Активный кроссовер на фильтрах с конечной импульсной характеристикой
Пассивные LCR-разделительные фильтры (кроссоверы), применяемые в большинстве многополосных акустических систем низкой и средней ценовой категории, не всегда корректно выполняют свои функции.
Ведь применямые в них компоненты должны пропускать большую мощность. А это накладывает ограничения на сложность фильтров, их точность и линейность. В системах High-End все чаще применяют активные маломощные кроссоверы, нагружаемые на индивидуальные для каждого динамика УМЗЧ («активные» многополосные акустические системы).
При этом появляется возможность применить прецизионные маломощные компоненты и специальные схемотехнические решения (основанные на активных элементах), обеспечивающие лучшие фильтрующие свойства при меньших фазовых и временных искажениях.
На рис. 1.15 показана схема активного кроссовера Билла Хардмана. В этой схеме привычные активные ФНЧ и ФВЧ Баттерворта второго порядка с частотой среза 1,5 кГц (крайние справа ОУ) дополнены менее известными фильтрами Бэйнтера (три левых ОУ).
Эти фильтры формируют нули передаточной функции и тем самым резко улучшают селективность как ФНЧ (на выходе Low-pass output), так и ФВЧ (High-pass output).
Рис. 1.15. Схема активного кроссовера Билла Хардмана
Рис. 1.16. Схема фильтра с конечной импульсной характеристикой
Эквивалентная крутизна среза АЧХ становится сравнимой с обычными фильтрами 6—8 порядка. Но, в то же время, фильтры Бэйнтера не нарушают линейности ФЧХ и ГВЗ, т. е. дополнительно не «жуют» звук.
Проверка кроссовера осуществлялась:
- и программой HSPS Filter Designer (www.dialspace. dial.pipex.com/hsps/);
- и на практике в самодельной полочной (bookshelf) АС на основе НЧ динамика Morel MW 142 и ВЧ MDT29.
Эти проверки подтвердили отличные характеристики:
- суммарная АЧХ имеет неравномерность менее 1 ДБ;
- крутизна спада сразу за граничной частотой соответствует обычным фильтрам 8-го порядка.
Герд Шмидт предлагает для построения активных кроссоверов применять т. н. фильтры с конечной импульсной характеристикой (FIR — Finite Inpulse Response). Они имеют линейную ФЧХ и постоянное ГВЗ независимо от других характеристик.
Рис. 1.17. Частотные характеристики фильтров: а—АЧХ ФВЧ; б — ФНЧ; в — комбинорованный вариант
Практическая реализация (рис. 1.16) в зависимости от сопротивления R1—R4 может быть оптимизирована по разным критериям — максимальной крутизны АЧХ ФВЧ (рис. 1.17, а), ФНЧ (рис. 1.17, б) или и той, и другой, но не гладкой АЧХ ФНЧ (рис. 1.17, в).
Достоинством схемы (рис. 1.16) является автоматическое согласование частот среза ФНЧ (Ѵір) и ФВЧ (Vhp), а также возможность их изменения простым изменением емкости конденсаторов в цепях неинвертирующих входов всех ОУ.
Источник: Сухов Н. Е. - Лучшие конструкции УНЧ и сабвуферов своими руками.
Журнал Радиохобби - http://radiohobby.QRZ.ru