Este artículo te dirá cómo hacer un filtro de paso alto con tus propias manos. Pero antes de entrar en esto, necesitamos entender algo. ¿Qué son los filtros de paso alto y bajo?
Definición
Los filtros se pueden dividir en frecuencias superiores (altas) e inferiores (bajas). ¿Por qué la gente suele decir frecuencias " altas" y no " altas"? Esto sucede debido al hecho de que las altas frecuencias en la ingeniería de sonido comienzan a partir de dos kilohercios. Pero dos kilohercios en ingeniería de radio es la frecuencia del sonido y, por lo tanto, se llama "baja".
También existe la frecuencia promedio. Se refiere a la ingeniería de sonido. Entonces, ¿qué es un filtro de paso medio? Esta es una combinación de varios de los dispositivos anteriores. También puede ser un filtro de paso de banda.
Un filtro de paso alto es un dispositivo electrónico o de otro tipo que pasa las frecuencias superiores de la señal y que, en la entrada, suprime la frecuencia de la señal de acuerdo con un corte previamente establecido. El grado de supresión también dependerá del tipo particular de filtro.
La baja frecuencia difiere en que puede pasar la señal entrante,que estará por debajo del corte establecido, mientras que al mismo tiempo suprimirá las frecuencias altas.
Ámbito de aplicación
El filtro de paso alto se puede utilizar para aislar señales de alta frecuencia. También se usa a menudo en el procesamiento de señales de audio, por ejemplo, en filtros separados, que también se denominan filtros cruzados. También se utilizan para el procesamiento de imágenes para que se pueda realizar la conversión en el dominio de la frecuencia.
En esto consiste un filtro de paso alto simple:
- Resistencia.
- Condensador.
El trabajo de la resistencia sobre la capacitancia (R x C) es la constante de tiempo (duración del proceso) para este filtro, que será inversamente proporcional a la frecuencia de corte en hercios (unidad de medida de los procesos de oscilación).
Cálculo del filtro de paso alto
Entonces, ¿cómo podemos calcular? Para completar todos los pasos en casa, debe crear una de las tablas de cálculo automático más sencillas de Microsoft Excel, pero para ello debe poder utilizar las fórmulas de este programa.
Puedes usar esta fórmula:
Donde f es la frecuencia de corte; R es la resistencia de la resistencia, Ohm; C es la capacitancia del capacitor, F (faradios).
Tipos
Los dispositivos presentados vienen en cinco tipos, y ahora los consideraremos uno por uno.
- En forma de U - se parecen a la letra P;
- En forma de T - se parece a la letra T;
- En forma de L - se parece a la letra G;
- elemento único (el condensador sirve como filtro para altafrecuencias);
- multienlace: estos son los mismos filtros en forma de L, solo que en este caso están conectados en serie.
En forma de U
Se puede decir que estos filtros son iguales a los de forma de L, pero se les une además una parte más al principio. Todo lo que se escribirá para la forma de T será cierto para la forma de U. La única diferencia es que aumentarán el efecto de derivación en el circuito de radio en el frente.
Para calcular un filtro en forma de U, deberá usar la fórmula del divisor de voltaje y agregar una resistencia de derivación adicional al primer elemento.
Aquí hay ejemplos de la transición del filtro RC en forma de L al filtro RC en forma de U, también para frecuencias altas:
Puedes ver en la imagen que al circuito original se le agrega otra resistencia 2R, paralela a la primera.
Este es un ejemplo de conversión a RL:
Aquí, en lugar de una resistencia, aparecerá un inductor. También se añade un segundo (2L), situado paralelo al primero.
Y el tercer ejemplo - conversiones a LC:
En forma de T
El filtro en forma de T es el mismo filtro en forma de L, solo que con la adición de un elemento más.
Se calcularán de la misma forma que el divisor de tensión, que constará de dos partes con una respuesta de frecuencia no lineal. A continuación, al valor obtenido, se le debe sumar el número de reactancia del tercer elemento.
También puedes usar otro método de cálculo,sin embargo, es menos preciso en la práctica. Su esencia radica en el hecho de que después del valor obtenido de la primera parte calculada del filtro en forma de L, la variable crece o decrece al duplicarse y se distribuye en dos elementos.
Si es un capacitor, entonces el valor de la capacitancia de las bobinas se duplica, si es una resistencia o un estrangulador, entonces el valor de la resistencia de las bobinas, por el contrario, cae dos veces.
Los ejemplos de conversión se muestran a continuación.
Transición de filtro RC en forma de L a forma de T:
La imagen muestra que se debe agregar un segundo capacitor (2C) para la transición.
Transición RL:
En este caso, todo es por analogía. Para una transición exitosa, debe agregar una segunda resistencia conectada en serie.
Transición LC:
En forma de L
Un filtro en forma de L es un divisor de tensión que consta de dos componentes con una respuesta de frecuencia no lineal (respuesta de frecuencia). Para este filtro, se permite utilizar el circuito y todas las fórmulas del divisor de tensión.
Se puede representar así:
Si reemplazamos R1 con un capacitor, obtenemos un filtro de paso alto. Puede ver una foto del esquema modificado a continuación:
Fórmulas para el cálculo:
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U entrada=U salida(R1+R2)/R2; U sale \u003d U entraR2 / (R1 + R2); R total=R1+R2 R1=U entradaR2/U salida - R2; R2=U salidaR total/U entrada |
Ahoraechemos un vistazo a cómo calcular.
Filtro de paso alto para tweeters
La estructura de dicho filtro es bastante simple. Constará de solo dos partes: un condensador y una resistencia.
La función del filtro, que filtrará los componentes de frecuencia media y baja de la señal de audio, desempeñará directamente la función del propio condensador. Y perdón por la tautología, la resistencia actuará como resistencia, es decir, reducirá el nivel de volumen.
Importante: el ecualizador del dispositivo principal no corta las frecuencias altas; esto producirá un sonido deficiente. Es mejor reducir su número con resistencia.
La resistencia óptima se considerará de 4,0 y 5,5 ohmios.
Consumibles de elaboración
Para crear un filtro de paso alto para el tweeter, necesitará los siguientes materiales:
- una resistencia de 5,5 ohmios;
- una resistencia de 4,0 ohmios;
- dos capacitores MBM 1.0uF;
- cinta adhesiva o tubo termorretráctil.
Filtro de paso alto activo
Los filtros activos tienen una gran ventaja sobre sus homólogos pasivos, especialmente en frecuencias inferiores a 10 kHz. El hecho es que los pasivos contienen bobinas de mayor inductancia y condensadores, que tienen una gran capacitancia. Debido a esto, resultan ser voluminosos y caros, y por lo tanto, su rendimiento dista mucho de ser el ideal al final.
Se logra una gran inductancia debido aun mayor número de vueltas de la bobina y el uso de un núcleo ferromagnético. Esto libera sus propiedades de inductancia pura, porque el cable largo de la bobina con una gran cantidad de vueltas tiene una resistencia significativa, y el núcleo ferromagnético se ve afectado por la temperatura, lo que afecta en gran medida sus propiedades magnéticas. Debido al hecho de que es necesario usar una gran capacitancia, es necesario usar capacitores que no tengan la mejor estabilidad. Estos incluyen condensadores electrolíticos. Los filtros, llamados activos, carecen en gran medida de las desventajas anteriores.
Los circuitos integradores y diferenciadores se construyen usando amplificadores operacionales, son los filtros activos más simples. Cuando los elementos del circuito se seleccionan de acuerdo con instrucciones claras, observando la dependencia de la frecuencia del diferenciador, se convierten en filtros de alta frecuencia y en la frecuencia de los integradores, por el contrario, se convierten en filtros de baja frecuencia. A continuación se muestra una foto que explica todo lo anterior:
Filtro de paso alto en el amplificador
Consideremos instalar un amplificador en un automóvil.
Antes de configurar el amplificador en el automóvil, debe restablecer todas las configuraciones del dispositivo principal a cero. La frecuencia de cruce debe establecerse en el rango de 50-70 Hz. El filtro de canal delantero del amplificador del coche está ajustado a frecuencias altas. La frecuencia de corte en este caso se establece en el rango de 70-90 Hz.
Si el diseño prevé la amplificación canal por canal de los altavoces frontales, entonces deberá realizar unaajustes de tweeter. Para hacer esto, el filtro debe configurarse en la posición adecuada y la frecuencia de corte debe seleccionarse en la región de 2500 Hz.
Entre otras cosas, debe ajustar la sensibilidad del amplificador. Para hacer esto, inicialmente debe restablecerse a cero, lo principal es transferir el dispositivo al modo de volumen máximo y luego comenzar a aumentar la sensibilidad. En el momento en que aparece la distorsión del sonido, debe dejar de girar la perilla y también debe reducir ligeramente la sensibilidad.
Todavía hay una forma sencilla de comprobar la calidad del sonido: si, después de encenderlo, se escuchan clics en el subwoofer y crujidos en el altavoz, esto significa que hay interferencia con la señal.
Los graves no deben estar atados a un subwoofer. Para ello, gire el control de fase del subwoofer 180 grados. Si este regulador no está presente, debe intercambiar los cables de conexión positivo y negativo.
Configurar el procesador de sonido. Para hacer esto, debe ajustar los retrasos de tiempo para cada uno de los canales. Debe configurar un retraso de tiempo en el canal izquierdo para que el sonido proveniente de los altavoces izquierdos llegue al controlador al mismo tiempo que el derecho. Debería sentirse como si el sonido viniera del centro de la cabina.
Además de todo lo anterior, el procesador de sonido puede quitar la unión de graves de la parte trasera de la cabina. Para hacer esto, debe configurar los mismos retrasos en los canales derecho e izquierdo de la acústica frontal. Esto eliminará la localización de graves alrededor del subwoofer.
Ahora no solo sabescómo calcular y ensamblar un filtro de frecuencia con sus propias manos, pero también cómo configurar su funcionamiento con la mayor precisión posible.
