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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива 2000 атомов в двух местах одновременно 02.10.2019 Группа ученых из Венского университета и университета Базеля произвела проверку принципа квантовой суперпозиции в самом крупном масштабе за всю историю существования науки. Огромные сложные молекулы, состоящие из двух тысяч атомов, были помещены в состояние суперпозиции, находясь, при этом, в двух местах одновременно, согласно причудливым законам квантовой механики. Данное достижение является весомым подтверждением проявления суперпозиции, которая является "сердцем" всех квантовых технологий, что, в свою очередь, служит серьезным ограничением для дальнейшего развития множества альтернативных теорий. Напомним нашим читателям, что принцип суперпозиции является одним из основных "столпов" квантовой механики, который является следствием одного из фундаментальных уравнений, уравнения Шредингера. Это уравнение описывает квантовые частицы их волновыми функциями, которые очень похожи на функции, описывающие концентрические волны на поверхности воды. Однако, в отличие от волн на поверхности воды, которые являются проявлением коллективного поведения и взаимодействия множества молекул, квантовые волны могут быть связаны с отдельными частицами. Одним из примеров волновой природы квантовых частиц является эксперимент с двумя щелями, расположенными очень близко друг к другу, через которые одновременно проходит "волна" одной частицы. Пройдя сквозь щели, волны складываются друг с другом и частица-волна снова приобретает свою целостность. Этот эффект уже был продемонстрирован по отношению к фотонам, электронам, нейтронам и даже отдельным атомам. В своих экспериментах ученые использовали самую большую из доступных молекул C707H260F908N16S53Zn4, которая состоит в сумме из 40 тысяч протонов, нейтронов и электронов, и обладает массой, равной 25 тысячам атомных масс. Для синтеза таких молекул были использованы специальные методы, которые сделали эти молекулы достаточно стабильными, чтобы из них можно было сформировать луч, направляемый внутрь камеры со сверхглубоким вакуумом. Проверка квантовой природы таких массивных частиц потребовало использования интерферометра, длиной два метра, который имелся в распоряжении Венского университета. Согласно одной из альтернативных теорий, которая служит своего рода мостом между классической физикой и квантовой механикой, длительность преобладания волновой функции частицы уменьшается прямо пропорционально массе этой частицы. Это, в свою очередь, ограничивает и время пребывания частицы в состоянии квантовой суперпозиции. В своих экспериментах ученые выяснили, что огромные молекулы находились в состоянии суперпозиции на протяжении 7 миллисекунд времени, достаточно долго для того, чтобы не оставить камня на камне от указанной выше теории и от ряда других альтернативных теорий и моделей.

Другие интересные новости:

▪ Карты памяти PRO Plus и EVO Plus от Samsung

▪ Самый большой астероид

▪ Пощупать раковую клетку

▪ Численность населения и климат планеты

▪ На Титане могла зародиться жизнь

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Студенту на заметку. Подборка статей

▪ статья Гераклит Эфесский. Знаменитые афоризмы

▪ статья Как давно получили широкое распространение кубики с буквами, знакомящие детей с азбукой? Подробный ответ

▪ статья Водитель бензовоза. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Сварочный трансформатор - легковес. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Появление золотых рыбок в бокале с чернилами. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026