Фільтр для колонок своїми руками: покрокова інструкція, як зробити фільтр для стовпчика

Фільтр для низькочастотного динаміка

Фільтр нижніх частот з дроселя і конденсатора великої ємності називається схемою Батерворта другого порядку. Він забезпечує спад частот вище частоти зрізу до 12 dBна октаву. Схема працює наступним чином: Індуктивність в LC контурі виконує функцію змінного резистора. Його опір прямо пропорційно частоті івозростає зі збільшенням діапазону. Тому високі частоти практично не потрапляють на НЧ динамік. Таку ж функцію виконує і конденсатор. Його опір назад пропорційно частоті і він включається паралельно гучномовцю.

Оскільки схема пристрою повинна добре пропускати низькі частоти і обрізати високі, то конденсатори такого пристрою мають велику ємність. Пасивний фільтр для динаміка може бути виконаний за більш складною схемою. Якщо з'єднати дві схеми Батерворта послідовно, то вийде пристрій четвертого порядку з двох індуктивностей і двох конденсаторів. Воно забезпечує спад частотної характеристики низькочастотного гучномовця в 24 децибели на октаву.

Для того щоб вирівняти частотну характеристику і більш точно узгодити схему Баттерворта і динамік, між котушкою індуктивності і конденсатором, включається резистор з невеликим опором. Для цієї мети краще використовувати дротяні резистори.

Простий фільтр для підсилювача

Цей роздільник не потребує особливого налаштування і зібрати його простіше простого. Виконаний він на доступних ОУ.

Примітка. У цієї схеми фільтра є одна невелика перевага перед іншими. Полягає воно в тому, що при перевантаженні НЧ каналу, спотворення його непогано маскуються ЛЄД/СІПланкою і отже, негативне навантаження на слух помітно знижується.

Приступимо:

• Подаємо вхідний сигнал на вхід операційного підсилювача МС1 (виконує він функцію активного фільтра НЧ);
• Подаємо сигнал також на вхід підсилювача МС2 (в даному випадку, мова одягнений вже про диференційного підсилювача);
• Подаємо сигнал тепер з виходу ФНЧ МС1 на вхід МС2.

Примітка. Таким чином, в МС2 зі спектру сигналу (вхідного) вичитується НЧ частина, а на виході - ^ частина сигналу з'являється.

• Забезпечуємо задану частоту зрізу ФНЧ, яка і стане частотою поділу.

Процес виготовлення фільтра своїми руками вимагатиме ознайомлення з тематичним відео оглядом. Крім того, буде корисно вивчити докладні фото - матеріали, схеми, інші інструкції та багато іншого. Ціна самостійного виготовлення та встановлення фільтру мінімальна, адже жодних витрат робити практично не потрібно.

• Друкувати

Григорій з дитинства обожнював машини, а в підлітковому віці, коли самостійно підключив автомагнітолу в батьківській дев'ятці, зрозумів, що машини будуть його роботою, хобі, покликанням.

Григорій Романчук

Опублікована: 21.03.2015

Додати до вибраного Версіядля друку

Важливі характеристики АС

Для початку розберемося чим характеризується акустична система. Тут три характеристики: амплітудна, фазова та імпедансна.

• АЧХ вважається найбільш важливою, оскільки більше визначає звучання, втім не в ній щастя, рівна АЧХ ще не гарантія хорошого звуку.
• ФЧХ сама про себе не чутна, може бути чути різкий перегин фази в точці розділу.
• ІЧХ зовсім на звучання не впливає, зате впливає на підсилювач, але не на кожен, а лише на той у якого високий внутрішній опір, зокрема лампові.

Через кривий імпеданс багато колонок можуть не спітися з лампою, вся нерівність імпедансу вилізе в АЧХ. У якомусь разі це може піти на користь, але сподіватися на це не варто, хоча б тому, що така акустика буде вкрай чутлива до підсилювача, стануть чутні лампи, їх режими, а порівняння з кам'яним підсилювачем стає взагалі не коректним.

Тому, якщо задатися мета побудувати акустику мало чутливу до підсилювача, необхідно забезпечити сталість імпедансу в усьому діапазоні частот, а це накладає певні обмеження. Зокрема це зобов'язує застосовувати фільтри налаштовані на рівну частоту зрізу і мають рівну добротність.

Це правило дозволяє для налаштування фільтра контролювати тільки лінійність імпедансу, що виключає необхідність вимірювання АЧХ фільтрів і у випадки відсутності хорошого мікрофона у вимірі ачх динаміків, тобто можна обійтися мінімальним набором приладів: генератором (можливо програмним) і вольтметром.

Що необхідно знати для створення фільтра в колонці

В першу чергу - пристрій акустичної системи і загальні положення:

• Людина може чути коливання частот від 16 до 20000 Гц, більш високі частоти відтворюють менш габаритні динаміки, а низькі - сабвуфер.
• Якісна акустична система повинна складатися з двох і більше динаміків високих і середніх частот (колонка) і одного - низьких (сабвуфер).

Також варто виділяти види АС:

• моно (один канал подачі звуку);
• стерео (Два канали подачі звуку);
• багатоканальна подача звуку (в основному 5 колонок, 1 саб розставлені в різних частинах території).

Фільтр необхідний під час використання стерео і багатосмугових АС, наприклад, де є один динамік. У разі підключення без фільтра динамік ^ просто не витримає нижчих частот і вийде з ладу. У разі більш схожих за параметрами динаміків фільтр служить розподільником частот потрібну смугу.

Як зробити фільтр для колонок своїми руками покроково

Щоб виконати фільтр, дотримуйтеся вказівок.

• Робимо розрахунок компонентів. Для цього використовуйте калькулятор для розрахунку параметрів складових елементів (котушок, конденсаторів тощо), наприклад, «Crossover Elements Calculator».
• Після розрахунку підбираємо конденсатор на потрібний параметр або ж збираємо з декількох в один, паралельно з'єднаний блок (намагайтеся підбирати не надто різні конденсатори). За розрахунками параметрів індукції (в тому ж калькуляторі) самостійно намотуємо котушку (діаметр мідної ліски, діаметр стрижня, кількість витків буде зазначено).
• Далі шукаємо потрібну схему, залежно від того, яка кількість динаміків з потрібними частотами вам потрібно.
• Підключаємо котушку і конденсатор відповідно до схеми і вашої АС.

Тепер можна слухати якісний, відфільтрований звук, і пишатися фільтром, зробленим власноруч.

Порядок фільтра і його добротність

Наступний параметр, з яким треба визначитися - це порядок фільтра і його добротність. У цій статті розглядатимуться два порядки, перший і другий.

• З першим все просто: є котушка, є конденсатор, вважаємо їх параметри під необхідну частоту зрізу і при потребі коригуємо значення до отримання бажаної АЧХ, ФЧХ, ІЧХ.
• З другим порядком по-хитріше, там вже дві котушки і два конденсатори. Від значень номіналів залежить такий параметр як добротність, він визначає крутизну спаду АЧХ і в деякій мірі зсув фази. Оскільки вплив фазового зрушення і крутизни умозрительно не прикинеш, залишається просто вибрати в яку сторону думати. А думати тут у бік низької добротності, читай більше індуктивності в котушках, менше ємності в конденсаторах.

Як вибрати порядок. Тут керуються вже знайомими міркуваннями про те, на що здатні випромінювачі, особливо високочастотник. Якщо великий хід йому протипоказаний (як у нашому випадку) то перевагу віддаємо другому порядку.

Для повноти картини слід згадати, що порядок також визначає ступінь спільної роботи динаміків, але це вже інформація для самостійного роздумів.

Імпедансна характеристика динаміків

Коли з приблизними параметрами все більш-менш ясно, саме час переходити до практики. Знімаємо імпедансну характеристику динаміків. З метою оцінки опору на графіку є лісеня з кроком в один Ом. Стрибок на 110 герцах це перемикання з 10 Ом на 20.

Зрозуміло з такими горбами жоден фільтр нормально, і вже тим більше розрахунково працювати не буде, особливо фільтр НЧ. Фільтру ^ цей підйом працювати загалом то не заважає, проте як згадувалося раніше такий підйом на кінці діапазону призведе до підйому високих частот, у разі якщо підсилювач має високий опір. Це можна використовувати і на благо, залишивши підйом невеликим.

Для вирівнювання цих підйомів застосовують так званий ланцюжок Цобелю. Вона складається з послідовно включених резистора і конденсатора. Найпростіше її підібрати методом наукового тику: береться реостат, жменя конденсаторів, і все це рухається поки не вийде рівна лінія.

Для прикладного уявлення що від чого залежить наводжу набір графіків для різних ємностей і опорів. Сходинка починається з 10 Ом.

Знаючи мінімальний опір НЧ ланки, потрібно привести до такої ж і ЛІД ланку. Тут багато варіантів як з'єднати два резистори і ланцюжок Цобеля, і кожен хто зважився на такий відважний крок як зведення сам здатний визначити вид підключення і номінали резисторів, тому описувати дану процедуру тут зайве. Конкретно в даних колонках за результатами попереднього прослуховування вирішено було залишити рідні резистори на 2,2 ома і ланцюжок Цобеля паралельно ЛІД динаміку.

Зведення фільтрів

Тепер починається фінальний етап - зведення фільтрів. Час намотати котушки... або не намотати? Мотати завжди лінь, немає дроту, каркасів, конкретних значень індуктивності. Через ці причини пошукавши в мотлохі знайшлися пари котушок на 0,8 мкг і 3 мкг - на них і довелося будувати. У крайньому випадку завжди ж можна домотати або відмотати зайве.

За графіком видно, що розділ потрапив в район 1,8 кгц, що цілком вписується в задумані кордони. Підбором конденсаторів вдалося домогтися наступного імпедансу. На частоті розділу є два бугорки, але їх висота менше підлоги ома - це не критично. Це не кінцевий його вид, надалі був дещо збільшений резистор у ланцюжку Цобеля пищалки.

На наведених вище картинках АЧХ як самого фільтра, так і АЧХ динаміків з його включенням.

Збирання фільтрів

На завершення пару слів про збірку. У фільтрі застосовуються порівняно великі ємності, 20 мкф, 27 мкф, а місця в корпусі і так не багато, папери або плівки не набрати. Доводиться ставити електроліти. І якщо у фільтрі НЧ звучання від їх застосування постраждає не сильно, а в цобелі їх можна і зовсім не почути, то у фільтрі ^ звучанням конденсаторів нехтувати небезпечно. Саме з цієї причини були застосовані паперовий МБГЧ і плівковий К73-16, а всі електроліти зашунтовані паперовими МБГО на 4 мкФ.

Не варто захоплюватися паралелінням сильно різних конденсаторів. Основний критерій тут тангенс кута втрат. Якщо наприклад поставити в шунт до паперового конденсатора аудіофільський поліпропілен, то швидше за все вилізуть верха і будуть вони кислотні. Ймовірно тут можна скласти аналогію з внутрішнім опором, порівнявши з ним тангенс кута втрат: чим він менший, тим більше через конденсатор пройде сигналу, а оскільки ємність у такого високоякісного конденсатора менша, то через нього пройде тільки високочастотна частина сигналу, звідси і маємо підвищені рівень верхів. Але це тільки аналогія, для кращого розуміння впливу шунтів на звук.

Про те як треба розносити котушки і якої товщини застосовувати дроти статей написано предостатньо, повторюватися тут не буду. Простіше показати картинку (тут неправильно припаяний цобель високочастотника, він повинен стояти після резистора).