Filter low-pass pasif mana yang terbaik untuk subwoofer. Filter pasif listrik

Buat filter subwoofer Anda sendiri

Membuat filter sendiri untuk subwoofer tidaklah sesulit kelihatannya pada pandangan pertama. Keputusan untuk membuatnya sendiri tidaklah mudah.
Cepat atau lambat, semua pecinta audio mobil menjadi profesional dan berusaha meningkatkan sistem audio dengan segala cara. Filter low-pass paling sederhana untuk subwoofer dan pembuatannya akan menjadi salah satu solusi modernisasi.

tujuan

Di luar batas pita "asli" (direproduksi secara efektif), tekanan suara yang berasal dari speaker berkurang secara nyata dan pada saat yang sama tingkat distorsi meningkat. Dalam hal ini, membicarakan kualitas suara adalah hal yang bodoh dan, oleh karena itu, untuk mengatasi masalah tersebut, Anda harus menggunakan beberapa speaker di sistem audio (lihat).
Inilah kenyataannya: ini terjadi baik di akustik rumah maupun di mobil. Itu bukan berita.

Tata letak speaker mobil yang khas dan peran filter

Mengenai akustik mobil, saya ingin menyoroti dua skema khas untuk membangun sistem suara, yang mungkin familiar bagi semua orang yang sedikit mengenal audio mobil.
Ini adalah skema berikut:

• Skema paling populer melibatkan tiga pembicara. Ini adalah woofer (ditujukan khusus untuk bagian bawah), speaker frekuensi menengah dan rendah (midbass) dan tweeter yang bertanggung jawab untuk mereproduksi treble.

Catatan. Skema seperti itu sebagian besar digunakan oleh amatir dan di mobil mana pun yang sirkuit akustiknya digunakan dengan benar, skema ini dapat ditemukan.

• Skema berikut ini adalah nasib lebih banyak profesional dan peserta kompetisi audio mobil. Di sini, speaker terpisah bertanggung jawab atas setiap rentang frekuensi.

Catatan. Meskipun terdapat perbedaan yang signifikan, kedua skema tersebut mematuhi aturan yang sama: setiap speaker bertanggung jawab untuk mereproduksi pita frekuensinya sendiri dan tidak memengaruhi pita frekuensi lainnya.

Agar tidak melanggar persyaratan inilah filter listrik dirancang, yang perannya mencakup pemilihan frekuensi "asli" tertentu dan penindasan frekuensi "asing".

Jenis penyaring

• Filter takik adalah kebalikan dari filter bandpass. Di sini, pita yang dilewati PF tanpa perubahan ditekan, dan pita di luar interval ini diperkuat;
• Filter penekan frekuensi finch atau infra-rendah berdiri terpisah. Prinsip pengoperasiannya didasarkan pada penekanan frekuensi tinggi dengan nilai cutoff rendah (10-30Hz). Tujuan dari filter ini adalah untuk melindungi woofer secara langsung.

Catatan. Kombinasi beberapa filter disebut crossover dalam akustik.

Pilihan

Selain jenis filter, biasanya parameternya dipisahkan.
Misalnya, parameter seperti urutan menunjukkan jumlah kumparan dan kapasitor (elemen reaktif):

• Urutan pertama hanya berisi satu elemen;
• Orde ke-2 dua elemen dan seterusnya.

Indikator lain yang tidak kalah pentingnya adalah kemiringan peluruhan respons frekuensi, yang menunjukkan seberapa tajam filter menekan sinyal "asing".

Untuk subwoofer

Pada prinsipnya, filter apa pun, termasuk filter ini, merupakan kombinasi dari beberapa elemen. Komponen-komponen ini cenderung melewatkan sinyal frekuensi tertentu secara selektif.
Merupakan kebiasaan untuk membagi tiga skema populer untuk pemisah woofer ini.
Mereka disajikan di bawah ini:

• Skema pertama menyiratkan pemisah paling sederhana (yang tidak akan sulit dibuat dengan tangan Anda sendiri). Itu dibuat dalam bentuk penambah dan berdiri pada satu transistor.
  Tentu saja, seseorang tidak dapat mencapai kualitas suara yang serius dengan filter sederhana seperti itu, namun karena kesederhanaannya, filter ini sempurna untuk amatir dan penggemar radio pemula;

• Dua skema lainnya jauh lebih kompleks dibandingkan skema pertama. Elemen yang dibangun menurut skema ini ditempatkan di antara keluaran sinyal dan masukan penguat bass.

Apapun pemisahnya, sederhana atau rumit, harus memiliki karakteristik teknis sebagai berikut.

Filter sederhana untuk penguat 2 arah

Pembagi ini tidak memerlukan pengaturan khusus dan mudah dipasang. Itu dibuat pada OS yang tersedia.

Catatan. Skema filter ini memiliki sedikit keunggulan dibandingkan yang lain. Terdiri dari fakta bahwa ketika saluran frekuensi rendah kelebihan beban, distorsinya ditutupi dengan baik oleh tautan frekuensi menengah / tinggi dan, oleh karena itu, beban negatif pada telinga berkurang secara nyata.

Mari kita mulai:

• Kami memasukkan sinyal input ke input penguat operasional MS1 (melakukan fungsi filter low-pass aktif);
• Kami juga menerapkan sinyal ke input penguat MS2 (dalam hal ini, kita berbicara tentang penguat diferensial);
• Sekarang kita berikan sinyal dari keluaran low-pass filter MC1 ke masukan MC2.

Catatan. Jadi, di MS2, bagian frekuensi rendah dikurangi dari spektrum sinyal (input), dan bagian sinyal frekuensi tinggi muncul di output.

• Kami memberikan frekuensi cutoff tertentu dari filter low-pass, yang akan menjadi frekuensi crossover.

Proses membuat filter dengan tangan Anda sendiri memerlukan pengenalan dengan ulasan video tematik. Selain itu, akan berguna untuk mempelajari foto detail - bahan, diagram, instruksi lain, dan banyak lagi.
Harga produksi sendiri dan pemasangan filter tergolong minim, karena praktis tidak perlu mengeluarkan biaya apapun.

Klasifikasi filter dan karakteristik utamanya

Filter dapat diklasifikasikan menurut berbagai kriteria, yang paling penting adalah fitur yang terkait dengan bandwidth frekuensi. Atas dasar ini, jenis filter berikut dibedakan:

§ frekuensi rendah (LPF);

§ frekuensi tinggi (HPF);

§ mengupas (PF);

§ takik atau pemblokiran (RF).

Jika filter melewatkan harmonisa dengan frekuensi dari nol ke frekuensi tetap, disebut frekuensi cutoff bawah F lsr (w lsr = 2p F nsr), sambil melemahkan semua frekuensi di atas frekuensi ini, maka filter ini termasuk dalam filter low-pass. Jika filter melewati semua harmonisa dengan frekuensi yang dimulai dari frekuensi tetap, disebut frekuensi cutoff atas F matahari (w matahari = 2p F jam) dan melemahkan semua frekuensi di bawah frekuensi tersebut, maka filter ini adalah filter lolos tinggi. Filter yang melewatkan harmonik dengan frekuensi mulai dari frekuensi cutoff tetap yang lebih rendah F hingga frekuensi cutoff atas yang ditetapkan F vsr, dan menekan harmonik dengan semua frekuensi lainnya, maka filter ini milik HF. Terakhir, jika filter menekan harmonisa hanya pada frekuensi tetap tertentu F p dan melewatkan semua harmonik dengan frekuensi lain, maka filter ini milik RF. Ciri-ciri utama filter menurut definisinya adalah respon frekuensi dan respon fasa. Respon frekuensi H(J w) = ç KE(J w) menjelaskan perubahan rasio amplitudo keluaran dan masukan harmonik sebagai fungsi frekuensinya. Respons frekuensi fasa ditentukan oleh fungsi j(w), yang menggambarkan perubahan fasa keluaran sinyal harmonik relatif terhadap nilai masukannya, bergantung pada perubahan frekuensi. Frekuensi cutoff yang sesuai ditemukan dari persamaan H(w Saya) = 0,707 =1/Ö2, dimana w Saya mengatur frekuensi cutoff yang sesuai ke 0,707 atau 3 dB. Menurut respon frekuensi, yang untuk kejelasan biasanya diwakili oleh grafik atau secara analitis dalam bentuk rumus, dimungkinkan untuk menentukan, selain frekuensi cutoff yang sesuai, parameter lainnya. Parameter ini termasuk bandwidth D F n, pita atenuasi filter D F h dan pita penekan D F pd.

Rentang frekuensi untuk respons frekuensi dari nol hingga F hidup atau mati F hsr ke atas disebut bandwidth. Karena respon frekuensi tidak bisa langsung turun ke nol setelahnya F NSR atau sebaliknya akan meningkat dari nol menjadi F vsr, maka ada interval respons frekuensi tertentu yang terlampaui F nsr atau tidak melebihi F vsr, yang disebut pita atenuasi (blocking) atau interval frekuensi transisi. Dalam hal ini, tingkat atenuasi yang lebih rendah atau, karenanya, peningkatan respons frekuensi, yang menentukan bagian transisi, sesuai, untuk kepastian, dengan nilai a, misalnya sama dengan 0,1 (Gbr. 1). Kemudian interval frekuensi transisi ditentukan dengan menyelesaikan persamaan H(w hal Saya) = sebuah dan H(w Saya) = 0,707, dimana indeks Saya menentukan frekuensi cutoff yang sesuai pada level a dan 0,707. Semua frekuensi masing-masing lebih tinggi atau lebih rendah, w pz Saya milik apa yang disebut pita penekan dari filter yang sesuai.

Karakteristik penting adalah kecuramannya S(F 1 ,F 2) Respon frekuensi filter, yang ditentukan oleh kemiringan respon frekuensi (AFC) pada stopband dan ditentukan secara analitis dari persamaan

S(F 1 , F 2) = 20 log[ H(F 1) / H(F 2)],

Di mana H(F 1) dan H(F 2) masing-masing adalah nilai respons frekuensi pada frekuensi F 1 dan F 2 diambil dalam pita peluruhannya.

Untuk mengevaluasi kecuraman S(F 1 , F 2) Respon frekuensi filter dalam desibel per dekade, kesetaraan harus dipenuhi F 2 = 10F 1 , dan untuk mengevaluasinya dalam desibel per oktaf - F 2 = 2F 1 .

Filter, tergantung pada desain sirkuit, dibagi menjadi pasif dan aktif. Filter aktif berbeda dari filter pasif, pertama-tama, dengan adanya elemen aktif, misalnya dibuat dalam bentuk penguat operasional.

Pada gambar. Gambar 1 menunjukkan grafik ilustrasi karakteristik frekuensi yang menunjukkan parameter utamanya dan memiliki gambaran perkiraan.

Gambar 1.– Grafik ilustrasi karakteristik frekuensi VLF, VLF, PF

Karena sifat frekuensi filter, termasuk kemiringan respons frekuensi, ditentukan oleh fungsi transfernya, maka, bergantung pada jenisnya, filter orde pertama, kedua, dan lebih tinggi dibedakan.

Fungsi transfer LPF aktif N pesanan memiliki bentuk

KE(S)= K 0 /(1 +a 1 s+a 2 S 2 +….+ dan s n),

Di mana KE 0 adalah koefisien transfer pada arus searah.

Jelasnya, urutan fungsi transfer ditentukan oleh rangkaian filter sebenarnya yang sesuai. Jadi, untuk filter orde pertama, fungsi transfernya adalah s = j w dan KE 0 = 1 digambarkan sebagai

KE(J w) = 1/(1+ RCj w),

Di mana R Dan C nilai resistor dan kapasitor yang termasuk dalam rangkaian filter, dan respon fasa berbentuk j (w) = - arc tg (w / w 0), karena w 0 = t -1 pada t = RC.

Dari fungsi transfer, dengan transformasi sederhana, kita memperoleh respon frekuensi untuk filter low-pass orde pertama

Dengan melakukan tindakan serupa, kami memperoleh respons frekuensi dan respons fase untuk filter high-pass orde pertama

j (w) = p / 2 - busur tg (w / w 0).

Filter tingkat tinggi dapat dibuat dengan mengalirkan filter tingkat rendah. Misalnya, filter orde keempat dapat dibuat dengan menghubungkan dua filter orde kedua secara seri. Dalam hal ini, fungsi transfer dikalikan.

Rangkaian filter aktif orde kedua mencakup penguat operasional (op-amp) yang ditangkap oleh umpan balik negatif atau positif dalam bentuk rangkaian yang bergantung pada frekuensi. Contoh filter tersebut ditunjukkan pada Gambar. 2 (a,b,c).

Gambar 2. - Skema filter orde 2 pada penguat operasional op-amp: A- LPF; B– HPF; V- Federasi Rusia.

Sebagai berikut dari Gambar. 2 ( A) LPF orde ke-2 dibangun berdasarkan koneksi kaskade dua rantai RC, terlebih lagi, pada rantai pertama RC rantai, kapasitor dihubungkan ke keluaran op-amp dan, dengan demikian, membentuk umpan balik positif untuk op-amp untuk meningkatkan penguatan filter sebesar F tidak. Penentuan rating resistor dan kapasitor dilakukan pada frekuensi tertentu F nsr sesuai dengan rumus

Biasanya sudah ditentukan sebelumnya oleh nilai resistor R 1 dan R 2. Selanjutnya, sesuai dengan rumus di atas, nilai kapasitor dihitung, saya memilih nilai yang paling dekat dengannya dari buku referensi dan, jika perlu, memperbaiki nilai yang telah dipilih sebelumnya resistor untuk memberikan frekuensi yang diinginkan F tidak. Dengan demikian, perhitungan dilakukan dengan mengatur nilai resistor dan kapasitor secara berurutan untuk memberikan nilai frekuensi yang diperlukan. F ncp dan kepatuhan terhadap peringkat resistor dan kapasitor ke seri yang diproduksi secara serial.

Jika dalam diagram A) menukar resistor dan kapasitor, maka sebagai hasilnya kita mendapatkan filter high-pass, rangkaiannya ditunjukkan pada gambar. 2 ( B).

Jika Anda menghubungkan filter lolos rendah dan filter lolos tinggi secara seri dengan respons frekuensi yang sesuai, maka hasilnya adalah PF.

Pada gambar. beras. 2 ( V) menunjukkan rangkaian RF yang dirakit berdasarkan jembatan-T yang dibentuk oleh resistor dan kapasitor, seperti yang ditunjukkan dalam diagram. Dalam hal ini keluaran repeater yang dibuat pada op-amp mempunyai umpan balik yang dihubungkan sesuai gambar ke suatu titik yang terletak di antara kapasitor. DENGAN 1 dan sebuah resistor R 2. Berkat penyertaan ini, faktor kualitas T-jembatan meningkat secara signifikan, yang menyebabkan penyempitan pita frekuensi di sekitar frekuensi penekanan RF F 0 = 1/(2 hal R 1 C 2).

Filter aktif diimplementasikan berdasarkan amplifier (biasanya op amp) dan filter RC pasif. Diantara kelebihan filter aktif dibandingkan filter pasif adalah:

Kurangnya kumparan induktansi;

Selektivitas yang lebih baik

kompensasi atas pelemahan sinyal yang berguna atau bahkan penguatannya;

kesesuaian untuk diimplementasikan dalam bentuk IC.

Filter aktif juga memiliki kelemahan:

¨ konsumsi energi dari sumber listrik;

¨ rentang dinamis terbatas;

¨ distorsi sinyal non-linier tambahan.

Kami juga mencatat bahwa penggunaan filter aktif dengan op amp pada frekuensi di atas puluhan megahertz sulit dilakukan karena frekuensi penguatan kesatuan yang rendah dari op amp yang paling banyak digunakan. Keuntungan khusus dari filter aktif pada op-amp terlihat pada frekuensi terendah, hingga sepersekian hertz.

Secara umum, kita dapat berasumsi bahwa op amp dalam filter aktif mengoreksi respons frekuensi filter pasif dengan menyediakan kondisi berbeda untuk lewatnya frekuensi berbeda dalam spektrum sinyal, mengkompensasi kerugian pada frekuensi tertentu, yang menyebabkan penurunan tajam pada frekuensi. tegangan keluaran pada kemiringan respons frekuensi. Untuk tujuan ini, berbagai OS selektif frekuensi dalam OS digunakan. Dalam filter aktif, respons frekuensi dari semua jenis filter diperoleh: frekuensi rendah (LPF), frekuensi tinggi (HPF) dan filter bandpass (PF).

Tahap pertama dalam sintesis filter apa pun adalah penugasan fungsi transfer (dalam bentuk operator atau kompleks) yang memenuhi kondisi kelayakan praktis dan secara bersamaan memberikan respons frekuensi atau respons fase yang diperlukan (tetapi tidak keduanya) dari filter. Tahap ini disebut perkiraan karakteristik filter.

Fungsi operator adalah rasio polinomial:

K( P)=SEBUAH( P)/B( P),

dan secara unik ditentukan oleh nol dan kutub. Polinomial pembilang yang paling sederhana adalah sebuah konstanta. Jumlah kutub fungsi (dan pada filter aktif pada op-amp, jumlah kutub biasanya sama dengan jumlah kapasitor pada rangkaian yang membentuk respon frekuensi) menentukan urutan filter. Urutan filter menunjukkan tingkat peluruhan respons frekuensinya, yaitu 20dB/des untuk orde pertama, 40dB/des untuk orde kedua, 60dB/des untuk orde ketiga, dan seterusnya.

Masalah aproksimasi diselesaikan untuk filter low-pass, kemudian, dengan menggunakan metode inversi frekuensi, ketergantungan yang dihasilkan digunakan untuk jenis filter lainnya. Dalam kebanyakan kasus, respons frekuensi diatur dengan mengambil penguatan yang dinormalisasi:

,

dimana f(x) - fungsi penyaringan; - frekuensi dinormalisasi; - frekuensi cutoff filter; e adalah toleransi bandwidth.

Tergantung pada fungsi mana yang diambil sebagai f(x), terdapat filter (mulai dari orde kedua) dari Butterworth, Chebyshev, Bessel, dll. Gambar 7.15 menunjukkan karakteristik komparatifnya.

Filter Butterworth (fungsi Butterworth) menggambarkan respon frekuensi dengan bagian paling datar pada pita sandi dan tingkat peluruhan yang relatif kecil. Respon frekuensi dari filter low-pass tersebut dapat direpresentasikan dalam bentuk berikut:

di mana n adalah urutan filter.

Filter Chebyshev (fungsi Chebyshev) menggambarkan respons frekuensi dengan riak tertentu di pita sandi, tetapi tidak dengan tingkat peluruhan yang lebih tinggi.

Filter Bessel dicirikan oleh respons fase linier, sebagai akibatnya sinyal yang frekuensinya terletak pada pita sandi melewati filter tanpa distorsi. Secara khusus, filter Bessel tidak menghasilkan outlier saat memproses bentuk gelombang persegi.

Selain perkiraan respons frekuensi filter aktif yang tercantum, filter lain juga diketahui, misalnya filter Chebyshev terbalik, filter Zolotarev, dll. Perhatikan bahwa skema filter aktif tidak berubah tergantung pada jenis perkiraan respons frekuensi, tetapi rasio antara peringkat elemennya berubah.

HPF, LPF, PF dan LFC (urutan pertama) yang paling sederhana ditunjukkan pada Gambar 7.16.

Dalam filter ini, kapasitor yang menentukan respon frekuensi dimasukkan dalam rangkaian umpan balik.

Untuk HPF (Gambar 7.16a), koefisien transfernya adalah:

,

Frekuensi konjugasi asimtot ditemukan dari kondisi , dari mana

.

Untuk LPF (Gambar 7.16b) kita mempunyai:

,

.

Pada PF (Gambar 7.16c) terdapat elemen high-pass filter dan low-pass filter.

Kemiringan peluruhan LAFC dapat ditingkatkan dengan meningkatkan urutan filter. LPF aktif, HPF dan PF orde kedua ditunjukkan pada Gambar 7.17.

Kemiringan asimtotnya dapat mencapai 40dB/des, dan peralihan dari LPF ke HPF, seperti terlihat pada Gambar 7.17a,b, dilakukan dengan mengganti resistor dengan kapasitor, dan sebaliknya. Pada PF (Gambar 7.17c) terdapat unsur HPF dan LPF. Fungsi alihnya adalah:

¨ untuk LPF:

;

¨ untuk HPF:

.

Untuk PF, frekuensi resonansinya adalah:

.

Untuk LPF dan HPF, frekuensi cutoffnya masing-masing adalah:

;

.

Seringkali, TF orde kedua diimplementasikan menggunakan rangkaian jembatan. Yang paling umum adalah jembatan T ganda, yang "tidak melewatkan" sinyal pada frekuensi resonansi (Gambar 7.18a) dan jembatan Wien, yang memiliki penguatan maksimum pada frekuensi resonansi (Gambar 7.18b).

Sirkuit jembatan termasuk dalam sirkuit POS dan OOS. Dalam kasus jembatan-T ganda, kedalaman umpan balik minimal pada frekuensi resonansi, dan penguatan maksimum pada frekuensi ini. Saat menggunakan jembatan Wien, penguatan pada frekuensi resonansi dimaksimalkan, seperti kedalaman maksimum POS. Pada saat yang sama, untuk menjaga stabilitas, kedalaman FOS dimasukkan dengan bantuan resistor dan harus lebih besar dari kedalaman FOS. Jika kedalaman POS dan OOS dekat, maka filter tersebut dapat memiliki faktor kualitas yang setara Q»2000.

Frekuensi resonansi jembatan T ganda di dan , dan jembatan Wien di Dan , adalah sama dengan , dan dipilih berdasarkan kondisi stabilitas , Karena penguatan jembatan Wien pada frekuensi adalah 1/3.

Untuk mendapatkan filter takik, jembatan berbentuk T ganda dapat dimasukkan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.18c, atau jembatan Wien dapat dimasukkan ke dalam rangkaian OOS.

Untuk membangun filter merdu aktif biasanya digunakan jembatan Wien, yang resistornya dibuat dalam bentuk resistor variabel ganda.

Dimungkinkan untuk membuat filter universal aktif (LPF, HPF dan PF), varian rangkaiannya ditunjukkan pada Gambar 7.19.

Ini terdiri dari penambah pada op-amp dan dua filter low-pass orde pertama pada op-amp dan , yang dihubungkan secara seri. Jika , maka frekuensi konjugasi . LAFC memiliki kemiringan asimtot sekitar 40dB/des. Filter aktif universal memiliki stabilitas parameter yang baik dan faktor kualitas tinggi (hingga 100). Dalam IC serial, prinsip pembuatan filter yang serupa sering digunakan.

gyrator

Gyrator adalah perangkat elektronik yang mengubah impedansi elemen reaktif. Biasanya ini adalah konverter kapasitansi ke induktansi, mis. induktansi setara. Kadang-kadang gyrator disebut synthesizer induktor. Meluasnya penggunaan gyrator di IC disebabkan oleh kesulitan besar dalam pembuatan induktor yang menggunakan teknologi solid state. Penggunaan gyrator memungkinkan diperolehnya induktansi yang relatif besar dengan parameter berat dan ukuran yang baik.

Gambar 7.20 menunjukkan rangkaian listrik salah satu varian gyrator, yang merupakan pengikut OS, yang dicakup oleh PIC selektif frekuensi ( dan ).

Karena kapasitansi kapasitor berkurang dengan meningkatnya frekuensi sinyal, tegangan pada titik tersebut A akan meningkat. Bersamaan dengan itu, tegangan pada keluaran op-amp akan meningkat. Peningkatan tegangan dari keluaran melalui rangkaian PIC diumpankan ke masukan non-pembalik, yang menyebabkan peningkatan tegangan lebih lanjut pada titik tersebut. A, dan semakin intens, semakin tinggi frekuensinya. Jadi, tegangan pada titik tersebut A berperilaku seperti tegangan pada induktor. Induktansi yang disintesis ditentukan dengan rumus:

.

Faktor kualitas gyrator didefinisikan sebagai:

.

Salah satu masalah utama dalam membuat gyrator adalah sulitnya mendapatkan induktor yang setara di mana kedua outputnya tidak terhubung ke bus umum. Gyrator seperti itu dilakukan pada setidaknya empat OS. Masalah lainnya adalah rentang frekuensi operasi gyrator yang relatif sempit (hingga beberapa kilohertz untuk op amp yang banyak digunakan).

Selamat siang, para pembaca yang budiman! Hari ini kita akan berbicara tentang merakit filter low-pass sederhana. Namun meskipun sederhana, kualitas filternya tidak kalah dengan produk toko. Jadi mari kita mulai!

Karakteristik utama dari filter

• Frekuensi cutoff 300Hz, frekuensi yang lebih tinggi terputus;
• Tegangan suplai 9-30 Volt;
• Mengkonsumsi filter 7 mA.

Skema

Rangkaian filter ditunjukkan pada gambar berikut:

Daftar bagian:

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

Membuat filter lolos rendah

Unit stabilisasi tegangan dipasang pada resistor R11, kapasitor C6 dan dioda zener VD1.

Jika tegangan suplai kurang dari 15 volt, maka R11 harus dikecualikan.
Pada komponen R1, R2, C1, C2 dipasang penambah sinyal input.

Hal ini dapat dikecualikan jika inputnya adalah sinyal mono. Dalam hal ini, sumber sinyal harus dihubungkan langsung ke kontak kedua dari sirkuit mikro.
DD1.1 memperkuat sinyal input, dan filter itu sendiri dipasang langsung pada DD1.2.

Kapasitor C7 menyaring sinyal keluaran, kontrol suara diterapkan pada R9, R10, C8, juga dapat dikecualikan dan sinyal dikeluarkan dari kaki negatif C7.
Kita sudah menemukan sirkuitnya, sekarang mari kita beralih ke pembuatan papan sirkuit tercetak. Untuk itu kita membutuhkan fiberglass dengan dimensi 2x4 cm.
File papan filter lolos rendah:

(unduhan: 420)

Kami menggiling hingga bersinar dengan amplas berbutir halus, menurunkan permukaan dengan alkohol. Kami mencetak gambar ini, mentransfernya ke textolite menggunakan metode LUT.

Jika perlu, selesaikan lintasan dengan pernis.
Sekarang Anda harus menyiapkan solusi untuk etsa: larutkan 1 bagian asam sitrat dalam tiga bagian hidrogen peroksida (proporsinya masing-masing 1: 3). Kami menambahkan sejumput garam ke dalam larutan, ini adalah katalis dan tidak ikut serta dalam proses pengawetan.
Benamkan papan ke dalam larutan yang sudah disiapkan. Kami menunggu pembubaran kelebihan tembaga dari permukaannya. Di akhir proses etsa, kami mengeluarkan papan kami, membilasnya dengan air mengalir dan menghilangkan toner dengan aseton.

Solder komponennya, fokus pada foto ini:

Pada gambar versi pertama, saya tidak membuat lubang untuk R4, jadi saya menyoldernya dari bawah, kelemahan ini telah dihilangkan dalam dokumen unduhan.
Di sisi sebaliknya papan, Anda perlu menyolder jumper:

Perhitungan praktis filter lolos tinggi dan rendah (filter RC dan LC)

Selamat siang para amatir radio yang terkasih!
Hari ini di situs, pada pelajaran berikutnya, kita akan mempertimbangkannya urutan perhitungan filter high-pass dan low-pass.
Dari artikel ini, Anda akan mengetahui bahwa Anda tidak hanya dapat memfilter “bazaar”, tetapi juga lebih banyak lagi. Dan setelah mempelajari artikel tersebut, pelajari cara melakukan perhitungan yang diperlukan secara mandiri yang akan membantu Anda saat merancang atau menyiapkan berbagai peralatan (ada banyak rumus dalam artikel tersebut, tetapi ini tidak menakutkan, sebenarnya semuanya sangat sederhana).

Pertama-tama, mari kita definisikan konsepnya "atas" dan "bawah" frekuensi mengacu pada rekayasa suara, dan konsepnya "tinggi dan rendah" frekuensi - mengacu pada teknik radio.

Filter Akses Tinggi (HPF lebih lanjut) Dan filterfrekuensi rendah (LPF lebih lanjut) digunakan di banyak rangkaian listrik dan memiliki tujuan berbeda. Salah satu contoh paling cemerlang dari penerapannya adalah perangkat musik berwarna. Misalnya, jika Anda mengetik “musik berwarna sederhana” di mesin pencari, Anda akan melihat seberapa sering musik berwarna paling sederhana pada satu transistor ditampilkan di hasil pencarian. Tentu saja, desain seperti itu sangat sulit disebut musik berwarna. Mengetahui apa itu filter high-pass dan low-pass dan bagaimana cara menghitungnya, Anda sendiri dapat mengubah skema tersebut menjadi perangkat warna dan musik yang lebih lengkap. Kasus paling sederhana: Anda mengambil dua skema yang identik, tetapi meletakkan filter di depan masing-masing skema. Di depan ada satu transistor filter low-pass, dan di depan yang kedua - filter high-pass, dan Anda sudah mendapatkan musik berwarna dua saluran. Dan jika Anda memikirkannya, Anda dapat mengambil transistor lain dan menerapkan dua filter (filter lolos rendah dan filter lolos tinggi atau satu frekuensi menengah) untuk mendapatkan saluran ketiga - frekuensi menengah.

Sebelum kita melanjutkan pembicaraan tentang filter, mari kita bahas karakteristik yang sangat penting dari filter tersebut - respons frekuensi (respons frekuensi). Apa indikator ini.

respons frekuensi filter menunjukkan bagaimana tingkat amplitudo sinyal yang melewati filter ini berubah tergantung pada frekuensi sinyal.
Artinya, pada satu frekuensi sinyal yang masuk ke filter, tingkat amplitudo sama dengan pada keluaran, dan untuk frekuensi lain, filter, yang menahan sinyal, melemahkan amplitudo sinyal masuk.

Inilah definisi lain: frekuensi pemutusan.

Frekuensi batas – ini adalah frekuensi di mana amplitudo sinyal keluaran meluruh ke nilai yang sama dengan 0,7 sinyal masukan.
Misalnya, jika pada frekuensi sinyal masukan 1 kHz dengan amplitudo 1 volt pada keluaran filter, amplitudo sinyal masukan berkurang menjadi 0,7 volt, maka frekuensi 1 kHz adalah frekuensi cutoff filter ini.

Dan definisi terakhir adalah kemiringan filter .

Filter lolos tinggi dan rendah – ini adalah rangkaian listrik biasa yang terdiri dari satu atau lebih elemen dengan respons frekuensi non-linier, mis. mempunyai impedansi berbeda pada frekuensi berbeda.

Meringkas hal di atas, kita dapat menyimpulkan bahwa dalam kaitannya dengan sinyal audio, filternya adalah resistansi biasa, dengan satu-satunya perbedaan adalah resistansinya bervariasi bergantung pada frekuensi sinyal audio. Perlawanan seperti ini disebutreaktifdan dilambangkan sebagaiX.

Filter frekuensi dibuat dari elemen yang memiliki reaktif perlawanan - kapasitor dan induktor . Menghitung reaktansi kapasitor dapat dilakukan dengan menggunakan rumus dibawah ini:

Xc=1/2pFC Di mana:
Xs adalah reaktansi kapasitor;
P- itu juga "pi" di Afrika;
F- frekuensi;
DENGAN adalah kapasitansi kapasitor.
Artinya, dengan mengetahui kapasitansi kapasitor dan frekuensi sinyal, Anda selalu dapat menentukan hambatan yang dimiliki kapasitor untuk frekuensi tertentu.

A reaktansi induktor dengan rumus ini:

X L = 2pFL Di mana:
X L adalah reaktansi induktor;
P- itu juga "pi" di Rusia;
F– frekuensi sinyal;
L- induktansi kumparan

Filter frekuensi terdiri dari beberapa jenis:
– elemen tunggal;
– berbentuk L;
– Berbentuk T;
– U - kiasan;
– multitautan.

Pada artikel ini, kami tidak akan mendalami teorinya, tetapi hanya akan mempertimbangkan masalah yang dangkal, dan hanya filter yang terdiri dari resistansi dan kapasitor (kami tidak akan menyentuh filter dengan induktor).

filter elemen tunggal

- filter elemen tunggal : atau kapasitor(untuk menekankan frekuensi tinggi), atau induktor (untuk menekankan frekuensi rendah).

Filter berbentuk L

Filter berbentuk L - ini adalah pembagi tegangan biasa dengan respons frekuensi nonlinier dan dapat direpresentasikan sebagai dua resistansi:

Dengan bantuan pembagi tegangan, kita dapat menurunkan tegangan masukan ke tingkat yang kita butuhkan.
Rumus untuk menghitung parameter pembagi tegangan:

Uin=Ukeluar*(R1+R2)/R2
Ukeluar=Uin*R2/(R1+R2)
Rto=R1+R2
R1=Uin*R2/Uout – R2
R2=Ukeluar*Rgen/Uin

Misalnya, kita diberikan:
Rtot=10 kOhm,Uin=10 V, pada keluaran pembagi, Anda perlu mendapatkannya U keluar = 7 V
Prosedur perhitungan:
1. Definisikan R2= 7*10000/10= 7000= 7kΩ
2. Definisikan R1= 10*7000/7-7000= 3000= 3 kΩ, atau R1=Rgen-R2=10-7= 3 kOhm
3. Periksa Uout=10*7000/(3000+7000)= 7 V
Itulah yang kami butuhkan.
Mengetahui rumus ini diperlukan tidak hanya untuk membuat pembagi tegangan dengan tegangan keluaran yang diinginkan, tetapi juga untuk menghitung filter lolos rendah dan tinggi, seperti yang akan Anda lihat di bawah.

PENTING!
Karena resistansi beban yang dihubungkan ke keluaran pembagi mempengaruhi tegangan keluaran, nilai R2 harus 100 kali lebih kecil dari resistansi beban masukan. Jika tidak membutuhkan akurasi tinggi, maka nilai ini bisa dikurangi hingga 10 kali lipat.
Aturan ini juga berlaku untuk penghitungan filter.

Untuk mendapatkan filter dari pembagi tegangan pada dua resistor, gunakan kapasitor.
Seperti yang sudah Anda ketahui, kapasitor memiliki reaktansi. Pada saat yang sama, reaktansinya pada frekuensi tinggi minimal, dan pada frekuensi rendah maksimal.

Saat mengganti resistansi R1 dengan kapasitor (pada saat yang sama, pada frekuensi tinggi, arus melewatinya dengan bebas, dan pada frekuensi rendah, arus tidak melewatinya) kami mendapatkan filter lolos tinggi.
Dan saat mengganti kapasitor resistansi R2 (pada saat yang sama, memiliki reaktansi rendah pada frekuensi tinggi, kapasitor mengalirkan arus frekuensi tinggi ke tanah, dan pada frekuensi rendah resistansinya tinggi dan arus tidak melewatinya) - filter lolos rendah.

Seperti yang saya katakan, para amatir radio yang terkasih, kita tidak akan terjun jauh ke dalam belantara teknik elektro, jika tidak kita akan tersesat dan melupakan apa yang telah dibahas. Oleh karena itu, sekarang kita abstrak dari hubungan kompleks dunia teknik elektro dan akan menganggap topik ini sebagai kasus khusus, tidak terikat pada apapun.
Tapi mari kita lanjutkan. Tidak semuanya buruk. Pengetahuan setidaknya tentang hal-hal dasar sangat membantu dalam praktik radio amatir. Ya, kami tidak akan menghitung filter secara pasti, tetapi kami akan menghitungnya dengan kesalahan. Baiklah, selama pengaturan perangkat, kami akan memilih dan menentukan peringkat komponen radio yang diperlukan.

Cara menghitung high-pass filter berbentuk L

Dalam contoh di atas, perhitungan parameter filter dimulai dengan fakta bahwa kita mengetahui resistansi total pembagi tegangan, tetapi mungkin lebih tepat, dalam perhitungan praktis filter, pertama-tama tentukan resistansi resistor R2 sebesar pembagi, yang nilainya harus 100 kali lebih kecil dari resistansi beban yang akan dihubungkan dengan filter. Dan juga, jangan lupa bahwa pembagi tegangan juga mengkonsumsi arus, jadi pada akhirnya, perlu untuk menentukan disipasi daya pada resistor untuk pemilihan yang tepat.

Contoh: Kita perlu menghitung high-pass filter berbentuk L dengan frekuensi cutoff 2 kHz.

Diberikan: Rtotal = 5 kOhm, frekuensi pemutusan filter – 2kHz.
(Anda dapat mengambil voltase tertentu, tetapi dalam kasus kami ini tidak memainkan peran apa pun).
Kami melakukan perhitungan:
R1 Xc = R1.
R2:

R1:



Xc=1/2pFC=R1 —> C=1/2pFR1:
C \u003d 1 / 2pFR1 \u003d 1/2 * 3,14 * 2000 * 1500 \u003d 5,3 * 10 -8 \u003d 0,053 uF.
C=1,16/R2nF.
6. Pengecekan frekuensi cutoff Favorit
Fср=1/2пR1C= 1/2*3,14*1500*0,000000053 = 2003 Hz.
Jadi, kami telah menentukannya untuk membangun filter frekuensi tinggi dengan parameter tertentu (Rtot= 5 kOhm, Fav= 2000 Hz) R2= 3,5 kOhm dan kapasitor C = 0,053 uF.
? Sebagai referensi:
? 1 uF = 10 -6 F = 0,000 001 F
? 0,1 uF = 10 -7 F = 0,000 000 1 F
? 0,01 uF = 10 -8 F = 0,000 000 01 F
dan seterusnya…

Prosedur perhitungan untuk low-pass filter berbentuk L

Contoh: Kita perlu menghitung low-pass filter berbentuk L dengan frekuensi cutoff 2 kHz.

Diberikan: resistansi total pembagi tegangan - Rtotal = 5 kOhm, frekuensi pemutusan filter – 2kHz.
Tegangan masukan diambil sebagai 1, dan tegangan keluaran sebagai 0,7(seperti pada kasus sebelumnya).
Kami melakukan perhitungan:
1. Karena kita menghubungkan kapasitor, bukan resistor R2, maka reaktansi kapasitor Xc = R2.
2. Kita menentukan hambatan menggunakan rumus pembagi tegangan R2:
R2=Ukeluar*Rtotal/Uin=0,7*5000/1=3500= 3,5 kOhm.
3. Tentukan hambatan resistor tersebut R1:
R1=Rtotal-R2= 5 - 3,5= 1,5 kOhm.
4. Kami memeriksa nilai tegangan keluaran pada keluaran filter dengan resistansi yang dihitung:
Uout = Uin * R2 / (R1 + R2) = 1 * 3500 / (1500 + 3500) = 0,7.
5. Tentukan kapasitansi kapasitor, yang kita peroleh dari rumus: Xc=1/2pFC=R2 —> C=1/2pFR2:
C \u003d 1 / 2pFR2 \u003d 1/2 * 3,14 * 2000 * 3500 \u003d 2,3 * 10 -8 \u003d 0,023 uF.
Kapasitansi suatu kapasitor juga dapat ditentukan dengan rumus: C=1/4.66*R2nF.
6. Pengecekan frekuensi cutoff Favorit sesuai rumus yang juga diturunkan dari atas:
Fср=1/2пR2C= 1/2*3,14*3500*0,000000023 = 1978 Hz.
Jadi, kami telah menentukannya untuk membangun filter low-pass dengan parameter tertentu (Rtot= 5 kOhm, Fav= 2000 Hz) resistensi perlu diterapkan. R1= 1,5 kOhm dan kapasitor C = 0,023 uF.

Filter berbentuk T

Filter berbentuk T frekuensi tinggi dan rendah , ini sama Filter berbentuk L, yang mana satu elemen lagi ditambahkan. Jadi, dihitung dengan cara yang sama seperti pembagi tegangan, yang terdiri dari dua elemen dengan respons frekuensi non-linier. Kemudian nilai reaktansi unsur ketiga ditambahkan ke nilai yang dihitung. Cara lain yang kurang akurat untuk menghitung filter berbentuk T dimulai dengan menghitung filter berbentuk L, setelah itu nilai elemen terhitung "pertama" dari filter berbentuk L ditingkatkan, atau dibelah dua - "didistribusikan" ke dua elemen filter berbentuk T. Jika ini adalah kapasitor, maka nilai kapasitansi kapasitor pada filter-T menjadi dua kali lipat, dan jika itu adalah resistor atau induktor, maka nilai resistansi atau induktansi kumparan menjadi dua kali lipat:

Filter berbentuk U

Filter berbentuk U , ini adalah filter berbentuk L yang sama, yang mana satu elemen lagi ditambahkan di depan filter. Segala sesuatu yang ditulis untuk filter berbentuk T juga berlaku untuk filter berbentuk U.
Seperti halnya filter berbentuk T, rumus pembagi tegangan digunakan untuk menghitung filter berbentuk U, dengan penambahan resistansi shunt tambahan pada elemen filter pertama. Cara lain yang kurang akurat untuk menghitung filter berbentuk U dimulai dengan menghitung filter berbentuk L, setelah itu nilai elemen terhitung "terakhir" dari filter berbentuk L dinaikkan atau dibelah dua - kemudian "didistribusikan" ke dua elemen filter berbentuk U. Berbeda dengan filter berbentuk T, jika berupa kapasitor maka nilai kapasitansi kapasitor pada filter P dibelah dua, dan jika berupa resistor atau induktor maka nilai hambatan atau induktansinya kumparan menjadi dua kali lipat.

Biasanya, filter elemen tunggal digunakan dalam sistem akustik. Filter lolos tinggi biasanya dibuat berbentuk T, dan filter lolos rendah dibuat berbentuk U. Filter mid-pass, biasanya, dibuat berbentuk L, dua kapasitornya.

Untuk menulis artikel, antara lain, bahan dari situs digunakanwww.meanders.rupenulis dan pemiliknya adalah Alexander Melnik, yang banyak terima kasihnya (berliku-liku) kepadanya.