subwoofer aktywny.pdf

0 5/2000

Elektroakustyka

Subwoofer aktywny –

kino domowe

Opisujemy wykonanie g³oœnika niskotonowego wraz z obudow¹,

wzmacniaczem i filtrem aktywnym. Zestaw ten poprawia odtwarzanie

niskich tonów. Mo¿e wspó³pracowaæ z dowolnym sprzêtem elektroa-

kustycznym – nawet renomowanej firmy. Poprawia efekty ods³uchowe

kina domowego. Innym zastosowaniem subwoofera bêdzie wzboga-

cenie domowego zestawu elektroakustycznego, zw³aszcza z ma³ymi

kolumnami. Przy zastosowaniu subwoofera dŸwiêk nabierze g³êbi,

plastycznoœci i pojawi¹ siê nowe brzmienia dot¹d nies³yszalne.

Dane techniczne:

Dolna czêstotliwoœæ – 40 Hz (zale¿nie od

g³oœnika)

Spotykanym rozwi¹zaniem jest tzw.

bierny subwoofer zawieraj¹cy g³oœniki ni-

skotonowe w specjalnej obudowie i zwrot-

nice czêstotliwoœciowe umo¿liwiaj¹ce do³¹-

czenie g³oœników stereofonicznych tzw. sa-

telitów. Satelity mog¹ posiadaæ ma³e wy-

miary i dziêki temu ³atwo je ulokowaæ we

wspó³czesnych mieszkaniach. Umiejscowie-

nie subwoofera nie jest krytyczne z uwagi

na brak kierunkowoœci przy odtwarzaniu

niskich tonów. Subwoofer bierny do³¹cza

siê do wyjœæ wzmacniacza. Satelity nato-

miast do³¹cza siê do subwoofera.

Równolegle jest realizowana koncep-

cja tzw. subwooferów aktywnych, które

sta³y siê istotn¹ pozycj¹ w sklepach ze

sprzêtem elektroakustycznym. S¹ to g³oœni-

ki niskotonowe w obudowie wraz ze

wzmacniaczem i aktywnym filtrem dolno-

przepustowym. Wzmacniacze czy amplitu-

nery wielu firm wyposa¿ane s¹ w dodatko-

we wyjœcia sygna³u do subwoofera aktyw-

nego. Sygna³ ten to najczêœciej suma kana-

³ów L i P z wyjœcia wzmacniacza. Subwoo-

fer aktywny do³¹cza siê do wzmacniacza

niezale¿nie od u¿ywanych zespo³ów g³o-

œnikowych. Oczywiœcie wymaga on w³a-

snego zasilania.

Koncepcja ta umo¿liwia ograniczenie

pasma czêstotliwoœci na wejœciu wzmac-

niacza subwoofera i poprawê warunków

dla odtwarzania najni¿szych czêstotliwoœci.

Koniecznoœæ jednoczesnego odtwarzania

œrednich i wy¿szych czêstotliwoœci przez

wzmacniacz zmniejsza mo¿liwoœæ maksy-

malnego wysterowania dla tonów niskich.

Wymiary i rodzaj obudowy subwoo-

fera zale¿¹ od rodzaju g³oœnika. Przy ma-

³ych g³oœnikach regu³¹ jest stosowanie

obudów basreflex (z otworem). Przy du-

¿ym g³oœniku stosuje siê zarówno obudo-

wy basreflex jak i obudowy zamkniête. Te

drugie wprawdzie podnosz¹ czêstotliwoœæ

rezonansow¹ g³oœnika, ale poprawiaj¹ dy-

namikê basów.

Czêstotliwoœæ górna

(regulowana) – 100÷250 Hz

Moc znamionowa – 50 W

Zniekszta³cenia

nieliniowe – 0,5%

Pobór mocy (max.) – 90 VA

Napiêcie zasilania – 220 V/50 Hz

Wymiary

(obudowa g³oœnika)– 430×250×330 mm

Subwoofery

Odtwarzanie niskich czêstotliwoœci

jest „piêt¹ achillesow¹” wielu zestawów

elektroakustycznych. Wynika to najczê-

œciej z kompromisów miêdzy wymiarami

zewnêtrznymi, cen¹ a jakoœci¹ odtwarza-

nia. Tylko niewielka liczba du¿ych i dro-

gich zespo³ów g³oœnikowych posiada

wbudowane g³oœniki do odtwarzania naj-

ni¿szych czêstotliwoœci tzw. subwoofer.

Opis konstrukcji

+30V

Opisywane rozwi¹zanie wykorzystuje

wzmacniacz mocy na tranzystorach po-

lowych opisany w PE 1/98. Mo¿liwe jest

wykorzystanie innego wzmacniacza

o mocy wyjœciowej 30÷50 W przy rezy-

stancji obci¹¿enia odpowiadaj¹cej rezy-

stancji g³oœnika (4 lub 8

3,3k

100 m F

100n

). Zakres od-

twarzanych czêstotliwoœci powinien za-

czynaæ siê od 20 Hz. Ni¿sze czêstotliwo-

œci nie s¹ po¿¹dane z uwagi na uci¹¿li-

woœæ dla otoczenia (s¹siadów).

Wzmacniacz na tranzystorach polo-

wych wymaga niewielkiej modyfikacji.

Jest ni¹ zmiana pojemnoœci kondensato-

ra C4 na 100

C12

47n

10k

22k-A

15k

22k-A

15k

TL072

US1A

US1B

47n

100 m F

10k

47n

C12

22k

22k-B

100n

C8 1n

F. Istotn¹ cech¹ jego uk³a-

du jest mo¿liwoœæ pracy przy rezystancji

obci¹¿enia 8 lub 4

22k

3,3k

–30V

. Na p³ytce druko-

wanej znajduje siê prostownik z konden-

satorami filtruj¹cymi. Wystarczy pod³¹-

Rys. 1 Schemat ideowy filtru aktywnego

Subwoofer aktywny

5/2000

R10

w odtwarzanych dŸwiêkach. Wzmocnienie

filtru i potencjometr P2 umo¿liwiaj¹ dosto-

sowanie siê do Ÿród³a sygna³u.

Filtr nale¿y po³¹czyæ ze wzmacnia-

czem mocy zgodnie ze schematem po³¹-

czeñ z rys.2.

Osobnym zagadnieniem jest obudo-

wa g³oœnika. Mo¿na wzorowaæ siê na obu-

dowach subwooferów dostêpnych w han-

dlu, czy wrêcz nawet wykorzystaæ gotow¹

obudowê. Mo¿na te¿ adaptowaæ subwoo-

fer bierny, ³¹cz¹c równolegle jego g³oœniki

i eliminuj¹c filtry zwrotnicy.

Proponowana do wykonania obudowa

umo¿liwia monta¿ pojedynczego g³oœnika

niskotonowego o œrednicy od 13 do 25 cm.

W modelu redakcyjnym zastosowano g³o-

œnik GDN 13/50 4

+30V

–30V

2,2k

–C14

+C13

WZMACNIACZ

(p³ytka NR359)

G£

–

~21V

T630mA

~220V

Rys. 2 Schemat po³¹czeñ wzmacniacza subwoofera

czyæ transformator sieciowy z dwoma na-

piêciami symetrycznymi 20÷25 V (bez

obci¹¿enia). Z p³ytki wzmacniacza bêdzie

pobierane napiêcie zasilaj¹ce filtr aktywny.

Dolnoprzepustowy filtr aktywny jest

niezbêdnym uk³adem subwoofera aktyw-

nego. Ogranicza on pasmo czêstotliwoœci

doprowadzanych do wzmacniacza i dalej

g³oœnika subwoofera. Oprócz opisanych

wy¿ej zalet, zawê¿enie pasma czêstotliwo-

œci jest niezbêdne dla prawid³owego od-

twarzania stereofonicznego przez g³oœniki

pod³¹czone bezpoœrednio do wzmacniacza.

Schemat ideowy filtru prezentuje rys. 1.

Na wejœciu filtru znajduje siê sumator

rezystancyjny umo¿liwiaj¹cy sumowanie

sygna³ów L i P uzyskanych z wyjœcia

wzmacniacza. Dla specjalnego sygna³u

subwoofera wystarczy jeden z rezystorów

(R1 lub R2) i jedno wejœcie, poniewa¿ su-

mowanie odbywa siê ju¿ we wzmacniaczu

(ampli tunerze). Przy korzystaniu z sygna-

³u dla subwoofera nale¿y zwiêkszyæ war-

toœæ rezystora R3 do 39 k

warunków pracy filtru dolnoprzepustowe-

go od Ÿród³a sygna³u wejœciowego.

W³aœciwy filtr rozpoczyna siê od wyj-

œcia US1A. Jest to filtr dolnoprzepustowy

drugiego rzêdu. O jego czêstotliwoœci gra-

nicznej decyduj¹ sumaryczne rezystancje

R6 i P1 oraz R7 i P1 wraz z pojemnoœcia-

mi C6 i C7. Podwójny potencjometr P1

umo¿liwia zmianê czêstotliwoœci granicz-

nej filtru w zakresie od 100 do 250 Hz.

Mo¿liwe jest wykonanie filtru z ustalon¹

czêstotliwoœci¹, bez potencjometru P1.

Przy wartoœciach rezystorów R6 i R7 wyno-

sz¹cych 22 k

. Wymaga on wykona-

nia otworu basreflex o œrednicy wewnêtrz-

nej 40÷45 mm i d³ugoœci rury oko³o 5 cm.

G³oœniki o œrednicy wiêkszej od 20 cm mo-

g¹ pracowaæ w obudowie zamkniêtej. Obu-

dowa zamkniêta powinna byæ w ca³oœci wy-

pe³niona materia³em t³umi¹cym (piank¹,

wat¹ itp.). Obudowa z otworem basreflex

powinna mieæ wy³o¿one œcianki cienk¹ war-

stw¹ materia³u t³umi¹cego.

Materia³em zalecanym do wykonania

obudowy jest p³yta MDF o gruboœci od 12

do 19 mm. W ostatecznoœci mo¿na wyko-

rzystaæ p³ytê meblow¹ okleinowan¹ o gru-

boœci 18 czy 19 mm. Wykonanie obudowy

mo¿na zleciæ znajomemu stolarzowi lub

poprosiæ go o przyciêcie œcianek obudowy

i wykonanie otworów. Sklejenie œcianek

mo¿na wykonaæ samemu u¿ywaj¹c do te-

go celu kleju Wikol lub jego odpowiedni-

ka. Przy klejeniu œcianek bocznych do

przedniej i tylnej wykorzystaæ listwy

wzmacniaj¹ce o przekroju 15×15 mm.

Wymiary obudowy wykonanej z p³yty

MDF o gruboœci 12 mm pokazuje rys. 3.

Œrednicê D otworu pod g³oœnik nale¿y

dopasowaæ do posiadanego g³oœnika. G³o-

œnik nale¿y zamontowaæ od zewn¹trz

z u¿yciem podk³adki uszczelniaj¹cej.

Otwór o œrednicy 48 mm w tylnej œciance

obudowy jest dostosowany do gniazda

g³oœnikowego obudowy zamkniêtej lub ru-

ry dla obudowy basreflex. Naddatki bocz-

nych œcianek umo¿liwiaj¹ ustawienie obu-

dowy w pozycji pionowej lub poziomej

(g³oœnikiem do pod³ogi).

czêstotliwoœæ ta wynosi

oko³o 150 Hz. Nachylenie charakterystyki

czêstotliwoœciowej filtru ma wartoœæ

–12 dB/oktawê, a wraz z kondensatorem

C1 –18 dB/oktawê. Daje to t³umienie sy-

gna³u o czêstotliwoœci 1 kHz rzêdu 40 dB.

Dobór wzmocnienia US1B rezystora-

mi R8 i R9 wp³ywa na dobroæ filtru i cha-

rakterystykê w pobli¿u czêstotliwoœci gra-

nicznej. Aktualnie wzmocnienie to wynosi

2 V/V. Kondensator C8 zmniejsza mo¿li-

woœæ wzbudzania siê filtru w stanach nieu-

stalonych. Potencjometr P2 na wyjœciu fil-

tru umo¿liwia regulacjê poziomu sygna³u

doprowadzanego do wzmacniacza mocy,

a wiêc zawartoœæ najni¿szych czêstotliwoœci

Kondensator C1 dodatkowo ogranicza

pasmo czêstotliwoœci ju¿ na wejœciu filtru

i zwiêksza nachylenie charakterystyki.

Czêœæ A wzmacniacza US1 pracuje jako

wtórnik operacyjny dla uniezale¿nienia

300

250

200

A-A

Monta¿ i uruchomienie

Zakres prac jest doœæ szeroki – trzeba

wykonaæ wzmacniacz mocy, filtr aktywny

i obudowê g³oœnika. Opis wzmacniacza

P³yta MDF=12

Rys. 3 Obudowa g³oœnika subwoofera

0 5/2000

Subwoofer aktywny

072

siæ odpowiednio +12 i –12 V. Do³¹czyæ

g³oœnik, podaæ sygna³ wejœciowy i spraw-

dziæ dzia³anie ca³oœci.

Podczas eksploatacji subwoofera po-

tencjometrem P2 mo¿na dostosowaæ czu-

³oœæ do poziomu sygna³u wejœciowego.

Mo¿na tak¿e regulowaæ nim zawartoœæ naj-

ni¿szych tonów w odtwarzanej audycji. Po-

tencjometrem P1 dobraæ pasmo czêstotli-

woœci subwoofera do w³aœciwoœci posiada-

nych zespo³ów g³oœnikowych (stereo).

¯yczê s³yszalnej poprawy brzmienia

basów – litoœci dla s¹siadów.

Wykaz elementów – Filtr aktywny

Pó³przewodniki

US1

– TL 072

Rys. 4 P³ytka drukowana i rozmieszczenie elementów

D1, D2

– BZP 683C12

Rezystory

mocy znajdziemy w PE nr 1/98, lub sko-

rzystamy z gotowego wzmacniacza czy in-

nego opisu. Do wzmacniacza mocy nie-

zbêdny jest odpowiedni transformator sie-

ciowy (zgodnie z opisem wzmacniacza).

Wykonanie filtru aktywnego nie po-

winno nastrêczaæ wiêkszych trudnoœci. Je-

dynie rezystory R4 i R5 powinny byæ za-

montowane na wysokoœci 3÷5 mm nad

powierzchni¹ p³ytki. Monta¿ pozosta³ych

elementów przeprowadziæ zgodnie z w³a-

snymi upodobaniami i rys. 4.

Wzmacniacz mocy (uruchomiony)

z transformatorem i filtr aktywny zamon-

towaæ w obudowie metalowej. Tyln¹

œciankê obudowy (zw³aszcza aluminiow¹)

mo¿na wykorzystaæ jako radiator tranzy-

storów mocy. Wymagaj¹ one zastosowania

podk³adek izolacyjnych. Obudowa powin-

na posiadaæ otwory wentylacyjne. Zaleca-

ne rozmieszczenie podzespo³ów w obudo-

wie przedstawia rys. 5.

Obudowê ze wzmacniaczem mo¿na

przymocowaæ na sta³e do tylnej œcianki

obudowy g³oœnika lub pozostawiæ jako

wolnostoj¹c¹ (nie zwi¹zan¹ œciœle z obudo-

w¹ g³oœnika). Jako gniazda wejœciowe pro-

ponujemy gniazda m.cz. typu Cinch. Gnia-

zda wyjœciowe to typowe gniazda sprê¿y-

nuj¹ce do do³¹czania przewodów g³oœni-

kowych.

Monta¿ wzmacniacza przeprowadziæ

zgodnie ze schematem ideowym z rys. 2.

Sygna³y wejœciowe L i P do³¹czyæ przewo-

dami ekranowanymi do wejœæ filtru aktyw-

nego. Sygna³ z wyjœcia filtru do³¹czyæ tak¿e

przewodem ekranowanym do wej-

œcia wzmacniacza. Napiêcie zasilania

+30 V z kondensatora C13 wzmacniacza

pod³¹czyæ do zacisku +30 V filtru. Napiê-

cie zasilania –30 V z kondensatora C14 do-

³¹czyæ do zacisku –30 V filtru. Masê z p³yt-

ki wzmacniacza po³¹czyæ z obudow¹ meta-

low¹. Po³¹czenia z transformatora i do

gniazda g³oœnikowego prowadziæ przewo-

dem o przekroju co najmniej 0,5 mm 2 .

Szczególn¹ uwagê zwróciæ na monta¿

obwodów sieci 220 V. Przewód sieciowy

w podwójnej izolacji, zamocowaæ w pobli-

¿u œcianki tylnej i poprowadziæ do wy³¹cz-

nika sieciowego. Przewody prowadzone

z wy³¹cznika tak¿e powinny byæ w podwój-

nej izolacji a ich przekrój powinien wynosiæ

co najmniej 0,5 mm 2 . Zaizolowaæ wszyst-

kie punkty lutownicze pod

napiêciem 220 V.

Wzmacniacz mocy po-

winien byæ ju¿ wczeœniej

uruchomiony zgodnie z jego

opisem. Po monta¿u w obu-

dowie sprawdziæ popraw-

noœæ napiêæ zasilaj¹cych do-

prowadzonych do filtru ak-

tywnego (±30 V). Nastêp-

nie sprawdziæ zasilanie US1.

napiêcia na wyprowadze-

niach 8 i 4 powinny wyno-

R3*

– 1 k

/0,125 W (39 k

)

R4, R5

– 3,3 k

/0,25 W

R1, R2

– 10 k

/0,125 W

R6, R7

– 15 k

/0,125 W

R8, R9

– 22 k

/0,125 W

– 2×22 k

-A PRP-185

– 22 k

-B PR-185

Kondensatory

C8 – 1 nF/50 V ceramiczny

C1, C6, C7 – 47 nF/63 V MKSE-20

C3, C5

– 100 nF/63 V MKSE-20

C2, C4

– 100

F/16 V

Inne

p³ytka drukowana numer 528

Wykaz elementów – Wzmacniacz

– LED

R10

– 2,2 k

/0,5 W

– wg opisu

– WTAT-250 V/630 mA

– gniazdo bezpiecznikowe

– segment sieciowy Isostat

– gniazdo Cinch

– gniazdo g³oœnikowe

Wykaz elementów – Obudowa g³oœnika

G£ – g³oœnik wg opisu

p³yta MDF 12 mm:

400×300 – 2 szt.

430×250 – 2 szt.

300×200 – 2 szt.

(wymiary w mm)

WZMACNIACZ

(p³ytka NR359)

(p³ytka NR528)

P³ytki drukowane wysy³ane s¹ za zalicze-

niem pocztowym. P³ytki mo¿na zamawiaæ

w redakcji PE.

Cena: p³ytka numer 528 – 2,80 z³

+ koszty wysy³ki.

Rys. 5 Rozmieszczenie elementów wzmacniacza

à R.K.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: