Correcteur de réponse en fréquence Linkwitz en UMZCH basse consommation. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique

Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Amplificateurs de puissance à transistors

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La conception acoustique des haut-parleurs peut être considérée comme un filtre haute fréquence, de sorte qu'il n'y a pas seulement une chute de la caractéristique amplitude-fréquence (AFC) dans la région des basses fréquences (de 12 à 24 dB par octave), mais également un changement correspondant de la caractéristique phase-fréquence (PFC). Selon le facteur de qualité de la tête basse fréquence dans la conception acoustique, il peut y avoir un pic dans la réponse en fréquence (jusqu'à 6 ... 8 dB à la fréquence de résonance de la tête dans la conception acoustique fc), ce qui conduit à un son "marmonnant".

L'utilisation d'un correcteur spécial avec une caractéristique "miroir" par rapport à la réponse en fréquence du haut-parleur permet non seulement d'élargir la gamme de fréquences dans la région des graves et de supprimer les "marmonnements", mais également de corriger la réponse en phase, ce qui affecte favorablement le fidélité de la restitution sonore. Le facteur de qualité équivalent du système acoustique (AS) devient proche de l'optimal, égal à 0,71.

Le correcteur de réponse en fréquence Linkwitz (Fig. 1) est un amplificateur inverseur recouvert d'un OOS dépendant de la fréquence utilisant deux doubles ponts en T incomplets - à l'entrée et dans le circuit OS. Le pont en T d'entrée est accordé à la fréquence fc, dans le circuit OS - à la fréquence (0,25 ... 0,5) fc.

Fig. 1. Correcteur de réponse en fréquence de Linkwitz

Les éléments des ponts en T sont choisis de manière à ce que les constantes de temps des circuits RC de correction

τ1 = R1*C2 = R5*C3 ;
τ2 = R2*С1 = R4*С4

étaient égaux. Le gain dans la région LF est déterminé par le rapport K_LF = R4/R2. Selon le facteur de qualité du woofer dans la conception acoustique, la valeur de K_LF varie entre 4,5 et 15.

Évidemment, lors de l'utilisation d'un correcteur, l'UMZCH doit avoir une marge de surcharge appropriée. Le facteur de qualité des ponts en T dépend des résistances R1 et R5. Les paramètres des éléments correcteurs pour certaines valeurs du facteur de qualité de la tête dans un système acoustique avec un inverseur de phase (FI) sont donnés dans le tableau 1.

Les valeurs nominales des éléments RC doivent être sélectionnées avec une précision de ±1 %. La dernière colonne donne la fréquence inférieure du haut-parleur égalisé (par rapport à la fréquence de résonance de la tête fs). Pour les autres valeurs de fréquence fc, les capacités des condensateurs C1 ... C4 sont recalculées. Par exemple, la capacité C1 vaut :

C1' = C1*80 / fc

Le reste des conteneurs est calculé de la même manière. Vous pouvez, au contraire, laisser les capacités identiques et recalculer les valeurs des résistances R1 ... R6.

Avec un facteur de qualité de la tête de 1,6 et plus, la caractéristique du correcteur a une augmentation significative aux fréquences de 20 ... 30 Hz. Afin d'éviter de surcharger l'UMZCH en infra-basses fréquences, il est conseillé de mettre un filtre RC supplémentaire du premier ordre à son entrée avec une fréquence de coupure de 30 Hz.

Pour comprendre le fonctionnement du correcteur, considérons les propriétés d'un double pont en T (Fig. 2a).

Fig.2.a. Double pont en T

C'est un filtre coupe-bande avec une fréquence d'accord de f0 :

f0=1 / 2πRC .

La profondeur de réjection (suppression de fréquence f0) d'un tel filtre atteint 50 dB lorsqu'il fonctionne sur une charge à haute résistance. Un double pont en T incomplet (Fig. 2b) a la même fréquence d'accord, mais la qualité du filtre est bien inférieure et la profondeur d'encoche n'est que de 10 dB.

Fig.2.b. Double pont en T incomplet

L'avantage d'un pont incomplet est qu'il permet d'accorder la fréquence d'accord du filtre en changeant une seule capacité Cx. La fréquence d'accord d'un double pont en T incomplet est déterminée par la formule :

f = f0 * n^1/2, n = 2 * Cx/C.

La profondeur de rejet d'un double pont en T incomplet pour certaines valeurs de n est donnée dans le tableau 2.

Tableau 2

n	0,1	0,125	0,25	0,5	1,0	2	3	4	5	10
Profondeur de rejet, dB	1,5	2,0	3,5	6,0	10	14	17	19	21	26

Le correcteur de réponse en fréquence Linkwitz est destiné principalement aux systèmes acoustiques fermés, mais il peut également être utilisé en conjonction avec un inverseur de phase.

Pour déterminer le facteur de qualité AC Q_ts Et la fréquence de résonance fc nécessitera n'importe quel microphone à électret (par exemple, IEC-3) et un préamplificateur avec une réponse en fréquence régulière dans la plage de 10 à 10000 XNUMX Hz.

La fréquence de résonance fc peut être déterminée avec une précision de 10...15 % comme suit. L'enceinte du haut-parleur est scellée en fermant hermétiquement le trou de l'inverseur de phase. Le microphone est placé à proximité (à une distance de 2 ... 2 mm) du cône du woofer avec un décalage de 3/0,1 du rayon du cône par rapport à son axe central. Un signal d'une puissance de 0,5 ... 20 W est fourni aux haut-parleurs. Le signal de la sortie de l'amplificateur est contrôlé par un voltmètre et un oscilloscope. En changeant la fréquence du générateur, la réponse en fréquence du haut-parleur est construite de 500 à XNUMX Hz.

Ils sont convaincus de la présence d'une bosse dans la réponse en fréquence dans la région fc et d'une décroissance caractéristique avec une pente de 12 dB / oct. en dessous de cette fréquence.

Retirez le woofer et déterminez sa fréquence de résonance principale dans l'espace libre fs et le facteur de qualité total Q_ts, par exemple selon les méthodes décrites dans [2]. Après cela, le facteur de qualité du haut-parleur est déterminé par la formule :

Q_ts = Q_ts *fc/fs.

Type de réponse en fréquence et réponse en phase du correcteur pour Q_ts = 1,0 sont illustrés à la Fig. 3, réponse en fréquence pour Q_ts = 1,4 ; 1,8 ; 2,5 - respectivement dans les Fig. 4 ... 6.

Figure 3.

Figure 4.

Figure 5.

Figure 6.

Un dessin d'une carte de circuit imprimé aux dimensions de 45x49 mm pour un correcteur à deux canaux est illustré à la Fig. 7, un dessin d'assemblage - à la Fig. 8. La carte fournit des emplacements pour l'installation de condensateurs de découplage de puissance non polaires (ils ne sont pas représentés sur le schéma). Des puces de type K544UD1 ou KR140UD608 peuvent être utilisées comme amplificateurs opérationnels.

Fig.7. Circuit imprimé d'un correcteur à deux voies

Fig.8. dessin d'assemblage

Considérant que le correcteur peut avoir un gain à des fréquences de 30...40 Hz de 10 à 15 dB (3...5 fois), ce qui, lorsqu'il est utilisé dans un amplificateur de faible puissance, conduira à sa surcharge et à un signal sévère limitation, il est nécessaire de prendre des mesures pour réduire la distorsion de visibilité. À cette fin, les limiteurs de signal (limiteurs) sont récemment de plus en plus utilisés [3,4, XNUMX].

Une version possible du limiteur adaptatif est illustrée à la Fig. 9. À l'aide des résistances R4 et R5, un écrêtage symétrique lisse du signal est obtenu, qui n'atteint pas une limite stricte avec une surcharge d'entrée 2 ... 3 fois. En raison de la connexion du diviseur d'entrée à l'alimentation UMZCH, la limitation douce sera maintenue même lorsque la tension d'alimentation change.

Fig.9. Limiteur adaptatif

La douceur de la réponse du limiteur dépend du nombre de diodes et, dans une certaine mesure, des résistances d'entrée (plus la valeur de la résistance est grande et moins il y a de diodes, plus la caractéristique d'écrêtage est serrée). Il est souhaitable de choisir des diodes avec des caractéristiques similaires.

Un dessin de la carte de circuit imprimé du limiteur aux dimensions de 52x34 mm est illustré à la Fig. 10, un dessin d'assemblage - à la Fig. 11. En tant que VT1 et VT2, vous pouvez utiliser des transistors tels que KT502E, KT503E, VT3 et VT4 - tous les complémentaires de faible puissance, par exemple, KT3102, KT3107. Diodes - toute faible puissance, à la fois au silicium et au germanium.

Fig.10. Circuit imprimé du limiteur

Fig.11. dessin d'assemblage

Par rapport à la limitation "dure", lors de l'utilisation d'un limiteur, le spectre du signal est enrichi d'harmoniques d'ordre inférieur. Cependant, même dans ce cas, aux crêtes du signal, il y a une diminution significative des composantes moyennes et hautes fréquences et l'ajout d'harmoniques impaires.

Pour réduire cet effet, un correcteur associé à un limiteur a été développé (Fig. 12).

Fig.12. Correcteur combiné avec limiteur

Pour augmenter la fluidité de la limitation, au lieu d'augmenter le nombre de diodes, des résistances R22 et R23 sont introduites, et pour réduire la limitation des composants médium et haute fréquence, des circuits RC série sont inclus dans les diviseurs R13-R15 (R14- R16). Les oscillogrammes de signaux avec une fréquence de 30 Hz (700 mV) et 1 kHz (175 mV) avec un limiteur conventionnel (sans diviseur) et avec celui proposé sont illustrés aux Fig. 13 et 14, respectivement.

Figure 13.

Figure 14.

Sur l'oscillogramme de la Fig. 14, par rapport à la Fig. 13, il y a sensiblement moins de suppression du signal avec une fréquence de 1 kHz, mais des distorsions de phase apparaissent déjà. Il faut donc rechercher un compromis entre le degré de préservation des composantes MF et HF du signal et les distorsions de phase supplémentaires.

La carte de circuit imprimé de l'appareil avec des dimensions de 55x75 mm est illustrée à la Fig.15, et le dessin d'assemblage est à la Fig.16.

Fig.15. Le circuit imprimé du correcteur associé au limiteur

Fig.16. dessin d'assemblage

littérature

1. I. Alekseev. Sur la distorsion des caractéristiques de fréquence des systèmes acoustiques de petite taille et des "basses profondes". - Radio passe-temps, 2000, N5, p.59.
2. I.Aldoshina, A.Voishvilo. Systèmes acoustiques et émetteurs de haute qualité. - M. : Radio et communication, 1985.
3. A. Petrov. Transistor UMZCH en route vers la perfection. - Radioamateur, 1999, N5, S.18.
4. S. Ageev. UMZCH super-linéaire avec une protection environnementale profonde. - Radio, 1999, N11, S. 14.

Auteur : A. Petrov, Mogilev ; Publication : radioradar.net

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