Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
PLC Fatek
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Filtr do Subwoofera z regulacją pasma i wzmocnienia

mirley 12 Cze 2018 08:33 3108 9
  • Filtr do Subwoofera z regulacją pasma i wzmocnienia

    Witam

    Pragnę przedstawić swoją konstrukcję filtru do subwoofera, czyli aktywnego filtru dolnoprzepustowego. Jest on szczególnie przydatny przy rozbudowie stereofonicznego systemu nagłośnieniowego o dodatkowy głośnik przenoszący jedynie najniższe częstotliwości. Projekt składa się z filtru aktywnego drugiego rzędu o regulowanej częstotliwości granicznej 50 - 250 Hz, wejściowego wzmacniacza sumującego z regulacją wzmocnienia (0.5 - 1.5) oraz buforów wyjściowych. Konstrukcja wyjścia umożliwia bezpośrednie podłączenie wzmacniacza mostkowego, gdyż dostępne są sygnały przesunięte względem siebie w fazie o 180 stopni. Dzięki specjalnemu zasilaczowi zintegrowanemu na płytce, możliwe jest zasilanie filtru tym samym symetrycznym napięciem co końcówki mocy - typowo 2x 20V - 70V.

    Działanie:

    Układ filtru do subwoofera przedstawiony został na rysunku poniżej. Działa on w oparciu o dwa wzmacniacze operacyjne U1-U2 (NE5532). Pierwszy z tych dwuczęściowych wzmacniaczy odpowiada za sumowanie i filtrowanie sygnału, natomiast drugi zapewnia odpowiednie jego buforowanie.

    Filtr do Subwoofera z regulacją pasma i wzmocnienia

    Stereofoniczny sygnał wejściowy podawany jest na złącze GP1 (NS25-W3), a dalej przez kondensatory C1 (470nF) i C2 (470nF) oraz rezystory R3 (100k) i R4 (100k) trafia na wejście odwracające wzmacniacza U1A. Na tym elemencie zrealizowany jest sumator sygnału o regulowanym wzmocnieniu, według klasycznego schematu dostępnego w literaturze. Rezystor R6 (27k) w szeregu z P1 (50k lin) pozwalają na regulację wzmocnienia w zakresie około 0.5 do 1.5, co pozwala na dopasowanie wzmocnienia subwoofera do całości systemu. Rezystor R9 (100k) poprawia stabilność pracy wzmacniacza U1A oraz zapewnia jego dobrą polaryzację w przypadku niepodłączenia sygnału wejściowego.

    Sygnał z wyjścia wzmacniacza sumującego trafia na filtr aktywny dolnoprzepustowy drugiego rzędu, zbudowany na wzmacniaczu U1B. Jest to typowa architektura Sallen-Key'a pozwalająca uzyskać filtry o różnej charakterystyce amplitudowej. Na kształt tej charakterystyki mają bezpośredni wpływ kondensatory C8 (22nF) i C9 (22nF) oraz rezystory R10 (22k), R13 (22k) i potencjometr P2 (100k log). Logarytmiczna skala potencjometru pozwala na uzyskanie liniowej zmiany częstotliwości granicznej podczas obrotu potencjometru. Najszersze pasmo (do 260Hz) uzyskuje się przy lewym skrajnym położeniu potencjometru P2, kręcenie w prawo powoduje zawężenie pasma do około 50Hz. Na rysunku poniżej przedstawiono zmierzoną charakterystykę amplitudową całego układu dla obu skrajnych i środkowego położenia potencjometru P2. W każdym z przypadków potencjometr P1 ustawiony był w środkowym położeniu zapewniającym wzmocnienie 1 (0dB).





    Filtr do Subwoofera z regulacją pasma i wzmocnienia

    Sygnał z wyjścia filtru jest buforowany za pomocą wzmacniacza U2. Pierwsza jego cześć stanowi wtórnik, natomiast druga część pracuje w klasycznej konfiguracji wzmacniacza odwracającego o wzmocnieniu 1. Elementy C16 (10pF) i R17 (56k) umożliwiają stabilną pracę układu U2A. Rezystory R15-R16 (56k) ustalają z kolei wzmocnienie U2B, natomiast C15 (10pF) poprawia jego stabilność. Na obu wyjściach układu zastosowano filtry górnoprzepustowe złożone z elementów R18-R19 (100R), C17-C18 (10uF/50V) oraz R20-R21 (100k), przez które sygnały trafiają na złącze wyjściowe GP3 (NS25-W3). Dzięki takiej konstrukcji układu na wyjściu dostajemy dwa takie same sygnały przesunięte w fazie o 180 stopni, co umożliwia bezpośrednie podłączenie dwóch końcówek mocy i budowę wzmacniacza mostkowego.

    W układzie zastosowano prosty zasilacz symetryczny bazujący na diodach Zenera D1 (BZX55-C16V) i D2 (BZX55-C16V) oraz dwóch tranzystorach T1 (BD140) i T2 (BD139) pracujących jako elementy wykonawcze. Rezystory R2 (4,7k) oraz R8 (4,7k) stanowią obwód polaryzacji diod Zenera i zostały one tak dobrane aby przy minimalnym napięciu zasilania prąd polaryzacji wynosił około 1mA a przy maksymalnym zasilaniu był bezpieczny dla diod D1 i D2. Elementy R5 (510R), C4 (47uF/25V) oraz R7 (510R), C6 (47uF/25V) stanowią proste filtry wygładzające napięcia panujące na bazach T1 i T2. Rezystory R1 (10R) i R11 (10R) oraz kondensatory C3 (100uF/25V) i C7 (100uF/25V) stanowią filtr napięcia zasilania, podobnie jak kondensatory C10-C13 (100nF). Złączem zasilania jest tutaj GP2 (NS25-W3).

    Filtr do Subwoofera z regulacją pasma i wzmocnieniaFiltr do Subwoofera z regulacją pasma i wzmocnieniaFiltr do Subwoofera z regulacją pasma i wzmocnieniaFiltr do Subwoofera z regulacją pasma i wzmocnienia

    Moduł filtru do subwoofera może być zasilany tym samym napięciem co końcówka mocy, dzięki obecności stabilizatorów na płytce. Tranzystory T1 i T2 mogą się nagrzewać, szczególnie dla dużych napięć zasilania, więc może stać się konieczne zastosowanie niewielkich radiatorów. Przy zasilaniu symetrycznym rzędu 2x30V radiatory nie będą konieczne.

    Warto zauważyć iż moduł filtru do subwoofera powinien być dołączony do wyjścia przedwzmacniacza po regulacji głośności, co zapewni współbieżną regulację głośności całego systemu. Potencjometrem wzmocnienia można wtedy wyregulować stosunek głośności subwoofera do głośności całego toru sygnałowego. Do wyjścia modułu należy podłączyć dowolny wzmacniacz mocy pracujący w klasycznej konfiguracji Wykorzystujemy wtedy tylko jeden z sygnałów wyjściowych O1 lub O2 (przesuniętych w fazie o 180 stopni względem siebie). Oba sygnały wyjściowe można wykorzystać jeśli chcemy zbudować końcówkę mocy w konfiguracji mostkowej.

    Czekam na komentarze i uwagi :)

    Strona domowa projektu: http://mirley.net/filtr_do_subwoofera.html
    Jeżeli ktoś chciałby sprawdzić działanie układu i potrzebuje PCB to proszę o kontakt


    Fajne!
  • Semicon
  • #2 13 Cze 2018 11:30
    Kashe
    Poziom 5  

    Bardzo ciekawy projekt, szkoda tylko że znalazłem go tak późno, oby więcej takich konstrukcji. :)

  • #3 15 Cze 2018 21:20
    manski
    Poziom 21  

    Z mojego doświadczenia to dodam że taki układ powinien mieć jeszcze płynną regulację przesunięcia fazy w zakresie 0-360 stopni , tak żeby uzyskać zgodną fazę dla częstotliwości które będą przenoszone jednocześnie przez posiadany system audio i subwoofer , bo jeśli akurat wyjdzie tak że dotychczasowy system będzie grał w przeciwfazie z subwooferem to sygnały się zniosą i bas się osłabi zamiast wzmocnić . Najlepsza jest płynna regulacja , bo kiedyś robiłem subwoofer i miałem tylko przełącznik fazy 0-180 Stopni , w jednej pozycji było lepiej , ale przy płynnej regulacji fazy dałoby się całość ustawić jeszcze dokładniej .

  • Semicon
  • #4 18 Cze 2018 09:49
    mirley
    Poziom 17  

    Nie spotkałem w sumie takiego rozwiązania nigdzie z płynną regulacją fazy. Na pierwszy rzut oka widzę z tym problemy bo faza będzie inna dla różnych częstotliwości i tak będzie to trudno ze sobą zestawić... nie jestem jednak super ekspertem od audio więc nie będę się upierał co do tej idei

  • #5 24 Cze 2018 21:40
    398216 Usunięty
    Poziom 43  

    mirley napisał:
    Nie spotkałem w sumie takiego rozwiązania nigdzie z płynną regulacją fazy.
    Filtr do Subwoofera z regulacją pasma i wzmocnieniaSprawdziłem - działa.

  • #6 06 Lip 2018 15:16
    Mikusiek48
    Poziom 14  

    Dzień dobry,
    jakich modyfikacji oprócz wymiany tranzystorów T1 i T2 trzeba dokonać, aby układ można było zasilić z napięcia do 80-90V?
    Próbowałem symulować pracę zasilacza w programie, ale już w oryginale wychodziły błędy (nie zawsze symulacje się sprawdzają).

  • #7 06 Lip 2018 15:32
    398216 Usunięty
    Poziom 43  

    Moim zdaniem tak wysokie zasilanie raczej nie powinno być wykorzystywane w takim celu jak zasilanie tego filtru. Poza samymi tranzystorami i zwiększeniem rezystorów szeregowych zasilacza weź pod uwagę, że takie napięcia generują duże straty mocy a cały zasilacz (tranzystory szeregowe wraz z rezystorami ) będą się mocno grzać - radiatory będą więc niezbędne jak i rezystory dużej mocy.Co prawda w podobny sposób uzyskuje się np. zasilanie układów scalonych przedwzmacniaczy w piecykach gitarowych (Marschal np) i jakoś działa, ale rezystory grzeją się tak, ze po stosunkowo krótkim czasie PCB zaczyna ciemnieć, a luty rezystorów przestają poprawnie łączyć. Kilka podobnych uszkodzeń miałem i zawsze się zastanawiałem czemu aż takie cięcie kosztów w (bądź co bądź) renomowanym sprzęcie.Jeśłi już w obudowie wraz ze wzmacniaczem mocy ma się znaleźć i filtr, czy PW, to bezpieczniej będzie dowinąć na transformator odpowiednie uzwojenia dodatkowe i z nich dopiero (oczywiście po mostku, kondensatorach i stabilizatorach) zasilać te dodatkowe układy. Na pewno mniejsze straty, mniejsza temperatura (chociaż dla wzmacniacza o takich mocach to marginalna sprawa czy będzie, czy nie te parę watów więcej do odprowadzenia) i większe bezpieczeństwo.

  • #8 06 Lip 2018 20:57
    mirley
    Poziom 17  

    Tutaj się zgadzam że już przy 70V tranzystory będą się mocno nagrzewać i takie użycie będzie wymagało chłodzenia. Można rezystory większej mocy zamocować pionowo aby poprawić trochę sprawę. Tego typu zasilanie sprawdza się jak chcemy dorzucić moduł do już istniejącej końcówki mocy i zrobić sobie subwoofer.

    Jeśli układ montujemy razem z przedwzmacniaczem, gdzie mamy już zasilanie rzędu 2x15V to można spokojnie zasilać filtr do subwoofera z innego źródła niż z końcówki mocy.

    Natomiast jeśli nie dał bym tych elementów na płytce to zaraz spotkał bym się z krytyką w stylu "szkoda że nie ma tam prostego zasilacza aby podpiąć to bezpośrednio do końcówki mocy"

  • #9 07 Lip 2018 14:40
    Mikusiek48
    Poziom 14  

    W takim razie będę zmuszony do wydłubania żywicy z mojego transformatora toroidalnego i dowinięcia tych kilku zwojów.
    Dziękuję serdecznie za pomoc.

  • #10 07 Lip 2018 16:44
    398216 Usunięty
    Poziom 43  

    Jeśłi nie możesz dołożyć jakiegoś małego transformatorka, to tak.