Активный фильтр для сабвуфера: Активный фильтр НЧ для сабвуфера купить в Мастер Кит. Драйвер, программы, схема, отзывы, инструкция, своими руками, DIY
|Содержание
своими руками, низких частот, активный, схема, НЧ, пассивный, саба
Автор Владислав Никитович На чтение 4 мин
Содержание
- Предназначение
- Как сделать своими руками
- Активный фильтр
- Пассивный фильтр
- 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:
- Подается сигнал на вход операционного усилителя.
- Подается сигнал на МС2.
- С выхода ФНЧ переводится сигнал на МС2.
- Блок стабилизации напряжения создается на основе резистора, конденсатора и стабилизатора.
- 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.
- Конденсатор C7 предназначается для фильтрации выходного сигнала. Регулятор сигнала основан на R9, R10, C8.
- Для получения устройства потребуется печатная плата. Изготовить ее можно самостоятельно из стеклотекстиля, рекомендуемые размеры листа 2 на 4 см.
- Поверхность шлифуется до блеска, после чего обезжиривается. Распечатанный рисунок схемы переносится на поверхность.
- 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.
- Активный сабвуфер под сиденье автомобиля
- Как подключить конденсатор к усилителю
- Автомагнитола Mystery MAR 828U
- Почему магнитола выключается при увеличении громкости
Фильтр для сабвуфера своими руками. Фильтр низких частот для саба
Низкочастотная акустическая система предназначена для воспроизведения определённого участка звукового диапазона. Этот участок находится ближе к нижним границам зоны слышимости и составляет интервал от 20 до 100-200 Гц. Басовая колонка представляет собой прочный ящик, в котором установлены один или два мощных динамика. Благодаря особенностям воспроизведения низких частот диффузоры имеют большой диаметр, а подвес обеспечивает сильную амплитуду качания звуковой катушки и диффузора. Для того чтобы на катушку низкочастотного громкоговорителя не попадали лишние частоты, на входе системы ставится пассивный или активный фильтр-кроссовер. Фильтр для сабвуфера можно купить или сделать своими руками.
Фильтр низких частот для сабвуфера своими руками
Фильтр низких частот для сабвуфера представляет собой простую схему, которую можно сделать самостоятельно. Это устройство, в самом простом варианте, содержит катушку индуктивности и конденсатор, поэтому конструкция называется LC-фильтром. Индуктивности и ёмкостиявляются реактивными элементами, поэтому изменяют своё сопротивление в зависимости от частоты сигнала. Конденсатор меняет своё сопротивление обратно пропорционально частоте. При включении ёмкости параллельно нагрузке, высокочастотная составляющая сигнала, закорачивается на землю, а низкие частоты будут беспрепятственно проходить на динамик. Частота, на которой начинается подавление сигнала, называется частотой среза.
Идеальный низкочастотный фильтр для сабвуфера должен мгновенно «гасить» определённые частот. На снимке это показано жёлтой линией. Реальная схема фильтра для сабвуфера отличается тем, что спад происходит плавно. Простейшее устройство из двух элементов называется фильтр первого порядка. Он обеспечивает подавление частот выше порога среза в 6 dBна октаву. Схема второго порядка с дополнительными элементами увеличивает крутизну подавления до 12 dBна октаву, а каждое последующее звено добавляет по 6 dB. Чем больше звеньев, тем круче происходит подавление лишней полосы звукового диапазона.
Схема фильтра для сабвуфера сделанного своими руками, может включать в себя любое число звеньев. Устройство может быть пассивным или активным.
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.
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.
↑ Программа для расчёта 2-полосного фильтра АС
#08/02/2021
От Игоря (Datagor): Сделал программку-расчёт в MS Excel этого фильтра.
Вводим частоту раздела и номинал резистора R1, остальные номиналы схемы считаются автоматом. Можно двигать, подбирать номиналы ближе к существующим. Диапазон R1 от 10кОм до 30кОм. Можно удобно распечатать расчёт вместе со схемой на одном листе А4. Угощайтесь, у кого затруднения с ручным расчётом.
Активный фильтр нижних частот сабвуфера
Рис. 1: Плата активного фильтра низких частот сабвуфера.
В этой статье представлен простой активный фильтр нижних частот второго порядка с регулируемой частотой среза в диапазоне от 20 Гц до 200 Гц. Схема, в которой используется один источник питания, работает с аудиосигналом малой мощности (то есть линейными уровнями звука) и предназначена в качестве фильтрующего элемента перед усилителем мощности, управляющим громкоговорителем сабвуфера. Конструкция основана на традиционной топологии Саллена-Ки, которая предлагает простые расчеты и реализацию, хотя добротность невысока. Более простой альтернативой этой схеме является пассивный фильтр нижних частот сабвуфера.
1 — Характеристики цепи
Рисунок 2: Принципиальная схема
Поведение фильтра было проверено как с помощью моделирования LTSpice, так и с помощью необработанных измерений с помощью звуковой карты ПК и программного обеспечения Visual Analyzer. На следующих изображениях представлены модули передаточных функций в случае установки потенциометра на самую низкую частоту среза (рис. 3) и максимальную частоту среза (рис. 4). Можно отметить, что две кривые в основном равны, за исключением высоких частот, где низкая чувствительность звуковой карты и шумы не позволяют провести точное измерение. Наклон всегда составляет -40 дБ за декаду из-за фильтра второго порядка.
Рис. 3: Модуль передаточной функции цепи в дБ для частоты среза 20 Гц, полученный путем измерения реальной цепи с помощью звуковой карты ПК и программного обеспечения Visual Analyzer. Разница между двумя кривыми на высоких частотах обусловлена низкой чувствительностью и шумностью звуковой карты компьютера. По оси абсцисс использована логарифмическая шкала.
При частоте среза 20 Гц резонансный пик отсутствует; напротив, этот пик появляется при f c = 200 Гц. Это согласуется с процессом расчета, описанным в разделе 2, поскольку неравенство, допускающее отсутствие пика, оценивалось для R P = R tot , то есть для f c = 20 Гц. Резонансный пик в любом случае приемлем.
Рис. 4: Модуль передаточной функции цепи в дБ для частоты среза 200 Гц, полученный путем измерения реальной цепи с помощью звуковой карты ПК и программного обеспечения Visual Analyzer. Разница между двумя кривыми на высоких частотах обусловлена низкой чувствительностью и шумностью звуковой карты компьютера. По оси абсцисс использована логарифмическая шкала.
Отрицательной стороной фильтра является плохо сбалансированный потенциометр: линейное изменение его сопротивления не соответствует линейному изменению частоты среза. Ниже частоты среза отложена функция сопротивления потенциометра.
Рис. 5: Изменение частоты в зависимости от потенциометра.
2 — Замечания по конструкции
Реализация схемы несложная, поскольку использовались очень распространенные компоненты, ее размер невелик, а сложность невелика. Плата, показанная на рисунке 1, имеет размеры 4 см х 5 см, и, следовательно, она является кратной европейскому стандарту Eurocard, который имеет размер 160 мм х 100 мм. Разъемов три: один для аудиовхода, один для аудиовыхода и один для питания.
Скачать полный проект KiCad (68.3Kb)
Загрузите схему, печатную плату, файлы Gerber и pdf для этого проекта.
Рис. 6: Шелкография и печатная плата фильтра.
3 — Модификация стереовхода
Первоначально схема была разработана с монофоническим входом. Самые низкие частоты, действительно, обычно одинаковы на правом и левом стереоканалах, так как наш слух не может различить их пространственное происхождение. По той же причине принято иметь два динамика, один для правой и один для левой стороны, для средних и высоких частот, но только один сабвуфер в центре. По просьбам в комментариях предлагается два решения:
- Подключить к входу фильтра только левый канал (L канал), так как басовые сигналы одинаковы на обоих каналах;
- Измените схему, как показано на рис. 7;
Для модификации схемы входное сопротивление R z и конденсатор СР1 не выпаивать, а вместо них поставить два резистора с удвоенным номиналом вместе с их развязывающими конденсаторами.
Рис. 7: Модификация входа фильтра для получения стереофонического входа. р z и CP1 должны быть заменены двумя параллельными резисторами с двойным значением вместе с их развязывающими конденсаторами.
4 — Конструкция: каскад развязки и поляризации
Первый каскад схемы представляет собой неинвертирующий усилитель, который обеспечивает развязку входных напряжений фильтра и смещение сигнала путем суммирования половины напряжения питания. В традиционном неинвертирующем усилителе V IN подключается напрямую к неинвертирующему выводу операционного усилителя; в этой конфигурации выигрыш составляет:
В этом случае V IN – это напряжение после резистивной сети, состоящей из R 1 , R 2 и R z . Чтобы вычислить V IN1 , мы можем использовать наложение эффектов, следуя процедуре, аналогичной той, которая обычно используется для решения поляризации в традиционных схемах биполярных транзисторов. Напряжение будет суммой двух элементов: V 9Компонент 0073 1 В , относящийся к входному напряжению В В , и В 1 алим , полученный от напряжения питания В алим :
Для нахождения значения V 1 alim конденсатор С P1 можно рассматривать как разомкнутую цепь, так как V alim представляет собой постоянное напряжение:
В то время как для определения напряжения V 1 IN можно рассматривать V alim = 0В, а значит можем подставить на питание короткое замыкание (как того требует метод наложения):
Суммируя два результата, получаем:
Коэффициент усиления неинвертирующего усилителя не зависит от сопротивлений, которые фигурируют в выражении V IN1 , поэтому для простоты его можно положить равным константе:
Таким образом, общий коэффициент усиления неинвертирующего каскада равен:
4.
1 — Выбор значений компонентов
Чтобы найти значения компонентов, мы можем сделать несколько кратких соображений: мы решаем, что напряжение V IN сообщается без изменений на выходе; для правильной поляризации сигнала мы должны суммировать половину напряжения питания к V IN ; наконец, мы выбрали α=2, так как это позволяет использовать R F = R G . Теперь мы можем написать систему уравнений на основе V IN e V alim прибыль:
И, решая ее, получаем;
Чтобы получить полную информацию о системе, мы можем вычислить входное сопротивление всей схемы:
Выбирая R 2 = 33 кОм и учитывая приближение ряда Е12, получаем хорошие значения: R 1 = 100 кОм, R z = 22 кОм, R в = 63 кОм.
4.2 — Конденсаторы развязки
Конденсатор С Р1 блокирует ток поляризации цепи, чтобы он не протекал в устройство, подключенное ко входу. Другими словами, это фильтр верхних частот со следующей частотой среза:
Мы устанавливаем, что частота среза этого фильтра намного ниже минимальной рабочей частоты схемы, например 1 Гц. Начиная с Р в = 66 кОм, получаем С = 2,5 мкФ. Таким образом, конденсатор 47 мкФ более чем достаточен для развязки. Аналогичные соображения можно сделать для C P2 , заменив R в сопротивление нагрузки; это сопротивление будет довольно высоким, так как это вход усилителя.
5 — Конструкция: фильтр
Следующий этап — настоящий фильтр. В сети существует множество доказательств для расчета его передаточной функции, среди которых есть и в Википедии: топология Саллена-Ки. Вот:
где R P — это значение, принимаемое потенциометром P 1 . Анализируя этот полином, можно извлечь некоторые математические выражения, полезные в процессе проектирования.
5.1 — Уравнения расчета
Если знаменатель имеет два действительных полюса, диаграмма Боде передаточной функции начнет снижаться на первом полюсе с наклоном -20 дБ/декаду; на втором полюсе наклон будет уменьшаться до конечного значения -40 дБ/декада. Если, наоборот, знаменатель имеет два комплексно-сопряженных полюса, будет присутствовать только одна частота среза с асимптотическим наклоном -40 дБ/декаду. Это наилучшее состояние фильтра. Чтобы получить это с математической точки зрения, мы налагаем, что знаменатель имеет отрицательный дискриминант:
В этом случае частота среза составляет:
Чтобы определить размер компонентов фильтра, мы можем использовать выражение для его частоты среза. Когда потенциометр находится в конце или в начале, R P будет равно R tot , что является общим сопротивлением потенциометра, или будет равно 0 Ом. В этих двух случаях результирующие частоты среза будут соответствовать минимальному или максимальному допустимому значению, то есть f 0 = 20 Гц и f 1 = 200 Гц. Формула частоты среза сводится к:
Подставляя предельные частоты и решая систему уравнений, составленную из двух предыдущих уравнений, получаем:
Другое расчетное условие может быть получено выражением добротности. Если передаточная функция имеет комплексно-сопряженные полюса, может возникнуть резонансный пик на частоте среза. Для удаления этого пика необходимо ограничить добротность фильтра Q:
5.2 — Графический выбор значений компонентов
Давайте вернемся к полезным уравнениям, написанным до сих пор:
По порядку, это уравнение, полученное из минимальной и максимальной частоты среза, условие о дискриминанте для наличия комплексно-сопряженных полюсов и условие о добротности для избежания резонансных пиков.
Первое из трех уравнений содержит все значения компонентов, которые необходимо рассчитать. Для легкого и интуитивно понятного выбора кривая была построена графически, установив в качестве параметров C 1 e C 2 , R A по оси абсцисс и R B по оси ординат. На том же графике область, где верно первое неравенство об отрицательном дискриминанте, была окрашена в зеленый и желтый цвета; область, окрашенная только в зеленый цвет, — это место, где проверяется второе неравенство об ограниченной добротности. Два неравенства оцениваются в предположении, что потенциометр имеет максимальное значение, то есть R P = R to = 99R A . Окончательный график, построенный с помощью Derive 6, показан на следующем рисунке для случая C 1 = 4,7 мкФ и C 2 = 100 нФ:
Рис. 8: График, используемый на этапе проектирования для выбора компонентов фильтра.
Установив значения параметров для C 1 и C 2 , можно построить график. Значения R A и R B можно выбрать в зеленой области, то есть в зоне, где выполняются оба неравенства. Значения, например, R A = 1,2 кОм, R B = 1,2 кОм, R tot = 120 кОм.
Библиография и другие документы
- Пассивный низкочастотный фильтр сабвуфера
- Топология Sallen-Key
- Европейский стандарт Eurocard
- Visual Analyzer
- LTSpice
902 19
Схема фильтра низких частот для сабвуфера
и проекты усилителей / Цепь фильтра низких частот для сабвуфера
Искать на этом веб-сайте
Последнее обновление от Swagatam 42 комментариев
В посте объясняется простая схема фильтра нижних частот, которую можно использовать вместе с усилителем сабвуфера для получения экстремальных срезов или басов в диапазоне частот 30 и 200 Гц. , который регулируется.
Как это работает
Несколько схем фильтра нижних частот для применения в сабвуфере представлены по всей сети, однако эта является модернизированным примером.
В представленной здесь схеме используется высокоэффективный операционный усилитель TL062 от ST Micro electronics. TL062 — это сдвоенный операционный усилитель J-FET с высоким входным сопротивлением, демонстрирующий минимальное энергопотребление и большую скорость нарастания.
Операционный усилитель обладает выдающимися цифровыми характеристиками, а также исключительно совместим с этой схемой.
Между двумя операционными усилителями внутри TLC062 один подключен в виде смесителя с предварительным усилителем. Левый/правый каналы подключены к инвертирующему входу IC1a для микширования.
Усиление первого каскада можно настроить с помощью потенциометра R3. Выход 1-го каскада подключается к входу следующего каскада через схему фильтра, содержащую части R5, R6, R7, R8, C4 и C5.
Второй операционный усилитель (IC1b) работает как буфер, а отфильтрованный вывод можно получить на выводе 7 TLC062.
Вы также можете прочитать Как собрать мощный усилитель сабвуфера
Если вы заинтересованы в создании собственного фильтра нижних частот с помощью одной микросхемы IC 741 и его настройке, то следующее обсуждение может вам помочь!
Простая схема активного фильтра нижних частот с использованием микросхемы 741
В электронике схемы фильтров в основном используются для ограничения прохождения определенного частотного диапазона, в то же время пропуская некоторые другие полосы частот в последующие этапы схемы.
Типы фильтров нижних частот
В основном существует три типа частотных фильтров, которые используются для вышеупомянутых операций.
Это фильтр нижних частот, фильтр верхних частот и полосовой фильтр.
Как следует из названия, схема фильтра нижних частот пропускает все частоты ниже определенного установленного частотного диапазона.
Схема фильтра верхних частот пропускает только частоты, которые выше предпочтительного установленного диапазона частот, в то время как полосовой фильтр пропускает только промежуточную полосу частот на следующую ступень, подавляя все частоты, которые могут быть за пределами этого диапазона. установить диапазон колебаний.
Фильтры обычно имеют два типа конфигураций: активный тип и пассивный тип. Фильтры пассивного типа
менее эффективны и содержат сложные цепи индуктивностей и конденсаторов, что делает устройство громоздким и нежелательным.
Однако для работы им не потребуется никакой энергии, а это преимущество слишком мало, чтобы считаться действительно полезным.
В отличие от этого активного типа фильтры очень эффективны, могут быть оптимизированы до определенной степени и менее сложны с точки зрения количества компонентов и вычислений.
В этой статье мы обсуждаем очень простую схему фильтра нижних частот, которую запросил один из наших заядлых читателей г-н Буржуазия.
Глядя на принципиальную схему, мы видим очень простую конфигурацию, состоящую из одного операционного усилителя в качестве основного активного компонента.
Резисторы и конденсаторы дискретно рассчитаны на отсечку на частоте 50 Гц, что означает, что никакая частота выше 50 Гц не будет допущена через цепь на выход.
Принципиальная схема
Фильтр нижних частот сабвуфера с использованием транзисторов
На принципиальной схеме показана компоновка активного фильтра нижних частот, которому можно легко назначить любую предпочтительную точку отсечки в широком диапазоне, вычислив пару величин для четырех конденсаторов. Фильтр включает в себя RC-цепь и пару BJT NPN/PNP.
Показанные характеристики транзистора могут быть сразу же заменены некоторыми другими вариантами без изменения функциональности схемы. Используемое напряжение питания должно быть в пределах от 6 до 12 В.
Значения конденсаторов, выбранные для C1-C4, определяют частоту среза. Эти величины могут быть получены из приведенных ниже двух формул:
C1 = C2 = C3 = 7,56 / fC
C4 = 4,46 / fC
Здесь fC обеспечивает желаемую частоту среза (в Герцах). . В этой формуле амплитудная характеристика уменьшается на 3 дБ, а значения от C1 до C4 рассчитываются в микрофарадах (если мы используем единицу измерения в кГц, результат будет представлен в значениях нанофарад, а установка МГц создаст единицы пикофарад). в качестве примера показан рассчитанный эффект для фильтра, построенного с C1 = C2 = C3 = 5n6 и C4 = 3n3.
«Точка -3 дБ» в этом сценарии развивается на частоте 1350 Гц. На октаву больше, при 2700 Гц затухание уже 19 дБ.
Для технического объяснения схемы вы можете обратиться к данным, представленным здесь.
О компании Swagatam
Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем/печатных плат, производитель.