Как настроить фильтр subsonic

Subsonic фильтры – что это и как их использовать?

На многих фонокорректорах имеется кнопка, включающая так называемый Subsonic-фильтр (фильтр инфранизких частот). Для чего он нужен и можно ли без него обойтись? Давайте разберемся.

Как следует из названия, этот фильтр служит для подавления сигнала на самых низких частотах – со значения 15-20 Гц и до 0 Гц. Действительно, на музыкальных записях нет «полезного» сигнала на этих частотах, за исключением басовых нот синтезаторов или самых нижних регистров больших органов. Но даже при его наличии на винил нельзя записать звук такой низкой частоты. В то же время, чтобы не затрагивать полезный сигнал выше 20-25 Гц, характеристика среза этого фильтра должна быть достаточно крутой. Однако, если на инфранизких частотах на виниле нет «жизни», то с каким же тогда сигналом имеют дело фильтры Subsonic?

Определяем причину

Виниловая пластинка, даже новая, на самом деле имеет некоторые неровности поверхности. Любая такая деформация винилового диска будет считана звукоснимателем и приведет к появлению на выходе проигрывателя инфранизкочастотного сигнала, наложенного на основной музыкальный сигнал.

Например, наличие на поверхности пластинки одного такого искривленного участка (при прослушивании на скорости 33 1/3 об / мин) приведет к появлению на выходе проигрывателя сигнала с частотой 0,55 Гц. При других условиях значение частоты этого сигнала может достигать 10-15 Гц.

Кроме того, тонарм и звукосниматель имеют собственные резонансы, которые дополнительно усиливают инфрачастотный сигнал. А довершает дело фонокорректор, характеристика RIAA-коррекции которого обеспечивает максимальное усиление сигнала именно в этом диапазоне. В результате, на вход усилителя аудиосистемы поступает сигнал о большой составляющей в инфрачастотном диапазоне, не несущий какой-либо полезной информации. А большинство современных усилителей высокого класса могут воспроизводить такой сигнал и с успехом передают его на колонки.

Нежелательные колебания

Согласно своим паспортным данным, ни одна обычная Hi-Fi колонка не способна воспроизводить сигнал ниже 20 Гц. Однако, это верно лишь отчасти. Существует такое явление, как «раскачка» НЧ-динамика, состоящая в неконтролируемых отклонениях его диффузора на очень низких частотах. Инфранизкочастотные сигналы, попав на вход колонки, приведут именно к такому эффекту. Особенно сильно подвержены «раскачке» динамики колонок с фазоинвертором, но наблюдается этот эффект и у акустики в закрытых корпусах.

В результате, большое количество энергии усилителя будет потрачено впустую на воспроизведение сигнала, которого на самом деле нет в музыке. Присутствие такого инфрабаса приводит к росту интермодуляционных искажений и перегрузке усилителя.

Многие аудиофилы не используют фильтры Subsonic (даже при их наличии), полагая недопустимым любое лишнее вмешательство в звуковой сигнал. Однако мы рекомендуем все-таки лично оценить качество звучания системы с проигрывателем винила, как с задействованным фильтром, так и без него.

По оценкам многих экспертов, в системе с включенным фильтром Subsonic звучание становится более насыщенным и динамичным, с более сбалансированным среднечастотным диапазоном и точнее сфокусированными басами. Стереокартина приобретает большую трехмерность и звук в целом становится прозрачнее и быстрее.

Природа этого явления, возможно, состоит в том, что энергия усилителя не расходуется на воспроизведение «лишнего» инфрабаса, а движения диффузоров НЧ-динамиков в колонках становятся более контролируемыми и точными. Разумеется, использование Subsonic фильтра не исключает необходимости точного согласования картриджа и тонарма по резонансным частотам и весу. Одной из причин возникновения эффекта раскачки диффузоров басовиков может стать недостаточное механическое демпфирование самого проигрывателя или наличие акустической обратной связи между ним и колонками системами.

Все эти факторы также нужно учитывать и при необходимости уделять время на их устранение. Но наличие Subsonic-фильтра в системах с проигрывателем винила в любом случае можно считать, если не обязательным, то очень желательным. Эта функция позволит эффективно защитить колонки и усилитель от инфранизкочастотных сигналов, но при желании вы всегда сможете отключить ее.

Источник

Как настроить усилитель (Gain, LPF, HPF)

Содержание:

Настройка усилителя | основы

Настройка усилителя для сабвуфера и остальной аудиосистемы может поставить новичка в тупик. Утонченная настройка — дело не простое и требует большого опыта или помощи профессионала.

На этой странице мы разберем основные, базовые настройки — чтобы у вас ничего не сгорело, сабвуфер не пытался отыгрывать скрипку и все было на своих местах.

HPF / LPF (ФВЧ / ФНЧ)

Hight pass filter (HPF), он же фильтр высоких частот (ФВЧ) — отфильтровывает (отсекает) низкие частоты, оставляя высокие.

При настройке сабвуферного усилителя установите регулятор примерно на 20 Hz, чтобы отсечь инфразвук и не тратить энергию, так как вы все равно его не услышите. Для среднечастотных динамиков HPF выставляется в районе 80 Hz, чтобы убрать диапазон низких частот, для которого динамик не предназначен и не сможет его отыграть. Если у вас выделены отдельные каналы или даже отдельный усилитель для твиттеров (пищалок) — HPF выставляется в районе 3000 — 5000 Hz в зависимости от модели, что бы не спалить их.

Все приведенные цифры являются примерными, для получения более точных и безопасных значений изучите характеристики ваших динамиков!

Low pass filter (LPF), он же фильтр низких частот (ФНЧ) — противоположен HPF и срезает верхние частоты, оставляя нижние.

Для сабвуферов устанавливается в районе 50-80 Hz в зависимости от типа оформления (ЗЯ, ФИ, и т.п.), чтобы отсечь частоты, для которых сабвуфер не предназначен. Аналогично и со среднечастотниками, для них режьте в районе 1400-1600 Hz.

Если есть возможность, то можно ограничить твиттеры на 20 000 Hz, но это не обязательно.

Gain \ Level

Gain (чувствительность) часто путают с громкостью, но это не совсем правильно.

Gain (гейн) — это регулировка входной чувствительности усилителя для согласования с магнитолой. Но не будем забираться в дебри и рассмотрим эту настройку с точки зрения полезной для пользователя.

Иногда значение Вольт (V) указанное на регуляторе может ввести в заблуждение. Дело в том, что чувствительность измеряется в Вольтах. Чем меньше V — тем выше чувствительность — тем громче будет играть динамик и наоборот.

Для начала будет полезно посмотреть понятое видео про то, как работает гейн на усилителе:

Настройка гейна на слух (1 способ)

Имея хорошее сабовое звено, не пользуйтесь эквалайзером и различными басовыми улучшайзерами, забудьте про bassboost на усилителе — поэтому перед настройкой гейна проверьте чтобы все это было отключено!

Установите регулятор на минимум и включите музыку, которую вы обычно слушаете. Прибавляйте громкость магнитолы на 3/4 от максимума, услышав искажения в звучании саба раньше — остановитесь и убавьте громкость на пару делений. Переходите к усилителю. Попросите помощника медленно прибавлять регулятор гейна до появления новых искажений, а услышав их, остановите вращение и убавьте на 10 %.

Настройка гейна на слух (2 способ)

Если вы не доверяете своему слуху и боитесь во время не услышать изменения, тогда воспользуйтесь более точным способом — с помощью синусов.

Если вы настраиваете сабвуфер, то используйте 40 Гц, в случае если ваш корпус настроен выше 40 Гц или у вас закрытый ящик, тогда берите 50 Гц, (скачать синусы в разделе Загрузки). Для настройки гейна для усилителя мидбаса возьмите 315 Гц.

Синус или тон (в нашем случае) — тоновый сигнал определенной частоты, изменения в звучании которого вы легко услышите

Установите гейн на минимум, включите ваш синус и прибавляйте громкость магнитолы. При изменении звучания тонового сигнала остановитесь и убавьте на пару делений (выставьте ограничение максимальной громкости на это значение, если в вашей магнитоле есть такая функция). Переходите к усилителю. Аналогично первому способу прибавляйте гейн. При изменении звучания остановитесь и убавьте на 10%.

Настройка гейна с помощью мультиметра или осциллографа

Настройка уровня гейна с помощью приборов является грамотным и точным согласованием. При этом не напрягается ни динамик ни ваши уши. Подробно о такой настройке показано в видео на нашем Ютуб канале:

Обратите внимание, что при настройке с помощью мультиметра вы должны быть уверены в мощности, заявленной производителем усилителя.

Subsonic

Subsonic — это тот же фильтр высоких частот (HPF) на сабовых усилителях (часто на моноблоках) — отрезает инфразвук. Устанавливайте его по умолчанию примерно на 20-25 Hz. При углубленной настройке, сабсоник выставляется для предотвращения чрезмерного хода диффузора. Поочередно включаются синусы ниже частоты настройки корпуса сабвуфера и по наблюдению за величиной хода диффузора выбирается нужное значение.

Bassboost

Bassboost — повышает громкость на определенной частоте, как правило это 40-45 Hz. При использовании басбуста шанс спалить сабвуфер резко повышается, так как клипп наступает значительно раньше. В большинстве случаев bassboost не нужен и если вы новичек, то просто примите правило «Басбуст не трогать!»

Опытными людьми он может использоваться для увеличения полки АЧХ, чтобы вытянуть провалы в определенных частотах, но это уже глубокие настройки и эффект не всегда оправдает риск.

X-over

X-over — переключатель фильтров. Присутствует в случае, когда у усилителя не предусмотрена регулировка для каждого фильтра в отдельности. HPF — режет снизу, LPF — режет сверху, Full / Flat — фильтры отключены.

Регулятор фазы (Phase)

Регулятор фазы — является частью углубленной настройки — меняет фазу динамика. Бывает фиксированный переключатель 0 / 180° и регулятор 0° — 180°. Читайте отдельную тему: Фаза сабвуфера — правильная настройка.

Master/Slave

Этот переключатель используется при мостовом подключения моноблоков. Master устанавливается на усилителе, к которому подходят RCA («тюльпаны») от магнитолы, Slave ставится на подсоединяемом моноблоке.

Видео

Читать еще:

Полезный материал? Поделитесь, если так:Нажмите кнопку, чтобы поделиться материалом:

Источник

Subsonic-фильтр (Фильтр инфранизких частот)

Автор: Род Эллиотт (Rod Elliott — ESP)

Вступление

Частоты ниже 20 Гц обычно не могут быть воспроизведены и, за исключением синтезаторов и органов, не являются желаемой частью звукового спектра. Это особенно неприятно для фонокорректоров, поскольку многие виниловые диски, которыми вы дорожите (или хотите записать на компакт-диск), будут в некоторой степени искажены. Любая деформация винилового диска вызовет большой выходной сигнал в дозвуковой области, обычно значительно ниже 20 Гц.

Например, диск на 33,3 об / мин с одной деформированной секцией создаст сигнал в звукоснимателе с частотой 0,55 Гц (33,3/60 = 0,555 Гц). Этот сигнал вызовет значительное движение диффузора динамика, что крайне нежелательно. Мало того, что вентилируемые сабвуферы полностью неспособны обрабатывать такой сигнал линейно, но и герметичные сабвуферы также будут подвержены значительному напряжению. Большое количество доступной мощности будет потрачено впустую, пытаясь воспроизвести сигнал, который никогда не предназначался для этого изначально.

Чтобы быть эффективным, дозвуковой фильтр должен быть очень сложным — это позволяет пропускать все нужные частоты и отбрасывать те, которые могут вызвать проблемы.

Еще одна область, в которой важен крутой дозвуковой спад, — это управление выходным трансформатором в системах громкой связи 70В или 100В, используемых в офисах, на заводах и т.д. Любой дозвуковой сигнал, который проходит через усилитель и насыщает трансформатор, может вызвать отказ усилителя, сильнейшее искажение или, как правило, и то, и другое. Фильтр ИНЧ абсолютно необходим в этих системах, но зачастую некоторые производители усилителей, похоже, не осознают риски. С системами громкой связи на 70В и 100В обычно нет причин воспроизводить что-либо ниже 80 Гц, даже в качестве фоновой «музыки».

Cхемы низкочастотных фильтров, которые использует метод суммирования каналов ниже 140 Гц, хотя и эффективны для устранения низкочастотного гула (или суб-гула в данном случае), но вызывают недопустимые аберрации АЧХ. Дозвуковые частоты, генерируемые искажением записи, по своей природе не совпадают по фазе. Моно дорожка винилового диска вызывает боковое движение иглы, а сигналы деформации — вертикальное. Стереосигналы находятся под углом ± 45 °. Метод суммирования был тщательно исследован, прежде чем было решено, что его не следует использовать, если необходимо сохранить общую частотную характеристику диска. Суммирование также нельзя использовать с моносигналом, и это ограничивает полезность фильтра.

Представленный здесь проект может быть использован везде, где требуется быстрый спад, чтобы предотвратить разрушение акустических систем дозвуковыми сигналами. Как отмечалось выше, это важно для линейных систем громкой связи на 70В и 100В или в любом другом месте, где трансформатор питается от усилителя мощности. Это также очень полезно с вентилируемыми корпусами динамиков и предотвращает чрезмерное отклонение диффузора на частотах ниже резонанса. Его также можно использовать с контрольно-измерительными приборами, в которых низкочастотная энергия «загрязняет» результаты. Для этого проекта доступны печатные платы, что упрощает сборку.

Описание

Показанная схема представляет собой обычный фильтр Саллена-Ки, в котором были сделаны некоторые упрощения, чтобы минимизировать количество компонентов с различными значениями.

Добротность фильтров была оптимизирована, чтобы обеспечить более высокий входной импеданс. Конечная добротность двух фильтров составляет почти точно 0,707 (то есть традиционный фильтр Баттерворта).

Хотя теоретически допуск как резисторов, так и конденсаторов должен составлять 1% или лучше, на самом деле это не так важно. Рекомендуются металлопленочные резисторы с точностью 1% для минимизации шума, а конденсаторы имеют стандартный допуск (т.е. 5% или 10%). Да, это приведет к отклонению АЧХ от показанной ниже (см. Рисунок 2), но по сравнению с другими ошибками в системе (запись эквалайзера, проблемы с НЧ в помещении и т.д.) они могут считаться незначительными.

Примечание. Хотя ниже указано, что входное сопротивление этого фильтра должно быть менее 100 Ом, его можно напрямую подключить к фонокорректору Project 06. Тестирование показывает, что общая частотная характеристика изменяется менее чем на 0,1 дБ на любой частоте выше 30 Гц. Естественно, что на низкочастотную характеристику фильтр влияет, как и положено. Даже при входном импедансе до 10 кОм нет значительного отклонения от ожидаемой кривой АЧХ, а только крошечная (около 0,2 дБ) потеря общего уровня.

Схема фильтра показана ниже. По сути, это пара каскадных фильтров 18 дБ на октаву, дающих окончательный спад 36 дБ на октаву. Спад -3 дБ наблюдается на частоте около 18 Гц при указанных значениях. В таблице ниже представлены различные значения конденсаторов, которые можно использовать для получения спада на различных частотах.

Рисунок 1 — Принципиальная схема одного канала

Я не предлагаю вам экспериментировать со значениями резисторов или конденсаторов, если вы точно не знаете, что делаете, поскольку любые изменения повлияют на добротность фильтров и вызовут либо резкий скачок в полосе пропускания, либо слишком плавный спад в потере баса.

На рисунке 2 показан теоретическая АЧХ фильтра. Я говорю «теоретическая» просто потому, что нереально ожидать, что какой-либо сигнал будет значительно ниже 100 дБ от уровня полосы пропускания (более -120 дБ на 1 Гц). Это просто выходит за рамки шумовых ограничений аудио оборудования. При этом затухание сверхнизких частот все еще очень велико, и даже сильно деформированный диск вызовет очень небольшое (если вообще будет) движение диффузора сабвуфера.

Рисунок 2 — АЧХ (красный) и ФЧХ (зеленый) фильтра

Как видно из вышеизложенного, частоты до 2 Гц находятся более, чем на 90 дБ ниже уровня полосы пропускания. Номинально все, что ниже 17 Гц, эффективно исчезает. Нет причин пытаться улучшить это, поскольку оно уже превышает разрешение любого цифрового формата и размещает все типичные сигналы деформации значительно ниже уровня слышимости или опасности для сабвуфера.

Фазовая характеристика соответствует любому фильтру, но важно отметить, что, если полнодиапазонный сигнал не отфильтрован, могут быть неприемлемые изменения фазы в низкочастотных областях. В идеале этот фильтр не следует использовать последовательно с усилителем сабвуфера, так как это повлияет на фазовое соотношение между основными динамиками и сабвуфером. Однако вполне вероятно, что не будет никаких звуковых аномалий, даже если P99 установлен в тракте сигнала сабвуфера.

Если полнодиапазонный сигнал будет проходить через фильтр, рекомендуется использовать операционные усилители высокого качества для предотвращения шума или искажений в основном сигнале. При желании можно использовать переключатель для обхода цепи, когда она не используется. Использование дозвукового фильтра не предназначено исключительно для виниловых дисков — многие записи компакт-дисков также содержат дозвуковую энергию, намеренно или случайно!

Чтобы изменить частоту, меняйте только конденсаторы. В следующей таблице приведены диапазоны значений конденсаторов и частот. C1, C2, C3, C4, C5 и C6 должны иметь одно и то же значение.

Емкость	-3dB на частоте	Емкость	-3dB на частоте
220nF	12.4 Hz	56nF	48.5 Hz
180nF	15.1 Hz	47nF	57.8 Hz
150nF	18.1 Hz	39nF	69.8 Hz
120nF	22.7 Hz	33nF	82.3 Hz
100nF	27.2 Hz	27nF	100 Hz
82nF	33.2 Hz	22nF	123 Hz
68nF	40.0 Hz	18nF	151 Hz

Таблица 1 – Спад -3Дб на разных частотах в зависимости от емкости конденсаторов

Показанный выше диапазон явно подходит для частот, выходящих далеко за пределы обычного диапазона сабвуфера, но они включены, поскольку могут быть другие применения фильтра, кроме только сабвуфера. Существует бесчисленное множество применений для очень крутых фильтров в системах управления и других аналоговых приложениях, поэтому нет причин ограничивать использование только в аудио.

Если вы хотите, чтобы АЧХ была немного более плоским, чем обычно, можно увеличить R3 и R6. При 270k будет небольшой подъем перед спадом (0,2 дБ при 35 Гц), а предел низких частот (-3 дБ) немного сдвинут до 15,6 Гц вместо 18,1 Гц (с конденсаторами 150 нФ). Тот же эффект будет и с другими значениями ескостей, и вы можете использовать приведенную выше таблицу и просто уменьшить частоту -3 дБ на коэффициент 0,86. Например, при использовании конденсаторов 120 нФ для C1 . C6 частота будет снижена с 22,7 Гц до 19,5 Гц. Разницу легко измерить на симуляторе, но невозможно услышать.

Если вы хотите поэкспериментировать со значениями резисторов, не стесняйтесь, но если вы не можете смоделировать АЧХ, вы обнаружите, что это довольно сложно измерить. Результаты также могут быть очень непредсказуемыми, если вы не знаете обо всех взаимодействиях значений компонентов в фильтрах Саллена-Ки. Например, если R2 и R5 уменьшить до 22k, ослабления -3 дБ (относительно 100 Гц) практически не будет, но будет подъем на 3 дБ с центром на 28 Гц (с использованием конденсаторов 150 нФ). При желании это можно использовать для усиления низких частот.

Конструкция

Хотя конструкция не критична, следует соблюдать обычные меры предосторожности, необходимые для любой схемы с операционным усилителем. Обратите особое внимание на шунтирование и не забудьте заземлить источник питания. Естественно, я рекомендую вам использовать печатную плату, так как она упрощает процесс сборки. Вы можете (как всегда) использовать операционные усилители лучшего качества, чем предлагаемые сдвоенные TL072, поскольку наиболее важным параметром является шум. Поскольку операционные усилители подключены как буферы с единичным усилением, верхняя частотная характеристика будет расширена за пределы слышимости.

На рисунке 1 показан только один канал, второй канал использует оставшийся операционный усилитель в каждом из сдвоенных корпусов. Фактический входной импеданс превышает 47 кОм на всех частотах, но в идеале полное сопротивление источника должно быть не более 100 Ом или около того (хотя, как отмечалось выше, даже 10 кОм не вызовут проблем).

Как правило, фильтр используется на выходе фонокорректора. Дозвуковые частоты несвойственны другим источникам сигнала (но могут и существовать!), и если вы хотите использовать схему последовательно с вашим сабвуфером, то вы должны знать о возможных эффектах фазовой характеристики фильтра (подробности см. выше).

Предлагаемые операционные усилители TL072 подойдут для большинства задач, но если вы предпочитаете использовать устройства со сверхмалым шумом или широкой полосой пропускания, этот выбор за вами. Подходящие операционные усилители включают NE5532, OPA2134, LM4562, LME45710, NJM2068 и т. Д. Вы также можете использовать LM833, но они могут быть подвержены возбуждению, особенно если вы используете панельки для микросхем.

Тестирование

Подключите устройство к подходящему источнику питания. Помните, что заземление источника питания должно быть подключено! При первом включении подключите «защитные» резисторы от 100 до 560 Ом последовательно с каждым плечом питания, чтобы ограничить ток, если вы допустили ошибку в подключении.

Выходное напряжение постоянного тока операционного усилителя должно быть почти нулевым. Тестирование частотной характеристики будет невозможно, если у вас нет генератора сигналов (подойдет и ПК) и милливольтметра переменного тока. АЧХ выше 20 Гц должна быть практически ровной (будет очень маленький пик около 30 Гц — менее 0,2 дБ), а при 10 Гц амплитуда должен быть не менее -15 дБ. Если вы можете измерить частоту до 5 Гц (или меньше), то АЧХ должна очень точно соответствовать графику на Рисунке 2.

Источник