Активный фильтр для сабвуфера высоких и низких частот

Сабвуферы и акустические системы

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

Простейший фильтр для сабвуфера

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

jelektricheskaja_shema_filtra_dlja_sabvufera-560x273

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

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

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

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

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

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

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

pechatnaja_plata_filtra_dlja_sabvufera

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

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

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

diagramma_achh_filtra_dlja_sabvufera

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

Фильтр для малой громкости

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

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

Оцените статью
radiochipi.ru
Добавить комментарий

Нажимая на кнопку "Отправить комментарий", я принимаю политику конфиденциальности.

  1. V

    статья не очень… я например чайник, я не смог ничего понять в данной статье так как много непонятных аббревиатур… надо учитывать то что человек читающий эту статью может быть новичком…

Adblock
detector