Αυτό το άρθρο θα σας πει πώς να φτιάξετε ένα φίλτρο υψηλής διέλευσης με τα χέρια σας. Αλλά πριν μπούμε σε αυτό, πρέπει να καταλάβουμε κάτι. Ποια είναι τα ίδια τα φίλτρα υψηλής και χαμηλής διέλευσης.
Ορισμός
Τα φίλτρα μπορούν να χωριστούν σε ανώτερες (υψηλές) και κατώτερες (χαμηλές) συχνότητες. Γιατί οι άνθρωποι λένε συχνά «υψηλές» και όχι «υψηλές» συχνότητες; Αυτό συμβαίνει λόγω του γεγονότος ότι οι υψηλές συχνότητες στην ηχοληψία ξεκινούν από δύο kilohertz. Αλλά δύο kilohertz στη ραδιομηχανική είναι η συχνότητα του ήχου, και επομένως ονομάζεται "χαμηλή".
Υπάρχει επίσης κάτι όπως η μέση συχνότητα. Αναφέρεται στην ηχοληψία. Τι είναι λοιπόν ένα mid-pass φίλτρο; Αυτός είναι ένας συνδυασμός πολλών από τις παραπάνω συσκευές. Μπορεί επίσης να είναι φίλτρο ζώνης.
Ένα υψηλοπερατό φίλτρο είναι μια ηλεκτρονική ή κάποια άλλη συσκευή που διέρχεται τις ανώτερες συχνότητες του σήματος και η οποία, στην είσοδο, καταστέλλει τη συχνότητα του σήματος σύμφωνα με μια προηγουμένως καθορισμένη αποκοπή. Ο βαθμός καταστολής θα εξαρτηθεί επίσης από τον συγκεκριμένο τύπο φίλτρου.
Η χαμηλή συχνότητα διαφέρει στο ότι μπορεί να περάσει το εισερχόμενο σήμα,που θα είναι κάτω από το καθορισμένο όριο, ενώ ταυτόχρονα θα καταστέλλονται οι υψηλές συχνότητες.
Πεδίο εφαρμογής
Το φίλτρο υψηλής διέλευσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την απομόνωση σημάτων υψηλής συχνότητας. Χρησιμοποιείται επίσης συχνά στην επεξεργασία ηχητικών σημάτων, για παράδειγμα, σε ξεχωριστά φίλτρα, τα οποία ονομάζονται επίσης φίλτρα διασταύρωσης. Χρησιμοποιούνται επίσης για επεξεργασία εικόνας, ώστε να μπορεί να πραγματοποιηθεί μετατροπή τομέα συχνότητας.
Αυτό αποτελείται από ένα απλό υψηλοπερατό φίλτρο:
- Αντίσταση.
- Capacitor.
Το έργο της αντίστασης στην χωρητικότητα (R x C) είναι η χρονική σταθερά (διάρκεια της διαδικασίας) για αυτό το φίλτρο, η οποία θα είναι αντιστρόφως ανάλογη με τη συχνότητα αποκοπής σε hertz (μονάδα μέτρησης των διεργασιών ταλάντωσης).
Υπολογισμός του φίλτρου υψηλής διέλευσης
Λοιπόν πώς μπορούμε να υπολογίσουμε; Για να ολοκληρώσετε όλα τα βήματα στο σπίτι, πρέπει να δημιουργήσετε έναν από τους απλούστερους πίνακες αυτόματων υπολογισμών στο Microsoft Excel, αλλά για αυτό θα πρέπει να μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τους τύπους σε αυτό το πρόγραμμα.
Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτόν τον τύπο:
Όπου f είναι η συχνότητα αποκοπής. R είναι η αντίσταση της αντίστασης, Ohm; C είναι η χωρητικότητα του πυκνωτή, F (farads).
Τύποι
Οι συσκευές που παρουσιάζονται διατίθενται σε πέντε τύπους και τώρα θα τις εξετάσουμε μία προς μία.
- Σχήμα U - μοιάζουν με το γράμμα P;
- Σχήμα Τ - μοιάζει με το γράμμα T;
- Σχήμα L - μοιάζει με το γράμμα G;
- μονό στοιχείο (ο πυκνωτής χρησιμεύει ως φίλτρο για υψηλήσυχνότητες);
- multi-link - αυτά είναι τα ίδια φίλτρα σε σχήμα L, μόνο σε αυτήν την περίπτωση συνδέονται σε σειρά.
Σχήμα U
Μπορείτε να πείτε ότι αυτά τα φίλτρα είναι ίδια με τα φίλτρα σχήματος L, αλλά ενώνονται επιπλέον με ένα ακόμη τμήμα στην αρχή. Όλα όσα θα γραφτούν για σχήμα Τ θα ισχύουν για σχήμα U. Η μόνη διαφορά είναι ότι θα αυξήσουν το φαινόμενο διαφυγής στο κύκλωμα ραδιοφώνου μπροστά.
Για να υπολογίσετε ένα φίλτρο σε σχήμα U, θα χρειαστεί να χρησιμοποιήσετε τον τύπο διαιρέτη τάσης και να προσθέσετε μια πρόσθετη αντίσταση διακλάδωσης στο πρώτο στοιχείο.
Ακολουθούν παραδείγματα μετάβασης του φίλτρου RC σχήματος L στο φίλτρο RC σχήματος U επίσης υψηλών συχνοτήτων:
Μπορείτε να δείτε στην εικόνα ότι μια άλλη αντίσταση 2R προστέθηκε στο αρχικό κύκλωμα, παράλληλα με το πρώτο.
Ακολουθεί ένα παράδειγμα μετατροπής σε RL:
Εδώ, αντί για αντίσταση, θα εμφανιστεί ένας επαγωγέας. Προστίθεται επίσης ένα δεύτερο (2L), που βρίσκεται παράλληλα με το πρώτο.
Και το τρίτο παράδειγμα - μετατροπές σε LC:
Σχήμα Τ
Το φίλτρο σε σχήμα Τ είναι το ίδιο φίλτρο σε σχήμα L, μόνο με την προσθήκη ενός ακόμη στοιχείου.
Θα υπολογίζονται με τον ίδιο τρόπο όπως ο διαιρέτης τάσης, ο οποίος θα αποτελείται από δύο μέρη με μη γραμμική απόκριση συχνότητας. Στη συνέχεια, στην τιμή που λήφθηκε, πρέπει να προσθέσετε τον αριθμό των αντιδράσεων του τρίτου στοιχείου.
Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε άλλη μέθοδο υπολογισμού,Ωστόσο, είναι λιγότερο ακριβές στην πράξη. Η ουσία της έγκειται στο γεγονός ότι μετά την λαμβανόμενη τιμή του πρώτου υπολογισμένου τμήματος του φίλτρου σχήματος L, η μεταβλητή μεγαλώνει ή πέφτει διπλασιάζοντας και κατανέμεται σε δύο στοιχεία.
Αν είναι πυκνωτής, τότε η τιμή της χωρητικότητας των πηνίων διπλασιάζεται, αν είναι αντίσταση ή τσοκ, τότε η τιμή της αντίστασης των πηνίων, αντίθετα, πέφτει δύο φορές.
Παραδείγματα μετατροπών εμφανίζονται παρακάτω.
Μετάβαση από φίλτρο RC σχήματος L σε σχήμα Τ:
Η εικόνα δείχνει ότι πρέπει να προστεθεί ένας δεύτερος πυκνωτής (2C) για τη μετάβαση.
Transition RL:
Σε αυτήν την περίπτωση, όλα είναι κατ' αναλογία. Για μια επιτυχημένη μετάβαση, πρέπει να προσθέσετε μια δεύτερη αντίσταση συνδεδεμένη σε σειρά.
Transition LC:
Σχήμα L
Ένα φίλτρο σε σχήμα L είναι ένας διαιρέτης τάσης που αποτελείται από δύο στοιχεία με μη γραμμική απόκριση συχνότητας (απόκριση συχνότητας). Για αυτό το φίλτρο, επιτρέπεται η χρήση του κυκλώματος και όλων των τύπων διαιρέτη τάσης.
Μπορεί να αναπαρασταθεί ως εξής:
Αν αντικαταστήσουμε το R1 με έναν πυκνωτή, θα έχουμε ένα υψηλοπερατό φίλτρο. Μπορείτε να δείτε μια φωτογραφία του τροποποιημένου σχεδίου παρακάτω:
Τύποι υπολογισμού:
|
U in=U out(R1+R2)/R2; U out \u003d U σεR2 / (R1 + R2); R total=R1+R2 R1=U inR2/U out - R2; R2=U outR σύνολο/U σε |
ΤώραΑς ρίξουμε μια ματιά στον τρόπο υπολογισμού.
Φίλτρο υψηλής διέλευσης για τουίτερ
Η δομή ενός τέτοιου φίλτρου είναι αρκετά απλή. Θα αποτελείται μόνο από δύο μέρη - έναν πυκνωτή και μια αντίσταση.
Ο ρόλος του φίλτρου, το οποίο θα φιλτράρει τα στοιχεία μέσης και χαμηλής συχνότητας στο σήμα ήχου, θα παίξει απευθείας το ρόλο του ίδιου του πυκνωτή. Και συγχωρείτε την ταυτολογία, η αντίσταση θα λειτουργήσει ως αντίσταση, δηλαδή θα μειώσει το επίπεδο έντασης.
Σημαντικό: οι υψηλές συχνότητες δεν αποκόπτονται από τον ισοσταθμιστή από την κύρια συσκευή - αυτό θα οδηγήσει σε κακό ήχο. Είναι καλύτερα να μειώσετε τον αριθμό τους με αντίσταση.
Η βέλτιστη αντίσταση θα θεωρηθεί 4,0 και 5,5 Ohm.
Αναλώσιμα χειροτεχνίας
Για να δημιουργήσετε ένα φίλτρο υψηλής διέλευσης για το tweeter θα χρειαστείτε τα ακόλουθα υλικά:
- μία αντίσταση 5,5 ohm;
- μία αντίσταση 4,0 ohm;
- δύο πυκνωτές MBM 1,0uF;
- κολλητική ταινία ή θερμοσυστελλόμενος σωλήνας.
Ενεργό High Pass Filter
Τα ενεργά φίλτρα έχουν τεράστιο πλεονέκτημα σε σχέση με τα παθητικά αντίστοιχα, ειδικά σε συχνότητες κάτω των 10 kHz. Το γεγονός είναι ότι τα παθητικά περιέχουν πηνία αυξημένης επαγωγής και πυκνωτές, οι οποίοι έχουν μεγάλη χωρητικότητα. Εξαιτίας αυτού, αποδεικνύονται ογκώδη και ακριβά, και επομένως η απόδοσή τους απέχει πολύ από την ιδανική τελικά.
Μεγάλη επαγωγή επιτυγχάνεται λόγωαυξημένος αριθμός στροφών του πηνίου και χρήση σιδηρομαγνητικού πυρήνα. Αυτό απελευθερώνει τις ιδιότητες καθαρής επαγωγής του, επειδή το μακρύ σύρμα του πηνίου με μεγάλο αριθμό στροφών έχει σημαντική αντίσταση και ο σιδηρομαγνητικός πυρήνας επηρεάζεται από τη θερμοκρασία, η οποία επηρεάζει πολύ τις μαγνητικές του ιδιότητες. Λόγω του γεγονότος ότι είναι απαραίτητη η χρήση μεγάλης χωρητικότητας, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν πυκνωτές που δεν έχουν την καλύτερη σταθερότητα. Αυτά περιλαμβάνουν ηλεκτρολυτικούς πυκνωτές. Τα φίλτρα, που ονομάζονται ενεργά, στερούνται σε μεγάλο βαθμό τα παραπάνω μειονεκτήματα.
Τα κυκλώματα διαφοροποιητών και ολοκληρωτών κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας λειτουργικούς ενισχυτές, είναι τα πιο απλά ενεργά φίλτρα. Όταν τα στοιχεία κυκλώματος επιλέγονται σύμφωνα με σαφείς οδηγίες, παρατηρώντας την εξάρτηση από τη συχνότητα του διαφοριστή, γίνονται φίλτρα υψηλής συχνότητας και από τη συχνότητα των ολοκληρωτών, αντίθετα, γίνονται φίλτρα χαμηλής συχνότητας. Μια φωτογραφία που εξηγεί όλα τα παραπάνω δίνεται παρακάτω:
Φίλτρο υψηλής διέλευσης στον ενισχυτή
Ας εξετάσουμε το ενδεχόμενο να ρυθμίσουμε έναν ενισχυτή σε ένα αυτοκίνητο.
Πριν ρυθμίσετε τον ενισχυτή στο αυτοκίνητο, πρέπει να μηδενίσετε όλες τις ρυθμίσεις της κύριας συσκευής. Η συχνότητα διασταύρωσης πρέπει να ρυθμιστεί στην περιοχή 50-70 Hz. Το φίλτρο μπροστινού καναλιού στον ενισχυτή του αυτοκινήτου έχει ρυθμιστεί σε υψηλές συχνότητες. Η συχνότητα αποκοπής σε αυτήν την περίπτωση ορίζεται στην περιοχή 70-90 Hz.
Εάν η σχεδίαση προβλέπει ενίσχυση κανάλι προς κανάλι των μπροστινών ηχείων, τότε θα πρέπει να πραγματοποιήσετε ξεχωριστήρυθμίσεις tweeter. Για να γίνει αυτό, το φίλτρο πρέπει να ρυθμιστεί στην κατάλληλη θέση και η συχνότητα αποκοπής θα πρέπει να επιλεγεί στην περιοχή των 2500 Hz.
Μεταξύ άλλων, πρέπει να ρυθμίσετε την ευαισθησία του ενισχυτή. Για να γίνει αυτό, πρέπει αρχικά να μηδενιστεί, το κύριο πράγμα είναι να μεταφέρετε τη συσκευή στη λειτουργία μέγιστης έντασης και, στη συνέχεια, να αρχίσετε να αυξάνετε την ευαισθησία. Τη στιγμή που εμφανίζεται η παραμόρφωση του ήχου, πρέπει να σταματήσετε να περιστρέφετε το κουμπί και θα πρέπει επίσης να μειώσετε ελαφρώς την ίδια την ευαισθησία.
Υπάρχει ακόμα ένας απλός τρόπος για να ελέγξετε την ποιότητα του ήχου: εάν, μετά την ενεργοποίηση, ακούγονται κλικ στο υπογούφερ και κροτάλισμα στο ηχείο, αυτό σημαίνει ότι υπάρχει παρεμβολή στο σήμα.
Τα μπάσα δεν πρέπει να συνδέονται σε υπογούφερ. Για να το κάνετε αυτό, γυρίστε τον έλεγχο φάσης στο υπογούφερ κατά 180 μοίρες. Εάν αυτός ο ρυθμιστής δεν υπάρχει, τότε πρέπει να αλλάξετε τα θετικά και αρνητικά καλώδια σύνδεσης.
Ρύθμιση του επεξεργαστή ήχου. Για να το κάνετε αυτό, πρέπει να προσαρμόσετε τις χρονικές καθυστερήσεις για κάθε ένα από τα κανάλια. Πρέπει να ρυθμίσετε μια χρονική καθυστέρηση στο αριστερό κανάλι, ώστε ο ήχος που προέρχεται από τα αριστερά ηχεία να φτάνει στον οδηγό ταυτόχρονα με το δεξί. Θα πρέπει να αισθάνεται ότι ο ήχος έρχεται από το κέντρο της καμπίνας.
Εκτός από όλα τα παραπάνω, ο επεξεργαστής ήχου μπορεί να αφαιρέσει το δέσιμο των μπάσων στο πίσω μέρος της καμπίνας. Για να το κάνετε αυτό, πρέπει να ρυθμίσετε τις ίδιες καθυστερήσεις στο δεξί και στο αριστερό κανάλι της μπροστινής ακουστικής. Αυτό θα εξαλείψει τον εντοπισμό μπάσων γύρω από το υπογούφερ.
Τώρα ξέρεις όχι μόνοπώς να υπολογίσετε και να συναρμολογήσετε ένα φίλτρο συχνότητας με τα χέρια σας, αλλά και πώς να ρυθμίσετε τη λειτουργία του όσο το δυνατόν ακριβέστερα.
