Кроссовер для усилителя схема

Активные кроссоверы для АС основе фильтра Баттерворта 3-го порядка

Активные кроссоверы, на мой взгляд, обделены вниманием и применяются среди радиолюбителей реже, чем заслуживают. По старинке, по инерции мышления, либо не понятно по каким другим причинам, используются пассивные/

Хочу поделится проверенной схемой простого, но качественного активного кроссовера для АС, а именно для НЧ-звена.
Это может быть сабвуфер, либо НЧ динамик в 3-х или 2-х полосной АС.

↑ Преимущества:

малые размеры, простота расчёта, сборки, сведения полос, независимость параметров кроссовера от сопротивления динамиков, более лёгкие условия работы усилителя, дешевизна, качество среза и звучания, возможность отдельной регулировки громкости полос.
Искажения активного кроссовера малы, не более 0.01 % (в реальности ещё меньше, зависят от применяемого ОУ) .

Предлагаю оптимальный вариант НЧ кроссовера на основе фильтра Баттерворта 3-го порядка (2-го порядка, считаю, недостаточна крутизна среза).
Не перегруженный функциональностью и деталями. Такими как фазовращатель, сумматор, перестройка частоты и т.п. Ведь нужны они крайне редко и не всегда. Задача схемы только срезать лишние не нужные динамику частоты.

↑ Вот его схема:

Частота среза зависит от номиналов резисторов и конденсаторов.
Например, я выбрал 150 Герц и R=10 ком. Округлил полученные данные до ближайших существующих номиналов. У меня получились значения: С1=0.18 мкф, C2=0.47 мкф, C3=0.015 мкф.

Для других частот среза, существует множество программ расчёта. Прикладываю удобную программку AudioKillerа. Игорь, спасибо!
Питание двуполярное, стабилизированное не более ±15 Вольт .

Применил ОУ NE5532 (можно TL072), конденсаторы K73-17. Этого вполне достаточно для НЧ звена.
Печатную плату зеркалить при печати ( я забыл , пришлось ОУ подпаивать со стороны дорожек ).

Кроссовером полностью доволен. Посторонних шумов не добавилось. СЧ частоты срезаются хорошо, голоса слышно тихо.
Басы басят по полной программе 🙂 От пассивных кроссоверов такого не добиться.
Всем советую хотя бы попробовать, ведь себестоимость не велика.

↑ Примечание:

На этой же плате возможно собрать кроссовер для СЧ\ВЧ полосы надо только резисторы с конденсаторами местами поменять.

ОУ желательно для такого случая применить получше, например OPA2134 либо подобного класса.
У меня собрана и работает 3-х полосная активная АС по этой схеме .

↑ Файлы:

+ Программа Аудиокиллера по рассчету активных фильтров
+ Схема ФНЧ
+ Схема ФВЧ
+ Универсальная ПП в lay
🎁krossover-aktivnyy-3-poryadok.zip 226.7 Kb ⇣ 463

Наш файловый сервис предназначен для полноправных участников сообщества «Datagor Electronics».

Для получения файла зарегистрируйтесь и войдите на сайт с паролем.

↑ Полезное добавление от Сергея (Sergey49)

Наш файловый сервис предназначен для полноправных участников сообщества «Datagor Electronics».

Для получения файла зарегистрируйтесь и войдите на сайт с паролем.

Заметьте, насколько удобнее использовать правильные, подписанные чертежи ПП! Сергею благодарность за внимание и труд.

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать

Опробовано в лаборатории редакции или читателями.

Источник

Проектирование и расчёт активных разделительных фильтров
(кроссоверов) для многополосного усилителя мощности

Что бы там ни говорили, но многополосные акустические системы с пассивными разделительными фильтрами обладают рядом недостатков! Включение таких кроссоверов между выходом усилителя и громкоговорителями, с одной стороны, приводит к заметному ухудшению параметра электрического демпфирования подвижной части излучателей, с другой — является причиной возникновения фазовых искажений, влияющих на форму выходного сигнала, особенно вблизи частот раздела фильтра.
Никуда не деться и от потери мощности в пассивном фильтре, и от сложности согласования по звуковому давлению каждой головки громкоговорителя при помощи резистивных делителей (дополнительно снижающих КПД системы), и от необходимости установки крупногабаритных катушек индуктивности, конденсаторов большой ёмкости, и т. д. и т. п.

Одним из эффективных средств улучшения качества звуковоспроизведения является применение нескольких полосовых УМЗЧ с активными разделительными фильтрами на входах. Такое построение называется многополосной усилительной системой.
На самом деле, разработать активные фильтры, исходя из: 1) требуемого подавления внеполосных частот, 2) идеального согласования на частотах раздела, 3) плоской суммарной АЧХ, 4) приемлемых импульсных характеристик — это дело не такое уж и простое. Поэтому давайте-ка не будем сильно морщить лоб и изобретать ничего лишнего, а обратимся к статье Рода Эллиотта (Rod Elliott) — человека далеко не самого последнего в области звукотехники. Вот что он пишет на своём сайте https://sound-au.com:

2/3-полосный электронный кроссовер Linkwitz-Riley с крутизной подавления 24 дБ/октава.

Представленные здесь фильтры Линквица-Райли имеют отличное фазовое согласование без пиков или провалов на частотах раздела. Конструкция адаптируется к двух, трёх или даже четырёх-полосным акустическим системам. С момента публикации проект стал очень популярным, и эта популярность сохраняется и по сей день.

1. Двухполосный кроссовер Linkwitz Riley
На рисунке Рис.1 показана стерео версия двухполосного кроссовера с двумя идентичными секциями фильтров. С приведёнными значениями компонентов они имеют частоту раздела кроссовера 310 Гц. Это устройство обеспечивает плоскую амплитудно-частотную характеристику, при этом сигналы от обоих каналов всегда остаются в одной фазе. Частота раздела может быть выбрана любой другой величины в пределах звукового диапазона. Частота среза ФВЧ (зелёный фон) и ФНЧ (розовый фон) должны совпадать. Связано это с тем, что коэффициент передачи у фильтра Линквица-Райли составляет 0,5 раз по напряжению или -6дБ, в отличие от фильтра Баттерворта с его -3дБ.

Рис.1 Стереоверсия двухполосного активного кроссовера

При использовании электронного кроссовера, для выравнивания звукового давления, излучаемого НЧ и ВЧ динамиками, может потребоваться регулировка уровней сигналов на выходе каждой из полос. Буферы (Рис.2), подключаются к выходу каждого из фильтров и имеют регулируемый коэффициент усиления 0. 2.

Рис.2 Буферный каскад — по одному на каждый выход кроссовера

Формулы для расчёта частотозадающих элементов фильтров Линквица-Райли приведены ниже:
R = 1 / (2 × π × 1,414 × f × C) ;
C = 1 / (2 × π × 1,414 × f × R) ;
f = 1 / (2 × π × 1,414 × R × C) .
На основании этих формул можно выполнить простенький калькулятор:

КАЛЬКУЛЯТОР РАСЧЁТА ЭЛЕМЕНТОВ КРОСОВЕРА ДЛЯ ДВУХПОЛОСНОЙ АКУСТИКИ

Обратите внимание на то, что на схеме помимо резисторов и конденсаторов рассчитанных значений используются и элементы удвоенных номиналов. Самый простой способ получить значение ёмкости «2C» — это использовать параллельное соединение двух конденсаторов, каждый из которых имеет значение номинала «C».

2. Трёхполосный кроссовер Linkwitz Riley
На Рис.3 показана реализация кроссовера с 3 полосами. Это устройство даёт отличные результаты с хорошим фазовым согласованием и равномерным импульсным откликом во всей полосе частот.

Разумеется, что частоты сопряжения фильтров можно изменять в соответствии с параметрами применяемых громкоговорителей. Единственное, на что следует обратить внимание — это то, что ФВЧ и верхняя часть полосового фильтра (Рис.3, зелёный фон) должны рассчитываться на одну частоту, равную частоте среза ФВЧ, а нижняя часть полосового фильтра и ФНЧ (розовый фон) — на частоту, равную частоте среза ФНЧ. Произведём расчёт элементов и для данной схемы.

КАЛЬКУЛЯТОР РАСЧЁТА ЭЛЕМЕНТОВ КРОСОВЕРА ДЛЯ ТРЁХПОЛОСНОЙ АКУСТИКИ

Значения номиналов используемых резисторов и конденсаторов должны иметь точность — не менее 2% по отношению к расчётным.
Избегайте использования конденсаторов меньше 2,2 нФ или больше 470 нФ. Номиналы резисторов должны находиться в диапазоне: от 2,2 до 22 кОм.

Следует обратить внимание на то, что вход фильтра нижних частот подключён не к выходу входного буфера, а к выходу ФНЧ, входящего в состав полосового фильтра. Это сделано для того, чтобы получить наилучший результат при согласовании фазовых сдвигов частотных каналов.

Поскольку все операционные усилители работают в составе каскадов с единичным усилением, использование здесь ОУ премиум-класса не столь важно, поэтому микросхемы типа TL072 будут здесь вполне пригодны. Однако я настоятельно рекомендую вам найти что-нибудь «получше», предварительно убедившись, что выбранный тип ОУ пригоден для единичного усиления (это не всегда так, особенно для микросхем, требующих внешней компенсации).

Для питания кроссовера был использован источник питания ± 15 В.

Источник

Усилитель с активным кроссовером DSP

Всем читателям Двух Схем привет. Давно вертелась мысль сделать активные колонки. По ходу было несколько идей. По кроссоверам рассматривал варианты от пассивных маломощных, через активные до цифровых. Когда дело дошло до усилителей, вариантов было еще больше, но одно из предположений заключалось в том, что вся аудиосистема должна быть относительно небольшой. В конечном итоге исходники были определены как:

1. все должно уместиться на одной односторонней плате,
2. питаться от одного трансформатора,
3. должен быть цифровой кроссовер,
4. аналоговый или цифровой источник сигнала.

Помимо основного планируемого использования в активных громкоговорителях, аудиосистема может работать как обычный стереоусилитель, который благодаря используемому DSP, дает огромные возможности по формированию сигнала.

Схема УНЧ с активным кроссовером DSP

Это стерео или двухканальный усилитель с активным кроссовером DSP ADAU1701.

Самым интересным во всей схеме, конечно же является кроссовер, который на основе DSP чипа ADAU1701. Это наверное самый простой из доступных в продаже процессоров DSP, который можно реализовать в самодельных радиолюбительских проектах без особых специальных знаний.

Устройство программируется через программатор iUSB, а сама прошивка готовится с помощью программы Sigma Studio.

Решено было выбрать самый простой вариант, практически прямо из примечания производителя в документации к чипу, и подать аналоговый сигнал «напрямую» на вход ADAU1701. В итоге оказалось что это правильное направление.

Сюда понадобилось несколько типов напряжения в схему:

• от +/-24 В до +/-34 В для питания усилителя мощности,
• +/-15 В для питания операционного усилителя,
• 3,3 В для питания ЦАП и цифровой части.

Перед усилителем мощности стоит фильтр для ЦАП и операционный усилитель для усиления сигнала, поступающего от процессора DSP, так как он имеет 1 В. В схеме установлено усиление менее 3.

Усилитель мощности выполнен на микросхемах LM3886 без особенностей, схема как тут. Коэффициент усиления УМЗЧ установлен на 13, в сочетании с коэффициентом усиления ОУ имеем в сумме около 35. Для предполагаемого питания +/-34 В должно быть как раз.

Измерительный стенд представляет собой клубок кабелей и, следовательно, есть перекрестные помехи между выходом и входом. Вывод динамиков снят через резистор 20к.

Проект можно использовать в простых акустических комплектах, но он абсолютно не аудиофильский. Его параметры довольно средние. Для достижения лучших результатов на вход ADAU1701 необходимо подать цифровой сигнал. Если бы сделать двухстороннюю плату — наверное вся схема могла бы быть еще меньше.

В любом случае получен интересный опыт работы с активным кроссовером DSP.

Источник