ФИЛЬТР ДЛЯ САБВУФЕРА
Каждый хочет иметь у себя дома свой личный очень хороший домашний кинотеатр, что при нынешних ценах на посещение общественного вполне оправдано, но не у каждого это получается. Кто-то довольствуется покупкой дешёвых китайских 2.1 колоночек, кто-то приспосабливает для басов советскую акустику. А самые продвинутые радиолюбители меломаны делают сабвуферный НЧ канал сами. Тем более, что процедура изготовления совсем не сложная. Стандартный сабвуфер - это активный фильтр НЧ, на который подаются сигналы правого и левого каналов линейного выхода, усилитель мощности на много-много ватт и большой деревянный ящик с низкочастотным динамиком. Расчёт и изготовление корпуса дело чисто столярное, об этом можно почитать и на других ресурсах , усилитель мощности так-же не проблема - при богатом ассортименте всевозможных и . А вот на входном фильтре НЧ для усилителя сабвуферного канала мы здесь остановимся подробно.
Как известно, сабвуфер воспроизводит частоты до 40 Гц, и используется совместно с небольшими сателлитными громкоговорителями. Сабвуферы бывают пассивные и активные. Пассивный сабвуфер — это помещенная в корпус НЧ-головока, которая подключаются к общему усилителю. При таком способе подключения широкополосный выходной сигнал УМЗЧ подается на вход сабвуфера, а его разделительный фильтр удаляет из сигнала НЧ и подаёт отфильтрованный сигнал на громкоговорители.
Гораздо более эффективный и распространённый способ подключения сабвуфера с помощью электронного разделительного фильтра и отдельного усилителя мощности, что позволяет отделять басы от сигнала, подаваемого на основные громкоговорители в том месте тракта, где фильтрация сигнала вносит гораздо меньше нелинейных искажений, чем фильтрация выходного сигнала усилителя мощности. Кроме того, добавление отдельного усилителя мощности для сабвуферного канала существенно увеличивает динамический диапазон и освобождает усилитель основных СЧ и ВЧ каналов от дополнительной нагрузки. Ниже предлагаю первый, простейший вариант фильтра НЧ для сабвуфера. Выполнен он как фильтр сумматор на одном транзисторе и на серьёзное качество звучания с ним рассчитывать не приходится. Оставим его сборку самым начинающим.
А вот эти три варианта с одинаковым успехом зарекомендовали себя в качестве отличных фильтров для сабвуфера и некоторые из них установлены в моих усилителях.
Эти фильтры устанавливаются между линейным выходом источника сигнала и входом усилителя мощности сабвуфера. Все они обладают малым уровнем шумов и энергопотреблением, широким диапазоном питающих напряжений. Микросхемы использовал любые сдвоенные ОУ, например TL062, TL072, TL082 или LM358. К пассивным элементам предьявляются обычные требования, как к деталям высококачественных аудиотрактов. На мой слух, звучание нижней схемы было особенно упругим и динаминым, сабвуфер с таким вариантом слушаешь даже не ушами, а животом:)
Технические характеристики фильтра для сабвуфера :
- напряжение питания, В 12…35В;
- ток потребления, мА 5;
- частота среза, Гц 100;
- усиление в полосе пропускания, дБ 6;
- затухание вне полосы пропускания, дБ/Окт 12.
Фотографии плат фильтров сабвуфера предоставленные товарищем Dimanslm:
Добавление активного сабвуфера существенно увеличивает динамический диапазон, понизижает нижнюю граничную частоту воспроизведения, улучшает чистоту звучания средних частот и обеспечивает высокий уровень громкости без искажений. Удаление низких частот из спектра основного сигнала, поступающего на сателлиты, позволяет им звучать громче и чище, так как конус НЧ-головки не колеблется с большой амплитудой внося серьёзные искажения, пытаясь воспроизвести басы.
При сборке усилителей для автомобилей на микросхемах TDA 7293 или TDA 7294 иногда возникает необходимость в компактом блоке фильтра, желательно чтобы был простым и понятным, а также имел нормальные характеристики и являлся одновременно сумматором. Именно в этой статье и предоставляю такую поделку и схему.
Схема собрана всего на одном биполярном, маломощном транзисторе. Можно конечно использовать для сабвуфера и пассивный фильтр, например всего из одного фильтра LC, он мог бы отфильтровать звук до частоты 20-150 Гц, но это не целесообразно, так как на выходе получим то же самое, что и на входе. Вот именно поэтому нам и нужно первоначальный звук хорошо отфильтровывать.
Почему применяют фильтры НЧ, да потому что при фильтрации, так сказать с каждой ступенькой номинал звука уменьшается на входе в сотни раз, и когда подаём этот номинал на сабвуфер, его не достаточно или просто не хватает для нормальной раскачки.
В приведённой в этой статье схеме, происходит практически тоже, но за исключением того, что стоит один транзистор, на котором собран предварительный усилитель, и который уже “отфильтровал” звуковой сигнал и усилил его для подачи на конечный усилитель.
печатка для тех, кто собирается травить плату.
На входе фильтра собран сумматор, который суммирует оба канала, и в последствии сигнал поступает в пассивный фильтр с частотой среза 150 Гц. Фильтр второго канала имеет усилитель на выходе. Есть и особенность данной схемы, в том что можно регулировать срез от 15 до 30 Гц.
Схема не требует к себе каких-либо наладок или подстроек. Единственная подстройка это частота среза, которую можно настроить под себя, под свой вкус, так как в схеме есть сдвоенный регулятор 100 кОм (можно взять номинал от 47 до 2200 кОм).
Схема прекрасно работает с любыми усилителями мощности звук.частоты, как с маломощными 12-Воль-ми, так и с мощными двуполярными.
Отечественные или импортные транзисторы, прекрасно себя чувствуют в этой схеме, так что тут выбор за вами.
И ещё хочу отметить один момент, если у вас сложилась ситуация, которая требует обратиться в автосалон, то сперва узнайте о нём прочитав отзывы. Лучше ехать, когда знаешь куда едешь…
Так как сабвуфер отвечает у нас за воспроизведение низких частот, нам необходимо «отсеить» сигналы низкой частоты из общего диапазона звука. Для этого используются так называемые фильтры нижних частот, сокращенно ФНЧ. Схем его построения существует масса, подразделяются они на пассивные и активные.
Пассивные фильтры состоят из обычных типовых элементов: конденсаторов, индуктивностей, резисторов и не имеют никаких внешних источников питания, т.е. непосредственно фильтруют нижние частоты и задерживают высокие.
Поэтому всегда ставятся после усилителя на выходе, в чем и есть сложность его сборки, потому что требует сборки усилителя, что для неспециалиста является довольно сложной задачей. Активные же фильтры построены на интегральных микросхемах, требуют дополнительного источника энергии, но в отличии от пассивных выполняют сразу две функции усиления и фильтрации.
На схеме построен активный фильтр на основе операционного усилителя BA4558, с помощью навесных элементов делаем активный фильтр нижних частот с верхней границей 100 Гц, т.е. любые частоты выше 100 Гц не усиливаются и не поступают на выход. Подстроечным резистором регулируется громкость звука, т.е. меняется коэффициент усиления сигнала.
Запитывать микросхему в обязательном порядке следует через ограничительный резистор, как показано на схеме, номинал резистора зависит от питания и тока потребления выбранного операционника.
В случае если питание берется от аккумулятора необходимо поставить стабилитрон на 12 В, как показано на схеме во избежание отказа микросхемы. Остальные тонкости сборки можете посмотреть на видео.
ФНЧ или фильтр низкой частоты – предназначен для того, чтобы срезать ненужные частоты с динамика. Кроссоверы в акустических системах нужны, так как каждый динамик качественно может играть лишь небольшой диапазон частот. К примеру, сабвуфер, может воспроизводить только низкие частоты. С возрастанием частоты отдача динамика падает, а количество искажений, наоборот, возрастает. Можно ли собрать фильтр для сабвуфера своими руками?
Рассмотрим один из множества вариантов создания фильтра для сабвуферного динамика. Для этого вам не понадобятся большие финансовые затраты и тяжелый труд. Самый дорогой элемент — это микросхема BA4558. Ее стоимость составляет около 20 рублей. Поэтому почти каждый любитель музыки и специалист по проектированию и сборке акустических систем, может позволить себе собрать такой ФНЧ. Помимо электрических элементов, вам понадобится паяльник и все соответствующие расходные материалы. Если вы не обладаете этими инструментами, можно в любой момент обратиться к знакомому радиолюбителю.
Фильтры сигнала делятся на два типа:
- активные;
- пассивные.
Отличием активных от пассивных является активный элемент (микросхема, транзистор, лампа). В пассивных кроссоверах данный элемент отсутствует.
После того, как у вас появился сабвуфер, встает вопрос – как обеспечить фильтрацию сигнала? Можно использовать пассивный фильтр первого или второго порядка, но у этого варианта есть минус. На выходе у них сигнал до сотен раз ослаблен, а этого недостаточно для полноценной качественной игры сабвуферного динамика. Тогда на помощь приходят простые схемы, выполненные на паре транзисторов. Однако и этот вариант не обделен недостатками. Самым лучшим вариантом является фильтр на схеме с применением сдвоенного малошумящего операционного усилителя, это микросхема BA4558. Она обладает большим количеством названий, поэтому ориентироваться надо не по буквенному обозначению, а по цифрам.
Схемотехника
Схема фильтра очень простая и не габаритная. Микросхему можно найти в старом плеере или любой другой аудиотехнике. Также она часто встречается в SMD корпусах. Фильтр, построенный на микросхеме BA4558, обеспечивает хорошую фильтрацию. Частоту можно подобрать для любого динамика или системы. Еще одной особенностью является сумматор, который позволяет использовать кроссовер как с однополярными усилителями, так и с мощными двухполярными. На выходе получаем большой номинал выходного сигнала, а этого хватит для раскачки динамика от такого усилителя как Lanzar.
Питание обеспечивается 15 – 60 В. Все зависит от токоограничивающего резистора, применяемого в схеме. Мощность такого резистора должна составлять 1 Ватт.
Узел стабилизации построен на одном стабилитроне, который должен обладать номиналом от 1 до 12 Вольт. Мощность желательно выбрать также 1 Ватт. Сглаживающий конденсатор лучше выбрать с емкостью 100 – 220 мкФ.
Перейдем к самой схеме фильтра. Входной сигнал через ограничительный резистор и разделительные конденсаторы электролитического типа. Емкость должна быть от 4.7 до 22 мкФ. Напряжение от 10 до 25 Вольт. Номинал выходного сигнала легко регулируется при помощи переменного резистора на 50 кОм. После этого следует выход. Несложно догадаться, что фильтр один. Это связано с тем, что он предназначен для сабвуфера. Стереоканалы суммируются и подаются на один выход. С такими номиналами, которые указаны выше, срез частоты получается в районе 100 Гц. Такой фильтр срезает исключительно все частоты выше 100 Гц, а все частоты ниже этого порога оставляет. Другими словами, наши уши будут слышать практически чистый бас.
Такой фильтр был изготовлен для мощного автомобильного сабвуфера. Представленная схема — , который срезает все ненужные полосы, оставляя только низкие. Затем сигнал усиливается и подается на вход сабвуферного усилителя. Именно благодаря такому НЧ фильтру головка играет на низких частотах, (в простонародье называют БАСС).
Схема активного сабвуфера
На плате помимо фильтра НЧ также присутствует сумматор, который предназначен для суммирования сигнала обеих каналов. На вход этого блока подается сигнал с двух каналов (стереофонический), поступая на сумматор, сигнал превращается в один единый, это дает возможность получить дополнительное усиление. После суммирования, сигнал фильтруется и срезаются частоты ниже 16Гц и выше 300Гц. Регулирующий фильтр срезает сигнал от 35Гц — 150Гц.
Таким образом, мы получаем низкочастотный сигнал с возможностью регулировки в указанных пределах. Также имеется фазовый регулятор, который дает возможность согласовать сабвуфер с акустикой автомобиля.
В ФНЧ схеме я применил только пленочные конденсаторы, говорят в усилителях они лучше керамики, но и с керамическими работает очень хорошо, разница не слишком большая.
Монтаж выполнен на печатной плате, которая была создана методом ЛУТ, .
ФНЧ.lay
Такой сабвуфер питается от двухполярного источника питания (+/-15Вольт), поскольку работает совместно с мощным . Если для питания усилителя и блока фильтров (как в моем случае) у вас только один источник питания, то блоку ФНЧ необходим двухполярный стабилизатор напряжения.
Такой блок сумматора и фильтра низких частот может работать буквально с любыми усилителями мощности. Три регулятора, один из них предназначен для регулировки громкости, другой для среза низких частот, третий — регулятор плавной фазы (о чем было сказано выше).
В моем случае были куплены только микросхемы, все остальные пассивные компоненты были сняты из старых плат. Пленочные конденсаторы на входе ФНЧ были выпаяны от старого телевизора, одним словом затраты на такой блок минимальны, не более 3$, взамен можете гордится тем, что аналогичный блок фильтров используют в современных автоусилителях, цена которых порядка 400$.
