Как сделать активный или пассивный фильтр низких частот для сабвуфера своими руками

Содержание

Как подобрать

Автоусилитель для сабвуфера выбирают как по сугубо технологическим параметрам устройства, так и по имеющимся входам. Последние способны коммутировать всю акустическую систему максимально удобно, с получением качественного результата в виде отличного звука.

Главное, что стоит помнить — импеданс сабвуфера должен быть равен параметру рекомендуемого сопротивления нагрузки усилителя. В этом случае последний будет работать в номинальных режимах и не выделять тепло в нештатных величинах.

Чтобы правильно осуществить подбор усилителя по мощности, рекомендуется выбирать тот вариант, который в полтора-два раза менее мощный, чем сабвуфер.

Такой подход гарантирует, что динамики не выйдут из строя и будут работать с минимальными искажениями. Однако усилителю придется несладко. Чтобы устройство не вышло из стоя, его нужно правильно размещать для хорошего охлаждения.

Вариант с выбором усилителя, равного по мощности сабвуферу, требует некоторого понимания работы акустических систем. Пользователю не рекомендуется часто крутить регулятор громкости. Ее нужно подобрать один раз и так, чтобы саб и усилитель работали на уровне 70-80% от своих номинальных показателей. В этом случае все компоненты аудиосистемы достаточно хорошо защищены, не действуют на пределе возможностей, риск перегрева значительно снижен.

Последний вариант, когда мощность усилителя выбирают в полтора-два раза больше номинального показателя саба, пригоден для опытных и вдумчивых автовладельцев. В этом случае параметры системы нужно тонко регулировать.

Вариант, когда ручка громкости выкручивается до предела, приводит к неизбежному сгоранию динамиков. Поэтому выходная мощность усилителя подбирается так, чтобы саб выходил на близкие к номинальным показатели. В таком варианте баланса параметров усилителя и низкочастотного динамика — последний находится в зоне риска и работает практически на пределе.

Еще один полезный компонент, которым оснащается усилитель для сабвуфера — собственный кроссовер. Он формирует полосу частот, в которой работает акустика. Бывают высокочастотные фильтры и низкочастотные для сочного звучания саба.

В хорошем усилителе, оснащенном кроссовером, всегда есть регулировка частоты среза. Отдельные модели могут иметь переключатель для поканального подъема мощности сигнала. В этом случае пассивный саб может представлять собой только динамик, без собственного кроссовера.

К некоторым типам входов и выходов, которые может иметь автомобильный усилитель для сабвуфера, относятся:

  • High Level Input. Используется для подключения выходного каскада усилителя магнитолы. Он пригодится, если головное устройство не отличается сложностью и имеет только ограниченное количество вариантов подключения акустики. Сигнал, подаваемый на High Level Input интерфейс усилителя, характеризуется искажениями и неполной частотной характеристикой, которые формирует выходной каскад магнитолы;
  • Line Input. Подключение по данному входу является рекомендуемым. Магнитола, соответственно, должна иметь Line Out выходы, на которые сигнал подается непосредственно с первичной схемы формирования частотных импульсов;
  • Bridge. Так обозначаются выходы усилителя, которые допускают мостовое подключение. Сабвуфер в этом случае получает мощность сразу с двух каналов. Соединительные клеммы, которые имеет автоусилитель для сабвуфера с поддержкой мостового включения — обозначаются соответствующим образом.

Еще одна функция электронных схем усилителя, которая нравится определенной аудитории потребителей, позволяет искусственно усиливать низкочастотную составляющую сигнала. Grand Bass или Bass Boost могут допускать тонкую настройку, например, выбор полосы частот или плавное увеличение громкости в децибелах.

Инструменты и материалы

Внутренняя схема усилка

Если вы решили оборудовать свой автомобиль качественной магнитолой на 12 вольт, для обеспечения хорошего звучания потребуется сабвуфер и усилитель.

Для изготовления усилителя в машину вам потребуется подготовить несколько элементов, в частности, речь идет о четырех устройствах:

  • блок усилителя импульсов;
  • устройство обработки импульса;
  • преобразователь напряжения от 12 вольт до 40;
  • устройство выпрямителя и коммутации.

Чтобы сделать автомобильный усилитель, эти блоки можно соорудить своими руками или приобрести уже готовые. Второй вариант будет более актуальным для тех, кто желает сэкономить время. Рассмотрим все эти элементы по порядку.

Блок усилителя низких частот представляет собой плату типа TDA 7294 — такой вариант будет наиболее оптимальным для усилка к автомагнитоле на 12 В. Цена на такой девайс в среднем составляет около 200 рублей. Следует отметить, что технические особенности схемы дают возможность ей хорошо выполнять свои функции, в частности, на выходе схема может выдавать до 100 Ватт мощности. Учтите, что эта схема является одноканальной, но и этот нюанс можно преодолеть.

Схема для изготовления девайса

Выходные транзисторы должны быть обеспечены охлаждением, чтобы сделать это, элементы можно загнуть к плате, при этом их контакты должны быть расположены вверх. После этого на контактные поверхности необходимо нанести термопасту и положить диэлектрическую пленку, а уже потом поверх монтируются радиаторы. Благодаря этому вы сможете немного уменьшить габариты последних и в целом сэкономить место в корпусе.

Поскольку установка сабвуфера подразумевает использование усилителя для авто, из поступающего импульса нужно будет выделить именно низкий диапазон частот. Сама по себе используемая схема является одноканальной, так что на входе в устройство обработки импульса необходимо поставить сумматор каналов. Это позволит преобразовать двухканальный импульс в одноканальный.

Усилитель для сабвуфера в машину подразумевает использование устройства преобразования напряжения или трансформатора от 12 до 40 вольт. Для этой цели можно использовать схему TL-494. В принципе, в продаже можно найти и другие варианты, но этот оптимально подойдет для тех автовладельцев, у которых нет опыта в изготовлении усилков. Тем более, что эта схема отлично подходит для сабвуфера и усилителя на 12 вольт по техническим параметрам — она позволяет обеспечить наиболее мощный импульс.

Схема самодельного устройства

Что касается устройства выпрямления и коммутации, то этот девайс состоит из нескольких компонентов:

  1. Устройство коммутации, необходимое для оповещения водителя о готовности или неготовности усилка к работе. Оповещение осуществляется благодаря двум диодам — красному и зеленому.
  2. Устройство выпрямителя. Этот девайс необходим для стабилизации импульсов, которые передаются на основной блок управления.

Перед тем, как сделать усилитель для сабвуфера на 12 вольт, необходимо подготовить один из основных компонентов устройства — корпус. Разумеется, этот элемент нужен, иначе куда производить установку схемы? Как вариант, корпус можно соорудить своими руками из фанеры или приобрести готовый, все зависит только от ваших возможностей и предпочтений. Например, подключение усилителя может осуществляться в корпус от DVD-проигрывателя. Такой девайс имеет небольшие размеры, обычно стильный дизайн, а его разъемы при необходимости можно переделать для подключения к автосабвуферам.

Более оптимальным вариантом будет использование алюминиевого и, что самое главное — целого корпуса, который также может выполнять функцию радиатора. Как известно, во время работы схемы нагреваются, в результате чего при использовании деревянного корпуса при изготовлении придется продумывать систему охлаждения. Причем эта система должна быть наиболее качественной. Более того, в некоторых случаях необходимо даже делать активное охлаждение. Поэтому использование алюминиевого корпуса является наиболее оптимальным вариантом (автор видео — AKA KASYAN).

Фильтр низких частот для сабвуфера своими руками

Фильтр низких частот для сабвуфера представляет собой простую схему, которую можно сделать самостоятельно. Это устройство, в самом простом варианте, содержит катушку индуктивности и конденсатор, поэтому конструкция называется LC-фильтром. Индуктивности и ёмкостиявляются реактивными элементами, поэтому изменяют своё сопротивление в зависимости от частоты сигнала. Конденсатор меняет своё сопротивление обратно пропорционально частоте. При включении ёмкости параллельно нагрузке, высокочастотная составляющая сигнала, закорачивается на землю, а низкие частоты будут беспрепятственно проходить на динамик. Частота, на которой начинается подавление сигнала, называется частотой среза.

Идеальный низкочастотный фильтр для сабвуфера должен мгновенно «гасить» определённые частот. На снимке это показано жёлтой линией. Реальная схема фильтра для сабвуфера отличается тем, что спад происходит плавно. Простейшее устройство из двух элементов называется фильтр первого порядка. Он обеспечивает подавление частот выше порога среза в 6 dBна октаву. Схема второго порядка с дополнительными элементами увеличивает крутизну подавления до 12 dBна октаву, а каждое последующее звено добавляет по 6 dB. Чем больше звеньев, тем круче происходит подавление лишней полосы звукового диапазона.

Схема фильтра для сабвуфера сделанного своими руками, может включать в себя любое число звеньев. Устройство может быть пассивным или активным.

Подключение сабвуферного фильтра

Стоит отметить, что модуль фильтра для сабвуфера должен быть присоединен к выходу предварительного усилителя после регулятора громкости, что позволит улучшить регулировку громкости всей системы. Потенциометром усиления можно отрегулировать соотношение громкости сабвуфера к громкости всего сигнального тракта. К выходу модуля необходимо подключить любой усилитель мощности, работающий в классической конфигурации, например такой. При необходимости используйте только один из выходных сигналов, сдвинутых по фазе на 180 градусов относительно друг друга. Оба выходные сигнала можно использовать, если нужно построить усилитель в мостовой конфигурации.

Практическая работа

Плавно переходим от теории к практике. Достались мне винтажные колонки под названием Kompaktbox B 9251. И первое что было сделано — произведено прослушивание.

С холодным камнем звук был в среднем не плох, а если говорить конкретно, то местами хороший, а местами как попало. С теплой лампой играть вообще отказались. На основе этих наблюдений был сделан вывод о наличии глубоко зарытого потенциала. Вскрытие показало, что немецкие инженеры решили обойтись одним единственным конденсатором последовательно с ВЧ головкой. Измерение АЧХ дало страшную картину

На рисунке АЧХ одной колонки, кривая с глубокой дыркой на 6 кгц из-за плохого контакта разъема, на нее внимание не обращать. АЧХ отдельно ВЧ и НЧ приведены ниже

Усилитель на tda1562

Усилитель на tda1562

Предлагаемый усилитель мощности построен на микросхеме TDA1562, в которой реализован новый класс “H”. Суть его состоит в том, что до определенного значения мощности усилитель работает в классе “В”. Если выходная Мощность повышается дальше, включается схема увеличения напряжения на выходном каскаде и таким образом позволяет раскачать усилитель до максимальной мощности.

На схеме усилителя на TDA1562 показан вариант УНЧ с блоком питания для использования в домашних условиях. Трансформатор с габаритной мощностью 150 Вт должен обеспечивать ток вторичной обмотки не менее 6 А.

Из готовых подойдёт транс от телевизоров – лампачей ТС180. Диодный мост лучше собрать на Д242 – Д245. Для эксплуатации усилителя на TDA1562 в машине, просто подаём питание сразу от 12 В аккумулятора на микросхему. Не забывайте про радиатор, не менее 300 квадратов.

Усилитель имеет защиту выхода от КЗ и термозащиту.

Технические характеристики усилителя на TDA1562

Uпит………………………………………………… +8…18 V

Iпотр.(Uвх.=0)……………………………………. 0,15…0,2 А Iпотр. средний …………………………………….. 1,5…2 А Iпотр. максим………………………………………. до 10 А Рвых. номинал (RMS)…………….50 W (4 Ом); 30 W (8 Ом) Рвых. максимальная ……………………..70 W (4 Ом.) ; 40 W (8 Ом.) fраб………………………………………….15…60000 Hz (+0 dB; -3dB) Uвх. ………………………………………………… -0,7 V Кусил…………………………………………………..26 dB Кгарм. ……………………………………………….0,03 % Ксигнал/шум………………………………………. -90 dB Кдемпф. (100 Hz; 4 Ом) ……………………..не менее 40

Фирма мастеркит уже давно выпускает готовые наборы для его сборки, так что кто не хочет возиться с изготовлением, может и заказать:

Благодаря внутренним вольтодобавочными элементам, и конденсаторам по 10000 мкф, можно развить, на нагрузке 4 Ома при питании 16 вольт, мощность до 100 Вт.

Реальные испытания усилителя на TDA1562 показали немалый уровень нелинейных искажений, поэтому данную схему рекомендуется устанавливать именно в качестве сабвуфера, где критичность КНИ не столь важна, а не для левых – правых СЧ-ВЧ каналов.

В стационарных условиях, для повышения выходной мощности, микросхему усилителя на TDA1562 лучше питать от увеличенного до 17В напряжения.

Обсудить на ФОРУМЕ

Можно ли сделать простой усилитель для сабвуфера своими руками?

Обычно усилитель звука для сабвуфера приобретается в специализированных магазинах. Однако это совершенно не обязательно. Обладая определёнными познаниями в электротехнике и навыками работы с паяльником, можно собрать практически любую конструкцию самостоятельно. При современной доступности микросхем и транзисторов приобрести любые детали несложно.

Для того, чтобы изготовить усилитель для сабвуфера своими руками, потребуются:

  • микросхема;
  • резисторы;
  • конденсаторы;
  • транзисторы.

В зависимости от используемой схемы могут потребоваться дополнительные элементы (к примеру, готовый или самодельный трансформатор), но на простой усилитель для сабвуфера этих деталей должно хватить.

  • Фейсбук
  • Гугл+
  • ЖЖ
  • Blogger

Делаем корпус

Для создания корпуса я использовал корпус от DVD ROM. Его нужно полностью разобрать, но сохранить болтики, фиксирующие крышку, они нам ещё понадобятся. Вынимаем все потроха, отдираем пластмассовую переднюю панель и счищаем этикетку сверху. Далее измеряем переднюю панель и по её размерам нужно вырезать прямоугольники из оргстекла (желательно вырезать немного побольше, чтобы потом можно было немного отшлифоваться неровности в случае каких-либо перекосов). Сверлим отверстия под разъемы входов и выходов, а также под переменные резисторы и разъем подключения микрофона. Затем нужно высверлить фрезой прямоугольную дырку под выключатель (его берём от компьютерного блока питания). На задней панели я решил продублировать входные и выходные разъемы 3.5 мм разъёмами ‘тюльпан’. Мало ли понадобятся. Переднюю и заднюю панели прикручиваем на болты М3. Вкручиваем их столько, сколько необходимо, чтобы панель держалась и не шаталась. Поскольку панели прозрачные, просто жизненно необходимо поставить внутрь корпуса синий светодиод! Питаем его от 9 вольт – оттуда же, откуда и микрофонный предусилитель.

Чуть не забыл! Очень важно на выходы сумматоров поставить два подстроечных резистора, сопротивлением 20 – 50 кОм для согласования амплитуд на каждом канале. Далее ищем два одинаковых (прям одинаковых) постоянных резистора на 22 – 47 кОм, подключаем их на выходы, подаём сигнал на вход и вращением движков подстроечных резисторов добиваемся одинаковой амплитуды на обоих каналах

Ручки на переменные резисторы поставил чёрные пластмассовые. Не идеал конечно, но всё равно неплохо, мне нравится. Корпус ОБЯЗАТЕЛЬНО закоротить подключить к общему проводу! Если этого не сделать, он будет работать, как антенна и помех будет тьма.

А вот, как всё это выглядит внутри:

…и снаружи:

А вот, как я сделал сам микрофон. Взял картонную трубку без дырок на боковой поверхности, нашел подходящую по диаметру пробку от бутылки, впихнул одно в другое, просверлил отверстие для провода в пробке и засунул в трубку плату микрофонного предусилителя, зафиксировав всё термоклеем (его не видно, а держится отлично). Также необходимо сделать из куска пластика заглушку на микрофон с несколькими отверстиями. Она выполняет защитную функцию, предотвращая попадания пальцев и других инородных предметов на капсюль. Ну и, разумеется, перемотать всё это дело изолентой, куда ж без неё!

Фильтр низких частот для сабвуфера своими руками

Фильтр низких частот для сабвуфера представляет собой простую схему, которую можно сделать самостоятельно. Это устройство, в самом простом варианте, содержит катушку индуктивности и конденсатор, поэтому конструкция называется LC-фильтром. Индуктивности и ёмкостиявляются реактивными элементами, поэтому изменяют своё сопротивление в зависимости от частоты сигнала. Конденсатор меняет своё сопротивление обратно пропорционально частоте. При включении ёмкости параллельно нагрузке, высокочастотная составляющая сигнала, закорачивается на землю, а низкие частоты будут беспрепятственно проходить на динамик. Частота, на которой начинается подавление сигнала, называется частотой среза.

Идеальный низкочастотный фильтр для сабвуфера должен мгновенно «гасить» определённые частот. На снимке это показано жёлтой линией. Реальная схема фильтра для сабвуфера отличается тем, что спад происходит плавно. Простейшее устройство из двух элементов называется фильтр первого порядка. Он обеспечивает подавление частот выше порога среза в 6 dBна октаву. Схема второго порядка с дополнительными элементами увеличивает крутизну подавления до 12 dBна октаву, а каждое последующее звено добавляет по 6 dB. Чем больше звеньев, тем круче происходит подавление лишней полосы звукового диапазона.

Схема фильтра для сабвуфера сделанного своими руками, может включать в себя любое число звеньев. Устройство может быть пассивным или активным.

RC фильтр нижних частот

Чтобы создать пассивный фильтр нижних частот, нам нужно объединить резистивный элемент с реактивным элементом. Другими словами, нам нужна схема, которая состоит из резистора и либо конденсатора, либо катушки индуктивности. Теоретически, топология фильтров нижних частот резистор-индуктивность (RL) эквивалентна, с точки зрения фильтрующей способности, топологии фильтров нижних частот резистор-конденсатор (RC). Однако на практике версия резистор-конденсатор встречается гораздо чаще, и, следовательно, оставшаяся часть этой статьи будет посвящена RC фильтру нижних частот.


Рисунок 6 – RC фильтр нижних частот

Как вы можете видеть на схеме, пропускающая нижние частоты частотная характеристика RC фильтра создается путем установки резистора последовательно с путем прохождения сигнала и конденсатора параллельно нагрузке. На схеме нагрузка является отдельным компонентом, но в реальной цепи она может представлять что-то гораздо более сложное, например, аналого-цифровой преобразователь, усилитель или входной каскад осциллографа, который вы используете для измерения амплитудно-частотной характеристики фильтра.

Мы можем интуитивно проанализировать фильтрующее действие топологии RC фильтра нижних частот, если поймем, что резистор и конденсатор образуют частотно-зависимый делитель напряжения.


Рисунок 7 – RC фильтр нижних частот перерисован так, чтобы он выглядел как делитель напряжения

Когда частота входного сигнала низкая, полное сопротивление конденсатора будет высоким относительно полного сопротивления резистора; таким образом, большая часть входного напряжения падает на конденсаторе (и на нагрузке, которая параллельна конденсатору). Когда входная частота высокая, полное сопротивление конденсатора будет низким по сравнению с полным сопротивлением резистора, что означает, что на резисторе падает большее напряжение, и меньшее напряжение передается на нагрузку. Таким образом, низкие частоты пропускаются, а высокие частоты блокируются.

Это качественное объяснение работы RC фильтра нижних частот является важным первым шагом, но оно не очень полезно, когда нам нужно проектировать реальную схему, потому что термины «высокая частота» и «низкая частота» чрезвычайно расплывчаты. Инженеры должны создавать схемы, которые пропускают и блокируют определенные частоты. Например, в аудиосистеме, описанной выше, мы хотим сохранить сигнал 5 кГц и подавить сигнал 500 кГц. Это означает, что нам нужен фильтр, который переходит от пропускания к блокировке где-то между 5 кГц и 500 кГц.

Двухзвенные инверторы

Преобразователь частоты, с фильтром, выпрямителем, созданный с инвертором с токовым звеном, называется двухзвенным.

ЭМ – машина электрическая, АИН – инвертор автономного типа, Lф, Сф, — емкость и индуктивность, fнз – выходная частота, udз – выходного напряжения при применении выпрямителей, СУВ, СУИ – управляющие системы, uнз – определение напряжения, В – выпрямитель. Включенные связи изображены пунктиром, зависят от типа прибора.

Чтобы улучшить сглаживание и качество энергии применяют фильтр LC. Схема подключения Г-образная. В схеме применяют сдвиг фаз, обмотки трансформатора включают в звезду и треугольник.

Эта схема подключения имеет высокую стоимость, используется совместно с индивидуальным трансформатором.

Выпрямительный блок бывает управляемым и неуправляемым. При управляемом выпрямителе опция регулировки напряжения достается ему или автономному инвертору. Выпрямитель должен иметь реверс и полное управление для осуществления рекуперации электроэнергии (двухкомплектный). Управление инвертором осуществляется  методом импульсов. Широко применяемые способы – широтно-импульсные.

Автономные частотники используются в большей степени.

АИТ – автономный токовый инвертор, СУИ, СУВ – управление частотниками, УВ – управляемый блок выпрямителей, Lф – индуктивность, fнз – частота на выходе, іdз – ток на выходе звена постоянного тока.

В автономном частотнике выходная величина – это напряжение. В автономном токовом частотнике ток — регулируемое значение. Частота коммутации имеет значение в образовании сигнала выхода заданной частоты. При повышении частоты улучшается качество синусоиды, увеличиваются потери в инверторе.

Результат работы модели инвертора на транзисторах при разных коммутационных частотах:

Частота коммутации 800 Гц

Коммутационная частота 2000 Гц

Частота коммутации 8000 Гц

Уменьшение частоты ухудшает качество тока выхода. Частоту коммутации определяют, чтобы не было пульсаций.

Индуктивность подключена последовательно, емкость параллельно. Работа инвертора образует гармоники, для их снижения применяют фильтры.

Фильтр – сумматор для сабвуфера, схема – Поделки для авто

При сборке усилителей для автомобилей на микросхемах TDA 7293 или TDA 7294 иногда возникает необходимость в компактом блоке фильтра, желательно чтобы был простым и понятным, а также имел нормальные характеристики и являлся одновременно сумматором. Именно в этой статье и предоставляю такую поделку и схему.

Схема собрана всего на одном биполярном, маломощном транзисторе. Можно конечно использовать для сабвуфера и пассивный фильтр, например всего из одного фильтра LC, он мог бы отфильтровать звук до частоты 20-150 Гц, но это не целесообразно, так как на выходе получим то же самое, что и на входе. Вот именно поэтому нам и нужно первоначальный звук хорошо отфильтровывать.

Почему применяют фильтры НЧ, да потому что при фильтрации, так сказать с каждой ступенькой номинал звука уменьшается на входе в сотни раз, и когда подаём этот номинал на сабвуфер, его не достаточно или просто не хватает для нормальной раскачки.

В приведённой в этой статье схеме, происходит практически тоже, но за исключением того, что стоит один транзистор, на котором собран предварительный усилитель, и который уже “отфильтровал” звуковой сигнал и усилил его для подачи на конечный усилитель.

печатка для тех, кто собирается травить плату.

На входе фильтра собран сумматор, который суммирует оба канала, и в последствии сигнал поступает в пассивный фильтр с частотой среза 150 Гц. Фильтр второго канала имеет усилитель на выходе. Есть и особенность данной схемы, в том что можно регулировать срез от 15 до 30 Гц.

Схема не требует к себе каких-либо наладок или подстроек. Единственная подстройка это частота среза, которую можно настроить под себя, под свой вкус, так как в схеме есть сдвоенный регулятор 100 кОм ( можно взять номинал от 47 до 2200 кОм).

Схема прекрасно работает с любыми усилителями мощности звук.частоты, как с маломощными 12-Воль-ми, так и с мощными двуполярными.

Отечественные или импортные транзисторы, прекрасно себя чувствуют в этой схеме, так что тут выбор за вами.

И ещё хочу отметить один момент, если у вас сложилась ситуация, которая требует обратиться в автосалон, то сперва узнайте о нём прочитав отзывы. Лучше ехать, когда знаешь куда едешь…

Похожие записи:

Как выставить зажигание с помощью стробоскопа? Сигнализация действия защиты и автоматики Подключение потолочного светильника со светодиодами Default ThumbnailМаркировка smd компонентов: кодовые обозначения Как сделать веб-приложение для вашего собственного bluetooth low energy девайса? Как подключить усилитель в машине