این مقاله به شما می گوید که چگونه با دستان خود یک فیلتر بالاگذر بسازید. اما قبل از ورود به این موضوع، باید چیزی را درک کنیم. خود فیلترهای بالا و پایین چه هستند.
تعریف
فیلترها را می توان به فرکانس های بالا (بالا) و پایین (پایین) تقسیم کرد. چرا مردم اغلب فرکانس های "بالا" و نه "بالا" را می گویند؟ این به دلیل این واقعیت است که فرکانس های بالا در مهندسی صدا از دو کیلوهرتز شروع می شود. اما دو کیلوهرتز در مهندسی رادیو فرکانس صدا است و به همین دلیل به آن "کم" می گویند.
همچنین چیزی به نام فرکانس متوسط وجود دارد. به مهندسی صدا اشاره دارد. پس فیلتر میانی چیست؟ این ترکیبی از چندین دستگاه فوق است. همچنین می تواند یک فیلتر باند گذر باشد.
فیلتر بالاگذر یک دستگاه الکترونیکی یا دستگاه دیگری است که فرکانس‌های بالای سیگنال را عبور می‌دهد و در ورودی فرکانس سیگنال را مطابق با یک قطع قبلی تنظیم شده سرکوب می‌کند. درجه سرکوب به نوع خاصی از فیلتر نیز بستگی دارد.
فرکانس پایین از این جهت متفاوت است که می تواند سیگنال ورودی را ارسال کند،که زیر حد تعیین شده خواهد بود و در عین حال فرکانس های بالا را سرکوب می کند.
دامنه کاربرد
فیلتر بالا گذر را می توان برای جداسازی سیگنال های فرکانس بالا استفاده کرد. همچنین اغلب در پردازش سیگنال های صوتی استفاده می شود، به عنوان مثال، در فیلترهای جداگانه، که به آنها فیلتر متقاطع نیز می گویند. آنها همچنین برای پردازش تصویر استفاده می شوند تا تبدیل دامنه فرکانس انجام شود.
این همان چیزی است که یک فیلتر بالاگذر ساده از آن تشکیل شده است:
- مقاومت.
- خازن.
کار مقاومت روی ظرفیت (R x C) ثابت زمانی (مدت فرآیند) برای این فیلتر است که با فرکانس قطع در هرتز (واحد اندازه گیری فرآیندهای نوسان) نسبت معکوس خواهد داشت..
محاسبه فیلتر بالاگذر
پس چگونه می توانیم محاسبه کنیم؟ برای انجام تمام مراحل در خانه، باید یکی از ساده ترین جداول محاسبه خودکار را در مایکروسافت اکسل بسازید، اما برای این کار باید بتوانید از فرمول های این برنامه استفاده کنید.
می توانید از این فرمول استفاده کنید:
جایی که f فرکانس قطع است. R مقاومت مقاومت، اهم است. C ظرفیت خازن، F (فاراد) است.
انواع
دستگاه های ارائه شده در پنج نوع هستند و اکنون آنها را یکی یکی بررسی می کنیم.
- U شکل - شبیه حرف P هستند؛
- T شکل - شبیه حرف T;
- L شکل - شبیه حرف G؛
- تک عنصر (خازن به عنوان فیلتر برای بالا عمل می کندفرکانس ها)؛
- multi-link - اینها همان فیلترهای L شکل هستند، فقط در این مورد آنها به صورت سری به هم متصل می شوند.
U شکل
می توان گفت که این فیلترها مانند فیلترهای L شکل هستند، اما در ابتدا با یک قسمت دیگر به هم متصل می شوند. هر چیزی که برای T شکل نوشته خواهد شد برای U شکل صادق خواهد بود. تنها تفاوت این است که آنها اثر شنتینگ را در مدار رادیویی جلویی افزایش می دهند.
برای محاسبه یک فیلتر U شکل، باید از فرمول تقسیم کننده ولتاژ استفاده کنید و یک مقاومت شنت اضافی به عنصر اول اضافه کنید.
در اینجا نمونه هایی از انتقال فیلتر RC L شکل به فیلتر RC U شکل با فرکانس های بالا آورده شده است:
در تصویر می بینید که یک مقاومت 2R دیگر به موازات مدار اول اضافه شده است.
در اینجا مثالی از تبدیل به RL آمده است:
در اینجا، به جای یک مقاومت، یک سلف ظاهر می شود. یک دوم (2L) نیز اضافه شده است که موازی با اولی قرار دارد.
و مثال سوم - تبدیل به LC:
T شکل
فیلتر T شکل همان فیلتر L شکل است، فقط با افزودن یک عنصر دیگر.
آنها مانند تقسیم کننده ولتاژ محاسبه می شوند که از دو قسمت با پاسخ فرکانس غیر خطی تشکیل شده است. سپس به مقدار بدست آمده باید تعداد راکتانس عنصر سوم را اضافه کنید.
همچنین می توانید از روش محاسبه دیگری استفاده کنید،با این حال، در عمل از دقت کمتری برخوردار است. ماهیت آن در این واقعیت نهفته است که پس از مقدار بدست آمده از اولین قسمت محاسبه شده فیلتر L شکل، متغیر رشد می کند یا دو برابر می شود و بر روی دو عنصر توزیع می شود.
اگر خازن باشد، مقدار ظرفیت سیم پیچ ها دو برابر می شود، اگر مقاومت یا چوک باشد، برعکس، مقدار مقاومت سیم پیچ ها دو برابر می شود.
نمونه‌های تبدیل در زیر نشان داده شده است.
انتقال از فیلتر RC L شکل به T شکل:
تصویر نشان می دهد که یک خازن دوم (2C) باید برای انتقال اضافه شود.
Transition RL:
در این مورد، همه چیز به قیاس است. برای یک انتقال موفق، باید یک مقاومت دوم متصل به صورت سری اضافه کنید.
Transition LC:
L شکل
فیلتر L شکل یک تقسیم کننده ولتاژ است که از دو جزء با پاسخ فرکانس غیر خطی (پاسخ فرکانس) تشکیل شده است. برای این فیلتر، استفاده از مدار و تمام فرمول های تقسیم کننده ولتاژ مجاز است.
می توان آن را اینگونه نشان داد:
اگر R1 را با خازن جایگزین کنیم، یک فیلتر بالاگذر دریافت می کنیم. می توانید عکسی از طرح اصلاح شده را در زیر مشاهده کنید:
فرمول‌های محاسبه:
|
U in=U out(R1+R2)/R2; U out \u003d U درR2 / (R1 + R2)؛ R total=R1+R2 R1=U inR2/U out - R2; R2=U outR کل/U در |
اکنونبیایید نگاهی به نحوه محاسبه بیاندازیم.
فیلتر High Pass برای توییترها
ساختار چنین فیلتری بسیار ساده است. این فقط از دو بخش تشکیل شده است - یک خازن و یک مقاومت.
نقش فیلتر که اجزای فرکانس متوسط و فرکانس پایین را در سیگنال صوتی فیلتر می کند، مستقیماً نقش خود خازن را بازی می کند. و ببخشید توتولوژی، مقاومت به عنوان مقاومت عمل می کند، یعنی سطح صدا را کاهش می دهد.
مهم: فرکانس‌های بالا توسط اکولایزر دستگاه اصلی قطع نمی‌شوند - این منجر به صدای بد می‌شود. بهتر است تعداد آنها را با مقاومت کاهش دهید.
مقاومت بهینه 4.0 و 5.5 اهم در نظر گرفته می شود.
مواد مصرفی کاردستی
برای ایجاد یک فیلتر بالاگذر برای توییتر به مواد زیر نیاز دارید:
- یک مقاومت 5.5 اهم؛
- یک مقاومت 4.0 اهم؛
- دو خازن MBM 1.0uF;
- چسب نواری یا لوله گرما شرینک.
فیلتر High Pass Active
فیلترهای فعال نسبت به همتایان غیرفعال خود مزیت زیادی دارند، به خصوص در فرکانس های زیر ۱۰ کیلوهرتز. واقعیت این است که غیرفعال ها حاوی سیم پیچ هایی با اندوکتانس و خازن های افزایش یافته هستند که ظرفیت زیادی دارند. به همین دلیل، آنها بزرگ و گران هستند و بنابراین عملکرد آنها در نهایت با ایده آل فاصله زیادی دارد.
اندوکتانس عالی به دلیل به دست می آیدافزایش تعداد چرخش سیم پیچ و استفاده از یک هسته فرومغناطیسی. این خاصیت اندوکتانس خالص خود را آزاد می کند، زیرا سیم بلند سیم پیچ با تعداد چرخش زیاد مقاومت قابل توجهی دارد و هسته فرومغناطیسی تحت تأثیر دما قرار می گیرد که به شدت بر خواص مغناطیسی آن تأثیر می گذارد. با توجه به اینکه استفاده از ظرفیت بزرگ ضروری است، باید از خازن هایی استفاده کرد که بهترین پایداری را ندارند. خازن های الکترولیتی از جمله این موارد هستند. فیلترهایی که فعال نامیده می شوند، عمدتاً فاقد معایب فوق هستند.
مدارهای تمایزکننده و یکپارچه با استفاده از تقویت کننده های عملیاتی ساخته می شوند، آنها ساده ترین فیلترهای فعال هستند. هنگامی که عناصر مدار طبق دستورالعمل های واضح انتخاب می شوند، با رعایت وابستگی به فرکانس متمایز کننده، آنها به فیلترهای فرکانس بالا تبدیل می شوند و برعکس در فرکانس انتگرالگرها به فیلترهای فرکانس پایین تبدیل می شوند. عکسی که تمام موارد فوق را توضیح می دهد در زیر آورده شده است:
فیلتر بالاگذر در تقویت کننده
بیایید راه اندازی یک تقویت کننده در خودرو را در نظر بگیریم.
قبل از تنظیم آمپلی فایر در خودرو، باید تمام تنظیمات دستگاه اصلی را صفر کنید. فرکانس متقاطع باید در محدوده 50-70 هرتز تنظیم شود. فیلتر کانال جلو روی آمپلی فایر در خودرو روی فرکانس های بالا تنظیم شده است. فرکانس قطع در این مورد در محدوده 70-90 هرتز تنظیم شده است.
اگر طراحی تقویت کانال به کانال بلندگوهای جلو را فراهم می کند، پس باید جداگانه انجام دهید.تنظیمات توییتر برای انجام این کار، فیلتر باید در موقعیت مناسب تنظیم شود و فرکانس قطع باید در منطقه 2500 هرتز انتخاب شود.
از جمله موارد دیگر، باید حساسیت آمپلی فایر را تنظیم کنید. برای انجام این کار، ابتدا باید به صفر بازنشانی شود، نکته اصلی این است که دستگاه را به حالت حداکثر حجم انتقال دهید و سپس شروع به افزایش حساسیت کنید. در لحظه ای که اعوجاج صدا ظاهر می شود، باید چرخاندن دستگیره را متوقف کنید و همچنین باید کمی حساسیت را کاهش دهید.
هنوز یک راه ساده برای بررسی کیفیت صدا وجود دارد: اگر پس از روشن کردن، صدای کلیک در ساب ووفر و صدای ترق در بلندگو شنیده شود، به این معنی است که سیگنال تداخل دارد.
بیس نباید به ساب ووفر وصل شود. برای انجام این کار، کنترل فاز روی ساب ووفر را 180 درجه بچرخانید. اگر این تنظیم کننده وجود ندارد، باید سیم های اتصال مثبت و منفی را عوض کنید.
پردازنده صدا را راه اندازی کنید. برای انجام این کار، باید تاخیرهای زمانی را برای هر یک از کانال ها تنظیم کنید. باید یک تاخیر زمانی در کانال سمت چپ تنظیم کنید تا صدایی که از بلندگوهای چپ می آید همزمان با صدای سمت راست به راننده برسد. باید احساس کنید که صدا از مرکز کابین می آید.
علاوه بر همه موارد فوق، پردازنده صدا می تواند باس اتصال به پشت کابین را حذف کند. برای انجام این کار، باید تاخیرهای یکسانی را در کانال های راست و چپ آکوستیک جلو تنظیم کنید. این کار محلی سازی باس را در اطراف ساب ووفر حذف می کند.
اکنون نه تنها می دانیدچگونه یک فیلتر فرکانس را با دستان خود محاسبه و مونتاژ کنید، و همچنین چگونه عملکرد آن را تا حد امکان دقیق تنظیم کنید.
