовали в соревнованиях по автозвуку. Распиновка автомагнитолы Тойота и индивидуальные схемы подключения. Отвратительная статья, не соответствующая своему названию. Автору нужно сначала научиться нормально писать, а потом научиться писать в тему. Каталог Фирмы Услуги Товары Бренды Книги. Сервисы Автоновости Вопросы экспертам Видео коллекция Фотогалерея Тестирование. Разделы статей Аксессуары Акустика на мототехнику Акустические полки и подиумы Акустические системы Изготовление сабвуфера. Расходный материал Ремонт и настройка Схемы подключения акустической системы Цветомузыка Шумоизоляция. Вся информация на сайте — собственность. Публикация информации с сайта avtozvuk-info. Хочешь увеличить мощность своего Авто? Или тебе нужны автозапчасти?

  • © 2020 GitHub, Inc.
  • Terms
  • Privacy
  • Cookie Preferences
  • Security
  • Status
  • Help
  • Contact GitHub
  • Pricing
  • API
  • Training
  • Blog
  • About

You can’t perform that action at this time.

You signed in with another tab or window. Reload to refresh your session. You signed out in another tab or window. Reload to refresh your session.

Обзор ФНЧ для сабвуфера

Мастер Кит NM0103

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 3 дБ 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 с 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, Гц60 (80)
Крутизна спада, дб/окт.18
Коэффициент нелинейных искажений, %0.1
Отношение сигнал/шум, дБ (невзвешенное)–82
Коэффициент усиления, дБ10
Максимальное выходное напряжение, В2.8
Входное сопротивление, кОм100
Напряжение питания, В12
Потребляемый ток, мА10

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 построения ФНЧ с частотой среза 60 Гц или 80 Гц.

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?

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector