Filtr do subwoofera

Schemat ideowy filtra do subwoofera pokazano na rysunku 1. Sygnały prawego i lewego kanału są wprowadzane na złącze J1. Kondensatory C1 i C2 oddzielają składową stałą, która mogłaby przedostać się na wejście wzmacniaczy operacyjnych. Z kolei, rezystory R1 i R2 są odpowiedzialne za odpowiednie obciążenie źródła sygnału oraz utrzymanie wejść odwracających na potencjale masy. Wzmacniacze US1A i US1B, wchodzące w skład poczwórnego wzmacniacza operacyjnego, pracują jako wtórniki napięciowe, izolując wejścia i nie pozwalając przenikać sygnałom. Wyjścia wzmacniaczy nieodwracających połączone są ze sobą, każde za pośrednictwem rezystora i kondensatora połączonych szeregowo. Rezystory wprowadzają dodatkową impedancję na każdym z wyjść, uniemożliwiając przepływ nadmiernego prądu i ich uszkodzenie. Kondensatory usuwają składową stałą. Następnie wyjścia obu kanałów są zwierane i następuje sumowanie sygnałów z obu kanałów. Zsumowany, niewzmocniony sygnał L+R trafia na odwracający wzmacniacz napięciowy. Rezystor R5, będący elementem pętli ujemnego sprzężenia zwrotnego, ustala wzmocnienie tego stopnia na 2 V/V. Dla sygnału wejściowego pochodzącego z wyjścia liniowego, daje to sygnał wyjściowy o amplitudzie nieprzekraczającej ok. 1,5 V. Wartość tę można zwiększyć, poprzez zwiększenie wartości tego rezystora – jednak, nie jest zalecane przekraczanie rezystancji 100 kΩ. Przy zbyt dużym wzmocnieniu, mogą ujawnić się szumy wzmacniacza oraz sygnały o wysokiej amplitudzie mogą być zniekształcane, dzięki ograniczonemu napięciu zasilania. Wzmocniony sygnał, za pośrednictwem kondensatora C5, trafia na ścieżkę oporową potencjometru P1, służącego do regulacji amplitudy sygnału wyjściowego.

Rysunek 1. Schemat ideowy filtra do subwoofera

Obwód składający się z rezystorów R6 i R7, potencjometru P2 oraz kondensatorów C6 i C7, wraz ze wzmacniaczem operacyjnym US1D, tworzy dolnoprzepustowy filtr Czebyszewa drugiego rzędu. Potencjometrem P2 ustalana jest tzw. częstotliwość odcięcia, czyli ta częstotliwość, powyżej której wzmocnienie układu wychodzi poza przedział ±3 dB. Rezystor R7 ustala minimalną częstotliwość odcięcia, zaś opór ścieżki P2 – maksymalną. Zmieniając ich wartości, można regulować ten parametr w dość szerokim zakresie. Dla wartości elementów ze schematu, zawiera się ona w zakresie 70…270 Hz, w zależności od ustawienia P2. Kondensator C8 odcina ewentualną składową stałą, która mogłaby pojawić się na wyjściu. Charakterystykę częstotliwościową przedstawia rysunek 2. Poczwórny wzmacniacz operacyjny US1 zasilany jest stabilizowanym napięciem symetrycznym o wartości ±15 V. Dostarczają go dwa stabilizatory US2 i US3, odpowiednio: LM7815 i LM7915.

Rysunek 2. Charakterystyka przenoszenia filtru. Kolor niebieski – lewe skrajne położenie ślizgacza P2, kolor zielony – prawe skrajne położenie, kolor czerwony – środkowe

Układ zmontowano na dwustronnej płytce o wymiarach 65 mm×37 mm, której schemat montażowy pokazano na rysunku 3. Montaż jest typowy: od elementów najniższych po najwyższe, na potencjometrach kończąc. Pod układ US1 warto jest zastosować podstawkę.

Rysunek 3. Schemat montażowy filtra do subwoofera

Po zmontowaniu, filtr jest od razu gotowy do działania i nie wymaga żadnych czynności uruchomieniowych. Podczas łączenia układu ze wzmacniaczem należy uważać, by ekranami przewodów sygnałowych nie stworzyć tzw. pętli masy. Z tego powodu zaleca się połączenie masy układu z masą reszty wzmacniacza tylko w jednym punkcie, poprzez złącze zasilania J3.

Filtr można zasilać z tego samego zasilacza, co końcówka mocy. Prąd pobierany nie przekracza 15 mA. Należy pamiętać o tym, by wartość napięcia na jego wyjściu zawierała się w przedziale ±18…35 V. Zbyt niska może spowodować nieprawidłową pracę stabilizatorów; zbyt wysoka – ich uszkodzenie.

Michał Kurzela, EP