Печатается по согласованию с редакцией
журнала “Схемотехника" (http://www.dian.ru)
А ктивны й
ТРЕХПОЛОСНЫЙ ФИЛЬТР
Наличие печати
предполагает
наличие набора.
Спрашивайте
в магазинах ■
по продаже
компонентов
МАСТЕР КИТ
Г. ГАНИЧЕВ,
г Москва
E-mail: [email protected] m asterkit.ru
В статье приведены результаты работ по созданию
устройства, представляющего собой комплект активных
фильтров для построения высококачественных трехпо-
лосных усилителей низкой частоты классов HiFi и HiEnd.
В процессе предварительных исследований суммар-
ной АЧХ трехполосного усилителя, построенного с ис-
пользованием трех активных фильтров второго поряд-
ка, выяснилось, что эта характеристика при любых час-
тотах стыков фильтров обладает весьма высокой не-
равномерностью. При этом она весьма критична к точ-
ности настройки фильтров. Даже при небольшом рас-
согласовании неравномерность суммарной АЧХ может
составить 10.
..15 дБ!
МАСТЕР КИТ выпускает набор NM2116, из которо-
го можно собрать комплект фильтров, построенный
на базе двух фильтров и вычитающего сумматора, не
имеющий вышеперечисленных недостатков. Разрабо-
танное устройство малочувствительно к парамет-
рам частот среза отдельных фильтров и при этом
обеспечивает высоколинейную суммарную АЧХ.
Основными элементами современной высококаче-
ственной звуковоспроизводящей аппаратуры являются
акустические системы (АС).
Самыми простыми и дешевыми являются однополос-
ные АС, имеющие в своем составе один громкоговори-
тель. Такие акустические системы не способны с высо-
ким качеством работать в широком диапазоне частот в
силу использования одного громкоговорителя (головка
громкоговорителя - ГГ). При воспроизведении разных
частот к ГГ предъявляются различные требования. На
низких частотах (НЧ) динамик должен обладать боль-
шим и жестким диффузором, низкой резонансной час-
тотой и иметь большой ход (для прокачки большого
объема воздуха). А на высоких частотах (ВЧ) наоборот
- необходим небольшой легкий, но твердый диффузор
с малым ходом. Все эти характеристики совместить в
одном громкоговорителе практически невозможно (не-
смотря на многочисленные попытки), поэтому одиноч-
ный громкоговоритель имеет высокую частотную нерав-
номерность. Кроме этого, в широкополосных громкого-
ворителях существует эффект интермодуляции, кото-
рый проявляется в модуляции высокочастотных компо-
нент звукового сигнала низкочастотными. В результате
звуковая картина нарушается. Традиционным решени-
ем этой проблемы является разделение воспроизводи-
мого диапазона частот на поддиапазоны и построение
акустических систем на базе нескольких динамиков на
каждый выбранный частотный поддиапазон.
Пассивные и активны е разделительны е электри-
ческие ф ильтры
Для снижения уровня интермодуляционных искаже-
ний перед громкоговорителями устанавливаются элек-
трические разделительные фильтры. Эти фильтры так-
же выполняют функцию распределения энергии звуко-
вого сигнала между ГГ. Их рассчитывают на определен-
ную частоту разделения, за пределами которой фильтр
обеспечивает выбранную величину затухания, выража-
емую в децибелах на октаву. Крутизна затухания разде-
лительного фильтра зависит от схемы его построения.
Фильтр первого порядка обеспечивает затухание 6 дБ/
окт, второго порядка - 12 дБ/окт, а третьего порядка -
18 дБ/окт. Чаще всего в АС используются фильтры вто-
рого порядка. Фильтры более высоких порядков приме-
няются в АС редко из-за сложной реализации точных
значений элементов, с одной стороны, и отсутствия по-
требности иметь более высокие значения крутизны за-
тухания, с другой.
Частота разделения фильтров зависит от парамет-
ров применяемых ГГ и от свойств слуха. Наилучший
выбор частоты разделения - при котором каждый ГГ АС
работает в пределах области поршневого действия диф-
фузора. Однако при этом АС должна иметь много час-
тот разделения (соответственно ГГ), что значительно
увеличивает ее стоимость. Технически обосновано, что
для качественного звуковоспроизведения достаточно
применять трехполосное разделение частот. Однако на
практике существуют 4-х, 5-и и даже 6-и полосные аку-
стические системы. Первую (низкую) частоту разделе-
ния выбирают в диапазоне 200.
..400 Гц, а вторую (сред-
нюю) частоту разделения - в диапазоне 2500.
..4000 Гц.
Традиционно фильтры изготавливаются с примене-
нием пассивных Б, С, И элементов и устанавливаются
непосредственно на выходе оконечного усилителя мощ-
ности (УМ) в корпусе АС, согласно рис. 1.
Однако у подобного исполнения существует ряд не-
достатков. Во первых, для обеспечения необходимых
частот среза приходится работать с достаточно боль-
шими индуктивностями, поскольку необходимо выпол-
нить одновременно два условия - обеспечить необхо-
димую частоту среза и обеспечить согласование филь-
тра с ГГ (иными словами, нельзя уменьшить индуктив-
ность за счет увеличения емкости, входящей в состав
фильтра). Намотку катушек индуктивности желательно
производить на каркасах без применения ферромагне-
тиков из-за существенной нелинейности их кривой на-
магниченности. Соответственно, воздушные катушки
индуктивности получаются достаточно громоздкими.
Кроме всего, существует погрешность намотки, которая
не позволяет обеспечить точно рассчитанную частоту
среза.
Провод, которым ведется намотка катушек, облада-
ет конечным омическим сопротивлением, что, в свою
очередь, приводит к уменьшению КПД системы в целом
и преобразованием части полезной мощности УМ в теп-
ло. Особенно заметно это проявляется в автомобиль-
ных усилителях, где питающее напряжение ограничено
12 В. Поэтому для построения автомобильных стерео-
систем часто применяют ГГ пониженного сопротивле-
ния обмотки (2.
..4 Ом). В такой системе введение до-
полнительного сопротивления фильтра порядка 0,5 Ом
может привести к уменьшению выходной мощности на
30% .
..40%.
3/2003
предыдущая страница 27 Радиолюбитель 2003-03 читать онлайн следующая страница 29 Радиолюбитель 2003-03 читать онлайн Домой Выключить/включить текст