Що таке ФНЧ і його застосування в спікерсімах - статті, рецензії, огляди -% ifth1% 0% -% ifen1% 0% -

У цій статті я хочу в певній мірі пролити світло на один з найпоширеніших при проектуванні гітарних жужжалок моментів і часто викликає у малопідготовлені людини великі складності.
Припустимо, що Ви збираєтесь ви не мінімалістську грілку, а самостійний і самодостатній (якщо, звичайно, вийде))))) дисторшн зі своїм характерним тембром, який будете з собою тягати всюди, вражаючи уяву заздрісників своїм ацкім гарчанням ну або божественним улюлюканням - кому що ближче, і може бути навіть будете писати його в лінію. Очевидно, що вибравши схемотехнику обмежувача, Ви підійдете до питання про емуляції кабінету. Розумно звичайно, припустити, що людина усвідомлено проектує темброблок по заданій АЧХ (або, простіше кажучи, спікерсім) не потребує цієї статті. Однак, дуже часто схема спікерсіма обмежується одним єдиним пристроєм - фільтром низьких частот - ФНЧ (або в буржуйської термінології Low Pass - LP), а копіткою проектуванням ніхто не займається і взагалі полювання щоб просто

пісок задушити і на тому зупинитися.

Тому розглянемо кілька питань:

· Що таке ФНЧ і навіщо він потрібен

· Які бувають ФНЧ

· Схеми ФНЧ і оптимальна елементна база

Отже, що ж таке ФНЧ і навіщо він потрібен? Уявімо, що ми зібрали якийсь обмежувач по елементарної схемою - один операційний підсилювач (ОУ) + два зустрічно-паралельно включених діода на землю. Тобто щось на зразок ось цього:

Кос - це блок зворотного зв'язку з коефіцієнтом передачі Кос, який висловлює узагальненість структури - він може бути у всіх різний і навіть частотно-залежний. Чи не имет значення. Включили гітару і підключили це все
куди-небудь в музичний центр або ще крутіше в комп'ютер. Смикнули за струни і ... .жужжіт, звичайно, але дзижчить якось не естетично чи що. Так, в звуці дуже багато так званого піску (тобто в спектрі вихідного сигналу присутня велика кількість гармонік вищих типів - подали на вхід гармонійнеколивання з частотою f. А на виході отримали цілий букет - суму коливань з частотами 2 f, 3 f, ... 20 f і т.д.). Наше завдання позбутися цього піску, не чіпаючи при цьому ту корисну частину сигналу, яка нам потрібна і ще обов'язково стане в нагоді. Однак, відразу виникає питання: а де він цей пісок починається? Тобто починаючи з якої частоти (на осі частот в графіку спектра сигналу) і вище спектральні складові можна вже називати піском? Не вдаючись особливо в
теорію можна сміливо сказати, що складові сигналу з частотами вище 5-6кГц можна сміливо назвати піском. Прикордонна зона - 4-6 кГц - виключно важлива і характер спектра в цій області дуже виразно
позначається на тембрі гітарних спотворюють пристроїв. Тепер думаю саме час привести трохи б пояснила теорії для тих, хто вже напружився, тому що в тексті зустрілися такі поняття як спектр, частота, гармоніки і т.д. Розглянемо взаємозв'язку характеристик сигналу на прикладі гармонійного коливання з частотою f = 300Гц:

Перша справа - це тимчасова залежність амплітуди напруги, тобто u (t):

Даний сигнал також можна уявити і за допомогою спектрального опису, яке пов'язане з тимчасовим перетворенням Фур'є, т.е.спектр сигналу - це залежність величини кожної зі складових сигналу від частоти. Оскільки сигнал, як і домовилися строго монохроматичне, тобто в спектрі присутній тільки одна спектральна cоставляющая - основна гармоніка з частотою f = 300Гц і даним сигналу відповідає ось таке спектральне подання:

На слух це сприймається як рівне спокійне гудіння (якщо голосно і довго слухати це монотонне гудіння, то можна стати ідіотом). А тепер той же гармонійний сигнал піддамо нелінійного перетворення, яким і є наша гітарна жужжалки. В результаті в дуже спрощеному і узагальненому варіанті залежність від часу u (t) набуде вигляду:

Видно, що цей сигнал уже дуже сильно відрізняється від початкового. Так як між тимчасової залежністю і спектральної існує однозначна зв'язок, то зміниться і графік спектра. А саме:

В спектрі спотвореного сигналу, як видно, з'явилася купа, якщо можна так висловитися, "артефактів" :) Ось ці самі артефакти і перетворюють чистий і акуратний звук неспотвореної гітари в ричить рев дісторшна. Чим частіший і інтенсивний частокіл спектральних складових, тим більше злий і страшний дист по звуку. Однак, тут все не так просто, так як якість ісказітелямі залежить від багатьох параметрів - і співвідношення парних і непарних гармонік, і від динаміки амплітуди і фази складових і від багатьох чинників багато чого. Особисто нас тепер цікавить питання яким чином перетворити звук відразу після обмежувача з моторошного зубодробительного скреготу в приємний збалансований дисторшн, який ми так часто чуємо на улюблених записах. Ось тут і виникає завдання корекції спектру отриманого сигналу. І полягає вона в перерозподілі енергії між окремими частинами спектра сигналу, тобто високі частоти треба придавити а низькі і середні залишити. Це завдання і повинен взяти себе в першому наближенні фільтр низьких частот.
Введемо поняття передавальної частотної характеристики устройства.Чтоби не ускладнювати зайвий раз сприйняття матеріалу і не вводити комплексне числення, фази, аргументи і модулі будемо оперувати вже кінцевим поняттям модуля комплексного коефіцієнта передачі, тобто поняттям АЧХ - амплітудно-частотної характеристики. Ця характеристика показує як розглядається пристрій "відноситься" до різних частотах. А відношення це буває різний. Ну все як у людей)))) Воно може не любити низькі частоти і зовсім їх не пропускати на свій вихід при цьому пропускаючи високі і середні без спотворень і взагалі без будь-якого відношення до них, що прийшло мовляв, то й пішло (забігаючи трохи трохи вперед, скажу що це буде ФВЧ). Може випробовувати, наприклад, згубну (якщо раптом будуть порушені умови стійкості) любов до окремих частотах не пропускаючи нічого на вихід крім невеликої жменьки цих частот :) (це буде смуговий фільтр - ПФ), а можуть також як, наприклад, мерзенні політики не пропускати на вихід деякі частоти зовсім (це буде режекторний фільтр - РФ). З усього сказаного стає, сподіваюся ясним що, за критерієм цієї любові і не любові до окремих частин спектра сигналу можна ввести цілком чітку і коректну класифікацію фільтрів.
Нас, зокрема, будуть цікавити далі тільки фільтри низьких частот, пропускають тільки низькі частоти - ФНЧ, фільтри високих частот і режекторние фільтри, що пригнічують частоти в деякій досить вузькій смузі.
Наведемо класичні графіки АЧХ цих фільтрів в одному масштабі на одному графіку, враховуючи що частота настройки (зрізу - для ФНЧ і ФВЧ, і режекции для РФ) однакова - так буде зрозуміліше.

Нескладно здогадатися, що при одному і тому ж сенсі характеристик поведінку їх може бути різним, тобто в характеристики можуть йти не так плавно, а більш круто або зовсім порожнього, можуть бути викиди (тобто різке посилення у вузькій смузі) в області частот зрізу. За вид характеристик відповідає тип апроксимації їх характеристиками Баттерворта, Бесселя, Чебишева, а також крутизна цих характеристик, яка вимірюється в дб / октаву або в Дб / декаду. Октава - подвоєна частота, Декада - десятерити. Н аграфіках наведені характеристики ФНЧ і ФВЧ з апроксимації Баттерворта (чому вони користуються більшою популярністю буде розказано далі) другого порядку. тобто з крутизною 12дБ / октв.
далі буде.