Šiame straipsnyje bus pasakyta, kaip savo rankomis pasidaryti aukštųjų dažnių filtrą. Tačiau prieš įsigilindami į tai, turime kai ką suprasti. Kas yra patys aukštųjų ir žemųjų dažnių filtrai.
Apibrėžimas
Filtrus galima suskirstyti į viršutinius (aukštus) ir žemesnius (žemus) dažnius. Kodėl žmonės dažnai sako „aukšti“, o ne „aukšti“dažniai? Taip atsitinka dėl to, kad aukšti dažniai garso inžinerijoje prasideda nuo dviejų kilohercų. Tačiau radijo inžinerijoje du kilohercai yra garso dažnis, todėl jis vadinamas „žemu“.
Yra ir toks dalykas kaip vidutinis dažnis. Tai reiškia garso inžineriją. Taigi, kas yra vidutinio pralaidumo filtras? Tai kelių pirmiau minėtų įrenginių derinys. Tai taip pat gali būti pralaidumo filtras.
Aukšto dažnio filtras yra elektroninis ar kitas įrenginys, kuris praleidžia viršutinius signalo dažnius ir kuris įėjime slopina signalo dažnį pagal anksčiau nustatytą ribą. Slopinimo laipsnis taip pat priklausys nuo konkretaus filtro tipo.
Žemas dažnis skiriasi tuo, kad gali perduoti įeinantį signalą,kuris bus žemiau nustatytos ribos, tuo pačiu slopindamas aukštus dažnius.
Taikymo sritis
Aukšto dažnio filtrą galima naudoti aukšto dažnio signalams izoliuoti. Jis taip pat dažnai naudojamas apdorojant garso signalus, pavyzdžiui, atskiruose filtruose, kurie dar vadinami kryžminiais filtrais. Jie taip pat naudojami vaizdo apdorojimui, kad būtų galima atlikti dažnio srities konvertavimą.
Štai ką sudaro paprastas aukšto dažnio filtras:
- Rezistorius.
- Kondensatorius.
Atsparumo darbas talpai (R x C) yra šio filtro laiko konstanta (proceso trukmė), kuri bus atvirkščiai proporcinga ribiniam dažniui hercais (svyravimo procesų matavimo vienetu)..
Aukšto pralaidumo filtro apskaičiavimas
Tai kaip galime apskaičiuoti? Norėdami atlikti visus veiksmus namuose, turite sukurti vieną iš paprasčiausių automatinio skaičiavimo lentelių programoje Microsoft Excel, tačiau tam turite mokėti naudoti šios programos formules.
Galite naudoti šią formulę:
Kur f yra ribinis dažnis; R yra rezistoriaus varža, Ohm; C yra kondensatoriaus talpa, F (faradai).
Tipai
Pateikti įrenginiai yra penkių tipų, o dabar juos nagrinėsime po vieną.
- U formos – atrodo kaip raidė P;
- T formos – primena raidę T;
- L formos – primena raidę G;
- vienas elementas (kondensatorius tarnauja kaip filtras aukštaidažniai);
- multi-link – tai tie patys L formos filtrai, tik šiuo atveju jie jungiami nuosekliai.
U formos
Galima sakyti, kad šie filtrai yra tokie patys kaip ir L formos, tačiau pradžioje jie papildomai sujungiami dar viena dalimi. Viskas, kas bus parašyta T-formai, bus teisinga U-formai. Vienintelis skirtumas yra tas, kad jie padidins manevravimo poveikį radijo grandinei priekyje.
Norėdami apskaičiuoti U formos filtrą, turėsite naudoti įtampos daliklio formulę ir prie pirmojo elemento pridėti papildomą šunto rezistorių.
Štai pateikiami L formos RC filtro perėjimo prie U formos RC filtro, taip pat aukštų dažnių, pavyzdžiai:
Paveikslėlyje matote, kad prie pradinės grandinės, lygiagrečiai pirmajai, pridedamas kitas 2R rezistorius.
Štai konvertavimo į RL pavyzdys:
Čia vietoj rezistoriaus atsiras induktorius. Taip pat pridedamas antrasis (2L), esantis lygiagrečiai pirmajam.
Ir trečias pavyzdys – konversijos į LC:
T formos
T formos filtras yra tas pats L formos filtras, tik pridėjus dar vieną elementą.
Jie bus skaičiuojami taip pat, kaip įtampos daliklis, kurį sudarys dvi dalys su netiesine dažnio charakteristika. Toliau prie gautos vertės turite pridėti trečiojo elemento reaktyvumo skaičių.
Taip pat galite naudoti kitą skaičiavimo metodą,tačiau praktiškai jis yra mažiau tikslus. Jo esmė slypi tame, kad po gautos pirmosios apskaičiuotos L formos filtro dalies reikšmės kintamasis padvigubėja arba mažėja ir pasiskirsto per du elementus.
Jei tai yra kondensatorius, tada ritių talpos vertė padvigubėja, jei tai rezistorius arba droselis, tada ritių varžos vertė, priešingai, sumažėja du kartus.
Konversijų pavyzdžiai pateikti toliau.
Perėjimas nuo L formos RC filtro prie T formos:
Paveikslėlyje parodyta, kad perėjimui reikia pridėti antrą kondensatorių (2C).
Perėjimas RL:
Šiuo atveju viskas pagal analogiją. Kad perėjimas būtų sėkmingas, turite pridėti antrą nuosekliai prijungtą rezistorių.
Transition LC:
L formos
L formos filtras yra įtampos daliklis, susidedantis iš dviejų komponentų, turinčių netiesinę dažnio atsaką (dažnio atsaką). Šiam filtrui leidžiama naudoti grandinę ir visas įtampos daliklio formules.
Ją galima pavaizduoti taip:
Jei R1 pakeisime kondensatoriumi, gausime aukštųjų dažnių filtrą. Toliau galite pamatyti pakeistos schemos nuotrauką:
Skaičiavimo formulės:
|
U in=U out(R1+R2)/R2; U išeina \u003d U įR2 / (R1 + R2); R iš viso=R1+R2 R1=U inR2/U out - R2; R2=U išR iš viso / U į |
Dabarpažiūrėkime, kaip apskaičiuoti.
Aukšto dažnio filtras, skirtas aukštų dažnių garsiakalbiams
Tokio filtro struktūra gana paprasta. Jį sudarys tik dvi dalys – kondensatorius ir varža.
Filtras, kuris išfiltruos vidutinio ir žemo dažnio komponentus garso signale, tiesiogiai atliks paties kondensatoriaus vaidmenį. Ir atleiskite už tautologiją, pasipriešinimas veiks kaip pasipriešinimas, tai yra sumažins garsumo lygį.
Svarbu: pagrindinio įrenginio ekvalaizeris neatjungia aukštų dažnių – tai sukels blogą garsą. Su pasipriešinimu geriau sumažinti jų skaičių.
Optimalus atsparumas bus laikomas 4,0 ir 5,5 omo.
Kūrimo eksploatacinės medžiagos
Norėdami sukurti aukštųjų dažnių garsiakalbio filtrą, jums reikės šių medžiagų:
- viena varža 5,5 omo;
- viena varža 4,0 omų;
- du kondensatoriai MBM 1.0uF;
- lipni juosta arba termiškai susitraukiantys vamzdeliai.
Aktyvus aukštųjų dažnių filtras
Aktyvieji filtrai turi didžiulį pranašumą prieš pasyviuosius analogus, ypač esant žemesniems nei 10 kHz dažniams. Faktas yra tas, kad pasyviosiose yra padidintos induktyvumo ritės ir kondensatoriai, kurių talpa yra didelė. Dėl šios priežasties jie yra nepatogūs ir brangūs, todėl jų veikimas galiausiai toli gražu nėra idealus.
Didelis induktyvumas pasiekiamas dėlpadidėjęs ritės apsisukimų skaičius ir feromagnetinės šerdies naudojimas. Tai atpalaiduoja grynojo induktyvumo savybes, nes ilgas ritės laidas su dideliu apsisukimų skaičiumi turi didelę varžą, o feromagnetinę šerdį veikia temperatūra, o tai labai paveikia jos magnetines savybes. Dėl to, kad reikia naudoti didelę talpą, reikia naudoti kondensatorius, kurie nėra geriausio stabilumo. Tai apima elektrolitinius kondensatorius. Filtrai, vadinami aktyviais, iš esmės neturi pirmiau minėtų trūkumų.
Diferenciatoriaus ir integratoriaus grandinės yra sukurtos naudojant operacinius stiprintuvus, tai yra paprasčiausi aktyvieji filtrai. Kai grandinės elementai parenkami pagal aiškias instrukcijas, stebint priklausomybę nuo diferenciatoriaus dažnio, jie tampa aukšto dažnio filtrais, o nuo integratorių dažnio – priešingai – žemo dažnio filtrais. Toliau pateikiama nuotrauka, paaiškinanti visa tai, kas išdėstyta pirmiau:
Aukšto dažnio filtras ant stiprintuvo
Pasvarstykime, ar automobilyje įrengti stiprintuvą.
Prieš nustatydami stiprintuvą automobilyje, turite iš naujo nustatyti visus pagrindinio įrenginio nustatymus į nulį. Kryžminimo dažnis turi būti nustatytas 50–70 Hz diapazone. Automobilio stiprintuvo priekinio kanalo filtras nustatytas aukštiems dažniams. Ribinis dažnis šiuo atveju nustatomas 70–90 Hz diapazone.
Jei dizainas numato priekinių garsiakalbių stiprinimą kiekvienam kanalui, turite atlikti atskirąaukštų dažnių garsiakalbio nustatymai. Norėdami tai padaryti, filtrą reikia nustatyti į atitinkamą padėtį ir pasirinkti ribinį dažnį maždaug 2500 Hz.
Be kitų dalykų, turite sureguliuoti stiprintuvo jautrumą. Norėdami tai padaryti, iš pradžių jį reikia iš naujo nustatyti į nulį, svarbiausia yra perkelti įrenginį į didžiausio garsumo režimą, o tada pradėti didinti jautrumą. Tuo metu, kai atsiranda garso iškraipymas, turite nustoti sukti rankenėlę, taip pat turėtumėte šiek tiek sumažinti patį jautrumą.
Vis dar yra paprastas būdas patikrinti garso kokybę: jei įjungus žemųjų dažnių garsiakalbyje pasigirsta spragtelėjimai ir garsiakalbio traškėjimas, tai reiškia, kad yra trikdžių signalui.
Bosiniai dažniai neturėtų būti prijungti prie žemųjų dažnių garsiakalbio. Norėdami tai padaryti, pasukite žemųjų dažnių garsiakalbio fazės valdiklį 180 laipsnių kampu. Jei šio reguliatoriaus nėra, turite sukeisti teigiamus ir neigiamus prijungimo laidus.
Nustatykite garso procesorių. Norėdami tai padaryti, turite sureguliuoti kiekvieno kanalo uždelsimą. Turite nustatyti kairiojo kanalo uždelsimą, kad garsas, sklindantis iš kairiųjų garsiakalbių, vairuotoją pasiektų tuo pačiu metu kaip ir dešinysis. Turėtų atrodyti, kad garsas sklinda iš salono centro.
Be visų pirmiau minėtų dalykų, garso procesorius gali pašalinti žemųjų dažnių rišiklius salono gale. Norėdami tai padaryti, turite nustatyti vienodus uždelsimus dešiniajame ir kairiajame priekinės akustikos kanaluose. Tai pašalins žemųjų dažnių lokalizaciją aplink žemųjų dažnių garsiakalbį.
Dabar žinote ne tikkaip savo rankomis apskaičiuoti ir surinkti dažnio filtrą, bet ir kaip kuo tiksliau nustatyti jo veikimą.
