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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Filtros crossover para altavoces de tres vías. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Altavoces Para reducir la distorsión de intermodulación durante la reproducción del sonido, los altavoces de los sistemas Hi-Fi están compuestos por cabezales dinámicos de baja, media y alta frecuencia. Se conectan a las salidas de los amplificadores a través de filtros cruzados, que son combinaciones de filtros LC de bajas y altas frecuencias. A continuación se muestra un método para calcular un filtro de cruce de tres bandas de acuerdo con el esquema más común. La respuesta de frecuencia del filtro de cruce de un altavoz de tres vías se muestra generalmente en la fig. 1. Aquí: N es el nivel de voltaje relativo en las bobinas de voz de los cabezales: fn y fv son las frecuencias de corte inferior y superior de la banda reproducida por el altavoz; fð1 y fð2 - frecuencias de sección.
Idealmente, la potencia de salida en las frecuencias de cruce debe distribuirse por igual entre los dos controladores. Esta condición se cumple si, en la frecuencia de cruce, el nivel de voltaje relativo suministrado al cabezal correspondiente se reduce en 3 dB en comparación con el nivel en la parte media de su banda de frecuencia operativa. Las frecuencias de cruce deben elegirse fuera de la región de mayor sensibilidad del oído (1...3 kHz). Si no se cumple esta condición, debido a la diferencia en las fases de las oscilaciones emitidas por los dos cabezales en la frecuencia de cruce al mismo tiempo, puede notarse una "bifurcación" del sonido. La primera frecuencia de cruce generalmente se encuentra en el rango de frecuencia 400 ... 800 Hz, y la segunda, 4 ... 6 kHz. En este caso, el cabezal de baja frecuencia reproducirá frecuencias en el rango fn ... fp1. frecuencia media - en el rango fp1 ... fp2 y alta frecuencia - en el rango fp2 ... fv. Una de las variantes comunes del diagrama del circuito eléctrico de un altavoz de tres vías se muestra en la Fig. 2. Aquí: B1 es un cabezal dinámico de baja frecuencia conectado a la salida del amplificador a través de un filtro de paso bajo L1C1; B2 es un cabezal de frecuencias medias conectado a la salida del amplificador a través de un filtro paso banda formado por filtros paso alto C2L3 y filtros paso bajo L2C3. La señal se envía al cabezal de alta frecuencia B3 a través de los filtros de paso alto C2L3 y C4L4.
El cálculo de las capacidades de los condensadores y las inductancias de las bobinas se realiza sobre la base de la resistencia nominal de los cabezales de los altavoces. Dado que las resistencias nominales de los cabezales y las capacidades nominales de los capacitores forman series de valores discretos y las frecuencias de cruce pueden variar en un amplio rango, es conveniente calcular en esta secuencia. Dada la resistencia nominal de los cabezales, las capacitancias de los capacitores se seleccionan de una serie de capacitancias nominales (o la capacitancia total de varios capacitores de esta serie) para que la frecuencia de cruce resultante se encuentre dentro de los intervalos de frecuencia anteriores. En los filtros de aislamiento se suelen utilizar condensadores de papel metálico de los tipos MBGO, MBGP y MBM con una desviación permitida de la capacitancia nominal de no más de ± 10%. En la tabla se muestran las clasificaciones de condensadores más adecuadas para su uso en filtros. 1.
Las capacitancias de los condensadores de filtro C1...C4 para varias resistencias de cabeza y las frecuencias de cruce correspondientes se dan en la Tabla. 2.
Es fácil ver que todos los valores de capacitancia pueden tomarse directamente del rango nominal de capacitancias. u obtenido por conexión en paralelo de no más de dos condensadores (ver tabla. 1). Después de seleccionar las capacidades de los condensadores, las inductancias de las bobinas se determinan en milihenrios de acuerdo con las fórmulas:
En ambas fórmulas: Zg-en ohmios; fp1, fp2 - en hercios. Dado que la impedancia del cabezal es una cantidad dependiente de la frecuencia, normalmente se toma para el cálculo la resistencia nominal Zg indicada en el pasaporte del cabezal, que corresponde al valor mínimo de la impedancia del cabezal en el rango de frecuencia por encima de la frecuencia de resonancia principal hasta la parte superior. frecuencia de corte de la banda operativa. Al mismo tiempo, debe tenerse en cuenta que la resistencia nominal real de varias muestras de cabezas del mismo tipo puede diferir del valor de pasaporte en ± 20%. En algunos casos, los radioaficionados tienen que utilizar cabezales dinámicos existentes con una impedancia nominal diferente de las impedancias nominales de los cabezales de baja y alta frecuencia como cabezales de alta frecuencia. En este caso, la adaptación de la resistencia se lleva a cabo conectando el cabezal de alta frecuencia B3 y el condensador C4 a diferentes terminales de la bobina L4 (Fig. 2), es decir, esta bobina de filtro desempeña simultáneamente el papel de un autotransformador de adaptación. Las bobinas se pueden enrollar en marcos redondos de madera, plástico o cartón con mejillas getinaks. La mejilla inferior debe quedar cuadrada; por lo tanto, es conveniente conectarlo a la base: una placa getinax, en la que se conectan los condensadores y las bobinas. La placa se fija con tornillos a la parte inferior de la caja del altavoz. Para evitar distorsiones no lineales adicionales, las bobinas deben fabricarse sin núcleos de materiales magnéticos. Ejemplo de cálculo de filtro Como cabezal de altavoz de baja frecuencia se utiliza un cabezal dinámico 6GD-2, cuya resistencia nominal es Zg = 8 ohmios. como uno de frecuencia media - 4GD-4 con el mismo valor de Zg y uno de alta frecuencia - ZGD-15, para el cual Zg = 6,5 Ohm. Según Tabla. 2 a Zg=8 Ohm y capacitancia C1=C2=20 μF fp1=700 Hz, y para capacitancia C3=C4=3 μF fp2=4,8 kHz. En el filtro se pueden utilizar condensadores MBGO con capacidades estándar (C3 y C4 están formados por dos condensadores). Según las fórmulas anteriores, encontramos: L1=L3=2,56 mg; L2=L4=0,375mH (para un autotransformador, L4 es el valor de la inductancia entre los terminales 1-3). Relación de transformación del autotransformador
En la fig. 3 muestra la dependencia del nivel de voltaje en las bobinas de voz de los cabezales con respecto a la frecuencia para un sistema de tres vías correspondiente al ejemplo de cálculo. Las características de frecuencia de amplitud de las regiones de frecuencia baja, frecuencia media y frecuencia alta del filtro se denominan LF, MF y HF, respectivamente. En las frecuencias de cruce, la atenuación del filtro es de 3,5 dB (con una atenuación recomendada de 3 dB).
La desviación se explica por la diferencia entre las resistencias totales de los cabezales y las capacidades de los condensadores de los valores (nominales) dados y las inductancias de las bobinas de las obtenidas por cálculo. La inclinación de la disminución de las curvas de graves y medios es de 9 dB por octava y la curva de alta frecuencia es de 11 dB por octava. La curva HF corresponde a la inclusión descoordinada del altavoz 1 GD-3 (en los puntos 1-3). Como puede verse, en este caso el filtro introduce distorsiones de frecuencia adicionales. En el método de cálculo dado, se supone que la presión sonora promedio con la misma potencia eléctrica de entrada para todos los cabezales tiene aproximadamente el mismo valor. Si la presión sonora generada por algún cabezal es notablemente mayor, entonces para igualar la respuesta de frecuencia del altavoz en términos de presión sonora, se recomienda conectar este cabezal al filtro a través de un divisor de tensión, cuya impedancia de entrada debe ser igual a la impedancia nominal de los cabezales adoptados en el cálculo. Autor: E. Frolov, Moscú; Publicación: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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