» » » Активные кроссоверы для АС основе фильтра Баттерворта 3-го порядка

 
 
 

Активные кроссоверы для АС основе фильтра Баттерворта 3-го порядка

Разместил RINDIG 12 июля 2011. Просмотров: 68 722

18 Активные кроссоверы, на мой взгляд, обделены вниманием и применяются среди радиолюбителей реже, чем заслуживают. По старинке, по инерции мышления, либо не понятно по каким другим причинам, используются пассивные/
Типа таких монстров:

Хочу поделится проверенной схемой простого, но качественного активного кроссовера для АС, а именно для НЧ-звена.
Это может быть сабвуфер, либо НЧ динамик в 3-х или 2-х полосной АС.
Активный кроссовер ставится на входе усилителя. Требует питания, и отдельных каналов усиления.

Преимущества:

малые размеры, простота расчёта, сборки, сведения полос, независимость параметров кроссовера от сопротивления динамиков, более лёгкие условия работы усилителя, дешевизна, качество среза и звучания, возможность отдельной регулировки громкости полос.
Искажения активного кроссовера малы, не более 0.01 % (в реальности ещё меньше, зависят от применяемого ОУ) .

Предлагаю оптимальный вариант НЧ кроссовера на основе фильтра Баттерворта 3-го порядка (2-го порядка, считаю, недостаточна крутизна среза).
Не перегруженный функциональностью и деталями. Такими как фазовращатель, сумматор, перестройка частоты и т.п. Ведь нужны они крайне редко и не всегда. Задача схемы только срезать лишние не нужные динамику частоты.

Вот его схема:

Активные кроссоверы для АС основе фильтра Баттерворта 3-го порядка

Частота среза зависит от номиналов резисторов и конденсаторов.
Например, я выбрал 150 Герц и R=10 ком. Округлил полученные данные до ближайших существующих номиналов. У меня получились значения: С1=0.18 мкф, C2=0.47 мкф, C3=0.015 мкф.

Для других частот среза, существует множество программ расчёта. Прикладываю удобную программку AudioKillerа. Игорь, спасибо!
Питание двуполярное, стабилизированное не более ±15 Вольт.

Применил ОУ NE5532 (можно TL072), конденсаторы K73-17. Этого вполне достаточно для НЧ звена.
Печатную плату зеркалить при печати ( я забыл , пришлось ОУ подпаивать со стороны дорожек ).





Кроссовером полностью доволен. Посторонних шумов не добавилось. СЧ частоты срезаются хорошо, голоса слышно тихо.
Басы басят по полной программе :) От пассивных кроссоверов такого не добиться.
Всем советую хотя бы попробовать, ведь себестоимость не велика.

Примечание:

На этой же плате возможно собрать кроссовер для СЧ\ВЧ полосы надо только резисторы с конденсаторами местами поменять.

ОУ желательно для такого случая применить получше, например OPA2134 либо подобного класса.
У меня собрана и работает 3-х полосная активная АС по этой схеме .

Файлы:

+ Программа Аудиокиллера по рассчету активных фильтров
+ Схема ФНЧ
+ Схема ФВЧ
+ Универсальная ПП в lay
krossover-aktivnyy-3-poryadok.zip | Файл 226,7 Kb загружен 369 раз.

Полезное добавление от Сергея (Sergey49)

Вот вариант платы с подписанными компонентами и оптимизированным рисунком дорожек.

filtr-3-poryadka.7z | Файл 8,65 Kb загружен 206 раз.
Заметьте, насколько удобнее использовать правильные, подписанные чертежи ПП! Сергею благодарность за внимание и труд. :drinks:
Рома (RINDIG)
Ижевск
Профиль RINDIG
Начинающий любитель иногда попаять.
Спаял самодельный усилитель 4 канальный на микросхеме.
Тепрь в задачах спаять эмос для сабвуфера и хорошие колонки полочники .
 

Понравилось? Палец вверх!

  • всего лайков: 31

Поделись с друзьями!

Связанные материалы:


Небольшие колонки на динамиках Fountek FW146 и Vifa BC25TG15-04

   Иногда наступает время, когда, взглянув на свои колонки, понимаешь, что они полный отстой...

Снова о простом активном фильтре для АС

Предлагаю обсудить тему активных фильтров для АС. Просьба высказаться тех, кто имеет практический...

Сделай сам простой активный фильтр для двухполосного усилителя

В статье речь пойдет об активном фильтре для двухполосного усилителя. Фильтр не нуждается в...

Программа для расчёта фильтров АС (Алдошина + Терещук)

Недавно я стал часто заниматься переделкой промышленных недорогих АС и, следовательно, понадобилось...

Усилитель на К174УН7 (A210K, ТBА810AS, LA4420) с уменьшеным уровнем искажений

Да, это старая-добрая К174УН7 (аналог A210K ТBА810AS, LA4420 ), но на ней при небольшой мощности 4...

Спикерсимулятор SLAYERa

Здравствуйте. Мне бы хотелось рассказать музыкантам о довольно простом, но очень, на мой взгляд,...

Программы для расчета активных фильтров Линквица 2-го порядка и Баттеруорта 3-го

Представляю две очень простые программы, которые позволяют рассчитать ФВЧ и ФНЧ 2-го и 3-го порядка...

Resss! Программа для определения номиналов резисторов, конденсаторов и

Программка Resss! Программа для определения номиналов резисторов, конденсаторов и индуктивностей...

Foobar Channeldivider. Фильтр для многополосной АС.

Теперь можно забыть о постройке фильтров, о деньгах на конденсаторы, резисторы, катушки и ОУ. ...

Простой усилитель для автомобильного сабвуфера на TDA7240

Несмотря на кажущуюся простоту расчета фильтров нижних частот, необходимых для формирования нужной...

Операционные усилители. Ч.2 Активные фильтры

Источник: Радиокот.ру Вторая часть статьи про ОУ для начинающих. Итак, в первой части мы...

Не все сабвуферы одинаково полезны!

Если вы замечаете присутствие сабвуфера, это значит, что либо он работает на слишком высоком уровне...
<
  • Гражданин
12 июля 2011 19:46

Дмитрий / GangstaNation

  • С нами с 16.02.2010
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 36 комментариев
  • 0 публикаций
 
  • 0
Спасибо, возьму на заметку.

<
  • Гражданин
13 июля 2011 03:42

Юрий / inter02

  • С нами с 13.10.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 99 комментариев
  • 3 публикации
 
  • 0
таки да. активные кроссоверы, да ещё и трёх канальные всегда звучали на порядок лучше, чем просто таже акустика с пасивными фильтрами. были по этой теме "наработки", поэтому так и утверждаю.
даже собранная акустика из простых дешёвых динамиков звучала с кроссовером просто изумительно.
(да и такие монстры как JBL , в своих активных системах всё чаще ставят цифровые кроссоверы, причём трёх полосный ШИМ до динамиков.
звучат впечатляюще.....)

<
  • Гражданин
14 июля 2011 08:26

Сергей / Sergey49

  • С нами с 5.11.2008
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 60 комментариев
  • 1 публикация
 
  • 0
Всё хорошо, но как то не до оформлено (касаемо печатной платы, начинающим придётся поломать голову, не подписаны номиналы). Вообще, хочу заметить, стало много публиковаться ПП с не подписанными элементами. Это относится не только к данной статье, этим грешат многие, а это моветон (я мол печатку сделал, а вы сидите и разгадывайте этот ребус). Автор явно куда то торопился, раз забыл даже печатку отзеркалить smile smile
Электролиты на ПП начинающих введут в заблуждение, надо бы пояснить.
Сама идея хороша, что тут скажешь. Автору СПАСИБО что напомнил!

<
  • Гражданин
14 июля 2011 17:38

Рома / RINDIG

  • С нами с 9.03.2010
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 37 комментариев
  • 2 публикации
 
  • 0
Подписано : IN, OUT , +- питания
на печатке показаны где какие элементы , + фото есть
в такой простой печатке сложно запутаться

<
  • Гражданин
16 июля 2011 22:57

Игорь / AudioKiller

  • С нами с 10.01.2012
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 293 комментария
  • 3 публикации
 
  • 0
1. Номиналы на плате подписывать не имеет смысла - у каждого юзера своя частота среза, да и одна и та же частота может быть получена разными номиналами.

2. На вход НЧ канала хорошо бы поставить конденсатор, чтобы постоянка не прошла.

3. ОУ должен уметь работать при единичном усилении. И не нужно гнаться за его "крутостью" - он работает с глубокой ООС, так что практически не искажает.

4. Для колонок частота среза НЧ и ВЧ звеньев должна быть одинаковой.

<
  • Гражданин
17 июля 2011 07:44

Сергей / Sergey49

  • С нами с 5.11.2008
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 60 комментариев
  • 1 публикация
 
  • +1
Цитата: AudioKiller
1. Номиналы на плате подписывать не имеет смысла - у каждого юзера своя частота среза, да и одна и та же частота может быть получена разными номиналами.
- Резонно, но я бы всё же подписал, хотя бы просто для ориентира, с подписанными оно как то веселее.

<
  • Главный редактор
17 июля 2011 10:11

Игорь Петрович Котов / Datagor

  • С нами с 25.02.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 1 604 комментария
  • 257 публикаций
 
  • 0
Цитата: Sergey49
Резонно, но я бы всё же подписал
Сергей, ловлю Вас на слове!
Подпишите - отредактируйте файл lay и картинки.
Исправленные материалы загрузите на любой файлообменник, а ссылку на скачивание пришлите мне в личку. Я поправлю статью и отмечу Ваше участие.

<
  • Главный редактор
20 июля 2011 02:25

Игорь Петрович Котов / Datagor

  • С нами с 25.02.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 1 604 комментария
  • 257 публикаций
 
  • 0
Sergey49, спасибо за доработанный чертеж ПП.

<
  • Гражданин
20 июля 2011 14:28

Сергей / seregaKP

  • С нами с 10.12.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 8 комментариев
  • 3 публикации
 
  • 0
Только для таких фильтров большое кол-во УМЗЧ надо... Вот если бы таким образом на выходе усилителя фильтровать без каких либо потерь и искажений, то это было бы намного лучше на мой взгляд... Иеще вопрос доделанную Сергеем 49 плату тоже нужно зеркалить при распечатывании?

<
  • Гражданин
20 июля 2011 14:49

Виктор / VictorS

  • С нами с 21.08.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 14 комментариев
  • 0 публикаций
 
  • +1
Всем привет,

Чтобы не иметь сложностей с расчётом фильтра СЧ-ВЧ, возможно, представляется правильным, использовать, так называемый фильтр дополнительной функции (ФДФ) – дифференциальный усилитель, вычитающий из широкополосного (музыкального) сигнала тот, что был выделен фильтром низких частот (в нашем случае), а остаток – СЧ и ВЧ составляющие, передающий на свой выход.

Практические схемы кроссоверов с ФДФ подробно описаны в статьях журнала Радио:
1981г №5-6 стр 39 «Трёхполосный усилитель»
1987г №3 стр 35 «Блок фильтров трёхполосного усилителя ЗЧ»

Обратите внимание, в схеме '87/3, перед активным фильтром стоит повторитель напряжения на ОУ, каковой повторитель обладает низким выходным сопротивлением, а нагружен фильтр на ОУ (ФДФ) с высоким входным сопротивлением, что полезно для согласования фильтра со схемой, образующей кроссовер, в целом.

Частоту раздела, для двухполосного кроссовера, лучше выбрать в три раза больше, чем резонансная частота НЧ громкоговорителя. Если в качестве НЧ громкоговорителя используется широкополосный динамик, то раздел лучше провести выше 3,5 КГц (выше резонансной частоты выбранного ВЧ динамика).
Таблица с связывающая частоту раздела при биамплиннге с мощностью, которую нужно подвести к СЧ – ВЧ звену, приведена в Радио 2001 №9 стр. 10

Перед этим кроссовером, хорошо бы поставить ФВЧ с частотой среза 40Гц или менее – отрезать то, что Ваш НЧ динамик не может воспроизвести физически. Подробно об этом рассказано у Аудиокиллера electroclub.info/samodel/sub_pred.htm

Статья по измерению резонансной частоты громкоговорителей и их «Т-С параметров» при помощи звуковой карты компьютера, приведена здесь, на сайте. datagor.ru/practice/loudspeakers/1366-izmerenie-parametrov-tilya-smolla-dlya-nachinayushhix.html

По теме двухполосного звуковоспроизведения (биамплинг), интересно прочитать статью В.Шорова из Радио 1994 №2 «Двухполосное звуковоспроизведение» и, если есть желание разобраться лучше – цикл статей А.Фрунзе «О повышение качества звучания АС» Радио 1992 9 – 12.

Хочу поблагодарить АудиоКиллера за программу для расчёта фильтров третьего порядка.
electroclub.info/mysoft.htm
По выполненным расчётам собрал комбинированный (на одном ОУ) полосовой фильтр 40 – 18000 Гц для УКВ приёмника. При точном подборе конденсаторов и резисторов, АЧХ фильтра совпала с желаемой без дополнительной настройки.

Начинающие, успешно собравшие макет схемы, могут избавить себя от хлопот травления печатных плат, используя НЕфольгированный стеклотекстолит (гетинакс или плотный картон) и тонкий лужёный провод, который заменяет дорожки, которые предполагалось травить. В программе LayOut рисуется печатная плата, с шириной дорожек 0,3 – 05 мм. – чтобы были видны. По распечатке рисунка платы, защищённой прозрачным скотчем, кернится и сверлится текстолит. Потом в отверстия, по порядку сборки, от входа у выходу, вставляются детали, их лужёные выводы отгибаются по направлению отрисованных дорожек и пропаиваются. Если длинны выводов не хватает, используют лужёный провод. Если проводники - «дорожки» лежат близко друг к другу и есть риск замыкания – можно одеть кембрик. Важно, что если потребуется переделка, например, 20% собранной схемы, не нужно срезать печатные дорожки – просто распаять участок, сделать новую сверловку и собрать заново – чисто, просто и технологично, как тротуарная плитка. При сборке ВЧ конструкций, слой фольги, обращённый к деталям, можно использовать как общий экран. Фольгу вокруг отверстий нужно зенковать, кроме «земляных» контактов.
Если интересно, пришлю фотографии плат, сделанных таким способом.

<
  • Гражданин
20 июля 2011 21:36

Сергей / Sergey49

  • С нами с 5.11.2008
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 60 комментариев
  • 1 публикация
 
  • +1
Цитата: seregaKP
Иеще вопрос доделанную Сергеем 49 плату тоже нужно зеркалить при распечатывании?

Ничего зеркалить не надо, это видно по надписям In и Out. Печатка и сделана для начинающих радиолюбителей, напечатал, отутюжил и вытравил, запаял и наслаждайся. bye

<
  • Гражданин
25 июля 2011 21:04

Игорь / AudioKiller

  • С нами с 10.01.2012
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 293 комментария
  • 3 публикации
 
  • 0
1. Фильтр дополнительной функции хорошо работает только в теории: на частотах уже порядка килогерц его усиление и подавление синфазного сигнала становятся неудовлетворительными. Кроме того, в раздельных фильтрах фишка в том, что они раздельные - т.е. работа одного не связана с работой другого. И их можно настраивать поотдельности и совершенно по разному. Вот пример: в НЧ канале поставили сабсоникдля обрезки всего, что ниже 30 Гц. Если бы в ВЧ канале был фильтр дополнительной функции, то он бы "дополнил" АЧХ НЧ канала - там где инфранизке в НЧ канале режутся, он бы их пропускал! И пропускал бы на ВЧ динамик!!!

2. А сабсоник в НЧ канале получается автоматически, если поставить входной конденсатор, режущий постоянку. Получается ФВЧ 1-го порядка, что вполне достаточно: еще и на входе УМЗЧ есть такой конденсатор...

<
  • Гражданин
26 июля 2011 00:15

Виктор / VictorS

  • С нами с 21.08.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 14 комментариев
  • 0 публикаций
 
  • 0
Уважаемый АудиоКиллер, пожалуйста, подскажите, где ещё можно прочитать про деградацию аудиосигнала при прохождении через дифференциальный усилитель на ОУ, выполняющий функции ФДФ?
Сам я кроссовер с ФДФ не собирал пока - всё собираюсь - потому собственного мнения у меня нет - ссылаюсь только на ранее прочитанное где то. Про ущербность ФДФ впервые слышу от Вас и хочу разобраться лучше, чтобы вовремя с ложного пути свернуть.
Заранее благодарю.

Про Биамплинг, с нормальными фильтрами, подробно описано и здесь тоже:
//www.sound.westhost.com/bi-amp.htm
//www.sound.westhost.com/bi-amp2.htm

<
  • Гражданин
15 августа 2011 03:43

Андрей / andrew_spb

  • С нами с 21.02.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 128 комментариев
  • 2 публикации
 
  • 0
Благодарю автора и всех коментаторов! Только общение рождает истину! Но истина эта - для каждого своя... ИМХО, основная причина не использования активных кросоверов дома - усилитель должен соединяться 4-6 проводами или встраиваться в АС. причем желательно иметь хорошие разьемы на выходе, а то зацепите на НЧ канал ВЧ динамик.... или в варианте мостовых выходов сфазируетесь неправильно... в общем надо иметь разьем, желательно стандартный и т.д. У меня в этом плане легче - давно использую ШР-серию толстую - нарезал много и паяюна всю домашнюю акустику....

<
  • Гражданин
15 августа 2011 14:04

Виктор / VictorS

  • С нами с 21.08.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 14 комментариев
  • 0 публикаций
 
  • 0
Интересен такой вариант многополосной системы. В отдельном корпусе разместить блок питания и предварительный усилитель с тмброблоком (если он предусмотрен), а полосовые фильтры с усилителями мощности – в колонках. Туда же, в колонки, на УМ, вынести от трети до половины ёмкости электролитических конденсаторов фильтров.
Сделав так, можно для питания использовать стандартный электрокабель на два или три провода, нужного сечения, а звук подавать через обычный экранированный монофонический кабель. Тогда путаницы с разъемами не будет – они отличаются размерами и формой. И ещё, исчезнет проблема падения напряжения на проводах между УМ и динамиком. (Те кто собирал компенсатор сопротивления проводов, по Н. Сухову, видели как при включении этой системы исчезает завал переднего фронта на меандре частотой 20 КГц.)

<
  • Гражданин
4 ноября 2011 22:49

Андрей / andrew_spb

  • С нами с 21.02.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 128 комментариев
  • 2 публикации
 
  • 0
В двухблочной(вернее трех блочной ) схеме получается по два разьема на колонку и проводов больше чем надо... да и размещение УМ в колонке не способствует его охлаждению. В общем схема конечно имеет право на жизнь... но старые ШР (или новомодные СПИКОН, которые стали стоить нормальных денег) более плавное решение проблемы. Кроме того, у меня например двухполосный усилитель имеет 4 одинаковые канала и за счет коммутации позволяет подключаться к мощникам мимо фильтров, становясь схемой 4.0(использую, когда беру с собой микшер и комплект простой акустики на выезды). И потому кроме ШР для домашней акустики оснащен универсальными выходными гнездами для чужой smile

<
  • Гражданин
19 марта 2016 16:28

Олег Печорин / Alen

  • С нами с 2.03.2010
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 2 комментария
  • 0 публикаций
 
  • -1
У автора частота среза 150 Гц, резисторы 10кОм, с1 0,18мкф, с2 0,47мкф , с3 0,015мкф !!! программа влоенная показывает с1 0,15 мкф , с2 0,38мкф , с3 21,7 мкф !!! И где правда????

<
  • Главный редактор
20 марта 2016 10:28

Игорь Петрович Котов / Datagor

  • С нами с 25.02.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 1 604 комментария
  • 257 публикаций
 
  • +1
Олег, бороться за правду нужно приводя скриншоты и четко описывая, при каких обстоятельствах вы обнаружили "неправду".
Вдруг вы программой пользоваться не умеете или вместо ФНЧ расчитали ФВЧ. wink

Но если отставить юмор, то вы просто спутали нанофарады с микрофарадами в интерфейсе программки. Вот смотрите - красеньким.
С3 = 21,7 нФ = 0,0217 мкФ. Так что 0,015 мкФ у автора более-менее проходит. У него все значения грубо округлены до ближайших существующих. Для любительских целей среза НЧ в это допустимо.

Вы же можете подобрать ёмкости точнее, собирая из нескольких конденсаторов в паралель.
Удачной сборки!

Информация
Вы не можете участвовать в комментировании. Вероятные причины:
— Администратор остановил комментирование этой статьи.
— Вы не авторизовались на сайте. Войдите с паролем.
— Вы не зарегистрированы у нас. Зарегистрируйтесь.
— Вы зарегистрированы, но имеете низкий уровень доступа. Получите полный доступ.