Данная статья поможет рассчитать электрические фильтры. Точность расчета высокая, но все же для точной подгонки АЧХ необходимо использовать микрофон, так как здесь АЧХ и импеданс условно считаются идеальными.
Разделительные фильтры с плоской АЧХ обладают рядом преимуществ перед фильтрами других типов, и являются наиболее употребляемыми в настоящее время в АС класса HI-FI. Поэтому в методике расчета будет рассмотрен только этот тип фильтров. Суть расчета состоит в том, что сначала разделительные фильтры рассчитываются из условия активной нагрузки и источника напряжения с бесконечно малым выходным сопротивлением (что справедливо для современных усилителей звуковой частоты). Затем принимаются меры, направленные на снижение влияния амплитудно-частотных и фазочастотных искажений громкоговорителей и комплексного характера их входного сопротивления на характеристики фильтров.
Расчет разделительных фильтров начинается с определения их порядка и нахождения параметров элементов лестничного фильтра прототипа нижних частот.
Фильтром-прототипом называется лестничный фильтр нижних частот, значения элементов которого нормированы относительно единичной частоты среза и единичной активной нагрузки. Рассчитав элементы фильтра нижних частот определенного порядка при реальной частоте и реальном значении сопротивления нагрузки, можно путем применения преобразования частоты определить схему и рассчитать значения элементов фильтра верхних частот и полосового фильтра соответствующего порядка. Нормированные значения элементов фильтра-прототипа, работающего от источника напряжения, определяются путем разложения в цепную дробь его выходной проводимости. Нормированные значения элементов фильтров-прототипов для расчета разделительных фильтров «всепропускающего типа с плоской АЧХ» 1…6-го порядка сведены в таблицу:
| Порядок фильтра | Значение нормированных параметров значения z | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| 1 | 1,0 | – | – | – | – | – |
| 2 | 2,0 | 0,5 | – | – | – | – |
| 3 | 1,5 | 1,33 | 0,5 | – | – | – |
| 4 | 1,88 | 1,59 | 0,94 | 0,35 | – | – |
| 5 | 1,54 | 1,69 | 1,38 | 0,89 | 0,31 | – |
| 6 | 1,8 | 1,85 | 1,47 | 1,12 | 0,73 | 0,5 |
На рис.1 представлена схема фильтра-прототипа шестого порядка. Схемы фильтров прототипов меньших порядков образуются путем отбрасывания соответствующих элементов – α (начиная с больших) – например, фильтр-прототип 1-го порядка состоит из одной индуктивности α1 и нагрузки Rн.
Рис. 1. Схема односторонне нагруженного фильтра-прототипа нижних частот 6-го порядка
Значение реальных параметров элементов, соответствующих выбранному порядку разделительных фильтров, сопротивлению нагрузки Rн (Ом) и частоте среза (разделения) fd (Гц) рассчитываются следующим образом:
а) для фильтра нижних частот:
каждый элемент α-индуктивность фильтра-прототипа переводится в реальную индуктивность (Гн), рассчитываемую по формуле:
L=αRн/2πfd [1]
каждый элемент α-емкость фильтра-прототипа переводится в реальную емкость (Ф), рассчитываемую по формуле:
C=α/2πfdRн [2]
б) для фильтра верхних частот:
каждый элемент α-индуктивность фильтра-прототипа заменяется реальной емкостью рассчитываемой по формуле:
C=1/2πfdαRн [3]
каждый элемент α-емкость фильтра-прототипа заменяется реальной индуктивностью, рассчитываемой по формуле:
L=Rн/2πfdα [4]
в) для полосового фильтра:
каждый элемент α-индуктивность заменяется на последовательный контур, состоящий из реальных L и C-элементов, рассчитываемых по формулам
L=αRн/2π(fd2-fd1) [5]
где fd2 и fd1 – соответственно нижняя и верхняя частоты среза полосового фильтра,
С=1/4π2f02L [6]
где f0=√ fd1fd2 – средняя частота полосового фильтра.
Каждый элемент α-емкость заменяется на параллельный контур, состоящий из реальных L и C-элементов, рассчитываемых по формулам:
С=α/2π(fd2-fd1)Rн, [7]
L=1/4π2f02C [8]
Пример. Требуется рассчитать значения элементов раздельных фильтров для трехполосной АС.
Выбираем разделительные фильтры второго порядка. Пусть выбранные значения частот разделения составляют: между низкочастотным и среднечастотным каналом fd1=500 Гц, между среднечастотными и высокочастотными fd2=5000 Гц. Сопротивление громкоговорителей на постоянном токе: низкочастотного и среднечастотного – 8 Ом, высокочастотного – 16 Ом.
Рис. 2. Пример расчета разделительных фильтров трехполосной АС а) АЧХ громкоговорителей без фильтров; б) АЧХ громкоговорителей с фильтрами, цепями согласования и коррекции; в) суммарная АЧХ АС на рабочей оси и при смещении микрофона на угол ±10° в вертикальной плоскости
Амплитудно-частотные характеристики громкоговорителей, измеренные в заглушенной камере на рабочей оси АС на расстоянии 1 м, изображены на рис.2, а) (низкочастотный громкоговоритель 100ГД-1, среднечастотный 30ГД-8, высокочастотный 10ГД-43).
Рассчитаем фильтр нижних частот:
Значение нормированных параметров элементов определим из таблицы: α1=2,0, α2=0,5.
Из рис.1 определяем схему фильтра-прототипа нижних частот: фильтр состоит из индуктивности α1, емкости α2 и нагрузки Rн.
Значения реальных элементов фильтров нижних частот находим по выражениям [1] и [2]:
L1 НЧ=αRн/2πfd1=2,0·8,0/(2·3,14·500)=5,1 мГн,
C1 НЧ=α/2πfd1Rн=0,5/(2·3,14·500·8,0)=20 мкФ.
Значения элементов полосового фильтра (для среднечастотного громкоговорителя) определяем в соответствии с выражениями [5]…[8]:
L1 СЧ=α1Rн/2π(fd2-fd1)=2,0·8,0/2·3,14(5000-500)=0,566 мГн (сторона ВЧ)
С1 СЧ=1/4π2f02L1 СЧ=1/4·3,142·5000·500·5,66·10-4=18 мкФ (сторона НЧ)
С2 СЧ=α2/2π(fd2-fd1)Rн=0,5/2·3,14(5000-500)·8,0=2,2 мкФ (сторона ВЧ)
L2 СЧ=1/4π2f02C2 СЧ=1/4·3,142·5000·500·2,2·10-6=4,6 мГн (сторона НЧ)
Значения элементов фильтра верхних частот определяем в соответствии с выражениями [3] и [4]:
C1 ВЧ=1/2πfd2α1Rн=1/(2·3,14·5000·2,0·16)=1,00 мкФ,
L2 ВЧ=Rн/2πfd2α2=16/(2·3,14·5000·2,0)=0,25 мГн.
Для согласования фильтров с входным комплексным сопротивлением громкоговорителей может применяться специальная согласующая цепь. При отсутствии этой цепи входное сопротивление громкоговорителя оказывает влияние на АЧХ и ФЧХ разделительных фильтров. Параметры элементов согласующей цепи, включаемой параллельно громкоговорителю, находятся из условия:
Yc(s)+YГР(s)=1/RE,
где Yc(s) – проводимость согласующей цепи, YГР(s) – входная проводимость громкоговорителя, RE – электрическое сопротивление громкоговорителя на постоянном токе.
Схема согласующей цепи изображена на рис.3. Цепь является дуальной по отношению к эквивалентной электрической схеме громкоговорителя. Значения элементов цепи определяем следующим образом:
RK1=RE, [9]
CK1=LVC/RE2 [10]
RK= RE2/RES=QESRE/QMS,
CK=LCES/ RE2=1/QESRE2πfs,
LK=CMES RE2=QESRE/2πfs,
где LVC – индуктивность звуковой катушки, fs, CMES, LCES, RES – электромеханические параметры громкоговорителя.
Для компенсации входного сопротивления низкочастотного громкоговорителя применяют упрощенную цепь, состоящую из последовательно включенных сопротивления RK1 и емкости CK1. Это объясняется тем, что механический резонанс громкоговорителя не оказывает влияния на характеристики фильтра нижних частот и компенсируется только индуктивный характер входного сопротивления громкоговорителя. Целесообразность подключения полной согласующей цепи к высокочастотным и среднечастотным громкоговорителям оправдана в том случае, если резонансная частота громкоговорителя находится вблизи частоты среза фильтра верхних частот или нижней частоты среза полосового фильтра. В том случае, если частоты среза фильтров значительно выше резонансных частот громкоговорителей, включение упрощенной цепи является достаточным.
Рис.3. Схема согласующей цепи для компенсации комплексного характера входного сопротивления громкоговорителя
Влияние входного комплексного сопротивления громкоговорителей можно рассмотреть на примере разделительных фильтров второго порядка верхних и нижних частот [3] (рис.4).
Рис. 4. Электрическая эквивалентная схема громкоговорителя с разделительными фильтрами 2-го порядка: а – с фильтром нижних частот; б – с фильтром верхних частот; (1 – фильтр; 2 – громкоговоритель)
Параметры НЧ громкоговорителя выбраны таким образом, что его АЧХ соответствует аппроксимации по Баттерворту, т.е. полная добротность Qts=0,707. Частота среза фильтра нижних частот выбрана в 10 раз больше резонансной частоты громкоговорителя fd=10fs. Индуктивность звуковой катушки выбрана из условия: QVC=0,1, где QVC – добротность звуковой катушки, определяемая как:
QVC=LVC2πfs/RE,
где fs – резонансная частота громкоговорителя, RE – сопротивление звуковой катушки на постоянном токе, LVC – индуктивность звуковой катушки.
Значение QVC=0,1 соответствует среднестатистическому значению индуктивности звуковой катушки мощных низкочастотных громкоговорителей. Вследствие этого можно считать, что индуктивность звуковой катушки LVC и активное сопротивление RE включены параллельно емкости фильтра C1 и образуют в области частоты среза фильтра широкий максимум АЧХ входного сопротивления, за которым следует острый провал (рис.5,а). Соответствующие изменения АЧХ фильтра по напряжению заключаются в небольшом подъеме АЧХ на частоте f≈2fs (вследствие индуктивности звуковой катушки) и плавном провале, за которым следует резкий пик АЧХ из-за резонанса цепи, образуемой индуктивностью звуковой катушки и емкостью разделительного фильтра. Соответствующие изменения АЧХ и ZBX после включения согласующей цепи из последовательно включенного резистора и конденсатора показаны на рис.5,а (кривые 2, 4, 6). Включение согласующей цепи приближает характер входного сопротивления громкоговорителя к активному и АЧХ разделительного фильтра по напряжению к желаемому. Однако вследствие влияния индуктивности звуковой катушки АЧХ по звуковому давлению отличается от желаемой (кривая 4), поэтому даже после согласующей цепи иногда требуется небольшая подстройка элементов фильтров и цепи согласования.
Рис. 5 АЧХ и входное сопротивление разделительных фильтров 2-го порядка, нагруженных на громкоговоритель: а) фильтр нижних частот; б) фильтр верхних частот;
- АЧХ по напряжению на выходе фильтра без согласующей цепи;
- АЧХ по напряжению на выходе фильтра с согласующей цепью;
- АЧХ по звуковому давлению без согласующей цепи;
- АЧХ по звуковому давлению с согласующей цепью;
- входное сопротивление фильтра с громкоговорителем без согласующей цепи;
- входное сопротивление фильтра с громкоговорителем с согласующей цепью.
В случае фильтра верхних частот влияние комплексного характера входного сопротивления громкоговорителя на входное сопротивление и АЧХ фильтра носит иной характер. Если частота среза фильтра верхних частот находится вблизи частоты резонанса громкоговорителя fs (случай, иногда встречающийся в фильтрах для среднечастотных громкоговорителей, но практически невозможный для высокочастотных громкоговорителей), входное сопротивление фильтра верхних частот с громкоговорителем без согласующей цепи может иметь глубокий провал вследствие того, что на частоте резонанса громкоговорителя fs его входное сопротивление значительно возрастает и имеет чисто активный характер. Фильтр оказывается как бы на холостом ходу, из-за резкого возрастания сопротивления нагрузки и его входное сопротивление определяется последовательно включенными элементами C1, L1. Чаще встречается ситуация, когда частота среза фильтра верхних частот fd значительно выше частоты резонанса громкоговорителя fs. На рис.5,б дан пример влияния входного сопротивления громкоговорителя и его компенсации на АЧХ фильтра верхних частот по напряжению и звуковому давлению. Частота среза фильтра выбрана значительно выше частоты резонанса громкоговорителя fd≈8 fs, параметры громкоговорителя QTS=1,5, QMS=10, QVC=0,08. Подъем АЧХ по звуковому давлению и напряжению в высокочастотной области, сопровождаемый провалом входного сопротивления, объясняется влиянием индуктивности звуковой катушки LVC. На более высоких частотах АЧХ падает, а входное сопротивление растет за счет возрастания индуктивного сопротивления звуковой катушки.
Кривые 2, 4, 6 на рис.5,б показывают влияние согласующей RC-цепи.
Выходное сопротивление разделительного фильтра верхних частот, растущее с понижением частоты, оказывает влияние на электрическую добротность громкоговорителя, увеличивая ее, и соответственно увеличивает полную добротность и форму АЧХ по звуковому давлению. Иными словами, имеет место эффект «раздемпфирования» громкоговорителя. Для набежания этого необходимо выбирать крутизну спада АЧХ фильтра и частоту среза фильтра верхних частот fd>>fs так, чтобы на частоте резонанса fs ослабление сигнала было не менее 20 дБ.
При расчете разделительных фильтров в примере, рассмотренном выше, принималось, что характер нагрузки – активный, поэтому рассчитаем согласующие цепи, компенсирующие комплексный характер входного сопротивления громкоговорителя.
Частота разделения низкочастотного и среднечастотного каналов fd1 выбрана примерно на две октавы выше резонансной частоты среднечастотного громкоговорителя, а частота разделения среднечастотного и высокочастотного каналов fd2 – на две октавы выше резонансной частоты высокочастотного громкоговорителя. Кроме того, можно принять, что индуктивность звуковой катушки высокочастотного громкоговорителя пренебрежимо мала в рабочем диапазоне частот и ей можно пренебречь (это справедливо для большинства высокочастотных громкоговорителей). В этом случае можно ограничиться применением упрощенной согласующей цепи для низкочастотного и среднечастотного громкоговорителей.
Пример. Измеренные (или определенные из кривой АЧХ входного сопротивления) индуктивности звуковых катушек: низкочастотного громкоговорителя LVC=3·10-3 Г=3 мГн, среднечастотного громкоговорителя LVC=0,5·10-3 Г=0,5 мГн. Тогда значение элементов компенсирующих цепей рассчитывают по формулам [9] и [10]:
для НЧ: RK1–Rπ=8 Ом; СК1=LVC/R2E=3·10-3/64=47 мкФ
для СЧ: R’K1=RE-8 Ом; С’К1=LVC/R2E=0,5·10-3/64=8,0 мкФ.
На АЧХ среднечастотного громкоговорителя имеется пик, увеличивающий неравномерность суммарной АЧХ АС (рис.2,а); в этом случае целесообразно включить амплитудный корректор. Режектирующее звено (рис.6) применяется для коррекции пиков АЧХ громкоговорителей или всей АС. Это звено имеет чисто активное входное сопротивление, равное сопротивлению нагрузки RH и поэтому может быть включено между фильтром и громкоговорителем с скомпенсированным входным сопротивлением. В случае включения режектирующего звена на входе АС схема может быть упрощена, так как отпадает необходимость в элементах Cq, Lq, Rq, обеспечивающих активный характер входного сопротивления звена. Значения элементов рассчитываются по формулам:
RK≈RH(10-0,05N-1),
LK=RK∆f/2πf02,
CK=1/LK4π2f02,
Cq=LK/RH2,
Lq=CKRH2,
Rq=RH(1+ RH/RK),
где RH – сопротивление громкоговорителя (скомпенсированное) или входное сопротивление АС (Ом) в области резонансной частоты режектирующего звена;
∆f – полоса частот корректируемого пика АЧХ (отсчитывается по уровню – 3 дБ), Гц;
f0 – резонансная частота режектора, Гц;
N – величина пика АЧХ, дБ.
Рис. 6. Режектирующее звено: а) принципиальная схема; б) АЧХ
Применим режектирующее звено, включенное между фильтром и среднечастотным громкоговорителем с согласующей цепью.
Из АЧХ среднечастотного громкоговорителя определяем ∆f=1850 Гц, f0=4000 Гц, N=6 дБ. Сопротивление среднечастотного громкоговорителя с согласующей цепью RH=8 Ом.
Значения элементов режектирующего звена следующее:
RK≈RH(10-0,05N-1)=8(10-0,05·6-1)=7,96 Ом,
LK=RK∆f/2πf02=7,96·1850/2π(4000)2=0,147 мГн,
CK=1/LK4π2f02=1/1,47·10-4(2π4000)2=11мкФ,
Cq=LK/RH2=1,47·10-4/64=2,3 мкФ,
Lq=CKRH2=10,8·10-6·64=0,7 мГн,
Rq=RH(1+ RH/RK)=8(1+8/7,96)≈16,0 Ом.
В рассматриваемом примере АЧХ высокочастотного и среднечастотного громкоговорителя имеют средние уровни примерно на 6 дБ и соответственно 3 дБ выше, чем АЧХ низкочастотного громкоговорителя (запись звукового давления осуществлялась при подаче на все громкоговорители синусоидального напряжения одинаковой величины). В этом случае для уменьшения неравномерности суммарной АЧХ АС необходимо ослабить уровень среднечастотных и высокочастотных составляющих. Это можно сделать либо с помощью корректирующего высокочастотного звена первого порядка (рис.7), элементы которого рассчитываются по формулам:
RK≈RH(10-0,05N-1),
LK=RK/2πfd√(100,1N-2), N≥3 дБ,
Либо с помощью Г-образных пассивных аттенюаторов, обеспечивающих заданный уровень ослабления N (дБ) и заданное входное сопротивление RBX (рис.8). Значение элементов аттенюатора рассчитываем по формулам:
R1≈RBX(1-10-0,05N),
R2≈RHRBX10-0,05N/(RH–RBX10-0,05N).
Рис. 7. Звено 1-го порядка, корректирующее высокие частоты: а) принципиальная схема; б) АЧХ
Рис. 8. Пассивный Г-образный аттенюатор
Рассчитаем для примера значения элементов аттенюатора для ослабления на 6 дБ сигнала высокочастотного громкоговорителя. Пусть входное сопротивление громкоговорителя с включенным аттенюатором равняется входному сопротивлению громкоговорителя, т.е. 16 Ом, тогда:
R1≈16(1-10-0,05·6)≈8,0 Ом, R2≈16·10-0,05·6/(1-10-0,05·6)≈16,0 Ом.
Аналогично рассчитаем значения элементов аттенюатора для среднечастотного громкоговорителя: R1=4,7 Ом, R2=39 Ом. Аттенюаторы включаются сразу после громкоговорителей с согласующими цепями.
Полная схема разделительных фильтров изображена на рис.9, АЧХ АС с рассчитанными фильтрами – на рис.2,в.
Как было сказано выше, фильтры четных порядков допускают только один вариант полярности включения громкоговорителей, в частности, фильтры второго порядка требуют включения в противофазе. Для рассматриваемого примера низкочастотный и высокочастотный громкоговоритель должны иметь идентичную полярность включения, а среднечастотный – обратную. Требования к полярности включения громкоговорителей рассматривались выше на модели АС с идеальными громкоговорителями. Поэтому при включении реальных громкоговорителей, имеющих собственную ФЧХ≠0, (в случае выбора частот разделения вблизи граничных частот рабочего диапазона громкоговорителей или при большой неравномерности АЧХ громкоговорителей) условие согласования реальных ФЧХ каналов может не соблюдаться. Поэтому для контроля реальной ФЧХ по звуковому давлению громкоговорителей с фильтрами необходимо пользоваться фазометром с линией задержки или определять условие согласования косвенно по характеру суммарной АЧХ АС в полосах разделения каналов. Правильной полярностью включения громкоговорителей можно считать ту, которая соответствует меньшей неравномерности суммарной АЧХ в полосе разделения каналов. Точное согласование ФЧХ разделяемых каналов при удовлетворении всем остальным требованиям (плоская АЧХ и т.д.) осуществляется численными методами синтеза оптимальных разделительных фильтров-корректоров на компьютере.
Рис.9. Принципиальная электрическая схема АС с рассчитанными разделительными фильтрами (емкости в микрофарадах, индуктивности – в миллигенри, сопротивления – в омах).
В разработке пассивных разделительных фильтров важную роль играет их конструкция, а также выбор типа конкретных элементов – конденсаторов, катушек индуктивности, резисторов, в частности, большое влияние на характеристики АС с фильтрами оказывает взаимное размещение катушек индуктивности, при их неудачном расположении вследствие взаимной связи возможны наводки сигнала между близко расположенными катушками. По этой причине их рекомендуется располагать взаимно перпендикулярно, только такое расположение позволяет свести к минимуму их влияние друг на друга. Катушки индуктивности являются одним из важнейших компонентов пассивных разделительных фильтров. В настоящее время многие зарубежные фирмы применяют катушки индуктивности на сердечниках из магнитных материалов, обеспечивающих большой динамический диапазон, низкий уровень нелинейных искажений и малые габариты катушек. Однако конструирование катушек с магнитными сердечниками связано с применением специальных материалов, поэтому до настоящего времени многие разработчики применяют катушки с воздушными сердечниками, основные недостатки которых – большие габариты при условии малых потерь (особенно в фильтре низкочастотного канала), а также большой расход меди; достоинства – пренебрежимо малые нелинейные искажения.
Конфигурация катушки индуктивности с воздушным сердечником, изображенная на рис.10, является оптимальной, так как она обеспечивает максимальное отношение L/R, т.е. катушка с заданной индуктивностью L, намотанная проводом выбранного диаметра, имеет при данной конфигурации намотки наименьшее сопротивление R или наибольшую добротность по сравнению с любой другой. Отношение L/R, имеющее размерность времени, связано с размерами катушки соотношением [3.13]:
L/R=161,7alc/(6a+9l+10c);
L – в микрогенри, R – в омах, a, l, c – в миллиметрах.
Рис.10. Катушка индуктивности с воздушным сердечником оптимальной конфигурации: а) в разрезе; б) внешний вид.
Расчетные соотношения для данной конфигурации катушки: a=1,5с, l=c; конструктивный параметр катушки c=√(L/R8,66), число витков N=19,88√(L/c), диаметр провода в миллиметрах, d=0,841c/√N, масса провода (материал – медь) в граммах, q=c3/21, длина провода в миллиметрах, B=187,3√Lc. В том случае, если катушка индуктивности рассчитывается, исходя из провода данного диаметра, основные расчетные соотношения выглядят следующим образом:
конструктивный параметр c=5√(d419,882L/0,8414)=3,85√(d4L), сопротивление провода R=L/c28,66.
Найдем, для примера параметры катушки индуктивности рассчитанного ранее фильтра нижних частот. Индуктивность катушки составляет L1НЧ=5,1 мГ. Сопротивление R катушки на постоянном токе определим из допустимого затухания сигнала, вносимого реальной катушкой на низких частотах. Пусть ослабление сигнала за счет потерь R в катушке составляет N≤1дБ. Поскольку сопротивление низкочастотного громкоговорителя на постоянном токе составляет RE=8 Ом, то допустимое сопротивление катушки, определяемое из выражения R≤RE(100,05N-1), составляет R≤0,980 Ом; тогда конструктивный параметр катушки c=√5100/0,98·8,66=24,5 мм; количество витков N=19,8√(5100/24,5)=287 витков; диаметр провода d=0,841·24,5/√287=1,2 мм; масса провода q=24,53/21,4≈697 г; длина провода B=187,3√(85,1·24,5)≈46 м.
Другим важным элементом пассивных разделительных фильтров являются конденсаторы. Обычно в фильтрах используют бумажные или пленочные конденсаторы. Из бумажных наиболее употребляемые отечественные конденсаторы МБГО. Достоинством этих типов конденсаторов являются малые потери, высокая температурная стабильность, недостатком – большие габариты, снижение допустимого максимального напряжения на высоких частотах. В настоящее время в фильтрах ряда зарубежных АС используют электролитические неполярные конденсаторы с малыми внутренними потерями, объединяющие достоинства рассмотренных конденсаторов и свободные от их недостатков.
По материалам из книги: «Высококачественные акустические системы и излучатели»
(Алдошина И.А., Войшвилло А.Г.)
Очень познавательно !
Не понятно каким образом подогнать общее сопротивление (рис.9) фильтра с на входе к импедансу УМЗЧ например 16Ом или 8Ом или 4Ом .. как изменить общее сопротивление для разных классов УМЗЧ например H . С каким сопротивлением изначально планировалось – не увидел, максимально маленькое АВ?.
Рис.8. Цепь Цобеля. Общее сопротивление обычно отталкивается от сопротивления НЧ динамика. СЧ и ВЧ подгоняют.
У УМЗЧ не бывает импедансов 4 Ом, 8 Ом или 16 Ом. Выходное сопротивление транзисторного УМЗЧ не более 0,1 ома. А значения 4, 6, 8, 16 Ом, приводимые в паспорте УМЗЧ – оптимальные значения нагрузки под которые УМЗЧ спроектирован. При большем сопротивлении нагрузки выходная мощность меньше заявленной, при меньшем – возможна перегрузка усилителя. С ламповыми усилителями то же самое, но выходное сопротивление 1…3 ома, как повезет
Хотелось бы уточнить насчет Г-образного аттенюатора для ВЧ-динамика, в статье получено следующее: R1≈16(1-10*0,05^6)≈8,0 Ом, R2≈16·10*0,05^6/(1-10*0,05^6)≈16,0 Ом.
Если пересчитать, то получаются следующие результаты: R1=16 Ом, R2=32 Ома.
Вначале возводим 10 в степень 0.05*6 = 0.3, получаем ~1.995 (возьму 3 знака после запятой). Далее из 1 вычитаем 1.995, получаем -0.995. Это мы посчитали выражение в скобках. Теперь, -0.995 умножаем на 16 и получаем -15.92. Аналогично, если посчитать R2, получается 32 Ома. Или я неправильно считаю или где-то что-то перепутали.
Вы все верно посчитали. Я не дописал знак минус перед 0,05. И в примере и в расчете. С минусом все будет правильно. Сегодня поправлю. Спасибо большое за замечание!
Хрень полнейшая, сам автор примеры проверял? Например вот этот С1 СЧ=1/4π2f02L1 СЧ=1/4·3,142·5000·500·5,66·10-4=18 мкФ (сторона НЧ)
Вы слышали о системе СИ?
Все формулы имеют конечный результат представленный в единой системе СИ, т.е. в нашем случае индуктивность мы получаем по формуле в Генри, а затем переводим в милиГенри (умножаем на 1000), а емкость получаем в Фарадах, а затем переводим в микроФарады (умножаем на 1000000).
Впрочем, если посмотреть, а лучше еще и почитать, то в статье после рисунка 1 можно прочитать следующие строки: каждый элемент α-индуктивность фильтра-прототипа переводится в реальную индуктивность (Гн)
каждый элемент α-емкость фильтра-прототипа переводится в реальную емкость (Ф)
Всю жизнь собираю фильтры по этим формулам и всё в порядке, не наговаривай!
Чем больше компонентов в фильтре, тем хуже звук. Ровная
АЧХ тоже не гарантирует натуральное приятное звучание.
Приоритеты – фильтры 1 порядка и подбор динамиков по
параметрам ТС.
А можно расчитать для сабвуфера из двух 25гдн 3-8 подключенными паралельно соответсвенно в 4 Ома? А то я что-то не совсем понял как считать. Второго порядка с частотой среза 90 Гц.
А стоит ли? Там ёмкости и индуктивности будут с номиналами космического масштаба. В таких случаях применяют активные фильтры на входе УНЧ отдельно для таких динамиков.
Либо делают частоту среза повыше. Давным давно мне доводилось приспосабливать ящик от 10МАС-1 по сабвуфер, снабдив его 2-мя 25гдн-3-4 и фильтрами НЧ от S-90. Каждая НЧ-голова подключалась параллельно одному из каналов обычного УНЧ.
У S-90 частота раздела примерно 500 Гц. Если поставить под стол и добавить на стол СЧ-ВЧ громкоговорители, то из-под стола ничего кроме невоспроизводимых ими НЧ слышно не будет.
спасибо конечно,просто у меня есть пара колонок с выходом на сабвуфер.Вот и хочется его добавить к ним,Соответственно буду брать усилитель и хотел поставить фильтр в саб
А выход на саб не имеет своего фильтра?
Если честно,то не знаю,надо будет купить усилитель,и проверить.
просто у меня получилось второго порядка 10mh с конденсатором 313мкф а первого порядка 7.08mh это на срезе в 90гц
Делайте активный фильтр. Сейчас на алиекспресе есть в продаже усилители именно для саба с фильтром НЧ. Цена около 10 долларов, питание 12 В. Вам дешевле будет сделать самому активный фильтр, чем покупать такие катушки и конденсаторы.
Спасибо.
А где формулы для фильтров первого порядка?
Да и мудрёно всё для новичка. 🙂
Для большей доступности был бы более доступен для широких масс такой алгоритм изложения:
ПОРЯДОК фильтра – СХЕМА/Ы фильтра – ФОРМУЛЫ для фильтра (куда подставляешь сопротивления ГГ, желаемые частоты среза и получаешь, соответственно, все номиналы).
Отдельным пунктом можно вынести зависимость частоты среза от емкости и индуктивности, учитывая сопротивление ГГ, для фильтра первого порядка, как наиболее востребованного и используемого (а также простого и наименее “агрессивного”).
Формулы есть, но есть более удобные для этих дел программы, та же LC_Filter, простейшая. Задал частоту среза, тип и порядок фильтра, нагрузку-готово.
фильтр 1 порядка тоже разный бывает: с цобелем, без цобеля, с резисторным шунтом. И результат разный.
А не подскажете, почему в S90 номиналы НЧ фильтра 2-го порядка 2.2 мГн и емкости в сумме дают 110 мкФ? А по Линквитцу, Баттерворту, Чебышову и Бесселю расчеты дают совсем другие цифры. 110 мкФ ни в одном из них не получается. Почему так?
Это теоретический расчет, на практике все совсем по-другому.
Я вообще не пойму как они рассчитывали фильтра.У Веги 25АС-109-2 +- попали,фильтр второго порядка по Чебышеву,индуктивность 2,5 мГн + конденсатор 40 мкф (по схеме почему-то 70 мкф)срез 500 Гц при заявленных 630 Гц .
Потому, что в схеме нет цепочки Цобеля. Последний рисунок в статье https://ldsound.info/boucher-zobel-compensating-chain-for-speaker/ будет полезен для понимания, почему “не получацца”.
Все здесь понятно. Нужно сесть и внимательно прочитать и попробовать сделать расчет.
Для новичков есть книги. Серьёзные, скучные, с кучей формул. Читать, внимать, запоминать. А калькуляторы – для быстрого, приблизительного расчета.
Так калькуляторы считают по этим самым формулам.
Значит, не читали книжек… калькуляторы считают для активной нагрузки
В чем разница,человек считает или программа при условии что считают они по одной формуле?
Если что.
http://www.aie.sp.ru/Calculator_filter.html
А формулы учитывают собственные ачх, фчх и ичх динамиков? Или дифракцию передней панели? Расположение динамиков? Или Вы думаете, что хорошие ас стоят дорого, потому, что в них динамики дорогие? Это плата за работу. Над ящиком и фильтром.
А это тут причем?Расположение динамиков зависит от того кто эту АС строит.К расчету фильтра это никакого отношения не имеет.Хорошие АС дорогие потому что на них установленный фирменный шильдик.Это плата за то что они собраны известным брендом.
Как раз таки расположение динамиков и фильтр очень взаимосвязаны.
К примеру: сдвинуть ВЧ в бок (от центра) – будет уже другая кривая АЧХ, которую нужно сгладить и согласовать с динамиками заново.
Денис пишет правильно, не подумайте, что я защищаю его.
Ну если уж очень правильно и со всеми измерительными приборами делать,то так то оно так,приборы все покажут и расскажут.Но если простой радиолюбитель будет собирать(а эта статья написана именно для них),то на слух он вряд ли это услышит,и значение в расположении динамиков будет только с эстетической стороны.Для примера S-90B и S-90D.Расположение разное,разницы в звучании “0”,хотя фильтра и динамики идентичны.
Как показали годы, звучание у них разное. Не на много, но отличается. А радиолюбитель отличается от дилетантов тем, что имеет представление и некоторые теоретические знания по предмету своего увлечения, дилетанты же не понимают и не знают ничего, потому просто спрашивают и читают. Дилетанты – выскочки ничего не понимают и не знают, но много выступают, вводят других дилетантов в заблуждение.
У передней панели нет дифракции. Это во-первых. Для “специалистов”. Во-вторых, весь HI-END – галимые понты, придуманные ради денег. Не так-ли?
Интерференция, простите. Про Hi-End я писал: обман начинается с самого названия – Hi-End.
И интерференции у передней панели нет. Учебники читать нужно.
А, Баффл-Степ, фронт панели АС, что по вашему, не интерференция ?
Забавно слышать про обман от человека, который только что утверждал, что хорошая акустика стоит дорого из-за затраченного на её изготовление труда. Получается, что хорошую дорогую акустику совершенно случайно зляпили в подвале нелегалы и Гондураса. Выдали им бревно красного дерева, килограмм сусального золота отвесили, и сказали: – “Вперёд, братаны! Разводите лохов на бабло.”
Хорошую ас долго и кропотливо создавали опытные, образованные люди. А аппаратуру Hi-End – жаждущие денег фирмачки и любители, внедряя и демонстрируя ненужные технологии с целью повысить цену на изделие. Или приводить конкретные примеры для непонимающих?
По вашему ,,Онгаку”, на 211триодах и ,,Блэк Бетти”, на 45 прямонакалах, не Хай – Энд ?))
По-Вашему, лучше этих усилителей уже нет и не будет?
Динаудио, абсолютный хай-энд за лошадиные деньги, с кучей технологий, признанных во всём мире, это жажда денег или звука?
Если оплатить БАС всё время, проведённое за настройкой, по нормальным расценкам, это что будет?
Ещё примеры нужны?
Ваш ответ – лукавство))
Так, всё-таки Хай – Энд, существует, или это ,,призрак, по волнам бегущий” ?))
На хороших (дорогих) динамиках легко построить отвратительно звучащую акустику. А вот построить хорошо звучащую на отстойных не получится, как ни выпендривайся. То же самое относится и к материалам корпуса.
То есть, по-вашему, панель не оказывает никакого влияния на звук? И сделать хорошую ас Вы можете только из хороших и дорогих динамиков и материалов?
Ну вот,звучание не на много отличается.И никто,ничего в фильтрах не перенастраивал.Может не видели смысла,а может для того что бы хоть не много,но отличалось звучание,так сказать для выбора.
Я написал то, что написал. Читайте больше учебников, и к Вам придёт понимание. И малограмотную белиберду писать перестанете.
Вы хоть раз микрофоном слушали ас? Смотрели как изменяется ачх в ящике и вне его. Написали ерунду, перевернули мои высказывания и указываете мне на книжки? Переотраженка есть всегда, в ящиках любой формы и размера. И, если вы разрабатываете высококачественную ас, нужно учитывать это и принимать меры, чтобы уменьшить влияние этой вещи на звук.
Таким способом, истину в акустике, долго придётся разглядывать. Но в принципе согласен. Хотя, вон сколько обычного в плане звука, пр этом самого дорого, создано очень грамотными мастерами.
Дело вообще не фильтрах. Сегодня это вообще не тема, и не проблема. Всегда задаю контрольный вопрос. Электростатика для чего создана? И можно ли её свойства, разумеется частично, внедрить в оформление на конусных динамиках? Вот чем надо заниматься!
К Динаудио нежно отношусь, особенно после представленного случая с ними поработать, довести до звучания одну авторскую пару колонок. 17-см басовички на диво хороши в плане ровности ачх и спокойного звука, полка наировнейшая, фильтры простейшие, результат фантастика. Другое дело, их заводские изделия звучат странно, если хуже не сказать.И чем дороже, тем страннее звук.Там фишка в размере басовика, средину большие их дины уже не отыгрывают, двухполоски звучат уныло. А три полосы это сильно другие денюхи.
Для меня хай-энд некое коммерческое движение, доводящее изначально здравую идею до безумия , навязывание вместо чарующего звука любование золотыми ручками и лакированными ящиками за кучу нулей в ценнике. Сделайте мне шоб багато и красиво. А в звуке я все равно не понимаю.
Другая крайность- спаянная на коленке позорная жестянка по секретной формуле на старинных деталях, и тоже- хайэнд. Не меньше.
А истина, как обычно, между.
Для меня Хай-Энд – доведение звука до вменяемого состояния. Другой вопрос, что видение конечного результата у авторов может быть сильно разным. Но вот затраченные часы, без всякой нормы – основные затраты ИМХО.
А что до стоимости изделий, так никто силком не заставляет. Но глядя на Диновские кроссы (лежат на столе передо мной) и их НЧ и ВЧ головы понимаешь, что денег оно стоит.
Да. Невнятный звук и на отборных компонентах (в авто) встречался. Но слышал и простенькие системы, звучащие на Ура. Только сколько времени (и денег на сопутствующие эксперименты) затрачено на постройку таких систем!
Так что я совсем не склонен считать Хай-эндовские системы лишь способом выколачивать бабки. Да и выглядят некоторые изделия не самым шикарным образом.
Процесс настройки -мучительный и долгий, и дело не только и не столько в деталях , сколько в переборе горы вариантов, потом долгого отслушивания и возвращения к каким-то удачным промежуточным вариантам. И то, часто остается ощущение. что где-то накосил. Которое позже оказывается верным .
И как оценить эти затраты, на которые уходит кусок жизни? Да и бабок особых сегодня никто не даст. Вот мозги вынести- это запросто.
“…видение конечного результата у авторов может быть сильно разным…”
В основном никакого видения. Действует чисто олимпийский девиз: громче, тяжелее, дороже!
Помню слова электронщика Макса из лаборатории НПО Геофизика: на хороших динамиках- и капиталист колонки сделает. А ты на наших сделай.
Доброго дня, Господа. Не забывайте, что автор книги Алдошина имеет ученую степень доктора наук. И на акустику она посвятила всю жизнь. Что касается порядка фильтров, то чем больше порядок, тем качественней АС. Почитайте еще учебники Эфрусси.
К большому счастью, производители акустики мирового уровня не имеют учёных степеней и другие учебники читают (по всей видимости).
И, что правильно подмечено предыдущими авторами, эти учебники судя по всему и производители в СССР не читали. Номиналы фильтров и близко не совпадают с рассчитанными по Алдошиной. Однако, играют ведь, заразы.
Качественней не всегда = приятней человеческому слуху. Электроакустика потому есть сплошной компромисс между противоположными требованиями к построению АС. Я, например, всегда считал, что СЧ динамик снизу обрезАть лучше всего вторым порядком, так как первый не обеспечивает достаточного уменьшения амплитуды диффузора с падением частоты (амплитуда растёт по закону +12дБ/октаву, вплоть до резонансной частоты), а третий плох тем, что последний элемент – конденсатор, и катушка на землю уже не может демпфировать подвижку СЧ динамика в районе механического резонанса. Соответственно, и НЧ нечего тянуть плавно вверх, обрезАл вторым с цобелем. И что? Повзрослел, перешёл на полторашные в обеих случаях, а сейчас вообще докатился до первого порядка на НЧ. Да, гармонические и интермодуляционные искажения выросли. Но на тех громкостях, на которых я слушаю, они мизерны. Зато приятность (пусть будет слитность) есть на всех уровнях громкости. А для дискотеки на номинальной мощности, как и по измерителю КНИ, будет хуже! Вопрос в том, что предпочитает конкретный человек: дискотеку или нирвану…
Я фильтры последнее время не считаю вообще. Ставишь динамик на своё место в ящике, к нему усил, с генератора шум, микрофон напротив и пошёл детальки подкидывать, пока ачх не понравится. Потом второй, тоже отдельно прошумливаешь, а потом вместе шумишь, пока не сошьются.
Да, но теоретически нужно от какой-то частоты среза отталкиваться?
Нужно прошумить головки в своём объеме, оформлении, на своём месте. Проанализировать результат. Сшивка может не происходить на какой-то частоте как таковой, может быть участок совместной работы. Частотой раздела можно считать ту частоту, на которой пересекаются ачх полосовых голов. Но она может отличаться от расчётной на 200(!) %.
Корректный стык еще не залог корректного звука ни разу. Там обнаруживаются тонкие вещи, от которых можно впасть в отчаяние и тупик .
Это только на бумаге все зашибись , да в красивых мульках из симуляторов. На деле мерзость вместо звучания.
Как по мне, так на выходе получается (должно получиться) то, что я считаю хай-эндом. И будет это видением (слышаньем) мастера.
Когда влазишь в дебри настройки, то мешает уже не просто мерзость, а даже просто неудовлетворённость звучанием, окраской чьего-то голоса.
P.S. Эх, ещё бы услышать этот голос живьём, чтобы не настраивать под своё представление о нём.
Ну, как-то так.
Истину глаголете. Иногда достаточно на голосе знакомого исполнителя выслушать какую-то гнусавинку или вскрик, чтобы заново начать перенастройку фильтра.
Денис, все именно так, как пишете. Сведенное на шуме достойно звучит на музыке тоже.
Михаил, уверенность, с которой вы пишете про фильтры высоких порядков, , навевает подозрение. что сами вы колоночных фильтров не делали и выводы ваши основаны на чужих мнениях из умных книг.
Только фильтры первого порядка дают на выходе не
искаженный прямоугольный
меандр сигнала. Тоесть по простому они самые фазолинейные !
Другое дело как разработчик
реализовал их преимущества
в конкретном проекте АС.
Подбор динамиков по параметрам ТС, акустическое оформление, выбор частоты среза и т.д.
Каждый дополнительный элемент в фильтре вносит в сигнал свои искажения. Поэтому
чем меньше деталей, тем лучше
для звука.
Но, это ещё нужно уметь реализовать !
страшно представить себе звучание той 3-полоски,на приведенных выше фильтрах. Этот дикий наворот на фильтрах я видел в статье Алдошиной в Аудиомагазине, как финал статьи по расчёту фильтров.
Всё бы ничего, да жизнь доказывает иное: простые незамудрёные схемы чаще звучат лучше таких вымученных, когда любой прыщик на ачх давится кучей деталей.
Хотя, сам начинаю настройку фильтров именно от сложной схемы, но с правильной ачх, потом упрощаю, на слух .
Как ни странно, у меня по этим расчётам неплохая трехполоска получилась.
В вашей перепечатке и в первоисточнике – масса провода q = 24,5^3/21,4≈697 кг; Что то многовато, нужен гидравлический подъёмник. Должна масса катушки быть в граммах.
Но если даже пересчитать: q = 14706,125 / 21,4 =
687,202 ≈ 687 грамм, лучше, но верится с трудом.
Влад, спасибо. Опечатка. Даже выше пример в граммах, а расчет в килограммах. Вполне возможен вес.
600 грамм – вполне нормально для катухи, работающей с НЧ-сигналом.
Я уж было думал значение в дюймах и вес правильный.
всём здравствуйте 5 раз прочитал ничего не понял! хочу собрать ас !помогите расчитать !вч 12.5ом 5кгц-18кгц 1 вт,,
сч 4.5 ом 60гц-12кгц 5вт
нч 40гц- 5 кгц 35вт
это характеристики динамиков !
что дальше не понятно ввоообббще
аааа нч 4ом
Я сам читал несколько раз пока понял. Но здесь все понятно, уверяю.
Сделайте лучше это через программу к примеру JBL SS.
ну спасибо подсказал !
ну если я так всё понял то L1 НЧ=αRн/2πfd1=2.0*4/2*3.14*3000=4,246284501061571e-4 мг
это так!?
Какой порядок фильтра?
ды 2-й просто доставляю из пример свои цифры на глаз 3000! это толи начало среза толи конец !
Есть отличный сайт, не знаю конкурент ли LDSOUND.RU, там есть страница с расчетами фильтров вплоть до 4 порядка любого типа. Если LDS позволит, скину ссылку.
Кидайте, если что я поправлю)
http://www.aie.sp.ru/Calculator_filter.html мкГн меньше чем мГн 🙂
Не против, здесь: https://ldsound.info/kabinet-ssylok/ внизу страницы есть еще несколько калькуляторов.
НЧ=(2х4):(2х3,14х5000)=8:31400=0,00025 Гн
Переводим из полученного результата в системе СИ и получаем:
0,00025 Гн х 1000 = 0,025 мГн.
мили=1/1000; микро=1/1000000 1мкГн=1/1000мГн
0,00025мкГн= 0,00000025 мГн
Да все верно. Спасибо, что поправили.
Мы получаем результат уже в системе СИ, это 0,00025 Гн, переводим в мили наши для фильтров и получаем 0,25 мГн.
Емкость здесь получаем в Фарадах и умножаем на 1000000, чтобы получить наши мкФ.
оооооааааа!))))) я с ума сойду !кто что !так делим или умножаем !?и это будет верх среза или , что мы нашли !?)))))
НЧ=(2х4):(2х3,14х5000)=8:31400=0,00025 Гн
Переводим из полученного результата в системе СИ и получаем: 0,00025 Гн х 1000 = 0,025 мГн.
Емкость по этим формулам мы получем в Фарадах и чтобы получить микрофарады, нужно полученный результат умножить на 1000000, так как там результат будет примерно такого вида 0,00002 Ф.
Что это мы нашли? То, что Вы просили, а именно – 0,25 мГн это катушка в фильтре НЧ (2 порядка), т.е. еще нужно Вам рассчитать емкость.
и спасибо Денис за ссылку, но я там уже был и не понял вообще ничего, так как не знаю английского !))))
Какой там английский??? Там все по-русски. Вы не можете перевести Ohm, mH, Hz?
не нащел перевода butterworth и solen split и так далее …что это за слова мне не понятно поэтому лепить горбатого …
Ааа… тогда лучше или ничего не рассчитывайте, или читайте матчасть или просите кого то. Баттерворт это фамилия 🙂
спасибо )))))что хоть подсказал !))))
Напишите какие у вас дины, попробую смоделировать вам ас на них.
что – то даже не знаю что такое дины!могу написать название динамиков из каких хотелось бы собрать ас !
Динамики.
1гд3 ,4гд28 ,20 ГДН-1-8 (10 ГД-30Е-32)
Может, вместо 4гд-28 что-нибудь поменьше диаметром? Направленность узкая выше 2000 герц. И его бы в ОЯ использовать. То есть АС будет из двух блоков – для нч и сч. Вам под лампу?
да да под лампу 10 ватт на канал на 6п18п !я так и предполагал что короб будет примерно как у ас симфонии 003 ну только с динамиков нч в отдельном коробе ,при проверке на на звуковом генераторе 4гд28 басс тоже выдавали )))мне очень понравились динамики как звучат по отдельности думаю в коробе будет супер
Павел, в вашем комплекте динамиков лишний – 10ГД-30, а два других хорошо споются в двухполоске типа 80-АС-2-1. Фильтр там – емкость 1 мкф емнип, но можно на слух попробовать другую.
Конечно, короб как у Симфонии – еще лучше.
Ещё одно замечание к расчёту фильтров. Посмотрите на схему 25ас-2 (302), которую многие считают вполне пристойно звучащей. СЧ головка там работает ВООБЩЕ без фильтра! В полной полосе и только за счёт собственного спада АЧХ и акустического оформления. На сайте Клячина есть пересказ беседы с конструктором этих АС. Весьма познавательно.
Там на входе СЧ-цепи перед кнопками стоит конденсатор на 20 мкФ.
Да, я про него забыл. Пардон.
Кстати и номинал у него достаточно странный, если принимать во внимание формулы расчёта.
Есть у меня вопрос и к виду предлагаемого ПФ СЧ.
Во многих АС производства СССР (принципиальные схемы доступны в описаниях на этом сайте, в качестве ПФ СЧ успешно работает одиночный последовательный колебательный контур. Номиналы его элементов очень мало зависят от сопротивления самого излучателя. Фактически, оно влияет только на добротность контура – ширину полосы пропускания, как следствие.
Также применяется и комбинация “обычных” фильтров НЧ+ВЧ 2-го порядка.
Но зачем накручивать комбинацию двух колебательных контуров, мне не очень понятно. Усложняется и расчёт и подгонка.
При совместном излучении полосовых головок частот, близких и равных частоте раздела, появляются пики и провалы, связанные не столько с ачх головок, а с их фчх. Когда волна от пищалки, например, исходит с одной фазой по времени, волна от сч исходит, как правило, с опозданием, в итоге положительные полуволны пищалки складываются с отрицательными средника. Происходят вычитания или сложения. Имеет место и искажение результирующей волны. Для этого и строятся фильтры высоких порядков. Если же конструировать АС так, чтобы фазы головок на частоте деления совпадали, или распологать головки по глубине так, чтоб фаза совпала (100ас-060, например), вполне можно использовать первый порядок. А если головки имеют и свой естественный спад в ачх – так первый порядок просто обязателен. Можно даже последовательный фильтр использовать, есть смысл. Надеюсь, понятно написал.
Во-первых, нет никакой ФЧХ отдельно взятой узкополосной электродинамической головки, о которой имеет смысл задумываться. ФЧХ акустической системы в целом – да.
Во-вторых, нет никакого “искажения результирующей волны”. Есть искажение АЧХ, вызванное разностью фаз.
В-третьих, подавляющее большинство акустических систем построено без ухищрений со смещением плоскости излучателей. Во многих используются фильтры 1го порядка, и они прекрасно звучат.
В-четвёртых, хорошие динамические головки не имеют никакого спада АЧХ вблизи частот раздела и, опять-же, прекрасно работают с фильтрами низких порядков.
В-пятых, фильтры высоких порядков сами вносят кучу фазовых искажений, и исправлять ими ФЧХ акустической системы – дело безнадёжное.
В-шестых, мой вопрос к конструкции ПФ СЧ не имел никакого отношения к порядку этого фильтра.
1. ФЧХ есть у любого излучателя. Узкополосного, широкополосного, одно- многополосного – не важно, любой излучатель звука имеет сдвиги фазы в зависимости от частоты.
2. Что бы это понять, прогоните импульсный сигнал с частотой, равной частоте деления на полосы. Если не понимаете о чем я, лучше переспросите или промолчите. Отрицать не нужно.
3. Это дорого. И фильтр 1го порядка дешевле.
4. Хорошие динамические головки делают с завалом на краях и для конкретных ас. Динамики для творчества, продающиеся в магазинах делают с ровной АЧХ (ну, хотя бы стараются сделать так).
5. Религиозный бред. Для малоопытного конструктора – дело действительно безнадежное.
6. Пардоньте, это я к предыдущей Вашей записи ответил. Про 25ас. По поводу голосового фильтра согласен, не понятно такое решение. Рискну предположить, что сделано это для выравнивания фазы одного контура другим. Один последовательный, другой параллельный.
Денис. Если не обладаете элементарными знаниями по физике, не пытайтесь выдавать себя за знающего. Не получится. Ещё раз предложу читать учебники, чтобы уметь вести дискуссию, а не рассказывать басни про динамики в магазинах и прослушивание акустики микрофоном.
Дальнейший разговор считаю бесполезным.
Со мной можете не разговаривать, но Перестаньте писать ерунду здесь, вдруг кто прочтёт. Прежде, чем отсылать книжки читать, откройте хоть одну сами. Вы даже статью если и читали, очень не внимательно.
я взял схему АС “Эстония” 35АС-021-1 и попробовал подставить ваши формулы к данным АС : частота раздела 1000 и 7000 , динамики на 8 Ом. у меня получились другие показания в фильтрах. Что я не учитываю? хотел изменить частоту раздела на 500 и 5000 , что бы поставить динамик 25гдш-2н в качестве СЧ. хочу найти точку отсчета от чего плясать.
А зачем менять неплохой купольный СЧ на широкополосник?
Мне нравится звучание плоской сотовой диафрагмы 35 ГДН-1с. Заинтересовала меня статья “применение сотового 25ГДШ-2Н в качестве СЧ в многополосной АС”.
хочу услышать звучание такого плоского сотового дизайна.
Я вообще не уверен в том, что 25ГДШ туда влезет на место 20ГД-1. И потом, эти Эстонии – довольно сбалансированные АС, в них такого делать, ИМХО, не стоит. Если хотите поковыряться с поиграться с сотовым СЧ – возьмите Веги 50АС или Радиотехнику S-50. Эти АС попроще и, возможно, Ваши деяния будут иметь положительный эффект для их звучания.
P.S. Если у Вас “хрустит” СЧ-головка на громких и почти тональных сигналах – её нужно просто заменить на такую же. Это значит, что она была замята и выпрямлена, но из-за особенностей её конструкции повело звуковую катушку. В этом случае я бы попробовал сначала купить такую головку, а потом попробовать разобрать и отремонтировать имеющуюся.
да АС “Эстония ” сбалансированная. 25ГДШ туда влез, пока для пробы. пока корпус не трогаю, переделка для монтажа минимальная. Прошу помочь с частотами раздела 470 Гц и 6,5 кГц. Как можно изменить оригинальную схему АС “Эстония” 35АС-021-1 для НЧ и ВЧ динамиков.
В связи с непониманием, в начале статьи допущена естественная опрометчивая ошибка, делающая дальнейшее повествование очень правдоподобным, но принципиально не верным и неимеющим практического и теоретического смысла вообще. Там есть один малюсенький нюанс .
Какой? Я перепроверю.
Сейчас напишу кое-что, дам пищу для мозгов, так сказать :). Вот на упрощенной эквивалентной схеме динамика, он, динамик, изображён в виде резистора, индуктивности и колебательного контура. Так вот. Допустим, мы имеем динамик 75гдн-1. Его идуктивность в районе 1,2 мГн. Нам нужно его порезать на частоте 500 Гц. На этой частоте его импеданс 5 Ом. Считаем по известным формулам для фильтров Баттерворда 2го порядка: 2,2 мГн и 45 мкФ. Но… наш 75гдн – это резистор 4 Ома и ИНДУКТИВНОСТЬ 1,2мГн, включённые последовательно. Выкинуть ни то, ни другое нельзя. Значит, у нас для этой головы только 1й или 3й порядок может выйти. В первом случае нужна катушка 1,2 мГн, во втором – 2 мГн + ёмкость 110 мкФ. Ой… это же фильтр S-90… Может, не нужно динамикам никакой компенсации роста импеданса, а использовать индуктивность в качестве элемента фильтра?
Так по жизни и получается. А калькулятор всегда врёт. А ещё надо учитывать, что эквивалентная схема – контур, резистор, катушка, и ещё раз катушка с параллельно включенным резистором. И без последних двух деталей ФНЧ дают завышенные выбросы в симуле.
Тот же 75гдн-1, если подобрать по графику ЧХ сопротивления, заменяется катушкой 400 мкГн, плюс в параллель 1,1мГн и 8 Ом. А на одной частоте типа 1,2…1,3 мГн. Но даже с такой схемой фильтр С90 даёт выброс, и вживую, и в симуле…
Вживую 75гдн-1, именно он, с большим колпаком, без фильтра имеет выброс начиная с 400-500 и до 1500. Причем из 6 4-х омных и 2 8-ми омных, что у меня есть, характер выброса отличается. Сегодня буду работать с этими басовиками, посмотрим, что получится. Одна только катушка с цобелем не катит, слишком далеко играет, голоса певцов как из трубы орут. Ткнул катушку наобум в 3 мГн – стало прям на много лучше.
С какого расстояния измеряете?
Один сантиметр от колпака и с метра.
С 4-омным динамиком 30ГД-2 хватило катушки на 2 мгн плюс цобель на 5.6 Ом и кондеры на 90 мкф , родные от фильтра.
Выброс на 1800гц ушел ниже ватерлинии, но его было слышно , как добавка на средине, проясняющая эту самую средину, средник удачно спелся с басовиком именно при участии этого пичка. Так что, все немного не так, как вы пишете.
На всякий случай сохранил замеры по этой 3-полоске.
Поковырялся с ним сегодня. Выброс был на 1500 у моего экземпляра. То есть резать его режектором не имеет смысла, разброс 1300-1800 Гц. Первый порядок с цобелем – ни о чём. Частотка стала ровной до тех самых 1500. Небольшой провальчик на 500. Самый удачный вариант – индуктивность 2,4, ёмкость 120 с последовательным сопротивлением 1 Ом. Собрал, подключил средник. В противофазе. Частота стыковки 550. В диапазоне 200-1000 неравномерность 1 дБ. Вот вам и “паршивенький советский басовичёк”.
полтора кгц удачная частота и полезная, презенс , убирать этот пичок в ноль не нужно, просто уровень подобрать.
Делал и по-вашему, вместо цобеля емкость сотню мк, с небольшим резистором или без него. Обвал резкий, средина пропадает, бас затягивается во времени, отстает, звук разваливается, средина торчит , слышно это мгновенно. Но вы делайте, как вам нравится. Не имею права указывать.
Нее, мне надо не как нравится, а чтоб правильно. Сегодня понравилось, завтра уже слушать не хочется. По измерениям всё гладко. По ощущениям: обвал да, резкий, середина становится тише, её играет средник, уменьшаем гасящий резюк и всё становится на место, затяг и отставание было, пока не переполюсовал средник, не знаю как он сейчас подключён, но судя по малой неравномерности ачх в зависимости от угла и расположения микрофона относительно ас, фазы на частоте раздела довольно точно совпадают.
Без колпака всего с 1,3 мГн и на землю 50 мкФ+4 Ом, и 20ГДС-1 первым порядком. Ну не 1, но 2 дБ от 400 до 1000 Гц. И сразу выше 1 кГц – свистопляска от СЧ. И чем больше здесь отдачи от НЧ, тем выше 1 кГц ровнее ( и меньше от СЧ). Хороший дин что с колпаком, что без.
Ах, да, тут же 15гд. Да, с ним так, наверное, правильнее. Как в 018-х.
У меня свои тараканы в плане оценки удачного сведения, например , каждый динамик в своей полосе с фильтром обязан звучать красиво , ровно и музыкально, чтобы отключив соседей, можно было слушать музыку в узкой полосе и без содрогания. На такое способны фильтры первого порядка с плавными протяженными спадами либо спад с переменной крутизной. Резкие изломы ачх на границе пропускания порождают злые призвуки, что мне очень не нравится, хотя, может быть, именно так- есть “правильно”, по понятиям. Все делают так- и ты делай. Не умничай. 🙂
Не сомневаюсь, что у вас все выведено в звук, но сами понятия о звуке у нас всех совершенно разные. И это хорошо.
Насчёт крутых фильтров. Использовал я средник с полосой до 8 кГц. Плавный спад с этой частоты, резкий всплеск на 14 (колпачёк очень жёсткий, резонирует). Ну я его первым, с 4 кГц, на 5 с 6гдв состыковка, всё красиво. Слушаю. Жена заходит, морщится, “песок” говорит и уходит. Я ковыряюсь, всё проверяю, пищик перефазировал. Заходит, опять “песок”… Я отдохнул, включаю… Грязь в звуке. Меряю средник снова. А у него выше 6 гармоник… Мама не горюй. Ломает его, бедного. Ставлю 3й порядок, стыковка там же на 5. Слушаю – кайф. Жена заходит: “уу! молодец! всё чётко”. Отдыхаю, слушаю. Очень лёгкое звучание. Не напрягает, нет тссс, которое 6гдв приписывают. Чётко слышны струнные. Так что, всему своё место. Где-то 1й порядок подойдёт, где-то 3. Выше не нужно – лучше уже динамик сменить. Главное, психологически настроить себя не на фильтр, а на звук. Мысли вслух, никому ничего не навязываю. 🙂
Такое возможно. Не выключился диффузор вовремя, высоко залез.
У 20ГДС-1 ломка диффузора с 1 до 2,2 кГц, дальше купол тянет.
У 15гд ломка тоже после 5, точнее не помню. На 2 у него не подъём, а полка. Это реальный его уровень. По сторонам от этой частоты – завалы. Вниз – влияние подвеса и оформления. Вверх – асинфазная работа купола. Не колпачка. Диффузор 15гд – купольный. Не надо крутить у виска. Это перевёрнутый купол. Если попробовать заглушить участки противофазного излучения, может, толк выйдет из этого динамика. Но кому это надо? Время его ушло.
Обычно купольным называют дин, у которого катушка к краю купола крепится. Тут просто вогнутая образующая.
Он пережил своё время. Если получится что-то сделать со стеной плача (перепад 2,2 до 2,5 кГц), будет сказочно.
А почему никто не заметил ошибку в расчете индуктивности в фильтре ВЧ. Там же должен быть коэффициент 0,5, а не 2! Или я не прав?!
Читаю уже который раз.
В фильтре ВЧ каждая индуктивность заменяется емкостью, а емкость индуктивностью.
Т.е. получается ошибка, ведь должен быть коэффициент 0,5.
В фильтре НЧ все правильно.
В полосовом фильтре та же все правильно.
Но может такое быть, что в фильтре ВЧ первая деталь 2 и вторая 2 из-зи того что она индуктивность. Но снова читаем начало о переводе.
Получается и в схеме ошибка, ведь 0,25 мГн с коэф. 2,0 посчитано верно.
С коэффициентом 0,5 индуктивность получается 1,02 мГн (Linkwitz-Riley)
Да. Ошибка получается серьёзной. В 4 РАЗА!!! К сожалению, в этом мне пришлось убедиться на практике. Как народ так долго не замечал, не понятно.
дополню материалом, о том как применить динамик с другим сопротивлением в схему без пересчёта фильтров
Ошибка в формуле режекторный фильтра: 0.05 без минуса должно быть (есть книжка, рассчитывал).
Формулы расчёта фильтров и таблица коэффициентов – правильные, поверил в Мультисиме. Где-то читал, что трёхполосную схему фильтров можно рассчитать как для синфазного так и противофазного включения СЧ динамика. В какой книге это было? Название или автора – кто вспомнит?
Сергей, приветствую!
Пока нашёл это: https://ldsound.info/fazirovka-akusticheskix-sistem/
Бона сера, синьор Распони из Турина. Вот помню в той книге было написано т.к. расчётные величины для синфазного включения СЧ получаются больше, чем для противофазного включения – выгоднее применять противофазное включение. Вот где та книга и какие формулы не помню, а сейчас бы хотелось посмотреть в Мультисиме чем отличаются их АЧХ и ФЧХ.
По ,,голым растчетам” собрать хорошо звучащую АС не получится. Слишком много всяких не учтенных факторов влияющих на звук.
А вот, переделать заводской фильтр, с сохранением частот среза, без формул – можно. Для этого достаточно увеличить L фильтра кратно увеличению R нового динамика, или уменьшить L фильтра кратно уменьшению R нового динамика.
Номиналы C фильтра, при этом, изменяются обратно пропорционально исходным номиналами L фильтра АС.
Например: замена 8 Ом динамика на 4 Ом. Индуктивности фильтра уменьшаются в два раза, ёмкости – увеличиваются в двое.
Воистину так, с малым уточнением. Заводская настройка не всегда правильная в плане звучания, у заводских свои понятия, к потребительским перпендикулярные или асимметричные. И опираться , молиться на чужую настройку мало смысла, если речь о звучании. Самому все нужно, неспешно, вдумчиво и вслушиваясь.
Приветствую!
Соглашусь и с Vip Kit и с Александром. За примером далеко ходить не надо — это схема колонок 25АС-033. Если ФНЧ там (для меня) удачный (в противоположность ФНЧ 25АС-027), то ФВЧ с его 10 мкФ на входе (при 3 кГц среза) — просто песня (так на некоторых схемах и 14 мкФ было указано) при восьмиомном ВЧ динамике.
А про колонки, собранные по схемам из симулей – лучше промолчу.
Выстрел ночью из кривого ружья.
Многие пользователи симмуляторов, в исходнике указывают активное R динамика и получают растчет среза с определённой погрешностью. Указывать следует реактивное R динамика на частоте среза. Тогда точность растчета будет оптимальной. Дальше макет фильтра – испытательный стенд, с которым работать и доводить звук до кондиции.
Симулятор не расскажет вам про очень важные вещи, включая отвратное звучание либо полную несозвучность примененных динамиков. И можно потом заниматься сведением несводимого до бесконечности.
Так динамики предварительно отслушать желательно и подобрать пары по ТС.
Без картинки, отражающей поведение динамиков, выловить их пороки на слух очень сложно , если вообще возможно. те же басовики без нужного фильтра, напрямую, звучат большей частью омерзительно.
На слух, вполне можно ,,увидеть” картинку поведения динамика. Сначала, отслушав на музыкальном сигнале, затем, на синусе (свип – тон). Для меня, очень ясная ,,картинка” получается.
А дальше классическое – ,,кто виноват, и что делать ” ?! ))
Вы правы, но частично. Слух прекрасно ловит пики на ачх, но слаб на провалы, особенно если дать не свип, а шум или музыку. А провалы в некоторых важных участках могут лишить звук ясности, разборчивости или презенса, живости голоса.
А на ачх это мгновенно видно и ясно, годен динамик или не годен.
Да, собственно, я, рисую АЧХ услышанную на свип – тоне.
Узкие провалы, действительно слышны не так явно, но неравномерность АЧХ со снижением относительно общего уровня, ухо улавливает.
Широкие провалы различимы очень хорошо,и где начинаются и где заканчиваются.
Можно ли для 75 ГДН 3-4 выбрать частоту раздела 900 Гц.
Конечно… это Вше право выбирать частоту раздела в пределах рабочего диапазона.
Другое дело насколько качественно воспроизводит головка на этой частоте…
Так вот и интересуюсь как звучит.Понимаю,все субьективно,но все же.
Я расчитал фильтр по образцу для частот 900 и 7000.Но здесь,например, индуктивности получились по убыванию(5.9 НЧ и 4.6 СЧ; 0.57 СЧ и 0.25 ВЧ),так же и и в заводских что попались на глаза.У меня индуктивности (1.06 НЧ и 1.3 СЧ; 0.168 СЧ и 0.373 ВЧ).Где-то ошибка или так может получаться?
Классический пример. Широкополосник 4 Ома воспроизводит СЧ с разделом 500/5000Гц. Применяю калькулятор на телефоне (другие калькуляторы дают тотже результат). Почему возникает разбежность в значениях если вычислить параметры для полосового фильтра СЧ и парамерты фильтров для СЧ диапазона используя отдельно фильтры ВЧ и НЧ для соответствующих частот. Для двохполосника мы же используем отдельно фитьтр ВЧ и НЧ.
По этой статье сколько вышло так и не понял?
Подхватило одну картинку
Третья картинка