Schéma de filtre passive. Filtres sur oh microcirces. Mr. Fréquence Filtres sur Condenseur et Étouffles

Le filtre électrique est appelé dispositif de transmission signaux électriquestransmettre des courants dans un certain domaine de fréquence et les empêcher de passer à l'extérieur de cette zone. En génie radio et électronique, les filtres électriques sont subdivisés en passives et actifs. Les circuits de filtration passif ne contiennent que des éléments passives: des résistances, des condensateurs et des inducteurs.

Dans les schémas de filtres actifs, en plus des éléments spécifiés, citons des produits actifs tels que des transistors ou des puces intégrées. Les propriétés de filtrage de l'appareil sont déterminées par sa caractéristique de fréquence d'amplitude, appelée dépendance du gain de ce dispositif de la fréquence du signal. Dans une plage de fréquences, qui s'appelle une bande passante ou une bande de transparence, oscillations électriques Transmis par filtre d'entrer dans la sortie pratiquement sans atténuation. En dehors de la bande de transparence, la bande de transparence est la bande d'atténuation ou le délai, dans lequel les composants de fréquence sont affaiblis. Entre la bande de transparence et la course du délai est la fréquence appelée la limite. En raison du fait qu'il existe une transition en douceur entre la bande de transparence et la bande d'atténuation, la frontière est généralement considérée comme la fréquence à laquelle le desserrage du signal s'avère être de -3 dB - c'est-à-dire par tension en √ 2 fois inférieur à dans la bande de transparence.

Il est toujours intéressant d'obtenir une transition abrupte de la caractéristique de fréquence d'amplitude entre la bande de transparence et la bande d'atténuation. Dans les filtres passifs, l'augmentation de la raideur d'une telle transition est obtenue par la complication du schéma et l'utilisation de systèmes multi-pièces. Les filtres complexes nécessitent des calculs volumineux et des paramètres précis. Les filtres actifs à travers l'utilisation des commentaires sont beaucoup plus faciles et moins chers.

Il est habituel de diviser les filtres en quatre catégories en fonction de l'emplacement de la bande de transparence:
. Filtres de fréquence inférieure (0 ≤ f ≤ f 0);
. Filtres upperences (F ≥ f 0);
. filtres de bande (F 01 ≤ F ≤ F 02);
. Briser ou lire des filtres (0 ≤ F ≤ F 01 et F ≥ F 02).

Ici f - la fréquence des signaux traversant le filtre; F 0-Fréquence frontière; F 01 - Fréquence des limites inférieure; F 02 - Fréquence des limites supérieure. Ainsi, le filtre passe-bas nponype les composants du signal dont la fréquence est inférieure à la fréquence limite; Le filtre de fréquence supérieure transmet les composants du signal dont la fréquence est supérieure à la fréquence limite; Le filtre à bande transmet les composants du signal dont la fréquence est comprise entre la fréquence limite inférieure F 01 et la fréquence limite supérieure F 02; Enfin, le filtre de l'acteur dépose les signaux dont la fréquence est comprise entre la limite inférieure F 01 et la limite supérieure F 02 fréquences. Il existe également des filtres spéciaux plus complexes, tels qu'un filtre peigne utilisé dans la télévision couleur, en passant beaucoup de bandes étroites et de tissages entre eux.

Les filtres électriques sont largement utilisés dans l'ingénierie électrique, l'ingénierie radio et l'électronique. Donc, à la sortie des redresseurs, le filtre passe-bas est utilisé, qui ne transmet que le composant constant du courant redressé et affaiblissant le passage des ondulations. Dans les récepteurs radio, les filtres à bande sont largement utilisés, ce qui vous permet de mettre en évidence des signaux d'antenne reçus de plusieurs stations de radio, dont la bande de fréquence est dans la bande de transparence du filtre.

Une autre division de tous les filtres en deux catégories est adoptée: les filtres, dont le schéma contient des inducteurs et des filtres sans inducteurs, filtres RC ou filtres à condenseur de résistance.

Les filtres de résistance active-condenseur ont un avantage énorme sur leurs homologues passifs, en particulier aux fréquences inférieures à 10 kHz. Filtres passifs pour basses fréquences Doit contenir des bobines d'inductance élevées et des condensateurs de grande capacité. Par conséquent, ils sont obtenus volumineux, coûteux et leurs caractéristiques sont loin d'être parfaits.

Une grande inductance est obtenue grâce à un grand nombre de virages de la bobine et à l'utilisation du noyau ferromagnétique. Cela prive ses propriétés d'inductance pure, car le long fil de la bobine à affamé multiple a une résistance notable et le noyau ferromagnétique est affecté par la température de ses propriétés magnétiques. La nécessité d'utiliser un grand conteneur force l'utilisation de condensateurs avec une faible stabilité, telle que l'électrolytique. Les filtres actifs sont largement dépourvus de ces inconvénients.

Les schémas différentiels et intégrateurs construits à l'aide d'amplificateurs de fonctionnement sont des filtres actives simples. Lorsque les éléments de schéma sont sélectionnés, dans une dépendance en fréquence spécifique, la différenciation devient le filtre de fréquence supérieure et l'intégrateur est le filtre passe-bas. Ensuite, des exemples d'autres filtres plus complexes et les plus universels seront pris en compte. Un grand nombre de Autres schémas possibles Des filtres actifs associés à leur analyse mathématique détaillée se trouvent dans différents manuels et avantages.

Filtres de fréquence inférieure
Si vous combinez le circuit d'amplificateur d'inversion avec le schéma d'intégrateur, le circuit de filtre de première fréquence est formé, ce qui est indiqué sur figure. une.

Figure. une.

Ce filtre est un amplificateur inverseur avec un gain permanent dans la bande de transparence courant continu à la fréquence limite F 0. On peut voir que dans la bande de transparence, jusqu'à ce que la résistance capacitive du condensateur soit assez grande, le coefficient de coïnabilité coïncide avec le gain de l'amplificateur d'inversion:

La fréquence limite de ce filtre est déterminée par les éléments de circuit de retour conformément à l'expression:

Caractéristique de fréquence d'amplitude - la dépendance de l'amplitude du signal à la sortie du dispositif de la fréquence à une amplitude constante à l'entrée de ce dispositif - est présentée sur fig.2.

Figure. 2.

Dans la bande d'atténuation au-dessus de la fréquence limite F 0, l'amplification diminue avec l'intensité de 20 dB / décennie (ou 6 dB / octave), ce qui signifie une diminution du coefficient de gain de tension de 10 fois avec une fréquence croissante est également de 10 fois ou Réduit le gain de deux fois à chaque doublage de chaque fréquence.

Si un tel broyage de la réponse de fréquence d'amplitude dans la bande d'atténuation n'est pas suffisant, le filtre à basse fréquence peut être utilisé, dont le diagramme est indiqué sur fig.Z..

Figure. Z.

Le coefficient d'amplification du filtre à basse fréquence du deuxième ordre est le même que dans le filtre de premier ordre, du fait que la résistance totale des résistances dans le circuit de l'entrée inverse, comme avant, est exprimée par la valeur R1:

La fréquence limite lors de l'exécution de la condition R 1 C 1 \u003d 4R 2 C 2 est également exprimée par la formule précédente:

Quant aux caractéristiques de fréquence d'amplitude de ce filtre représenté sur figure. quatre, il est caractérisé par une inclinaison accrue renforcée, qui est 12 dB / octave.

Figure. quatre

Ainsi, dans la bande d'atténuation, avec une augmentation de la fréquence, la tension du signal à la sortie du filtre diminue quatre fois.

Filtres de fréquence supérieure
De même, un diagramme du filtre de fréquence supérieure, qui est présenté sur fig.5. Ce filtre est un amplificateur inverseur avec un gain constant dans la bande de transparence de la fréquence f0 et plus. Dans la bande de transparence, le coefficient de gain est identique à l'amplificateur d'inversion:

Fig.5. Programme schématique Filtre de fréquence supérieure de premier ordre actif

La fréquence limite F 0 AT -3 DB est définie dans la chaîne d'entrée conforme à l'expression:

Raideur d'inclination de la caractéristique de fréquence d'amplitude, qui est présentée sur fig.6.Dans la zone de la fréquence des limites, 6 dB / octave.

Fig.6.. La caractéristique de fréquence d'amplitude du filtre de fréquence supérieure de premier ordre

Comme dans le cas des filtres passe-bas, vous pouvez collecter un filtre de fréquence supérieure de second ordre actif afin d'améliorer la suppression du signal dans la bande d'atténuation. Le diagramme schématique d'un tel filtre est indiqué sur fig.7..

Fig.7.. Diagramme schématique du filtre à fréquence supérieure active de second ordre

La valeur roulante de la réponse de fréquence d'amplitude du filtre de fréquence supérieure de second ordre dans la région de fréquence des limites est de 12 dB / octave, et la caractéristique elle-même est indiquée sur fig.8..

Fig.8.. La réponse de la fréquence d'amplitude du filtre de fréquence supérieure de second ordre

Filtres à bande
Si vous combinez le filtre passe-bas actif avec le filtre à fréquence supérieur actif, le filtre à bande résultant est formé, dont le diagramme schématique est donné sur fig.9..

Figure. neuf . Diagramme schématique du filtre à bande active

Ce schéma est parfois appelé l'amplificateur sélectif avec un retour d'information dans la tagrodifférence. Comme des amplificateurs contenant des contours oscillatoires, le filtre à bande dispose également d'une caractéristique de fréquence d'amplitude avec un maximum prononcé à une certaine fréquence. Il est impossible d'appeler cette fréquence du résonant, car la résonance n'est possible que dans les contours formés par inductance et par capacité. Dans d'autres cas, la fréquence d'un tel maximum est communément appelée fréquence de quasi-conquise. Pour le filtre à bande considéré, la fréquence quasi-conquise F0 est déterminée par les éléments de la chaîne de retour:

La caractéristique de fréquence d'amplitude de ce filtre de bande est indiquée sur figure. dix.

Fig.10.. Caractéristiques de fréquence d'amplitude du filtre à bande

Le gain maximum à la fréquence quasi-conance s'avère être la suivante:

Bande passante relative à -3 dB:

Le diagramme schématique d'un autre filtre de bande est indiqué sur figure. Onze.

Figure. Onze. Diagramme schématique d'un filtre à bande avec un double filtre T

Ici, un double filtre T a été inclus dans le circuit de retour négatif, formé de résistances R2, R3, R5 et CL, C2, SZ Condensers.

Comme vous le savez, si les conditions suivantes sont satisfaites:

la caractéristique de fréquence d'amplitude du double filtre T contient une quasi-conquise, dont la fréquence est égale à

de plus, à la fréquence quasi-conquise, le coefficient de transmission à double filtre T est zéro. Par conséquent, un filtre actif avec un double filtre T inclus dans le circuit de rétroaction négatif est un filtre à bande avec une caractéristique de fréquence d'amplitude maximale à la fréquence quasi-conance. Trois caractéristiques de ce type sont présentées sur figure. 12. Les caractéristiques diffèrent dans différentes résistances de la résistance R4: le plus bas correspond à R4 \u003d 100 COM, la moyenne - R4 \u003d 1 MΩ, la valeur supérieure - R4 \u003d.

Figure. 12. La caractéristique de fréquence d'amplitude du filtre actif avec un double filtre T dans un circuit de retour négatif

Enregistreur filtres
Le même double filtre T peut être activé non pas dans un circuit de retour négatif, comme cela est effectué lors de la création d'un filtre de bande et dans le circuit d'entrée. Dans le même temps, un filtre acteur actif est formé, dont le diagramme est donné sur fIG, 13..

Fig.13.. Diagramme de circuit d'un filtre à double filtre

Lors de l'exécution des conditions précédentes

la caractéristique de fréquence d'amplitude du filtre actif ayant un double filtre T dans la chaîne d'entrée contient une quasi-conquise, dont la fréquence est toujours déterminée par formule (8). Mais à la fréquence de quasi-conquise, le coefficient de gain de ce filtre actif est égal à zéro. La caractéristique de fréquence d'amplitude du filtre actif avec un double filtre T dans le circuit d'entrée est indiquée sur fig.14.

Figure. Quatorze. La caractéristique de fréquence d'amplitude du filtre actif avec un double filtre T dans la chaîne d'entrée

Filtres complexes
Plusieurs filtres actifs peuvent être connectés séquentiellement pour obtenir une caractéristique de fréquence d'amplitude avec une inclinaison accrue de meulage. De plus, les sections séquentielles connectées des filtres simples ont une sensibilité réduite. Cela signifie qu'une légère dévidation de la valeur de l'un des composants du circuit (écart de la résistance de la résistance ou la capacité de condensateur de la norme) entraînera un effet plus faible sur la caractéristique du filtre final que dans le cas d'une Filtre complexe similaire construit sur un seul amplificateur de fonctionnement.

Figure. quinze. Schéma de filtre à étage

Sur le figure. quinze Un filtre à pas est présenté à trois amplificateurs de fonctionnement. La popularité de ces filtres a considérablement augmenté après la vente de la vente. microcircuits intégréscontenant plusieurs amplificateurs de fonctionnement dans un cas. Les avantages de ce filtre sont une faible sensibilité aux écarts de la taille des composants et la possibilité d'obtenir trois sorties: les fréquences supérieures U VIH1, la bande U de la sortie et les fréquences inférieures que vous cessez.

Le filtre est composé de l'amplificateur de sommation DA1 et de deux intégrateurs DA2, DA3, connectés sous la forme d'une boucle fermée. Si les éléments de régime sont sélectionnés en fonction de la condition

puis la fréquence limite s'avère être égale

Les sorties des fréquences supérieure et inférieure ont un cercle d'inclinaison de fréquence de fréquence d'amplitude-fréquence, égale à 12 dB / octave et le rendement de la bandage a une caractéristique triangulaire avec un maximum à une fréquence F 0 avec q qq q, qui est déterminé par les résistances de l'augmentation de l'amplification de la puce DA1.

Yuri Saikov
moscou

L'article présente les résultats des travaux sur la création d'un périphérique, qui est un ensemble de filtres actifs pour construire des amplificateurs à trois chaînes à trois chaînes de haute qualité HIFI et HIEND.

Dans le processus d'études préliminaires, l'amplificateur Total Réponse ACH à trois bandes, construit à l'aide de trois filtres actifs de second ordre, il s'est avéré que cette caractéristique à toutes les fréquences des joints de filtre a une très forte non-uniformité. Dans le même temps, il est très essentiel à la précision des paramètres de filtre. Même avec une légère incompatibilité, l'inégalité de la réponse totale peut être 10 ... 15 dB!

Le maître de la baleine libère un ensemble de NM2116, à partir de laquelle vous pouvez collecter un ensemble de filtres, construit sur la base de deux filtres et soustrayez l'additionneur, sans avoir les inconvénients ci-dessus. Le dispositif développé est au moins sensible aux paramètres de la fréquence de coupure de filtres individuels et constitue en même temps une réponse totale à tube élevé.

Les principaux éléments de l'équipement de reproduction de son moderne de haute qualité sont des systèmes acoustiques (AC).

Le plus simple et bon marché est un aus mono-bande, qui possède un haut-parleur dans leur composition. Tels systèmes acoustiques ne sont pas capables de haute qualité Travaillez dans une large gamme de fréquences en raison de l'utilisation d'un haut-parleur (tête de haut-parleur - GG). Lors de la reproduction de différentes fréquences, diverses exigences sont présentées au GG. Aux basses fréquences (LC), l'enceinte doit avoir un grand diffuseur rigide et rigide, une fréquence de résonance faible et une grande bouge (pour pomper un grand volume d'air). Et à hautes fréquences (HF), au contraire, il est nécessaire d'avoir un petit diffuseur léger mais solide avec un petit parcours. Toutes ces caractéristiques sont presque impossibles à combiner dans un haut-parleur (malgré de nombreuses tentatives), un haut-parleur unique a donc une non-uniformité à haute fréquence. De plus, dans des haut-parleurs à large bande, il existe un effet d'intermédulation, qui se manifeste dans la modulation de composants à haute fréquence signal sonore basse fréquence. En conséquence, la photo sonore est cassée. La solution traditionnelle de ce problème est la séparation de la plage de fréquences reproduite sur les sous-bandes et la construction systèmes acoustiques Sur la base de plusieurs haut-parleurs sur chaque sous-bande de fréquence sélectionnée.

Filtres électriques séparations passifs et actifs

Pour réduire le niveau de distorsion d'intermodulation, les filtres de séparation électrique sont installés avant les haut-parleurs. Ces filtres effectuent également la fonction de la distribution du signal sonore entre le GG. Ils sont calculés sur certaine fréquence La séparation à l'extérieur duquel le filtre fournit la valeur d'atténuation choisie exprimée en décibels à octave. La raideur de l'atténuation du filtre de séparation dépend du schéma de sa construction. Filtre de premier ordre fournissant 6 dB / octobre, deuxième commande - 12 dB / octobre et le troisième ordre est de 18 dB / oct .. Le plus souvent, les filtres de second ordre sont utilisés dans les haut-parleurs. Les filtres à haute commande sont appliqués aux haut-parleurs rarement en raison de la mise en œuvre complexe des valeurs exactes des éléments et de l'absence de nécessité d'avoir des valeurs d'amortissement plus élevées de l'atténuation.

La fréquence de séparation des filtres dépend des paramètres du GG applicable et des propriétés de l'audience. Meilleur choix La fréquence de séparation est dans laquelle chaque HG UA fonctionne dans la zone de l'effet de piston du diffuseur. Cependant, l'UA devrait avoir de nombreuses fréquences de séparation (respectivement, GG), ce qui augmente considérablement sa valeur. Il est techniquement motivé qu'il suffit d'utiliser une séparation de fréquence à trois pistes à utiliser pour un son de haute qualité. Cependant, dans la pratique, il y a 4, 5 et même des haut-parleurs à 6 bandes. La première fréquence de séparation (faible) est choisie dans la plage de 200 ... 400 Hz et la seconde fréquence de séparation (milieu) dans la plage de 2500 ... 4000 Hz.

Traditionnellement, les filtres sont fabriqués avec des éléments passifs L, C, R et sont installés directement à la sortie de l'amplificateur de puissance terminal (Mind) dans le boîtier AC, selon la figure 1.

Fig. 1. Haut-parleurs de performance traditionnels.

Cependant, un tel accomplissement a un certain nombre de lacunes. Premièrement, pour assurer les coupes de fréquence requises, il est nécessaire de travailler avec des inductances suffisamment volumineuses, car il est nécessaire d'effectuer deux conditions simultanément - pour assurer la fréquence de coupure nécessaire et assurer la coordination du filtre avec le GG (en d'autres termes, Il est impossible de réduire l'inductance en raison d'une augmentation du conteneur dans le filtre). L'enroulement des bobines d'inductance est souhaitable de produire des cadres sans utiliser de ferromagnets en raison de la non-linéarité essentielle de leur courbe d'aimantation. En conséquence, les bobines d'air d'inductance sont suffisamment volumineuses. De plus, une erreur d'enroulement ne permet pas de fournir une fréquence de coupure calculée avec précision.

Le fil que l'enroulement des bobines est effectué a la résistance finale ohmique, ce qui entraîne une diminution de l'efficacité du système dans son ensemble et la transformation de la partie de la puissance utile de l'esprit en chaleur. Ceci est particulièrement perceptible dans les amplificateurs automobiles, où la tension d'alimentation est limitée à 12 V. Par conséquent, pour la construction de systèmes stéréo automobiles, le GG de résistance à enroulement réduit (~ 2 ... 4 OHMS) est souvent utilisé. Dans un tel système, l'introduction de la résistance du filtre supplémentaire de l'ordre de 0,5 ohms peut entraîner une diminution de la puissance de sortie de 30% ... 40%.

Lors de la conception amplificateur de haute qualité Le pouvoir tente de minimiser sa résistance à la sortie pour augmenter le degré d'amortissement du GG. L'utilisation de filtres passifs réduit considérablement le degré d'amortissement GH, car la résistance réactive supplémentaire du filtre est connectée en série avec la sortie de l'amplificateur. Pour un auditeur, cela se manifeste dans l'apparition de la basse "Bubbing".

Une solution efficace est l'utilisation de filtres électroniques non passives, mais actifs, dans lesquels tous les inconvénients énumérés sont absents. Contrairement aux filtres passifs, les filtres actifs sont installés jusqu'à ce que l'esprit soit montré à la Fig.2.

Fig.2. Construire un chemin de reproduction de son utilisant des filtres actifs.

Les filtres actifs sont des filtres RC sur amplificateurs de fonctionnement (Ou). Il est facile de construire des filtres de fréquence sonores actifs de n'importe quel ordre et de toute fréquence de la coupe. Le calcul de ces filtres est effectué sur des coefficients de table avec un type de filtre prédéterminé, la commande et la fréquence nécessaires de la coupe.

L'utilisation de composants électroniques modernes vous permet de produire des filtres avec des valeurs minimales de niveaux de bruit propre, de faible consommation d'énergie, de dimensions et de facilité d'exécution / répétition. En conséquence, l'utilisation de filtres actifs entraîne une augmentation du degré d'amortissement du GG, réduit la perte de puissance, réduit les distorsions et augmente l'efficacité du parcours de production sonore dans son ensemble.

Les inconvénients d'une telle architecture incluent la nécessité d'utiliser plusieurs amplificateurs de puissance et plusieurs paires de fils pour connecter des systèmes acoustiques. Cependant, il n'est actuellement pas critique. Le niveau des technologies modernes a considérablement réduit le prix et la taille de l'esprit. En outre, beaucoup est apparu amplificateurs puissants En termes de performances intégrales avec d'excellentes caractéristiques, même pour une utilisation professionnelle. À ce jour, il existe un certain nombre de ICS avec quelques esprits dans un bâtiment (Fabrication Panasonic IC RCN311W64A-P avec 6 amplificateurs de puissance spécifiquement pour la construction de stéréos à trois bandes). De plus, l'esprit peut être placé à l'intérieur de l'AC et d'utiliser fils courts De grandes sections pour les intervenants de connexion et le signal d'entrée est soumis par un câble blindé mince. Cependant, s'il n'est même pas possible d'établir l'esprit à l'intérieur de l'AC, l'utilisation de câbles de connexion bloquées ne constitue pas un problème complexe.

Simulation et sélection de la structure optimale des filtres actifs

Lors de la construction d'un bloc de filtres actifs, il a été décidé d'utiliser la structure constituée d'un filtre à haute fréquence (PVCH), d'un filtre de fréquence moyen (filtre à bande, de FSH) et de filtre à basse fréquence (FNH).

Ce circuit était pratiquement mis en œuvre. Un bloc de filtres actifs de LF, HF et PF a été construit. Un additionneur à trois canaux a été sélectionné comme un modèle de haut-parleur à trois fils, en fournissant la résumé du composant de fréquence, selon la Fig.3.

Fig.3. Modèle haut-parleur à trois canaux avec un ensemble de filtres actifs et de FSH sur PF.

Lors de la suppression de la réponse de fréquence d'un tel système, avec des fréquences de tranche sélectionnées de manière optimale, elle devait obtenir dépendance linéaire. Mais les résultats étaient loin d'être attendus. Aux points de pointage des caractéristiques du filtre, des défaillances / émissions ont été observées en fonction du rapport de la fréquence de coupe des filtres adjacents. En conséquence, la sélection des valeurs de la fréquence de coupure n'a pas été possible de conduire le tramp du système de réponse en fréquence à la vue linéaire. La non-linéarité de la caractéristique de passage indique la présence de distorsions de fréquence dans la conception musicale reproductible. Les résultats de l'expérience sont présentés à la Fig. 4, fig.5 et la figure 6. La figure 4 illustre l'appariement de FNH et de PVCH à un niveau standard de 0,707. Comme on peut le voir à partir du dessin au point de couplage, la réponse résultante (représentée en rouge) a une défaillance significative. Lorsque les caractéristiques sont glissées, la profondeur et la largeur de la défaillance augmentent, respectivement. La figure 5 illustre l'appariement de FNH et de PVCH en termes de 0,93 (caractéristiques de fréquence des filtres). Cette dépendance illustre la non-uniformité minimalement réalisable de l'embouche, en sélectionnant les fréquences de coupe du filtre. Comme on peut le voir à partir du dessin, la dépendance n'est clairement pas linéaire. Dans ce cas, la fréquence du cutter filtrant peut être considérée comme optimale pour ce système. Avec un autre passage des caractéristiques de fréquence des filtres (appariement en termes de 0,97), une émission apparaît dans le passage de la réponse de fréquence au quai des caractéristiques du filtre. Une telle situation est illustrée à la Fig.6.

Fig.4. Ahh fnch (noir), ahh fvch (noir) et passage de la réponse en fréquence (rouge), correspondant à 0,707.

Fig.5. AHH FNH (Noir), AHH FVCH (Noir) et passage de la réponse en fréquence (rouge), correspondant à 0,93.

Fig.6. AHH FNH (Noir), AHH FVCH (Noir) et passage de la réponse en fréquence (rouge), correspondant à 0,97 et l'apparition d'émission.

La principale cause de la non-linéarité de l'organigramme est la présence de distorsions de phase sur les limites de la fréquence de la coupe du filtre.

Décider problème similaire Permet à la construction du filtre à moyenne fréquence ne se présente pas sous la forme d'un filtre à bande, mais en utilisant l'additionneur soustrayant à l'ou. La caractéristique d'un tel FSH est formée conformément à la formule: UIC \u003d urh - urh - ur

La structure d'un tel système est présentée à la Fig.7.

Fig.7. Modèle d'enceintes à trois canaux avec un ensemble de filtres actifs et de FSH sur l'additionneur de soustraits.

Avec cette méthode, la formation du canal de fréquence moyen disparaît la nécessité d'un réglage précis des fréquences adjacentes de la coupe du filtre, car Le signal de moyenne fréquence est formé en soustrayant du signal complet de filtres haute et basse fréquence. En plus de fournir une réponse de fréquence complémentaire, les filtres ont également des FFC complémentaires, ce qui garantit l'absence d'émissions et d'échecs dans la réponse totale de l'ensemble du système.

La plage de liaison moyenne fréquence avec les fréquences du FCR1 \u003d 300 Hz et FCR2 \u003d 3000 Hz est représentée sur la Fig. 8. La réponse répondante est assurée par atténuation d'au maximum 6 dB / oct, qui, comme émise de pratique, assez pour mise en œuvre pratique Fsh et reçu son de haute qualité SCH GG.

Fig.8. Filtre à fréquence moyenne ACH.

Le passage du coefficient de transmission d'un tel système avec FNH, PVCH et FSH sur l'additionneur de soustraction est obtenu linéaire dans toute la plage de fréquences de 20 Hz ... 20 kHz, selon la Fig. 9. Les distorsions amples et phase font défaut complètement, ce qui fournit une pureté cristalline du signal audio.

Fig.9. Système de filtrage AHH avec FSH sur un additionneur soustrayant.

Les inconvénients d'une telle solution comprennent des exigences strictes pour la précision des notes de résistance R1, R2, R3 (selon la figure 10, qui est représentée circuit électrique soustrayant additionneur) fournissant des additionneurs d'équilibrage. Ces résistances doivent être utilisées avec des tolérances de précision de plus de 1%. Toutefois, s'il existe des problèmes d'acquisition de telles résistances, l'additionneur doit être équilibré à l'aide de résistances R1, R2 R2.

L'équilibrage de l'additionneur est effectué selon la méthode suivante. Premièrement, il est nécessaire de soumettre une oscillation à basse fréquence pour entrer dans le système de filtrage, bien inférieure à la fréquence de la tranche FNH, par exemple 100 Hz. En modifiant la valeur R1, vous devez définir le niveau de signal minimum à la sortie de l'additionneur. Ensuite, un oscillant avec une fréquence de toute évidence servie à l'entrée du système de filtrage. plus de fréquences Coupe FVC, par exemple 15 kHz. En modifiant à nouveau la valeur R2, définissez le niveau de signal minimum à la sortie de l'additionneur. La configuration est terminée.

Fig.10. Schéma d'additionneur de soustraire.

Méthode de calcul de FNH et FVCH actifs

Comme la théorie indique le filtrage de la fréquence de faisceau, il est nécessaire d'utiliser des filtres de Batterworth ne dépassant pas de seconde ou d'un troisième ordre, offrant une non-uniformité minimale dans la bande passante.

Le schéma FNF de second ordre est présenté à la Fig. 11. Son calcul est effectué par la formule:

lorsque A1 \u003d 1.4142 et B1 \u003d 1.0 sont des coefficients tabulaires, et C1 et C2 sont choisis parmi le rapport C2 / C1 supérieur à 4xB1 / A12, et le rapport C2 / C1 ne doit pas être sélectionné avec beaucoup de la partie droite de l'inégalité.

Fig.11. Schéma de la FNH Batterworth 2nd Commande.

Le schéma FVC de second ordre est présenté à la Fig. 12. Son calcul est fabriqué par des formules:

où C \u003d C1 \u003d C2 (défini avant le calcul), et A1 \u003d 1.4142 et B1 \u003d 1,0 sont les mêmes coefficients tabulaires.

Fig.12. Fvch Batterworth 2ème ordre de commande.

Spécialistes Kit Master Développé et a étudié les caractéristiques d'un tel bloc de filtres avec une fonctionnalité maximale et des dimensions minimales, ce qui est essentiel lors de l'application de l'appareil dans la vie quotidienne. L'utilisation d'une base d'éléments moderne nous a permis de garantir un développement de qualité maximal.

Caractéristiques techniques du bloc de filtre

Le circuit électrique du circuit du filtre actif est représenté sur la figure 13. La liste des éléments filtrants est donnée dans le tableau.

Le filtre est effectué sur quatre amplificateurs de fonctionnement. OU est combiné dans une case IMC MC3403 (DA2). Sur DA1 (LM78L09), le stabilisant de tension d'alimentation avec les réservoirs de filtrage correspondants est assemblé: C1, C3 dans l'entrée et C4 à quitter. Un point moyen artificiel est fait sur le diviseur résistif R2, R3 et le condenseur C5.

Sur DA2.1, une étape tampon de la conjugaison de la sortie et de la résistance d'entrée de la source du signal et des filtres de la NCH, RF et SC est effectuée. Au DA2.2, le filtre LF est assemblé, le filtre DA2.3 - de HF. Le DA2.4 ou effectue la fonction du shaker de la bande du filtre.

Les contacts des X3 et X4 alimentent la tension d'alimentation, aux contacts X1, X2 - le signal d'entrée. Couvre X5, x9 Enlevé le signal de sortie filtré pour le chemin HC; Avec X6, X8 - HF et avec des chemins X7, X10 - SC, respectivement.

Fig.13. Schéma électrique principal actif trois filtre polonais

Liste des éléments du filtre à trois bandes actif

Positionner	Nom	Noter	Compter
C1, C4.	0,1 μF	Désignation 104.	2
C2, C10, C11, C12, C13, C14, C15	0,47 μF.	Désignation 474.	7
C3, C5.	220 μF / 16 V	Remplacement 220 μF / 25 V	2
C6, C8.	1000 pf	Désignation 102.	2
C7.	22 NF.	Désignation 223.	1
C9.	10 NF	Désignation 103.	1
Da1	78L09.		1
Da1	MC3403.	Remplacement LM324, LM2902	1
R1 ... R3.	10 com		3
R8 ... R12.	10 com	Admission pas plus de 1% *	5
R4 ... R6.	39 com		3
R7	75 com	-	1
DIP-14 PAD			1
Connecteur PINS		À 2 broches	2
Connecteur PINS		À 3 broches	2

Apparence Le filtre est représenté sur la figure 14, la carte de circuit imprimé est sur la figure 15, l'emplacement des éléments est à la Fig.16.

Le filtre de manière constructive est fabriqué sur cavalier de la gardienne de verre follégalisé. La conception prévoit l'installation de la carte dans le boîtier Standard Box-Z24a, car les trous de montage le long des bords de la planche d'un diamètre de 4 et 8 mm sont fournis. La carte dans le boîtier est fixée par deux vis-vis.

Fig.14. Vue extérieure du filtre actif.

Fig.15. Panneau d'impression du filtre actif.

Fig.16. L'emplacement des éléments sur la carte de circuit imprimé du filtre actif.

Filtre pour subwoofer

Tout le monde veut avoir son propre théâtre personnel à la maison à la maison, que, aux prix actuels d'une visite publique, sont pleinement justifiés, mais tout le monde n'est pas obtenu. Quelqu'un est content de l'achat de colonnes chinoises chinoises bon marché, une personne s'adapte à l'acoustique soviétique des basses. Et les radio radio-amates de radio les plus avancées rendent le canal Subwoofer LF. De plus, la procédure de fabrication n'est pas complètement compliquée. Le subwoofer standard est un filtre actif du LC, qui sert les signaux des canaux droit et gauche de la sortie linéaire, l'amplificateur de puissance sur beaucoup de watts et une grande boîte en bois avec un haut-parleur basse fréquence.Calcul et fabrication du cas Le boîtier est pur carbonate, vous pouvez en lire à ce sujet.autres ressources, l'amplificateur de puissance n'est pas un problème - avec un assortiment riche de toutes sortes et. Mais à l'entréefiltre LF pour un amplificateur de canal de subwoofer, nous nous arrêterons en détail ici.

Comme vous le savez, le subwoofer reproduit des fréquences jusqu'à 40 Hz et est utilisé conjointement avec de petites haut-parleurs satellites. Les subwoofers sont passifs et actifs. Subwoofer passif - Il est placé dans le boîtier de boîtier de la tête, qui est connecté à l'amplificateur général. Avec ce procédé de connexion, la sortie ompc à large bande est introduite sur l'entrée de subwoofer et son filtre de séparation supprime du signal LF et le signal filtré pour les haut-parleurs est fourni.

Une méthode beaucoup plus efficace et commune de connexion d'un subwoofer à l'aide d'un filtre de séparation électronique et d'un amplificateur de puissance séparé, ce qui vous permet de séparer les billets du signal fourni dans les haut-parleurs principaux à la place du chemin où le filtrage du signal contribue beaucoup moins non linéaire. distorsion que de filtrer le signal de sortie de l'amplificateur de puissance. De plus, l'ajout d'un amplificateur de puissance séparé pour le canal subwoofer augmente considérablement la plage dynamique et libère l'amplificateur des principaux canaux Sch et RF de la charge supplémentaire.Ci-dessous suggère le premier l'option la plus simple Filtre LF poursubwoofer. Il est fait comme filtre pour un additionneur sur un transistor et la qualité sonore grave avec elle n'a pas à compter. Laissez-le assembler le tout début.

Mais ces trois options avec le même succès se sont prouvées comme excellentesfiltres poursubwoofer et certains d'entre eux sont installés dans mes amplificateurs.

Ces filtres sont installés entre sortie linéaire Entrée d'amplificateur de puissance de source de signal et de subwoofer. Tous ont un faible niveau de consommation de bruit et d'énergie, une large gamme de tensions d'alimentation. Les puces ont utilisé n'importe quel double ou, par exemple TL062, TL072, TL082 ou LM358. Les éléments passifs sont présentés les exigences habituelles, comme les détails des couteaux audio de haute qualité. Dans mon audience, le son du schéma de fond était particulièrement élastique et dynamique, le subwoofer avec cette option n'est même pas des oreilles, mais un ventre :)

Caractéristiquesfiltre poursubwoofer:

• tension d'approvisionnement, 12 ... 35V;
• consommation actuelle, MA 5;
• fréquence de coupe, Hz 100;
• renforcement de la bande passante, DB 6;
• couler à l'extérieur de la largeur de bande, dB / octobre 12.

Cartes filtrantes Sabvofofer fournies par dimanslm camraade:

L'ajout d'un subwoofer actif augmente considérablement la gamme dynamique, abaisse le bas fréquence des limites La lecture améliore la pureté du son moyen fréquence et fournit haut niveau Volume sans distorsion. Supprimer les basses fréquences du spectre du signal principal entrant dans les satellites leur permet de retentir plus fort et plus propre, car le cône de la tête de la LF n'hésite pas à une grande amplitude apportant une distorsion grave, essayant de reproduire la basse.

Classification des filtres et leurs principales caractéristiques

La classification des filtres peut être effectuée selon différentes caractéristiques, dont le plus important est un signe associé à la bande passante de fréquence. Cette fonctionnalité distingue les types de filtres suivants:

§ des fréquences inférieures (FNH);

§ les fréquences supérieures (FVCH);

§ Strip (PF);

§ enregistreur ou grondement (RF).

Si le filtre passe des harmoniques avec une fréquence de zéro à une fréquence fixe appelée fréquence de coupure inférieure f. NSR (W NSR \u003d 2P f. NWR), relaxant toutes les fréquences au-dessus de cette fréquence, alors ce filtre fait référence à la FNF. Si le filtre passe toutes les harmoniques avec des fréquences, allant d'une fréquence fixe appelée fréquence de coupe supérieure F. Wrv (w wvv \u003d 2p f. WRC), et dépose toutes les fréquences en dessous de cette fréquence, ce filtre fait référence à la FVCH. Filtre qui saute des harmoniques avec une fréquence allant de la fréquence de coupure inférieure fixe f. NSR à la fréquence supérieure installée F. WRC et supprime les harmoniques avec toutes les autres fréquences, alors ce filtre fait référence à PV. Enfin, si le filtre appuie sur l'harmonique, seulement avec une fréquence fixe définie f. P et manque toutes les harmoniques avec d'autres fréquences, puis ce filtre fait référence à la Fédération de Russie. Les principales caractéristiques des filtres en fonction de la définition sont la réponse et la FFH. Caractéristique de fréquence d'amplitude N.(j.w) \u003d Ç À(j.w) Modifie la modification de la relation de la sortie et des amplitudes d'entrée des harmoniques en fonction de la variation de sa fréquence. La réponse de la fréquence de phase est déterminée par la fonction J (W), qui décrit la modification de la phase de sortie du signal harmonique par rapport à sa valeur d'entrée, en fonction du changement de fréquence. Les fréquences de coupure correspondantes proviennent de l'équation N.(W. JE.) \u003d 0.707 \u003d 1 / Ö2, où w JE. Définit la fréquence de coupure correspondante à 0,707 ou à 3 dB. Selon AHH, qui est généralement représenté par un graphique ou analytiquement dans la formule de formule, en plus des fréquences de coupe correspondantes et d'autres paramètres peuvent être déterminées. Ces paramètres incluent la bande passante D f. p, bande d'atténuation du filtre D f. H et bande de suppression D f. PD.

Plage de fréquences pour ACH de zéro à f. Nwr ou ot f. WRC et ce qui précède s'appelle la bande passante. Comme la réponse de fréquence ne peut pas tomber instantanément à zéro après f. Nwr ou au contraire montera de zéro à f. WRC, alors il y a une certaine fréquence d'intervalle de fréquence dépassant f. Nwr ou ne pas dépasser f. WRC, qui s'appelle la bande d'atténuation (barrière) ou intervalle de fréquence transitoire. Dans le même temps, le niveau d'atténuation inférieur ou, en conséquence, l'augmentation de la réponse en fréquence, qui détermine le site de transition, correspond à une valeur de certitude égale à, par exemple 0,1 (figure 1). Ensuite, l'intervalle de fréquence transitoire est déterminé par la solution d'équations N.(W pz. JE.) \u003d A et N.(W. JE.) \u003d 0.707, où l'index jE. Détermine la fréquence de coupure correspondante au niveau A et 0,707. Toutes les fréquences supérieures ou respectivement en dessous de W PZ JE. appartiennent à la soi-disant, la bande de suppression du filtre correspondant.

Une caractéristique importante C'est cool S.(f. 1 ,f. 2) filtre ACH, qui est déterminé par l'angle d'inclinaison de l'AHH (ACH) dans la barre de la barrière et est déterminé analytiquement à partir de l'égalité

S.(f. 1 , f. 2) \u003d 20 log [ N.(f. 1) / N.(f. 2)],

où N.(f. 1) I. N.(f. 2) - Les valeurs de la réponse en fréquence, respectivement, aux fréquences f. 1 I. f. 2, pris dans son groupe d'atténuation.

Pour évaluation de la raidité S.(f. 1 , f. 2) Filtre SCH en décibels pendant une décennie besoin d'égalité f. 2 = 10 F. 1, et pour son évaluation en décibels à octave - f. 2 = 2 F. 1 .

Les filtres en fonction de l'exécution du circuit sont divisés en passif et actif. Les filtres actifs diffèrent des filtres passifs, tout d'abord, la présence d'un élément actif fabriqué, par exemple, sous la forme d'un amplificateur de fonctionnement.

En figue. 1 Affiche des graphiques illustratifs des caractéristiques de fréquence indiquant leurs paramètres principaux et sont indicatifs.

Figure 1.- Graphiques illustratifs des caractéristiques de fréquence d'AMC, VFC, PF

Étant donné que les propriétés de fréquence des filtres, y compris la raideur de la réponse en fréquence, sont déterminées par leur rapport de vitesse, puis, en fonction de son type, les filtres des premiers, seconde et supérieurs diffèrent.

Fonction de transmission de la FNF active n.-O commande a l'apparence

À(s.) \u003d K. 0 /(1 + A. 1 s + A. 2 s. 2 + .... + a n s n),

où À 0 - Le coefficient de transmission sur le courant constant.

De toute évidence, l'ordre du ratio d'engrenage est déterminé par le schéma correspondant du filtre réel. Donc, pour le filtre de premier ordre, la fonction de transfert lorsque s \u003d J.wI. À 0 \u003d 1 est décrit comme

À(j.w) = 1/(1 + RC J.w)

où Ret C. Les notes de la résistance et le condensateur inclus dans le circuit de filtrage et la FCH a la forme J (W) \u003d - Arc TG (W / W 0), depuis W 0 \u003d T -1 à T \u003d Rc.

À partir de la fonction de transfert, par des transformations simples, nous obtenons une ACHM pour le premier ordre

Exécutant actions similaires, obtenir ahh et ff pour FVCH 1ère commande

j (w) \u003d p / 2- arc tg (w / w 0).

Les filtres à haute commande peuvent être construits avec une connexion en cascade de filtres plus petits. Par exemple, un filtre de quatrième ordre peut être créé en utilisant connexion série Deux filtres de second ordre. Dans ce cas, les fonctions de transfert sont multipliées.

Les circuits de filtres actifs de second ordre comprennent l'amplificateur opérationnel (OU) est comprimé par un retour négatif ou positif sous la forme de chaînes dépendantes de fréquence. Des exemples de tels filtres sont illustrés à la Fig. 2 (A, B, B).

Figure 2. - Diagrammes de filtres à 2 commandes sur des amplificateurs de fonctionnement: mais - FNH; b. - fvch; dans - RF.

Comme suit de la Fig. 2 ( mais) FNH 2-ème ordre est basé sur un composé en cascade de deux chaînes RC, et dans la première Rc La chaîne du condensateur est connectée à la sortie ou, il forme ainsi un positif rétroaction Pour ou pour augmenter le rapport de transfert de filtre f. Nsr La détermination des cotes de résistances et de condensateurs est effectuée à une fréquence donnée f. NSR conformément aux formules

Des résistances généralement pré-définies R 1 I. R 2. Ensuite, selon les formules ci-dessus, les cotes des condensateurs sont calculées, en sélectionnant la valeur nominale nominale à eux et, si nécessaire, ajuster les citations pré-sélectionnées de résistances à fournir la fréquence souhaitée f. Nsr Ainsi, des calculs sont effectués en ajustant systématiquement les cotes de résistances et de condensateurs afin d'assurer la valeur de fréquence requise f. RMN et la correspondance des cotes de la rangée de résistances et de condensateurs produites en série.

Si dans le schéma mais) Changez les résistances et les condensateurs dans certains endroits, puis nous obtenons un pvch, dont le diagramme est montré à la Fig. 2 ( b.).

Si vous connectez séquentiellement le FGH et PVCH avec la réponse correspondante, le résultat est PF.

En figue. Figure. 2 ( dans) Le schéma de la Fédération de Russie collectée sur la base d'un pont T formé par des résistances et des condensateurs est représenté comme indiqué dans le schéma. Dans ce cas, la sortie du répéteur effectué sur l'unité d'utilisateur a un retour connecté en fonction de la figure à un point situé entre le condenseur DE 1 et résistance R 2. Merci à cette inclusion, qualité T.-Le coût augmente de manière significative, ce qui conduit à un rétrécissement de la bande de fréquences dans le voisinage de la fréquence de la suppression de la Russie f. 0 \u003d 1 / (2 p R 1 C. 2).

Les filtres sont conçus pour une sélection sélective du signal bénéfique d'un mélange de bruit, d'interférences et du signal lui-même. Les filtres sont caractérisés par une bande passante, une fréquence de résonance, l'efficacité de l'excrétion / affaiblissement du signal utile / interférant.

Les filtres sont l'un des nœuds les plus courants et les plus importants d'équipements radioélectriques. Ils permettent:

♦ Sélectionnez les informations nécessaires à partir du signal de bruit;

♦ Améliorer le rapport signal / bruit;

♦ Améliorer la qualité du signal.

Pour rendez-vous, des filtres sont connus:

♦ fréquences hautes (supérieures);

♦ des fréquences basses (inférieures);

♦ Strip;

♦ bande étroite;

♦ haut débit;

♦ Enregistreur (épouvantail), etc.

Ou.

En figue. 38.1 montre des basses fréquences typiques et il convient à ACC.

Considérez les principaux types de filtres effectués en utilisant

Comme on le sait, le coefficient de transmission de l'ou, sur le schéma, fig. 38.2, défini comme 1 + r3 / r4. Pour implémenter le filtre passe-bas standard, il est nécessaire d'effectuer les conditions suivantes:

Figure. 38.2. Exemple d'implémentation pratique de basses fréquences

C1 \u003d c2 \u003d c, r1 \u003d r2, Puis

la fréquence du cutter filtrant peut être déterminée à partir d'un rapport approximatif: DGC] \u003d 10 / s [ICF], fig. 38.3. Une conclusion similaire peut être obtenue pour calculer le filtre à haute fréquence.

En connectant le filtre à fréquence faible et supérieure séquentiellement, pouvant être obtenu, représenté sur la Fig. 38.9.

Figure. 38.7. Exemple de mise en œuvre pratique des hautes fréquences

Noter.

La déviation des éléments de précision des filtres des valeurs recommandées (calculées) ne doit pas dépasser 7%. Notez que pour la construction du filtre, les éléments de précision (résistances) de la valeur égale inclus pour obtenir des valeurs R / 2 et 2C sont en parallèle.

♦ Amplificateur de sortie (DA 1.2);

Fréquence de coupe, de ... à

Tension d'approvisionnement

Tableau 38.1 (suite)

Fréquence de coupe, de ... à

Tension d'approvisionnement

Bande filtres linéaires du 2e (* 4ème; ** 8ème) ordre

avec le programme et le programme: DIP Case, Wideso; 2 (** 4) élément dans le tableau 38.2

Fréquence de coupe, de ... à

Tension d'approvisionnement

5ème ordre des filtres de louche sur des condensateurs commutables:

dIP CASE, SO; 1 élément dans le cas de la table 38.3

Fréquence de coupe, de ... à

Tension d'approvisionnement

Fréquence de coupe, de ... à

Tension

Noter.

Le seuil du comparateur DA1 est défini par le potentiomètre R4. La sensibilité maximale du comparateur est de 10 mV. Le voyant HL1 indique la présence d'un signal sortant. Le potentiomètre R7 établit la limite supérieure de la réaction du microcircuit de commande à balance LED de la DA2 par la valeur de tension de commande - de 1 à 6 V; Potentiomètre R10 - limite inférieure - d'environ 5 V; VD4 protège les entrées de contrôle de la puce DA2 des surtensions, tout en stabilisant simultanément des tensions de commande.

VD5, VD6 fournit automatiquement une différence minimale entre les niveaux supérieurs et inférieurs de tensions de contrôle sur les conclusions 3 et 16 des puces DA2 dans 1 V. Diode VD3 protège le circuit de commande de la balance LED de la surtension. Les résistances R11-R22 sont conçues pour correspondre au niveau de signaux retirés des sorties à puce DA2 avec des niveaux de logique CMO.

Si un signal analogique (ou numérique) extérieur est en entrée de l'appareil, une augmentation de sa fréquence, une alternance lisse ou une commutation de groupe simultanée des canaux d'indication (HL2-HL13) se produira. Dans le même temps, les signaux de commande des sorties de la puce DA2 via CMOS-onduleurs DD1, DD2 arriveront aux entrées de commande des touches CMOS analogiques (jetons DA3-DA5).

La largeur de bande de chacun des canaux lors de l'installation sur les entrées de contrôle des entrées 3 et 16 DA2 des niveaux maximum et minimale 6 et O B, respectivement, sera pour les six premiers canaux de 400 Hz Y pour les 760 Hz restants. Ainsi, la première chaîne sautera les signaux avec une fréquence inférieure à 400 Hz, la seconde dans la bande 400-800 Hz, ... Le dernier, le 12ème canal passe la fréquence de plus de 6 kHz.

Noter.

Le réglage du potentiomètre R7 et R10 peut être modifié en douceur de la largeur et des limites des canaux de fréquence.

HL2-HL13 Indiquez dynamiquement le numéro du canal de commande activé.

L'appareil consomme 60L * et avec une tension d'alimentation de 15 B et un tour d'une LED rebondissant.

Shustov M. A., Ingénierie du régime. 500 appareils sur des copeaux analogiques. - SPB.: Science et Technologie, 2013. -352 p.