Разделительные LC-фильтры в многополосных УМЗЧ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Усилители мощности транзисторные

 Комментарии к статье

Известно, что многополосные усилители существенно повышают качество звучания звуковоспроизводящей аппаратуры. Для разделения частот в усилителях ЗЧ чаще всего применяют RC-фильтры или сложные активные фильтры. По мнению автора, в схемотехническом отношении, особенно при формировании нескольких частотных полос, гораздо проще использовать LC-фильтры. Вариант усилителя ЗЧ, в котором применен именно такой фильтр, описан в публикуемой ниже статье.

Схема включения LC-фильтра в усилительный тракт показана на рис. 1. В состав фильтра входят индуктивность катушки Lф, емкость конденсатора Сф, выходное сопротивление каскада на транзисторе VT1 и входное сопротивление каскада на транзисторах VT2, VT3. Обеспечиваемая таким фильтром частота разделения полос совпадает с резонансной частотой контура

Для эффективного разделения частот важно, чтобы добротность контура имела довольно заметную величину, например, была бы не менее 5. Для соблюдения этого условия каскады на транзисторах VT2, VT3 выполнены по схеме с общей базой, обеспечивающей низкое входное сопротивление Rвх. Естественно, что сам фильтр не должен иметь выраженного резонанса. Необходимое для этого затухание вносится в него со стороны каскада на транзисторе VT1, выходное сопротивление Rвых которого примерно равно сопротивлению резистора R3. Величина выходного сопротивления выбирается в зависимости от акустического оформления головок громкоговорителя.

Предположим, что в процессе воспроизведения звукового сигнала обеспечивается сложение звуковой мощности различных частотных каналов. Это может происходить в том случае, если воспроизводящие различные частоты головки громкоговорителей разнесены в пространстве и оси их излучения развернуты по отношению друг к другу на угол, близкий к 90°. Тогда, как следует из теории расчета разделительных фильтров, для выравнивания зависимости суммарной мощности от частоты выходное сопротивление Rвых должно быть равно: - характеристическое сопротивление контура LфСф.

Можно обеспечить и сложение амплитуд звуковых колебаний, например, расположив воспроизводящие различные частоты звуковые головки рядом друг с другом на одной отражательной доске. Причем головки следует включить противофазно, так как на частоте разделения fo токи, протекающие через катушку индуктивностью Lф и конденсатор емкостью Сф, сдвинуты по фазе на 180°. Выравнивание суммарной АЧХ обеспечивается в этом случае при выходном сопротивлении Rвых=0,5p.

На рис. 2 приведены логарифмические АЧХ каналов фильтра. Как видно из рисунка, крутизна спадов АЧХ вне полос пропускания достигает -40 дБ/дек, то есть имеет такую же величину, как крутизна спадов двухзвенного RC-фильтра. Влияние входного сопротивления каскадов на транзисторах VT2, VT3, Rвх, а также активного сопротивления (rL) катушки индуктивности Lф вызывает уменьшение крутизны спадов на некотором удалении от частоты разделения fо до -20 дБ/дек.

По мнению автора, желательно чтобы протяженности участков спада АЧХ, имеющих крутизну -40 дБ/дек, составляли не менее 10...15 дБ по оси коэффициентов передачи Uвых/Uвх. При этом основная звуковая мощность будет разделена между частотными каналами и ход дальнейшего спада АЧХ менее значим. Требуемая форма АЧХ достигается при добротности контура LфСфQ=p/(2Rвх+rL)>5, как и указывалось в начале статьи.

Настроить разделительный фильтр можно с помощью звукового генератора и вольтметра переменного тока. Перед настройкой на место резистора R3 следует установить резистор, сопротивление которого было бы больше характеристического сопротивления контура p. В процессе настройки необходимо следить за тем, чтобы на транзисторе VT1 было достаточное для его нормальной работы напряжение питания. Теперь подав на вход транзистора VT1 напряжение от звукового генератора и измеряя с помощью вольтметра напряжение на его коллекторе, убеждаются в том, что добротность колебательного контура больше 5, затем определяют частоту резонанса, то есть частоту разделения fo, и при необходимости подбирают емкость конденсатора Сф. После этого по величинам fo и Сф вычисляют характеристическое сопротивление p контура и рассчитывают необходимое выходное сопротивление Rвых первого каскада. В заключение на место резистора R3 впаивают резистор сопротивлением, равным рассчитанному значению Rвых.

На первый взгляд может показаться, что практически создать LC-фильтр можно только с достаточно высокой частотой разделения, так как нужна катушка с высокой индуктивностью и малыми потерями. Это, однако, не так. Поясним данную ситуацию примером.

Автором был собран четырехполосный усилитель с подобными фильтрами (рис. 3).

Вся полоса звуковых частот вначале разделяется на частоте 850 Гц с помощью фильтра L1C4. Затем частоты ниже 850 Гц делятся фильтром L3C8 на частоте 220 Гц, а частоты выше 850 Гц - фильтром L2C7 на частоте 3,2 кГц.

Для катушек индуктивности необходимы магнитопроводы с подходящими магнитными свойствами и возможно большим отношением площади сечения магнитопровода к длине силовой линии. Этим требованиям отвечают ферритовые кольца небольшого диаметра, причем при необходимости магнитопровод можно составить из нескольких колец. Все катушки намотаны проводом ПЭВ-2 0,12. В качестве магнитопровода использовались кольца К12x5x5,5 из феррита 1000 НН. Катушка L1 намотана на двух склеенных друг с другом кольцах и содержит 520 витков, L2 - на одном кольце и содержит 400 витков, а L3 - на четырех кольцах и состоит из 520 витков.

Катушка индуктивности самого низкочастотного фильтра L3 изготавливалась следующим образом. Ферритовые кольца автор склеивал между собой так, чтобы получились два равных по высоте цилиндра, соприкасающихся по образующей линии. Внутреннюю поверхность колец изолировал бумагой. Намотку производил жгутом из десяти проводов, которые затем распаивал в единую обмотку. Все спайки для изоляции и фиксации взаимного положения при этом зажимались между двумя полосками клеящей ленты.

В фильтрах применены конденсаторы КМ, КЛС. Для резисторов и конденсаторов, подбираемых при настройке, в печатной плате предусмотрены установочные места для двух деталей.

Наводкам со стороны сетевого трансформатора незначительно подвержена катушка L3. Ее место установки и ориентацию пришлось подобрать по минимуму наводок.

Устройство нормально работало при напряжении сигнала 0,1 В. Признаков нелинейных искажений вследствие насыщения магнитопроводов катушек индуктивности не наблюдалось. В заключение несколько слов о всей звуковоспроизводящей системе. В качестве источника фонограммы был использован электропроигрыватель "Вега-206 стерео". В четырехполосном усилителе применены усилители мощности от электрофона "Аккорд-стерео", а в громкоговорителях - разнесенные в пространстве динамические головки 4ГД-28, 10ГД-35, 10ГД-36 в различном акустическом оформлении. Звучание установки отличалось высокой чистотой и "прозрачностью".

Конденсаторы в разделительных фильтрах желательно установить металлопленочные, например, К73-16 или К73-17, поскольку керамические конденсаторы при необходимых значениях емкости имеют слишком большой ТКЕ.

Автор: Н.Бойко, г.Воронеж

Смотрите другие статьи раздела Усилители мощности транзисторные.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива В больницах слишком шумно 14.06.2006 Сотрудники университета Джона Гопкинса (США) регулярно измеряют уровень шума в нескольких крупных больницах. С 60-х годов прошлого века дневной шум в палатах вырос с 57 до 72 децибел, а ночной - с 42 до 60 децибел. Между тем Всемирная организация здравоохранения рекомендует, чтобы шум в больницах не превышал 35 децибел. Причины усиления шума - наличие множества новых медицинских аппаратов, которые шумят при работе, а также портативных приемников, магнитофонов и телевизоров, которыми пользуются больные. Шумят кондиционеры и холодильники, пищат пейджеры врачей, звонят мобильные телефоны. Причем, подчеркивают авторы исследования, наступает эффект усиления: из-за высокого шумового фона и персонал и пациенты начинают разговаривать между собой на повышенных тонах, отчего становится еще шумнее. Как показали новые исследования, из-за шума не только нарушается сон, но и повышается кровяное давление, что небезопасно для и без того нездоровых людей - увеличивается риск сердечных приступов.

Другие интересные новости:

▪ Исследование магнетаров

▪ Видеодомофон TP-Link TL-DB54H

▪ Музыкальная терапия храпения

▪ Робот-читатель

▪ Антенна беспроводной передачи данных 1 Тбит/с и выше

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Основы безопасной жизнедеятельности (ОБЖД). Подборка статей

▪ статья Джеймс Бонд. Крылатое выражение

▪ статья Откуда берется ветер? Подробный ответ

▪ статья Очистка труб от ржавчины и окалины. Домашняя мастерская

▪ статья MIDI-клавиатура на PIC16F84. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Как вода проводит электричество? Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026