Ремонт радиоэлектронной техники
Ремонт радиоэлектронной техники
Идеальный динамик, способный воспроизводить всё разнообразие музыки от самых низких басов до высокого сопрано ещё пока не изобретён. Вместо этого мы используем несколько динамиков, каждый из которых адаптирован к определенной части звукового диапазона.
Для того чтобы выделить только те частоты, на которые рассчитан определенный динамик, предназначены фильтры-кроссоверы.
Активный кроссовер.
Кроссоверы могут быть активными и пассивными. Активные фильтры включаются перед усилителями.
Основным преимуществом их использования является возможность комбинирования в схемах установки динамиков с разной мощностью и сопротивлением.
Большинство 4, 5 и 6 -канальных усилителей оборудованы встроенными активным кроссоверами, которые могут задавать частоту и коммутировать входы – выходы. Усилители GENESIS Q-100X, Q-200X, P-300X обладают этими свойствами. Все усилители GENESIS серии 3 оборудованы, встроенными кроссоверами.
Пассивный кроссовер.
Пассивный кроссовер состоит из катушек индуктивности и конденсаторов, и иногда резисторов для согласования с полным сопротивлением. Пассивный фильтр LC-типа (катушка и конденсатор) включается между усилителем и динамиком.
Катушка подавляет высокочастотные колебания, в то время как низкие частоты проходят через неё, а конденсатор, наоборот. Различные частоты работы кроссовера обеспечиваются изменением параметров составных частей. Катушка должна быть высокого качества, из провода большого сечения, для предотвращения потерь и искажений. Лучшими катушками являются катушки без железного сердечника, но они могут быть достаточно велики при больших величинах индуктивности. Для получения больших значения индуктивности часто используются катушки с железным сердечником.
Лучшие конденсаторы выполнены из полиэстра.
Резисторы используются в фильтре для достижения требуемого полного сопротивления. Прочтите часть о спаренной компенсации.
Пассивный фильтр потребляет больше мощности, чем активный.
Частоты кроссовера.
В двухполосной системе с отдельным ВЧ-динамиком частота кроссовера 3-8 кГц, считается нормальной.
В трехполосной системе обычно разделяют сабвуфер 200-400Гц и ВЧ динамик 3-8kГц
В четырехполосной системе частоты отсечки могут быть следующими: сабвуфер 80-130Гц, СЧ динамик 400-600Гц и ВЧ динамик 3-8Гц.
Подобное разделение по частотам может быть изменено, в зависимости от параметров динамиков и места их монтажа в машине.
Пример кроссовера (без сопряженной компенсации).
3-х полосная система (Рис. 1).
Сабвуфер: 0-95 Гц, СЧ: 95Гц-5кГц, ВЧ: 5кГц-.
4-х полосная система (Рис. 2).
Сабвуфер: 0-95 Гц, НЧ: 95-520Гц, СЧ: 520-5кГц, ВЧ: 5кГц-.
Системы представлены без компенсации полного сопротивления.
Сдвиг фазы в фильтрах кроссовера.
Все пассивные кроссоверы сдвигают сигнал по фазе. Фильтр 6 дБ сдвигает на 90 градусов, а 12 дБ на 180 градусов. Поэтому, чтобы понять при какой фазе создает лучший звук, следует менять полярность подключения ВЧ-динамика в системе. Для трехполосной системы такая процедура совершенно естественна. Все ВЧ-динамики в системе должны иметь одинаковую полярность (работать в фазе). Также следует подбирать полярность сабвуфера при использовании 12дБ кроссовера.
Если диффузор колонки двигается, но хорошие басы не достигаются, можно попробовать изменить фазу. Если две колонки работают с различной фазой, то звук одного динамика будет заглушать звук другого, как результат – плохое воспроизведение басов.
Сопряженная компенсация.
Сопряженная компенсация – это способ выровнять нагрузку акустической системы во всем спектре частот. 4-х омный динамик может увеличить свое полное сопротивление в 25 раз по отношению к нормальному на резонансной частоте (Fs). Чтобы просчитанный фильтр кроссовера соответствовал требуемой частоте, необходимо параллельно динамику подключить цепь сопряжения. Эта цепь обычно состоит из конденсатора и резистора.
Если Вы не можете рассчитать параметры элементов цепочки сопряжения, воспользуйтесь 33 мкФ конденсатором соединённым последовательно с 3,9 Ом резистором для большинства 4, 5,25, 6,5 – дюймовых динамиков.
Пассивный фильтр низких частот с затуханием 6 дБ.
Фильтр 6дБ кроссовера (Рис. 3) имеет затухание 6дБ на октаву. При подключении такого фильтра сигнал с выхода усилителя уменьшается в 4 раза. Фильтр 6дБ также называют фильтром первого типа. Обычно низкочастотный 6дБ фильтр используют для сабвуферов, при подавлении частот выше, 100 Гц.
Низкочастотный фильтр содержит катушку индуктивности. Частота кроссовера определяется индуктивностью, рассчитанной в Генри (Н). Для динамиков обычно используются катушки с размерностью mH. 1 H = 1000 mH.
Формула для расчета: L(mH)=160Z/Fc.
Z = полное сопротивление динамика в Ом
Fc = частота отсечки в Гц
L = индуктивность катушки в mH
Когда катушки соединяются последовательно, величины их индуктивностей складываются. Для расчета используется формула: 1/L=1/L1+1/L2+…
Величина индуктивности для различных частот отсечки:
| Частота среза | Сопротивление динамика 2 Ома | Сопротивление динамика 4 Ома | Сопротивление динамика 8 Ом |
| Hz | L (mH) | L (mH) | L (mH) |
| 65 | 5 | 10 | 20 |
| 80 | 4 | 8 | 16 |
| 100 | 3,2 | 6,4 | 12,8 |
| 130 | 2,5 | 5 | 10 |
| 200 | 1,6 | 3,2 | 6,4 |
| 360 | 0,9 | 1,75 | 3,5 |
| 500 | 0,65 | 1,3 | 2,6 |
| 800 | 0,4 | 0,8 | 1,6 |
| 1000 | 0,32 | 0,64 | 1,28 |
Частоты отсечки в заданных величинах:
| 10 mH | 6,3 mH | 1,75 mH | |
| 2 Ома | 32 Hz | 50 Hz | 183 Hz |
| 4 Ома | 64 Hz | 101 Hz | 365 Hz |
| 8 Ом | 128 Hz | 203 Hz | 730 Hz |
Пассивный фильтр высоких частот с затуханием 6 дБ.
Высокочастотный 6дБ фильтр (Рис. 4) кроссовера содержит конденсатор. Частота кроссовера варьируется величиной конденсатора, которая измеряется в Фарадах (Ф).
Биполярные электролитические конденсаторы обычно имеют емкость приблизительно от 10мкФ и выше. Для меньших значении используются полиэстероловые конденсаторы. Конденсатор на нижнем рисунке пропускает высокие частоты и подавляет низкие.
Формула для расчета: C(mF)=160000/FcZ.
Z = полное сопротивление динамика в Ом
Fc = частота отсечки в Гц
C = емкость конденсатора в микрофарадах
Когда конденсаторы соединяются параллельно величины их емкостей складываются. Для расчета используется формула: 1/C=1/C1+1/C2+…
Величина емкости для различных частот отсечки:
| Частота отсечки | Сопротивление динамика 2 Ома | Сопротивление динамика 4 Ома | Сопротивление динамика 8 Ом |
| Hz | C (mF) | C (mF) | C (mF) |
| 80 | 1000 | 500 | 250 |
| 100 | 800 | 400 | 200 |
| 130 | 600 | 300 | 150 |
| 200 | 400 | 200 | 100 |
| 500 | 160 | 80 | 40 |
| 800 | 100 | 50 | 25 |
| 1000 | 80 | 40 | 20 |
| 2000 | 40 | 20 | 10 |
| 5000 | 16 | 8 | 4 |
Частоты отсечки в заданных величинах:
| 300 mF | 200 mF | 150 mF | 50 mF | 6,8 mF | |
| 2 Ома | 266 Hz | 400 Hz | 533 Hz | 1,6 kHz | 11,7 kHz |
| 4 Ома | 133 Hz | 200 Hz | 266 Hz | 800 Hz | 5,85 kHz |
| 8 Ом | 67 Hz | 100 Hz | 133 Hz | 400 Hz | 2,92 kHz |
Пассивный фильтр низких частот с затуханием 12 дБ.
Фильтр кроссовера в 12дБ (Рис. 5) имеет затухание 12дБ на октаву. 12дБ фильтр – это комбинация катушки и конденсатора. Его также называют фильтром второго типа. 12дБ фильтры часто используются для сабвуферов, чтобы убрать выше, например, 100 Гц.
Комбинация высоко- и низкочастотного фильтров образует полосовой фильтр.
Формулы для расчета: L(mH)=225Z/Fc, C(mF)=112500/FcZ
Z = полное сопротивление динамика в Ом
Fc = частота отсечки в Гц
L = индуктивность катушки в mH
C = емкость конденсатора в микрофарадах
Пассивный фильтр высоких частот с затуханием 12 дБ.
Разница между пассивными 12дБ фильтрами высоких и низких частот состоит в том, что на схеме подключения катушка индуктивности и конденсатор меняются местами.
Параметры элементов, используемых в кроссоверах, одинаковы для высоко- и низкочастотных фильтров.
Высокочастотный фильтр (Рис. 6) пропускает высокие частоты и убирает низкие.
Формулы для расчета: L(mH)=22Z/Fc, C(mF)=112500/FcZ
Z = полное сопротивление динамика в Ом
Fc = частота отсечки в Гц
L = индуктивность катушки в mH
C = емкость конденсатора в микрофарадах
Важно помнить!
Когда сабвуфер подключается к 12дБ низкочастотному фильтру кроссовера, конденсатор следует припаивать непосредственно между + и – терминала динамика.
Если низкочастотный динамик будет отключён без одновременного отключения конденсатора, усилитель может быть повреждён.
Если 12дБ фильтр будет подключен без динамика, то усилитель может перегрузиться и (если он включен) повредить внешние цепи.
Параметры элементов для 12Дб пассивных кроссоверов.
| Частота кроссовера в Гц | 2 Ома, C (mF) | 2 Ома, L (mH) | 4 Ома, C (mF) | 4 Ома, L (mH) | 8 Ом, C (mF) | 8 Ом, L (mH) |
| 62,5 | 900 | 7,2 | 450 | 14,4 | 225 | 28,8 |
| 95 | 600 | 5 | 300 | 10 | 150 | 20 |
| 140 | 400 | 3,2 | 200 | 6,4 | 100 | 12,8 |
| 190 | 300 | 2,35 | 150 | 4,7 | 75 | 9,5 |
| 375 | 150 | 1,2 | 75 | 2,4 | 38 | 4,8 |
| 520 | 108 | 0,87 | 54 | 1,75 | 27 | 3,5 |
| 800 | 70 | 0,56 | 35 | 1,12 | 18 | 2,25 |
| 3500 | 16 | 0,12 | 8 | 0,25 | 4 | 0,5 |
| 5000 | 11 | 0,09 | 5,6 | 0,18 | 2,8 | 0,36 |
Элементы высоко- и для низкочастотных фильтров имеют одинаковые параметры. Используйте катушки с низким сопротивлением, лучшее решение – воздушные катушки.
Катушки с железным сердечником должны выдерживать большие токи, иначе магнитное насыщение сердечника станет причиной существенных искажений.
Конденсаторы должны быть биполярного типа, 50 – 100 Вольт.
Источник: dls.ru
