W tym artykule dowiesz się, jak zrobić filtr górnoprzepustowy własnymi rękami. Ale zanim do tego dojdziemy, musimy coś zrozumieć. Czym są same filtry górno- i dolnoprzepustowe.
Definicja
Filtry można podzielić na górne (wysokie) i dolne (niskie) częstotliwości. Dlaczego ludzie często mówią „wysokie”, a nie „wysokie” częstotliwości? Dzieje się tak, ponieważ wysokie częstotliwości w inżynierii dźwięku zaczynają się od dwóch kiloherców. Ale dwa kiloherce w inżynierii radiowej to częstotliwość dźwięku, dlatego nazywa się ją „niską”.
Istnieje również coś takiego jak średnia częstotliwość. Odnosi się do inżynierii dźwięku. Czym więc jest filtr średnioprzepustowy? Jest to połączenie kilku z powyższych urządzeń. Może to być również filtr pasmowy.
Filtr górnoprzepustowy to urządzenie elektroniczne lub inne urządzenie, które przepuszcza górne częstotliwości sygnału i które na wejściu tłumi częstotliwość sygnału zgodnie z wcześniej ustawionym odcięciem. Stopień tłumienia będzie również zależał od konkretnego typu filtra.
Niska częstotliwość różni się tym, że może przepuszczać przychodzący sygnał,który będzie poniżej ustawionego odcięcia, jednocześnie tłumiąc wysokie częstotliwości.
Zakres zastosowania
Filtr górnoprzepustowy może być używany do izolowania sygnałów o wysokiej częstotliwości. Jest również często używany w przetwarzaniu sygnałów audio, na przykład w osobnych filtrach, zwanych również filtrami zwrotnicy. Są one również używane do przetwarzania obrazu, dzięki czemu można przeprowadzić konwersję w dziedzinie częstotliwości.
Z tego składa się prosty filtr górnoprzepustowy:
- Rezystor.
- Kondensator.
Praca rezystancji na pojemności (R x C) jest stałą czasową (czas trwania procesu) dla tego filtra, która będzie odwrotnie proporcjonalna do częstotliwości odcięcia w hercach (jednostka miary procesów oscylacji).
Obliczanie filtra górnoprzepustowego
Więc jak możemy obliczyć? Aby wykonać wszystkie kroki w domu, musisz stworzyć jedną z najprostszych automatycznych tabel obliczeniowych w programie Microsoft Excel, ale do tego musisz mieć możliwość korzystania z formuł w tym programie.
Możesz użyć tej formuły:
Gdzie f jest częstotliwością odcięcia; R to rezystancja rezystora, Ohm; C to pojemność kondensatora, F (farady).
Typy
Prezentowane urządzenia występują w pięciu rodzajach, a teraz rozważymy je po kolei.
- Kształt litery U - wyglądają jak litera P;
- Kształt T - przypomina literę T;
- Kształt L - przypomina literę G;
- pojedynczy element (kondensator służy jako filtr dla wysokichczęstotliwości);
- multi-link - są to te same filtry w kształcie litery L, tylko w tym przypadku są połączone szeregowo.
W kształcie litery U
Można powiedzieć, że te filtry są takie same jak te w kształcie litery L, ale na początku są połączone dodatkowo jeszcze jedną częścią. Wszystko, co zostanie napisane w kształcie litery T, będzie prawdziwe dla kształtu litery U. Jedyna różnica polega na tym, że zwiększą efekt bocznikowania w obwodzie radiowym z przodu.
Aby obliczyć filtr w kształcie litery U, musisz użyć wzoru na dzielnik napięcia i dodać dodatkowy rezystor bocznikowy do pierwszego elementu.
Oto przykłady przejścia filtra RC w kształcie litery L na filtr RC w kształcie litery U, również dla wysokich częstotliwości:
Na obrazku widać, że kolejny rezystor 2R jest dodany do oryginalnego obwodu, równolegle do pierwszego.
Oto przykład konwersji na RL:
Tutaj, zamiast rezystora, pojawi się cewka indukcyjna. Dodawany jest również drugi (2L), umieszczony równolegle do pierwszego.
I trzeci przykład - konwersje do LC:
W kształcie litery T
Filtr w kształcie litery T to ten sam filtr w kształcie litery L, tylko z dodatkiem jeszcze jednego elementu.
Zostaną one obliczone w taki sam sposób, jak dzielnik napięcia, który składa się z dwóch części o nieliniowej charakterystyce częstotliwościowej. Następnie do otrzymanej wartości należy dodać numer reaktancji trzeciego elementu.
Możesz również użyć innej metody obliczania,jednak w praktyce jest mniej dokładna. Jej istota polega na tym, że po uzyskaniu wartości pierwszej obliczonej części filtru w kształcie litery L zmienna rośnie lub maleje podwajająco i rozkłada się na dwa elementy.
Jeśli jest to kondensator, to wartość pojemności cewek podwaja się, jeśli jest to opornik lub dławik, to wartość rezystancji cewek z kolei spada dwukrotnie.
Przykłady konwersji są pokazane poniżej.
Przejście z filtra RC w kształcie litery L do filtra w kształcie litery T:
Obraz pokazuje, że drugi kondensator (2C) musi być dodany do przejścia.
Przejście RL:
W tym przypadku wszystko odbywa się przez analogię. Aby przejście przebiegło pomyślnie, musisz dodać drugi rezystor połączony szeregowo.
Przejście LC:
Kształt L
Filtr w kształcie litery L to dzielnik napięcia, który składa się z dwóch elementów o nieliniowej charakterystyce częstotliwościowej (odpowiedź częstotliwościowa). Dla tego filtra dozwolone jest wykorzystanie wzoru obwodu i wszystkich dzielników napięcia.
Można to przedstawić w następujący sposób:
Jeśli zastąpimy R1 kondensatorem, otrzymamy filtr górnoprzepustowy. Poniżej możesz zobaczyć zdjęcie zmodyfikowanego schematu:
Wzory do obliczeń:
|
U we=U wy(R1+R2)/R2; U out \u003d U inR2 / (R1 + R2); R ogółem=R1+R2 R1=U weR2/U wy - R2; R2=U wyR suma/U we |
Terazspójrzmy, jak obliczyć.
Filtr górnoprzepustowy dla głośników wysokotonowych
Struktura takiego filtra jest dość prosta. Będzie składał się tylko z dwóch części - kondensatora i rezystancji.
Filtr, który odfiltruje komponenty o średniej i niskiej częstotliwości w sygnale audio, będzie bezpośrednio odgrywał rolę samego kondensatora. I wybacz tautologię, opór będzie działał jak opór, to znaczy zmniejszy poziom głośności.
Ważne: wysokie częstotliwości nie są odcinane przez korektor od głównego urządzenia - prowadzi to do złego dźwięku. Lepiej zredukować ich liczbę z oporem.
Optymalna rezystancja będzie brana pod uwagę 4,0 i 5,5 om.
Materiały eksploatacyjne do tworzenia
Aby stworzyć filtr górnoprzepustowy dla głośnika wysokotonowego, będziesz potrzebować następujących materiałów:
- jeden opór 5,5 om;
- jeden opór 4,0 om;
- dwa kondensatory MBM 1.0uF;
- taśma klejąca lub rurka termokurczliwa.
Aktywny filtr górnoprzepustowy
Filtry aktywne mają ogromną przewagę nad swoimi pasywnymi odpowiednikami, zwłaszcza przy częstotliwościach poniżej 10 kHz. Faktem jest, że pasywne zawierają cewki o podwyższonej indukcyjności i kondensatory, które mają dużą pojemność. Z tego powodu okazują się nieporęczne i drogie, przez co ich wydajność w ostatecznym rozrachunku jest daleka od ideału.
Doskonałą indukcyjność osiągnięto dziękizwiększona liczba zwojów cewki oraz zastosowanie rdzenia ferromagnetycznego. Uwalnia to jej właściwości czystej indukcyjności, ponieważ długi drut cewki o dużej liczbie zwojów ma znaczną rezystancję, a na rdzeń ferromagnetyczny oddziałuje temperatura, co znacznie wpływa na jego właściwości magnetyczne. Ze względu na konieczność zastosowania dużej pojemności konieczne jest zastosowanie kondensatorów, które nie mają najlepszej stabilności. Należą do nich kondensatory elektrolityczne. Filtry, zwane aktywnymi, są w dużej mierze pozbawione powyższych wad.
Układy różniczkujące i integrujące są budowane przy użyciu wzmacniaczy operacyjnych, są to najprostsze filtry aktywne. Kiedy elementy obwodu są wybierane zgodnie z jasnymi instrukcjami, obserwując zależność od częstotliwości układu różniczkującego, stają się one filtrami wysokiej częstotliwości, a od częstotliwości integratorów, przeciwnie, stają się filtrami niskiej częstotliwości. Zdjęcie wyjaśniające wszystkie powyższe znajduje się poniżej:
Filtr górnoprzepustowy na wzmacniaczu
Rozważmy ustawienie wzmacniacza w samochodzie.
Zanim ustawisz wzmacniacz w samochodzie, musisz zresetować wszystkie ustawienia urządzenia głównego do zera. Częstotliwość podziału należy ustawić w zakresie 50-70 Hz. Filtr kanału przedniego na wzmacniaczu w samochodzie jest ustawiony na wysokie częstotliwości. Częstotliwość graniczna w tym przypadku jest ustawiona w zakresie 70-90 Hz.
Jeżeli projekt przewiduje wzmocnienie kanał po kanale głośników przednich, konieczne jest przeprowadzenie oddzielnegoustawienia głośnika wysokotonowego. Aby to zrobić, filtr musi być ustawiony w odpowiedniej pozycji, a częstotliwość graniczna powinna być wybrana w zakresie 2500 Hz.
Pomiędzy innymi musisz wyregulować czułość wzmacniacza. Aby to zrobić, należy go początkowo zresetować do zera, najważniejsze jest przeniesienie urządzenia do trybu maksymalnej głośności, a następnie rozpoczęcie zwiększania czułości. W momencie pojawienia się zniekształceń dźwięku należy przestać kręcić pokrętłem, a także należy nieco zmniejszyć samą czułość.
Nadal istnieje prosty sposób sprawdzenia jakości dźwięku: jeśli po włączeniu słychać kliknięcia w subwooferze i trzaski w głośniku, oznacza to, że występują zakłócenia sygnału.
Bas nie powinien być łączony z subwooferem. W tym celu przekręć regulator fazy na subwooferze o 180 stopni. Jeśli ten regulator nie jest obecny, musisz zamienić dodatnie i ujemne przewody połączeniowe.
Skonfiguruj procesor dźwięku. Aby to zrobić, musisz dostosować opóźnienia czasowe dla każdego z kanałów. Na lewym kanale należy ustawić opóźnienie czasowe, aby dźwięk pochodzący z lewych głośników docierał do przetwornika w tym samym czasie, co prawy. Powinno się wydawać, że dźwięk dochodzi ze środka kabiny.
Oprócz powyższego procesor dźwięku może usunąć wiązanie basów z tyłu kabiny. W tym celu należy ustawić takie same opóźnienia w prawym i lewym kanale akustyki przedniej. Wyeliminuje to lokalizację basów wokół subwoofera.
Teraz wiesz nie tylkojak obliczyć i zmontować filtr częstotliwości własnymi rękami, ale także jak najdokładniej skonfigurować jego działanie.
