Научно-популярный образовательный ресурс для юных и начинающих радиолюбителей - Popular science educational resource for young and novice hams

Основы электричества, учебные материалы и опыт профессионалов - Basics of electricity, educational materials and professional experience

Раздел

Внимание

Полезности

Книжки

Labirint.ru - ваш проводник по лабиринту книг

Детям

КОНКУРС

language

Поиск junradio

Радиодетали

ОК

Сервисы

Покупка - продажа
Фото и изображений

Выгодный обмен
электронных валют

Интересно

Ставки на спорт

Есть свободное время?
Можешь немного подработать.

Друзья JR

JUNIOR RADIO

Сабвуфер радиолюбителя

Статьи публикуются по мере поступления. Для упорядоченного тематического
поиска воспользуйтесь блоком "Карта сайта"

Несмотря на кажущуюся простоту расчета фильтров нижних частот, необходимых для формирования нужной амплитудно-частотной характеристики, многие испытывают затруднения при построении готовой конструкции. В данной статье представлено описание простой схемы для воспроизведения нижнего диапазона звуковых частот с использованием низкочастотного громкоговорителя, так называемый Subwoofer. Xотя разработка в большей мере предназначена для автолюбителей, ее также с успехом можно использовать и для домашнего аудио-комплекса. Данная конструкция представляет собой активную колонку со встроенным усилителем и с возможностью автоматической активации при включении звуковоспроизводящей аппаратуры.

Технические данные:
выходная мощность — 25 Вт;
сопротивление громкоговорителя — 4 Ом;
полоса воспроизводимых частот — от 5 до 300 Гц;
электропитание — порядка 12-16 В;
максимальный потребляемый ток— 3 A.

Схема сабвуфера представляет собой усилитель низкой частоты с полосой пропускания 5-300 Гц.

Для формирования необходимой A4X существует несколько вариантов:
• собственно сам усилитель с нужной A4X, формируемой обратными связями;
• включение на входе обычного широкополосного усилителя активных и пассивных полосовых фильтров;
• включение на выходе усилителя активных и пассивных фильтров нижних частот.
Наибольший интерес для качественного формирования необходимой A4X представляют пассивные фильтры. У них отсутствуют дополнительные шумы, всякого рода «выбросы» и «провалы», а также полностью отсутствуют нелинейные искажения. Единственным недостатком пассивных фильтров является значительное затухание в полосе пропускания. Но так как сигнал на сабвуфер снимается с выхода усилителя мощности, уже входящего в состав магнитофона или приемника, то этим недостатком можно пренебречь. Фильтр нижних частот формирует A4X, пропуская все частоты, начиная с нуля, и «обрезая» высокие частоты на частоте среза. Саму частоту среза легко можно рассчитать по формуле 1/2-n-R-C где, частота в герцах, р = 3,14, сопротивление в омах, емкость в фарадах. Крутизна среза (спада) фильтра зависит от его порядка. Для ФНЧ 1-го порядка, она будет равна 6 дБ на октаву (рис. 1). Для фильтра 2-го порядка крутизна спада A4X будет уже 12 дБ/ок-таву (рис. 2). Для фильтра 3-го порядка — 18 дБ/октаву соответственно (рис.3) .

Из графиков хорошо видно, что чем выше порядок фильтра, тем больше затухание в полосе пропускания. Для фильтра 2-го порядка оно уже будет составлять 20 дБ, т. е. сигнал ослабляется в 10 раз. Но так как чувствительность усилителей для сабвуфера обычно лежит в пределах 50-250 мВ, а сигнал, снимаемый с громкоговорителей, составляет порядка 0,5-5 В, то получается идеальное согласование по уровням сигнала. Экспериментальным путем было установлено, что для качественного формирования A4X вполне достаточно фильтра 2-го порядка. На всех графиках для оценки затухания на средних частотах 1000 Гц дана контрольная точка A. Номиналы конденсаторов на самих схемах фильтров и в готовой конструкции, несколько отличаются. Это сделано для того, чтобы конструктор сам смог выбрать для своей акустики оптимальный вариант. С достаточной точностью частоты раздела фильтра можно изменить, взяв за основу приведенные выше примеры. Например, чтобы снизить частоту со 100 до 50 Гц, достаточно пропорционально увеличить емкость конденсаторов с 22 до 47 нФ. Можно также увеличить в два раза номиналы резисторов, но не следует забывать, что вход усилителя в этом случае должен быть высокоом-ным, в противном случае появится дополнительное затухание сигнала в полосе прозрачности. При выборе нужной АЧХ фильтра и мощности усилителя, был проделан опыт. Гул, имитирующий поездку на автомобиле, был смоделирован при помощи стенда, на котором был установлен работающий двигатель. Было замечено, что наибольшему маскирующему эффекту подвержены именно низкие частоты в диапазоне 5-300 Гц. Чтобы скомпенсировать эти потери, был выбран необходимый частотный диапазон сабвуфера. Суть метода заключалось в подаче звукового сигнала с частотой качания 0,01 Гц в полосе частот 16-16000 Гц на стандартную акустику.
Те частоты, которые были ослаблены маскирующим действием гула (шума), приходилось корректировать при помощи третьоктавного эквалайзера. Таким образом, удалось сформировать характеристику, необходимую для качественного звукового восприятия. На средних и высоких частотах эти расхождения были не столь значительны, и их удавалось скомпенсировать обычным темброблоком, входящим в состав любой магнитолы. В дальнейшем, при проверке во время поездки на реальном автомобиле правильность выбора этого метода удачно была подтверждена независимыми экспертами. В салоне было до пяти человек, включая водителя. Некоторые потери низких частот при полной загрузке, удалось скомпенсировать регулятором громкости в самом сабвуфере. Схема усилителя, назначение де-талей и подключение представлены на рис.4. Собственно сам сабвуфер состоит из усилителя низкой частоты, собранного на микросхеме DA1 TDA7240 и входного фильтра нижних частот на элементах R1, R2, R3, C1, C2, C3. Резисторы R1 и R2 подключаются к сигнальным проводам правого и левого громкоговорителей автомагнитолы. Далее суммированный сигнал проходит через ФНЧ и через разделительные конденсаторы С3 и С4 поступает на вход усилителя. Регулировка уровня производится при помощи потенциометра Р1. Активация усилителя осуществляется при помощи ключей на транзисторах Т1 и Т2. Необходимый для этого уровень составляет +8-12 В снимается с используемой магнитолы. Это позволяет при выключении магнитофона автоматически выключить и сам сабвуфер. Детали Т1, T2, R4, R5, R6, R7 можно исключить из схемы. Нагрузка (громкоговоритель) подключается к выводам 5 и 7 микросхемы DA1. Так как на этих выводах относительно «общего» провода есть потенциал, то следует обратить внимание на тщательную изоляцию как самих проводников, так и динамика. Это следует делать в том случае, если в качестве колонки будут использоваться конструктивные полости самого автомобиля. Вариантов подключения входа Mute великое множество. Выбирается любая точка, в которой при включении магнитолы появляется напряжение +12 В. Это может быть и гнездо для активной антенны, и лампочка подсвета шкалы, и контакты выключателя питания. Желательно в самой магнитоле установить дополнительный резистор величиной 1-10 кОм и сигнал активации подавать на сабвуфер через него. Это позволит в случае случайного замыкания на корпус избежать порчи аппаратуры. Печатная плата и монтажная схема изображены на рис. 5.

Корпус микросхемы TDA7240 соединен с «общим» минусом, поэтому никаких изолирующих прокладок не понадобится. В качестве радиатора может служить металлическое шасси корпуса или кусок дюрали с минимальным размером с две пачки от сигарет. Провода питания и подключения громкоговорителя обязательно должны быть многожильные и по возможности большой площади сечения. При правильном монтаже и исправных деталях сабвуфер в налаживании не нуждается.

Александр Воробьев,
alex@hit.mldnet.com

АКТИВНЫЙ ТРЕХПОЛОСНЫЙ ФИЛЬТР

С громоздкими пассивными разделительными фильтрами подчас возникают проблемы. Кроме того, что необходима намотка катушек индуктивности, их нужно как-то размещать в акустической системе. К тому же они ослабляют сигнал. Так что действительно лучше использовать фильтры в цепи слабого сигнала.

Современная элементная база позволяет изготавливать фильтры, обладающие минимальными собственными шумами, малыми габаритами и простотой исполнения. Предлагаем собрать простой и надёжный трехполосный фильтр с незначительным уровнем собственного шума и к тому же работающий в широком диапазоне питающих напряжений. Его особенность заключается в том, что он устанавливается не на выходе одного усилителя, а между выходом источника сигнала и входами усилителей мощности каждого частотного канала вашей трехполосной АС. На самом деле, данный активный трехполосный фильтр представляет собой комплект активных фильтров для построения высококачественных трехполосных усилителей низкой частоты классов HiFi.

Использование его позволит получить качество звучания, сопоставимое с качеством высококлассных западных усилителей. В основу предлагаемой конструкции положено устройство, построенное на двух фильтрах и вычитающем сумматоре.

Принципиальная электрическая схема активного фильтра показана на рисунке 2. Перечень элементов фильтра приведен в таблице 1. Фильтр выполнен на четырех операционных усилителях. Они объединены в корпусе одной микросхемы ИМС МС3403 (DA2). На другой микросхеме — DAI (LM78L09) — собран стабилизатор питающего напряжения с соответствующими фильтрующими емкостями: C1, СЗ по входу и С4 по выходу. (В качестве замены можно установить отечественные микросхемы КР1435УД2 и стабилизатор КРН9 соответственно.) На резистивном делителе R2, R3 и конденсаторе С5 выполнена искусственная средняя точка. На ОУ DA2.1 выполнен буферный каскад сопряжения выходного и входных сопротивлений источника сигнала и фильтров НЧ, ВЧ и СЧ, а на ОУ DA2.2 — фильтр НЧ. Фильтр ВЧ выполнен на ОУ DA2.3. ОУ DA2.4 формирует сигнал среднечастотной полосы. Характеристика такого фильтра средней частоты формируется в соответствии с формулой UC4=UBX-UH4-UB4.
На контакты ХЗ (+) и Х4 (—)
подается напряжение питания.

На контакты XI, Х2 — входные сигналы от источника.
С контактов Х5, Х9 снимается отфильтрованный выходной сигнал для тракта НЧ; Х6, Х8 — ВЧ и Х7, Х10 — СЧ-трактов соответственно. Балансировка сумматора выполняется по следующей методике. Сначала на вход системы фильтров необходимо подать сигнал с частотой намного ниже частоты среза ФНЧ, например, 100 Гц. Изменяя значение R1, установите минимальный уровень сигнала на выходе сумматора. Затем на вход системы фильтров подайте сигнал с частотой заведомо большей частоты среза ФВЧ, например, 15 кГц. Изменяя значение R2, вновь установите минимальный уровень сигнала на выходе сумматора. Настройка закончена. Внешний вид фильтра показан на рисунке 1, печатная плата — на рисунке 3. Конструктивно фильтр выполнен на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита. Конструкция предусматривает установку платы в стандартный корпус BOX-Z24A, для этого предусмотрены монтажные отверстия по краям платы (4 и 8 мм). Плата в корпусе крепится двумя саморезами.

В статье использованы материалы компании МАСТЕР КИТ.
Юрий САДИКОВ, научный сотрудник

Просмотров: 10283 | Добавил: Chinas | Рейтинг: 5.0/2