Este artigo mostrará como fazer um filtro passa- altas com suas próprias mãos. Mas antes de entrarmos nisso, precisamos entender uma coisa. Quais são os próprios filtros passa alta e baixa.
Definição
Os filtros podem ser divididos em frequências superiores (altas) e inferiores (baixas). Por que as pessoas costumam dizer frequências " altas" e não " altas"? Isso acontece devido ao fato de que as altas frequências na engenharia de som começam a partir de dois kilohertz. Mas dois kilohertz na engenharia de rádio é a frequência do som e, portanto, é chamada de “baixa”.
Há também a frequência média. Refere-se à engenharia de som. Então, o que é um filtro mid-pass? Esta é uma combinação de vários dos dispositivos acima. Também pode ser um filtro passa-banda.
Um filtro passa- alta é um dispositivo eletrônico ou outro que passa as frequências superiores do sinal e que, na entrada, suprime a frequência do sinal de acordo com um corte previamente definido. O grau de supressão também dependerá do tipo específico de filtro.
Baixa frequência difere porque pode passar o sinal de entrada,que estará abaixo do corte definido, ao mesmo tempo em que suprime as altas frequências.
Escopo de aplicação
O filtro passa- altas pode ser usado para isolar sinais de alta frequência. Também é frequentemente usado no processamento de sinais de áudio, por exemplo, em filtros separados, também chamados de filtros cruzados. Eles também são usados para processamento de imagem para que a conversão no domínio da frequência possa ser realizada.
É disso que consiste um filtro passa- alta simples:
- Resistor.
- Capacitor.
O trabalho da resistência sobre a capacitância (R x C) é a constante de tempo (duração do processo) para este filtro, que será inversamente proporcional à frequência de corte em hertz (uma unidade de medida de processos de oscilação).
Calculando o filtro passa- altas
Então, como podemos calcular? Para completar todos os passos em casa, você precisa fazer uma das tabelas de cálculo automático mais simples do Microsoft Excel, mas para isso você precisa ser capaz de usar as fórmulas deste programa.
Você pode usar esta fórmula:
Onde f é a frequência de corte; R é a resistência do resistor, Ohm; C é a capacitância do capacitor, F (farads).
Tipos
Os dispositivos apresentados são de cinco tipos, e agora vamos considerá-los um a um.
- Em forma de U - eles se parecem com a letra P;
- T - lembra a letra T;
- L - lembra a letra G;
- single element (capacitor serve como filtro para altasfrequências);
- multi-link - estes são os mesmos filtros em forma de L, só que neste caso eles são conectados em série.
formato em U
Você pode dizer que esses filtros são os mesmos que os em forma de L, mas eles são unidos por mais uma parte no início. Tudo o que será escrito para a forma de T será verdadeiro para a forma de U. A única diferença é que eles aumentarão o efeito de desvio no circuito de rádio na frente.
Para calcular um filtro em forma de U, você precisará usar a fórmula do divisor de tensão e adicionar um resistor shunt adicional ao primeiro elemento.
Aqui estão exemplos da transição do filtro RC em forma de L para o filtro RC em forma de U também nas altas frequências:
Você pode ver na imagem que outro resistor 2R é adicionado ao circuito original, paralelo ao primeiro.
Aqui está um exemplo de conversão para RL:
Aqui, em vez de um resistor, aparecerá um indutor. Um segundo (2L) também é adicionado, localizado paralelo ao primeiro.
E o terceiro exemplo - conversões para LC:
formato em T
Filtro em forma de T é o mesmo filtro em forma de L, apenas com a adição de mais um elemento.
Serão calculados da mesma forma que o divisor de tensão, que será composto por duas partes com resposta em frequência não linear. Em seguida, ao valor obtido, deve-se somar o número de reatância do terceiro elemento.
Você também pode usar outro método de cálculo,no entanto, é menos preciso na prática. Sua essência está no fato de que após o valor obtido da primeira parte calculada do filtro em forma de L, a variável cresce ou cai em duplicação e é distribuída em dois elementos.
Se for um capacitor, o valor da capacitância das bobinas dobra, se for um resistor ou um indutor, o valor da resistência das bobinas, ao contrário, cai duas vezes.
Exemplos de conversão são mostrados abaixo.
Transição do filtro RC em forma de L para a forma de T:
A imagem mostra que um segundo capacitor (2C) deve ser adicionado para a transição.
Transição RL:
Neste caso, tudo é por analogia. Para uma transição bem-sucedida, você deve adicionar um segundo resistor conectado em série.
Transição LC:
formato em L
Um filtro em forma de L é um divisor de tensão que consiste em dois componentes com uma resposta de frequência não linear (resposta de frequência). Para este filtro, é permitido usar o circuito e todas as fórmulas do divisor de tensão.
Pode ser representado assim:
Se substituirmos R1 por um capacitor, obtemos um filtro passa- alta. Você pode ver uma foto do esquema modificado abaixo:
Fórmulas para cálculo:
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U entrada=U saída(R1+R2)/R2; U fora \u003d U emR2 / (R1 + R2); R total=R1+R2 R1=U entraR2/U sai - R2; R2=U de saídaR total/U de entrada |
Agoravamos dar uma olhada em como calcular.
Filtro passa- alta para tweeters
A estrutura de tal filtro é bastante simples. Ele consistirá em apenas duas partes - um capacitor e uma resistência.
O papel do filtro, que filtrará os componentes de frequência média e baixa no sinal de áudio, desempenhará diretamente o papel do próprio capacitor. E perdoe a tautologia, a resistência atuará como resistência, ou seja, reduzirá o nível de volume.
Importante: as altas frequências não são cortadas pelo equalizador do dispositivo principal - isso levará a um som ruim. É melhor reduzir seu número com resistência.
Resistência ideal será considerada 4,0 e 5,5 Ohm.
Confecção de consumíveis
Para criar um filtro passa- altas para o tweeter, você precisará dos seguintes materiais:
- uma resistência 5,5 ohm;
- uma resistência 4,0 ohm;
- dois capacitores MBM 1.0uF;
- fita adesiva ou tubo termorretrátil.
Filtro passa- alto ativo
Filtros ativos têm uma enorme vantagem sobre seus equivalentes passivos, especialmente em frequências abaixo de 10 kHz. O fato é que os passivos contêm bobinas de indutância aumentada e capacitores, que possuem uma grande capacitância. Por causa disso, eles se tornam volumosos e caros e, portanto, seu desempenho está longe de ser o ideal no final.
Grande indutância é alcançada devido aum aumento do número de voltas da bobina e o uso de um núcleo ferromagnético. Isso libera suas propriedades de indutância pura, porque o fio longo da bobina com um grande número de voltas tem uma resistência significativa, e o núcleo ferromagnético é afetado pela temperatura, o que afeta muito suas propriedades magnéticas. Devido ao fato de que é necessário usar uma grande capacitância, é necessário usar capacitores que não tenham a melhor estabilidade. Estes incluem capacitores eletrolíticos. Os filtros, chamados de ativos, são amplamente desprovidos das desvantagens acima.
Os circuitos diferenciadores e integradores são construídos usando amplificadores operacionais, são os filtros ativos mais simples. Quando os elementos do circuito são selecionados de acordo com instruções claras, observando a dependência da frequência do diferenciador, eles se tornam filtros de alta frequência e, na frequência dos integradores, ao contrário, tornam-se filtros de baixa frequência. Uma foto explicando todos os itens acima é fornecida abaixo:
Filtro passa- altas no amplificador
Vamos considerar montar um amplificador em um carro.
Antes de configurar o amplificador no carro, você precisa redefinir todas as configurações do dispositivo principal para zero. A frequência de cruzamento deve ser definida na faixa de 50-70 Hz. O filtro de canal frontal no amplificador do carro está configurado para altas frequências. A frequência de corte neste caso é definida na faixa de 70-90 Hz.
Se o projeto fornecer amplificação canal a canal dos alto-falantes frontais, você precisará realizar umaconfigurações do tweeter. Para isso, o filtro deve ser ajustado na posição adequada e a frequência de corte deve ser selecionada na região de 2500 Hz.
Entre outras coisas, você precisa ajustar a sensibilidade do amplificador. Para fazer isso, ele deve inicialmente ser zerado, o principal é transferir o dispositivo para o modo de volume máximo e depois começar a aumentar a sensibilidade. No momento em que a distorção do som aparece, você precisa parar de girar o botão e também deve reduzir um pouco a própria sensibilidade.
Ainda há uma maneira simples de verificar a qualidade do som: se, após ligar, forem ouvidos cliques no subwoofer e estalidos no alto-falante, isso significa que há interferência no sinal.
Bass não deve ser ligado a um subwoofer. Para fazer isso, gire o controle de fase do subwoofer em 180 graus. Se este regulador não estiver presente, você precisará trocar os fios de conexão positivo e negativo.
Configure o processador de som. Para fazer isso, você precisa ajustar os atrasos de tempo para cada um dos canais. Você precisa definir um atraso de tempo no canal esquerdo para que o som vindo dos alto-falantes esquerdos chegue ao driver ao mesmo tempo que o direito. Deve parecer que o som está vindo do centro da cabine.
Além de todos os itens acima, o processador de som pode remover a ligação dos graves na parte traseira da cabine. Para fazer isso, você precisa definir os mesmos atrasos nos canais direito e esquerdo da acústica frontal. Isso eliminará a localização de graves ao redor do subwoofer.
Agora você sabe não sócomo calcular e montar um filtro de frequência com suas próprias mãos, mas também como configurar sua operação com a maior precisão possível.
