Е.А. Москатов. Фильтр для акустической системы 3.0.0.0

«Фильтр для акустической системы 3.0.0.0» (770кб), позволяющая рассчитывать 6 разновидностей пассивных фильтров для акустических систем (кроссоверов).


общий вид программы

Методика расчёта базируется на предположении, что обе головки в полосе разделения имеют одинаковые и чисто активные сопротивления. Сопротивление провода, соединяющего усилитель с акустической системой (АС), не рассматривается, так как оно не входит в рассчитываемую цепь «фильтры-головки». Внутри акустического агрегата должны использоваться короткие проводники большого сечения. Учитывая это, сопротивлением потерь в монтаже пренебрегаем.

Часто динамические головки имеют разные омические сопротивления. Например, низкочастотная головка имеет сопротивление 4 Ом, а высокочастотная 8 Ом; планируется подключать головки к фильтру второго порядка. Для выравнивания сопротивлений можно параллельно высокочастотной головке и её звену фильтра подключить шунтирующий резистор номиналом 8 Ом или ещё одну высокочастотную головку сопротивлением 8 Ом. При сопротивлении низкочастотной головки 8 Ом и высокочастотной 4 Ом можно последовательно с высокочастотной головкой включить резистор номиналом 4 Ом или вторую высокочастотную головку сопротивлением 4 Ом.

Все головки акустической системы должны быть правильно сфазированы: при подключении маломощного источника постоянного тока к входным зажимам АС диффузоры всех головок должны двигаться в одном направлении. При этом для фильтра Баттерворта второго порядка при синфазном включении головок на стыке полос разделения наблюдается провал, а при противофазном включении – подъём. Подъём можно уменьшить, изменив частоту разделения фильтра.

Названия фильтров, принятые в программе, были записаны согласно топологии подключения элементов АС, а не по авторству их изобретателей. Фильтры Баттерворта и Линквица-Райли имеют одинаковую. схему соединения, равное количество элементов. Разница в номиналах деталей. Для расчёта фильтра, устанавливаемого в колонку, не требуется знать, например, что фильтр Линквица-Райли включает чётное число фильтров Баттерворта.

При расчётах в данной программе мы задаёмся одинаковым и чисто активным сопротивлением головок. Но полное сопротивление головок на частоте разделения имеет значительную индуктивную составляющую, и чем выше частота, тем эта составляющая больше. Индуктивные сопротивления высокочастотной и низкочастотной головок также не равны. Головка, у которой больше керн и больше витков (обычно низкочастотная) имеет большее индуктивное сопротивление на частоте разделения. Любая из некомпенсированных индуктивных составляющих головок на частоте разделения приводит к частотным искажениям. При расчёте желательно учитывать индуктивные сопротивления. Индуктивность низкочастотной головки следует принять меньше расчётной на величину индуктивности головки на частоте разделения. Если полное сопротивление высокочастотной головки больше, чем у низкочастотной, то для выравнивания сопротивления высокочастотного звена нагрузки фильтра шунтируют высокочастотную головку резистором. Номинал резистора обычно подбирают экспериментально, так как без измерения полного сопротивления высокочастотной головки на частоте разделения его расчёт не представляется возможным. В радиолюбительских условиях измерить полные сопротивления головок весьма сложно. Этим обусловлено предположение (допущение) пункта 1. Фильтры желательно делать под конкретную акустическую систему, учитывая АЧХ и ФЧХ установленных в неё динамических головок. Но измерение акустических АЧХ и ФЧХ в радиолюбительской практике – обычно дело очень сложное. Поэтому часто рассчитывают фильтр, а потом экспериментальным путём настраивают акустическое оформление колонки. В любом случае нужно обеспечить приемлемые АЧХ и ФЧХ всей акустической системы.

Диапазон частот, приведённый в паспортных данных на головку, должен быть шире полосы частот, в котором головка работает в АС, на две октавы при использовании фильтра с крутизной 6 дБ / октава и на одну октаву при использовании фильтров с крутизной 12 дБ / октава. Частота разделения двухполосной системы обычно выбирается от 400 Гц до 1200 Гц. В трёхполосной системе низкочастотное звено обычно работает на частоте от 300 Гц до 600 Гц, а среднечастотное – от 2 кГц до 5 кГц.

Для фильтров второго порядка и трёхполосного фильтра по схемам ёмкости конденсаторов C1 = C2, а индуктивности катушек L1 = L2.

Рассчитываемые фильтры 1 порядка обеспечивают крутизну спада 6 дБ / октава, а фильтры 2 порядка – 12 дБ / октава. Фильтр трёхзвен- ной АС состоит из фильтров 2 порядка (элементы C1, C2, L1, L2) и 1 порядка (элементы C3, L3).

Рассчитанные ёмкости конденсаторов могут составлять десятки и даже сотни микрофарад. Для схемы с включением головки через разделительный конденсатор (высокочастотного фильтра 1 порядка) обычно можно использовать полярный электролитический конденсатор, подключив его в соответствии с полярностью. Для схем фильтров 1, 2 порядка и трёхполосного фильтра использование полярных конденсаторов недопустимо. Но из двух полярных конденсаторов можно сделать один неполярный. Для этого два электролитических конденсатора соединяют последовательно, «плюс» одного к «плюсу» другого. Ёмкости каждого из двух электролитических конденсаторов должны быть вдвое больше ёмкости результирующего неполярного конденсатора. Следует понимать, что такая замена может ухудшить качество звучания. Максимально допустимое напряжение каждого из конденсаторов АС должно быть больше прикладываемого к ним пикового напряжения. Например, выходная пиковая мощность усилителя составляет Pп = 200 Вт, а омическое сопротивление динамической головки R = 8 Ом. По следующей формуле вычисляем пиковое значение напряжения Uп:

Катушки фильтров и головок обладают индуктивностью. При работе АС в моменты изменения уровня звукового сигнала на этих элементах возникает ЭДС самоиндукции, которая может быть больше пикового значения напряжения. Поэтому конденсаторы кроссовера должны быть выбраны с запасом по напряжению. Чем больше запас, тем лучше.

Скачать справку (110кб)

 

Е. А. Москатов






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.