Filtre. Passive filtre har ikke forstærkende led, som fx operationsforstærkere.

Transkript

1 8/5 Filtre bruges til at fremhæve eller dæmpe nogle frekvenser. Dvs. man kan fx få kraftigere diskant, fremhæve lave toner Passive filtre Passive filtre har ikke forstærkende led, som fx operationsforstærkere. Passive filtre findes i højtalere. Signalet indeholder alle frekvenser, og de deles op i højtalerens filter til hhv. Bashøjtaleren, mellemtonehøjtaleren og diskantenheden. Højtalere fås med impedanser fra 3 til 6 ohm, men også fx 5 ohm, eller 8 ohm. Impedansen er næsten ren ohmsk i det hørbare område. 3vejssystemer har 3 højtalere, Bas, Mellemtone og diskant. Bas: Stor, er tung i membranen, kan ikke svinge særlig hurtig. Skal den det, kræves store kræfter. Derfor er den ikke god til høje toner. Diskant: Let membran, vejer kun lidt, Kan svinge hurtigt, Kan accelerere hurtigt. Vha et filter fordeles de forskellige frekvenser til de forskellige højtalerenheder. Normalt frekvensområde for: Bas: 3 til 5 Hz Mellem: 5 til 4 KHz Diskant 4 til KHz. Her gennemgås en. ordens filter! L C SPEAKER Bas Ved lave frekvenser er spolen el lille modstand. Ved høje frekvenser er den en stor modstand. Altså bremser den, eller dæmper de høje frekvenser. XL findes af: X L f L Kondensatoren hjælper også. Den er en stor modstand ved lave frekvenser, og en lille ved høje. Dvs. alt i alt, at kun lave frekvenser kommer gennem spolen, og skulle nogle komme igennem kortsluttes de til stel af kondensatoren. Af: Valle Thorø Side af

2 8/5 XC findes af: X C f C Kondensatorerne skal være bipolare!! Den frekvens, f, hvor der er et knæk i bodeplottet, er den frekvens, hvor XL = højtalerens impedans. Fx 8 ohm. Også XC er her lig højtalerens impedans. I knækket er der dog allerede lidt dæmpning. 3 db for hver frekvensaktiv komponent, altså 6 db. Der ønskes fx kun en dæmpning på 3 db i overgangen til mellemtonen, for ikke at få et dyk i lydbilledet ved pågældende frekvens. Så knækket kan fx flyttes lidt opad, =,4 gange eller = gange opad. Altså fås: X L Z Højtaler f L Isoleres L, fås: L Z Højtaler f På samme måde ændres kondensatoren i basfilteret. C f ZHøjtaler 4 f ZHøjtaler Diskantfilter: C L SPEAKER Diskant De høje frekvenser kommer gennem kondensatoren, men ikke gennem spolen til stel. Af: Valle Thorø Side af

3 8/5 C L Mellemtone L C SPEAKER Mellemtonefilteret er sat sammen af først et højpasled og dernæst et lavpasled. De frekvenser, der ønskes ud til mellemtonehøjtaleren skal jo igennem første led, før det ankommer til andet led hvor de høje frekvenser bliver beskåret. De tre filtre sættes sammen således, at indgangssignalet for alle tre kommer fra samme ledning fra forstærkeren. Bodeplot for båndpasfilter: A' Frekvens 4 db / dekade 4 db / dekade Samlet kan der foretages tilsvarende betragtninger for diskant og for mellemtonen som ved bashøjtaleren. Det vil føre frem til følgende formler: Bas og diskant: ZHøjtaler L, f C 4 f Z Højtaler Båndpas: L Z f Højtaler nedre C 4 f nedre Z Højtaler L Z f Højtaler Øvre C 4 f øvre Z Højtaler For bas er f = 5 Hz, for diskant er f = 4 KHz, For båndpas er fnedre = 5 Hz, og føvre = 4 KHz Kilde: Konrad electronic. Af: Valle Thorø Side 3 af

4 8/5 Aktive filtre. Lavpasled: R U C Der er sat en opamp efter filteret for at undgå at leddet belastes. Bodeplottet ser ud som flg. A' Frekvens db / dekade Knækket vil optræde der, hvor X C R Ved at justere på potmeteret, kan knækket flyttes vandret. R U C Højpasled: Af: Valle Thorø Side 4 af

5 8/5 C U R Kondensatoren yder en stor modstand for lave frekvenser, de høje frekvenser kommer lettere igennem. Bodeplottet kan se således ud. A' Frekvens db / dekade Ved at variere R kan knækket flyttes vandret. C U R Hvis der sættes to ens filtre efter hinanden, fås et bodeplot med en hældning på 4 db pr dekade. R U R U C C Af: Valle Thorø Side 5 af

6 8/5 A' Frekvens 4 db / dekade Filteret kaldes en. ordens filter. Der er buffer imellem, for at de to led ikke belastes. Knækket vil ligge samme sted!! Filter. orden HP & LP Fælles for de følgende filtre er, at der kan vælges komponenter så man får forskellige karakteristikker for fase og forstærkning. Bessel Butherworth Chebychev Værdier slås op i tabeller: Equlizere: Vha equlizere er der mulighed for separat at justere forstærkningen for flere frekvensbånd. Fx Bas, Mellemtone og Diskant. Givet følgende kredsløb. Af: Valle Thorø Side 6 af

7 8/5 C 55n R R R3 R4 k Bas 5k 5k C k Vac Vdc V R5 3.6k R6 95k 4.7n R7 C3 5k n R8 '3.6k Mellemtone R3 R R R VDB.8k 8k k C4.8k Diskant 4.7n U Ækvivalentkredsløb for basdelen: Opdeles kredsløbet i ækvivalentkredsløb kan der for Basdelen tegnes følgende: De to modstande, R og R3 skal opfattes som et potmeter. Vha at ændre værdierne kan man simulere en ændring af potmeteret. C 55n R R R3 R4 k 95k 5k U k Vac Vdc V VDB Tilhørende bodeplot. Bassen er dæmpet. Af: Valle Thorø Side 7 af

8 8/5 5 5.Hz Hz Hz.KHz KHz KHz.MHz VDB() Frequency Justeres potmeteret til venstre, fås følgende: C 55n R R R3 R4 k 5k 95k U k Vac Vdc V VDB og Bodeplottet ser således ud! Bassen er hævet. Af: Valle Thorø Side 8 af

9 8/ Hz Hz Hz.KHz KHz KHz.MHz VDB() Frequency Med potmeteret i midten er forstærkningen = minus for alle frekvenser. For hele kredsløbet fås følgende bodeplot: 5 5.Hz Hz Hz.KHz KHz KHz.MHz VDB() Frequency Med anden justering af mellemtonepotmeteret fås følgende: Af: Valle Thorø Side 9 af

10 8/5 5 5.Hz Hz Hz.KHz KHz KHz.MHz VDB() Frequency Følgende er en 9 bånds equalizer. R U Vac Vdc V 4.7K R 4.7k R R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R k k k k k k k k k L L L3 L4 L5 L6 L7 L8 L9 3.H.75H.935H 5m 75m 46m 78m 43m m C C C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9.u R3 u R4 47n R5 n R6 n R7 47n R8 n R9 n R 4.7n R Filter 3. orden HP & LP Af: Valle Thorø Side af

11 8/5.6 Practical examples with potentiometers As previously stated, potentiometers are most commonly used in amps, radio and TV receivers, cassette players and similar devices. They are used for adjusting volume, tone, balance, etc. As an example, we will analyze the common circuit for tone regulation in audio amps. It contains two pots and is shown in the figure.8a. Fig..8 Tone regulation circuit: a. Electrical scheme, b. Function of amplification Potentiometer marked as BASS regulates low frequency amplification. When its slider is in the lowest position, amplification of very low frequency signals (tens of Hz) is about ten times greater than the amplification of mid frequency signals (~khz). If slider is in the uppermost position, amplification of very low frequency signals is about ten times lower than the amplification of mid frequency signals. Low frequency boost is useful when listening to music with a beat (disco, jazz, R&B...), while LF amplification should be reduced when listening to speech or classical music. Af: Valle Thorø Side af