مرشح نشط ثلاثي النطاق يعتمد على NM2116. مرشح تمرير عالي DIY مرشح صوتي ثنائي الاتجاه

لقد سمعت في حياتك كلمة "فلتر" أكثر من مرة. فلتر ماء، فلتر هواء، فلتر زيت، “فلتر السوق” في النهاية). تعمل مرشحات الهواء والماء والزيت وأنواع أخرى من المرشحات على إزالة الجزيئات والشوائب الغريبة. ولكن ماذا يفعل مرشح الفلتر الكهربائي؟ الجواب بسيط: التردد.

ما هو الفلتر الكهربائي

فلتر كهربائيهو جهاز لتسليط الضوء على مكونات الطيف المطلوبة (الترددات) و/أو قمع العناصر غير المرغوب فيها. بالنسبة للترددات الأخرى غير المضمنة، يقوم المرشح بإنشاء توهين كبير يصل إلى اختفائها الكامل.

يجب أن تقطع خصائص المرشح المثالي نطاق تردد محدد بدقة و"تضغط" على الترددات الأخرى حتى يتم توهينها تمامًا. فيما يلي مثال لمرشح مثالي يمرر الترددات إلى قيمة تردد قطع معينة.

من الناحية العملية، من المستحيل تنفيذ مثل هذا المرشح. عند تصميم المرشحات، يحاولون الاقتراب قدر الإمكان من الخاصية المثالية. كلما اقتربنا من المرشح المثالي، كلما كان أداء وظيفة تصفية الإشارة أفضل.

يتم استدعاء المرشحات التي يتم تجميعها فقط على عناصر الراديو السلبية، مثل المرشحات السلبية. تسمى المرشحات التي تحتوي على واحد أو أكثر من العناصر الراديوية النشطة، من النوع أو المرشحات النشطة.

في مقالتنا، سنلقي نظرة على المرشحات السلبية ونبدأ بأبسط المرشحات، والتي تتكون من عنصر راديوي واحد.

مرشحات عنصر واحد

كما تفهم من الاسم، تتكون المرشحات ذات العنصر الواحد من عنصر راديوي واحد. يمكن أن يكون هذا إما مكثف أو مغو. الملف والمكثف في حد ذاته ليسا مرشحين، بل هما في الأساس مجرد عناصر راديوية. ولكن مع ومع الحمل، يمكن بالفعل اعتبارها مرشحات. كل شيء بسيط هنا. تعتمد مفاعلة المكثف والملف على التردد. يمكنك قراءة المزيد عن المفاعلة في المقالة.

تُستخدم المرشحات أحادية العنصر بشكل أساسي في تكنولوجيا الصوت. للتصفية، يتم استخدام ملف أو مكثف، اعتمادًا على الترددات التي يجب عزلها. بالنسبة لمكبر الصوت عالي التردد (مكبر الصوت)، نقوم بتوصيل مكثف على التوالي مع مكبر الصوت، والذي سيمرر الإشارة عالية التردد من خلاله تقريبًا دون خسارة، وسيقوم بإخماد الترددات المنخفضة.


بالنسبة لمكبر الصوت، نحتاج إلى تسليط الضوء على الترددات المنخفضة (LF)، لذلك نقوم بتوصيل مغوٍ على التوالي مع مضخم الصوت.


وبطبيعة الحال، يمكن حساب تصنيفات العناصر المشعة الفردية، ولكن يتم اختيارها بشكل رئيسي عن طريق الأذن.

بالنسبة لأولئك الذين لا يريدون الإزعاج، يقوم الصينيون المجتهدون بإنشاء مرشحات جاهزة لمكبرات الصوت ومكبرات الصوت الفرعية. هنا مثال واحد:


نرى على اللوحة 3 كتل طرفية: كتلة طرفية للإدخال (INPUT)، وكتلة طرفية لإخراج الجهير (BASS) وكتلة طرفية لمكبر الصوت (TREBLE).

مرشحات على شكل حرف L

تتكون المرشحات على شكل حرف L من عنصرين راديويين، واحد أو اثنين منهم لهما استجابة ترددية غير خطية.

مرشحات RC

أعتقد أننا سنبدأ بالمرشح الذي نعرفه أكثر، والذي يتكون من مقاومة ومكثف. وله تعديلان:



للوهلة الأولى، قد تعتقد أن هذين مرشحين متطابقين، ولكن هذا ليس هو الحال. من السهل التحقق من ذلك إذا قمت ببناء استجابة التردد لكل مرشح.

سوف يساعدنا بروتيوس في هذا الأمر. لذلك، استجابة التردد لهذه الدائرة

سوف تبدو مثل هذا:


كما نرى، فإن استجابة التردد لهذا المرشح تسمح للترددات المنخفضة بالمرور دون عوائق، ومع زيادة التردد فإنه يخفف الترددات العالية. ولذلك، يسمى هذا المرشح مرشح الترددات المنخفضة (LPF).

ولكن لهذه السلسلة

ستبدو استجابة التردد هكذا


وهنا العكس تماما. يعمل هذا المرشح على تخفيف الترددات المنخفضة وتمرير الترددات العالية، ولهذا السبب يسمى هذا المرشح مرشح التمرير العالي (HPF).

منحدر استجابة التردد

ويبلغ ميل استجابة التردد في كلتا الحالتين 6 ديسيبل/أوكتاف بعد النقطة المقابلة لقيمة الكسب البالغة 3 ديسيبل، أي تردد القطع. ماذا يعني تدوين 6 ديسيبل/أوكتاف؟ قبل أو بعد تردد القطع، يأخذ ميل استجابة التردد شكل خط مستقيم تقريبا، بشرط أن يقاس معامل الإرسال بـ . الأوكتاف هو نسبة اثنين إلى واحد من الترددات. في مثالنا، ميل استجابة التردد هو 6 ديسيبل/أوكتاف، مما يعني أنه عند مضاعفة التردد، تزيد (أو تنخفض) استجابة التردد المباشرة بمقدار 6 ديسيبل.

دعونا ننظر إلى هذا المثال

لنأخذ ترددًا قدره 1 كيلو هرتز. عند الترددات من 1 كيلو هرتز إلى 2 كيلو هرتز، سيكون الانخفاض في استجابة التردد 6 ديسيبل. في الفاصل الزمني من 2 كيلو هرتز إلى 4 كيلو هرتز، تنخفض استجابة التردد مرة أخرى بمقدار 6 ديسيبل، وفي الفاصل الزمني من 4 كيلو هرتز إلى 8 كيلو هرتز تنخفض مرة أخرى بمقدار 6 ديسيبل، وعلى تردد من 8 كيلو هرتز إلى 16 كيلو هرتز، سوف ينخفض ​​توهين استجابة التردد مرة أخرى يكون 6 ديسيبل، وهكذا. ولذلك، فإن ميل استجابة التردد هو 6 ديسيبل/أوكتاف. هناك أيضًا شيء مثل ديسيبل/عقد. يتم استخدامه بشكل أقل تكرارًا ويشير إلى اختلاف بين الترددات بمقدار 10 مرات. يمكن العثور على كيفية العثور على ديسيبل/عقد في المقالة.

كلما كان ميل استجابة التردد المباشر أكثر حدة، كانت الخصائص الانتقائية للمرشح أفضل:


من الواضح أن مرشحًا بخاصية ميل قدره 24 ديسيبل/أوكتاف سيكون أفضل من مرشح بميل قدره 6 ديسيبل/أوكتاف، لأنه يصبح أقرب إلى المثالية.

مرشحات رل

لماذا لا نستبدل المكثف بمحث؟ نحصل مرة أخرى على نوعين من المرشحات:



لهذا الفلتر

استجابة التردد تأخذ الشكل التالي:


لقد حصلنا على نفس مرشح الترددات المنخفضة

ولمثل هذه السلسلة


استجابة التردد ستأخذ هذا الشكل


نفس مرشح التمرير العالي

يتم استدعاء مرشحات RC وRL مرشحات الدرجة الأولىوتوفر ميل استجابة التردد بمقدار 6 ديسيبل / أوكتاف بعد تردد القطع.

مرشحات LC

ماذا لو قمت باستبدال المقاومة بمكثف؟ في المجمل، لدينا عنصران راديويان في الدائرة، تعتمد مفاعلتهما على التردد. هناك أيضًا خياران هنا:



دعونا نلقي نظرة على استجابة التردد لهذا المرشح



كما لاحظتم، فإن استجابة التردد في منطقة التردد المنخفض هي الأكثر تسطحًا وتنتهي بارتفاع. من أين أتى حتى؟ لا يتم تجميع الدائرة من عناصر راديوية سلبية فحسب، بل تعمل أيضًا على تضخيم إشارة الجهد في منطقة السنبلة!؟ لكن لا تفرح. يتم تضخيمه بالجهد وليس بالطاقة. الحقيقة هي أننا حصلنا ، كما تتذكر ، له رنين جهد عند تردد الرنين. مع رنين الجهد، يكون الجهد عبر الملف مساويًا للجهد عبر المكثف.

ولكن هذا ليس كل شيء. هذا الجهد أكبر بمقدار Q مرات من الجهد المطبق على الخزان المتسلسل. ما هو س؟ هذا . لا ينبغي أن يربكك هذا الارتفاع، نظرًا لأن ارتفاع القمة يعتمد على عامل الجودة، والذي يمثل قيمة صغيرة في الدوائر الحقيقية. تتميز هذه الدائرة أيضًا بحقيقة أن ميلها المميز يبلغ 12 ديسيبل / أوكتاف، وهو أفضل مرتين من مرشحات RC وRL. بالمناسبة، حتى لو تجاوزت السعة القصوى قيمة 0 ديسيبل، فإننا لا نزال نحدد نطاق المرور عند مستوى -3 ديسيبل. وهذا أيضا لا ينبغي أن ننسى.

الأمر نفسه ينطبق على مرشح التمرير العالي.



كما قلت بالفعل، يتم استدعاء مرشحات LC بالفعل مرشحات الدرجة الثانيةوتوفر ميل استجابة التردد بمقدار 12 ديسيبل/أوكتاف.

مرشحات معقدة

ماذا يحدث إذا قمت بتوصيل مرشحين من الدرجة الأولى واحدًا تلو الآخر؟ ومن الغريب أن هذا سيؤدي إلى مرشح من الدرجة الثانية.


وستكون استجابة التردد أكثر حدة، وهي 12 ديسيبل/أوكتاف، وهو أمر نموذجي بالنسبة للمرشحات من الدرجة الثانية. خمن ما هو المنحدر الذي سيكون عليه مرشح الترتيب الثالث ؛-)؟ هذا صحيح، أضف 6 ديسيبل/أوكتاف واحصل على 18 ديسيبل/أوكتاف. وبناءً على ذلك، بالنسبة لمرشاح الرتبة الرابعة، سيكون ميل استجابة التردد بالفعل 24 ديسيبل/أوكتاف، وما إلى ذلك. أي أنه كلما زاد عدد الروابط التي نربطها، كلما كان ميل استجابة التردد أكثر حدة وكانت خصائص المرشح أفضل. كل هذا صحيح، لكنك نسيت أن كل مرحلة لاحقة تساهم في إضعاف الإشارة.

في المخططات أعلاه، بنينا الاستجابة الترددية للمرشح بدون المقاومة الداخلية للمولد وأيضًا بدون حمل. وهذا يعني، في هذه الحالة، أن المقاومة عند خرج المرشح هي ما لا نهاية. وهذا يعني أنه من المستحسن التأكد من أن كل مرحلة لاحقة تتمتع بمقاومة دخل أعلى بكثير من المرحلة السابقة. حاليًا، غرقت الروابط المتتالية بالفعل في غياهب النسيان، والآن يستخدمون المرشحات النشطة المبنية على المضخمات التشغيلية.

تحليل الفلتر من Aliexpress

ولكي تفهم الفكرة السابقة سوف نقوم بتحليل مثال بسيط من إخواننا ضيقي الأفق. تبيع Aliexpress مرشحات مضخم الصوت المختلفة. دعونا نفكر في واحد منهم.


كما لاحظت، فإن خصائص الفلتر مكتوبة عليه: هذا النوع من الفلتر مصمم لمضخم صوت بقدرة 300 واط، وميله المميز هو 12 ديسيبل/أوكتاف. إذا قمت بتوصيل مضخم صوت بملف ذو مقاومة تبلغ 4 أوم لمخرج الفلتر، فسيكون تردد القطع 150 هرتز. إذا كانت مقاومة ملف مضخم الصوت 8 أوم، فإن تردد القطع سيكون 300 هرتز.

بالنسبة لأباريق الشاي الكاملة، قدم البائع رسمًا تخطيطيًا في وصف المنتج. انها تبدو مثل هذا:



في أغلب الأحيان يمكنك رؤية قيمة مقاومة ملف التيار المستمر مباشرة على السماعات: 2 أوم، 4 أوم، 8 أوم. أقل في كثير من الأحيان 16 أوم. يشير الرمز Ω بعد الأرقام إلى أوم. تذكر أيضًا أن الملف الموجود في السماعة حثي.

كيف يتصرف مغو عند ترددات مختلفة؟


كما ترون، في التيار المباشر، يتمتع ملف السماعة بمقاومة نشطة، لأنه ملفوف من سلك نحاسي. عند الترددات المنخفضة، يتم تشغيله، والذي يتم حسابه بواسطة الصيغة:

أين

XL - مقاومة الملف، أوم

P ثابت ويساوي حوالي 3.14

F - التردد، هرتز

L - الحث، H

نظرًا لأن مضخم الصوت مصمم خصيصًا للترددات المنخفضة، فهذا يعني أن مفاعلة نفس الملف تتم إضافتها على التوالي مع المقاومة النشطة للملف نفسه. لكن في تجربتنا، لن نأخذ هذا في الاعتبار، لأننا لا نعرف محاثة المتحدث الوهمي. ولذلك، فإننا نأخذ جميع الحسابات التجريبية مع وجود خطأ لائق.

وفقا للصينيين، عندما يتم تحميل مرشح السماعة بـ 4 أوم، فإن عرض النطاق الترددي الخاص به سيصل إلى 150 هرتز. دعونا نتحقق مما إذا كان هذا صحيحًا:


الاستجابة الترددية لها


كما ترون، كان تردد القطع عند -3 ديسيبل حوالي 150 هرتز.

نقوم بتحميل الفلتر الخاص بنا بمكبر صوت 8 أوم


كان تردد القطع 213 هرتز.


ذكر وصف المنتج أن تردد القطع لفرعي 8 أوم سيكون 300 هرتز. أعتقد أنه يمكنك الوثوق بالصينيين، أولا، جميع البيانات تقريبية، وثانيا، المحاكاة في البرامج بعيدة عن الواقع. لكن ذلك لم يكن جوهر التجربة. كما نرى في استجابة التردد، عند تحميل المرشح بمقاومة ذات قيمة أعلى، يتغير تردد القطع إلى أعلى. ويجب أيضًا أن يؤخذ ذلك في الاعتبار عند تصميم المرشحات.

مرشحات ممر الموجة

في المقالة الأخيرة، نظرنا إلى مثال واحد لمرشح تمرير النطاق


هذا ما تبدو عليه استجابة التردد لهذا المرشح.


تكمن خصوصية هذه المرشحات في أنها تحتوي على ترددين للقطع. ويتم تحديدها أيضًا عند مستوى -3 ديسيبل أو عند مستوى 0.707 من القيمة القصوى لمعامل الإرسال، أو بشكل أكثر دقة K u max /√2.


المرشحات الرنانة لتمرير النطاق الترددي

إذا أردنا اختيار نطاق ترددي ضيق، يتم استخدام مرشحات الرنين LC لهذا الغرض. غالبًا ما يطلق عليهم أيضًا اسم انتقائي. دعونا نلقي نظرة على أحد ممثليهم.


دائرة LC بالاشتراك مع أشكال المقاوم R. يقوم الملف والمكثف في زوج واحد بإنشاء جهد كهربائي سيكون له عند تردد الرنين ممانعة عالية جدًا، والمعروف شعبيًا بالدائرة المفتوحة. ونتيجة لذلك، عند خرج الدائرة عند الرنين ستكون هناك قيمة جهد الدخل، بشرط ألا نقوم بتوصيل أي حمل إلى خرج هذا المرشح.

ستبدو استجابة التردد لهذا المرشح كما يلي:


إذا أخذنا قيمة معامل الإرسال على طول المحور Y، فسيبدو الرسم البياني لاستجابة التردد كما يلي:


أنشئ خطًا مستقيمًا عند المستوى 0.707 وقم بتقدير عرض النطاق الترددي لهذا المرشح. كما ترون، سيكون ضيقًا جدًا. يسمح لك عامل الجودة Q بتقييم خصائص الدائرة. كلما زاد عامل الجودة، كلما كانت الخاصية أكثر وضوحًا.

كيفية تحديد عامل الجودة من الرسم البياني؟ للقيام بذلك، تحتاج إلى العثور على تردد الرنين باستخدام الصيغة:

أين

f 0 هو تردد الرنين للدائرة، هرتز

L - محاثة الملف، H

ج - سعة المكثف F

نستبدل L=1mH وC=1uF ونحصل على تردد طنين قدره 5033 هرتز لدائرتنا.

الآن نحن بحاجة إلى تحديد النطاق الترددي لمرشحنا. ويتم ذلك كالمعتاد عند مستوى -3 ديسيبل، إذا كان المقياس عموديًا، أو عند مستوى 0.707، إذا كان المقياس خطيًا.

دعونا نزيد قمة استجابة التردد لدينا ونجد ترددين مقطوعين.


و 1 = 4839 هرتز


و 2 = 5233 هرتز

وبالتالي فإن عرض النطاق الترددي Δf=f 2 – f 1 = 5233-4839=394 هرتز

حسنًا، كل ما تبقى هو العثور على عامل الجودة:

س=5033/394=12.77

مرشحات الشق

نوع آخر من دوائر LC هو دائرة LC المتسلسلة.


ستبدو استجابة التردد الخاصة بها كما يلي:


بالطبع، يمكن التخلص من هذا العيب عن طريق وضع المحث في شاشة معدنية، ولكن هذا لن يؤدي إلا إلى جعله أكثر تكلفة. يحاول المصممون تجنب المحاثات كلما أمكن ذلك. ولكن، بفضل التقدم، لا يتم استخدام الملفات حاليًا في المرشحات النشطة المبنية على مضخمات التشغيل.

خاتمة

تجد المرشحات العديد من التطبيقات في مجال الإلكترونيات الراديوية. على سبيل المثال، في مجال الاتصالات، يتم استخدام مرشحات تمرير النطاق في نطاق التردد الصوتي (20 هرتز - 20 كيلو هرتز). تستخدم أنظمة الحصول على البيانات مرشحات الترددات المنخفضة (LPF). في المعدات الموسيقية، تقوم المرشحات بقمع الضوضاء، وتحديد مجموعة معينة من الترددات للسماعات المقابلة، ويمكنها أيضًا تغيير الصوت. في أنظمة إمداد الطاقة، غالبًا ما تستخدم المرشحات لقمع الترددات القريبة من تردد التيار الكهربائي 50/60 هرتز. في الصناعة، تُستخدم المرشحات للتعويض عن جيب التمام فاي وتستخدم أيضًا كمرشحات توافقية.

ملخص

تُستخدم المرشحات الكهربائية لتسليط الضوء على نطاق تردد معين وتثبيط الترددات غير الضرورية.

تسمى المرشحات المبنية على عناصر راديوية سلبية مثل المقاومات والمحاثات والمكثفات بالمرشحات السلبية. تسمى المرشحات التي تحتوي على عنصر راديو نشط، مثل الترانزستور أو المضخم التشغيلي، بالمرشحات النشطة.

كلما كان الانخفاض حادًا في خاصية استجابة التردد، كلما كانت الخصائص الانتقائية للمرشح أفضل.

بمشاركة JEER

أثبت علم الصوتيات النفسية (العلم الذي يدرس الصوت وتأثيره على الإنسان) أن الأذن البشرية قادرة على إدراك اهتزازات الصوت في المدى من 16 إلى 20000 هرتز. على الرغم من أن النطاق هو 16-20 هرتز (الترددات المنخفضة)، إلا أنه لم يعد يتم إدراكه من خلال الأذن نفسها، ولكن من خلال أعضاء اللمس.

يواجه العديد من محبي الموسيقى حقيقة أن معظم أنظمة السماعات المتوفرة لا تلبي احتياجاتهم بالكامل. هناك دائمًا عيوب بسيطة، وفروق دقيقة غير سارة، وما إلى ذلك، مما يشجعك على تجميع مكبرات الصوت ومكبرات الصوت بيديك.

قد تكون هناك أسباب أخرى لتجميع مضخم الصوت (اهتمامات مهنية، هواية، وما إلى ذلك).

مضخم الصوت (من "مضخم الصوت" باللغة الإنجليزية) هو مكبر صوت منخفض التردد يمكنه إعادة إنتاج اهتزازات صوتية في نطاق 5-200 هرتز (حسب نوع التصميم والطراز). يمكن أن يكون سلبيًا (يستخدم إشارة الخرج من مكبر صوت منفصل) أو نشطًا (مجهزًا بمضخم إشارة مدمج).

يمكن تقسيم الترددات المنخفضة (الجهير) بدورها إلى ثلاثة أنواع فرعية رئيسية:

  • العلوي (بالإنجليزية: UpperBass) – من 80 إلى 150-200 هرتز.
  • المتوسط ​​(المهندس MidBass / midbass) - من 40 إلى 80 هرتز.
  • Deep أو sub-bass (eng. SubBass) – كل شيء أقل من 40 هرتز.

يتم استخدام مرشحات التردد لكل من مكبرات الصوت النشطة والسلبية.

مزايا مكبرات الصوت النشطة هي كما يلي:

  • لا يقوم مضخم الصوت النشط بتحميل نظام السماعات بشكل إضافي (حيث يتم تشغيله بشكل منفصل).
  • يمكن تصفية إشارة الإدخال (يتم استبعاد الضوضاء الدخيلة الناتجة عن إعادة إنتاج الترددات العالية، ويتركز تشغيل الجهاز فقط على النطاق الذي يوفر فيه مكبر الصوت أفضل جودة لنقل الاهتزاز).
  • يمكن تكوين مكبر الصوت ذو النهج الصحيح للتصميم بمرونة.
  • يمكن تقسيم طيف التردد الأصلي إلى عدة قنوات يمكن العمل بها بشكل منفصل - الترددات المنخفضة (إلى مضخم الصوت) والترددات المتوسطة والعالية وأحيانًا العالية جدًا.

أنواع المرشحات للترددات المنخفضة (LF)

بالتنفيذ

  • الدوائر التناظرية.
  • الأجهزة الرقمية.
  • مرشحات البرمجيات.

يكتب

  • مرشح نشط لمضخم الصوت(ما يسمى بالتقاطع، سمة إلزامية لأي مرشح نشط - مصدر طاقة إضافي)
  • مرشح سلبي (مثل هذا المرشح لمضخم الصوت السلبي يقوم فقط بتصفية الترددات المنخفضة الضرورية في نطاق معين دون تضخيم الإشارة).

وفقا لشدة الانخفاض

  • الدرجة الأولى (6 ديسيبل/أوكتاف)
  • الدرجة الثانية (12 ديسيبل/أوكتاف)
  • الترتيب الثالث (18 ديسيبل/أوكتاف)
  • الترتيب الرابع (24 ديسيبل/أوكتاف)

الخصائص الرئيسية للمرشحات:

  • عرض النطاق الترددي (نطاق الترددات التي تم تمريرها).
  • Stopband (نطاق قمع الإشارة الكبير).
  • تردد القطع (يحدث الانتقال بين نطاقات التمرير والتوقف بشكل غير خطي. ويسمى التردد الذي يتم عنده توهين الإشارة المرسلة بمقدار 3 ديسيبل بتردد القطع).

معلمات إضافية لتقييم مرشحات الإشارة الصوتية:

  • ميل انخفاض AHF (خصائص سعة وتردد الإشارة).
  • التفاوت في نطاق المرور.
  • تردد الرنين.
  • جودة جيدة.

تختلف المرشحات الخطية للإشارات الإلكترونية عن بعضها البعض في نوع منحنيات استجابة التردد (الاعتماد على المؤشرات).

غالبًا ما تتم تسمية أنواع مختلفة من هذه المرشحات بأسماء العلماء الذين حددوا هذه الأنماط:

  • مرشح بتروورث (استجابة ترددية سلسة في نطاق المرور)،
  • مرشح Bessel (يتميز بتأخير المجموعة السلس)،
  • مرشح تشيبيشيف (انخفاض حاد في استجابة التردد)،
  • مرشح بيضاوي الشكل (تموجات استجابة التردد في نطاقات التمرير والقمع)،

و اخرين.

أبسط مرشح تمرير منخفض لمضخم الصوتيبدو الترتيب الثاني كما يلي: محاثة (ملف) متصلة على التوالي بمكبر الصوت ومواسعة (مكثف) على التوازي. هذا هو ما يسمى بمرشح LC (L هو تعيين الحث على الدوائر الكهربائية، وC هو السعة).

مبدأ التشغيل هو كما يلي:

  1. تتناسب المقاومة الحثية بشكل مباشر مع التردد وبالتالي يمر الملف بترددات منخفضة ويحجب الترددات العالية (كلما زاد التردد، زادت المقاومة الحثية).
  2. تتناسب مقاومة السعة عكسيا مع تردد الإشارة، وبالتالي يتم تخفيف التذبذبات عالية التردد عند دخل مكبر الصوت.

هذا النوع من المرشحات سلبي. من الصعب تنفيذ المرشحات النشطة.

كيفية عمل مرشح بسيط لمضخم الصوت بيديك

كما ذكرنا أعلاه، أبسطها في التصميم هي المرشحات السلبية. أنها تحتوي على عدد قليل من العناصر فقط (يعتمد العدد على ترتيب التصفية المطلوب).

يمكنك تجميع مرشح الترددات المنخفضة الخاص بك باستخدام دوائر جاهزة عبر الإنترنت أو باستخدام معلمات فردية بعد الحسابات التفصيلية للخصائص المطلوبة (للراحة، يمكنك العثور على آلات حاسبة خاصة لمرشحات الطلبات المختلفة، والتي يمكنك من خلالها حساب معلمات بسرعة العناصر المكونة - الملفات والمكثفات وما إلى ذلك).

بالنسبة للمرشحات النشطة (عمليات الانتقال)، يمكنك استخدام برامج متخصصة، على سبيل المثال، "Crossover Elements Calculator".

في بعض الحالات، قد تكون هناك حاجة إلى أداة إضافة مرشح عند تصميم الدائرة.

هنا، يجب أولاً تصفية كلتا القناتين الصوتيتين (ستيريو)، على سبيل المثال، بعد الإخراج من مكبر الصوت، وما إلى ذلك (مع ترك الترددات المنخفضة فقط)، ثم دمجهما في قناة واحدة باستخدام أداة الجمع (حيث يتم في أغلب الأحيان تثبيت مضخم صوت واحد فقط) . أو العكس، قم أولاً بجمع الترددات المنخفضة ثم تصفية الترددات المنخفضة.

كمثال، لنأخذ أبسط مرشح تمرير منخفض سلبي من الدرجة الثانية.

إذا كانت مقاومة مكبر الصوت 4 أوم، وتردد القطع المتوقع هو 150 هرتز، فستكون هناك حاجة إلى تصفية بتروورث.


يوم جيد أيها القراء الأعزاء! سنتحدث اليوم عن تجميع مرشح تمرير منخفض بسيط. ولكن على الرغم من بساطته، فإن جودة المرشح ليست أقل شأنا من نظائرها المشتراة من المتجر. اذا هيا بنا نبدأ!

الخصائص الرئيسية للمرشح

  • تردد القطع 300 هرتز، ويتم قطع الترددات الأعلى؛
  • جهد الإمداد 9-30 فولت؛
  • يستهلك الفلتر 7 مللي أمبير.

مخطط

تظهر دائرة الفلتر في الشكل التالي:


قائمة الاجزاء:
  • DD1 - BA4558؛
  • VD1 - D814B؛
  • C1، C2 - 10 درجة فهرنهايت؛
  • C3 - 0.033 ميكروفاراد؛
  • C4 - 220 نف؛
  • C5 - 100 نف؛
  • C6 - 100 درجة فهرنهايت؛
  • C7 - 10 ميكروفاراد؛
  • C8 - 100 نف؛
  • R1، R2 - 15 كيلو أوم؛
  • R3، R4 - 100 كيلو أوم؛
  • R5 - 47 كيلو أوم؛
  • R6، R7 - 10 كيلو أوم؛
  • R8 - 1 كيلو أوم؛
  • R9 - 100 كيلو أوم - متغير؛
  • R10 - 100 كيلو أوم؛
  • R11 - 2 كيلو أوم.

صنع مرشح تمرير منخفض

يتم تجميع وحدة تثبيت الجهد باستخدام المقاوم R11 والمكثف C6 وصمام الزينر VD1.


إذا كان جهد الإمداد أقل من 15 فولت، فيجب استبعاد R11.
يتم تجميع مُجمِّع إشارة الإدخال على المكونات R1 وR2 وC1 وC2.


يمكن استبعاده إذا تم توفير إشارة أحادية للإدخال. في هذه الحالة، يجب أن يكون مصدر الإشارة متصلاً مباشرة بالدبوس الثاني للدائرة الدقيقة.
يعمل DD1.1 على تضخيم إشارة الإدخال، ويقوم DD1.2 بتجميع الفلتر نفسه مباشرة.


يقوم المكثف C7 بتصفية إشارة الخرج، ويتم تنفيذ التحكم في الصوت على R9، R10، C8، ويمكن أيضًا استبعاده ويمكن إزالة الإشارة من الطرف السالب لـ C7.
لقد اكتشفنا الدائرة، والآن ننتقل إلى صنع لوحة الدوائر المطبوعة. لهذا نحتاج إلى صفائح من الألياف الزجاجية بقياس 2 × 4 سم.
ملف لوحة مرشح التمرير المنخفض:

(التنزيلات: 378)



قم بصنفرة السطح حتى يصبح لامعًا باستخدام ورق الصنفرة الناعم وإزالة الشحوم من السطح بالكحول. نقوم بطباعة هذا الرسم ونقله إلى النسيج باستخدام طريقة LUT.



إذا لزم الأمر، طلاء المسارات بالورنيش.
الآن يجب عليك تحضير محلول للحفر: قم بإذابة جزء واحد من حامض الستريك في ثلاثة أجزاء من بيروكسيد الهيدروجين (نسبة 1:3 على التوالي). أضف قليلًا من الملح إلى المحلول فهو عامل محفز ولا يدخل في عملية التنميش.
نحن نغمر اللوحة في المحلول المجهز. نحن في انتظار ذوبان النحاس الزائد من سطحه. في نهاية عملية النقش، نخرج لوحنا ونشطفه بالماء الجاري ونزيل مسحوق الحبر بالأسيتون.


قم بلحام المكونات باستخدام هذه الصورة كدليل:


في النسخة الأولى من الرسم، لم أقم بعمل ثقب لـ R4، لذلك قمت بلحامه من الأسفل، وتم إزالة هذا العيب في مستند التنزيل.
على الجانب الخلفي من اللوحة تحتاج إلى لحام العبور:

إذا وجدت مقاومة منخفضة حوالي 3 أوم، فلا تثبط عزيمتك. تحتوي بعض موديلات السماعات من الشركات المعروفة على حد أدنى يصل إلى 2.6 أوم. واحد أو اثنين من النماذج حتى 2 أوم! من ناحية أخرى، لا يوجد شيء جيد في مثل هذه "الانخفاضات" في المعاوقة. ترتفع درجة حرارة مكبرات الصوت عند العمل تحت مثل هذا الحمل إذا كنت تستمع إلى الموسيقى بصوت عالٍ. يزداد تشويه مكبر الصوت في منطقة الحد الأدنى من المعاوقة لنظام السماعات.

بالنسبة لمضخمات الصمام الثلاثي الأنبوبي، يعتبر الحد الأدنى في الترددات المنخفضة والمتوسطة المنخفضة خطيرًا بشكل خاص. علاوة على ذلك، إذا انخفضت المعاوقة إلى أقل من 3 أوم، فقد تفشل أنابيب الإخراج. لا تنكسر خماسيات الإخراج في مثل هذه الحالات.

من المهم أن تتذكر أن معاوقة خرج مكبر الصوت تشارك في ضبط مرشح السماعة. على سبيل المثال، إذا قمت بتوفير تعزيز قدره 1 ديسيبل في منطقة Fc عن طريق ضبط مكبرات الصوت باستخدام مضخم ترانزستور، والذي لديه مقاومة خرج صفر تقريبًا، فعند توصيل هذه السماعات بمضخم أنبوبي (مقاومة الخرج النموذجية ~ 2 أوم)، لا سيبقى أثر للدفعة. ستكون استجابة التردد مختلفة. لتكرار الخصائص التي تم تحقيقها باستخدام مضخم الترانزستور، في حالة العمل مع جهاز أنبوبي، سيتعين عليك إنشاء مرشح آخر.

إن المستمع القادر على تطوير شخصيته سوف يفهم في النهاية قيمة مكبرات الصوت الأنبوبية الجيدة. لهذا السبب، أقوم عادةً بتكوين مكبرات الصوت باستخدام مضخم صوت أنبوبي، وعند الاتصال بمضخم ترانزستور، أضع مقاومًا منخفض الحث بقدرة 10 وات (لا يزيد عن 4-8 وحدة) بمقاومة تبلغ 2 أوم على التوالي مع مكبر الصوت.

إذا كان لديك مضخم ترانزستور، ولكن لا تستبعد إمكانية شراء معدات أنبوبية في المستقبل، فقم بتوصيل مكبرات الصوت الخاصة بك بمخرج مكبر الصوت من خلال المقاومات المذكورة أعلاه أثناء الإعداد والتشغيل اللاحق. بعد ذلك، عند التبديل إلى مكبر الصوت الأنبوبي، لن تحتاج إلى تكوين مكبرات الصوت مرة أخرى، بل تحتاج فقط إلى الاتصال به مباشرة، بدون مقاومات.

بالنسبة لأولئك الذين لا يستطيعون الحصول على مولد، أوصي بإيجاد قرص مضغوط للاختبار يحتوي على مسارات تحتوي على إشارات اختبار لتقييم استجابة التردد. في هذه الحالة، لن تتمكن من تغيير تردد إشارة الاختبار بسلاسة وستفوتك نقطة الانخفاض الأعمق في المعاوقة في منطقة انخفاضها. ومع ذلك، حتى التقدير التقريبي لاستجابة تردد المعاوقة سيكون مفيدًا. للحصول على تقدير تقريبي، تكون إشارات الضوضاء الزائفة في نطاقات الأوكتاف الثالث أكثر ملاءمة من الإشارات الجيبية. توجد مثل هذه الإشارات على القرص المضغوط التجريبي لمجلة "Salon AV" (رقم 07 من عام 2002).

وكملاذ أخير، يمكنك تجنب قياسات المعاوقة عن طريق الحد من تعزيز العودة عند تردد قطع المرشح إلى 1 ديسيبل. في ظل هذه الحالة، من غير المرجح أن تنخفض المعاوقة بأكثر من 20%. على سبيل المثال، بالنسبة لمكبر صوت 4 أوم، فإن هذا يتوافق مع الحد الأدنى من 3.2 أوم، وهو أمر مقبول.

يرجى ملاحظة أنه سيتعين عليك "التقاط" معلمات عناصر المرشح اللازمة لتصحيح استجابة التردد المطلوب بنفسك. يعد الحساب الأولي لمرشحات الاختبار ضروريًا حتى لا يفوتك "بمسافة كيلومتر" في البداية.

يمكنك إضافة مقاومات إلى مرشح بسيط منخفض المدى للرأس لإجراء بعض عمليات التلاعب باستجابة التردد، والتي قد تكون مطلوبة عند ضبط مكبرات الصوت.

إذا كان متوسط ​​مستوى ضغط الصوت لهذه السماعة أعلى من المعلمة المقابلة لرأس HF، فمن الضروري توصيل المقاوم على التوالي مع السماعة. تظهر خيارات الإدراج في الشكل. 6 أ و 6 ب.

سيتم الإشارة إلى مقدار التخفيض المطلوب في خرج رأس النطاق المتوسط، معبرًا عنه بالديسيبل، بالرمز N. ثم:

حيث Rd هو متوسط ​​مقاومة مكبر الصوت.

بدلاً من الحسابات، يمكنك استخدام المعلومات التالية:

الجدول 1

حيث V ac هي القيمة الفعالة للجهد عند خرج مكبر الصوت. V د - نفس الشيء على السماعة. V d أقل من V c، بسبب توهين الإشارة بواسطة المقاوم R 1. بالإضافة إلى ذلك، N = N HF - N LF، حيث N LF وN HF هما مستويات ضغط الصوت التي تم تطويرها، على التوالي، بواسطة رؤوس LF وHF. ويتم حساب متوسط ​​هذه المستويات على النطاقات المستنسخة بواسطة الرؤوس LF وHF. وبطبيعة الحال، يتم قياس N LF وN HF بالديسيبل.

مثال لتقدير سريع للقيمة المطلوبة لـ R1:

بالنسبة إلى N = 1 ديسيبل؛ R1 = طريق (1.1 - 1) = 0.1 طريق.

بالنسبة إلى N = 2 ديسيبل؛ R1 = طريق (1.25 - 1) = 0.25 طريق.

بالنسبة إلى N = 6 ديسيبل؛ R1 = الطريق (2 - 1) = الطريق.

مثال أكثر تحديدا:

طريق = 8 أوم، ن = 4 ديسيبل.
R1 = 8 أوم (1.6 - 1) = 4.8 أوم.

كيفية حساب قوة R1؟

اجعل R d هي القدرة المقدرة لمكبر الصوت LF-MF، وPR 1 هي القدرة المسموح بها التي يتبددها R 1. ثم:

يجب ألا تجعل من الصعب إزالة الحرارة من R1، أي أنك لا تحتاج إلى لفه بشريط كهربائي، أو ملئه بمادة لاصقة تذوب الساخنة، وما إلى ذلك.

ميزات الحساب المسبق للمرشح باستخدام R1:

بالنسبة للدائرة في الشكل كما هو مبين في الشكل 6 ب، يتم حساب قيم L 1 و C 1 لمكبر صوت وهمي تكون مقاومته الإجمالية R Σ = R 1 + R d وفي هذه الحالة تكون L 1 أكبر و C 1 أقل من ذلك مرشح بدون R 1 .

بالنسبة للدائرة في الشكل 6 أ - كل شيء هو العكس: إدخال R 1 في الدائرة يتطلب انخفاضًا في L 1 وزيادة في C 1. من الأسهل حساب المرشح وفقًا للمخطط الموضح في الشكل 6 ب. استخدم هذا المخطط الدقيق.

تصحيح إضافي لاستجابة التردد باستخدام المقاوم:

إذا كان من الضروري، لتحسين انتظام استجابة التردد، تقليل قمع المرشح للإشارات فوق تردد القطع، فيمكنك استخدام الدائرة الموضحة في الشكل. 7.

يؤدي استخدام R 2 في هذه الحالة إلى انخفاض العوائد في F s. فوق Fc، على العكس من ذلك، يزيد العائد مقارنة بمرشح بدون R2. إذا كان من الضروري استعادة استجابة التردد بالقرب من الاستجابة الأصلية (المقاسة بدون R 2)، فيجب تقليل L 1 وزيادة C 1 بنفس النسبة. ومن الناحية العملية، يقع نطاق R 2 ضمن: R 2 ~= (0.1-1) * R d.

تصحيح استجابة التردد:

أبسط حالة: في خاصية موحدة إلى حد ما توجد منطقة ذات إنتاج متزايد ("وجود") في منطقة التردد المتوسط. يمكنك استخدام مصحح على شكل دائرة رنين (الشكل 8).

عند تردد الرنين

تحتوي الدائرة على قيمة مقاومة معينة، وفقًا لقيمتها يتم تخفيف الإشارة عند السماعة. خارج تردد الرنين، يتم تقليل التوهين بحيث يمكن للدائرة قمع التواجد بشكل انتقائي. يمكنك حساب قيم L 2 و C 2 تقريبًا اعتمادًا على F p ودرجة القمع N 2 (بالديسيبل) على النحو التالي:

من السهل استخدام الجدول 1. سأرسمه بشكل مختلف:

مثال. من الضروري قمع "الوجود" بتردد مركزي 1600 هرتز. مقاومة مكبر الصوت - 8 أوم. مستوى القمع: 4 ديسيبل.

قد يتطلب الشكل المحدد لاستجابة تردد مكبر الصوت تصحيحًا أكثر تعقيدًا. الأمثلة في الشكل. 9.

القضية في الشكل. 9a هو الأبسط. من السهل تحديد معلمات كفاف التصحيح، حيث أن "التواجد" له شكل "مرآة" لخاصية المرشح المحتملة.

في التين. يوضح الشكل 9 ب خيارًا آخر ممكنًا. يمكن أن نرى أن أبسط دائرة تسمح لك "بتبادل" "حدبة" كبيرة إلى اثنتين صغيرتين مع انخفاض طفيف في استجابة التردد بالإضافة إلى ذلك. في مثل هذه الحالات، يجب عليك أولاً زيادة L2 وتقليل C2. سيؤدي هذا إلى توسيع نطاق القمع إلى الحدود المطلوبة. ثم يجب عليك تجاوز الدائرة بالمقاوم R 3، كما هو موضح في الشكل. 10. يتم تحديد قيمة R3 بناءً على الدرجة المطلوبة من قمع الإشارة المقدمة إلى مكبر الصوت في النطاق الذي تحدده معلمات الدائرة. ص 3 = ص د (Δ - 1)

مثال: نحتاج إلى كتم الإشارة بمقدار 2 ديسيبل. مكبر الصوت - 8 أوم. راجع الجدول 1. R 3 = 8 أوم (1.25 - 1) = 2 أوم.

كيف يحدث التصحيح في هذه الحالة هو مبين في الشكل. القرن التاسع

يعد الجمع بين مشكلتين نموذجيًا تمامًا لمكبرات الصوت الحديثة: "الوجود" في منطقة 1000-2000 هرتز وبعض الفائض في الوسط العلوي. يظهر الشكل المحتمل لاستجابة التردد. 11 أ.

تتطلب طريقة التصحيح الأكثر خلوًا من الآثار "الجانبية" الضارة تعقيدًا طفيفًا في الكفاف. يظهر المصحح في الشكل. 12.

هناك حاجة إلى رنين الدائرة L 2، C 2، كالعادة، لقمع "الوجود". أسفل Fp، تمر الإشارة دون فقدان تقريبًا إلى مكبر الصوت عبر L 2. فوق F p تمر الإشارة عبر C 2 ويتم تخفيفها بواسطة المقاوم R 4 .

تم تحسين المصحح على عدة مراحل. نظرًا لأن إدخال R 4 يضعف رنين الدائرة L 2 و C 2، فيجب عليك في البداية اختيار L 2 أكثر و C 2 أقل. سيوفر هذا قمعًا زائدًا على Fp، والذي يتم تطبيعه بعد إدخال R4. R 3 = R d (Δ - 1)، حيث "Δ" هو مقدار كبت الإشارات فوق F p. يتم اختيار "Δ" وفقًا لفائض الوسط العلوي، بالإشارة إلى الجدول 1. يتم توضيح مراحل التصحيح بشكل تقريبي في الشكل. 11 ب.

وفي حالات نادرة، يلزم إجراء تأثير عكسي على ميل استجابة التردد باستخدام دائرة التصحيح. من الواضح أنه لهذا يجب أن ينتقل R 4 إلى السلسلة L 2. المخطط في الشكل. 13.

يظهر الشكل 1 استجابة التردد الإشكالية وتصحيحها لهذه الحالة. 14.

مع مجموعة معينة من قيم L2 وC2 وR4، قد لا يكون للمعادل قدر كبير من القمع عند Fp. يظهر مثال عندما يكون مثل هذا التصحيح ضروريًا في الشكل. 15.

إذا لزم الأمر، يمكنك استخدام مرشح من الدرجة الثانية ودائرة التصحيح معًا. تظهر خيارات التبديل في الشكل. 16.

وبنفس قيم العناصر، يوفر الخيار أ) مخرجات أكبر عند الترددات المتوسطة وعند تردد القطع. من حيث المبدأ، من خلال تحديد قيم العناصر، يمكنك تقريبًا مساواة استجابة تردد السماعات لكلا خياري المرشح. لبعض الأسباب التي قد يستغرق الحديث عنها وقتًا طويلاً، أنصحك باستخدام الخيار أ) في كثير من الأحيان. في بعض الأحيان يتطلب "الحضور" الواضح جدًا استخدام الخيار ب). تم توضيح التشغيل المشترك للمرشح والمصحح في الشكل. 17.

دعونا نلقي نظرة على المرشحات لمكبرات الصوت عالية التردد.

بالنسبة لرؤوس HF، في كثير من الأحيان أكثر من مكبرات الصوت LF، نستخدم مرشحًا من الدرجة الأولى، أي ببساطة مكثف متصل على التوالي مع مكبر الصوت. حقيقة أن مثل هذا المرشح البسيط يقدم ميلًا ملحوظًا في استجابة تردد السماعة ليس له تأثير ضار على الصوت كما في حالة مكبر الصوت. أولاً، غالبًا ما يتم تعويض هذا الميل جزئيًا بمنحدر تكميلي سلس (مكمل متبادل) لاستجابة تردد مكبر الصوت في نفس منطقة التردد. ثانيا، بعض "الانخفاض" في المنطقة المنخفضة المرتفعة (3-6 كيلو هرتز) مقبول تمامًا بناءً على نتائج الاختبارات الذاتية. يظهر الشكل 1 استجابة التردد المحتملة لمكبر الصوت بدون مرشح، ومع مرشح، ومع مكبر الصوت. 18.

لا تخف من تجربة توصيل مكبر صوت خارج الطور بمكبر صوت. في بعض الأحيان تكون هذه إحدى الطرق القليلة للحصول على صوت جيد. تظهر النتائج الأكثر احتمالا لتغيير قطبية رأس التردد العالي في الشكل. 19

سنتحدث في هذا المقال عن مرشحات التمرير العالي والمنخفض وكيفية تمييزها وأنواعها.

مرشحات تمرير عالية ومنخفضة- هذه دوائر كهربائية تتكون من عناصر لها استجابة ترددية غير خطية - لها مقاومة مختلفة عند ترددات مختلفة.

يمكن تقسيم مرشحات التردد إلى مرشحات التمرير العالي (التمرير العالي) ومرشحات التمرير المنخفض (التمرير المنخفض). لماذا يقول الناس غالبًا الترددات "العليا" بدلاً من الترددات "العالية"؟ لأنه في الهندسة الصوتية تنتهي الترددات المنخفضة عند 2 كيلو هرتز وتبدأ الترددات العالية. وفي هندسة الراديو، هناك فئة أخرى تبلغ 2 كيلو هرتز - تردد الصوت، وهو ما يعني "التردد المنخفض"! في الهندسة الصوتية هناك مفهوم آخر - الترددات المتوسطة. لذلك، تكون مرشحات التمرير المتوسط ​​عادةً إما مزيجًا من مرشحي التمرير المنخفض والتمرير العالي، أو نوع آخر من مرشحات تمرير النطاق.

فلنكررها مرة أخرى:

لتوصيف مرشحات الترددات المنخفضة والعالية، وليس فقط المرشحات، ولكن أي عناصر من دوائر الراديو، هناك مفهوم - استجابة التردد السعة، أو استجابة التردد

تتميز مرشحات التردد بالمؤشرات

تردد القطع- هذا هو التردد الذي تنخفض عنده سعة إشارة خرج المرشح إلى قيمة 0,7 من إشارة الدخل.

منحدر استجابة تردد المرشحهي إحدى خصائص المرشح التي توضح مدى انخفاض سعة إشارة خرج المرشح بشكل حاد عندما يتغير تردد إشارة الإدخال. من الناحية المثالية، يجب أن تسعى جاهدة لتحقيق أقصى انخفاض (عمودي) في استجابة التردد.

تصنع مرشحات التردد من عناصر ذات مفاعلة - المكثفات والمحاثات. المفاعلات المستخدمة في مرشحات المكثفات ( اكس ج ) والمحاثات ( XL ) ترتبط بالتردد بواسطة الصيغ أدناه:

من الأسهل حساب المرشحات قبل إجراء التجارب باستخدام معدات خاصة (المولدات ومحللات الطيف والأجهزة الأخرى) في المنزل في Microsoft Excel عن طريق إنشاء جدول حساب تلقائي بسيط (يجب أن تكون قادرًا على العمل مع الصيغ في Excel). أستخدم هذه الطريقة لحساب أي دوائر. أولاً، أقوم بإنشاء جدول، وإدراج البيانات، والحصول على عملية حسابية، والتي أنقلها إلى الورق في شكل رسم بياني لاستجابة التردد، وتغيير المعلمات، ورسم نقاط استجابة التردد مرة أخرى. في هذه الطريقة، ليست هناك حاجة لنشر "مختبر أدوات القياس"، حيث يتم حساب ورسم استجابة التردد بسرعة.

يجب أن نضيف أن حساب المرشح سيكون صحيحًا عند تنفيذ القاعدة:

لضمان دقة الفلتر، من الضروري أن تكون قيمة مقاومة عناصر الفلتر أقل بمقدار أمرين تقريبًا (100 مرة) من مقاومة الحمل المتصل بمخرج الفلتر. ومع انخفاض هذا الاختلاف، تتدهور جودة المرشح. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن مقاومة الحمل تؤثر على جودة مرشح التردد. إذا لم تكن بحاجة إلى دقة عالية، فيمكن تقليل هذا الاختلاف بما يصل إلى 10 مرات.

مرشحات التردد هي:

1. عنصر واحد (مكثف - كمرشح تمرير عالي، أو مغو - كمرشح تمرير منخفض)؛

2. على شكل حرف L - يشبه في مظهره الحرف G الذي يواجه الاتجاه الآخر؛

3. على شكل حرف T - تشبه في مظهرها الحرف T؛

4. على شكل حرف U - تشبه في مظهرها الحرف P؛

5. الارتباط المتعدد - نفس المرشحات على شكل حرف L متصلة على التوالي.

مرشحات تمرير عالية ومنخفضة ذات عنصر واحد

كقاعدة عامة، يتم استخدام مرشحات التمرير العالي والمنخفض أحادية العنصر مباشرة في الأنظمة الصوتية لمكبرات الصوت القوية لتحسين صوت مكبرات الصوت نفسها.

وهي متصلة في سلسلة مع الرؤوس الديناميكية. أولاً، تحمي كلاً من الرؤوس الديناميكية من الإشارة الكهربائية القوية ومكبر الصوت من مقاومة الحمل المنخفضة دون تحميله بمكبرات صوت إضافية بتردد لا تقوم هذه السماعات بإعادة إنتاجه. ثانيًا، فهي تجعل التشغيل أكثر متعة للأذن.

لحساب مرشح ذو عنصر واحد، تحتاج إلى معرفة مفاعلة ملف الرأس الديناميكي. يتم الحساب باستخدام صيغ مقسم الجهد، وهو ما ينطبق أيضًا على المرشح على شكل حرف L. في أغلب الأحيان، يتم اختيار المرشحات أحادية العنصر "عن طريق الأذن". لتسليط الضوء على الترددات العالية على مكبر الصوت، يتم تثبيت مكثف على التوالي معه، ولتسليط الضوء على الترددات المنخفضة على مكبر صوت منخفض التردد (أو مضخم الصوت)، يتم توصيل الاختناق (مغو) معه على التوالي. على سبيل المثال، مع قدرات تصل إلى 20...50 واط، من الأمثل استخدام مكثف 5...20 ميكروفاراد لمكبرات الصوت، وكخنق لمكبر صوت منخفض التردد، استخدم ملف ملفوف بالنحاس المطلي بالمينا سلك بقطر 0.3...1.0 مم، على بكرة من شريط فيديو VHS، ويحتوي على 200...1000 دورة. تمت الإشارة إلى الحدود الواسعة، لأن الاختيار مسألة فردية.

مرشحات على شكل حرف L

مرشح تمرير عالي أو تمرير منخفض على شكل حرف L- مقسم جهد يتكون من عنصرين مع استجابة ترددية غير خطية. بالنسبة للمرشح على شكل حرف L، تنطبق الدائرة وجميع الصيغ الخاصة بمقسم الجهد.

مرشحات التردد على شكل حرف L على مكثف ومقاوم

ص 1 مع اكس ج .

مبدأ تشغيل هذا المرشح: مكثف ذو مفاعلة منخفضة عند الترددات العالية يمرر التيار دون عوائق، وعند الترددات المنخفضة تكون مفاعلته هي الحد الأقصى، لذلك لا يمر تيار عبره.

من مقال "مقسم الجهد" نعلم أنه يمكن وصف قيم المقاومات بالصيغ:

أو

اكس ج وتردد القطع.

ص 2 لمقاومة المقاومة ص 1 (اكس ج ) يتوافق مع: ر2 / ر1 = 0.7 / 0.3 = 2.33 . هذا يعني: ج = 1.16 / ص 2 πf ، أين F - تردد القطع لاستجابة التردد للمرشح.

ص 2 مقسم الجهد إلى مكثف مع ، ولها رد فعل خاص بها اكس ج .

مبدأ تشغيل هذا المرشح: يقوم المكثف، الذي يتمتع بمفاعلية منخفضة عند الترددات العالية، بتحويل التيارات عالية التردد إلى السكن، وعند الترددات المنخفضة تكون مفاعلته هي الحد الأقصى، لذلك لا يمر أي تيار عبره.

من مقالة "مقسم الجهد" نستخدم نفس الصيغ:

أو

بأخذ جهد الدخل كـ 1 (وحدة)، وجهد الخرج كـ 0.7 (القيمة المقابلة للقطع)، معرفة مفاعلة المكثف، والتي تساوي:

بالتعويض عن قيم الجهد نجد اكس ج وتردد القطع.

ص 2 (اكس ج ) لمقاومة المقاوم ص 1 يتوافق مع: ر2 / ر1 = 0.7 / 0.3 = 2.33 . هذا يعني: C = 1 / (4.66 × R 1πf) ، أين F - تردد القطع لاستجابة التردد للمرشح.

مرشحات التردد على شكل حرف L على مغو ومقاوم

يتم الحصول على مرشح تمرير عالي عن طريق استبدال المقاوم ص 2 ل XL .

مبدأ تشغيل مثل هذا المرشح: الحث، وجود تفاعل منخفض عند الترددات المنخفضة، يحولهم إلى السكن، وفي الترددات العالية، تكون مفاعلته القصوى، لذلك لا يمر أي تيار عبره.

بالتعويض عن قيم الجهد نجد XL وتردد القطع.

كما هو الحال مع مرشح التمرير العالي، يمكن إجراء الحسابات في الاتجاه المعاكس. مع الأخذ في الاعتبار أن سعة جهد الخرج للمرشح (كمقسم الجهد) عند تردد القطع لاستجابة التردد يجب أن تكون مساوية لـ 0.7 من جهد الدخل، ويترتب على ذلك أن نسبة مقاومة المقاوم ص 2 (XL ) لمقاومة المقاوم ص 1 يتوافق مع: ر2 / ر1 = 0.7 / 0.3 = 2.33 . هذا يعني: ل = 1.16 ر 1 / (πf) .

يتم الحصول على مرشح الترددات المنخفضة عن طريق استبدال المقاوم ص 1 مقسم الجهد إلى مغو ل ، والتي لها رد فعل خاص بها XL .

مبدأ تشغيل هذا المرشح: إن المحث، الذي له مفاعلة منخفضة عند الترددات المنخفضة، يمرر التيار دون عوائق، وفي الترددات العالية تكون مفاعلته هي الحد الأقصى، لذلك لا يمر أي تيار عبره.

باستخدام نفس الصيغ من مقالة "مقسم الجهد" وأخذ جهد الدخل على أنه 1 (الوحدة)، وجهد الخرج على أنه 0.7 (القيمة المقابلة للقطع)، ومعرفة مفاعلة المحرِّض، والتي تساوي:

بالتعويض عن قيم الجهد نجد XL وتردد القطع.

يمكنك إجراء الحسابات بترتيب عكسي. مع الأخذ في الاعتبار أن سعة جهد الخرج للمرشح (كمقسم الجهد) عند تردد القطع لاستجابة التردد يجب أن تكون مساوية لـ 0.7 من جهد الدخل، ويترتب على ذلك أن نسبة مقاومة المقاوم ص 2 لمقاومة المقاومة ص 1 (XL ) يتوافق مع: ر2 / ر1 = 0.7 / 0.3 = 2.33 . هذا يعني: L = R 2 / (4.66 πf)

مرشحات التردد على شكل حرف L على مكثف ومغو

يتم الحصول على مرشح التردد العالي من مقسم الجهد العادي عن طريق استبدال المقاوم ليس فقط ص 1 إلى مكثف مع ، وكذلك المقاوم ص 2 على دواسة الوقود ل . مثل هذا المرشح لديه قطع تردد أكثر أهمية (انخفاض حاد) في استجابة التردد من المرشحات المذكورة أعلاه على أساس آر سي.أو ر.ل.السلاسل.

كما فعلنا سابقًا، نستخدم نفس طرق الحساب. مكثف مع ، له رد فعل خاص به اكس ج ، والخانق ل — مفاعلة XL :

من خلال استبدال قيم الكميات المختلفة - الفولتية، ومقاومات الإدخال أو الإخراج للمرشحات، يمكننا العثور عليها مع و ل ، تردد قطع استجابة التردد. يمكنك أيضًا إجراء الحسابات بترتيب عكسي. نظرًا لوجود كميتين متغيرتين - الحث والسعة، فغالبًا ما يتم تعيين قيمة مقاومة الإدخال أو الإخراج للمرشح كمقسم جهد عند تردد القطع لاستجابة التردد، وبناءً على هذه القيمة، يتم العثور على المعلمات المتبقية .

يتم الحصول على مرشح الترددات المنخفضة عن طريق استبدال المقاوم ص 1 مقسم الجهد إلى مغو ل ، والمقاوم ص 2 إلى مكثف مع .

كما هو موضح سابقًا، يتم استخدام نفس طرق الحساب، من خلال صيغ مقسم الجهد ومفاعلة عناصر المرشح. في هذه الحالة، نقوم بمساواة قيمة المقاومة ص 1 لخنق المفاعلة XL ، أ ص 2 لمفاعلة مكثف اكس ج .

مرشحات تمرير عالية ومنخفضة على شكل حرف T

مرشحات الترددات العالية والمنخفضة على شكل حرف T هي نفس المرشحات على شكل حرف L، والتي يضاف إليها عنصر آخر. وبالتالي، يتم حسابها بنفس طريقة حساب مقسم الجهد الذي يتكون من عنصرين لهما استجابة ترددية غير خطية. ومن ثم تضاف قيمة مفاعلة العنصر الثالث إلى القيمة المحسوبة. هناك طريقة أخرى أقل دقة لحساب مرشح على شكل حرف T تبدأ بحساب مرشح على شكل حرف L، وبعد ذلك يتم زيادة أو تقليل قيمة العنصر المحسوب "الأول" للمرشح على شكل حرف L بمقدار النصف - "موزعة" بين اثنين عناصر المرشح على شكل حرف T. إذا كان مكثفًا، فسيتم مضاعفة قيمة سعة المكثفات الموجودة في المرشح T، وإذا كان مقاومًا أو مغويًا، فسيتم تقليل قيمة المقاومة أو الحث للملفات إلى النصف. يظهر تحول المرشحات في الأشكال. تكمن خصوصية المرشحات على شكل حرف T في أنه، مقارنةً بالمرشحات على شكل حرف L، فإن مقاومة الخرج الخاصة بها لها تأثير تحويل أقل على دوائر الراديو الموجودة خلف المرشح.

مرشحات تمرير عالية ومنخفضة على شكل حرف U

المرشحات على شكل حرف U هي نفس المرشحات على شكل حرف L، والتي يضاف إليها عنصر آخر أمام المرشح. كل ما تمت كتابته للمرشحات على شكل حرف T ينطبق على المرشحات على شكل حرف U، والفرق الوحيد هو أنه بالمقارنة مع المرشحات على شكل حرف L، فإنها تزيد قليلاً من تأثير التحويل على دوائر الراديو أمام المرشح.

كما هو الحال في المرشحات على شكل حرف T، لحساب المرشحات على شكل حرف U، يتم استخدام صيغ مقسم الجهد، مع إضافة مقاومة تحويلة إضافية لعنصر المرشح الأول. طريقة أخرى أقل دقة لحساب مرشح على شكل حرف U تبدأ بحساب مرشح على شكل حرف L، وبعد ذلك يتم زيادة أو تقليل قيمة العنصر المحسوب "الأخير" للمرشح على شكل حرف L بمقدار النصف - "موزعة" بين اثنين عناصر المرشح على شكل حرف U. على النقيض من الفلتر على شكل حرف T، إذا كان مكثفًا، تنخفض قيمة سعة المكثفات الموجودة في الفلتر P إلى النصف، وإذا كان مقاومًا أو مغويًا، فإن قيمة المقاومة أو الحث يتم مضاعفة الملفات.

نظرًا لحقيقة أن تصنيع المحاثات (الاختناقات) يتطلب جهودًا معينة، وأحيانًا مساحة إضافية لوضعها، فمن المربح أكثر تصنيع المرشحات من المكثفات والمقاومات، دون استخدام المحاثات. هذا ينطبق بشكل خاص على الترددات الصوتية. وبالتالي، عادة ما تكون مرشحات التمرير العالي على شكل حرف T، بينما تصنع مرشحات التمرير المنخفض على شكل حرف U. هناك أيضًا مرشحات متوسطة المرور، والتي، كقاعدة عامة، مصنوعة على شكل حرف L (من مكثفين).

المرشحات الرنانة لتمرير النطاق الترددي

تم تصميم مرشحات تردد الرنين لتمرير النطاق لعزل أو رفض (قطع) نطاق تردد معين. يمكن أن تتكون مرشحات تردد الرنين من دائرة أو اثنتين أو ثلاث دوائر تذبذبية مضبوطة على تردد معين. تتمتع المرشحات الرنانة بأكبر ارتفاع (أو انخفاض) في استجابة التردد مقارنة بالمرشحات الأخرى (غير الرنانة). يمكن أن تكون مرشحات تردد الرنين ذات تمرير النطاق أحادية العنصر - مع دائرة واحدة، على شكل L - مع دائرتين، على شكل T وU - مع ثلاث دوائر، متعددة العناصر - مع أربع دوائر أو أكثر.

يوضح الشكل رسمًا تخطيطيًا لمرشح رنين ممر الموجة على شكل حرف T، وهو مصمم لعزل تردد معين. وهو يتألف من ثلاث دوائر تذبذبية. ج1 ل1 و ج3 ل3 - الدوائر التذبذبية المتسلسلة، عند تردد الرنين، لها مقاومة منخفضة للتيار المتدفق، وعلى الترددات الأخرى، على العكس، لديها مقاومة عالية. التوصيل بالتوازي ج2 ل2 على العكس من ذلك، فهو يتمتع بمقاومة عالية عند تردد الرنين، بينما يتمتع بمقاومة منخفضة عند الترددات الأخرى. لتوسيع عرض النطاق الترددي لمثل هذا المرشح، فإنها تقلل من عامل جودة الدوائر، وتغيير تصميم المحاثات، وتفكيك الدوائر "اليمين، اليسار" إلى تردد مختلف قليلاً عن تردد الرنين المركزي، الموازي للدائرة ج2 ل2 توصيل المقاوم.

يوضح الشكل التالي رسمًا تخطيطيًا لمرشح رنين على شكل حرف T مصمم لكبت تردد معين. وهو، مثل المرشح السابق، يتكون من ثلاث دوائر تذبذبية، ولكن مبدأ اختيار التردد لمثل هذا المرشح مختلف. ج1 ل1 و ج3 ل3 - الدوائر التذبذبية المتوازية، عند تردد الرنين، لديها مقاومة كبيرة للتيار المتدفق، وعلى ترددات أخرى - صغيرة. التوصيل بالتوازي ج2 ل2 على العكس من ذلك، فهو يتمتع بمقاومة منخفضة عند تردد الرنين، ولكن لديه مقاومة عالية عند الترددات الأخرى. وبالتالي، إذا قام المرشح السابق باختيار تردد الرنين وقمع الترددات المتبقية، فإن هذا المرشح يمرر جميع الترددات بحرية باستثناء تردد الرنين.

يعتمد إجراء حساب مرشحات الرنين لتمرير النطاق على نفس مقسم الجهد، حيث تعمل دائرة LC بمقاومتها المميزة كعنصر واحد. كيف يتم حساب الدائرة التذبذبية، وتحديد تردد الرنين وعامل الجودة والمقاومة المميزة (الموجة)، يمكنك العثور عليها في المقالة