Как сделать фильтр низких частот

Как сделать фильтр низких частот

Нет, нет, не пугайтесь! Если вы доучились до 9-ого класса, это для вас будет семечки.

В этой главе мы узнаем (а точнее вспомним) много нового об электричестве, а потом в двух словах я вам расскажу, как делать фильтры. Так что можете сразу перейти к самому интересному и не париться.

Для тех, кто все же не боится париться я, для начала расскажу для чего же нужны эти самые пресловутые фильтры. Как вы уже поняли, эти фильтры фильтруют. На самом деле все эти фильтры являются фильтрами низких частот (электрический сигнал с частотой звука – это сигнал низкой частоты, а высокой – это уже радиочастоты), но для упрощения разделим их на низкочастотные фильтры (ФНЧ) и высокочастотные фильтры (ФВЧ). ФВЧ отсекают (как серпом), т.е. просто не пропускают низкочастотную составляющую сигнала, а ФНЧ – высокочастотную.
Электрический сигнал с частотой звука представляет из себя приблизительно вот что:
Рисунок 0 Что мы здесь видим? Мы видим диаграмму. Эта фиолетовая (или лиловая, или сиреневая, а для дальтоников — серенькая) линия показывает, как в течение времени изменяется напряжение в проводах, подключенных к колонке. Состоит эта диаграммка из вытянутых (низкочастотных) и сжатых (высокочастотных) гармошечек. Если к этому участку фонограммы применить ФНЧ, то выйдет такая фигня:
Рисунок 1 Т.е. в фонограмме пропадут сжатые гармошки.
А если применить ФВЧ, то выйдет вот что:
Рисунок 2 Теперь пропали вытянутые гармошки. Вам понятно? Мне нет.… Ну да, ладно. Проблемы шерифа, как говорится, индейцев не касаются.
Что ж такое эти пресловутые фильтры?

ФНЧ представляет собой просто катушку, намотанную толстым проводом (диаметром порядка 0,6-1,2 мм) на пластиковый, деревянный, картонный или другой немагнитный каркас. Чем больше витков в катушке и чем больше диаметр провода, тем больше индуктивность, а, следовательно, тем ниже частота среза (тем уже пропускаемая полоса частот) фильтра. Принцип действия заключается в свойстве катушки с увеличением частоты увеличивать свое сопротивление.
Вот так динамик будет играть одни басы:
Рисунок 3

ФВЧ представляет собой кондер (конденсатор, емкость и т.п.) Кондер представля… вообщем они разные бывают. В основном в качестве ФВЧ применяются бумажные кондеры, такие параллелограммчики с двумя выводами. Для ФВЧ рекомендую применять высоковольтные (не ниже 160 В) конденсаторы, у них и ток утечки поменьше и «звучат они ярче». Главное, внимательно поищите обозначение на кондере «+», или «-», или толстой цветной точки (полосы), или отличия в толщине выводов. Если их нет, значит кондер подойдет. Поляризованные (у которых есть + и -) конденсаторы применять можно, но не нужно. Конденсатор работает как катушка, тока наоборот. Т.е. с уменьшением частоты сопротивление конденсатора возрастает (постоянный ток кондер не пропускает вообще). Чем меньше емкость (количество микрофарад), тем выше частота среза (или уже пропускаемая полоса частот) фильтра.
Вот так динамик будет играть одни тарелочки:
Рисунок 4

А как же быть со средними частотами? – спросите вы меня. А я вам отвечу так. Нормальные люди применяют два фильтра (ФНЧ и ФВЧ) таким образом, что остается только средние частоты, а остальное отрезается. Но я к нормальным людям конечно не отношусь (мне влудень мотать катушку для СЧ), поэтому я оставляю среднечку высокие частоты и подключаю только кондер (микрофарад так на 25-40).

Постойте, а зачем же нужны эти фильтра, может ну их… Можно, конечно, и ну их…, только не советую. Попробуйте на минимальной громкости подключить пищалку без кондера. Пищалка будет хрипеть, кряхтеть, но не как не пищать. Мощные ударные, которые поступают на нее, забивают нежные верха, и вообще без кондера пищалка быстренько перегорит.
Попробуйте подключить лопух без фильтра. Да ничо, нормально играет. Странно… Играет он конечно нормально, но вот КПД его упал довольно значительно. Это происходит из-за того, что «нежные» верха жестко «держат» динамик, заставляя колебаться с малой амплитудой, гася тем самым большие по амплитуде басы. Другими словами: ему бы болтаться туда-сюда, а его держат.
Среднечок сочетает в себе оба недостатка. Поэтому ему желательно два фильтра. Однако, если вы делаете студийного качества колонки (здесь подойдет закрытый ящик и один хороший широкополосник), фильтра вам даже противопоказаны (чем больше электрических элементов, тем больше искажений). Но тут другой случай, тут в ущерб КПД мы добиваемся высокого качества.

Итак, ФНЧ представляет собой катушку. Я рекомендую намотать 240 витков провода диаметром 1 мм (ПЭВ-2, покрытый лаком) на каркасе высотой 24 мм и диаметром 25 мм. Частота среза в этом случае будет порядка 350 Гц. От каждых 60 витков советую сделать отводы в виде петелек для дальнейшего настраивания на свой вкус звука колонки, а также для взятия СЧ (одна катушка для лопуха и среденечка). Наматывать можно вразвалку, как получится, только витки нужно делать как можно туже.

ФВЧ представляет собой кондер. Я рекомендую для ВЧ конденсатор емкостью в 1 мкФ и на 400 В. Для СЧ – 40 мкФ и 160 В.

Подведем итог. Мы с вами, не зная, что такое АЧХ, крутизна характеристики, скорость нарастания сигнала, звуковая атака, мили Генри, искажение типа «ступенька», децибелы, звуковое давление и прочая умная хрень сумели построить колонки. Я думаю, цель достигнута.

Фильтр для сабвуфера своими руками

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

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

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

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

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

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

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

Функции и принцип работы фильтров для сабвуфера

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

Преимущества активных низкочастотных динамиков заключается в следующем:

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

Виды фильтров для низких частот (НЧ)

• Аналоговые схемы.
• Цифровые устройства.
• Программные фильтры.

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

По крутизне спада

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

Основные характеристики фильтров:

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

Дополнительные параметры оценки фильтров акустических сигналов:

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

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

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

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

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

Принцип работы заключается в следующем:

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

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

Как сделать простой фильтр для сабвуфера своими руками

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

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

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

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

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

В качестве примера возьмем простейший пассивный НЧ фильтр второго порядка.

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

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

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

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

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

Как сделать фильтр низких частот своими руками?

Фильтры низких и высоких частот являются неотъемлемой частью любого усилителя. Устанавливаются они, как правило, рядом с электрической катушкой. Подвижные элементы в данном случае отсутствуют. К основным параметрам таких устройств относится показатель полосы пропускания. Дополнительно специалистами может быть рассчитан перехват сигнала. Если говорить про фильтры низких колебаний, то их чаще всего можно встретить в сабвуферах. В данном случае преобразователь занимается изменением высокочастотных волн.

Как сделать простой фильтр?

Для того чтобы собрать фильтр низких частот своими руками, сетку лучше всего изначально подбирать магнитную. Электрическая катушка в данном случае должна располагаться за резисторами. Чтобы увеличить полосу пропускания тока, используют специальный преселектор. Дополнительно он в устройстве исполняет роль проводника. Перехват сигнала у фильтра зависит исключительно от типов конденсаторов.

Наиболее распространенными на сегодняшний день принято считать полевые модели. Емкость у них в среднем колеблется в районе 3 пФ. Все это в конечном счете позволит стабилизировать коротковолновые импульсы в цепи. Для создания искусственных сигналов применяется ревербератор. Преобразование в данном случае должно происходить без изменения показателя предельной частоты.

Расчет фильтра

Расчет фильтра низких частот осуществляется через колебания среза. Дополнительно в формуле учитывается коэффициент передачи постоянного сигнала. Если говорить про активные типы фильтров, то емкость конденсаторов также берется во внимание. Для учета амплитуды колебаний дополнительно рассчитывается передаточная функция. Если частота выходного сигнала в конечном счете превышает первоначальные параметры, то коэффициент постоянного сигнала будет положительным.

Активные типы фильтров

Активный фильтр низких частот в первую очередь выделяется высокой полосой пропускания на уровне 5 Гц. Дополнительно в системе устанавливаются элементы для перехвата сигнала. Конденсаторы в данном случае припаиваются на специальной магнитной сетке. Для регулировки предельной частоты применяются транзисторы. Расширение возможностей устройства может осуществляться путем добавления в цепь конденсаторов. Емкость их должна составлять минимум 40 пФ.

Для положительной обратной связи применяется аналоговый модулятор. Устанавливается он в цепи только за конденсаторами. Колебательные контуры в системе можно стабилизировать при помощи стабилитронов. Пропускная способность их обязана составлять минимум 5 Гц. В данном случае параметр отрицательного сопротивления напрямую зависит от перекрытия диапазона частот.

Пассивные типы фильтров

Пассивный фильтр низких частот работает по принципу искажения колебаний. Происходит это путем установки ревербератора. Все элементы цепи в этом случае располагаются на магнитной сетке. Модуляторы в фильтрах используются самые разнообразные. Наиболее распространенными на сегодняшний день принято считать двухсторонние аналоги.

Периодическое изменение колебаний дополнительно может происходить путем изменения положения транзисторов. Конденсаторов всего у фильтра должно иметься три. В данном случае многое зависит от полосы пропускания непосредственно усилителя. Если этот параметр превышает 10 Гц, то конденсаторов в устройстве должно быть как минимум четыре.

Дополнительно перед их установкой рассчитывается предельное напряжение. Для этого необходимо взять номинальный ток блока питания и с учетом емкости конденсаторов соотнести его к поперечному траверсу. Чтобы минимизировать чувствительность фильтра, применяются специальные тетроды. Данные элементы являются довольно дорогими, однако качество прохождения сигнала значительно улучшается.

Устройства на резисторах ПР1

Фильтр низких частот первого порядка с указанными резисторами способен справляться с предельным сопротивлением на уровне 4 Ом. Все элементы цепи, как правило, располагаются на магнитной сетке. Конденсаторы можно устанавливать в систему самые разнообразные. В данном случае важно заранее просчитать показатель полосы пропускания. Если емкость конденсаторов превышает 2 пФ, то стабилитрон необходимо использовать обязательно.

Дополнительно некоторыми специалистами устанавливается ревербератор, который способен значительно снизить амплитуду колебаний. Промежуточная частота в данном случае довольно сильно зависит от сопряжения контуров. Номинальное напряжение блока питания обязано быть не ниже 20 В. Чтобы фильтр низких частот успешно справлялся с помехами, диоды в системе применяются кремниевого типа. Если блок питания устанавливается свыше 30 В, то транзисторы в конечном счете могут сгореть.

Как собрать модель с резисторами ПР2?

Простой фильтр низких частот с резисторами данного типа способен довольно успешно эксплуатироваться с блоком питания на 30 В. В этом случае параметр полосы пропускания обязан находиться на уровне не ниже 40 Гц. Положительная обратная связь в системе обеспечивается за счет стабильности колебаний.

Параметр отрицательного сопротивления во многом зависит от скважности импульсов. Расчет фильтра низких частот в данном случае необходимо проводить с учетом показателя концентрации. Конденсаторы в системе целесообразнее устанавливать емкостного типа. Диодные мосты в устройствах используются довольно редко. Обусловлено это именно отсутствием резонансных частот.

Модели с мощными преобразователями

Фильтры с мощными преобразователями позволяют значительно повысить коэффициент пропускания – до уровня 33 Гц. При этом отрицательное сопротивление в системе не будет превышать 4 Ом. Катушки в данном случае используются электрические. Подвижные элементы, в свою очередь, не применяются. Преселектор в фильтре, как правило, располагается сразу за катушкой. Чтобы минимизировать риски различных сбоев, используют специальные стабилитроны.

Резисторы в данном случае следует подбирать аналогового типа. Чтобы уменьшить обратную связь в устройстве, конденсаторы устанавливают попарно. В некоторых случаях стабилитроны применяются двухстороннего действия. Однако недостатки у них также имеются. В первую очередь среди них следует отметить довольно резкое повышение чувствительности устройства.

Устройства с емкостными конденсаторами

Фильтры с емкостными конденсаторами отличаются стабильностью настройки контура. При этом параметр полосы пропускания напрямую зависит от типа электрической катушки. Если рассматривать хроматические аналоги, то они выделяются высоким параметром предельной частоты. Дополнительно важно учитывать объем конденсаторов в фильтре. Скважность последовательности импульсов зависит только от типа преобразователя.

В некоторых случаях фильтр низких частот не работает из-за резкого повышения температуры. В данном случае необходимо дополнительно установить тиристор возле катушки. С инерционными усилителями фильтры данного типа не способны работать. Дополнительно следует учитывать, что блок питания предельное напряжение обязан выдерживать как минимум 30 В.

Модели с полевыми конденсаторами

Фильтр низких частот с использованием полевых конденсаторов является довольно распространенным. Во многом это связано с его дешевизной. В данном случае параметр полосы пропускания будет находиться на уровне 5 Гц. В свою очередь, отрицательное сопротивление цепи зависит от установленных транзисторов. Если использовать одноканальные элементы, то они позволят значительно сократить образцовое напряжение.

Отклонение фактической индуктивности у фильтра зависит от чувствительности прибора. Стабилитроны в системе применяются довольно редко. Однако если параметр отрицательного сопротивления превышает 5 Ом, то их следует использовать. Дополнительно можно задуматься над применением тиристоров. Во многом данные элементы позволят справиться с дипольностью в системе. Таким образом, чувствительность прибора значительно снизится.

Как использовать продольный резонатор?

Продольные резонаторы в фильтрах устанавливаются довольно редко. Предназначены данные устройства для повышения сопряжения контуров. В результате параметр полосы пропускания может увеличиться до 40 Гц. Чтобы система работала должным образом, дополнительно устанавливаются стабилитроны. Преселекторы в данном случае будут бесполезными. Также перед установкой стабилитрона необходимо задуматься о параметре отрицательного сопротивления.

Если он превышает 5 Ом, то необходимо использовать емкостные конденсаторы. Минимизация сбоев в системе может осуществляться несколькими способами. Наиболее популярными из них принято считать установку триггеров. Дополнительно многие специалисты советуют возле катушек размещать специальные ограничители. Данные устройства в конечном счете позволят резонатору работать более стабильно.

Применение диэлектрических резисторов в схеме

Диэлектрические резисторы в фильтрах не являются большой редкостью. Предназначены они для того, чтобы понижать параметр отрицательного сопротивления. При этом использовать мощные блоки питания есть возможность. Диоды в данном случае применяются в основном опорного типа. Согласование резонансных частот зависит исключительно от отдачи резистора.

Конденсаторы для фильтра подбираются с емкостью не менее 5 пФ. Это необходимо для того, чтобы повысить параметр полосы пропускания как минимум до 3 Гц. Все это в конечном счете позволит привести в норму чувствительность прибора. Дополнительно для расчета фильтра применяется показатель образцового напряжения. В среднем он находится на уровне 30 В. Если тиристоры в системе не использовать, то резисторы в конечном счете могут пострадать.

Модели с модуляторами

Фильтр низких частот с модулятором необходим для того, чтобы у пользователя была возможность настраивать прибор. При этом параметр полосы пропускания у таких устройств может быть различным. Устанавливается модулятор, как правило, на магнитной сетке. Преселектор на пару с вышеуказанным элементом использоваться может. Дополнительно следует отметить, что модулятор в некоторых случаях способен создавать низковолновые помехи. Обусловлено это повышением образцового напряжения. Чтобы минимизировать риски, в данном случае лучше рядом с модулятором устанавливать средней мощности стабилитрон.

Широкополосные резисторы для фильтров

Усилитель-фильтр низких частот с широкополосными резисторами имеет как преимущества, так и явные недостатки. Если рассматривать достоинства, то важно отметить его высокую пропускную способность. Соединение катода в данном случае осуществляется через маленькую пластину. Недостатком таких резисторов принято считать повышенную чувствительность.

В результате работа конденсаторов значительно усложняется. В некоторых случаях дополнительно оказывается нагрузка на электрическую катушку. В любом случае, чтобы минимизировать риски, важно сделать расчет фильтра. Для этого учитывается не только коэффициент пропускания, но и емкость конденсаторов, которые установлены в системе.

Сделать самому фильтр для сабвуфера несложно

Сделать самому фильтр для сабвуфера

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

Предназначение

Сделать фильтр для сабвуфера

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

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

Фильтр для автомобильного сабвуфера

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

Типичные схемы расположения динамиков в авто и роль фильтров

Динамики в авто

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

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

Фильтр низких частот сделать самому для сабвуфера

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

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

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

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

Типы фильтров

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

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

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

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

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

Нч фильтр для сабвуфера самому

Примечание. Сочетание нескольких фильтров называется в акустике кроссовером.

Параметры

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

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

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

Для сабвуфера

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

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

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

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

Питание/напряжение	12-35 В
Частота среза	100 Гц
Потребление тока	5 мА
Усиление «родной» частотной полосы	6 дБ
Подавление «чужой» полосы	12 дБ

Простой фильтр для 2 полосного усилителя

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

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

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

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

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

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

Фильтр НЧ для динамика.(временно)

Парни, я в акустике не силён, и поэтому решил задать необычный для данного сообщества вопрос.
Купил на дачу ЭЛТ телек «Ролсэн», а у него такой «басовый» звук, что почти ничего не поймешь о чём в нем говорят)
В меню настройки саунда НЧ и ВЧ отсутствуют.

Подскажите простейший RC-фильтр для срезания басов, который можно подвесить на скрутках между проводами динамика.

Комментарии 55

Чего там париться. 5 — Мф последовательно к динамику и басов как не бывало. Емкость указал условно. Можно поэкспериментировать с конденсаторами разной емкости. Главное — последовательно.

Уже сделал.
Правый динамик не трогал.
В разрез левого прикрутил побыстрому 10 МКФ.последовательно.
То, что хотел.
Всем ещё раз спасибо!

Конденсатор включите последовательно. Не полярный. Микрофарад на 10-20. Чем меньше ёмкость — тем выше частота среза нижних частот.

Вообще — это не автоэлектрика. Такие вопросы нужно задавать здесь:
www.drive2.ru/communities/9

Ниже в комментариях столько бреда написали…

Да я знаю что не по адресу вопрос.
Я в той группе не подписан, поэтому решил здесь спросить.
Думал- дадут ссылку на схему и снесу пост.
А тут много версий надавали, не знаю кого слушать.
Кто то советует кондер в параллель, кто-то последовательно.
Запутался)

Да всё очень просто:

Конденсатор последовательно или катушка в параллеь — это фильтр верхних частот — он будет срезать басы и пропускать верха.

Конденсатор параллельно или катушка последовательно — это наоборот, фильтр нижних частот — будет пропускать басы и срезать верха.

Вот наконец то самое понятное объяснение
СПС!

Конденсатор включите последовательно. Не полярный. Микрофарад на 10-20. Чем меньше ёмкость — тем выше частота среза нижних частот.

Вообще — это не автоэлектрика. Такие вопросы нужно задавать здесь:
www.drive2.ru/communities/9

Ниже в комментариях столько бреда написали…

Достану из кладовки старый динамик, подсоединю к усилку на малой громкости, и буду экспериментировать с кондерами неполярными.
Что-нибудь да получится)

Конденсатор включите последовательно. Не полярный. Микрофарад на 10-20. Чем меньше ёмкость — тем выше частота среза нижних частот.

Вообще — это не автоэлектрика. Такие вопросы нужно задавать здесь:
www.drive2.ru/communities/9

Ниже в комментариях столько бреда написали…

Возникнет контур.кондер с дином не друзья, резонанс мешает.

Вы это инженерам, которые делают кроссоверы расскажите :))))) Нет, даже проще, отковыряйте штатную пищалку в машине — и вы будете удивлены конденсатору, включенному последовательно с динамиком…

Можете посмотреть реальные характеристики кроссовера, что делал я:
www.drive2.ru/b/288230376152154295/

Не стану ничего никому доказывать.

Всё уже давно доказано…

Возникнет контур.кондер с дином не друзья, резонанс мешает.

Извините, но ерунда.

Так меня надо спрашивать, братэлла!

Дарова Тим!
А ты тут как оказался?
Шаришь в этих срезах?

Еще как, братуха!индуктивностью (катухой), Генри на 20-40 размерчиком, концы тупо коротни и порядок.

Дак не мотал я никогда эти катушки, и с Генри обязательно ошибусь.
Может можно что-то готовое воткнуть?
Автореле или от старого телека- в нем этих катушек много припаяно.

На Царицынском радио рынке-называешь требуемую пропускную мощность, желаемую индуктивность в Генри, платишь 200 рябчиков, и через 3 дня-забирай.
Желаете сделать заказ, сэр? ))

DefLeppardss

Дак не мотал я никогда эти катушки, и с Генри обязательно ошибусь.
Может можно что-то готовое воткнуть?
Автореле или от старого телека- в нем этих катушек много припаяно.

Также можно купить мультиметр с расширенным функционалом (замер емкостей и индуктивностей) за 2500 и подобрать катуху из бабушкиного тв.(в ответ на Ваше сомнение).

Да небуду я из-за этой ерунды ничего покупать!
Я вообще удивлён что этот вопрос вызовет такой живой отклик!
Поэтому всем парням большое спасибо за советы!

То есть «Пасыб»?А стакан на брата?

Ну тогда всем по виртуальному стакану!)))

— в посте не указано, что покупать ты ничего не собираешься, вдруг передумаешь, варианты разные бывают
— умные советы и ответ с данными, не одно и тоже.
совет может не содержать данных, но быть умным, к тому же, в одной из ссылок данные указаны, кстати, это к вопросу про «умные» советы. вообщем всего доброго

Ладно, давай без обид.
Я неправ.
На самом деле непонятно написал- толи хочу купить, толи схему найти.

Вот мне в личку кинули отличное решение:
Замкнуть между металлическим корпусом и бумажным диффузором кусочки поролона- и басы пропадут.
По моему это пока лучший совет)

попробуйте поискать в сети готовый фильтр, наверняка копейки будет стоить

Готовый я и сам спаяю.
Когда-то делал на продажу цветомузыки и неплохо получалось.
Мне схема нужна.
Кстати про цветомузыки.
Тогда я по схемам паял без катушек, только на РС-фильтрах, которые прекрасно делили частоты.

RC и не очень хорошо они их делили, много пропускали, я тоже этим занимался

serge-singer

попробуйте поискать в сети готовый фильтр, наверняка копейки будет стоить

Окей, допустим купил…
Ну и как мне трехполосный фильтр приколхозитьк одному широкополоснику?

фильтр не один на 3 колонки, а у каждой колонки, свой, что бы они друг на друга не оказывали влияние, а там 2 провода вход и 2 выход
но даже, если вдруг всё 3 на одной плате, по выводам можно глянуть, там в любом случае 1 вход и 3 выхода

Ребята.
Я понимаю так- без катушки не обойтись.
Если из старого лампового приемника или из трёх программного радио ее взять- прокатит?
И какой примерный номинал кондера?

есть решение лучше, купите 2 компьютерные колонки и заведите на них звук с телека, питание возьмите тоже из телека, так будет лучше, звук чётче и без гудежа и фона от пластика корпуса самого телека

Это не вариант с колонками для ПК.
Речь идёт о фильтре, и только о нем.

Спасибо, буду изучать.
Но уж больно не охота заморачиваться с расчетами и намотками.
Нужно Simple Solution- простое решение)
Я не собираюсь на конкурсе по автозвуку участвовать с этим ящиком)))

простое решение, купить готовый фильтр на рынке из старых советских 3 полосных колонок или тому подобное

А как трехполосный фильтр приколхозить к одному широкоподоснику?
Да и не найдешь их в продаже.

кто хочет, ищет способы, кто нет, отговорки

serge-singer

Простейший фильтр первого порядка, конденсатор на 20-60мкф параллельно динамику, в зависимости от среза. Попробуй на слух. Это мегапростой вариант.

а зачем мне пробовать?

Простейший фильтр первого порядка, конденсатор на 20-60мкф параллельно динамику, в зависимости от среза. Попробуй на слух. Это мегапростой вариант.

Вот именно такой ответ я и ждал!
Спасибо, попробую.

Простейший фильтр первого порядка, конденсатор на 20-60мкф параллельно динамику, в зависимости от среза. Попробуй на слух. Это мегапростой вариант.

Только это будет фильтр нижних частот — он наоборот верха резать будет…

Последовательно нужно включать конденсатор.

Нет, не RC, а LC. Катушка и конденсатор. Либо замени динамик. Вообще данные нужны для расчета частоты среза.

Зачем такие сложности с расчетами?
Тоже дачный древний копеечный телек.
Может «на глазок» без расчётов можно басы придушить?
И динамики в нем по бокам узкие и длинные.
Замену таким не найдешь.
А зачем нужна катушка?
В колонках типа 10МАС только резисторы и кондеры.
Вот и я хочу по простому, без дросселей.

Там вч и нч динамики? Если так, то конденсатор паралельно динамику, резистор на 10-20 Ом в разрыв нч-динамика.

Это будет фильтр НЧ, который будет пропускать басы. Нужен ВЧ фильтр, который будет давить басы а высокочастотный сигнал пропускать. Надо резистор параллельно динамику, а конденсатор последовательно.

А кондер перед резистором или ближе к УНЧ?
И примерные номиналы какие?

Думаю разницы не будет, Это простейший фильтр. Номиналы можно по формуле определить RC=1/(2*pi*f).
R — сопротивление резистора в Ом, С- емкость конденсатора в Фарадах, f — частота среза, pi константа равная 3,14159. допустим нам нужна частота среза 100 Гц. Тогда RC=1(2*3.14159*100)=0.0159.
Предположим что у нас есть конденсатор емкостью 1 мкФ. тогда сопротивление резистора будет R=0.0159/C=0.0159/0.0000001=1590 Ом.
Но есть одно но. Сопротивление динамиков очень мало, и оно будет шунтировать резистор фильтра. Скорее всего таким простым способом не получится добиться ощутимых результатов. Лучше уж LC фильтр.
Вот про фильтры пассивные www.studfiles.ru/preview/2218129/

За формулы спасибо.
Хотел я по простому, а теперь даже интересно стало.
Буду изучать)
Кстати в личку кинули что катушку можно взять из обычного автореле.

Там вч и нч динамики? Если так, то конденсатор паралельно динамику, резистор на 10-20 Ом в разрыв нч-динамика.

Там обычные широкополосники.
Запаралеленные.
И для симметрии поставлены слева и справа от трубки.

Там вч и нч динамики? Если так, то конденсатор паралельно динамику, резистор на 10-20 Ом в разрыв нч-динамика.

Фильтр низкой частоты для сабвуфера

Фильтр низкой частоты для сабвуфера выполнен на распространенных операционных усилителях (LM324, LM358). Неотфильтрованный сигнал подается по двум каналам (правый и левый), а в дальнейшем суммируется, фильтруется и поступает на один выход фильтра.

Особенностью схемы фильтра низкой частоты является его балансный вход, который позволяет подключить источники звука как с дифференциальным выходом (трехпроводным каналом), так и с классическим выходом (двухпроводным). Также есть возможность включения фильтра как после предварительного усилителя, так и после усилителя мощности звуковой частоты (УМЗЧ), в таком случае на входе схемы сигнал ослабляется резисторами.

Фильтру для сабвуфера придают универсальность широкий диапазон напряжения питания, а также ручки регулировки частоты среза ФНЧ, сдвига угла фазы сигнала и коэффициента усиления.

Основные характеристики фильтра низкой частоты для сабвуфера

Напряжение питания Uпит (DC) …… 3…30В

Ток, потребляемый схемой ….. 50мА

Входное напряжение ….. 0…Uпит

Полоса пропускания ….. 20…250Гц

Нижняя частота среза ….. 20Гц-25Гц-30Гц

Верхняя частота среза ….. 30…250Гц

Коэффициент усиления ….. -20дБ…+20дБ

Регулировка фазы ….. 0…360 градусов

Схема фильтра низкой частоты для сабвуфера

Эту схему можно встретить практически среди всех производителей и распространителей наборов для самостоятельной сборки, собственно, откуда она и была взята.

Резисторы R1-R4 ослабляют сигнал, если он подан с выхода усилителя мощности звуковой частоты.

Балансные блоки выполнены на операционных усилителях (ОУ) U1.1-U1.2 и U1.3-U1.4, которые включены как повторители напряжения с единичным коэффициентом усиления, усиливая сигнал по току. ОУ U2.1 представляет собой сумматор.

Сигнал с выхода сумматора поступает на фильтр верхних частот C5, C7, C8, R23, R25, R26, U2.3, который срезает сигнал в области инфранизких частот. Частота среза будет зависеть от подключенного перемычкой XP1 резистора R23, R25 или R26 и равняться 30Гц, 25Гц или 20Гц.

Далее сигнал поступает на фильтр нижних частот, главным образом состоящий из ОУ U2.4 и его пассивных элементов. Изменяя сопротивление резистора R19, плавно изменяется частота среза в диапазоне 30-250Гц.

Таким образом, образуется изменяемая полоса пропускания, которая будет находиться в диапазон 20Гц-250Гц.

Вращая ручку потенциометра R16, происходит изменение коэффициента усиления, а также изменение угла фазы сигнала. Когда ручка R16 в среднем положении, коэффициент усиления равен -20дБ. В крайних положениях коэффициент усиления равен +20дБ, а угол фазы 0 градусов и 180 градусов соответственно.

Фазовращатель U3.1 позволяет повернуть фазу еще на угол 0-180 градусов.

Регулирование угла фазы позволяет правильно настроить акустическую систему в целом, так как активные фильтры всегда изменяют угол фазы, а в УМЗЧ без фильтров данного эффекта не происходит.

Резистивный делитель R33 и R34 создает среднюю точку питания.

Компоненты схемы фильтра низкой частоты для сабвуфера

При прослушивании музыкальной программы на сабвуфере (тем более в автомобиле) тяжело судить о качестве усиления и о наличии каких-либо искажений. Поэтому, нет необходимости применять дорогостоящие ОУ или пленочные конденсаторы.

Все конденсаторы керамические, за исключением полярных электролитических конденсаторов C14 и C17. Резисторы мощностью 0.25Вт.

Емкости C1-C4 и C18 могут быть как электролитическими полярными, так и неполярными керамическими или пленочными.

В качестве ОУ U1 и U2 можно применить LM324, LM124, MC3403, LM2902, а в качестве U3 можно применить LM358, LM258 или LM2904.

Подключение фильтра низкой частоты для сабвуфера

Подключение фильтра будет зависеть от источника сигнала. Во-первых, это может быть неусиленный (слаботочный) сигнал со звуковой карты или предварительного усилителя. Во-вторых, сигнал на вход фильтра низкой частоты можно подать уже усиленным УМЗЧ. Также, в первом и во втором случае выходы могут быть балансными, это очень редкий случай, но все же.

Когда на вход фильтра подключается неусиленный сигнал по двухпроводной линии (сигнал и земля), то сигнальные провода нужно подключать на X1 (левую) и X3 (правую) клеммы, а клеммы X5 и X7 нужно соединить с минусом питания. Земли сигнальных проводов (правого и левого канала) также нужно соединить с минусом питания.

Если подключение происходит от УМЗЧ, то левый канал подается на X2, правый на X4, а клеммы X5 и X7 необходимо также как и в предыдущем варианте соединить с минусом питания.

Подключая источник с неусиленным дифференциальным выходом (балансный), левый канал — X1 и X5, правый канал — X3 и X7.

Дифференциальный усиленный сигнал подается на клеммы X2 и X6 — левый канал, X4 и X8 — правый канал.

Печатная плата

Печатная плата фильтра низкой частоты для сабвуфера разведена по оригинальной плате из конструктора, идущей в комплекте для самостоятельной сборки. Разведена она не мной. На ней имеются несколько элементов, которые не нужно устанавливать. Я их отметил желтым цветом. Эти элементы совместно с U3.2 образуют генератор прямоугольных импульсов для светодиода. Светодиод мигает, сигнализируя о работе фильтра низкой частоты. Кстати, в комплекте конструктора и на схеме, приложенной к нему, эти элементы отсутствуют. Я собрал сначала с ними, мигающий светодиод раздражает, а в акустической системе слышны помехи. После чего я эти элементы демонтировал.

Размеры печатной платы 100?40мм.

Рекомендации по сборке фильтра низкой частоты для сабвуфера

В первую очередь необходимо установить на плату все семь перемычек. После чего выполняется монтаж остальных компонентов.

После выполнения пайки нужно в обязательном порядке смыть остатки флюса или канифоли, иначе фильтр низкой частоты будет иметь серьезные искажения или вовсе будет работать неисправно.

Также хочу заострить внимание на заземление корпусов переменных резисторов. Настоятельно рекомендую соединить все три корпуса медным проводом и припаять его к отрицательному выводу питания. Если этого не сделать, то в акустической системе будет слышен значительный фон, особенно при касании потенциометров рукой.

Печатная плата фильтра низкой частоты для сабвуфера СКАЧАТЬ