Активный фильтр для сабвуфера

Очень часто при создании качественной домашней аудиосистемы возникает вопрос, что подать на вход усилителя сабвуфера? Просто так подавать "сырой" необработанный сигнал нельзя, ведь сабвуфер должен воспроизводить только узкую полосу частот в нижней части слышимого диапазона. Конечно, можно сделать простейший пассивный фильтр из резисторов и конденсаторов, но он, во-первых, будет малоэффективным с точки зрения ослабления "ненужных" частот, и во-вторых, сильно ослабит уровень сигнала. Здесь на помощь приходят активные фильтры, в них уже используются активные компоненты (в частности, операционные усилители), они требуют внешнего питания, но зато обладают высокой эффективностью, и вдобавок позволяют вручную устанавливать полосу среза. Об одном из таких фильтров пойдёт речь в этой статье, его схема представлена ниже.



Она содержит в себе 4 операционных усилителя (или два сдвоенных на плате), из них U1.1 и U1.2 образуют сумматор, который смешивает сигналы с правого и левого каналов. Очень часто в фильтрах сабвуферов используют просто один канал, оставляя второй неподключенным - такая схема имеет право на жизнь, но в ней часть полезного сигнала может потеряться, а при использовании такого сумматора будут задействованы оба канала. На элементах U2.1 U2.2 собран непосредственно сам фильтр, при этом на нём присутствуют переменные резисторы RV1, RV2, которые отвечают за сдвиг сигнала по фазе и регулировку частоты среза. Регулировка фазы нужна, так как фильтр, при срезе "ненужных" частот несколько сдвигает сигнал по фазе (такова особенность работы активных фильтров), и если его не компенсировать, то может получится так, что динамики акустической системы и динамик сабвуфера будут работать в противофазе, взаимокомпенсируя колебания. Чтобы этого не произошло, с помощью потенциометра регулировки сдвига по фазе нужно отстроить звук "на слух", после сборки схемы. Наиболее точную настройку можно произвести с помощью осциллографа и генератора, наблюдая за сдвигом фазы между сигналом на входе и выходе схемы, его быть не должно. Регулировка частоты среза также настраивается на слух, после сборки схемы. Выход схемы, обозначенный Out, подключается ко входу усилителя сабвуфера.
Номиналы элементов со схемы представлены в списке ниже:

U1, U2 - TL072, TL082, NE5532
R1 - R4 - 47...51 кОм
R5, R6, R9 - 270 кОм
R7, R8 - 220 Ом
R10, R12, R13 - 10 кОм
R11 - 12...13 кОм
RV1 - 30-50 кОм (6 ног, сдвоенный)
RV2 - 10 кОм (3 ноги, одинарный)
C1, C2, C6 - 0.047 мкФ (пленочный)
C3, C4 - 0.022 мкФ (пленочный)
C5, C7 - 0.01 мкФ (пленочный)
C8 - 0.001 мкФ (пленочный)
C9, C10 - 0.1 мкФ (керамический)
C11-C14 - 22 мкФ 16В.
Резисторы оптимально взять мощностью 0,125-0,25 ватт, электролитические конденсаторы напряжением как минимум 16 вольт. Плата рассчитана на установку конденсаторов, расстояние между выводами которых 5 мм (кроме электролитических).

Технические характеристики фильтра:

Напряжение питания — от 9 до 15В.

Потребление тока — не более 10 мА.

Частота среза — регулируемая, от 50 до 200 Гц.

Затухание сигнала (при частоте 1кГц) — 40дБ


Приступаем к сборке схемы. Схема собирается на печатной плате, файл которой для программы Sprint Layout прилагается к статье. Плата выполняется методом ЛУТ, при этом потенциометры RV1 и RV2 устанавливаются прямо на неё. Обратите внимание, что RV1 - сдвоенный, то есть содержит в себе, по сути, два одинарных потенциометра, расположенных на одном валу. Провода с выхода Оut, питание платы, и провода для входного сигнала подпаиваются непосредственно на плату. Обратите внимание, что провода для входа и выхода сигнала нужно брать экранированные, иначе, особенно на большой громкости, сабвуфер будет фонить.
Процесс сборки платы стандартный: переносим рисунок на подготовленный текстолит, рисунок нужно напечатать на термотрансферной бумаге лазерным принтером. После этого травим плату, сверлим отверстия, залуживаем дорожки, они приобретут красивый блеск. Запаиваем детали, при этом для установки микросхем можно использовать панельки, как на фото. В этом случае появится возможность быстро сменить микросхемы при необходимости. Если взять отрезок текстолита с запасом, то появится возможность просверлить по углам отверстия, чтобы в дальнейшем жёстком закрепить плату в корпусе винтами.



Такой фильтр можно использовать с любым усилителем, например, хорошо подойдут мощные усилители на микросхемах TDA7293, TDA7294, либо готовые модули усилителей класса Д, имеющие большой КПД. Плату фильтра можно в дальнейшем расположить как в отдельном корпусе (при этом, если он будет металлическим, экранированные провода не потребуются), так и внутри корпуса усилителя. При этом обе ручки настройки расположены на краю платы, что позволит без труда разместить её на стенке корпуса, закрепив на гайки потенциометров. Таким образом, данная схема фильтра является наиболее правильной с точки зрения схемотехники, так как содержит в себе сумматор сигналов правого и левого канала, а также ручки для подстройки сдвига фазы и частоты среза. Схема имеет высокое входное сопротивление, а значит, её можно без проблем включать параллельно вместе с основным усилителем к любому источнику сигнала, будто то компьютер, телефон или плеер. Удачной сборки!



Этот пост может содержать партнерские ссылки. Это означает, что я зарабатываю небольшую комиссию за ссылки, используемые без каких-либо дополнительных затрат для вас. Дополнительную информацию смотрите в моей политике конфиденциальности.