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

 
 
 
18

Активные кроссоверы для АС основе фильтра Баттерворта 3-го порядка

Разместил RINDIG 12 июля 2011. Просмотров: 73 498

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 375 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 207 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: 32

Поделись с друзьями!

Связанные материалы:


Схема на Датагоре. Новая статья Небольшие колонки на динамиках Fountek FW146 и Vifa BC25TG15-04...    Иногда наступает время, когда, взглянув на свои колонки, понимаешь, что они полный отстой...
Схема на Датагоре. Новая статья Снова о простом активном фильтре для АС... Предлагаю обсудить тему активных фильтров для АС. Просьба высказаться тех, кто имеет практический...
Схема на Датагоре. Новая статья Сделай сам простой активный фильтр для двухполосного усилителя... В статье речь пойдет об активном фильтре для двухполосного усилителя. Фильтр не нуждается в...
Схема на Датагоре. Новая статья Программа для расчёта фильтров АС (Алдошина + Терещук)... Недавно я стал часто заниматься переделкой промышленных недорогих АС и, следовательно, понадобилось...
Схема на Датагоре. Новая статья 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...
Схема на Датагоре. Новая статья Спикерсимулятор SLAYERa... Здравствуйте. Мне бы хотелось рассказать музыкантам о довольно простом, но очень, на мой взгляд,...
Схема на Датагоре. Новая статья Программы для расчета активных фильтров Линквица 2-го порядка и Баттеруорта 3-го порядка... Представляю две очень простые программы, которые позволяют рассчитать ФВЧ и ФНЧ 2-го и 3-го порядка...
Схема на Датагоре. Новая статья Resss! Программа для определения номиналов резисторов, конденсаторов и индуктивностей ... Программка Resss! Программа для определения номиналов резисторов, конденсаторов и индуктивностей...
Схема на Датагоре. Новая статья Foobar Channeldivider. Фильтр для многополосной АС.... Теперь можно забыть о постройке фильтров, о деньгах на конденсаторы, резисторы, катушки и ОУ. ...
Схема на Датагоре. Новая статья Простой усилитель для автомобильного сабвуфера на TDA7240... Несмотря на кажущуюся простоту расчета фильтров нижних частот, необходимых для формирования нужной...
Схема на Датагоре. Новая статья Операционные усилители. Ч.2 Активные фильтры... Источник: Радиокот.ру Вторая часть статьи про ОУ для начинающих. Итак, в первой части мы...
Схема на Датагоре. Новая статья Не все сабвуферы одинаково полезны!... Если вы замечаете присутствие сабвуфера, это значит, что либо он работает на слишком высоком уровне...
<
  • Кандидат
12 июля 2011 19:46

Дмитрий / GangstaNation

Цитата
  • 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

Цитата
  • С нами с 13.10.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 100 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

Цитата
  • С нами с 5.11.2008
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 59 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

Цитата
  • 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 Рогов / AudioKiller

Цитата
  • 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

Цитата
  • С нами с 5.11.2008
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 59 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

Цитата
  • С нами с 25.02.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 1 653 комментария
  • 265 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

Цитата
  • С нами с 25.02.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 1 653 комментария
  • 265 публикаций
 
  • 0
Sergey49, спасибо за доработанный чертеж ПП.

<
  • Гражданин
20 июля 2011 14:28

Сергей / seregaKP

Цитата
  • 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?

<
  • Кандидат
20 июля 2011 14:49

Виктор / VictorS

Цитата
  • 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

Цитата
  • С нами с 5.11.2008
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 59 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 Рогов / AudioKiller

Цитата
  • 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...

<
  • Кандидат
26 июля 2011 00:15

Виктор / VictorS

Цитата
  • 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

Цитата
  • С нами с 21.02.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 129 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....

<
  • Кандидат
15 августа 2011 14:04

Виктор / VictorS

Цитата
  • 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

Цитата
  • С нами с 21.02.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 129 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

<
  • Кандидат
19 марта 2016 16:28

Олег Печорин / Alen

Цитата
  • 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

Цитата
  • С нами с 25.02.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 1 653 комментария
  • 265 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!

Добавление комментария


Налетай! Паяльники, станции, жала с доставкой
  • smilelolbyewinkyahoocoollaughing
    crazybadcryingsadirefulsickstraight
    ballooncakegooddrinksmailbombsun
    nightrainstarscolddashguitar-manhandshake
    musicnegativenopardonshoksleepunknown
    wackoyawnblushbullyhashsmokingwhew
Скопируйте текст вашего комментария на случай неверного ответа на контрольный вопрос.