¿Qué filtro pasivo de paso bajo es mejor para un subwoofer? Filtros pasivos eléctricos

Haz tu propio filtro de subwoofer

Hacer tu propio filtro para un subwoofer no es tan difícil como parece a primera vista. La decisión de hacerlo usted mismo no es fácil.
Tarde o temprano, todos los entusiastas del audio del automóvil se convierten en profesionales e intentan por todos los medios mejorar el sistema de audio. El filtro de paso bajo más simple para un subwoofer y su fabricación será una de las soluciones de modernización.

Objetivo

Más allá de los límites de la banda "nativa" (reproducida efectivamente), la presión del sonido proveniente del altavoz disminuye notablemente y al mismo tiempo aumenta el nivel de distorsión. En este caso, es simplemente una estupidez hablar de algún tipo de calidad de sonido y, por tanto, para solucionar el problema hay que utilizar varios altavoces en el sistema de audio (ver).
Esta es la realidad: esto sucede tanto en la acústica del hogar como en el audio del coche. Eso no es noticia.

Disposiciones típicas de los altavoces en los automóviles y el papel de los filtros

En cuanto a la acústica del coche, me gustaría destacar dos esquemas típicos de construcción de un sistema de sonido, que probablemente resulten familiares para cualquiera que no esté muy familiarizado con el audio del coche.
Estamos hablando de los siguientes esquemas:

• El esquema más popular involucra a tres oradores. Se trata de un woofer (dirigido exclusivamente a los graves), un altavoz de frecuencias medias y bajas (midbass) y un tweeter encargado de la reproducción de las altas frecuencias.

Nota. Este circuito es utilizado principalmente por aficionados y se puede encontrar en cualquier automóvil donde se utilice correctamente el circuito acústico.

• El siguiente esquema es para más profesionales y participantes en competiciones de audio para automóviles. Aquí, un altavoz independiente es responsable de cada uno de los rangos de frecuencia.

Nota. A pesar de las importantes diferencias, ambos esquemas obedecen a la misma regla: cada altavoz es responsable de reproducir su propia banda de frecuencia y no afecta a las demás.

Precisamente para no violar este requisito se diseñan filtros eléctricos, cuya función es aislar frecuencias "nativas" específicas y suprimir las "extrañas".

Tipos de filtro

• Un filtro de muesca es exactamente lo opuesto a un filtro de paso de banda. Aquí, se suprime la banda por la que pasa el PF sin cambios y se realzan las bandas fuera de este intervalo;
• Se destaca FINCH o filtro de supresión de frecuencias infrabajas. El principio de funcionamiento se basa en la supresión de altas frecuencias con una frecuencia de corte baja (10-30 Hz). El objetivo de este filtro es proteger directamente al bajista.

Nota. La combinación de varios filtros se denomina crossover en acústica.

Opciones

Además de los tipos de filtros, se acostumbra separar sus parámetros.
Por ejemplo, un parámetro como el orden indica el número de bobinas y condensadores (elementos reactivos):

• El primer orden contiene solo un elemento;
• Dos elementos de segundo orden, etc.

Otro indicador no menos importante es la pendiente de la respuesta de frecuencia, que muestra con qué nitidez el filtro suprime las señales "extrañas".

Para subwoofer

En principio, cualquier filtro, incluido éste, es una combinación de varios elementos. Estos componentes tienen la propiedad de transmitir selectivamente señales de determinadas frecuencias.
Para este separador, se acostumbra separar tres esquemas populares para el bajista.
Se presentan a continuación:

• El primer esquema implica el separador más simple (que es fácil de hacer con tus propias manos). Está diseñado como un sumador y utiliza un transistor.
  Por supuesto, no se puede lograr una calidad de sonido importante con un filtro tan simple, pero debido a su simplicidad, es perfecto para aficionados y entusiastas de la radio novatos;

• Los otros dos esquemas son mucho más complejos que el primero. Los elementos construidos según estos circuitos se colocan entre el punto de salida de la señal y la entrada del amplificador de bajo.

Cualquiera que sea el separador, simple o complejo, deberá tener las siguientes características técnicas.

Un filtro simple para un amplificador de 2 vías

Este separador no requiere ninguna configuración especial y el montaje es muy sencillo. Se realizó utilizando amplificadores operacionales disponibles.

Nota. Este circuito de filtro tiene una ligera ventaja sobre los demás. Consiste en que cuando el canal de baja frecuencia está sobrecargado, sus distorsiones quedan bien enmascaradas por el enlace de frecuencia media/alta y, por tanto, la carga negativa en la audición se reduce notablemente.

Empecemos:

• Aplicamos la señal de entrada a la entrada del amplificador operacional MC1 (realiza la función de un filtro de paso bajo activo);
• También alimentamos la señal a la entrada del amplificador MC2 (en este caso estamos hablando de un amplificador diferencial);
• Ahora aplicamos la señal de la salida del filtro de paso bajo MS1 a la entrada de MS2.

Nota. Por lo tanto, en MS2, la parte de baja frecuencia de la señal (entrada) se resta del espectro y la parte de alta frecuencia de la señal aparece en la salida.

• Proporcionamos la frecuencia de corte especificada del filtro de paso bajo, que se convertirá en la frecuencia de cruce.

El proceso de hacer un filtro con sus propias manos requerirá familiarizarse con la revisión del video temático. Además, será útil estudiar fotografías detalladas: materiales, diagramas, otras instrucciones y mucho más.
El costo de fabricar e instalar un filtro usted mismo es mínimo, porque prácticamente no se requieren gastos.

Clasificación de filtros y sus principales características.

Los filtros se pueden clasificar según varios criterios, el más importante de los cuales es la característica asociada a la banda de paso de frecuencia. En base a esta característica, se distinguen los siguientes tipos de filtros:

§ bajas frecuencias (LPF);

§ altas frecuencias (HPF);

§ paso de banda (PF);

§ muesca o bloqueo (RF).

Si el filtro pasa armónicos con una frecuencia entre cero y una frecuencia fija, llamada frecuencia de corte inferior F nsr (w nsr = 2p F nsr), mientras atenúa todas las frecuencias por encima de esta frecuencia, entonces este filtro pertenece al filtro de paso bajo. Si el filtro pasa todos los armónicos con frecuencias que comienzan desde una frecuencia fija, llamada frecuencia de corte superior F ww (w ww = 2p F VSR) y atenúa todas las frecuencias por debajo de esta frecuencia, entonces este filtro se clasifica como un filtro de paso alto. Un filtro que pasa armónicos con una frecuencia que comienza desde alguna frecuencia de corte inferior fija. F nsr a la frecuencia de corte superior establecida F VSR y suprime los armónicos con todas las demás frecuencias, entonces este filtro pertenece al PV. Finalmente, si el filtro suprime los armónicos sólo con una determinada frecuencia fija F r y pasa todos los armónicos con otras frecuencias, entonces este filtro pertenece a la RF. Las principales características de los filtros, según definición, son la respuesta en frecuencia y la respuesta en fase. Respuesta amplitud-frecuencia norte(j w) = ç A(j w) describe el cambio en la relación entre las amplitudes de salida y entrada de un armónico dependiendo del cambio en su frecuencia. La respuesta de fase-frecuencia está determinada por la función j(w), que describe el cambio en la fase de salida de una señal armónica con respecto a su valor de entrada dependiendo del cambio de frecuencia. Las frecuencias de corte correspondientes se encuentran a partir de la ecuación norte(w i) = 0,707 =1/Ö2, donde w i establece la frecuencia de corte correspondiente en 0,707 o 3 dB. A partir de la respuesta en frecuencia, que para mayor claridad se suele presentar gráficamente o analíticamente en forma de fórmula, además de las correspondientes frecuencias de corte, se pueden determinar otros parámetros. Estos parámetros incluyen el ancho de banda D F n, banda de atenuación del filtro D F h y banda de supresión D F PD.

Rango de frecuencia para respuesta de frecuencia de cero a F nsr o de F VSR y superiores se denominan ancho de banda. Dado que la respuesta de frecuencia no puede caer instantáneamente a cero después F nsr o viceversa aumentará de cero a F vsr, entonces hay un cierto rango de frecuencia de la respuesta de frecuencia que excede F nsr o no exceder F VSR, que se denomina banda de atenuación (parada) o intervalo de frecuencia de transición. En este caso, el nivel más bajo de atenuación o, en consecuencia, el aumento de la respuesta de frecuencia, que determina la sección de transición, corresponde, con mayor precisión, a un valor igual a, por ejemplo, 0,1 (Fig. 1). Luego, el intervalo de frecuencia de transición se determina resolviendo las ecuaciones. norte(wpz i) = a y norte(w i) = 0,707, donde índice i determina la frecuencia de corte correspondiente en a y 0,707. Todas las frecuencias son mayores o menores, respectivamente, w pz i pertenecen a la llamada banda de supresión del filtro correspondiente.

Una característica importante es la pendiente. S(F 1 ,F 2) la respuesta de frecuencia del filtro, que está determinada por el ángulo de inclinación de la respuesta de frecuencia (AFC) en la banda de parada y se determina analíticamente a partir de la igualdad

S(F 1 , F 2) = 20 registro [ norte(F 1) / norte(F 2)],

Dónde norte(F 1) y norte(F 2) – valores de respuesta de frecuencia, respectivamente, en frecuencias F 1 y F 2 tomada dentro de su banda de atenuación.

Para evaluar la pendiente S(F 1 , F 2) Respuesta en frecuencia del filtro en decibeles por década, es necesario cumplir con la ecuación F 2 = 10F 1, y evaluarlo en decibeles por octava - F 2 = 2F 1 .

Los filtros, según el diseño de su circuito, se dividen en pasivos y activos. Los filtros activos se diferencian de los filtros pasivos, en primer lugar, por la presencia de un elemento activo, realizado, por ejemplo, en forma de amplificador operacional.

En la Fig. 1 muestra gráficos ilustrativos de características de frecuencia que indican sus principales parámetros y tienen forma indicativa.

Figura 1. – Gráficos ilustrativos de las características de frecuencia de VLF, VPF, PF

Dado que las propiedades de frecuencia de los filtros, incluida la pendiente de la respuesta de frecuencia, están determinadas por su función de transferencia, entonces, según su tipo, se distinguen los filtros de primer, segundo y superior orden.

Función de transferencia del filtro de paso bajo activo norte-ésimo orden tiene la forma

A(s)=K 0 /(1 + un 1 s+a 2 s 2 +….+ a n s n),

Dónde A 0 – Coeficiente de transmisión de CC.

Obviamente, el orden de la función de transferencia está determinado por el circuito de filtro real correspondiente. Por lo tanto, para un filtro de primer orden, la función de transferencia en s = j w y A 0 = 1 se describe como

A(j w) = 1/(1+RC j w),

Dónde R Y C valores de la resistencia y el condensador incluidos en el circuito del filtro, y la respuesta de fase tiene la forma j (w) = – arc tg (w / w 0), ya que w 0 = t –1 en t = RC.

De la función de transferencia mediante transformaciones simples obtenemos la respuesta en frecuencia para el filtro paso bajo de primer orden.

Realizando acciones similares obtenemos la respuesta en frecuencia y la respuesta en fase para el filtro paso alto de 1er orden.

j (w) = p/2– arco tan (w / w 0).

Se pueden construir filtros de órdenes superiores mediante filtros en cascada de órdenes inferiores. Por ejemplo, se puede crear un filtro de cuarto orden conectando dos filtros de segundo orden en serie. En este caso, las funciones de transferencia se multiplican.

Los circuitos de filtro activo de segundo orden implican un amplificador operacional (op-amp) impulsado por retroalimentación negativa o positiva en forma de circuitos dependientes de la frecuencia. Ejemplos de tales filtros se muestran en la Fig. 2 (a, b, c).

Figura 2. – Circuitos de filtro de segundo orden en amplificadores operacionales de amplificador operacional: A- filtro de paso bajo; b- filtro de paso alto; V– RF.

Como se desprende de la Fig. 2 ( A) El filtro de paso bajo de segundo orden se construye sobre la base de una conexión en cascada de dos cadenas RC, y en el primero RC En la cadena, se conecta un condensador a la salida del amplificador operacional y, por lo tanto, forma una retroalimentación positiva para el amplificador operacional con el fin de aumentar la ganancia del filtro en F nsr. La determinación de los valores de resistencias y condensadores se realiza a una frecuencia determinada. F nsr de acuerdo con fórmulas

Valores de resistencia generalmente preestablecidos R 1 y R 2. A continuación, utilizando las fórmulas anteriores, calcule los valores de los condensadores, seleccione los valores más cercanos a ellos del libro de referencia y, si es necesario, ajuste los valores preseleccionados de las resistencias para garantizar la frecuencia deseada. F nsr. Por lo tanto, los cálculos se realizan ajustando secuencialmente los valores de resistencias y condensadores para garantizar el valor de frecuencia requerido. F NSR y conformidad de los valores de resistencias y condensadores con la serie producida en serie.

Si en el esquema A) intercambian resistencias y condensadores, entonces el resultado es un filtro de paso alto, cuyo diagrama se muestra en la Fig. 2 ( b).

Si conecta un filtro de paso bajo y un filtro de paso alto en serie con la respuesta de frecuencia correspondiente, el resultado es un PF.

En la Fig. arroz. 2 ( V) muestra un diagrama de un RF ensamblado a base de un puente en T formado por resistencias y condensadores, como se indica en el diagrama. En este caso, la salida del repetidor realizado en el amplificador operacional tiene una retroalimentación conectada de acuerdo con la figura en un punto ubicado entre el capacitor CON 1 y resistencia R 2. Gracias a esta inclusión, el factor calidad t-el puente aumenta significativamente, lo que conduce a un estrechamiento de la banda de frecuencia en las proximidades de la frecuencia de supresión de RF F 0 = 1/(2p R 1 C 2).

Los filtros activos se implementan mediante amplificadores (generalmente amplificadores operacionales) y filtros RC pasivos. Entre las ventajas de los filtros activos frente a los pasivos cabe destacar las siguientes:

· falta de inductores;

· mejor selectividad;

· compensación por la atenuación de señales útiles o incluso su amplificación;

· idoneidad para la implementación en forma de CI.

Los filtros activos también tienen desventajas:

¨ consumo de energía de la fuente de energía;

¨ rango dinámico limitado;

¨ distorsiones de señal no lineales adicionales.

También observamos que el uso de filtros activos con amplificadores operacionales en frecuencias superiores a decenas de megahercios es difícil debido a la baja frecuencia de ganancia unitaria de los amplificadores operacionales más utilizados. La ventaja de los filtros activos en los amplificadores operacionales es especialmente evidente en las frecuencias más bajas, hasta fracciones de hercios.

En el caso general, podemos suponer que el amplificador operacional en el filtro activo corrige la respuesta de frecuencia del filtro pasivo al proporcionar diferentes condiciones para el paso de diferentes frecuencias del espectro de la señal, compensa las pérdidas en determinadas frecuencias, lo que conduce a caídas pronunciadas en el voltaje de salida en las pendientes de la respuesta de frecuencia. Para estos fines, en los amplificadores operacionales se utilizan varios bucles de retroalimentación selectiva de frecuencia. Los filtros activos aseguran que se obtenga la respuesta en frecuencia de todo tipo de filtros: paso bajo (LPF), paso alto (HPF) y paso banda (PF).

La primera etapa de la síntesis de cualquier filtro es especificar una función de transferencia (en forma de operador o compleja), que cumpla las condiciones de viabilidad práctica y al mismo tiempo asegure la respuesta de frecuencia o de fase requerida (pero no ambas) del filtro. filtrar. Esta etapa se llama aproximación de las características del filtro.

La función del operador es una razón de polinomios:

K( pag)=A( pag)/B( pag),

y está determinado únicamente por ceros y polos. El polinomio numerador más simple es una constante. El número de polos de la función (y en los filtros activos de un amplificador operacional, el número de polos suele ser igual al número de condensadores en los circuitos que forman la respuesta de frecuencia) determina el orden del filtro. El orden del filtro indica la tasa de caída de su respuesta de frecuencia, que para el primer orden es 20 dB/dec, para el segundo - 40 dB/dec, para el tercero - 60 dB/dec, etc.

El problema de aproximación se resuelve para un filtro de paso bajo, luego utilizando el método de inversión de frecuencia, la dependencia resultante se utiliza para otros tipos de filtros. En la mayoría de los casos, la respuesta de frecuencia se establece tomando el coeficiente de transmisión normalizado:

,

donde f(x) es la función de filtrado; - frecuencia normalizada; - frecuencia de corte del filtro; e es la desviación permitida en la banda de paso.

Dependiendo de qué función se tome como f(x), se distinguen los filtros (a partir del segundo orden) de Butterworth, Chebyshev, Bessel, etc., cuyas características comparativas se muestran en la Figura 7.15.

El filtro Butterworth (función Butterworth) describe la respuesta de frecuencia con la parte más plana en la banda de paso y una tasa de caída relativamente baja. La respuesta de frecuencia de dicho filtro de paso bajo se puede presentar de la siguiente forma:

donde n es el orden del filtro.

El filtro Chebyshev (función Chebyshev) describe la respuesta de frecuencia con cierta irregularidad en la banda de paso, pero no con una tasa de caída más alta.

El filtro Bessel se caracteriza por una respuesta de fase lineal, como resultado de lo cual las señales cuyas frecuencias se encuentran en la banda de paso pasan a través del filtro sin distorsión. En particular, los filtros Bessel no producen emisiones al procesar oscilaciones de onda cuadrada.

Además de las aproximaciones enumeradas de la respuesta de frecuencia de los filtros activos, se conocen otras, por ejemplo, el filtro inverso de Chebyshev, el filtro de Zolotarev, etc. Tenga en cuenta que los circuitos de filtro activo no cambian según el tipo de aproximación de respuesta de frecuencia, pero las relaciones entre los valores de sus elementos cambian.

Los HPF, LPF, PF más simples (primer orden) y su LFC se muestran en la Figura 7.16.

En estos filtros, el condensador que determina la respuesta de frecuencia está incluido en el circuito OOS.

Para un filtro de paso alto (Figura 7.16a), el coeficiente de transmisión es igual a:

,

La frecuencia de conjugación de asíntotas se encuentra a partir de la condición, de donde

.

Para el filtro de paso bajo (Figura 7.16b) tenemos:

,

.

El PF (Figura 7.16c) contiene elementos de un filtro de paso alto y un filtro de paso bajo.

Puede aumentar la pendiente de la reducción de LFC aumentando el orden de los filtros. Los filtros activos de paso bajo, los filtros de paso alto y los filtros de segundo orden se muestran en la Figura 7.17.

La pendiente de sus asíntotas puede alcanzar 40 dB/dec, y la transición del filtro de paso bajo al filtro de paso alto, como se puede ver en las Figuras 7.17a, b, se lleva a cabo reemplazando resistencias por capacitores, y viceversa. El PF (Figura 7.17c) contiene elementos de filtro de paso alto y de paso bajo. Las funciones de transferencia son iguales:

¨ para filtro de paso bajo:

;

¨ para filtro de paso alto:

.

Para PF, la frecuencia de resonancia es igual a:

.

Para el filtro de paso bajo y el filtro de paso alto, las frecuencias de corte son respectivamente iguales a:

;

.

Muy a menudo, los PF de segundo orden se implementan mediante circuitos puente. Los más comunes son los puentes en forma de doble T, que “no pasan” la señal en la frecuencia de resonancia (Figura 7.18a) y los puentes de Viena, que tienen un coeficiente de transmisión máximo en la frecuencia de resonancia (Figura 7.18b).

Los circuitos puente están incluidos en los circuitos PIC y OOS. En el caso de un puente en T doble, la profundidad de retroalimentación es mínima en la frecuencia de resonancia y la ganancia en esta frecuencia es máxima. Cuando se utiliza un puente de Viena, la ganancia en la frecuencia de resonancia es máxima, porque profundidad máxima de POS. Al mismo tiempo, para mantener la estabilidad, la profundidad del OOS introducida mediante resistencias debe ser mayor que la profundidad del POS. Si las profundidades de POS y OOS son cercanas, entonces dicho filtro puede tener un factor de calidad equivalente Q»2000.

Frecuencia de resonancia de un puente en T doble en y y el puente de Viena Y , es igual , y se elige en función de la condición de estabilidad. , porque El coeficiente de transmisión del puente de Viena en frecuencia es 1/3.

Para obtener un filtro de muesca, se puede conectar un puente doble en forma de T como se muestra en la Figura 7.18c, o se puede incluir un puente de Viena en el circuito OOS.

Para construir un filtro sintonizable activo se suele utilizar un puente de Viena, cuyas resistencias tienen la forma de una resistencia variable dual.

Es posible construir un filtro universal activo (LPF, HPF y PF), cuya versión del circuito se muestra en la Figura 7.19.

Consiste en un sumador de amplificador operacional y dos filtros de paso bajo de primer orden en el amplificador operacional y, que están conectados en serie. Si , entonces la frecuencia de acoplamiento . El LFC tiene una pendiente de asíntotas del orden de 40 dB/dec. El filtro activo universal tiene una buena estabilidad de parámetros y un factor de alta calidad (hasta 100). En los circuitos integrados en serie, a menudo se utiliza un principio similar de construcción de filtros.

Giradores

Un girador es un dispositivo electrónico que convierte la impedancia de elementos reactivos. Normalmente se trata de un convertidor de capacitancia a inductancia, es decir. equivalente a la inductancia. A veces, los giradores se denominan sintetizadores de inductancia. El uso generalizado de giradores en circuitos integrados se explica por las grandes dificultades para fabricar inductores utilizando tecnología de estado sólido. El uso de giradores permite obtener una inductancia relativamente grande con buenas características de peso y tamaño.

La Figura 7.20 muestra un diagrama eléctrico de una de las opciones para un giratorio, que es un repetidor de amplificador operacional cubierto por un PIC de frecuencia selectiva ( y ).

Dado que la capacitancia del capacitor disminuye al aumentar la frecuencia de la señal, el voltaje en el punto A incrementará. Junto con esto, aumentará el voltaje en la salida del amplificador operacional. El aumento de voltaje de la salida a través del circuito PIC se suministra a la entrada no inversora, lo que conduce a un aumento adicional de voltaje en el punto A, y cuanto más intenso, mayor es la frecuencia. Por tanto, el voltaje en el punto A se comporta como el voltaje a través de un inductor. La inductancia sintetizada está determinada por la fórmula:

.

El factor de calidad de un girador se define como:

.

Uno de los principales problemas a la hora de crear giradores es la dificultad de obtener el equivalente de una inductancia en la que ambos terminales no están conectados a un bus común. Un girador de este tipo se realiza en al menos cuatro amplificadores operacionales. Otro problema es el rango relativamente estrecho de frecuencias operativas del girador (hasta varios kilohercios para amplificadores operacionales ampliamente utilizados).

¡Buenos días, queridos lectores! Hoy hablaremos sobre cómo montar un filtro de paso bajo simple. Pero a pesar de su simplicidad, la calidad del filtro no es inferior a la de sus homólogos comprados en tiendas. ¡Entonces empecemos!

Principales características del filtro.

• Frecuencia de corte 300 Hz, las frecuencias más altas se cortan;
• Tensión de alimentación 9-30 voltios;
• El filtro consume 7 mA.

Esquema

El circuito de filtrado se muestra en la siguiente figura:

Lista de partes:

• DD1-BA4558;
• VD1-D814B;
• C1, C2 - 10 µF;
• C3 - 0,033 µF;
• C4 - 220 nf;
• C5 - 100 nf;
• C6 - 100 µF;
• C7 - 10 µF;
• C8 - 100 nf;
• R1, R2 - 15 kOhmios;
• R3, R4 - 100 kOhmios;
• R5 - 47 kOhmios;
• R6, R7 - 10 kOhmios;
• R8 - 1 kOhmio;
• R9 - 100 kOhmios - variable;
• R10 - 100 kOhmios;
• R11 - 2 kOhmios.

Hacer un filtro de paso bajo

Se ensambla una unidad de estabilización de voltaje utilizando la resistencia R11, el condensador C6 y el diodo zener VD1.

Si la tensión de alimentación es inferior a 15 voltios, se debe excluir R11.
El sumador de señales de entrada está ensamblado en los componentes R1, R2, C1, C2.

Se puede excluir si se suministra una señal mono a la entrada. En este caso, la fuente de señal debe conectarse directamente al segundo pin del microcircuito.
DD1.1 amplifica la señal de entrada y DD1.2 ensambla directamente el filtro.

El condensador C7 filtra la señal de salida, se implementa un control de sonido en R9, R10, C8, también se puede excluir y eliminar la señal del tramo negativo de C7.
Hemos descubierto el circuito, ahora pasemos a hacer la placa de circuito impreso. Para ello necesitamos un laminado de fibra de vidrio de 2x4 cm.
Archivo de placa de filtro de paso bajo:

(descargas: 420)

Lije la superficie hasta obtener brillo con papel de lija de grano fino y desengrase la superficie con alcohol. Imprimimos este dibujo y lo transferimos a la textolita mediante el método LUT.

Si es necesario, pinta los caminos con barniz.
Ahora debes preparar una solución para grabar: disuelve 1 parte de ácido cítrico en tres partes de peróxido de hidrógeno (proporción 1:3, respectivamente). Agregue una pizca de sal a la solución; es un catalizador y no participa en el proceso de grabado.
Sumergimos el tablero en la solución preparada. Estamos esperando que el exceso de cobre se disuelva de su superficie. Al finalizar el proceso de grabado sacamos nuestra tabla, la enjuagamos con agua corriente y retiramos el tóner con acetona.

Suelde los componentes usando esta foto como guía:

En la primera versión del dibujo no hice agujero para R4, así que lo soldé desde abajo, este defecto se elimina en el documento de descarga.
En la parte posterior del tablero necesitas soldar un puente:

Cálculo práctico de filtros de paso alto y bajo (filtros RC y LC)

¡Buenas tardes, queridos radioaficionados!
Hoy, en el sitio web, en la próxima lección, veremos Procedimiento para calcular filtros de paso alto y paso bajo..
De este artículo aprenderás que puedes filtrar no sólo el "bazar", sino también mucho más. Y después de estudiar el artículo, aprenderá a realizar de forma independiente los cálculos necesarios que le ayudarán a diseñar o configurar varios equipos (hay muchas fórmulas en el artículo, pero no da miedo, de hecho, todo es muy simple). ).

Primero que nada, definamos que los conceptos "arriba y abajo" Las frecuencias se relacionan con la ingeniería de audio y los conceptos. "Alto y bajo" frecuencias: se relacionan con la ingeniería de radio.

Filtros de paso alto (más HPF) Y filtrosbajas frecuencias (luego filtro de paso bajo) se utilizan en muchos circuitos eléctricos y sirven para diferentes propósitos. Uno de los ejemplos más sorprendentes de su uso son los dispositivos de música en color. Por ejemplo, si escribe “música en color simple” en un motor de búsqueda, notará con qué frecuencia se muestra en los resultados de la búsqueda la música en color más simple en un solo transistor. Naturalmente, es muy difícil llamar música a un diseño de este tipo. Sabiendo qué son los filtros de paso alto y bajo y cómo se calculan, usted mismo podrá convertir dicho circuito en un dispositivo de música en color más completo. El caso más simple: se toman dos circuitos idénticos, pero se coloca un filtro delante de cada uno. Hay un filtro de paso bajo delante de un transistor y un filtro de paso alto delante del segundo, y ya tienes música en color de dos canales. Y si lo piensas bien, puedes tomar otro transistor y usar dos filtros (filtro de paso bajo y filtro de paso alto o uno de frecuencia media) para obtener un tercer canal: frecuencia media.

Antes de continuar nuestra conversación sobre filtros, toquemos una característica muy importante de ellos: respuesta amplitud-frecuencia (respuesta frecuente). ¿Qué tipo de indicador es este?

Respuesta de frecuencia del filtro. muestra cómo el nivel y la amplitud de la señal que pasa a través de este filtro cambian dependiendo de la frecuencia de la señal.
Es decir, a una frecuencia de la señal que ingresa al filtro, el nivel de amplitud es el mismo que a la salida, y a otra frecuencia, el filtro, resistiendo la señal, debilita la amplitud de la señal entrante.

Inmediatamente aparece otra definición: frecuencia de corte.

Frecuencia de corte – esta es la frecuencia a la que la amplitud de la señal de salida disminuye a un valor igual a 0,7 desde la entrada.
Por ejemplo, si a una frecuencia de señal de entrada de 1 kHz con una amplitud de 1 voltio, la amplitud de la señal de entrada en la salida del filtro se reduce a 0,7 voltios, entonces la frecuencia de 1 kHz es la frecuencia de corte de este filtro.

Y la última definición - pendiente del filtro .

Filtros de paso alto y bajo – Se trata de circuitos eléctricos ordinarios que constan de uno o más elementos que tienen una respuesta de frecuencia no lineal, es decir, teniendo diferente resistencia a diferentes frecuencias.

Resumiendo lo anterior, podemos concluir que en relación a la señal sonora, los filtros son resistencias ordinarias, con la única diferencia de que su resistencia varía según la frecuencia de la señal sonora. Esta resistencia se llamareactivoy se denota comoX.

Los filtros de frecuencia están hechos de elementos con reactivo resistencia - condensadores e inductores . Calcular reactancia del condensador se puede hacer usando la siguiente fórmula:

Xc=1/2пFC Dónde:
xs– reactancia del condensador;
PAG– también es “pi” en África;
F- frecuencia;
CON– capacitancia del condensador.
Es decir, conociendo la capacitancia del capacitor y la frecuencia de la señal, siempre se puede determinar qué resistencia tiene el capacitor para una frecuencia específica.

A reactancia del inductor con esta fórmula:

X L = 2pFL Dónde:
SG– reactancia del inductor;
PAG– también es “pi” en Rusia;
F– frecuencia de la señal;
l– inductancia de la bobina

Los filtros de frecuencia vienen en varios tipos:
– elemento único;
– en forma de L;
– en forma de T;
– en forma de U;
– multienlace.

En este artículo, no profundizaremos en la teoría, sino que consideraremos solo cuestiones superficiales y solo filtros que consisten en resistencias y capacitores (no tocaremos filtros con inductores).

Filtro de un solo elemento

- filtro de un solo elemento : o condensador(para resaltar las frecuencias altas), o inductores (para resaltar las bajas frecuencias).

filtro en forma de L

filtro en forma de L es un divisor de voltaje ordinario con una respuesta de frecuencia no lineal y se puede representar como dos resistencias:

Usando un divisor de voltaje, podemos reducir el voltaje de entrada al nivel que necesitamos.
Fórmulas para calcular los parámetros del divisor de voltaje:

Uentrada=Usalida*(R1+R2)/R2
Usalida=Uentrada*R2/(R1+R2)
Rtot=R1+R2
R1=Uentrada*R2/Usalida – R2
R2=Usal*Rtotal/Uin

Por ejemplo, se nos da:
Rtotal=10 kOhmios,Entrada=10 V, en la salida del divisor necesitas obtener Usal=7 V
Procedimiento de cálculo:
1. Definir R2= 7*10000/10= 7000= 7 kOhmios
2. Definir R1= 10*7000/7-7000= 3000= 3 kOhmios, o R1=Rtot-R2=10-7= 3 kOhmios
3. Verificar Usalida=10*7000/(3000+7000)= 7 V
Que es exactamente lo que necesitábamos.
El conocimiento de estas fórmulas es necesario no sólo para construir un divisor de voltaje con el voltaje de salida deseado, sino también para calcular los filtros de paso bajo y alto, como verá a continuación.

¡IMPORTANTE!
Dado que la resistencia de la carga conectada a la salida del divisor afecta el voltaje de salida, el valor de R2 debe ser 100 veces menor que la resistencia de entrada de la carga. Si no se necesita una alta precisión, este valor se puede reducir hasta 10 veces.
Esta regla también se aplica a los cálculos de filtrado.

Para obtener un filtro de un divisor de voltaje en dos resistencias, use condensador.
Como tu ya sabes, condensador tiene resistencia reactiva. Al mismo tiempo, su reactancia a altas frecuencias es mínima y a bajas frecuencias es máxima.

Al reemplazar la resistencia R1 con un capacitor (al mismo tiempo, a altas frecuencias la corriente lo atraviesa sin obstáculos, pero a bajas frecuencias la corriente no lo atraviesa) obtenemos un filtro de paso alto.
Y al reemplazar el condensador de resistencia R2 (al mismo tiempo, al tener una reactancia baja a altas frecuencias, el condensador desvía las corrientes de alta frecuencia a tierra, y a bajas frecuencias su resistencia es alta y no pasa corriente a través de él) - filtro de paso bajo.

Como ya dije, queridos radioaficionados, no nos sumergiremos profundamente en la jungla de la ingeniería eléctrica, de lo contrario nos perderemos y olvidaremos de qué estábamos hablando. Por lo tanto, ahora nos abstraeremos de las complejas interrelaciones del mundo de la ingeniería eléctrica y consideraremos este tema como un caso especial, no ligado a nada.
Pero sigamos. No todo es malo. El conocimiento de al menos cosas básicas es de gran ayuda en la práctica de la radioafición. Bueno, no calcularemos el filtro exactamente, pero sí lo calcularemos con un error. Bueno, está bien, durante la configuración del dispositivo seleccionaremos y especificaremos las clasificaciones requeridas de los componentes de radio.

Procedimiento de cálculo para un filtro de paso alto en forma de L

En los ejemplos anteriores, el cálculo de los parámetros del filtro comienza con el hecho de que conocemos la resistencia total del divisor de voltaje, pero probablemente sea más correcto, en el cálculo práctico de los filtros, determinar primero la resistencia de la resistencia R2 del divisor, cuyo valor debe ser 100 veces menor que la resistencia de la carga a la que se conectará el filtro. Y tampoco hay que olvidar que el divisor de tensión también consume corriente, por lo que al final será necesario determinar la potencia disipada en las resistencias para su correcta selección.

Ejemplo: Necesitamos calcular un filtro de paso alto en forma de L con una frecuencia de corte de 2 kHz.

Dado: Rtot = 5 kOhmios, frecuencia de corte del filtro – 2 kilociclos.
(Puedes tomar voltajes específicos, pero en nuestro caso esto no juega ningún papel).
Realizamos el cálculo:
R1 Xc = R1.
R2:

R1:



Xc=1/2пFC=R1 —> C=1/2пFR1:
C=1/2пFR1 = 1/2*3,14*2000*1500 =5,3*10 -8 =0,053 µF.
C=1,16/R2пF.
6. Comprobación de la frecuencia de corte favorito
Favorito=1/2пR1C= 1/2*3.14*1500*0.000000053 = 2003 Hz.
Por lo tanto, determinamos que para construir un filtro de paso alto con parámetros dados (Rtot= 5 kOhm, Fav= 2000 Hz) R2= 3,5 kOhm y un condensador con una capacidad C = 0,053 µF.
? Para referencia:
? 1 µF = 10 -6 F = 0,000 001 F
? 0,1 µF = 10 -7 F = 0,000 000 1 F
? 0,01 µF = 10 -8 F = 0,000 000 01 F
etcétera…

Procedimiento de cálculo para un filtro de paso bajo en forma de L

Ejemplo: Necesitamos calcular un filtro de paso bajo en forma de L con una frecuencia de corte de 2 kHz.

Dado: resistencia total del divisor de voltaje – Rtot = 5 kOhmios, frecuencia de corte del filtro – 2 kilociclos.
Tomamos el voltaje de entrada como 1 y el voltaje de salida como 0,7.(como en el caso anterior).
Realizamos el cálculo:
1. Ya que conectamos un capacitor en lugar de una resistencia R2, entonces la reactancia del condensador Xc = R2.
2. Determine la resistencia usando la fórmula del divisor de voltaje. R2:
R2=Usal*Rtot/Uin =0,7*5000/1 = 3500= 3,5 kOhm.
3. Determinar la resistencia de la resistencia. R1:
R1=Rtot-R2= 5 – 3,5= 1,5 kOhmios.
4. Verifique el valor del voltaje de salida en la salida del filtro en las resistencias calculadas:
Usalida=Uentrada*R2/(R1+R2) =1*3500/(1500+3500) = 0,7.
5. Determine la capacitancia del capacitor, que se deriva de la fórmula: Xc=1/2пFC=R2 —> C=1/2пFR2:
C=1/2пFR2 = 1/2*3,14*2000*3500 =2,3*10 -8 =0,023 µF.
La capacitancia del capacitor también se puede determinar mediante la fórmula: C=1/4.66*R2пF.
6. Comprobación de la frecuencia de corte favorito según la fórmula, que también derivamos de lo anterior:
Favorito=1/2пR2C= 1/2*3.14*3500*0.000000023 = 1978 Hz.
Por lo tanto, determinamos que para construir un filtro de paso bajo con parámetros dados (Rtot= 5 kOhm, Fav= 2000 Hz) se debe aplicar resistencia R1= 1,5 kOhm y un condensador con una capacidad C = 0,023 µF.

filtro en forma de T

Filtros de paso alto y bajo en forma de T , estos son los mismos Filtros en forma de L, al que se le suma un elemento más. Por tanto, se calculan de la misma forma que un divisor de tensión formado por dos elementos con una respuesta de frecuencia no lineal. Y luego, el valor de reactancia del tercer elemento se suma al valor calculado. Otro método menos preciso para calcular un filtro en forma de T comienza calculando el filtro en forma de L, después de lo cual el valor del "primer" elemento calculado del filtro en forma de L aumenta o disminuye a la mitad - "distribuido" entre dos elementos del filtro en forma de T. Si es un capacitor, entonces el valor de la capacitancia de los capacitores en el filtro T se duplica, y si es una resistencia o inductor, entonces el valor de la resistencia o inductancia de las bobinas se reduce a la mitad:

filtro en forma de U

Filtros en forma de U , estos son los mismos filtros en forma de L, al que se le añade un elemento más delante del filtro. Todo lo que se escribió para los filtros en forma de T es válido para los filtros en forma de U.
Como en el caso de los filtros en forma de T, para calcular los filtros en forma de U se utilizan fórmulas de divisor de voltaje, con la adición de una resistencia en derivación adicional del primer elemento filtrante. Otro método menos preciso para calcular un filtro en forma de U comienza calculando el filtro en forma de L, después de lo cual el valor del "último" elemento calculado del filtro en forma de L aumenta o disminuye a la mitad, "distribuido" entre dos Elementos del filtro en forma de U. A diferencia del filtro en forma de T, si es un capacitor, entonces el valor de la capacitancia de los capacitores en el filtro P se reduce a la mitad, y si es una resistencia o inductor, entonces el valor de la resistencia o inductancia de las bobinas se duplican.

Por regla general, en los sistemas acústicos se utilizan filtros de un solo elemento. Los filtros de paso alto suelen tener forma de T y los filtros de paso bajo, forma de U. Los filtros de paso medio, por regla general, tienen forma de L y constan de dos condensadores.

Para escribir este artículo, entre otras cosas, se utilizaron materiales del sitio.www.meanders.ru,cuyo autor y propietario es Alexander Melnik, por lo que muchas e infinitas (Meander) le agradecen.