Dit artikel vertelt je hoe je met je eigen handen een hoogdoorlaatfilter kunt maken. Maar voordat we hierop ingaan, moeten we iets begrijpen. Wat zijn de hoog- en laagdoorlaatfilters zelf.
Definitie
Filters kunnen worden onderverdeeld in hogere (hoge) en lagere (lage) frequenties. Waarom zeggen mensen vaak "hoge" en niet "hoge" frequenties? Dit gebeurt vanwege het feit dat hoge frequenties in geluidstechniek beginnen vanaf twee kilohertz. Maar twee kilohertz in radiotechniek is de frequentie van geluid, en daarom wordt het "laag" genoemd.
Er bestaat ook zoiets als de gemiddelde frequentie. Het verwijst naar geluidstechniek. Dus wat is een mid-pass filter? Dit is een combinatie van meerdere van bovenstaande toestellen. Het kan ook een banddoorlaatfilter zijn.
Een hoogdoorlaatfilter is een elektronisch of ander apparaat dat de hogere frequenties van het signaal doorlaat en dat, aan de ingang, de signaalfrequentie onderdrukt in overeenstemming met een eerder ingestelde grenswaarde. De mate van onderdrukking hangt ook af van het specifieke type filter.
Lage frequentie verschilt doordat het het inkomende signaal kan doorgeven,die onder de ingestelde cutoff zal zijn, terwijl tegelijkertijd de hoge frequenties worden onderdrukt.
Toepassingsgebied
Het hoogdoorlaatfilter kan worden gebruikt om hoogfrequente signalen te isoleren. Het wordt ook vaak gebruikt bij de verwerking van audiosignalen, bijvoorbeeld in aparte filters, ook wel crossover-filters genoemd. Ze worden ook gebruikt voor beeldverwerking, zodat conversie van het frequentiedomein kan worden uitgevoerd.
Dit is waar een eenvoudig hoogdoorlaatfilter uit bestaat:
- Weerstand.
- Condensator.
Het werk van weerstand op capaciteit (R x C) is de tijdconstante (duur van het proces) voor dit filter, die omgekeerd evenredig zal zijn met de afsnijfrequentie in hertz (een meeteenheid van oscillatieprocessen).
Het hoogdoorlaatfilter berekenen
Dus hoe kunnen we berekenen? Om alle stappen thuis te voltooien, moet u een van de eenvoudigste automatische berekeningstabellen in Microsoft Excel maken, maar hiervoor moet u de formules in dit programma kunnen gebruiken.
U kunt deze formule gebruiken:
Waar f de afsnijfrequentie is; R is de weerstand van de weerstand, Ohm; C is de capaciteit van de condensator, F (farads).
Typen
De gepresenteerde apparaten zijn er in vijf typen, en nu zullen we ze een voor een bekijken.
- U-vormig - ze zien eruit als de letter P;
- T-vormig - lijkt op de letter T;
- L-vormig - lijkt op de letter G;
- enkel element (condensator dient als filter voor hogefrequenties);
- multi-link - dit zijn dezelfde L-vormige filters, alleen in dit geval zijn ze in serie geschakeld.
U-vormig
Je kunt zeggen dat deze filters hetzelfde zijn als de L-vormige filters, maar aan het begin worden ze nog een extra onderdeel toegevoegd. Alles wat voor T-vormig wordt geschreven, geldt voor U-vormig. Het enige verschil is dat ze het rangeereffect op het radiocircuit ervoor vergroten.
Om een U-vormig filter te berekenen, moet je de spanningsdelerformule gebruiken en een extra shuntweerstand toevoegen aan het eerste element.
Hier zijn voorbeelden van de overgang van het L-vormige RC-filter naar het U-vormige RC-filter, ook voor hoge frequenties:
Je kunt in de afbeelding zien dat er nog een 2R-weerstand is toegevoegd aan het originele circuit, parallel aan het eerste.
Hier is een voorbeeld van conversie naar RL:
Hier verschijnt in plaats van een weerstand een spoel. Er wordt ook een tweede (2L) toegevoegd, parallel aan de eerste.
En het derde voorbeeld - conversies naar LC:
T-vormig
T-vormig filter is hetzelfde L-vormige filter, alleen met toevoeging van nog een element.
Ze worden op dezelfde manier berekend als de spanningsdeler, die uit twee delen zal bestaan met een niet-lineaire frequentierespons. Vervolgens moet u bij de verkregen waarde het aantal reactanties van het derde element optellen.
U kunt ook een andere berekeningsmethode gebruiken,in de praktijk is het echter minder nauwkeurig. De essentie ervan ligt in het feit dat na de verkregen waarde van het eerste berekende deel van het L-vormige filter, de variabele in verdubbeling groeit of da alt en wordt verdeeld over twee elementen.
Als het een condensator is, verdubbelt de waarde van de capaciteit van de spoelen, als het een weerstand of een smoorspoel is, da alt de waarde van de weerstand van de spoelen daarentegen twee keer.
Conversievoorbeelden worden hieronder getoond.
Overgang van L-vormig RC-filter naar T-vormig:
De afbeelding laat zien dat er een tweede condensator (2C) moet worden toegevoegd voor de overgang.
Overgang RL:
In dit geval is alles naar analogie. Voor een succesvolle overgang moet u een tweede weerstand toevoegen die in serie is geschakeld.
Overgang LC:
L-vormig
Een L-vormig filter is een spanningsdeler die bestaat uit twee componenten met een niet-lineaire frequentierespons (frequentierespons). Voor dit filter is het toegestaan om het circuit en alle spanningsdelerformules te gebruiken.
Het kan als volgt worden weergegeven:
Als we R1 vervangen door een condensator, krijgen we een hoogdoorlaatfilter. U kunt een foto van het gewijzigde schema hieronder zien:
Formules voor berekening:
|
U in=U uit(R1+R2)/R2; U uit \u003d U inR2 / (R1 + R2); R totaal=R1+R2 R1=U inR2/U uit - R2; R2=U uitR totaal/U in |
Nulaten we eens kijken hoe te berekenen.
Hoogdoorlaatfilter voor tweeters
De structuur van zo'n filter is vrij eenvoudig. Het zal uit slechts twee delen bestaan - een condensator en een weerstand.
De rol van het filter, dat de middenfrequentie- en laagfrequente componenten in het audiosignaal uitfiltert, zal direct de rol van de condensator zelf spelen. En excuseer de tautologie, weerstand zal als weerstand werken, dat wil zeggen, het volumeniveau verlagen.
Belangrijk: hoge frequenties worden niet afgesneden door de equalizer van het hoofdapparaat - dit leidt tot slecht geluid. Het is beter om hun aantal te verminderen met weerstand.
Optimale weerstand wordt beschouwd als 4,0 en 5,5 Ohm.
Verbruiksartikelen maken
Om een hoogdoorlaatfilter voor de tweeter te maken, hebt u de volgende materialen nodig:
- één weerstand 5,5 ohm;
- een weerstand 4.0 ohm;
- twee condensatoren MBM 1.0uF;
- ducttape of krimpkous.
Actief hoogdoorlaatfilter
Actieve filters hebben een enorm voordeel ten opzichte van hun passieve tegenhangers, vooral bij frequenties onder 10 kHz. Het feit is dat passieve spoelen met verhoogde inductantie en condensatoren bevatten, die een grote capaciteit hebben. Hierdoor blijken ze omvangrijk en duur te zijn, en daarom zijn hun prestaties uiteindelijk verre van ideaal.
Grote inductie wordt bereikt dankzijeen verhoogd aantal windingen van de spoel en het gebruik van een ferromagnetische kern. Dit geeft zijn eigenschappen van pure inductantie vrij, omdat de lange draad van de spoel met een groot aantal windingen een aanzienlijke weerstand heeft en de ferromagnetische kern wordt beïnvloed door temperatuur, wat de magnetische eigenschappen sterk beïnvloedt. Vanwege het feit dat het nodig is om een grote capaciteit te gebruiken, is het noodzakelijk om condensatoren te gebruiken die niet de beste stabiliteit hebben. Deze omvatten elektrolytische condensatoren. Filters, actief genoemd, zijn grotendeels verstoken van de bovengenoemde nadelen.
Differentiator- en integratorcircuits zijn gebouwd met behulp van operationele versterkers, het zijn de eenvoudigste actieve filters. Wanneer circuitelementen worden geselecteerd volgens duidelijke instructies, rekening houdend met de afhankelijkheid van de frequentie van de differentiator, worden het hoogfrequente filters en op de frequentie van integrators, integendeel, het worden laagfrequente filters. Hieronder vindt u een foto die al het bovenstaande uitlegt:
Hoogdoorlaatfilter op versterker
Laten we overwegen een versterker in een auto te installeren.
Voordat je de versterker in de auto installeert, moet je alle instellingen van het hoofdapparaat op nul zetten. De crossover-frequentie moet worden ingesteld in het bereik van 50-70 Hz. Het frontkanaalfilter op de versterker in de auto is ingesteld op hoge frequenties. De afsnijfrequentie wordt in dit geval ingesteld in het bereik van 70-90 Hz.
Als het ontwerp zorgt voor kanaal-per-kanaal versterking van de voorluidsprekers, dan moet je een apartetweeter instellingen. Om dit te doen, moet het filter in de juiste positie worden geplaatst en moet de afsnijfrequentie in het gebied van 2500 Hz worden geselecteerd.
Je moet onder andere de gevoeligheid van de versterker aanpassen. Om dit te doen, moet het in eerste instantie op nul worden gezet, het belangrijkste is om het apparaat naar de maximale volumemodus over te zetten en vervolgens de gevoeligheid te verhogen. Op het moment dat er geluidsvervorming optreedt, moet u stoppen met draaien aan de knop en moet u ook de gevoeligheid zelf iets verminderen.
Er is nog steeds een eenvoudige manier om de geluidskwaliteit te controleren: als u na het inschakelen klikken hoort in de subwoofer en gekraak in de luidspreker, betekent dit dat er sprake is van interferentie met het signaal.
Bass mag niet aan een subwoofer worden gekoppeld. Draai hiervoor de faseregelaar op de subwoofer 180 graden. Als deze regelaar niet aanwezig is, moet u de positieve en negatieve aansluitdraden omwisselen.
Stel de geluidsprocessor in. Om dit te doen, moet u de tijdvertragingen voor elk van de kanalen aanpassen. U moet een tijdsvertraging instellen op het linkerkanaal, zodat het geluid dat uit de linkerluidsprekers komt de driver op hetzelfde moment als de rechter bereikt. Het moet voelen alsof het geluid uit het midden van de cabine komt.
Naast al het bovenstaande kan de geluidsprocessor de basbinding aan de achterkant van de cabine verwijderen. Om dit te doen, moet u dezelfde vertragingen instellen in de rechter- en linkerkanalen van de frontakoestiek. Hierdoor wordt baslokalisatie rond de subwoofer geëlimineerd.
Nu weet je niet alleenhoe u een frequentiefilter met uw eigen handen kunt berekenen en monteren, maar ook hoe u de werking ervan zo nauwkeurig mogelijk kunt instellen.
