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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Filtros de crossover para alto-falantes de três vias. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Alto-falantes Para reduzir a distorção de intermodulação durante a reprodução do som, os alto-falantes dos sistemas Hi-Fi são compostos de cabeças dinâmicas de baixa, média e alta frequência. Eles são conectados às saídas dos amplificadores através de filtros crossover, que são combinações de filtros LC de baixas e altas frequências. Abaixo está um método para calcular um filtro crossover de três bandas de acordo com o esquema mais comum. A resposta de frequência do filtro crossover de um alto-falante de três vias é geralmente mostrada na fig. 1. Aqui: N é o nível de tensão relativa nas bobinas de voz das cabeças: fn e fv são as frequências de corte inferior e superior da banda reproduzida pelo alto-falante; fр1 e fр2 - freqüências de seção.
Idealmente, a potência de saída nas frequências de cruzamento deve ser distribuída igualmente entre os dois drivers. Esta condição é satisfeita se, na frequência de cruzamento, o nível de tensão relativo fornecido à cabeça correspondente for reduzido em 3 dB em relação ao nível na parte média da sua banda de frequência de operação. As frequências de crossover devem ser escolhidas fora da região de maior sensibilidade da orelha (1...3 kHz). Se esta condição não for atendida, devido à diferença nas fases das oscilações emitidas pelas duas cabeças na frequência de crossover ao mesmo tempo, pode ser perceptível uma "bifurcação" do som. A primeira frequência de cruzamento geralmente está na faixa de frequência de 400 ... 800 Hz e a segunda - 4 ... 6 kHz. Neste caso, o cabeçote de baixa frequência reproduzirá frequências na faixa fn ... fp1. frequência média - na faixa fp1 ... fp2 e alta frequência - na faixa fp2 ... fv. Uma das variantes comuns do diagrama do circuito elétrico de um alto-falante de três vias é mostrada na Fig. 2. Aqui: B1 é um cabeçote dinâmico de baixa frequência conectado à saída do amplificador através de um filtro passa-baixa L1C1; B2 é um cabeçote de média frequência conectado à saída do amplificador através de um filtro passa-banda formado por filtros passa-alta C2L3 e filtros passa-baixa L2C3. O sinal é alimentado ao cabeçote de alta frequência B3 através dos filtros passa-alta C2L3 e C4L4.
O cálculo de capacitâncias de capacitores e indutâncias de bobinas é realizado com base na resistência nominal das cabeças dos alto-falantes. Como as resistências nominais das cabeças e as capacitâncias nominais dos capacitores formam séries de valores discretos, e as frequências de cruzamento podem variar em uma ampla faixa, é conveniente calcular nesta sequência. Dada a resistência nominal das cabeças, as capacitâncias dos capacitores são selecionadas de uma série de capacitâncias nominais (ou a capacitância total de vários capacitores desta série) de modo que a frequência de cruzamento resultante caia dentro dos intervalos de frequência acima. Em filtros de isolamento, capacitores de papel metálico dos tipos MBGO, MBGP e MBM são normalmente usados com um desvio permitido da capacitância nominal não superior a ± 10%. As classificações de capacitores mais adequadas para uso em filtros são fornecidas na tabela. 1.
As capacitâncias dos capacitores de filtro C1...C4 para várias resistências de cabeça e as frequências de cruzamento correspondentes são fornecidas na Tabela. 2.
É fácil ver que todos os valores de capacitância podem ser obtidos diretamente da faixa nominal de capacitâncias. ou obtido por ligação em paralelo de não mais de dois condensadores (ver tabela. 1). Depois que as capacitâncias dos capacitores são selecionadas, as indutâncias das bobinas são determinadas em milhenries de acordo com as fórmulas:
Em ambas as fórmulas: Zg-in ohms; fp1, fp2 - em hertz. Como a impedância do cabeçote é uma grandeza dependente da frequência, a resistência nominal Zg indicada no passaporte do cabeçote é geralmente tomada para cálculo, correspondendo ao valor mínimo da impedância do cabeçote na faixa de frequência acima da frequência de ressonância principal até a parte superior. frequência de corte da banda de operação. Ao mesmo tempo, deve-se ter em mente que a resistência nominal real de várias amostras de cabeças do mesmo tipo pode diferir do valor do passaporte em ± 20%. Em alguns casos, os radioamadores têm que usar cabeças dinâmicas existentes com uma impedância nominal diferente das impedâncias nominais das cabeças de baixa e alta frequência como cabeças de alta frequência. Neste caso, a correspondência de resistência é realizada conectando a cabeça de alta frequência B3 e o capacitor C4 a diferentes terminais da bobina L4 (Fig. 2), ou seja, esta bobina de filtro desempenha simultaneamente o papel de um autotransformador correspondente. As bobinas podem ser enroladas em molduras redondas de madeira, plástico ou papelão com bochechas getinaks. A bochecha inferior deve ser quadrada; por isso é conveniente conectá-lo à base - uma placa getinax, na qual capacitores e bobinas estão conectados. A placa é fixada com parafusos na parte inferior da caixa do alto-falante. Para evitar distorções não lineares adicionais, as bobinas devem ser feitas sem núcleos feitos de materiais magnéticos. Exemplo de cálculo de filtro Como cabeça de alto-falante de baixa frequência, é usada uma cabeça dinâmica 6GD-2, cuja resistência nominal é Zg = 8 Ohm. como de média frequência - 4GD-4 com o mesmo valor de Zg e como de alta frequência - ZGD-15, para o qual Zg = 6,5 Ohm. De acordo com a Tabela. 2 em Zg=8 Ohm e capacitância C1=C2=20 μF fp1=700 Hz, e para capacitância C3=C4=3 μF fp2=4,8 kHz. No filtro podem ser usados capacitores MBGO com capacitâncias padrão (C3 e C4 são compostos por dois capacitores). De acordo com as fórmulas acima, encontramos: L1=L3=2,56 mg; L2=L4=0,375mH (para um autotransformador, L4 é o valor da indutância entre os terminais 1-3). Relação de transformação do autotransformador
Na fig. 3 mostra a dependência do nível de tensão nas bobinas de voz das cabeças na frequência para um sistema de três vias correspondente ao exemplo de cálculo. As características de amplitude-frequência das regiões de baixa frequência, média e alta frequência do filtro são designadas LF, MF e HF, respectivamente. Nas frequências de crossover, a atenuação do filtro é de 3,5 dB (com uma atenuação recomendada de 3 dB).
O desvio é explicado pela diferença entre as resistências totais das cabeças e capacitâncias dos capacitores dos valores dados (nominais) e as indutâncias das bobinas daquelas obtidas pelo cálculo. A inclinação do declínio das curvas de graves e médios é de 9 dB por oitava e a curva de alta frequência é de 11 dB por oitava. A curva HF corresponde à inclusão não coordenada do alto-falante 1 GD-3 (nos pontos 1-3). Como pode ser visto, neste caso o filtro introduz distorções de frequência adicionais. No método de cálculo dado, assume-se que a pressão sonora média na mesma potência elétrica de entrada para todas as cabeças tem aproximadamente o mesmo valor. Se a pressão sonora gerada por qualquer cabeçote for visivelmente maior, para equalizar a resposta de frequência do alto-falante em termos de pressão sonora, recomenda-se conectar esse cabeçote ao filtro através de um divisor de tensão, cuja impedância de entrada deve ser igual à resistência nominal das cabeças adotadas no cálculo. Autor: E. Frolov, Moscou; Publicação: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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