スリーウェイスピーカー用のクロスオーバーフィルター。スキーム、説明

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XNUMXウェイスピーカー用のクロスオーバーフィルター。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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サウンド再生中の相互変調歪みを低減するために、Hi-Fiシステムのスピーカーは、低周波数、中周波数、および高周波数のダイナミックヘッドで構成されています。これらは、低周波数と高周波数のLCフィルターの組み合わせであるクロスオーバーフィルターを介してアンプの出力に接続されます。

以下は、最も一般的なスキームに従ってXNUMXバンドクロスオーバーフィルターを計算する方法です。

スリーウェイスピーカーのクロスオーバーフィルターの周波数応答は、一般的に図1に示されています。 1.ここで、Nはヘッドのボイスコイルの相対電圧レベルです。fnとfvは、スピーカーによって再生される帯域の下限と上限のカットオフ周波数です。 fр2およびfрXNUMX-セクション周波数。

スリーウェイスピーカー用クロスオーバーフィルター

理想的には、クロスオーバー周波数での出力電力は、3つのドライバー間で均等に分配される必要があります。この条件は、クロスオーバー周波数で、対応するヘッドに供給される相対電圧レベルが、その動作周波数帯域の中央部分のレベルと比較してXNUMXdB減少した場合に満たされます。

クロスオーバー周波数は、耳の感度が最も高い領域（1 ... 3 kHz）の外側で選択する必要があります。この条件が満たされない場合、クロスオーバー周波数で400つのヘッドによって同時に放出される振動の位相の違いにより、音の「分岐」が目立つ場合があります。通常、最初のクロスオーバー周波数は800〜4 Hzの周波数範囲にあり、6番目のクロスオーバー周波数は1〜1kHzです。この場合、低周波ヘッドはfn...fp2の範囲の周波数を再生します。中周波数-範囲fp2...fpXNUMXおよび高周波数-範囲fpXNUMX...fv。

スリーウェイスピーカーの電気回路図の一般的なオプションの 2 つを図に示します。 1. ここで: B1 - ローパスフィルター L1C2 を介してアンプの出力に接続された低周波ダイナミックヘッド。 B2 - ハイパスフィルター C3L2 とローパスフィルター L3C3 で形成されるバンドパスフィルターを介してアンプ出力に接続されたミッドレンジヘッド。信号は、ハイパスフィルタＣ２Ｌ３およびＣ４Ｌ４を介して高周波ヘッドＢ３に供給される。

スリーウェイスピーカー用クロスオーバーフィルター

コンデンサの静電容量とコイルのインダクタンスの計算は、スピーカーヘッドの公称抵抗に基づいて実行されます。ヘッドの公称抵抗とコンデンサの公称静電容量は一連の離散値を形成し、クロスオーバー周波数は広範囲にわたって変化する可能性があるため、この順序で計算すると便利です。ヘッドの公称抵抗が与えられると、コンデンサの静電容量は、結果として生じるクロスオーバー周波数が上記の周波数間隔内に収まるように、一連の公称静電容量（またはこのシリーズのいくつかのコンデンサの合計静電容量）から選択されます。

分離フィルタには通常、MBGO、MBGP、MBM タイプの金属紙コンデンサが使用され、公称容量からの許容誤差は ± 10% 以内です。フィルタでの使用に最適なコンデンサ定格を表に示します。 1.

コンデンサタイプ	容量、マイクロファラッド
MBM MBGO、MVGP IBGP MBGO	0,6 1; 2; 4; 10 15; 26 20; 30

さまざまなヘッド抵抗に対するフィルタコンデンサC1 ... C4の静電容量とセクション周波数の対応する値を表に示します。 2.

Zg、0m	4.0	4.5	5.0	6.5	8.0	12,5	15
С1、C2、マイクロファラッド	40	30	30	20	20		15
fp1、Hz	700	840	790	580	700	-	520
C3、C4、uF	5	5	4	4	3	2	1。5
fр2、Hz	5.8	5.2	5.	4,4	4.8	4,6	5.4

すべての静電容量値は、静電容量の公称範囲から直接取得できることは簡単にわかります。または、1つ以下のコンデンサを並列接続して得られます（表XNUMXを参照）。

コンデンサの静電容量が選択された後、コイルのインダクタンスは次の式に従ってミリヘンリーで決定されます。

スリーウェイスピーカー用クロスオーバーフィルター

両方の式で：Zg-オームで; fp1、fp2-ヘルツ単位。

ヘッドのインピーダンスは周波数に依存する量であるため、通常、ヘッドパスポートに示されている公称抵抗Zgが計算に使用されます。これは、主共振周波数より上の周波数範囲から上限までの周波数範囲でのヘッドインピーダンスの最小値に対応します。動作帯域のカットオフ周波数。同時に、同じタイプのヘッドのさまざまなサンプルの実際の公称抵抗は、パスポート値と±20％異なる場合があることに注意してください。

場合によっては、アマチュア無線家は、高周波ヘッドとして、低周波および高周波ヘッドの公称インピーダンスとは異なる公称インピーダンスを持つ既存のダイナミックヘッドを使用する必要があります。この場合、抵抗整合は、高周波ヘッドB3とコンデンサC4をL4コイルの異なる端子に接続することによって実行されます（図2）。つまり、このフィルタコイルは同時に整合単巻変圧器の役割を果たします。コイルは、getinaksの頬が付いた丸い木製、プラスチック、またはボール紙のフレームに巻くことができます。下の頬は正方形にする必要があります。そのため、コンデンサとコイルが取り付けられているベース（getinaxボード）に取り付けると便利です。ボードはラウドスピーカーボックスの底にネジで固定されています。追加の非線形歪みを回避するには、コイルは磁性材料で作られたコアなしで作成する必要があります。

フィルタ計算例

低周波スピーカーヘッドとして、6GD-2ダイナミックヘッドが使用され、その公称抵抗はZg \u8d4オームです。中周波数のものとして-Zgの値が同じ4GD-15であり、高周波のものとして-ZGD-6,5、Zg=2オーム。表によると。 8 Zg=1オームおよび静電容量C2=C20=1μFfp700=3Hzで、静電容量C4 =C3=2μFfp4,8=3kHzの場合。フィルタでは、標準容量のMBGOコンデンサを使用できます（C4とCXNUMXはXNUMXつのコンデンサで構成されています）。

上記の式によると、次のことがわかります。L1 = L3 = 2,56 mg; L2 = L4 = 0,375mH（単巻変圧器の場合、L4は端子1〜3間のインダクタンスの値です）。

単巻変圧器の変換率

スリーウェイスピーカー用クロスオーバーフィルター

図に図３は、計算例に対応する三方システムの周波数に対するヘッドのボイスコイルの電圧レベルの依存性を示している。フィルタの低周波数、中周波数、および高周波数領域の振幅-周波数特性は、それぞれLF、MF、およびHFと呼ばれます。クロスオーバー周波数では、フィルターの減衰は3 dBです（推奨される減衰は3,5 dBです）。

スリーウェイスピーカー用クロスオーバーフィルター
図。 3

偏差は、与えられた（公称）値からのヘッドの全抵抗とコンデンサの静電容量の差と、計算によって得られた値からのコイルのインダクタンスによって説明されます。低音と中音域のカーブの下降の急峻さはオクターブあたり9dBであり、高周波カーブはオクターブあたり11dBです。 HF曲線は、スピーカー1 GD-3（ポイント1〜3）が調整されていない状態で含まれていることに対応します。ご覧のとおり、この場合、フィルターは追加の周波数歪みを導入します。

与えられた計算方法では、すべてのヘッドの同じ入力電力での平均音圧はほぼ同じ値であると想定されています。ヘッドによって生成される音圧が著しく大きい場合は、スピーカーの周波数応答を音圧で等しくするために、このヘッドを分圧器を介してフィルターに接続することをお勧めします。その入力インピーダンスは次のようになります。計算で採用されたヘッドの公称インピーダンスに等しくなります。

著者: E. フロロフ、モスクワ; 出版物: N. ボルシャコフ、rf.atnn.ru

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