Для сабвуфера використаємо фільтр нижніх частот Батерворта другого порядку, який зображений на рис. 2.1 Задача полягає в тому, щоб даний фільтр мав не фіксовану частоту зрізу, а регульовану в певних межах. Вирішити це питання можна наступним чином. Враховуючи те, що частоту зрізу у фільтрі нижніх частот Батерворта задає RC-ланка, яка стоїть на вході операційного підсилювача. Отже, щоб була можливість змінювати частоту зрізу, необхідно зробити змінними R або С елемент. Оскільки змінювати ємність складно технологічно, дорого і мала надійність роботи, тому вибираємо варіант із зміною опору резистора. Така схема матиме наступний вигляд (рис. 2.4.1):
Резистори R1 та R4 необхідні для того, щоб можна було задати мінімальну частоту зрізу, коли змінний резистор буде в крайньому положенні.
Згідно з технічним завданням частота зрізу даного фільтра повинна регулюватись в межах від 100 до 200 Гц.
Проведемо методику розрахунку, описану в розділі 2, із врахуванням наведених вище вимог.
Розрахунок ємності С проведемо за формулою (2.2.3):
С = 1/(2πfзрR).
Задаємось номіналом опору R2 = R3 = R = 10 кОм. Оскільки частота у нас регульована, тому для початку візьмемо середнє значення
С = 1/ (2π·150·10·103) = 100 нФ.
Виберемо номінал ємності С рівним 75 нФ.
Маючи фіксоване значення С за формулою
R = 1/(2πfзрC) (2.4.1)
прослідкуємо, в яких межах повинен змінюватись номінал резистора для забезпечення частоти зрізу від 100 до 200 Гц.
R(fзр=100 Гц) = 1/(2π·100·68·10-9) = 15915 Ом,
R(fзр=200 Гц) = 1/(2π·200·68·10-9) = 10610 Ом.
За результатами розрахунків проведемо вибір номіналів резисторів:
R1 = R4= 10 кОм,
R2 = R3= 6,8 кОм.
Оскільки опір зворотнього зв’язку R5 рекомендується приймати в два рази більшим за R, а він складається із двох резисторів: постійного номіналом 10 кОм і змінного – 6,8 кОм, то візьмемо в два рази більший від середнього значення: R5 = 22 кОм.
Провівши комп’ютерний аналіз отримаємо наступні графіки:
Оскільки частота зрізу даного фільтра є регульованою і не має чіткого фіксованого значення, то доцільним є застосування елементів із меншою точністю, собівартість яких є нижчою за високоточні.
Застосуємо наступні типи елементів:
R1, R4 C2-23-0,125-10кОм±5% А-В-В-А ОЖО.467.107.ТУ,
R5C2-23-0,125-22кОм±5% А-В-В-А ОЖО.467.107.ТУ,
R2, R3 CП3-9а-16-68кОм±10% ОЖО.468.112.ТУ,
С1,С2 К73-17-63В-0,1мкФ±10% ОЖО.461.104.ТУ,
С3 К73-17-63В-0,03мкФ±10% ОЖО.461.104.ТУ.
Розрахунок фазоповертача
Роль фазоінвертора або регулятора фазової затримки використовується у сабвуфері з метою зменшення фазочастотних спотворень, які можуть виникати в ланках звуковідтворювального тракту, узгодження фазочастотних характеристик сабвуфера і основних каналів акустичної системи та для компенсації недоліків фонограм. Як регулятор фазової затримки, використаємо всепропускаючу ланку 1-го порядку , схема якої приведена на рис. 2.5.1.
 |
Коефіціент перетворення напруги такої ланки, який виводиться на підставі схеми ланки при умові, що підсилення операційного підсилювача КUОП = ∞, описується таким математичним виразом:
(2.5.1)
Приймемо R1=R2=R. Вибираємо R1=R2=10кОм.
Тоді 
або 
. (2.5.2)
Модуль 
(2.5.3)
 |
Аргумент 
. (2.5.4)
 |
На підставі формули для φКU бачимо, що змінюючи, наприклад R3, можна змінювати (регулювати) значення фази. Отже, замінивши резистор R3 на потенціонометр, отримаємо регулятор фази (регулятор фазової затримки). Для розрахунку граничних значень опору R3 задамося тим, що на частоті зрізу сабвуфера фаза регулятора повинна змінюватися в межах від 100 до 900. Частота зрізу сабвуфера змінюється від 100 до 200 Гц. Вибираємо fзр = 150 Гц. З вищезаписаного виразу для φКU визначаємо R3:
. (2.5.5)
Для розрахунку граничних значень R3 вибираємо С=0,1 мкФ.
Розраховуємо R3
а) при φКU = 100
б) при φКU = 900
Отже, опір R3 повинен змінюватися від 121338 Ом до 10616 Ом.
Для цього складемо ланку з постійного опору R3/ = 10 кОм та потенціонометра R3// = 100 кОм. Схема регулятора фази прийме вигляд (рис. 2.5.2):
Результати моделювання регулятора фази з допомогою системи схемотехнічного проектування MicroCap VI (рис. 2.5.3).
Дата: 2019-07-30, просмотров: 284.
