Программа для расчёта фильтров АС (Алдошина, Войшвилло, Терещук)

Недавно я стал часто заниматься переделкой промышленных недорогих АС и, следовательно, понадобилось часто рассчитывать фильтры разных порядков, подгонять варианты. Если каждый раз делать это в ручную, уйма времени уйдёт. Решил облегчить себе задачу и создать программу, которая сама будет всё считать по известным формулам.

Я не программист, но это и не нужно, проблема решилась применением электронных таблиц c расчетами по формулам Терещука, Алдошиной и Войшвилло.

↑ Главное

Изначально я пользовался справочником радиолюбителя Р. М. Терещука и надо сказать, что результаты были вполне удовлетворительными, формулы из него были просты, но практичны. А потом я познакомился с очень хорошей книгой «Высококачественные акустические системы и излучатели» И. А. Алдошиной и А. Г. Войшвилло, пользуясь рекомендациями этой книги можно построить действительно качественную АС.

Суть рекомендаций этой книги по расчёту фильтров в упрощённой форме (подробнее, а главное полезнее, ознакомиться с рекомендациями можно в первоисточнике) такая: рассчитывается фильтр на определённую нагрузку, считая, что импеданс этой нагрузки постоянен на всех частотах, но так как в реальности это не так, то за этим следует расчёт цепи Цобеля, которая в определённой степени позволяет сделать импеданс нагрузки постоянным не всех частотах, таким образом подгоняется условие постоянства сопротивления нагрузки для рассчитанного фильтра.

Итак, опираясь на указанные выше источники я сделал электронную таблицу, в которой для расчётов используются формулы из этих книг. Поэтому есть два варианта расчёта: по книге Алдошиной и по справочнику радиолюбителя. Естественно для избегания ошибок работу программы по формулам я проверил тщательно и перепроверил.

↑ Работа с программой

Работа с программой предельно проста, нужно просто подставить в нужные окошки исходные данные, куда что вставлять подписано. В принципе, ячейки, которые нельзя изменять и не выделяются. После внесения изменений в ячейку исходных данных нужно переместиться в другую (любую), тогда в ячейках «результат» меняется значение, т. е. собственно, происходит сам расчёт.
В каких единицах что вписывать и в каких выдаётся результат также подписано в соответствующих ячейках.



Программа позволяет рассчитать фильтры низких, высоких частот, а также полосовые до третьего порядка. Выше я никогда в своей практике не лезу и начинающим, а также тем у кого слабая измерительная база, не советую. Создать хорошо отлаженную систему с учётом фазовых сдвигов, разных там изменений АЧХ на фильтрах высоких порядков очень сложно, да часто это только вредит качеству звучания (я в этом не очень то и силён — это вторая причина, по которой не лезу).

Поле расчёта разбито на две колонки, в левой ведётся собственно прямой расчёт фильтра и особенностей не имеет. А вот о правой колонке следует упомянуть особо.
Иногда разбираешь колонку и нет на неё схем, данных никаких, а нужно узнать частоты раздела фильтров. Можно замерить емкости и индуктивности и, подставив их в программу, узнать частоту среза. Однако результатами нужно пользоваться осторожно.

Дело в том, что расчёт ведётся по тем же формулам, что и даны в источниках, только я их разумеется обратно преобразовал. Поэтому в самой программе указано, что результаты будут достоверными только в том случае, если фильтр при его разработке тоже рассчитывался по таким же формулам. Но для ориентировочных данных думаю пойдёт, тем более можно прогнать фильтр сразу по двум расчётам (в программе два листа, два расчёта, как уже писалось выше) и тогда можно будет точнее судить о результатах, хотя бы примерно определить частоту среза.

В принципе для ФВЧ и ФНЧ частота среза рассчитывается верно, только не рассматривается сопротивление нагрузки, для этого есть ячейка «среднее арифметическое» (просто так назвал, т. к. используется в расчёте данная операция). Если в ней число не совпадает с вычисленной частотой среза, то значит что сопротивление динамика не оптимально для данного фильтра (естественно по разным источникам и результаты отличаются, т. к. какое соотношение ёмкости и индуктивности для конкретного сопротивления нагрузки считать оптимальным разные разработчики считают по разному, да и фильтры разных типов бывают, лично я больше доверяю книге Алдошиной).
Так вот, если поиграться значением сопротивления динамика, добиваясь того, чтобы «среднее арифметическое» совпало с частотой среза, то можно прикинуть для какого сопротивления нагрузки оптимально данное соотношение катушки и конденсатора в фильтре. Напоминаю, что это всё расчёт в правой колонке по конкретно существующему фильтру.

В фильтрах первого порядка всё просто и однозначно, а в фильтрах третьего порядка и тем более полосовых всё сложнее, поэтому там достоверность результатов не гарантирована. Я даже не знаю, корректно ли так вычислять, по формулам, соответственно преобразовав их, но для ФВЧ и ФНЧ 2-го порядка нормально, я проверял, результаты вполне согласуются с практикой.
Подчёркиваю, что расчёт в колонке «подбор» — ориентировочный



Расчёт полной корректирующей цепи я делать не стал, потому что обычно пользуюсь упрощённой цепью Цобеля.

Можно также рассчитать аттенюатор (делитель для согласования чувствительности динамиков), считаю что его использовать лучше чем просто резистор последовательно с динамиком, т. к. дополнительно стабилизирует импеданс динамика.
Я рассчитываю аттенюатор обычно так, что его входное сопротивление равно сопротивлению динамика. Именно исходя из этого ведётся расчёт в моей программе. Однако входное сопротивление аттенюатора может и отличаться от сопротивления динамика (возможно и такое может потребоваться) и если будет очень много желающих, чтобы это можно было учитывать в расчёте, я могу потом немного переделать.



Надеюсь, моя работа будет полезна.

↑ Файлы

Файл прилагаю в Open Office Pro 3.2.1., т. к. не пользуюсь пиратским софтом.
🎁raschet_filtrov_oo_romik.zip  37.27 Kb ⇣ 344

От Датагора:
Наш соратник WildAlex прислал файл, конвертированный в привычный MS Excell:
🎁raschet_filtrov_xls_wildalex.zip  24.76 Kb ⇣ 652

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации