Сабвуфер на динамической
головке 50ГДН
---------
-------
--------------
41
АУДИОТЕХНИКА
Ï
С ергей Апранич
г. Дзержинск
Окончание. Начало в №1-2/2007
НЧ ф ильтр Бесселя 1 0 -го п о р яд ка
При использовании сабвуфера в качестве НЧ звена до-
машней или авто- акустики необходимо наличие НЧ
фильтра. НЧ фильтр предназначен для исключения из
звуковоспроизводящего тракта сигнала с частотой
выше частоты среза НЧ фильтра. Частота среза филь-
тра выбрана равной 100 Гц с возможностью ее изме-
нения от 15 Гц. Изменяемая частота среза НЧ фильтра
выбрана таковой исходя из двоякого применения саб-
вуфера - автомобильный и комнатный. Для автомоби-
ля оптимальной частотой среза является 80 Гц [7]. Для
домашнего применения частота среза может состав-
лять выше 80 Гц. Данное различие обусловлено разли-
чием в акустической характеристике звукопередачи (пе-
редаточной функции) салона автомобиля и комнаты.
Существует несколько видов НЧ фильтров, назван-
ных по имени математиков (Баттерворт, Чебышев,
Линквиц, Кауэр, Бессель), первыми реализовавшими
математическую модель той или иной функции, через
которые, в свою очередь, выражается передаточная
характеристика НЧ фильтра. Функция определяется
порядком полинома (максимальным показателем сте-
пени) и коэффициентами а, и Ь.
На рис. 24 приве-
дена схема активного
фильтра нижних час-
тот второго порядка
без обратной связи -
коэффициент усиле-
ния равен
1
.
В общем случае расчет фильтра производится сле-
дующим образом [
8
]. Выбираем частоту среза фильтра.
Пусть частота среза будет равна 60 Гц. Далее, выбира-
ем вид аппроксимации. Применим аппроксимацию по
Баттерворту. Выбираем порядок фильтра -
2
-ой. Рас-
считываем значения радиоэлементов, входящих в прин-
ципиальную схему НЧ фильтра (рис. 24). Значения со-
противлений и емкостей получаются из передаточной
функции НЧ фильтра. Следует учесть, что при таком рас-
чете фильтра значения сопротивлений должны быть не
хуже 5% для НЧ фильтра до 4-го порядка и
1
% (а лучше
0,5%) для НЧ фильтров от 4-го до
1 0
-го порядка. Допуск
номинальных значений емкостей составляет 10%. По-
этому при расчете фильтра лучше задаваться значени-
ями емкостей и вычислять значения сопротивлений.
Пусть С,, С
2
заданы. Тогда значения сопротивлений бу-
дут равны:
f?i=fî2
â| • Cg i
^
• Cg —
4b, ■
Cf
* Cg
4 • я • f0 • C, - C2
(
8
),
где
a v
b, - коэффициенты полинома;
f0
- частота среза фильтра, Гц;
Я
2
- сопротивления резисторов, Ом;
С1? С
2
- емкости конденсаторов, Ф.
Чтобы сопротивления резисторов были действи-
тельными, должно выполняться условие:
С г < 4 Ь ,
Сл
~
а?
(9)
Не следует выбирать отношение
многим боль-
ше правой части неравенства (9).
1
Подобным образом рассчитывается НЧ фильтр до
10
-го порядка подстановкой коэффициентов а., Ь;соот-
ветствующего номера звена в формулу (
8
). Для фильт-
ров нечетного порядка первым ставится звено первого
порядка, остальные звенья - четного порядка. Для зве-
на нечетного порядка коэффициент Ь = О. Следует од-
нако понимать, что, соединив подряд два фильтра вто-
рого порядка Баттерворта с одинаковой частотой сре-
за
f0,
мы не получим фильтр Баттерворта 4-го порядка
с частотой среза /0. Мы получим НЧ фильтр с частотой
среза, отличной от
/0
и с другой АЧХ, не Баттерворта.
Методика расчета НЧ фильтров до 5-го порядка
приведена в [9]. Там же можно найти и коэффициенты
НЧ фильтров для расчета.
В [
8
] на стр. 136 приведена таблица 13.6 значений
коэффициентов НЧ фильтров различного типа до 10-
го порядка и частоты среза звеньев фильтра. Обсчет
НЧ фильтра по формуле (
8
) в программе Microsoft Excel
достаточно прост. После расчетов мы получаем зна-
чения сопротивлений звеньев фильтра при заданных
значениях емкостей. Допуск резисторов должен быть
но хуже 1 %. Тут есть несколько вариантов: составле-
ние заданного сопротивления из нескольких резисто-
ров или использование прецизионных сопротивлений.
При расчете НЧ фильтра по формуле (
8
) невозможно
заложить в расчет допуск значений сопротивлений. В
результате чего придется, в итоге, настраивать каж-
дое звено по отдельности. Методика настройки зве-
ньев фильтра подробно изложена в [9].
Какого же порядка НЧ фильтр собирать?
1
. Допуск сопротивлений при порядке фильтра не
выше 4-го должен быть не хуже 5%. НЧ фильтр второго
порядка можно собрать и на.
10
% сопротивлениях. А вот
выше 4-го порядка - допуск должен быть не хуже 1%.
2. Для наглядности посмотрим на АЧХ различного
типа НЧ фильтров и разного порядка.
Фильтр Чебышева отпадает сразу - не глядя даже
на то, что крутизна спада у него выше, чем у фильтра
Баттерворта (рис.
25,
кривые 4). Мы видим неравно-
мерность в полосе пропускания. Эта неравномерность
может составлять от 0,5 дБ до 3 дБ. Чем резче спад
АЧХ за частотой среза, тем выше неравномерность в
полосе пропускания. При импульсном воздействии на
фильтр очень высокие колебания переходного процес-
са (рис.
26,
кривые 4, 5).
Радиолюбитель - 0 3 /2 0 0 7 [|
29
предыдущая страница 29 Радиолюбитель 2007-03 читать онлайн следующая страница 31 Радиолюбитель 2007-03 читать онлайн Домой Выключить/включить текст