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:

Польза белкового завтрака 14.01.2026

Правильное питание по утрам играет ключевую роль в поддержании здоровья и контроле веса. Многочисленные исследования подтверждают, что состав завтрака может влиять на аппетит в течение всего дня и качество употребляемой пищи. Австралийские ученые провели масштабный эксперимент, который показал, что употребление белковой пищи с утра помогает дольше чувствовать сытость и предотвращает переедание. В исследовании участвовали более 9 тысяч человек среднего возраста 46 лет. В период с 2011 по 2012 год специалисты анализировали рационы респондентов, оценивая долю основных макронутриентов. В среднем участники потребляли 43% углеводов, 31% жиров, 18% белков, 2% клетчатки и 4% алкоголя. Такой рацион позволил ученым проследить взаимосвязь между утренним приемом пищи и пищевым поведением в течение дня. Выяснилось, что участники, чей завтрак содержал недостаточное количество белка, ощущали повышенный аппетит в течение дня. Они ели больше, чем необходимо, и часто выбирали продукты с высоким со ...>>

Технология SmartPower HDR 14.01.2026

Ноутбуки стремительно развиваются в плане графики и мультимедийных возможностей, но яркие дисплеи с высоким динамическим диапазоном (HDR) часто становятся серьезной нагрузкой для аккумуляторов. Длительная работа с видео высокого качества или играми в HDR приводит к быстрой разрядке батареи, что ограничивает мобильность пользователей и снижает комфорт работы. Решить эту проблему призвана новая технология SmartPower HDR, разработанная совместно компаниями Samsung Display и Intel. Суть технологии заключается в динамическом управлении напряжением OLED-панелей. Чипсет ноутбука в реальном времени анализирует пиковую яркость каждого кадра и передает эти данные контроллеру дисплея, который оптимизирует подачу напряжения в зависимости от количества активных пикселей. В отличие от традиционных режимов HDR, где яркость часто фиксируется на максимальном уровне, SmartPower HDR адаптируется к конкретному контенту, что снижает энергопотребление без потери качества изображения. Технология позвол ...>>

Недосып существенно сокращает жизнь 13.01.2026

Сон является одной из самых фундаментальных потребностей человека. Он влияет на обмен веществ, работу сердца и мозга, иммунитет и общее самочувствие. Современный ритм жизни часто заставляет людей жертвовать сном ради работы, учебы или развлечений, но ученые предупреждают: регулярный недосып может иметь далеко идущие последствия для здоровья и долголетия. Исследователи из Орегонского университета здравоохранения и науки пришли к выводу, что сон менее семи часов в сутки связан с сокращением продолжительности жизни. По данным специалистов, хроническая нехватка сна не только вызывает усталость и снижение работоспособности, но и постепенно сказывается на здоровье органов и систем, увеличивая риски развития различных заболеваний. Для анализа ученые использовали обширную национальную базу данных США, сопоставляя показатели ожидаемой продолжительности жизни на уровне штатов с результатами опросов Центров контроля и профилактики заболеваний за период с 2019 по 2025 годы. Они учитывали мно ...>>

Случайная новость из Архива Противопожарный эко-гель 05.10.2019 Лесные пожары - важная часть многих экосистем. Но столетия, в течение которых люди борются с ними, вкупе с жаркой погодой приводят ко все более сильным возгораниям, потушить которые не удается месяцами. Здесь есть два решения: либо позволить лесам гореть в небольших масштабах, но регулярно, чтобы предотвратить дальнейшие более крупные события, либо разработать способ защиты растений от огня. Второй вариант представляется наилучшим, так как от пожаров страдают не только лесные животные, но и люди, проживающие в деревнях и городах. Горение лесов также снижает количество посылаемого в атмосферу кислорода и увеличивает уровни углекислого газа, что способствует потеплению. Для борьбы с активными пожарами экстренные службы используют огнегасящие агенты, такие как гели, впитывающие воду и суперабсорбирующие полимеры, использующиеся, например, в подгузниках. Сегодня в таких гелях наиболее активно применяют фосфат аммония и его производные. Однако составы на его основе теряют эффективность, как только испаряется захваченная ими вода. Такое часто происходит менее чем за час в обычных условиях лесных пожаров. Чтобы повысить эффективность тушения пожаров и продлить время испарения воды из гелей, команда ученых из Стэнфордского университета создала гелеобразное вещество на основе целлюлозы. Оно остается на поверхности в течение долгого времени после нанесения, даже несмотря на дождь и ветер. Созданный учеными материал был испытан на траве и кустарнике вида Adenostoma fasciculatum. Обнаружилось, что гель продолжает защищать растительность от действия огня даже после выпадения полутора сантиметров осадков, тогда как используемые сегодня вещества смываются с листьев практически полностью. Разработанный гель содержит только нетоксичные вещества, которые не опасны ни для растений, ни для животных и людей.

Другие интересные новости:

▪ Динамическая технология сетевой архитектуры

▪ Процессор изображений и машинного зрения Inuitive NU3000

▪ Бессонные ночи матери

▪ Математика собачьей красоты

▪ Новая система беспроводной передачи энергии

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Инфракрасная техника. Подборка статей

▪ статья История медицины. Конспект лекций

▪ статья Из чего состоят звезды? Подробный ответ

▪ статья Заправщик на автомобильной заправочной станции. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Устройства на микросхеме MAX869L. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Преобразователь напряжения, 2х12-18 вольт. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026