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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Crossover-Filter für Drei-Wege-Lautsprecher. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Lautsprecher Um Intermodulationsverzerrungen während der Tonwiedergabe zu reduzieren, bestehen die Lautsprecher von Hi-Fi-Systemen aus dynamischen Köpfen für niedrige, mittlere und hohe Frequenzen. Sie sind über Crossover-Filter, die Kombinationen von LC-Filtern für niedrige und hohe Frequenzen sind, mit den Ausgängen von Verstärkern verbunden. Unten ist eine Methode zur Berechnung eines Dreiband-Crossover-Filters nach dem gängigsten Schema. Der Frequenzgang des Crossover-Filters eines Drei-Wege-Lautsprechers ist allgemein in Abb. 1 dargestellt. 1. Hier: N ist der relative Spannungspegel an den Schwingspulen der Köpfe: fn und fv sind die unteren und oberen Grenzfrequenzen des vom Lautsprecher wiedergegebenen Bandes; fр2 und fрXNUMX - Abschnittsfrequenzen.
Idealerweise sollte die Ausgangsleistung bei den Übergangsfrequenzen gleichmäßig auf die beiden Treiber verteilt werden. Diese Bedingung ist erfüllt, wenn bei der Übergangsfrequenz der dem entsprechenden Kopf zugeführte relative Spannungspegel um 3 dB gegenüber dem Pegel im mittleren Teil seines Betriebsfrequenzbandes reduziert ist. Die Übergangsfrequenzen sollten außerhalb des Bereichs der größten Empfindlichkeit des Ohrs (1...3 kHz) gewählt werden. Wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist, kann aufgrund der unterschiedlichen Phasen der Schwingungen, die von den beiden Köpfen bei der Übergangsfrequenz gleichzeitig ausgesendet werden, eine "Verzweigung" des Tons wahrnehmbar sein. Die erste Übergangsfrequenz liegt normalerweise im Frequenzbereich 400 ... 800 Hz und die zweite - 4 ... 6 kHz. In diesem Fall gibt der Niederfrequenzkopf Frequenzen im Bereich fn ... fp1 wieder. Mittelfrequenz - im Bereich fp1 ... fp2 und Hochfrequenz - im Bereich fp2 ... fv. Eine der häufigsten Varianten des elektrischen Schaltplans eines Drei-Wege-Lautsprechers ist in Abb. dargestellt. 2. Hier: B1 ist ein dynamischer Niederfrequenzkopf, der über einen Tiefpassfilter L1C1 mit dem Verstärkerausgang verbunden ist; B2 ist ein Mittelfrequenzkopf, der über einen Bandpassfilter, der aus den Hochpassfiltern C2L3 und den Tiefpassfiltern L2C3 besteht, mit dem Verstärkerausgang verbunden ist. Das Signal wird über die Hochpassfilter C3L2 und C3L4 dem Hochfrequenzkopf B4 zugeführt.
Die Berechnung der Kapazitäten von Kondensatoren und Induktivitäten von Spulen erfolgt auf Basis des Nennwiderstandes der Lautsprecherköpfe. Da die Nennwiderstände der Köpfe und die Nennkapazitäten der Kondensatoren Reihen diskreter Werte bilden und die Übergangsfrequenzen über einen weiten Bereich variieren können, ist es zweckmäßig, in dieser Reihenfolge zu rechnen. Bei gegebenem Nennwiderstand der Köpfe werden die Kapazitäten der Kondensatoren aus einer Reihe von Nennkapazitäten (oder der Gesamtkapazität mehrerer Kondensatoren aus dieser Reihe) so ausgewählt, dass die resultierende Übergangsfrequenz in die obigen Frequenzintervalle fällt. In Trennfiltern werden üblicherweise Metall-Papier-Kondensatoren der Typen MBGO, MBGP und MBM mit einer zulässigen Abweichung von der Nennkapazität von maximal ± 10 % eingesetzt. Die am besten geeigneten Kondensatorwerte für den Einsatz in Filtern sind in der Tabelle aufgeführt. 1.
Die Kapazitäten der Filterkondensatoren C1...C4 für verschiedene Kopfwiderstände und die entsprechenden Übergangsfrequenzen sind in der Tabelle angegeben. 2.
Es ist leicht zu erkennen, dass alle Kapazitätswerte entweder direkt aus dem Nennbereich der Kapazitäten entnommen werden können. oder durch Parallelschaltung von nicht mehr als zwei Kondensatoren erhalten (siehe Tabelle. 1). Nachdem die Kapazitäten der Kondensatoren ausgewählt wurden, werden die Induktivitäten der Spulen in Millihenry gemäß den Formeln bestimmt:
In beiden Formeln: Zg-in Ohm; fp1, fp2 - in Hertz. Da die Impedanz des Kopfes eine frequenzabhängige Größe ist, wird üblicherweise der im Kopfpass angegebene Nennwiderstand Zg zur Berechnung herangezogen, er entspricht dem Mindestwert der Kopfimpedanz im Frequenzbereich oberhalb der Hauptresonanzfrequenz nach oben Grenzfrequenz des Betriebsbandes. Dabei ist zu beachten, dass der tatsächliche Nennwiderstand verschiedener Muster von Köpfen des gleichen Typs um ± 20 % vom Passwert abweichen kann. In einigen Fällen müssen Funkamateure vorhandene dynamische Köpfe mit einer von den Nennimpedanzen der Niederfrequenz- und Hochfrequenzköpfe abweichenden Nennimpedanz als Hochfrequenzköpfe verwenden. In diesem Fall wird die Widerstandsanpassung durchgeführt, indem der Hochfrequenzkopf B3 und der Kondensator C4 an verschiedene Anschlüsse der L4-Spule angeschlossen werden (Abb. 2), d. h. diese Filterspule spielt gleichzeitig die Rolle eines Anpassungs-Spartransformators. Spulen können auf runde Holz-, Kunststoff- oder Papprahmen mit Getinaks-Wangen gewickelt werden. Die untere Wange sollte quadratisch gemacht werden; Daher ist es bequem, es an der Basis zu befestigen - einer Getinax-Platine, auf der Kondensatoren und Spulen angebracht sind. Die Platine wird mit Schrauben an der Unterseite der Lautsprecherbox befestigt. Um zusätzliche nichtlineare Verzerrungen zu vermeiden, müssen die Spulen ohne Kerne aus magnetischen Materialien hergestellt werden. Beispiel für eine Filterberechnung Als Tiefton-Lautsprecherkopf kommt ein dynamischer Kopf 6GD-2 zum Einsatz, dessen Nennwiderstand Zg = 8 Ohm beträgt. als Mittelfrequenz - 4GD-4 mit dem gleichen Wert von Zg und als Hochfrequenz - ZGD-15, für die Zg = 6,5 Ohm. Laut Tabelle. 2 bei Zg = 8 Ohm und Kapazität C1 = C2 = 20 μF fp1 = 700 Hz und für Kapazität C3 = C4 = 3 μF fp2 = 4,8 kHz. Im Filter können MBGO-Kondensatoren mit Standardkapazitäten verwendet werden (C3 und C4 bestehen aus zwei Kondensatoren). Gemäß den obigen Formeln finden wir: L1 = L3 = 2,56 mg; L2 = L4 = 0,375 mH (bei einem Spartransformator ist L4 der Wert der Induktivität zwischen den Klemmen 1-3). Spartransformator-Übersetzungsverhältnis
Auf Abb. Fig. 3 zeigt die Abhängigkeit des Spannungspegels an den Schwingspulen der Köpfe von der Frequenz für ein Dreiwegesystem entsprechend dem Rechenbeispiel. Die Amplituden-Frequenz-Charakteristiken der Niederfrequenz-, Mittelfrequenz- und Hochfrequenzbereiche des Filters werden jeweils mit LF, MF und HF bezeichnet. Bei Übergangsfrequenzen beträgt die Filterdämpfung 3,5 dB (bei einer empfohlenen Dämpfung von 3 dB).
Die Abweichung erklärt sich aus der Differenz zwischen den Gesamtwiderständen der Köpfe und Kapazitäten der Kondensatoren von den angegebenen (Nenn-)Werten und den Induktivitäten der Spulen von den rechnerisch ermittelten. Die Steilheit des Abfalls der Bass- und Mittenkurve beträgt 9 dB pro Oktave und die Hochtonkurve 11 dB pro Oktave. Die HF-Kurve entspricht der uneinheitlichen Aufnahme des Lautsprechers 1 GD-3 (bei den Punkten 1-3). Wie Sie sehen können, führt das Filter in diesem Fall zusätzliche Frequenzverzerrungen ein. Bei der angegebenen Berechnungsmethode wird davon ausgegangen, dass der durchschnittliche Schalldruck bei gleicher elektrischer Eingangsleistung für alle Köpfe etwa den gleichen Wert hat. Wenn der von einem Kopf erzeugte Schalldruck merklich größer ist, empfiehlt es sich, um den Frequenzgang des Lautsprechers schalldruckmäßig zu entzerren, diesen Kopf über einen Spannungsteiler mit dem Filter zu verbinden, dessen Eingangsimpedanz sollte gleich dem in die Berechnung übernommenen Nennwiderstand der Köpfe sein. Autor: E. Frolov, Moskau; Veröffentlichung: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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