Незважаючи на гадану простоту розрахунку фільтрів нижніх частот, необхідних для формування потрібної амплітуди-частотної характірістіки, багато хто відчуває труднощі в побудові готової конструкції.
В даній статті представлено опис нескладної схеми для посилення звуковий частоти з використанням низькочастотного гучномовця, так званий subwoofer. Незважаючи на те, що сама розробка в більшій мірі призначена для автолюбителів, але її також з успіхом можна використовувати і для домашнього аудіо-комплексу. Дана конструкція являє собою активну колонку з вбудованим підсилювачем і з можливістю автоматичної активації (mute) при включенні звуковідтворювальної апаратури.
Технічні дані
Вихідна потужність 25 W.Опір гучномовця 4 Ом.
Смуга відтворюваних частот 5-300 Гц.
Електроживлення 12-16 V
Максимальний споживаний струм 3 A.
Принцип роботи сабвуфера і трохи теорії по фільтрам нижніх частот
сам через сабвуфер являє собою підсилювач низької частоти з пропускною здатністю 5 - 300 Гц. Щоб сформувати необхідну амплітуди-частотну характеристику (АЧХ) існує кілька методів.1. Власне сам підсилювач з потрібною АЧХ, що формується зворотними зв'язками.
2. Активні і пасивні смугові фільтри, включені на вході підсилювача.
3. Активні фільтри нижніх частот, включені на вході підсилювача.
4. Пасивні фільтри нижніх частот, включені на вході підсилювача.
Найбільший інтерес для якісного формування необхідної АЧХ представляють пасивні фільтри. Це і відсутність додаткових шумів, всякого роду «викидів» і «провалів», а також повна відсутність нелінійних спотворень. Єдиним недоліком у пасивних фільтрів є значне затухання в смузі пропускання. Але так як сигнал на сабвуфер знімається з виходу підсилювача потужності, вже входить до складу магнітофона або приймача, то цим недоліком можна знехтувати. Фільтр Нижніх Частот (ФНЧ) формує АЧХ наступним чином: пропускає всі частоти, починаючи з нуля і «обрізаючи» високі частоти (ВЧ) на частоті зрізу. Саму частоту зрізу легко можна розрахувати за формулою 1/2 * pi * R * C, де частота в герцах, pi \u003d 3.14, опір в Омах, ємність в Фарада. Крутизна зрізу (спаду) фільтра залежить від його «порядку».
Для ФНЧ 1-го порядку вона буде дорівнює 6 дБ на октаву.
Для фільтра 2-го порядку крутизна спаду АЧХ буде вже 12 дБ / окт.
Для фільтра 3-го порядку 18 дб / окт відповідно.
З графіків добре видно, що чим вище порядок фільтра, тим більше затухання в смузі пропускання. Для фільтра 2-го порядку воно вже буде 20Дб, т. Е. Сигнал послаблюється в 10 разів. Але так як чутливість підсилювачів для сабвуфера зазвичай лежить в межах 50-250 мВ, а сигнал, що знімається з гучномовців, порядку 0.5-5в, то виходить ідеальне узгодження за рівнями сигналу. З дослідів було встановлено, що для якісного формування АЧХ цілком достатньо фільтра 2-го порядку. На всіх графіках, для оцінки загасання на середніх частотах 1000 Гц, дана контрольна точка «А». Номінали конденсаторів на самих схемах фільтрів і на готової конструкції дещо відрізняються. Це обумовлено тим, щоб конструктор сам зміг вибрати для своєї акустики оптимальний варіант. З достатньою точністю частоти розділу фільтра можна змінити, взявши за основу наведені вище приклади. Наприклад, щоб знизити частоту з 100 Герц до 50 Герц, досить пропорційно збільшити ємність конденсатора (ів) від 22 нанофарадах до 47 нанофарадах. Можна також збільшити в 2 рази номінали резисторів, але не слід забувати, що вхід підсилювача в цьому випадку повинен бути високоомний. В іншому випадку буде додаткове загасання сигналу в смузі прозорості.
вибір АЧХ
Для вибору потрібної АЧХ фільтра і потужності підсилювача був застосований такий вигляд аналізу.Гул, що імітує поїздку на автомобілі, був змодельований за допомогою стенду, на якому був встановлений працюючий двигун. Було відмічено, що найбільшому маскує ефект схильні саме низькі частоти в діапазоні 5 Гц - 300Гц. Щоб компенсувати ці втрати і був обраний необхідний частотний діапазон сабвуфера. Суть методу полягала в подачі звукового сигналу з частотою коливання 0.01 Гц в смузі частот 16 Гц - 16 КГц на стандартну акустику. Ті частоти, які були ослаблені маскуючою дією гулу (шуму), доводилося коригувати за допомогою третьоктавний еквалайзера. Таким чином, вдалося сформувати характеристику, необхідну для якісного звукового сприйняття. На середніх і високих частотах ці розбіжності були не настільки значні, і їх вдавалося компенсувати звичайним темброблоком, що входять до складу будь-якої магнітоли. Надалі при перевірці, під час поїздки на реальному автомобілі, правильність вибору цього методу вдало була підтверджена незалежними експертами. Завантаження салону була від 1 людини до 5, включаючи водія. деякі втрати низьких частот при повному завантаженні вдалося компенсувати регулятором гучності, в самому сабвуфере.
Схема підсилювача, призначення деталей, підключення
Власне сам сабвуфер складається з підсилювача низької частоти, зібраного на мікросхемі DA1 TDA7240 і вхідного фільтра нижніх частот R1, R2, R3, C1, C2, C3. Резистори R1 і R2 підключаються до сигнальним проводам правого і лівого гучномовців автомагнітоли. Далі підсумований сигнал проходить через ФНЧ і через розділові конденсатори С3 і С4, надходить на вхід підсилювача. Регулювання рівня проводиться за допомогою потенціометра Р1. Активація (mute) підсилювача здійснюється за допомогою ключів на транзисторах Т1 і Т2. Необхідний для цього рівень + 8В. - +12. знімається з використовуваної магнітоли. Це дозволяє при виключенні магнітофона вимикати і сам сабвуфер автоматично. Якщо потреби в цьому немає, то деталі Т1, T2, R4, R5, R6, R7 випливає з схеми виключити. R8, R9, C9, C10 - протівовозбудние ланцюжка. Навантаження (гучномовець) підключається до висновків 5 і 7 мікросхеми DA1. Так як на цих висновках, щодо «спільного» дроти є потенціал, то слід звернути увагу на ретельну ізоляцію, як самих провідників, так і динаміка. Це слід робити в тому випадку, якщо в якості колонки будуть використовуватися конструктивні порожнини самого автомобіля.
Варіантів підключення mute безліч. Вибирається будь-яка точка, де при включенні магнітоли з'являється 12 Вольт. Це може бути і гніздо для активної антени і лампочка підсвітки шкали або контакти вимикача харчування .... Тільки бажано в самій магнітолі встановити додатковий резистор величиною 1 - 10 кОм і сигнал активації подавати на сабвуфер через нього. Це дозволить, в разі випадкового замикання на корпус, уникнути псування апаратури.
Кращий підсилювач для сабвуфера - це завжди поєднання якості і потужності! Необхідний він для пасивного пристрою, оскільки активні Саби оснащуються їм на заводі.
При цьому не кожен автомобіліст знає, як саме його необхідно вибирати. Адже правильний вибір - це запорука успіху.
Якщо підсилювачі не буде якісним, то акустична система може звучати не так, як хотілося б. Знати, який підсилювач краще для сабвуфера, дуже важливо для самостійного налаштування акустичної системи автомобіля.
Як вибрати
При виборі такого важливого пристрою, як сабвуферний підсилювач, неодмінно слід пам'ятати про його потужності. Коли підсилювач зроблений як моноблок, то його потужність, як правило, досить висока і до таких підсилювачів можна приєднувати ще сабвуфери, які посилюють низькі частоти. При цьому вони цілком зможуть діяти і при низкоомной навантаженні.
Примітка. Якщо порівнювати з іншими аналогічними підсилювачами, то нагрів моноблоків в рази менше, а їх коефіцієнт корисної дії значно більше. Моноблоки дуже добре пручаються навантажень. Моноблоки - імпульсні підсилювачі, тому в них виділяється відносно мало тепла.
Автомобільні сабвуферні підсилювачі: особливості та переваги
Які ставлять в автомобілях, є потужними електроприводами. Вони можуть з відмінною якістю відтворювати будь-яку необхідну музику.
Серед їх найважливіших особливостей - наявність сертифіката відповідності певному серійним номером. Такий сертифікат відзначається на латунної пластині. А ще у них є особливий протокол, де підтверджуються всі наявні параметри пристрою.
Як правило, сучасними фірмами виробляються підсилювачі досить невеликих розмірів, які без праці можуть бути розміщені в автомобільному салоні, прямо під пасажирським сидінням. У таких широкосмугових підсилювачів відмінний звук, цілком здатний конкурувати і з AB-класом.
Примітка: до речі кажучи, розміщення такого пристрою може бути як поблизу сабвуфера, так і на невеликій відстані від нього. У будь-якому випадку прилад буде нормально функціонувати. Відмінність полягає лише в довжині використовуваних кабелів.
Детальніше про AB
AB-це моноблоки, які мають масу переваг:
- Відмінна якість звуку;
- Досить висока потужність;
- Необмежена звуковий тиск.
Тобто, в принципі, вони рекомендуються до придбання практично всім автолюбителям, але було б несправедливо не відзначити один досить істотний недолік - вони дуже сприйнятливі до перегріву. Тому обов'язково подбайте, щоб у спекотну погоду їх обдував прохолодний вітерець.
Примітка: якщо немає такої можливості, то можна встановити в машину недорогий кондиціонер.
D-клас
Крім AB класу існують і інші. Так, наприклад, клас D (див.).
У ньому зустрічаються також непогані сабвуфери: у них є все потрібні фільтри, Як низькочастотні, так і подтональние. Деякі моделі можуть бути об'єднані «через місток». Таким чином, виходить ще більш гарне звучання!
Як же все-таки вибрати кращий підсилювач
Очевидно, що вбудований в аудіосистему підсилювач потужності - далеко не найкращий варіант, і тому справжнім любителям музики завжди варто придбати окремий пристрій. Але не варто помилятися: самим хорошим підсилювачем для відтворення низьких частот, виявляється не найбільш дорогий варіант, а спеціалізований пристрій - моноблок.
Щоб відтворювати баси, акустична автомобільна система застосовує сабвуфер. Але досить просто подивитися на це велике пристрій, щоб цілком обгрунтовано засумніватися в тому, що підключати його без додаткового підсилювача, відразу до автомагнітоли - правильне і розумне рішення.
хоча стандартні акустичні системи можуть відтворювати гучний звук (нехай і не кращої якості) навіть від наявних, тобто вбудованих підсилювачів, «розгойдати» сабвуфер звичайна магнітола не зможе.
Розглянемо кілька важливих аспектів, на які треба звернути увагу при виборі відповідного сабвуфера:
- Зрозуміло, низькочастотний підсилювач обов'язково повинен мати більшу потужність. І мова в такому випадку йде не тільки про автомобільну аудіосистему - розглядаючи всю аудіотехніку в цілому, обов'язково потрібно відзначити, що відтворення басів вимагає великої витрати звукової енергії.
Хоча, потужність підсилювача не повинна бути вище номінальної (найвищої) потужності, яку здатний витримати сабвуфер. І це крім того факту, що у всьому діапазоні видаються частот звуку ділянку до 100 герц ще і вважається дуже невеликим.
Примітка: в такому випадку пристрій може бути пошкоджено. Більш того, вийти з ладу також може і сабвуфер.
- Крім того, низькі сигнали великого рівня мають високу амплітуду і швидкісні спадання / зростання. Коли сабвуферний підсилювач ставиться в авто, вимоги до його потужності стають набагато вище.
Адже обов'язково варто враховувати, що на дорозі при поїздці постійно присутній шум, і звук в автомобілі поширюється в невеликому закритому просторі. Тому високі вимоги безпосередньо до підсилювача пред'являти не потрібно, адже повинна гармоніювати з ним. І якщо всі її елементи є неякісними, то він один виправити ситуацію не зможе; - Із запропонованих вище моделей ми вже відзначили найкращим клас AB, не забувши про його єдиний, досить значимий недолік. Тому рекомендується придбати підсилювач, який входить в цей клас. З його допомогою звучання стане набагато якісніше. Приємних вам поїздок і прослуховування музики!
Тут я розповім як зробити підсилювач моноблок для автомобільного сабвуфера.
Конструкція реалізована на одній компактній платі. Моноблок складається з 3-х частин:
підсилювач НЧ, фільтр НЧ, перетворювач напруги. Перші дві частини описані в статті "Як зробити простий підсилювач для домашнього сабвуфера".
В обв'язці ті ж компоненти, тільки трохи змінений малюнок друкованої плати. У даній конструкції замість мережевого блоку живлення варто перетворювач напруги, оскільки в бортовій мережі автомобіля всього 12В, а підсилювач потребує 2-хполярном джерелі живлення в 30-35В. Вище подавати не варто, щоб не спалити мікросхему, хоча по документації допустиме напруження до 40В.
Потужність підсилювача 100Вт. Цього достатньо, щоб розгойдати популярну у самодельщиков динамічну головку типу 75ГДН-1.
Розберемо докладніше перетворювач напруги, саме через нього багато початківці радіоаматори не ризикують збирати підсилювачі високої потужності.
Хоча багато спеціалізовані ШІМ контролери мають досить потужний вихідний каскад для цих цілей, але TL494 не відноситься до їх числа. У драйвері можна використовувати будь-які p-n-p транзистори, Відмінно підійдуть наші КТ3107. польові транзистори N- канальні IRFZ44, хоча можна і інші. Підбирати їх треба так, щоб розрахункове напруження ключа було не менше 40В, а струм не менше 30А (в ідеалі 60В і 50-60А). Мій трансформатор намотаний на сердечнику "Epcos" марки N8. Розрахунок проводився за програмою.
Первинна обмотка має 2 х 5 витків, намотаних джгутом з 5 проводів діаметром 0.7мм. Вторинна - 11 витків, 6 жил по 0.33мм. Звичайно для кожного сердечника вийдуть різні дані намотування, тому розрахунок треба проводити для свого фериту.
Струм холостого ходу (ХХ) інвертора вийшов не більше 50мА, з підключеним фільтром і підсилювачем близько 250мА (без подачі сигналу на вхід). Мінімальний струм ХХ багато в чому залежить від робочої частоти. Я налаштував генератор на 168 кГц, сердечник хороший, тому ніяких проблем не виникло. У разі радянських сердечників марки 2000НМ і подібних не раджу піднімати частоту вище 60 кГц.
Вихідні діоди UF5408 ультрашвидкі на 3А, гріються, але не перегріваються. Дроселі на вході і виході не критичні, зняті з комп'ютерного БП. Їх можна замінити на перемички. На жаль, не знайшов вихідних згладжують конденсаторів потрібної ємності, тому в дослідному екземплярі в 2-х плечах вони відрізняються на пару сотень мкФ.
Всім привіт! Якось сидячи у одного в машині і слухаючи його музику, пообіцяв йому зібрати підсилювач для сабвуфера якщо він купить сам саб. Минув деякий час, один дзвонить, каже купив сабвуфер пасивний - роби підсилювач, робити нічого - довелося збирати ... Мікросхема TDA1562 була - в автомобільний сабвуфер підходить чудово, витравив одну плату для підсилювача, іншу для суматора і фільтра ФНЧ.
Схема і плата УНЧ
Схеми були з просторів мережі. Запрацювало з першого разу. Там нічого налаштовувати і не потрібно - просто спаяти без помилок.
Корпус УМЗЧ - алюмінієвий профіль з двері, просвердлив отвори для затискачів харчування, колоночного терміналу, світлодіодів, змінних опорів.
Все це прикрутив, спаяв дроти, на осі резисторів одягнув ручки. Верхня, нижня і бічні стінки, з китайської магнітоли - трохи підрізав їх в глибину, і задув з балона фарбою. Вийшов навіть не поганий вигляд.
У друга він стоїть в ВАЗ-2109 позаду на полиці, підключений сигнал до задніх динаміків - ФНЧ не кволо гасить сигнал якщо з магнітоли.
Харчування постійне через запобіжник 15 А. І черговий режим з магнітоли.
У машині саб розхитує нормально, друг вирішив навіть зайнятися доопрацюванням салону від брязкоту, така там вібрація від басів йде! Загалом все вийшло добре. На будівництво підсилювача пішло 2 вихідних дня з перервами. Всім удачі, до нових зустрічей! З Вами був Івченко Олексій. Новоросійськ.
Тут ми розглянемо класичний якісний 100-ватний підсилювач для сабвуфера для авто. цей автомобільний підсилювач для саба набагато могутніше, ніж всім відомі, які насилу дають 50 ват. Основа - перевірена багатьма дуже гідна мікросхема ТДА7294 плюс перетворювач 12 - 2х40 В. Є вбудований НЧ фільтр, причому всі розмістилося на одній односторонній друкованій платі 75 х 125 мм. Ось малюнки. Схема складається з трьох блоків:
Перетворювач живлення УМЗЧ сабвуфера
Цей конвертер на основі TL494 (KA7500) драйвера. Є захист від перенапруги - відключення, якщо напруга перевищує 15 вольт на вхід. Захист від Недонапряженіе буде берегти від сильного розряду батареї - драйвер буде відключений, якщо напруга спадає до 9 В. Струмова захист піклуватися про транзисторах виходу і загальної безпеки всієї схеми. Зелений діод означає нормальну роботу, червоний діод - одна з захистів відключила драйвер. Схема плавного пуску дозволяє повільно запустити перетворювач незважаючи на великі ємності на виході.
Трансформатор ви можете зробити свій власний або взяти один з блоку ATX (в блоці живлення комп'ютера). Використовуйте 5V і 12V лінії, буде коефіцієнт трансформації - 2,4x. Це означає, що, якщо ми подамо 14 В акумуляторного напруги по 5 В лінії, ми отримуємо в 2,4x більше напруги на 12 В лінії - приблизно +/- 33 В, щоб живити мікросхему підсилювача. Це дуже гарне і просте рішення. Частота перемикання - 50 кГц. Змінити її можна шляхом установки конденсатора на pin5 TL494. Наприклад 1nF дасть частоту близько 50 кГц, 1,5nF - 30 кГц.
Ви можете замінити польові IRFZ44N на інші транзистори, потрібно тільки забезпечити більш 100 Вт вихідної потужності, а IRFZ44N до 300 ват.
Попередній підсилювач і фільтр низьких частот
це проста схема з одним операційним підсилювачем TL072. Живиться від симетричного двополярного напруги + 12V / -12V, що формуються стабілітронами на 12 В з основних.
Підсилювач потужності на мікросхемі
Мікросхема TDA7294 в типовому включення, нічого особливого. Контакти MUTE і ST-BY постійно підключені до плюса через потрібні ланцюжки R-C.
- Використовуйте товсті дроти в силових ланцюгах. Вхідний конденсатор С4 повинен мати, по крайней мере, 4700uF ємності, від його ефективності залежить вихідна потужність. Обов'язково використовуйте 10 А запобіжник на акумуляторної лінії. Попереджаємо - схема не для початківців, запуск інвертора вимагає деяких знань і обладнання. Коли робите перший запуск, використовуйте харчування з обмеженням струму.
- Маса розлучена вдало - побоювалися, що з'явиться фон, шум, самозбудження, але виявилося, що все нормально. На початку були проблеми з легким гулом в фільтрі, але виявилося, що винна була LM358 - ця мікросхема абсолютно не підходить для якісного аудіо. Звичайна TL072 або NE5532 набагато краще.
- Перетворювач стійкий до короткого замикання у вторинній обмотці і вихідних лініях живлення - миттєво відключається, так що не бійтеся його спалити при випадкових КЗ на платі УМЗЧ. Про корпус УНЧ для автомобільного сабвуфера сказати нічого - хто який хоче, такий і застосує - головне грамотно налаштувати саму схему, а далі справа фантазії ...