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.
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).
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).
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
Cool? Ranking DIY
