Tento článok vám povie, ako si vlastnými rukami vyrobiť hornopriepustný filter. Ale predtým, ako sa do toho pustíme, musíme niečo pochopiť. Čo sú samotné horné a dolnopriepustné filtre.
Definícia
Filtre možno rozdeliť na horné (vysoké) a nižšie (nízke) frekvencie. Prečo ľudia často hovoria „vysoké“a nie „vysoké“frekvencie? Je to spôsobené tým, že vysoké frekvencie vo zvukovej technike začínajú od dvoch kilohertzov. Ale dva kilohertz v rádiotechnike je frekvencia zvuku, a preto sa nazýva „nízka“.
Existuje aj taká vec ako priemerná frekvencia. Vzťahuje sa na zvukové inžinierstvo. Čo je teda strednopriepustný filter? Ide o kombináciu niekoľkých vyššie uvedených zariadení. Môže to byť aj pásmový filter.
Hornopriepustný filter je elektronické alebo iné zariadenie, ktoré prepúšťa horné frekvencie signálu a ktoré na vstupe potláča frekvenciu signálu v súlade s predtým nastavenou hranicou. Stupeň potlačenia bude závisieť aj od konkrétneho typu filtra.
Nízka frekvencia sa líši v tom, že môže prechádzať prichádzajúci signál,ktorá bude pod nastavenou hranicou a zároveň potláča vysoké frekvencie.
Rozsah aplikácie
Hornopriepustný filter možno použiť na izoláciu vysokofrekvenčných signálov. Často sa používa aj pri spracovaní zvukových signálov, napríklad v samostatných filtroch, ktoré sa tiež nazývajú krížové filtre. Používajú sa aj na spracovanie obrazu, aby bolo možné vykonať konverziu frekvenčnej domény.
Toto je to, z čoho pozostáva jednoduchý hornopriepustný filter:
- Rezistor.
- Kondenzátor.
Práca odporu na kapacite (R x C) je časová konštanta (trvanie procesu) pre tento filter, ktorá bude nepriamo úmerná medznej frekvencii v hertzoch (jednotka merania oscilačných procesov).
Výpočet hornopriepustného filtra
Ako teda môžeme vypočítať? Ak chcete dokončiť všetky kroky doma, musíte si vytvoriť jednu z najjednoduchších tabuliek automatického výpočtu v programe Microsoft Excel, ale na to musíte vedieť používať vzorce v tomto programe.
Môžete použiť tento vzorec:
Kde f je medzná frekvencia; R je odpor odporu, Ohm; C je kapacita kondenzátora, F (farady).
Typy
Predložené zariadenia sa dodávajú v piatich typoch a teraz ich zvážime jedno po druhom.
- V tvare U – vyzerajú ako písmeno P;
- V tvare T – pripomínajú písmeno T;
- V tvare L – pripomína písmeno G;
- jednoduchý prvok (kondenzátor slúži ako filter pre vysokéfrekvencie);
- multi-link – ide o rovnaké filtre v tvare L, len v tomto prípade sú zapojené do série.
V tvare U
Dá sa povedať, že tieto filtre sú rovnaké ako tie v tvare L, no na začiatku sú navyše spojené ešte jednou časťou. Všetko, čo bude napísané pre tvar T, bude platiť aj pre tvar U. Jediný rozdiel je v tom, že zvýšia efekt posunu na rádiový okruh vpredu.
Na výpočet filtra v tvare U budete musieť použiť vzorec deliča napätia a pridať ďalší bočný odpor k prvému prvku.
Tu sú príklady prechodu RC filtra v tvare L na RC filter v tvare U aj pri vysokých frekvenciách:
Na obrázku môžete vidieť, že k pôvodnému obvodu je pridaný ďalší 2R rezistor paralelne s prvým.
Tu je príklad prevodu na RL:
Tu sa namiesto odporu objaví induktor. Pridá sa aj druhý (2L), ktorý sa nachádza rovnobežne s prvým.
A tretí príklad – konverzie na LC:
V tvare T
Filter v tvare T je rovnaký filter v tvare L, len s pridaním jedného ďalšieho prvku.
Budú vypočítané rovnakým spôsobom ako delič napätia, ktorý bude pozostávať z dvoch častí s nelineárnou frekvenčnou charakteristikou. Ďalej k získanej hodnote musíte pridať číslo reaktancie tretieho prvku.
Môžete použiť aj iný spôsob výpočtu,v praxi je to však menej presné. Jej podstata spočíva v tom, že po získanej hodnote prvej vypočítanej časti filtra v tvare L sa premenná zdvojnásobuje alebo klesá a je rozdelená na dva prvky.
Ak ide o kondenzátor, tak sa hodnota kapacity cievok zdvojnásobí, ak ide o rezistor alebo tlmivku, tak hodnota odporu cievok naopak klesne dvakrát.
Príklady konverzií sú uvedené nižšie.
Prechod z RC filtra v tvare L na filter v tvare T:
Obrázok ukazuje, že na prechod je potrebné pridať druhý kondenzátor (2C).
Prechod RL:
V tomto prípade je všetko analogické. Pre úspešný prechod musíte pridať druhý rezistor zapojený do série.
Prechod LC:
V tvare L
Filter v tvare L je delič napätia, ktorý pozostáva z dvoch komponentov s nelineárnou frekvenčnou charakteristikou (frekvenčnou charakteristikou). Pre tento filter je povolené použiť obvod a všetky vzorce deliča napätia.
Môže to byť znázornené takto:
Ak nahradíme R1 kondenzátorom, dostaneme hornopriepustný filter. Fotografiu upravenej schémy si môžete pozrieť nižšie:
Vzorce na výpočet:
|
U vstup=U výstup(R1+R2)/R2; U von \u003d U vR2 / (R1 + R2); R celkom=R1+R2 R1=U vstupR2/U výstup - R2; R2=U outR celkom/U in |
Terazpoďme sa pozrieť na to, ako vypočítať.
Vysokopriepustný filter pre výškové reproduktory
Štruktúra takéhoto filtra je pomerne jednoduchá. Bude pozostávať len z dvoch častí – kondenzátora a odporu.
Úlohu filtra, ktorý bude odfiltrovať stredofrekvenčné a nízkofrekvenčné zložky v audio signále, bude priamo hrať rola samotného kondenzátora. A pardon za tautológiu, odpor bude pôsobiť ako odpor, teda zníži úroveň hlasitosti.
Dôležité: ekvalizér neodruší vysoké frekvencie od hlavného zariadenia – povedie to k zlému zvuku. Je lepšie znížiť ich počet odporom.
Za optimálny odpor sa bude považovať 4,0 a 5,5 Ohm.
Spotrebný materiál na výrobu
Na vytvorenie hornopriepustného filtra pre výškový reproduktor budete potrebovať nasledujúce materiály:
- jeden odpor 5,5 ohmu;
- jeden odpor 4,0 ohm;
- dva kondenzátory MBM 1,0uF;
- lepiaca páska alebo teplom zmršťovacia hadička.
Aktívny hornopriepustný filter
Aktívne filtre majú obrovskú výhodu oproti svojim pasívnym náprotivkom, najmä pri frekvenciách pod 10 kHz. Faktom je, že pasívne obsahujú cievky so zvýšenou indukčnosťou a kondenzátory, ktoré majú veľkú kapacitu. Z tohto dôvodu sú objemné a drahé, a preto ich výkon nie je v konečnom dôsledku ani zďaleka ideálny.
Veľká indukčnosť sa dosahuje vďakazvýšený počet závitov cievky a použitie feromagnetického jadra. Tým sa uvoľnia jeho vlastnosti čistej indukčnosti, pretože dlhý drôt cievky s veľkým počtom závitov má značný odpor a feromagnetické jadro je ovplyvnené teplotou, čo výrazne ovplyvňuje jeho magnetické vlastnosti. Vzhľadom na to, že je potrebné použiť veľkú kapacitu, je potrebné použiť kondenzátory, ktoré nemajú najlepšiu stabilitu. Patria sem elektrolytické kondenzátory. Filtre, nazývané aktívne, do značnej miery nemajú vyššie uvedené nevýhody.
Obvody diferenciálu a integrátora sú postavené pomocou operačných zosilňovačov, sú to najjednoduchšie aktívne filtre. Pri výbere prvkov obvodu podľa jasných pokynov, pri dodržaní závislosti od frekvencie diferenciátora, sa z nich stávajú vysokofrekvenčné filtre a naopak od frekvencie integrátorov nízkofrekvenčné. Fotografia vysvetľujúca všetko vyššie uvedené je uvedená nižšie:
Vysokopriepustný filter na zosilňovači
Zvážme nastavenie zosilňovača v aute.
Pred nastavením zosilňovača v aute musíte vynulovať všetky nastavenia hlavného zariadenia. Deliaca frekvencia musí byť nastavená v rozsahu 50-70 Hz. Predný kanálový filter na zosilňovači v aute je nastavený na vysoké frekvencie. Medzná frekvencia je v tomto prípade nastavená v rozsahu 70-90 Hz.
Ak dizajn umožňuje zosilnenie predných reproduktorov po jednotlivých kanáloch, musíte vytvoriť samostatnýnastavenia výškového reproduktora. Aby ste to dosiahli, filter musí byť nastavený do vhodnej polohy a medzná frekvencia by mala byť zvolená v rozsahu 2500 Hz.
Okrem iného musíte nastaviť citlivosť zosilňovača. Aby ste to dosiahli, musíte ho najprv vynulovať, hlavnou vecou je preniesť zariadenie do režimu maximálnej hlasitosti a potom začať zvyšovať citlivosť. V momente, keď sa objaví skreslenie zvuku, je potrebné prestať otáčať gombíkom a tiež by ste mali mierne znížiť samotnú citlivosť.
Stále existuje jednoduchý spôsob, ako skontrolovať kvalitu zvuku: ak sa po zapnutí ozve kliknutie v subwooferi a praskanie v reproduktore, znamená to, že dochádza k interferencii so signálom.
Basy by nemali byť viazané na subwoofer. Za týmto účelom otočte fázový ovládač na subwooferi o 180 stupňov. Ak tento regulátor nie je prítomný, musíte vymeniť kladné a záporné prepojovacie vodiče.
Nastavte zvukový procesor. Aby ste to dosiahli, musíte upraviť časové oneskorenia pre každý z kanálov. Na ľavom kanáli musíte nastaviť časové oneskorenie, aby sa zvuk vychádzajúci z ľavých reproduktorov dostal k ovládaču v rovnakom čase ako z pravého. Mal by sa cítiť, akoby zvuk vychádzal zo stredu kabíny.
Okrem všetkého vyššie uvedeného môže zvukový procesor odstrániť basovú väzbu v zadnej časti kabíny. Aby ste to dosiahli, musíte nastaviť rovnaké oneskorenia v pravom a ľavom kanáli prednej akustiky. Tým sa odstráni lokalizácia basov okolo subwoofera.
Teraz už viete nielenako vypočítať a zostaviť frekvenčný filter vlastnými rukami, ale aj ako čo najpresnejšie nastaviť jeho činnosť.
