Filtreler, gürültü, parazit ve sinyalin kendisinden oluşan bir karışımdan yararlı bir sinyali seçici olarak seçmek üzere tasarlanmıştır. Filtreler bant genişlikleri, rezonans frekansları ve faydalı/girişimci sinyali tanımlama/zayıflatma verimliliği ile karakterize edilir.

Filtreler elektronik ekipmanların en yaygın ve önemli bileşenlerinden biridir. İzin veriyorlar:

♦ gürültülü bir sinyalden kullanıcı için gerekli bilgiyi çıkarmak;

♦ sinyal-gürültü oranını iyileştirin;

♦ sinyal kalitesini iyileştirin.

Filtreler amaçlarına göre bilinir:

♦ yüksek (üst) frekanslar;

♦ düşük (düşük) frekanslar;

♦ şerit;

♦ dar bant;

♦ geniş bant;

♦ çentik (bariyer), vb.

OU.

İncirde. Şekil 38.1, tipik bir düşük frekans yanıtını ve buna karşılık gelen frekans yanıtını gösterir.

Kullanılarak yapılan ana filtre türlerine bakalım.

Bilindiği gibi devreye göre bağlanan op-amp'in iletim katsayısı, Şekil 2. 38.2, 1+R3/R4 olarak tanımlanır. Tipik bir alçak geçiren filtre uygulamak için aşağıdaki koşulların karşılanması gerekir:

Pirinç. 38.2. Örnek pratik uygulama düşük frekanslar

С1=С2=С, R1=R2, Daha sonra

Filtre kesme frekansı yaklaşık orandan belirlenebilir: DHz]=10/C[uF], şek. 38.3. Yüksek geçişli filtrenin hesaplanması için de benzer bir sonuç elde edilebilir.

Alçak ve yüksek geçişli filtreyi seri olarak bağlayarak, Şekil 2'de gösterileni elde edebilirsiniz. 38.9.

Pirinç. 38.7. Yüksek frekansların pratik uygulamasına örnek

Not.

Hassas filtre elemanlarının değerlerinin önerilen (hesaplanan) değerlerden sapması %7'yi geçmemelidir. Bir filtre oluşturmak için, R/2 ve 2C değerlerini paralel olarak elde etmek üzere bağlanan eşit değerdeki hassas elemanları (, dirençleri) kullanabileceğinizi unutmayın.

♦ çıkış amplifikatörü (DA 1.2);

Kesim frekansları, ...'dan...'a

Besleme gerilimi

Tablo 38.1 (devamı)

Kesim frekansları, ...'dan...'a

Besleme gerilimi

2. (*4.;**8.) sıranın bant geçiren doğrusal filtreleri

programlamalı: DIP muhafazası, WideSO; Muhafazadaki 2(**4) eleman Tablo 38.2

Kesim frekansları, ...'dan...'a

Besleme gerilimi

Anahtarlamalı kapasitörlerde 5. dereceden alçak geçiş filtreleri:

konut DIP, SO; Muhafaza başına 1 eleman Tablo 38.3

Kesim frekansları, ...'dan...'a

Besleme gerilimi

Kesim frekansları, ...'dan...'a

Gerilim

Not.

Karşılaştırıcı DA1'in yanıt eşiği R4 potansiyometresi tarafından ayarlanır. Karşılaştırıcının açılmasının maksimum hassasiyeti 10 mV'dir. LED HL1 eşik üstü bir sinyalin varlığını gösterir. Potansiyometre R7, DA2 LED ölçek kontrol çipinin kontrol voltajı değerine tepkisinin üst sınırını 1 ila 6 V arasında ayarlar; potansiyometre R10 - alt sınır - O'dan 5 V'a; VD4, DA2 çipinin kontrol girişlerini aşırı voltajlardan korurken aynı zamanda kontrol voltajlarını da stabilize eder.

VD5, VD6, 1 V DA2 mikro devresinin 3 ve 16 numaralı pinlerinde üst ve alt kontrol voltaj seviyeleri arasında minimum bir farkı otomatik olarak sağlar. Diyot VD3, LED ölçeği kontrol devresini aşırı voltajdan korur. Dirençler R11-R22, DA2 yongasının çıkışlarından alınan sinyallerin seviyesini CMOS mantığı seviyeleriyle eşleştirecek şekilde tasarlanmıştır.

Cihazın girişinde eşiğin üzerinde bir analog (veya dijital) sinyal alınırsa, frekansı arttıkça, gösterge kanallarının (HL2-HL13) yumuşak bir alternatif veya eşzamanlı grup değişimi meydana gelecektir. Aynı zamanda, DA2 mikro devresinin çıkışlarından CMOS invertörleri DD1, DD2 aracılığıyla kontrol sinyalleri analog CMOS anahtarlarının (DA3-DA5 mikro devreleri) kontrol girişlerine gönderilecektir.

DA2 mikro devresinin 3 ve 16 numaralı kontrol girişlerine sırasıyla maksimum ve minimum seviyeleri 6 ve 0 B olacak şekilde kurulduğunda her kanalın bant genişliği, ilk altı kanal için 400 Hz ve geri kalanı için 760 Hz olacaktır. Böylece, ilk kanal 400 Hz'nin altındaki frekanslara sahip sinyalleri iletecek, ikincisi - 400-800 Hz bandında, ... sonuncusu, 12. kanal ise 6 kHz'in üzerindeki frekansları geçirecektir.

Not.

R7 ve R10 potansiyometrelerini ayarlayarak frekans kanallarının genişliğini ve sınırlarını sorunsuz bir şekilde değiştirebilirsiniz.

HL2-HL13, ilgili kontrol kanalının sayısını dinamik olarak gösterir.

Cihaz, 15 B besleme voltajında ​​ve bir adet yanan LED'de 60 l*A tüketir.

Shustov M.A., Devre. Analog çiplerde 500 cihaz. - St. Petersburg: Bilim ve Teknoloji, 2013. -352 s.

Bir blok mermer alın ve ondan gereksiz her şeyi kesin...

Auguste Rodin

Aslında herhangi bir filtre, Rodin'in mermere yaptığının aynısını sinyal spektrumuna da yapar. Ancak heykeltıraşın çalışmalarından farklı olarak fikir filtreye değil, size ve bana ait.

Belli nedenlerden dolayı, filtrelerin uygulama alanlarından birine en aşinayız - ses sinyallerinin spektrumunu dinamik kafalar tarafından daha sonra yeniden üretilmek üzere ayırmak (genellikle “hoparlörler” diyoruz, ancak bugün malzeme ciddidir, bu yüzden şartlara da son derece titizlikle yaklaşacağız). Ancak filtrelerin kullanıldığı bu alan muhtemelen hala ana alan değildir ve tarihsel açıdan ilk olmadığı da kesinlikle kesindir. Elektroniğin bir zamanlar radyo elektroniği olarak adlandırıldığını ve asıl görevinin radyo iletimi ve radyo alımı ihtiyaçlarını karşılamak olduğunu unutmayalım. Ve radyonun çocukluk yıllarında bile, sürekli spektrum sinyallerinin iletilmediği ve radyo yayınına hala radyotelgraf denildiği zaman, kanalın gürültü bağışıklığının arttırılmasına ihtiyaç vardı ve bu sorun filtrelerin kullanılmasıyla çözüldü. cihazları alırken. İletim tarafında, modüle edilmiş sinyalin spektrumunu sınırlamak için filtreler kullanıldı ve bu da iletim güvenilirliğini artırdı. Sonuçta, o zamanların tüm radyo teknolojisinin temel taşı olan rezonans devresi, bant geçiren filtrenin özel bir durumundan başka bir şey değildir. Dolayısıyla tüm radyo teknolojisinin bir filtreyle başladığını söyleyebiliriz.

Elbette ilk filtreler pasifti; bobinlerden ve kapasitörlerden oluşuyordu ve dirençlerin yardımıyla standart özellikler elde etmek mümkündü. Ancak hepsinin ortak bir dezavantajı vardı; özellikleri arkalarındaki devrenin, yani yük devresinin empedansına bağlıydı. En basit durumlarda, yük empedansı, bu etkinin ihmal edilebileceği kadar yüksek tutulabilir; diğer durumlarda, filtre ile yükün etkileşiminin hesaba katılması gerekir (bu arada, hesaplamalar genellikle bir filtre olmadan bile gerçekleştirilirdi). slayt kuralı, yalnızca bir sütunda). Yük empedansının etkisinden, yani pasif filtrelerin bu lanetinden kurtulmak, yeni filtrelerin ortaya çıkmasıyla mümkün oldu. aktif filtreler.

Başlangıçta, bu malzemenin tamamen pasif filtrelere ayrılması amaçlanmıştı; pratikte, montajcıların bunları aktif olanlardan çok daha sık kendi başlarına hesaplamaları ve üretmeleri gerekiyor. Ancak mantık hâlâ aktif olanlarla başlamamızı gerektiriyordu. Garip bir şekilde, çünkü sağlanan resimlere ilk bakışta nasıl görünürse görünsün, daha basitler.

Doğru anlaşılmasını istiyorum: Aktif filtreler hakkındaki bilgiler yalnızca bunların üretimine rehberlik etme amacını taşımaz; her zaman böyle bir ihtiyaç ortaya çıkmaz. Mevcut filtrelerin nasıl çalıştığını (esas olarak amplifikatörlerin bir parçası olarak) ve neden her zaman istediğimiz gibi çalışmadıklarını anlamaya çok daha sık ihtiyaç duyulur. Ve burada gerçekten de manuel çalışma düşüncesi gelebilir.

Aktif filtrelerin şematik diyagramları

En basit durumda, aktif filtre, birlik kazancı ve yüksek giriş empedansı olan bir elemana yüklenen pasif bir filtredir - ya bir emitör takipçisi ya da takipçi modunda çalışan, yani birlik kazancı olan bir işlemsel yükseltici. (Bir lambaya da katot takipçisi uygulayabilirsiniz ancak izninizle lambalara değinmeyeceğim; ilgilenen varsa lütfen ilgili literatüre bakınız). Teorik olarak herhangi bir düzende aktif filtrenin bu şekilde oluşturulması yasak değildir. Tekrarlayıcının giriş devrelerindeki akımlar çok küçük olduğundan filtre elemanlarının çok kompakt seçilebileceği görülmektedir. Hepsi bu? Filtre yükünün 100 ohm'luk bir direnç olduğunu düşünün, 100 Hz frekansında tek bobinden oluşan birinci dereceden alçak geçişli bir filtre yapmak istiyorsunuz. Bobin değeri ne olmalı? Cevap: 159mH. Bu ne kadar kompakt? Ve asıl önemli olan, böyle bir bobinin ohmik direncinin yük (100 Ohm) ile oldukça karşılaştırılabilir olabilmesidir. Bu nedenle aktif filtre devrelerindeki indüktörleri unutmak zorunda kaldık; başka çıkış yolu yoktu.

Birinci dereceden filtreler için (Şekil 1), aktif filtrelerin devre uygulaması için iki seçenek sunacağım - bir op-amp ve bir transistör üzerinde bir yayıcı takipçisi ile n-p-n tipi ve ara sıra, sizin için neyin daha kolay çalışılacağını kendiniz seçeceksiniz. Neden n-p-n? Çünkü onlardan daha çok var ve diğer şeyler eşit olduğu için üretimde biraz "daha iyi" çıkıyorlar. Simülasyon, fiyatı yakın zamana kadar çeyrek asır öncekiyle tamamen aynı olan muhtemelen tek yarı iletken cihaz olan KT315G transistörü için gerçekleştirildi - 40 kopek. Aslında kullanabilirsiniz herhangi bir n-p-n kazancı (h21e) 100'den çok düşük olmayan bir transistör.

Pirinç. 1. Birinci dereceden yüksek geçiş filtreleri

Verici devresindeki direnç (Şekil 1'deki R1) kolektör akımını ayarlar; çoğu transistör için bunun yaklaşık 1 mA'ya eşit veya biraz daha az seçilmesi önerilir. Filtrenin kesme frekansı, giriş kapasitörünün C2 kapasitansı ve paralel bağlanan R2 ve R3 dirençlerinin toplam direnci ile belirlenir. Bizim durumumuzda bu direnç 105 kOhm'dur. Sadece verici devresindeki (R1) direncin h21e göstergesiyle çarpımından önemli ölçüde daha az olduğundan emin olmanız gerekir - bizim durumumuzda yaklaşık 1200 kOhm'dur (gerçekte, 50'den h21e değerleri aralığıyla) 250'ye - 600 kOhm'dan 4 MOhm'a kadar) . Çıkış kapasitörü, dedikleri gibi, "düzen uğruna" eklenir - eğer filtre yükü amplifikatörün giriş aşaması ise, kural olarak, girişi DC voltajı için ayırmak için zaten bir kapasitör vardır.

Buradaki op-amp filtre devresi (aşağıdaki gibi) TL082C modelini kullanır, çünkü bu işlemsel yükselteç genellikle filtreler oluşturmak için kullanılır. Bununla birlikte, tek beslemeli güçle, tercihen bir girişle normal şekilde çalışanlardan hemen hemen her op-amp'i alabilirsiniz. Alan Etkili Transistörler. Burada da kesme frekansı, giriş kapasitörü C2'nin kapasitansı ile paralel bağlı dirençler R3, R4'ün direncinin oranı ile belirlenir. (Neden paralel bağlı? Çünkü alternatif akım açısından artı güç ve eksi aynıdır.) R3, R4 dirençlerinin oranı orta noktayı belirler, eğer biraz farklıysa bu bir trajedi değil, sadece anlamına gelir; Sinyalin maksimum genliklere ulaşması bir tarafta biraz daha erken sınırlanmaya başlayacaktır. Filtre 100 Hz'lik bir kesme frekansı için tasarlanmıştır. Bunu düşürmek için, R3, R4 dirençlerinin değerini veya C2 kapasitansını artırmanız gerekir. Yani mezhep, frekansın birinci kuvveti ile ters orantılı olarak değişir.

Alçak geçiren filtre devrelerinde (Şekil 2), giriş voltajı bölücü frekansa bağlı devrenin bir elemanı olarak kullanılmadığından ve bir ayırma kapasitansı eklendiğinden birkaç parça daha vardır. Filtre kesme frekansını düşürmek için giriş direncini (R5) artırmanız gerekir.

Pirinç. 2. Birinci dereceden alçak geçiş filtreleri

Ayırma kapasitansı ciddi bir değere sahiptir, bu nedenle elektrolit olmadan bunu yapmak zor olacaktır (her ne kadar kendinizi 4,7 µF film kapasitör ile sınırlandırabilseniz de). Ayırma kapasitansının C2 ile birlikte bir bölücü oluşturduğu ve ne kadar küçük olursa sinyal zayıflamasının da o kadar yüksek olduğu dikkate alınmalıdır. Sonuç olarak kesme frekansı da bir miktar değişir. Bazı durumlarda, bağlantı kapasitörü olmadan da yapabilirsiniz - örneğin kaynak başka bir filtre aşamasının çıkışıysa. Genel olarak, tek kutuplu güç kaynağından iki kutuplu güç kaynağına geçişin ana nedeni büyük olasılıkla büyük bağlantı kapasitörlerinden kurtulma arzusuydu.

İncirde. Şekil 3 ve 4, devrelerini az önce incelediğimiz yüksek geçişli ve alçak geçişli filtrelerin frekans özelliklerini göstermektedir.

Pirinç. 3. Birinci dereceden HF filtrelerin özellikleri

Pirinç. 4. Birinci dereceden alçak geçiren filtrelerin özellikleri

Zaten iki sorunuz olması çok muhtemel. Birincisi: neden subwoofer'lar için hiç uygun olmadıkları ve ön akustik bantları ayırmak için birinci dereceden filtreler üzerinde çalışmakla bu kadar meşgulüz, eğer yazarın ifadelerine inanıyorsanız, en hafif deyimle, sıklıkla kullanılmıyorlar ? Ve ikincisi: yazar neden sonunda Butterworth'tan ya da adaşlarından - Linkwitz, Bessel, Chebyshev'den bahsetmedi? Şimdilik ilk soruyu cevaplamayacağım ama biraz sonra her şey sizin için netleşecek. Hemen ikincisine geçeceğim. Butterworth ve arkadaşları ikinci dereceden ve daha yukarıya doğru filtrelerin özelliklerini belirlemişler ve birinci dereceden filtrelerin frekans ve faz karakteristikleri her zaman aynıdır.

Yani, nominal azalma eğimi 12 dB/oct olan ikinci dereceden filtreler. Bu tür filtreler genellikle op-amp'ler kullanılarak yapılır. Elbette transistörlerle idare edebilirsiniz, ancak devrenin doğru çalışması için pek çok şeyi dikkate almanız gerekir ve sonuç olarak basitliğin tamamen hayali olduğu ortaya çıkar. Bu tür filtreler için belirli sayıda devre uygulama seçeneği bilinmektedir. Herhangi bir liste her zaman eksik olabileceğinden hangisi olduğunu söylemeyeceğim bile. Ve bu bize pek bir şey kazandırmayacak çünkü aktif filtreler teorisine gerçekten dalmak bizim için pek mantıklı değil. Dahası, amplifikatör filtrelerinin yapımında çoğunlukla yalnızca iki devre uygulaması yer alır, hatta bir buçuk bile söylenebilir. “Bütün” olanla başlayalım. Bu sözde Sallen-Key filtresidir.

Pirinç. 5. İkinci dereceden yüksek geçiş filtresi

Burada her zaman olduğu gibi kesme frekansı kapasitörlerin ve dirençlerin değerlerine göre belirlenir. bu durumda-C1, C2, R3, R4, R5. Bir Butterworth filtresi için (son olarak!) geri besleme devresindeki (R5) direncin değerinin, toprağa bağlı direncin değerinin yarısı kadar olması gerektiğini lütfen unutmayın. Her zamanki gibi R3 ve R4 dirençleri toprağa paralel olarak bağlanır ve toplam değerleri 50 kOhm'dur.

Şimdi birkaç kelime bir yana. Filtreniz ayarlanamıyorsa direnç seçiminde herhangi bir sorun yaşanmayacaktır. Ancak filtrenin kesme frekansını sorunsuz bir şekilde değiştirmeniz gerekiyorsa, aynı anda iki direnci değiştirmeniz gerekir (bunlardan üçümüz var, ancak amplifikatörlerde güç kaynağı iki kutupludur ve iki direncimizle aynı değerde bir R3 direnci vardır) R3, R4, paralel bağlı). Farklı değerlerde çift değişkenli dirençler özellikle bu tür amaçlar için üretilmektedir ancak daha pahalıdırlar ve sayıları çok fazla değildir. Ek olarak, çok benzer özelliklere sahip ancak her iki direncin aynı olacağı ve C1 ve C2 kapasitanslarının farklı olacağı bir filtre geliştirmek mümkündür. Ama sıkıntılı. Şimdi orta frekans (330 Hz) için tasarlanmış bir filtre alıp yalnızca bir direnci (biri toprağa) değiştirmeye başlarsak ne olacağını görelim. (Şekil 6).

Pirinç. 6. Yüksek geçiş filtresinin yeniden oluşturulması

Katılıyorum, benzer bir şeyi amplifikatör testlerindeki grafiklerde birçok kez gördük.

Alçak geçişli filtre devresi, yüksek geçişli filtrenin ayna görüntüsüne benzer: geri beslemede bir kapasitör ve "T" harfinin yatay rafında dirençler vardır. (Şekil 7).

Pirinç. 7. İkinci dereceden alçak geçiş filtresi

Birinci dereceden alçak geçiren filtrede olduğu gibi, bir birleştirme kapasitörü (C3) eklenir. Yerel toprak devresindeki (R3, R4) dirençlerin boyutu, filtrenin sağladığı zayıflama miktarını etkiler. Diyagramda belirtilen nominal değer göz önüne alındığında, zayıflama yaklaşık 1,3 dB'dir, bunun tolere edilebileceğini düşünüyorum. Her zaman olduğu gibi kesme frekansı dirençlerin (R5, R6) değeriyle ters orantılıdır. Butterworth filtresi için geri besleme kapasitörünün (C2) değeri C1'in iki katı olmalıdır. R5 ve R6 dirençlerinin değerleri aynı olduğundan, kesme frekansının düzgün bir şekilde ayarlanması için hemen hemen her ikili düzeltme direnci uygundur - bu nedenle birçok amplifikatörde alçak geçişli filtrelerin özellikleri, yüksek geçişli filtrelerin özelliklerinden daha kararlıdır. -geçiş filtreleri.

İncirde. Şekil 8, ikinci dereceden filtrelerin genlik-frekans özelliklerini göstermektedir.

Pirinç. 8. İkinci Dereceden Filtrelerin Özellikleri

Artık cevapsız kalan soruya dönebiliriz. Birinci dereceden filtre devresinden geçtik çünkü aktif filtreler temel olarak basamaklı temel bağlantılar tarafından yaratılmıştır. Yani birinci ve ikinci dereceden filtrelerin seri bağlantısı üçüncü sırayı verecektir, iki ikinci dereceden filtreden oluşan bir zincir dördüncüyü verecektir, vb. Bu nedenle devrelerin yalnızca iki çeşidini vereceğim: üçüncü dereceden yüksek geçişli filtre ve dördüncü dereceden alçak geçişli filtre. Karakteristik tip - Butterworth, kesme frekansı - aynı 100 Hz. (Şekil 9).

Pirinç. 9. Üçüncü dereceden yüksek geçiş filtresi

Bir soru öngörüyorum: R3, R4, R5 dirençlerinin değerleri neden aniden değişti? Neden değişmesinler? Devrenin her bir "yarısında" -3 dB seviyesi 100 Hz'lik bir frekansa karşılık geliyorsa, devrenin her iki parçasının birleşik hareketi, 100 Hz'lik bir frekanstaki düşüşün zaten olacağı gerçeğine yol açacaktır. 6 dB. Ama biz bu şekilde anlaşamadık. Dolayısıyla yapılacak en iyi şey, mezheplerin seçimi için bir metodoloji vermektir - şimdilik yalnızca Butterworth filtreleri için.

1. Bilinen bir filtre kesme frekansını kullanarak karakteristik değerlerden birini (R veya C) ayarlayın ve ilişkiyi kullanarak ikinci değeri hesaplayın:

Fc = 1/(2?pRC) (1,1)

Kapasitör değerlerinin aralığı genellikle daha dar olduğundan, kapasitans C'nin temel değerini (farad cinsinden) ayarlamak ve bundan temel R değerini (Ohm) belirlemek en mantıklısıdır. Ancak, örneğin bir çift 22 nF kapasitörünüz ve birkaç 47 nF kapasitörünüz varsa, hiç kimse sizi ikisini de almaktan alıkoyamaz - ama farklı parçalar kompozit ise filtre.

2. Birinci dereceden bir filtre için formül (1.1) hemen direnç değerini verir. (Özel durumumuzda, en yakın değere yuvarlanarak 72,4 kOhm elde ederiz.) standart değer 75 kOhm elde ederiz.) İkinci dereceden temel bir filtre için R'nin başlangıç ​​değerini aynı şekilde belirlersiniz ancak gerçek direnç değerlerini elde etmek için tabloyu kullanmanız gerekecektir. Daha sonra geri besleme devresindeki direncin değeri şu şekilde belirlenir:

ve toprağa giden direncin değeri şuna eşit olacaktır:

Parantez içindeki birler ve ikiler dördüncü derece filtrenin birinci ve ikinci aşamalarına ilişkin satırları göstermektedir. Şunu kontrol edebilirsiniz: bir satırdaki iki katsayıların çarpımı bire eşittir - bunlar aslında karşılıklıdır. Ancak filtre teorisine girmemeye karar verdik.

Alçak geçiren filtrenin tanımlayıcı bileşenlerinin değerlerinin hesaplanması benzer şekilde ve aynı tabloya göre gerçekleştirilir. Tek fark, genel durumda uygun bir direnç değerinden dans etmeniz ve tablodan kapasitör değerlerini seçmeniz gerekmesidir. Geri besleme devresindeki kapasitör şu şekilde tanımlanır:

ve op-amp girişini toprağa bağlayan kapasitör şöyledir

Yeni edindiğimiz bilgileri kullanarak, zaten bir subwoofer ile çalışmak için kullanılabilecek dördüncü dereceden bir alçak geçiş filtresi çiziyoruz (Şekil 10). Diyagramda bu kez kapasitelerin hesaplanan değerlerini standart değere yuvarlamadan gösteriyorum. Bu, dilerseniz kendinizi kontrol edebilmeniz içindir.

Pirinç. 10. Dördüncü derece alçak geçiş filtresi

Henüz faz özellikleri hakkında tek kelime etmedim ve haklıydım - bu ayrı bir konu, onunla ayrı ayrı ilgileneceğiz. Bir dahaki sefere, anlıyor musun, daha yeni başlıyoruz...

Pirinç. 11. Üçüncü ve dördüncü dereceden filtrelerin özellikleri

Nisan 2009 tarihli "Avtozvuk" dergisindeki materyallere dayanarak hazırlanmıştır.www.avtozvuk.com

Artık belli miktarda malzeme biriktirdiğimize göre aşamaya geçebiliriz. Faz kavramının çok uzun zaman önce elektrik mühendisliğinin ihtiyaçlarına hizmet etmek amacıyla ortaya atıldığını en başından söylemek gerekir.

Sinyal, sabit bir frekansın saf sinüsü (saflık derecesi değişse de) olduğunda, bunu bilindiği gibi genlik (modül) ve faz ile belirlenen dönen bir vektör biçiminde temsil etmek oldukça doğaldır. (argüman). Sinüslerin yalnızca ayrışma biçiminde mevcut olduğu bir ses sinyali için faz kavramı artık o kadar açık değildir. Ancak, farklı kaynaklardan gelen ses dalgalarının vektörel olarak eklenmesi nedeniyle daha az kullanışlı değildir. Şimdi dördüncü sıraya kadar olan filtrelerin faz frekansı özelliklerinin (PFC) neye benzediğine bakalım. Şekillerin numaralandırması bir önceki sayıdan itibaren sürekli kalacaktır.

Bu nedenle Şekil 2 ile başlıyoruz. 12 ve 13.

İlginç desenleri hemen fark edebilirsiniz.

1. Herhangi bir filtre, fazı ?/4'ün katı olan bir açıyla, daha kesin olarak (n?)/4 miktarı kadar "büker"; burada n, filtrenin sırasıdır.

2. Alçak geçiren filtrenin faz yanıtı her zaman 0 dereceden başlar.

3. Yüksek geçiş filtresinin faz tepkisi her zaman 360 derecedir.

Son noktayı açıklığa kavuşturmak mümkündür: Yüksek geçiş filtresinin faz tepkisinin "hedef noktası" 360 derecenin katıdır; filtre sırası dördüncüden yüksekse, frekans arttıkça yüksek geçişli filtrenin fazı 720 dereceye, yani 4°'ye yönelecektir. ?, eğer sekizincinin üzerindeyse - 6'ya? vb. Ama bizim için bu, uygulamayla çok uzak bir ilişkisi olan saf matematiktir.

Listelenen üç noktanın ortak olarak değerlendirilmesinden, yüksek geçişli ve alçak geçişli filtrelerin faz tepki özelliklerinin yalnızca dördüncü, sekizinci vb. için çakıştığı sonucuna varmak kolaydır. Bu ifadenin dördüncü derece filtreler için geçerliliği, Şekil 2'deki grafikle açıkça doğrulanmaktadır. 13. Ancak bu olgudan dördüncü derece filtrenin "en iyisi" olduğu sonucu çıkmaz, bu arada bunun tersi de geçerli değildir. Genel olarak sonuç çıkarmak için henüz çok erken.

Filtrelerin faz özellikleri uygulama yöntemine bağlı değildir; bunlar aktif veya pasiftir ve hatta filtrenin fiziksel yapısına bağlıdır. Bu nedenle pasif filtrelerin faz tepkisi özelliklerine özel olarak odaklanmayacağız; çoğunlukla, daha önce gördüklerimizden farklı değiller. Bu arada, filtreler minimum fazlı devreler arasındadır - genlik-frekans ve faz-frekans özellikleri kesinlikle birbirine bağlıdır. Minimum olmayan faz bağlantıları örneğin bir gecikme hattını içerir.

Filtrenin sırası ne kadar yüksek olursa, faz tepkisinin o kadar dik düşeceği oldukça açıktır (eğer grafikler varsa). Herhangi bir fonksiyonun dikliği nasıl karakterize edilir? Onun türevi. Faz yanıtının frekans türevinin özel bir adı vardır - grup gecikme süresi (GDT). Faz radyan cinsinden alınmalı, frekans ise titreşimsel (hertz cinsinden) değil, açısal olarak saniyede radyan cinsinden alınmalıdır. Daha sonra türev, adını (kısmen de olsa) açıklayan zaman boyutunu alacaktır. Aynı tipteki yüksek geçişli ve alçak geçişli filtrelerin grup gecikme özellikleri farklı değildir. Birinci sıradan dördüncü sıraya kadar Butterworth filtreleri için grup gecikme grafikleri böyle görünür (Şekil 14).

Burada, farklı sıralardaki filtreler arasındaki fark özellikle dikkat çekici görünüyor. Dördüncü dereceden bir filtre için maksimum (genlik olarak) grup gecikme değeri, birinci dereceden bir filtreninkinden yaklaşık dört kat ve ikinci dereceden bir filtrenin iki katıdır. Bu parametreye göre dördüncü dereceden bir filtrenin birinci dereceden bir filtreden sadece dört kat daha kötü olduğuna dair ifadeler var. Yüksek geçişli bir filtre için - belki. Ancak alçak geçiren bir filtre için, yüksek grup gecikmesinin dezavantajları, yüksek frekanslı yanıt eğiminin avantajlarıyla karşılaştırıldığında çok önemli değildir.

Daha fazla tartışma için, bir elektrodinamik başlığın "havadaki" faz tepkisinin nasıl göründüğünü, yani radyasyon fazının frekansa nasıl bağlı olduğunu hayal etmek bizim için yararlı olacaktır.

Dikkat çekici bir resim (Şekil 15): ilk bakışta bir filtreye benziyor, ancak öte yandan aslında bir filtre değil - faz her zaman düşüyor ve giderek dikleşiyor. Gereksiz gizemlere izin vermeyeceğim: Gecikme çizgisi aşaması tepkisi böyle görünüyor. Deneyimli insanlar şunu söyleyecektir: Elbette gecikme, ses dalgasının yayıcıdan mikrofona gitmesinden kaynaklanmaktadır. Ve deneyimli insanlar bir hata yapacaktır: mikrofonum kafa flanşı boyunca takıldı; Radyasyonun sözde merkezinin konumunu dikkate alsak bile, bu 3 - 4 cm'lik bir hataya neden olabilir (bu özel kafa için). Ve burada tahmin ederseniz gecikme neredeyse yarım metredir. Ve aslında neden bir gecikme olmasın? Amplifikatörün çıkışında böyle bir sinyal hayal edin: hiçbir şey, hiçbir şey ve aniden bir sinüs - olması gerektiği gibi, başlangıçtan itibaren ve maksimum eğimle. (Örneğin hiçbir şey hayal etmeme gerek yok, bunu ölçüm CD'lerinden birine yazdım, bu sinyalle polariteyi kontrol ediyoruz.) Ses bobininden akımın hemen akmayacağı açıktır, hala bir tür endüktans var. Ama bunlar önemsiz şeyler. Önemli olan, ses basıncının hacimsel hız olmasıdır, yani difüzörün önce hızlanması gerekir ve ancak o zaman ses görünecektir. Gecikme değeri için muhtemelen bir formül türetmek mümkündür; bu muhtemelen "hareketin" kütlesini, kuvvet faktörünü ve muhtemelen bobinin ohmik direncini içerecektir. Bu arada, farklı ekipmanlarda benzer sonuçlar elde ettim: hem Bruel & Kjaer analog faz ölçerde hem de MLSSA ve Clio dijital komplekslerinde. Orta frekans sürücülerinin bas sürücülerden daha az gecikmeye sahip olduğundan ve tweeter'ların her ikisinden de daha az gecikmeye sahip olduğundan eminim. Şaşırtıcı bir şekilde, literatürde bu tür sonuçlara ilişkin herhangi bir referans görmedim.

Bu öğretici grafiği neden getirdim? Ve eğer durum gerçekten benim gördüğüm gibiyse, filtrelerin özellikleriyle ilgili birçok tartışma pratik anlamını yitiriyor. Yine de onları sunacağım ve hepsinin benimsenmeye değer olup olmadığına kendiniz karar verebilirsiniz.

Pasif filtre devreleri

Pasif filtrelerin devre uygulamalarının aktif filtrelere göre çok daha az olduğunu söylersem çok az kişinin şaşıracağını düşünüyorum. Yaklaşık iki buçuk tane olduğunu söyleyebilirim. Yani, eliptik filtreler ayrı bir devre sınıfına yerleştirilirse üç, bunu yapmazsanız iki elde edersiniz. Ayrıca akustikteki vakaların %90'ında paralel filtreler kullanılır. Bu nedenle onlarla başlamayacağız.

Seri filtreler, paralel olanlardan farklı olarak "parçalar halinde" mevcut değildir - işte bir alçak geçiş filtresi ve bir yüksek geçiş filtresi var. Bu, onları farklı amplifikatörlere bağlayamayacağınız anlamına gelir. Ayrıca özellikleri itibariyle birinci dereceden filtrelerdir. Ve bu arada, her yerde bulunan Bay Small, birinci derece filtrelerin akustik uygulamalar için uygun olmadığını kanıtladı; ne kadar Ortodoks ses tutkunları (bir yanda) ve akustik ürünlerin maliyetinde mümkün olan her türlü indirimi destekleyenler (diğer yanda) söylemek. Ancak seri filtrelerin bir avantajı vardır: çıkış gerilimlerinin toplamı her zaman bire eşittir. İki bantlı sıralı filtrenin devresi böyle görünür (Şekil 16).

Bu durumda değerler 2000 Hz'lik bir kesme frekansına karşılık gelir. Yükler arasındaki gerilimlerin toplamının her zaman giriş gerilimine tam olarak eşit olduğunu anlamak kolaydır. Seri filtrenin bu özelliği, sinyallerin işlemci tarafından daha fazla işlenmesi için (özellikle Dolby Pro Logic'te) "hazırlanırken" kullanılır. Bir sonraki grafikte filtrenin frekans tepkisini görüyorsunuz (Şekil 17).

Faz tepkisi ve grup gecikme grafiklerinin herhangi bir birinci dereceden filtreyle tamamen aynı olduğuna inanabilirsiniz. Üç bantlı bir sıralı filtre de bilim tarafından bilinmektedir. Diyagramı Şekil 2'dedir. 18.

Diyagramda gösterilen değerler, tweeter (HF) ile orta kademe sürücüsü arasındaki aynı geçiş frekansına (2000 Hz) ve orta kademe ile düşük frekans kafaları arasındaki geçiş frekansı olan 100 Hz frekansına karşılık gelir. Üç bantlı seri filtrenin aynı özelliğe sahip olduğu açıktır: çıkışındaki gerilimlerin toplamı, girişteki gerilime tam olarak eşittir. Bu filtrenin bir dizi özelliğini gösteren aşağıdaki şekilde (Şekil 19), tweeter filtresinin 50 - 200 Hz aralığında azalmasının eğiminin 6 dB/oct.'den daha yüksek olduğunu görebilirsiniz, çünkü Buradaki bant yalnızca orta aralık bantla değil aynı zamanda woofer kafa bandıyla da örtüşüyor. Paralel filtrelerin yapamayacağı şey budur; bantların örtüşmesi kaçınılmaz olarak sürprizler getirir ve her zaman hoş olmayan sürprizler yaratır.

Sıralı filtrenin parametreleri, birinci dereceden filtrelerin değerleriyle tamamen aynı şekilde hesaplanır. Bağımlılık hala aynıdır (bkz. formül 1.1). Zaman sabiti olarak adlandırılan değeri eklemek en uygunudur; filtre kesme frekansı aracılığıyla TO = 1/(2?Fc) olarak ifade edilir.

C = TO/RL (2.1) ve

L = TO*RL (2.2).

(Burada RL yük empedansıdır, bu durumda 4 ohm'dur).

İkinci durumda olduğu gibi üç bantlı bir filtreniz varsa, iki geçiş frekansı ve iki zaman sabiti olacaktır.

Muhtemelen, teknik açıdan en bilgili olanınız, kartları hafifçe "bozduğumu" ve gerçek yük empedansını (yani hoparlörü) 4 Ohm'luk ohmik "eşdeğeri" ile değiştirdiğimi zaten fark etmiştir. Gerçekte elbette eşdeğeri yoktur. Aslında zorla engellenen bir ses bobini bile empedans ölçerin bakış açısından seri bağlı aktif ve endüktif reaktansa benziyor. Bobin hareketli olduğunda, endüktans yüksek bir frekansta artar ve kafanın rezonans frekansına yakın bir yerde, ohmik direncinin bazen on kat veya daha fazla arttığı görülür. Gerçek bir kafanın bu tür özelliklerini dikkate alabilen çok az program vardır; şahsen ben üç tane biliyorum. Ancak hiçbir şekilde, örneğin Linearx yazılım ortamında nasıl çalışılacağını öğrenmek için yola çıkmadık. Bizim görevimiz farklı; filtrelerin temel özelliklerini anlamak. Bu nedenle, eski yöntemle, dirençli bir eşdeğere ve özellikle 4 Ohm nominal değere sahip bir kafanın varlığını simüle edeceğiz. Sizin durumunuzda yükün empedansı farklıysa, pasif filtre devresindeki tüm empedansların orantılı olarak değiştirilmesi gerekir. Yani endüktans orantılıdır ve kapasitans yük direnciyle ters orantılıdır.

(Bunu bir taslak olarak okuduktan sonra baş editör şunu söyledi: "Ne, sıralı filtreler Klondike'dir, hadi bir şekilde konuyu araştıralım." Katılıyorum. Klondike. Bunu ayrı ayrı inceleyeceğimize söz vermem gerekiyordu ve özellikle önümüzdeki sayılardan birinde.)

En yaygın kullanılan paralel filtrelere aynı zamanda “merdiven” filtreler de denir. Genelleştirilmiş filtre devresine baktıktan sonra bu ismin nereden geldiğini herkesin anlayacağını düşünüyorum (Şekil 20).

Dördüncü dereceden bir alçak geçiş filtresi elde etmek için, bu devredeki tüm yatay "çubukların" endüktanslarla ve tüm dikey çubukların kapasitörlerle değiştirilmesi gerekir. Buna göre yüksek geçişli bir filtre oluşturmak için bunun tersini yapmanız gerekir. Düşük dereceli filtreler, sonuncusundan başlayarak bir veya daha fazla öğenin atılmasıyla elde edilir. Daha yüksek dereceli filtreler benzer şekilde yalnızca eleman sayısı artırılarak elde edilir. Ancak aynı fikirdeyiz: Bizim için dördüncü dereceden daha yüksek filtreler yok. Daha sonra göreceğimiz gibi, filtre dikliğinin artmasıyla birlikte eksiklikleri de derinleşiyor, dolayısıyla böyle bir anlaşma fitne olacak bir şey değil. Sunumu tamamlamak için bir şey daha söylemek gerekiyor. Pasif filtreler oluşturmak için, ilk elemanın her zaman reaktif bir eleman yerine bir direnç olduğu alternatif bir seçenek vardır. Bu tür devreler, filtrenin giriş empedansını normalleştirmek gerektiğinde kullanılır (örneğin, işlemsel yükselteçler 50 Ohm'un altındaki yükleri "beğenmezler"). Ancak bizim durumumuzda fazladan bir direnç, haksız güç kayıpları anlamına gelir, dolayısıyla "bizim" filtrelerimiz reaktiviteyle başlar. Elbette sinyal seviyesini özel olarak azaltmanız gerekmediği sürece.

Tasarımdaki en karmaşık bant geçiren filtre, genelleştirilmiş bir devrede her yatay elemanın seri kapasitans ve endüktans bağlantısıyla (herhangi bir sırayla) değiştirilmesi ve her dikey elemanın paralel bağlı olanlarla (ayrıca kapasitans ve endüktans) değiştirilmesi gerektiğinde elde edilir. Muhtemelen yine de böyle bir "korkutucu" diyagram vereceğim (Şekil 21).

Küçük bir numara daha var. Yüksek geçişli filtrenin dördüncü dereceden ve alçak geçişli filtrenin ikinci sırada olduğu asimetrik bir "bant geçişine" (bant geçiş filtresi) ihtiyacınız varsa, o zaman yukarıdaki devrenin gereksiz parçaları (yani yani, bir kondansatör ve bir bobin) kesinlikle devrenin “kuyruğundan” çıkarılmalıdır; bunun tersi mümkün değildir. Aksi takdirde, önceki filtre basamaklarının yükleme niteliğinin değişmesinden dolayı beklenmedik etkiler elde edersiniz.

Eliptik filtrelerle tanışmak için zamanımız olmadı. O halde bir dahaki sefere onlarla başlayacağız.

Mayıs 2009 tarihli "Avtozvuk" dergisindeki materyallere dayanarak hazırlanmıştır.www.avtozvuk.com

Yani aslında hiç de değil. Gerçek şu ki pasif filtrelerin şemaları oldukça çeşitlidir. Girişte normalleştirme direnci olan filtreleri hemen reddettik, çünkü akustikte neredeyse hiç kullanılmazlar, tabii ki kafanın (tweeter veya orta kademe sürücüsü) tam olarak 6 dB kadar "bastırılması" gereken durumları saymazsanız. Neden altı? Çünkü bu tür filtrelerde (bunlara çift yüklü de denir), giriş direncinin değeri yük empedansıyla aynı olacak şekilde seçilir, örneğin 4 Ohm ve geçiş bandında böyle bir filtre 6 dB'lik bir zayıflama sağlayacaktır. . Ayrıca çift yüklü filtreler P tipi ve T tipidir. P tipi bir filtre hayal etmek için genelleştirilmiş filtre diyagramındaki ilk elemanı (Z1) atmak yeterlidir (Şekil 20, No. 5/2009). Böyle bir filtrenin ilk elemanı toprağa bağlanır ve filtre devresinde (tek yüklü filtre) giriş direnci yoksa, bu eleman bir filtreleme etkisi yaratmaz, yalnızca sinyal kaynağını yükler. (Birkaç yüz mikrofaradlık bir kapasitöre bağlanmak için kaynağı, yani amplifikatörü deneyin ve ardından korumasının çalışıp çalışmadığını bana yazın. Her ihtimale karşı, post restante yazın; böyle verenleri çöpe atmamak daha iyidir adresli tavsiye.) Bu nedenle P filtreleri kullanıyoruz. Bunu da dikkate almıyoruz. Toplamda, tahmin edilebileceği gibi, pasif filtrelerin devre uygulamalarının dörtte biriyle ilgileniyoruz.

Eliptik filtreler, fazladan bir öğeye ve polinom denkleminin fazladan bir köküne sahip oldukları için diğerlerinden ayrılır. Üstelik bu denklemin kökleri karmaşık düzlemde bir daire şeklinde değil (mesela Butterworth gibi) bir elips şeklinde dağılmıştır. Burada açıklamanın muhtemelen bir anlamı olmayacak kavramlarla işlem yapmamak için, eliptik filtreleri (diğerleri gibi) özelliklerini açıklayan bilim adamının adıyla adlandıracağız. Bu yüzden…

Cauer filtre devreleri

Cauer filtrelerinin bilinen iki devre uygulaması vardır; yüksek geçişli filtre ve alçak geçişli filtre için (Şekil 1).

Tek sayılarla gösterilenlere standart, diğer ikisine ikili denir. Neden bu ve başka türlü değil? Belki de standart devrelerde ek elemanın bir kapasitans olması ve ikili devrelerin ek endüktansın varlığı nedeniyle geleneksel filtreden farklı olması nedeniyle. Bu arada, bu şekilde elde edilen her devre eliptik filtre değildir; eğer her şey bilime göre yapılırsa, elemanlar arasındaki ilişkilere kesinlikle uyulmalıdır.

Cauer filtresinin çok sayıda kusuru var, her zaman olduğu gibi, ikinci olarak bunlar hakkında olumlu düşünelim. Sonuçta Kauer'in bir artısı var ve bu diğer durumlarda her şeyden daha ağır basabilir. Böyle bir filtre, rezonans devresinin ayar frekansında derin sinyal bastırma sağlar (diyagram 1 - 4'teki L1-C3, L2-C4, L4-C5, L6-C8). Özellikle kafanın rezonans frekansına yakın filtreleme sağlanması gerekiyorsa, bu görevi yalnızca Cauer filtreleri başarabilir. Bunları manuel olarak saymak oldukça zahmetlidir ancak simülatör programlarında kural olarak pasif filtrelere ayrılmış özel bölümler vardır. Doğru, orada tek yük filtrelerinin olacağı bir gerçek değil. Ancak Chebyshev veya Butterworth filtre devresini alırsanız bence çok büyük bir zararı olmaz ve ek eleman iyi bilinen formülü kullanarak rezonans frekansını hesaplayın:

Fр = 1/(2 ? (LC)^1/2), dolayısıyla

C = 1/(4 ? ^2 Fр ^2 L) (3.1)

Önkoşul: rezonans frekansı, filtrenin şeffaflık bandının dışında olmalıdır, yani yüksek geçişli bir filtre için - kesme frekansının altında, alçak geçişli bir filtre için - "orijinal" filtrenin kesme frekansının üzerinde olmalıdır. Pratik bir bakış açısından, bu tip yüksek geçişli filtreler en büyük ilgi çekicidir - orta aralıklı bir sürücünün veya tweeter'ın bandını mümkün olduğu kadar düşük sınırlamak istenir, ancak bunun tweeter'a yakın çalışması hariç tutulur. kafanın rezonans frekansı. Birleştirme için favori frekansımız olan 100 Hz için yüksek geçişli bir filtre devresi sunuyorum (Şekil 2).

Elementlerin derecelendirmeleri biraz çılgınca görünüyor (özellikle 2196 μF kapasitansı - rezonans frekansı 48 Hz), ancak daha yüksek frekanslara geçtiğinizde derecelendirmeler frekansın karesiyle ters orantılı olarak değişecektir; hızlı bir şekilde.

Filtre türleri, artıları ve eksileri

Daha önce de belirtildiği gibi, filtrelerin özellikleri uygun düzendeki belirli bir polinom (polinom) tarafından belirlenir. Matematik belirli sayıda özel polinom kategorisini tanımladığından, tam olarak aynı sayıda filtre türü olabilir. Hatta daha da fazlası, akustikte bazı filtre kategorilerine özel adlar verilmesi de alışılagelmiş bir durumdu. Butterworth, Legendre, Gauss, Chebyshev polinomları olduğundan (ipucu: Pafnutiy Lvovich'in adını olması gerektiği gibi “e” ile yazın ve telaffuz edin - bu, kendi eğitiminizin doğruluğunu göstermenin en kolay yoludur), Bessel vb. varsa tüm bu isimleri taşıyan filtreler vardır. Ek olarak, Bessel polinomları neredeyse yüz yıldır aralıklı olarak inceleniyor, bu nedenle bir Alman, ilgili filtreler gibi bunları vatandaşının adıyla adlandıracak ve bir İngiliz büyük olasılıkla Thomson'u hatırlayacak. Özel bir makale Linkwitz filtreleridir. Yazarları (canlı ve neşeli), çıkış voltajlarının toplamı eşit bir frekans bağımlılığı verecek olan belirli bir yüksek geçişli ve alçak geçişli filtre kategorisi önerdi. Önemli olan şudur: Bağlantı noktasında her filtrenin çıkış voltajındaki düşüş 3 dB ise, o zaman güç açısından (voltajın karesi) toplam karakteristik basit olacaktır ve bağlantı noktasındaki voltaj açısından bir tümsek olacaktır. 3 dB görünecektir. Linkwitz, filtrelerin -6 dB seviyesinde eşleştirilmesini önerdi. Özellikle, ikinci dereceden Linkwitz filtreleri Butterworth filtreleriyle aynıdır, yalnızca yüksek geçişli filtre için, alçak geçişli filtreye göre 1,414 kat daha yüksek bir kesme frekansına sahiptirler. (Bağlantı frekansı tam olarak bunların arasındadır, yani aynı derecelendirmeye sahip Butterworth alçak geçiren filtreden 1.189 kat daha yüksektir.) Yani ayarlanabilir filtrelerin Linkwitz filtreleri olarak belirtildiği bir amplifikatörle karşılaştığımda, yazarların bunu anladığını anlıyorum. Tasarım ve spesifikasyonun yazarları birbirlerine aşina değildi. Ancak 25-30 yıl önceki olaylara dönelim. Richard Small ayrıca, Linkwitz filtrelerini (kolaylık sağlamak için, daha az değil) aynı zamanda eşit voltaj özelliği sağlayan seri filtrelerle birleştirmeyi ve bunların hepsine sabit voltaj filtreleri (sabit voltaj tasarımı) adını vermeyi öneren filtre yapısının genel kutlamasında da yer aldı. Bu, ne o zaman ne de şimdi, düz bir voltajın mı yoksa güç karakteristiğinin mi tercih edildiği gerçekten belirlenmemiş olmasına rağmen. Yazarlardan biri ara polinom katsayılarını bile hesapladı, böylece bu "uzlaşma" polinomlarına karşılık gelen filtrelerin bağlantı noktasında 1,5 dB'lik bir voltaj tümseği ve aynı büyüklükte bir güç düşüşü üretmesi gerekirdi. Filtre tasarımlarına yönelik ek gereksinimlerden biri, alçak geçişli ve yüksek geçişli filtrelerin faz frekansı özelliklerinin ya aynı olması ya da 180 derece farklı olması gerektiğiydi; bu, bağlantılardan birinin polaritesi değiştiğinde, yine aynı faz karakteristiği elde edilecektir. Sonuç olarak, diğer şeylerin yanı sıra, üst üste binen şeritlerin alanını en aza indirmek mümkündür.

Tüm bu akıl oyunlarının çok bantlı kompresörlerin, genişleticilerin ve diğer işlemci sistemlerinin geliştirilmesinde çok faydalı olması mümkündür. Ancak en hafif deyimle akustikte bunları kullanmak zordur. İlk olarak, toplanan gerilimler değil, zor bir faz-frekans karakteristiği yoluyla gerilimle ilişkili olan ses basınçlarıdır (Şekil 15, No. 5/2009), dolayısıyla bunların yalnızca fazları keyfi olarak değişemez. , ancak aynı zamanda faz bağımlılığının eğimi de kesinlikle farklı olacaktır (aynı tipteki kafaları şeritlere ayırmak aklınıza gelmedikçe). İkincisi, voltaj ve güç, kafaların verimliliği yoluyla ses basıncı ve akustik güçle ilişkilidir ve bunların aynı olması da gerekmez. Bu nedenle bana öyle geliyor ki odak noktası filtrelerin bantlara göre eşleştirilmesi değil, filtrelerin kendi özellikleri olmalıdır.

Filtrelerin kalitesini hangi özellikler (akustik açıdan) belirler? Bazı filtreler şeffaflık bandında yumuşak bir frekans tepkisi sağlarken, diğerleri için azalma, kesme frekansına ulaşılmadan çok önce başlar, ancak bundan sonra bile azalmanın eğimi, diğerleri için yavaş yavaş istenen değere ulaşır; Kesme frekansına yaklaşırken (“çentik”) gözlenir ve ardından “nominal” olandan biraz daha yüksek bir eğimle keskin bir düşüş başlar. Bu konumlardan filtrelerin kalitesi, "frekans tepkisinin düzgünlüğü" ve "seçicilik" ile karakterize edilir. Belirli bir düzendeki bir filtre için faz farkı sabit bir değerdir (bu, son sayıda tartışılmıştır), ancak faz değişimi, grup gecikme süresinde önemli bir artışla birlikte kademeli veya hızlı olabilir. Filtrenin bu özelliği faz düzgünlüğü ile karakterize edilir. Peki, geçiş sürecinin kalitesi, yani adım adım etkiye verilen tepki (Adım Yanıtı). Alçak geçiren filtre, seviyeden seviyeye geçişi (gecikmeli de olsa) işler, ancak geçiş sürecine bir aşma ve salınımlı bir süreç eşlik edebilir. Yüksek geçişli bir filtreyle, adım tepkisi her zaman sıfır dc'ye dönüşle birlikte keskin bir tepe noktasıdır (gecikme olmadan), ancak sıfır geçiş ve ardından gelen salınım, aynı alçak geçişli filtreyle görülene benzer. tip.

Benim düşünceme göre (benim görüşüm tartışmalı olmayabilir, tartışmak isteyenler talep üzerine olmasa bile yazışmalara girebilirler), akustik amaçlar için üç tip filtre oldukça yeterlidir: Butterworth, Bessel ve Chebyshev, özellikle ikinci tip aslında aslında bir grup filtreyi farklı büyüklükteki “dişlerle” birleştirir. Şeffaflık bandındaki frekans tepkisinin düzgünlüğü açısından Butterworth filtreleri rakipsizdir - bunların frekans tepkisine en büyük düzgünlüğün karakteristiği denir. Ve sonra Bessel - Butterworth - Chebyshev serisini alırsak, bu seride fazın düzgünlüğünde ve geçiş sürecinin kalitesinde eşzamanlı bir azalmayla birlikte seçicilikte bir artış vardır (Şekil 3, 4).

Bessel'in frekans tepkisinin en yumuşak, Chebyshev'in frekans tepkisinin ise en "belirleyici" olduğu açıkça görülüyor. Bessel filtresinin faz-frekans tepkisi de en düzgün olanıdır, Chebyshev filtresininki ise en "açısaldır". Genellik sağlamak amacıyla, diyagramı hemen yukarıda gösterilen Cauer filtresinin özelliklerini de sunuyorum (Şekil 5).

Rezonans noktasında (söz verildiği gibi 48 Hz) fazın nasıl aniden 180 derece değiştiğine dikkat edin. Elbette bu frekansta sinyal bastırmanın en yüksek düzeyde olması gerekir. Ancak her halükarda "faz düzgünlüğü" ve "Cauer filtresi" kavramları hiçbir şekilde uyumlu değildir.

Şimdi dört tip filtrenin geçici tepkisinin nasıl göründüğüne bakalım (hepsi 100 Hz kesme frekansına sahip alçak geçişli filtrelerdir) (Şekil 6).

Bessel filtresinin de diğerleri gibi üçüncü bir derecesi vardır, ancak neredeyse hiç aşımı yoktur. En büyük emisyonlar Chebyshev ve Cauer'de bulunuyor ve ikincisinde salınım süreci daha uzun. Filtre sırası arttıkça aşımın büyüklüğü artar ve buna bağlı olarak azaldıkça düşer. Örnek olarak, ikinci dereceden Butterworth ve Chebyshev filtrelerinin geçici özelliklerini sunuyorum (Bessel'de herhangi bir sorun yok) (Şekil 7).

Ayrıca flop değerinin Butterworth filtresinin sırasına bağımlılığını gösteren bir tabloya rastladım ve bunu da sunmaya karar verdim (Tablo 1).

Dördüncü derecenin üzerindeki Butterworth filtreleri ve üçüncünün üzerindeki Chebyshev filtrelerinin yanı sıra Cauer filtrelerine kapılmaya pek değmeyeceğinin nedenlerinden biri de budur. İkincisinin ayırt edici bir özelliği, eleman parametrelerinin yayılmasına karşı son derece yüksek hassasiyetidir. Deneyimlerime göre parçaların seçim doğruluğu yüzdesi 5/n olarak tanımlanabilir; burada n, filtrenin sırasıdır. Yani, dördüncü dereceden bir filtreyle çalışırken, parçaların nominal değerlerinin% 1'lik bir doğrulukla (Cauer için -% 0,25!) seçilmesi gerekeceği gerçeğine hazırlıklı olmalısınız.

Ve şimdi parça seçimine geçme zamanı. Elbette kararsızlıkları nedeniyle elektrolitlerden kaçınılmalıdır, ancak kapasitans sayısı yüzlerce mikrofarad ise başka seçenek yoktur. Kapasitelerin elbette birkaç kapasitörden seçilmesi ve birleştirilmesi gerekecektir. İstenirse düşük sızıntıya, düşük terminal direncine ve +%20/-0'dan daha kötü olmayan gerçek kapasite yayılımına sahip elektrolitler bulabilirsiniz. Bobinler elbette "çekirdeksiz" olmaktan iyidir; eğer çekirdek olmadan yapamıyorsanız, ferritleri tercih ederim.

Mezhepleri seçmek için aşağıdaki tabloyu kullanmanızı öneririm. Tüm filtreler 100 Hz (-3 dB) kesme frekansı ve 4 ohm yük değeri için tasarlanmıştır. Projeniz için nominal değerleri elde etmek için her bir öğeyi basit formüller kullanarak yeniden hesaplamanız gerekir:

A = Zs 100/(4*Fc) (3.2),

burada At karşılık gelen tablo değeridir, Zs dinamik başlığın nominal empedansıdır ve Fc her zaman olduğu gibi hesaplanan kesme frekansıdır. Dikkat: endüktans değerleri milihenri cinsinden verilmiştir (henry cinsinden değil), kapasitans değerleri mikrofarad cinsindendir (farad cinsinden değil). Daha az bilim, daha fazla kolaylık vardır (Tablo 2).

Önümüzde ilginç bir konu daha var; pasif filtrelerde frekans düzeltmesi, ancak buna bir sonraki derste bakacağız.

Serinin son bölümünde pasif filtre devrelerine ilk kez göz attık. Doğru, aslında değil.

Üçüncü dereceden Chebyshev frekans tepkisi

Üçüncü dereceden Butterworth frekans yanıtı

Üçüncü dereceden Bessel frekans yanıtı

Üçüncü dereceden Bessel faz yanıtı

Üçüncü dereceden Butterworth faz yanıtı

Üçüncü dereceden Chebyshev faz tepkisi karakteristiği

Üçüncü dereceden bir Cauer filtresinin frekans yanıtı

Üçüncü dereceden bir Cauer filtresinin faz yanıtı yanıtı

Bessel geçici yanıtı

		Alçak geçiş filtresi				Yüksek geçiren filtre
Filtre sırası
Butterworth

Cowher adım yanıtı

Chebyshev geçiş karakteristiği

Butterworth adım yanıtı

Temmuz 2009 tarihli "Avtozvuk" dergisindeki materyallere dayanarak hazırlanmıştır.www.avtozvuk.com

Pasif filtreleri oluşturan cihazlar ve devreler (elbette uygun seviyedeki filtrelerse) üç gruba ayrılabilir: zayıflatıcılar, frekans düzeltme cihazları ve İngilizce konuşan vatandaşların çeşitli, basitçe "çeşitli" dediği şeyler.

Zayıflatıcılar

İlk başta bu şaşırtıcı görünebilir, ancak zayıflatıcı çok bantlı akustiğin vazgeçilmez bir özelliğidir, çünkü farklı bantlara ait kafalar her zaman aynı hassasiyete sahip olmakla kalmaz, aynı hassasiyete de sahip olmamalıdır. Aksi takdirde frekans düzeltmeye yönelik manevra serbestliği sıfıra inecektir. Gerçek şu ki, pasif bir düzeltme sisteminde, bir arızayı düzeltmek için, kafayı ana bantta "yerleştirmeniz" ve arızanın olduğu yerde "serbest bırakmanız" gerekir. Ek olarak, yerleşim alanlarında tweeter'ın orta bas veya orta aralık ve bas ses seviyesini hafifçe "fazla çalması" genellikle arzu edilir. Aynı zamanda, bas hoparlörünü "düşürmek" her bakımdan pahalıdır - bir grup güçlü direnç gereklidir ve amplifikatörün enerjisinin adil bir kısmı söz konusu grubu ısıtmak için harcanır. Uygulamada, orta aralık sürücüsünün çıkışının bastan birkaç (2 - 5) desibel daha yüksek olması ve tweeter'ın çıkışının orta aralık kafasının çıkışından aynı miktarda daha yüksek olması optimal kabul edilir. Yani zayıflatıcılar olmadan yapamazsınız.

Bildiğiniz gibi elektrik mühendisliği desibellerle değil karmaşık miktarlarla çalışır, bu nedenle bugün bunları yalnızca kısmen kullanacağız. Bu nedenle, size kolaylık sağlamak için, zayıflama göstergesini (dB) cihazın geçirgenliğine dönüştürmek için bir tablo sunuyorum.

Dolayısıyla, kafayı 4 dB kadar "sarkmanız" gerekiyorsa, zayıflatıcının geçirgenliği N 0,631'e eşit olmalıdır. En basit seçenek seri zayıflatıcıdır - adından da anlaşılacağı gibi, yüke seri olarak monte edilir. ZL ilgilenilen bölgedeki ortalama kafa empedansı ise seri zayıflatıcının RS değeri aşağıdaki formülle belirlenir:

RS = ZL * (1 - N)/N (4.1)

ZL olarak “nominal” 4 Ohm'u alabilirsiniz. En iyi niyetle, doğrudan kafanın önüne bir seri zayıflatıcı takarsak (Çinliler bunu kural olarak yapar), o zaman filtrenin yük empedansı artacak ve alçak geçişin kesme frekansı artacaktır. filtre artacak ve yüksek geçiren filtrenin kesme frekansı azalacaktır. Ama hepsi bu değil.

Örneğin, 4 ohm'da çalışan 3 dB'lik bir zayıflatıcıyı ele alalım. Formül (4.1)'e göre direnç değeri 1,66 Ohm'a eşit olacaktır. İncirde. 1 ve 2, 100 Hz'lik bir yüksek geçişli filtrenin yanı sıra 4000 Hz'lik bir alçak geçişli filtre kullandığınızda elde ettiğiniz değerlerdir.

Şekil 2'deki mavi eğriler. 1 ve 2 - zayıflatıcısız frekans özellikleri, kırmızı - ilgili filtreden sonra seri zayıflatıcı açılmış frekans tepkisi. Yeşil eğri zayıflatıcının filtreden önce dahil edilmesine karşılık gelir. Tek yan etki, yüksek geçişli filtre ve alçak geçişli filtre için sırasıyla eksi ve artı olarak %10 - 15'lik bir frekans kaymasıdır. Bu nedenle çoğu durumda seri zayıflatıcı filtreden önce kurulmalıdır.

Zayıflatıcı açıldığında kesme frekansının kaymasını önlemek için ülkemizde L şekilli zayıflatıcı olarak adlandırılan, dünyanın geri kalanında alfabenin sihirli "G" harfini içermeyen cihazlar icat edildi. günlük yaşamda çok gerekli olduğundan bunlara L-Pad denir. Böyle bir zayıflatıcı iki dirençten oluşur; bunlardan biri RS, yüke seri olarak bağlanır, ikincisi ise Rp paralel bağlanır. Şu şekilde hesaplanırlar:

RS = ZL * (1 - N), (4.2)

Rp = ZL * N/(1 - N) (4.3)

Örneğin, aynı 3 dB zayıflamayı alıyoruz. Direnç değerleri şemada gösterildiği gibi çıktı (ZL yine 4 Ohm).

Pirinç. 3. L şeklinde zayıflatıcı devresi

Burada zayıflatıcı 4 kHz yüksek geçiş filtresiyle birlikte gösterilmektedir. (Tekdüzelik için günümüzde tüm filtreler Butterworth tipindedir.) Şekil 2'de. 4 olağan özellikleri görüyorsunuz. Mavi eğri zayıflatıcı olmadan, kırmızı eğri zayıflatıcının filtreden önce açık olduğu ve yeşil eğri zayıflatıcının filtreden sonra açık olduğu durumdur.

Gördüğünüz gibi, kırmızı eğrinin kalite faktörü daha düşüktür ve kesme frekansı aşağı kaydırılmıştır (alçak geçişli filtre için aynı %10 oranında artacaktır). Yani akıllı olmanıza gerek yok - L-Pad'i tam olarak önceki şekilde gösterildiği gibi, doğrudan kafanın önünde açmak daha iyidir. Ancak belirli koşullar altında yeniden düzenlemeyi kullanabilirsiniz; değerleri değiştirmeden bantların ayrıldığı alanı düzeltebilirsiniz. Ama bu zaten akrobasi... Şimdi de “çeşitli şeylere” geçelim.

Diğer yaygın şemalar

Geçişlerimizde en sık bulunan, ünlü filtre özellikleri araştırmacısından sonra genellikle Zobel devresi olarak adlandırılan bir kafa empedansı düzeltme devresidir. Yüke paralel bağlanan seri bir RC devresidir. Klasik formüllere göre

C = Le/R 2 e (4,5), burada

Le = [(Z2L - R2e)/2?pFo] 1/2 (4,6).

Burada ZL ilgilenilen Fo frekansındaki yük empedansıdır. Kural olarak, ZL parametresi için, daha fazla uzatmadan, kafanın nominal empedansını (bizim durumumuzda 4 Ohm) seçerler. Aşağıdaki formülü kullanarak R'nin değerini aramanızı tavsiye ederim:

R = k * Re (4.4a).

Burada k = 1,2 - 1,3 katsayısı, dirençleri daha doğru seçmek hala imkansızdır.

İncirde. Şekil 5'te dört frekans özelliğini görebilirsiniz. Mavi, 4 ohm'luk bir dirençle yüklenen Butterworth filtresinin olağan özelliğidir. Kırmızı eğri - bu özellik, ses bobini 3,3 Ohm'luk bir direncin ve 0,25 mH'lik bir endüktansın seri bağlantısı olarak temsil edilirse elde edilir (bu parametreler nispeten hafif bir orta bas için tipiktir). Dedikleri gibi farkı hissedin. Siyah renk, geliştiricinin ömrünü basitleştirmemesi durumunda filtrenin frekans tepkisinin nasıl görüneceğini gösterir ve bobinin toplam empedansına bağlı olarak - bobinin belirtilen parametreleriyle 4.4 - 4.6 formüllerini kullanarak filtre parametrelerini belirler, toplam empedans 7,10 Ohm (4 kHz) olacaktır. Son olarak yeşil eğri, elemanları (4.4a) ve (4.5) formülleriyle belirlenen bir Zobel devresi kullanılarak elde edilen frekans tepkisidir. Yeşil ve mavi eğriler arasındaki fark, kesme frekansından itibaren 0,4 - 0,5 frekans aralığında 0,6 dB'yi aşmaz (örneğimizde 4 kHz'dir). İncirde. Şekil 6'da "Zobel" ile ilgili filtrenin şemasını görüyorsunuz.

Bu arada, geçişte nominal değeri 3,9 Ohm (daha az sıklıkla - 3,6 veya 4,2 Ohm) olan bir direnç bulduğunuzda, filtre devresinde bir Zobel devresinin yer aldığını minimum hata olasılığıyla söyleyebilirsiniz. Ancak filtre devresinde "ekstra" bir elemanın ortaya çıkmasına neden olan başka devre çözümleri de vardır.

Tabii ki, filtre topraklama devresinde ek bir direncin varlığıyla ayırt edilen "garip" filtrelerden bahsediyorum. Halihazırda iyi bilinen 4 kHz alçak geçişli filtre bu formda temsil edilebilir (Şekil 7).

Nominal değeri 0,01 Ohm olan R1 direnci, kapasitör uçlarının ve bağlantı yollarının direnci olarak düşünülebilir. Ancak direnç değeri önemli hale gelirse (yani yük derecesi ile karşılaştırılabilir), "tuhaf" bir filtre elde edersiniz. R1 direncini 1 Ohm'luk artışlarla 0,01 ila 4,01 Ohm aralığında değiştireceğiz. Ortaya çıkan frekans özellikleri ailesi Şekil 2'de görülebilir. 8.

Üst eğri (bükülme noktası alanında) olağan Butterworth karakteristiğidir. Direnç değeri arttıkça filtre kesme frekansı aşağı doğru kayar (R1 = 4 Ohm'da 3 kHz'e kadar). Ancak düşüşün eğimi, en azından -15 dB seviyesiyle sınırlı olan bant içinde biraz değişiklik gösteriyor ve pratik açıdan önemli olan da tam olarak bu bölge. Bu seviyenin altında düşüş eğimi 6 dB/okt. olma eğiliminde olacaktır, ancak bu o kadar da önemli değildir. (Grafiğin dikey ölçeğinin değiştirildiğini, dolayısıyla düşüşün daha dik göründüğünü lütfen unutmayın.) Şimdi faz-frekans tepkisinin direnç değerine bağlı olarak nasıl değiştiğini görelim (Şekil 9).

Faz tepki grafiğinin davranışı 6 kHz'den (yani 1,5 kesme frekansından) başlayarak değişir. "Garip" bir filtre kullanılarak, bitişik kafalardan gelen radyasyonun ortak fazı, genel frekans tepkisinin istenen şeklinin elde edilmesi için düzgün bir şekilde ayarlanabilir.

Şimdi türün yasalarına uygun olarak bir dahaki sefere daha da ilginç olacağına söz vererek bir ara vereceğiz.

Pirinç. 1. Seri zayıflatıcının (HPF) frekans yanıtı

Zayıflama, dB
geçirgenlik

Pirinç. 2. Alçak geçiren filtre için de aynısı

Pirinç. 4. L şeklindeki zayıflatıcının frekans özellikleri

Pirinç. 5. Zobel devreli bir filtrenin frekans özellikleri

Pirinç. 6. Zobel devreli filtre devresi

Pirinç. 7. “Garip” filtre devresi

Pirinç. 8. “Garip” filtrenin genlik-frekans özellikleri

Pirinç. 9. “Garip” filtrenin faz frekansı özellikleri

Ağustos 2009 tarihli "Avtozvuk" dergisindeki materyallere dayanarak hazırlanmıştır.www.avtozvuk.com

Söz verdiğimiz gibi bugün nihayet frekans düzeltme devrelerine daha yakından bakacağız.

Yazılarımda pasif filtrelerin aktif filtrelerin yapamadığı birçok şeyi yapabileceğini bir veya iki defadan fazla tartıştım. Hiçbir şekilde haklılığını kanıtlamadan, hiçbir açıklama yapmadan, ayrım gözetmeksizin iddialarda bulundu. Peki ama gerçekte aktif filtreler ne yapamaz? Ana görevlerini - "gereksiz olanı kesmek" - oldukça başarılı bir şekilde çözüyorlar. Her ne kadar aktif filtreler, çok yönlülükleri nedeniyle, kural olarak Butterworth özelliklerine sahip olsalar da (eğer doğru şekilde uygulanırlarsa), Butterworth filtreleri, zaten anlamış olduğunuzu umduğum gibi, çoğu durumda, genlik ve faz frekansı özelliklerinin şekli ve geçiş sürecinin kalitesi. Ve frekansı sorunsuz bir şekilde ayarlama yeteneği genellikle çok fazla şeyi telafi eder. Seviye eşleştirme açısından aktif sistemler kesinlikle tüm zayıflatıcılardan daha iyi performans gösterir. Aktif filtrelerin kaybolduğu tek bir alan vardır; frekans düzeltmesi.

Bazı durumlarda parametrik bir ekolayzır yararlı olabilir. Ancak analog ekolayzırlarda genellikle frekans aralığı veya Q-ayar limitleri veya her ikisi de yoktur. Çok bantlı parametrikler, kural olarak, her ikisine de bol miktarda sahiptir, ancak yola gürültü eklerler. Ayrıca bu oyuncaklar pahalıdır ve sektörümüzde nadir bulunur. Dijital parametrik ekolayzerler, 1/12 oktavlık bir merkezi frekans ayarlama adımına sahiplerse idealdir, ancak biz bunlara da sahip değiliz. 1/6 oktav adımlı parametreler, yeterince geniş bir mevcut kalite değerleri aralığına sahip olmaları koşuluyla kısmen uygundur. Dolayısıyla, yalnızca pasif düzeltici cihazların atanan görevlere en uygun olduğu ortaya çıktı. Bu arada, yüksek kaliteli stüdyo monitörleri sıklıkla bunu yapar: aktif filtreleme ve pasif düzeltme cihazlarıyla bi-amping/tri-amping.

Yüksek frekans düzeltmesi

Daha yüksek frekanslarda, kural olarak, frekans yanıtında bir artış gereklidir; herhangi bir düzeltici olmadan kendi kendine düşer. Bir kapasitör ve paralel bağlanmış bir dirençten oluşan bir zincire aynı zamanda korna devresi de denir (çünkü korna yayıcılar onsuz çok nadiren çalışırlar) ve modern (bizim değil) literatürde buna genellikle basitçe devre denir. Doğal olarak pasif bir sistemde frekans tepkisini belirli bir alanda yükseltmek için önce diğer tüm bölgelerde düşürmeniz gerekir. Direnç değeri, önceki seride verilen seri zayıflatıcı için olağan formül kullanılarak seçilir. Kolaylık sağlamak için yine de tekrar vereceğim:

RS = ZL (1 - N)/N (4.1)

Burada her zaman olduğu gibi N zayıflatıcı geçirgenliği, ZL ise yük empedansıdır.

Aşağıdaki formülü kullanarak kapasitör değerini seçiyorum:

C = 1/(2 ? F05 RS), (5.1)

burada F05, zayıflatıcı eyleminin "yarıya indirilmesi" gereken frekanstır.

Frekans yanıtında "doygunluğu" önlemek için hiç kimse seri olarak birden fazla "devreyi" açmanızı yasaklamayacaktır (Şekil 1).

Örnek olarak, geçen bölümde 3 dB zayıflama için Rs = 1,65 Ohm direnç değerini belirlediğimiz aynı ikinci dereceden Butterworth yüksek geçiş filtresini aldım (Şekil 2).

Bu çift devre, frekans tepkisinin (20 kHz) "kuyruğunu" 2 dB yükseltmenize olanak tanır.

Eleman sayısının çarpılmasının, yük empedansı özelliklerinin belirsizliği ve eleman değerlerinin yayılması nedeniyle hataları da çarptığını hatırlamak muhtemelen faydalı olacaktır. Bu yüzden üç veya daha fazla adımlı devrelerle uğraşmanızı tavsiye etmem.

Frekans tepkisi tepe bastırıcısı

Yabancı literatürde bu düzeltici zincire tepe durdurucu ağ veya basitçe durdurucu ağ adı verilmektedir. Zaten üç elemandan oluşuyor - bir kapasitör, bir bobin ve paralel bağlı bir direnç. Küçük bir komplikasyon gibi görünüyor, ancak böyle bir devrenin parametrelerini hesaplamaya yönelik formüllerin gözle görülür şekilde daha hantal olduğu ortaya çıkıyor.

Rs'nin değeri, bir seri zayıflatıcı için aynı formülle belirlenir; bu sefer gösterimlerden birini değiştireceğiz:

RS = ZL (1 - N0)/N0 (5.2).

Burada N0, tepenin merkez frekansındaki devrenin iletim katsayısıdır. Diyelim ki tepe yüksekliği 4 dB ise iletim katsayısı 0,631'dir (son bölümdeki tabloya bakınız). F0 rezonans frekansında yani hoparlörün bastırmamız gereken frekans tepkisindeki tepe noktasının merkezinin düştüğü frekansta bobin ve kapasitörün reaktans değerini Y0 olarak gösterelim. Y0 bizim tarafımızdan biliniyorsa, kapasitans ve endüktans değerleri bilinen formüller kullanılarak belirlenecektir:

C = 1/(2 ? F0 x Y0) (5.3)

L = Y0 /(2 ? F0) (5.4).

Şimdi, iletim katsayısının N değerine sahip olduğu merkezi frekansın altında ve üstünde iki frekans değeri daha FL ve FH ayarlamamız gerekiyor. N > N0, örneğin, N0 0,631 olarak ayarlanmışsa, N parametresi eşit olabilir 0,75 veya 0,8'e kadar. N'nin spesifik değeri, belirli bir konuşmacının frekans tepkisi grafiğinden belirlenir. Bir diğer incelik ise FH ve FL değerlerinin seçimiyle ilgilidir. Teorik olarak düzeltme devresi simetrik bir frekans tepkisi şekline sahip olduğundan, seçilen değerlerin koşulu karşılaması gerekir:

(FH x FL)1/2 = F0 (5,5).

Artık nihayet Y0 parametresini belirleyecek tüm verilere sahibiz.

Y0 = (FH - FL)/F0 sqr (1/(N2/(1 - N)2/ZL2 - 1/R2)) (5.6).

Formül korkutucu görünüyor ama sizi uyardım. Artık daha fazla hantal ifadelerle karşılaşmayacağımızın bilincinde olmanız dileğiyle. Radikalin önündeki çarpan, düzeltme cihazının bağıl bant genişliğidir, yani kalite faktörüyle ters orantılı bir değerdir. Kalite faktörü ne kadar yüksek olursa (aynı merkezi frekans F0'da) endüktans daha küçük ve kapasitans daha büyük olacaktır. Bu nedenle, tepe noktalarının yüksek kalite faktörü ile çifte bir "pusu" ortaya çıkar: merkezi frekanstaki artışla endüktans çok küçük hale gelir ve bunu uygun toleransla (±%5) üretmek zor olabilir; Frekans azaldıkça, gerekli kapasitans, belirli sayıda kapasitörün "paralelleştirilmesi" gereken değerlere yükselir.

Örnek olarak bu parametrelerle bir düzeltici devre hesaplayalım. F0 = 1000 Hz, FH = 1100 Hz, FL = 910 Hz, N0 = 0,631, N = 0,794. Olan budur (Şekil 3).

Ve işte devremizin frekans tepkisi şöyle görünecek (Şekil 4). Tamamen dirençli bir yük (mavi eğri) ile neredeyse tam olarak beklediğimizi elde ediyoruz. Kafa endüktansının (kırmızı eğri) varlığında düzeltici frekans tepkisi asimetrik hale gelir.

Böyle bir düzelticinin özellikleri, yüksek geçişli filtrenin veya alçak geçişli filtrenin önüne veya arkasına yerleştirilmesine çok az bağlıdır. Sonraki iki grafikte (Şekil 5 ve 6), kırmızı eğri, düzelticinin ilgili filtreden önce açılmasına, mavi eğri ise filtreden sonra açılmasına karşılık gelir.

Frekans tepkisindeki düşüş için telafi şeması

Yüksek frekans düzeltme devresi ile ilgili söylenenler aynı zamanda dip dengeleme devresi için de geçerlidir: Bir bölümdeki frekans tepkisini yükseltmek için, öncelikle onu diğer tüm bölümlerde düşürmeniz gerekir. Devre aynı üç Rs, L ve C elemanından oluşur; tek fark reaktif elemanların seri olarak bağlanmasıdır. Rezonans frekansında, rezonans bölgesinin dışında seri zayıflatıcı görevi gören bir direnci bypass ederler.

Elemanların parametrelerinin belirlenmesine yönelik yaklaşım, tepe bastırıcı durumundakiyle tamamen aynıdır. Merkezi frekans F0'ın yanı sıra N0 ve N iletim katsayılarını da bilmeliyiz. Bu durumda N0, düzeltme bölgesi dışındaki devrenin iletim katsayısı anlamına gelir (N0, N gibi birden küçüktür). N, FH ve FL frekanslarına karşılık gelen frekans yanıtı noktalarındaki iletim katsayısıdır. FH, FL frekanslarının değerleri aynı koşulu karşılamalıdır, yani kafanın gerçek frekans tepkisinde asimetrik bir düşüş görürseniz, bu frekanslar için uzlaşma değerlerini seçmelisiniz, böylece bu koşul (5.5) yaklaşık olarak karşılanmaktadır. Bu arada, bu hiçbir yerde açıkça belirtilmese de, N seviyesini, desibel cinsinden değeri N0 seviyesinin yarısına karşılık gelecek şekilde seçmek en pratik olanıdır. Önceki bölümdeki örnekte yaptığımızın aynısıydı; N0 ve N, -4 ve -2 dB seviyelerine karşılık geliyordu.

Direnç değeri aynı formül (5.2) ile belirlenir. Kapasitans C ve endüktans L değerleri, aynı bağımlılıklarla (5.3), (5.4) F0 rezonans frekansındaki reaktif empedans Y0 değeriyle ilişkili olacaktır. Ve yalnızca Y0'ı hesaplama formülü biraz farklı olacaktır:

Y0 = F0/(FH-FL) sqr (1/(N2/(1 - N)2/ZL2 - 1/R2)) (5.7).

Söz verildiği gibi bu formül eşitlikten (5.6) daha hantal değildir. Ayrıca (5.7), kök ifadesinden önceki faktörün ters değeri açısından (5.6)'dan farklıdır. Yani, düzeltme devresinin kalite faktörü arttıkça Y0 artar, bu da gerekli endüktans L'nin değerinin arttığı ve C kapasitansının değerinin azaldığı anlamına gelir, bu bağlamda yalnızca bir sorun ortaya çıkar: yeterince düşük bir merkezi frekansla. F0, gerekli endüktans değeri çekirdekli bobinlerin kullanımını zorlar ve sonra burada üzerinde durmanın muhtemelen bir anlamı olmayan kendi sorunlarımız vardır.

Örneğin, tepe bastırıcı devreyle tamamen aynı parametrelere sahip bir devreyi alıyoruz. Yani: F0 = 1000 Hz, FH = 1100 Hz, FL = 910 Hz, N0 = 0,631, N = 0,794. Elde edilen değerler diyagramda gösterildiği gibidir (Şekil 7).

Buradaki bobinin endüktansının tepe bastırıcı devresinden neredeyse yirmi kat daha fazla olduğunu ve kapasitansın aynı miktarda daha küçük olduğunu lütfen unutmayın. Hesapladığımız devrenin frekans cevabı (Şekil 8).

Yük endüktansının (0,25 mH) varlığında seri zayıflatıcının (Rs direnci) verimliliği artan frekansla (kırmızı eğri) azalmakta, yüksek frekanslarda ise artış görülmektedir.

Dip dengeleme devresi filtrenin her iki tarafına da monte edilebilir (Şek. 9 ve 10). Ancak şunu unutmamalıyız ki kompansatör yüksek geçişli veya alçak geçişli filtreden sonra takıldığında (Şekil 9 ve 10'daki mavi eğri), filtrenin kalite faktörünün arttığını ve kesme frekansının arttığını unutmamalıyız. Böylece, yüksek geçişli filtre durumunda kesme frekansı 4 kHz'den 5 kHz'e çıkmış, alçak geçişli filtrenin kesme frekansı ise 250 Hz'den 185 Hz'e düşmüştür.

Bu, pasif filtrelere adanmış seriyi tamamlıyor. Elbette birçok soru araştırmamızın dışında kaldı ama sonuçta bilimsel bir dergi değil, genel bir teknik dergimiz var. Ve kişisel görüşüme göre seride verilen bilgiler çoğu pratik problemin çözümü için yeterli olacaktır. Daha fazla bilgi edinmek isteyenler için aşağıdaki kaynaklar faydalı olabilir. İlk olarak: http://www.educypedia.be/electronics/electronicaopening.htm. Bu bir eğitim sitesidir ve belirli konulara adanmış diğer sitelere bağlantı verir. Özellikle filtreler (aktif ve pasif, hesaplama programları ile) hakkında pek çok faydalı bilgiyi burada bulabilirsiniz: http://sim.okawa-denshi.jp/en/. Genel olarak bu kaynak, mühendislik faaliyetlerine katılmaya karar vermiş olanlar için faydalı olacaktır. Artık bunların ortaya çıktığını söylüyorlar...

Pirinç. 1. Çift RF devre şeması

Pirinç. 2. Çift düzeltme devresinin frekans tepkisi

Pirinç. 3. Tepe bastırıcı devresi

Pirinç. 4. Tepe bastırma devresinin frekans özellikleri

Pirinç. 5. Yüksek geçiş filtresiyle birlikte düzelticinin frekans özellikleri

Pirinç. 6. Alçak geçiren filtreyle birlikte düzelticinin frekans özellikleri

Pirinç. 7. Arıza telafi planı

Pirinç. 8. Sarkma dengeleme devresinin frekans özellikleri

Pirinç. 9. Yüksek geçiş filtresiyle birlikte devrenin frekans özellikleri

Pirinç. 10. Alçak geçiren filtre ile birlikte devrenin frekans özellikleri

Ekim 2009 tarihli "Avtozvuk" dergisindeki materyallere dayanarak hazırlanmıştır.www.avtozvuk.com

• öğretici

Kısa tanıtım

İşlemsel yükselteçler konusunda spam yazmaya devam ediyorum. Bu yazımda op amp'ler ile ilgili en önemli konulardan birine genel bir bakış sunmaya çalışacağım. Öyleyse hoşgeldin aktif filtreler.

Konuya genel bakış

RC, LC ve RLC filtre modellerine daha önce rastlamış olabilirsiniz. Çoğu görev için oldukça uygundurlar. Ancak bazı uygulamalar için daha düz bant genişliği özelliklerine ve daha dik eğimlere sahip filtrelere sahip olmak çok önemlidir. Aktif filtrelere ihtiyacımız olan yer burasıdır.
Hafızanızı tazelemek için filtrelerin ne olduğunu hatırlatmama izin verin:
Alçak geçiş filtresi(LPF) - belirli bir frekansın (kesme frekansı da denir) altındaki bir sinyali iletir. Vikipedi
Yüksek geçiren filtre(HPF) - kesme frekansının üzerinde bir sinyal iletir. Vikipedi
Bant Geçiren Filtre- yalnızca belirli bir frekans aralığını geçirir. Vikipedi
Çentik Filtresi- yalnızca belirli bir frekans aralığını geciktirir. Vikipedi
Biraz daha şarkı sözleri. Yüksek geçiş filtresinin genlik-frekans yanıtına (AFC) bakın. Bu grafikte henüz ilginç bir şey aramayın, yalnızca alanlara ve adlarına dikkat edin:

Aktif filtrelerin en yaygın örnekleri “Bütünleştiriciler ve farklılaştırıcılar” bölümünde görülebilir. Ancak bu yazıda bu devrelere dokunmayacağız çünkü pek etkili değiller.

Filtre seçme

Filtrelemek istediğiniz sıklığa zaten karar verdiğinizi varsayalım. Şimdi filtre türüne karar vermeniz gerekiyor. Daha doğrusu özelliklerini seçmeniz gerekiyor. Başka bir deyişle, filtrenin nasıl "davranacağı".
Ana özellikler şunlardır:
Tereyağı filtresi- geçiş bandındaki en düz özelliğe sahiptir ancak yumuşak bir yuvarlanma özelliğine sahiptir.
Chebyshev filtresi- en dik yuvarlanmaya sahiptir, ancak geçiş bandında en dengesiz özelliklere sahiptir.
Bessel filtresi- iyi bir faz frekansı tepkisine ve oldukça "düzgün" bir düşüşe sahiptir. Sayımlar En iyi seçim, belirli bir görev yoksa.

Biraz daha bilgi

Bu görevi tamamladığınızı varsayalım. Artık hesaplamalara güvenle başlayabilirsiniz.
Birkaç hesaplama yöntemi vardır. İşleri karmaşıklaştırmayalım ve en basitini kullanalım. Ve en basiti “tablo” yöntemidir. Tablolar ilgili literatürde bulunabilir. Uzun süre aramanıza gerek kalmaması için Horowitz ve Hill'in "The Art of Circuit Design" adlı eserinden alıntı yapacağım.
Alçak geçiren filtre için:

Bütün bunları edebiyatta bulup okuyabileceğinizi söyleyelim. Özellikle filtre tasarımına geçelim.

Hesaplama

Bu bölümde tüm filtre türlerini kısaca gözden geçirmeye çalışacağım.
Bu yüzden, 1. Egzersiz. Butterward karakteristiğine göre kesme frekansı 150 Hz olan ikinci dereceden bir alçak geçiren filtre oluşturun.
Başlayalım. Eğer n'inci çift mertebeden bir filtremiz varsa, bu onun n/2 opamp'a sahip olacağı anlamına gelir. Bu görevde - bir.
Alçak geçiren filtre devresi:


Bu tür hesaplamalarda şu dikkate alınır: R1 = R2, C1 = C2.
İşarete bakalım. Bunu görüyoruz K = 1,586. Buna biraz sonra ihtiyacımız olacak.
Alçak geçiren filtre için:
elbette nerede
kesme frekansıdır.
Hesaplamayı yaptıktan sonra şunu elde ederiz. Şimdi elemanları seçmeye başlayalım. Op-amp'e 1 adet miktarında “ideal” karar verdik. Önceki eşitlikten, hangi unsuru “önce” seçtiğimizin bizim için önemli olmadığını varsayabiliriz. Dirençle başlayalım. Direnç değerinin 2 kOhm ila 500 kOhm aralığında olması en iyisidir. Gözle 11 kOhm olsun. Buna göre kapasitörün kapasitansı 0,1 µF'ye eşit olacaktır. Geri besleme dirençleri için değer R keyfi olarak alıyoruz. Genellikle 10 kOhm alıyorum. Daha sonra üst değer için tablodan K'yi alıyoruz. Bu nedenle düşük olanın direnç değeri olacaktır R= 10 kOhm ve üst 5,8 kOhm.
Frekans tepkisini toplayalım ve simüle edelim.

Görev #2. Bessel karakteristiğini kullanarak 800 Hz kesme frekansına sahip dördüncü dereceden yüksek geçişli bir filtre oluşturun.
Karar verelim. Dördüncü dereceden bir filtre olduğundan devrede iki adet op-amp bulunacaktır. Burada her şey hiç de zor değil. Basitçe 2 yüksek geçişli filtre devresini basamaklandırıyoruz.
Filtrenin kendisi şöyle görünür:


Dördüncü dereceden bir filtre şuna benzer:


Şimdi hesaplama. Gördüğünüz gibi dördüncü dereceden bir filtre için 2'ye kadar değerimiz var İLE. Birincisinin ilk basamak için, ikincisinin ikincisi için tasarlanması mantıklıdır. Değerler İLE sırasıyla 1.432 ve 1.606'ya eşittir. Tablo alçak geçiren filtreler (!) içindi. Yüksek filtreyi hesaplamak için bir şeyi değiştirmeniz gerekir. Oranlar İLE her durumda aynı kalır. Bessel ve Chebyshev karakteristikleri için parametre değişir
- frekansı normalleştirme. Artık şuna eşit olacaktır:

Chebyshev ve Bessel filtreleri için hem düşük frekanslar hem de yüksek frekanslar için aynı formül geçerlidir:

Lütfen her bir kademe için ayrı ayrı saymanız gerekeceğini unutmayın.
İlk kademe için:

İzin vermek İLE= 0,01 µF, o zaman R= 28,5 kOhm. Geri bildirim dirençleri: her zamanki gibi daha düşük, 10 kOhm; üst - 840 Ohm.
İkinci kademe için:

Kapasitörün kapasitansını değiştirmeden bırakalım. Bir kere C = 0,01 µF, ardından R= 32 kOhm.
Frekans tepkisini oluşturuyoruz.

Bant geçişli veya çentikli filtreler oluşturmak için, bir alçak geçişli filtreyi ve bir yüksek geçişli filtreyi basamaklandırabilirsiniz. Ancak bu türler, zayıf özelliklerinden dolayı sıklıkla kullanılmamaktadır.
Bant geçiren ve çentik filtreleri için "tablo yöntemini" de kullanabilirsiniz, ancak özellikler biraz farklıdır.
Size sadece bir işaret vereceğim ve biraz açıklayacağım. Çok fazla uzatmamak için dördüncü dereceden bant geçiren filtre için değerler hemen alınır.

a1 Ve b1- hesaplanan katsayılar. Q- kalite faktörü. Bu yeni parametre. Kalite faktörünün değeri ne kadar yüksek olursa, düşüş o kadar “keskin” olacaktır. Δf- iletilen frekans aralığı ve örnekleme -3 dB düzeyindedir. Katsayı α - hesaplanan başka bir katsayı. İnternette bulunması oldukça kolay olan formüller kullanılarak bulunabilir.
Tamam, bu kadar yeter. Şimdi iş görevi.
Görev #3. Merkez frekansı 10 kHz, iletilen frekansların bant genişliği 1 kHz ve merkez frekans noktasında 1'e eşit kazanç olan Butterward karakteristiğini kullanarak dördüncü dereceden bir bant geçiren filtre oluşturun.
Gitmek. Dördüncü dereceden filtre. Bu iki op-amp anlamına gelir. Hesaplama elemanlarını içeren tipik bir diyagram sunacağım.


İlk filtre için merkez frekansı şu şekilde tanımlanır:

İkinci filtre için:

Özellikle bizim durumumuzda yine tablodan kalite faktörünü belirliyoruz. Q= 10. Filtrenin kalite faktörünü hesaplayın. Üstelik her ikisinin de kalite faktörünün eşit olacağını belirtmekte fayda var.

Merkez frekans bölgesi için kazanç düzeltmesi:

Son aşama bileşenlerin hesaplanmasıdır.
Kapasitör 10 nF olsun. Daha sonra ilk filtre için:



(1) ile aynı sırada bulduğumuz R22 = R5 = 43,5 kOhm, R12 = R4= 15,4 kOhm, R32 = R6= 54,2Ohm. Kullandığımız ikinci filtre için şunu unutmayın
Ve son olarak frekans tepkisi.

Bir sonraki durak bant durdurma filtreleri veya çentik filtreleridir.
Burada birkaç varyasyon var. Muhtemelen en basiti Wien-Robinson Filtresidir. Tipik devre aynı zamanda 4. dereceden bir filtredir.


Son görevimiz.
Görev #4. Merkezi frekansı 90 Hz olan, kalite faktörüne sahip bir çentik filtresi oluşturun Q= 2 ve geçiş bandındaki kazanç 1'e eşittir.
Öncelikle kapasitörün kapasitansını rastgele seçiyoruz. Diyelimki C = 100 nF.
Değerini belirleyelim R6 = R7 = R:

Bu dirençlerle "oynayarak" filtremizin frekans aralığını değiştirebilmemiz mantıklıdır.
Daha sonra ara katsayıları belirlememiz gerekiyor. Bunları kalite faktörü aracılığıyla buluyoruz.


İsteğe göre bir direnç seçelim R2. Bu özel durumda 30 kOhm olması en iyisidir.
Artık geçiş bandındaki kazancı düzenleyecek dirençler bulabiliriz.


Ve son olarak rastgele seçmeniz gerekiyor R5 = 2R1. Benim devremde bu dirençler sırasıyla 40 kOhm ve 20 kOhm değerine sahip.
Aslında frekans yanıtı:

Neredeyse son

Biraz daha fazlasını öğrenmek isteyenlere Horowitz ve Hill'in "The Art of Circuit Design" kitabını okumalarını tavsiye edebilirim.
Ayrıca, D. Johnson “Aktif filtreler el kitabı”.

Kendi subwoofer filtrenizi yapın

Bir subwoofer için kendi filtrenizi yapmak ilk bakışta göründüğü kadar zor değildir. Kendiniz yapma kararı kolay gelmiyor.
Er ya da geç, tüm araç ses tutkunları profesyonel olur ve ses sistemini geliştirmek için her yolu dener. Bir subwoofer için en basit alçak geçiş filtresi ve üretimi, modernizasyon çözümlerinden biri haline gelecektir.

Amaç

"Yerel" bandın (etkili bir şekilde çoğaltılmış) sınırlarının ötesinde, hoparlörden gelen ses basıncı gözle görülür şekilde azalır ve aynı zamanda distorsiyon seviyesi de artar. Bu durumda, bir tür ses kalitesinden bahsetmek aptalcadır ve bu nedenle sorunu çözmek için ses sisteminde birkaç hoparlör kullanmanız gerekir (bkz.).
Gerçek bu: Bu hem ev akustiğinde hem de araç ses sisteminde oluyor. Bu haber değil.

Arabalardaki tipik hoparlör düzenleri ve filtrelerin rolü

Araba akustiğine gelince, bir ses sistemi oluşturmak için muhtemelen araba sesine pek aşina olmayan herkesin aşina olduğu iki tipik şemayı vurgulamak istiyorum.
Aşağıdaki şemalardan bahsediyoruz:

• En popüler şema üç konuşmacıyı içerir. Bu bir woofer (yalnızca düşük frekansları hedefleyen), orta ve düşük frekanslı bir hoparlör (orta bas) ve yüksek frekanslı üremeden sorumlu bir tweeter'dır.

Not. Bu devre çoğunlukla amatörler tarafından kullanılır ve akustik devrenin uygun şekilde kullanıldığı her arabada bulunabilir.

• Aşağıdaki şema daha fazla profesyonel ve araç ses yarışmalarına katılanlar içindir. Burada her frekans aralığından ayrı bir hoparlör sorumludur.

Not. Önemli farklılıklara rağmen, her iki şema da aynı kurala uyuyor: her konuşmacı kendi frekans bandını yeniden üretmekten sorumludur ve diğerlerini etkilemez.

Rolü belirli "doğal" frekansları izole etmek ve "yabancı" frekansları bastırmak olan elektrik filtreleri tam da bu gereksinimi ihlal etmemek için tasarlanmıştır.

Filtre türleri

• Çentik filtresi, bant geçiren filtrenin tam tersidir. Burada PF'nin değişmeden geçtiği bant bastırılır ve bu aralığın dışındaki bantlar güçlendirilir;
• FINCH veya kızılötesi düşük frekanslı bastırma filtresi diğerlerinden farklıdır. Çalışma prensibi, düşük kesme hızına (10-30Hz) sahip yüksek frekansların bastırılmasına dayanmaktadır. Bu filtrenin amacı bas gitaristi doğrudan korumaktır.

Not. Birkaç filtrenin kombinasyonuna akustikte geçiş denir.

Seçenekler

Filtre türlerine ek olarak parametrelerini de ayırmak gelenekseldir.
Örneğin, düzen gibi bir parametre, bobinlerin ve kapasitörlerin (reaktif elemanlar) sayısını gösterir:

• 1. derece yalnızca bir öğe içerir;
• 2. dereceden iki eleman vb.

Daha az önemli olmayan bir diğer gösterge, filtrenin "yabancı" sinyallerini ne kadar keskin bir şekilde bastırdığını gösteren frekans tepkisinin eğimidir.

Subwoofer için

Prensip olarak, bu filtre de dahil olmak üzere herhangi bir filtre, birkaç unsurun birleşiminden oluşur. Bu bileşenler belirli frekanslardaki sinyalleri seçici olarak iletme özelliğine sahiptir.
Bas gitarist için bu ayırıcı için üç popüler şemayı ayırmak gelenekseldir.
Aşağıda sunulmuştur:

• İlk şema en basit ayırıcıyı içerir (ki bunu kendi ellerinizle yapmak zor değildir). Toplayıcı olarak tasarlanmıştır ve bir transistör kullanır.
  Elbette bu kadar basit bir filtreyle ciddi ses kalitesi elde edilemez ancak sadeliği nedeniyle amatörler ve acemi radyo meraklıları için mükemmeldir;

• Diğer iki plan birincisinden çok daha karmaşıktır. Bu devrelere göre oluşturulan elemanlar, sinyal çıkış noktası ile bas amplifikatörünün girişi arasına yerleştirilir.

Separatör, basit veya karmaşık ne olursa olsun, aşağıdaki teknik özelliklere sahip olmalıdır.

2 yollu amplifikatör için basit bir filtre

Bu ayırıcı herhangi bir özel kurulum gerektirmez ve montajı çok kolaydır. Mevcut op-amp'ler kullanılarak gerçekleştirildi.

Not. Bu filtre devresinin diğerlerine göre küçük bir avantajı vardır. Düşük frekanslı kanal aşırı yüklendiğinde, distorsiyonlarının orta/yüksek frekans bağlantısı tarafından iyi bir şekilde maskelenmesi ve dolayısıyla işitme üzerindeki olumsuz yükün gözle görülür şekilde azalması gerçeğinde yatmaktadır.

Başlayalım:

• Giriş sinyalini işlemsel yükseltici MC1'in girişine uyguluyoruz (aktif bir alçak geçiş filtresinin işlevini yerine getiriyor);
• Ayrıca sinyali MC2 amplifikatörünün girişine de besliyoruz (bu durumda bir diferansiyel amplifikatörden bahsediyoruz);
• Şimdi alçak geçişli filtre MS1'in çıkışından gelen sinyali MS2'nin girişine uyguluyoruz.

Not. Böylece MS2'de sinyalin (giriş) düşük frekanslı kısmı spektrumdan çıkarılır ve çıkışta sinyalin yüksek frekanslı kısmı görünür.

• Geçiş frekansı haline gelecek olan alçak geçiş filtresinin belirtilen kesme frekansını sağlıyoruz.

Kendi ellerinizle bir filtre yapma süreci, tematik video incelemesine aşina olmayı gerektirecektir. Ek olarak, ayrıntılı fotoğrafları - materyaller, diyagramlar, diğer talimatlar ve çok daha fazlasını - incelemek faydalı olacaktır.
Filtreyi kendiniz yapmanın ve kurmanın maliyeti minimumdur çünkü neredeyse hiçbir masrafa gerek yoktur.

Bu filtre güçlü bir araba subwoofer'ı için yapıldı. Sunulan şema tüm gereksiz bantları kesip sadece düşük olanları bırakan bir şemadır. Sinyal daha sonra güçlendirilir ve subwoofer amplifikatörünün girişine beslenir. Bu alçak geçiş filtresi sayesinde kafanın düşük frekanslarda (genellikle BASS olarak adlandırılır) çalması sağlanır.

Aktif subwoofer devresi

Alçak geçiş filtresine ek olarak kartta her iki kanalın sinyalini toplamak için tasarlanmış bir toplayıcı da bulunur. Bu bloğun girişine iki kanaldan (stereofonik) bir sinyal verilir; toplayıcıya girdiğinde sinyal tek bir sinyale dönüşür, bu da ek amplifikasyonun elde edilmesini mümkün kılar. Toplama işleminden sonra sinyal filtrelenir ve 16Hz'in altındaki ve 300Hz'in üzerindeki frekanslar kesilir. Kontrol filtresi sinyali 35Hz - 150Hz arasında keser.

Böylece belirlenen limitler dahilinde ayarlanabilme özelliğine sahip düşük frekanslı bir sinyal alıyoruz. Subwoofer'ı otomobilin akustiğiyle eşleştirmeyi mümkün kılan bir faz kontrolü de bulunmaktadır.

Alçak geçiren filtre devresinde sadece film kapasitörler kullandım, amplifikatörlerde seramikten daha iyi olduğunu söylüyorlar ama seramik olanlarla da çok iyi çalışıyorlar, fark çok büyük değil.

Kurulum tarihinde gerçekleştirildi baskılı devre kartı LUT yöntemi kullanılarak oluşturulan .

LPF.lay

Böyle bir subwoofer, güçlü bir güç kaynağıyla birlikte çalıştığı için iki kutuplu bir güç kaynağı (+/-15V) tarafından çalıştırılır. Amplifikatöre ve filtre ünitesine güç sağlamak için yalnızca bir güç kaynağınız varsa (benim durumumda olduğu gibi), alçak geçişli filtre ünitesi iki kutuplu bir voltaj regülatörüne ihtiyaç duyar.
Böyle bir toplayıcı ve alçak geçişli filtre ünitesi, kelimenin tam anlamıyla herhangi bir güç amplifikatörüyle çalışabilir. Üç kontrol, bunlardan biri ses seviyesini ayarlamak için tasarlanmış, diğeri düşük frekansları kesmek için, üçüncüsü ise yumuşak faz kontrolü (yukarıda belirtildiği gibi).

Benim durumumda sadece mikro devreler satın alındı, diğer tüm pasif bileşenler eski kartlardan çıkarıldı. Alçak geçiren filtre girişindeki film kapasitörleri eski bir TV'den lehimlenmiştir, kısacası, böyle bir ünitenin maliyeti minimumdur, en fazla 3 dolardır, karşılığında benzer bir filtre ünitesinin kullanıldığı için gurur duyabilirsiniz. fiyatı yaklaşık 400 dolar olan modern araba amplifikatörleri.