Пятница-Бобрятница, 03.05.2024, 10:06
Приветствую Вас непонятно кто | RSS
Главная | Каталог статей | Регистрация | Вход
Категории каталога
Статьи, рецензии, обзоры
Форма входа
Поиск
Друзья сайта

Главная » Статьи » Статьи, рецензии, обзоры

Что такое ФНЧ и его применение в спикерсимах




В этой статье я хочу в определенной мере пролить свет на один из часто встречающихся при проектировании гитарных жужжалок моментов и зачастую вызывающий у малоподготовленного человека большие сложности.
Допустим, что Вы собираете не минималистскую грелку, а самостоятельный и самодостаточный (если, конечно, получится)))) ) дисторшн со своим характерным тембром, который будете с собой таскать везде, поражая воображение завистников своим ацким рычанием ну или божественным улюлюканьем - кому что ближе, и может быть даже будете писать его в линию.. Очевидно, что выбрав схемотехнику ограничителя, Вы подойдете к вопросу об
эмуляции кабинета. Разумно конечно, предположить, что человек осознанно проектирующий темброблок по заданной АЧХ (или, проще говоря, спикерсим) не нуждается в этой статье. Однако, очень часто схема спикерсима ограничивается одним единственным устройством – фильтром низких частот – ФНЧ (или в буржуйской терминологии Low Pass - LP), а кропотливым проектированием никто не занимается и вообще охота чтобы просто

песок удавить и на том остановиться .

Поэтому рассмотрим несколько вопросов:

· Что такое ФНЧ и зачем он нужен

· Какие бывают ФНЧ

· Схемы ФНЧ и оптимальная элементная база

Итак, что же такое ФНЧ и зачем он нужен? Представим, что мы собрали какой-нибудь ограничитель по элементарной схеме – один операционный усилитель (ОУ) + два встречно-параллельно включенных диода на землю. То есть что-то вроде вот этого:


Кос - это блок обратной связи с коэффициентом передачи Кос, который выражает обобщенность структуры - он может быть у всех разный и даже частотно-зависимый. Не имет значения. Включили гитару и подключили это все
куда-нибудь в музыкальный центр или еще круче в компьютер. Дернули за струны и….жужжит, конечно, но жужжит  как-то не эстетично что ли. Да, в звуке очень много так называемого песка (то есть в спектре выходного сигнала присутствует большое количество гармоник высших типов – подали на вход гармоническое колебание с частотой f , а на выходе получили целый букет – сумму колебаний с частотам 2f,3f,…20f и т.д.). Наша задача избавиться от этого песка, не тронув при этом ту полезную часть сигнала, которая нам нужна и еще обязательно пригодится. Однако,сходу возникает вопрос: а где он этот песок начинается? Т.е. начиная с какой частоты (на оси частот в графике спектра сигнала) и выше спектральные составляющие можно уже называть песком? Не вдаваясь особо в
теорию можно смело сказать, что составляющие сигнала с частотами выше 5-6кГц можно смело назвать песком. Приграничная зона - 4-6 кГц – исключительно важная и характер спектра в этой области очень явственно
сказывается на тембре гитарных искажающих устройств. Теперь думаю самое время привести немного поясняющей теории для тех, кто уже напрягся, т.к. в тексте встретились такие понятия как спектр, частота, гармоники и т.д. Рассмотрим взаимосвязи характеристик сигнала на примере гармонического колебания с частотой f=300Гц:

Первое дело – это временная зависимость амплитуды напряжения, т.е. u(t):



Данный сигнал также можно представить и посредством спектрального описания, которое связано с временным преобразованием Фурье, т.е.спектр сигнала – это зависимость величины каждой из составляющих сигнала от частоты. Т.к. сигнал, как и договорились строго монохроматический, т.е. в спектре присутствует только одна спектральная cоставляющая - основная гармоника с частотой f=300Гц и данному сигналу соответствует вот такое спектральное представление:




На слух это воспринимается как ровное спокойное гудение (если громко и долго слушать это монотонное гудение, то можно стать идиотом). А теперь тот же гармонический сигнал подвергнем нелинейному преобразованию, которым и является наша гитарная жужжалка. В результате в весьма упрощенном и обобщенном варианте  зависимость от времени u(t) примет вид:



Видно, что этот сигнал уже очень сильно отличается от исходного. Так как между временной зависимостью и спектральной существует однозначная связь, то изменится и график спектра. А именно:




В спектре искаженного сигнала, как видно, появилась куча, если можно так выразиться, "артефактов" :) Вот эти самые артефакты и  превращают чистый и аккуратный звук неискаженной гитары в рыкающий рев дисторшна. Чем более частый и интенсивный частокол спектральных составляющих, тем более злой и жуткий дист по звуку. Однако, здесь все не так просто, так как качество исказителя зависит от многих параметров - и соотношения четных и нечетных гармоник, и от динамики амплитуды и фазы составляющих и от многого многого. Лично нас теперь интересует вопрос каким образом превратить звук сразу после ограничителя из жуткого зубодробительного скрежета в приятный сбалансированный дисторшн, который мы так часто слышим на любимых записях. Вот тут и возникает задача коррекции спектра полученного сигнала. И заключается она в перераспределении энергии между отдельными частями спектра сигнала, то есть высокие частоты надо придавить а низкие и средние оставить. Эту задачу и должен взять себя в первом приближении фильтр низких частот.
 Введем понятие передаточной частотной характеристики устройства.Чтобы не усложнять лишний раз восприятие материала и не вводить комплексное исчисление, фазы, аргументы и модули будем оперировать уже конечным понятием модуля комплексного коэффициента передачи, т.е. понятием АЧХ - амплитудно-частотной характеристики. Эта характеристика показывает как рассматриваемое устройство "относится" к разным частотам. А отношение это бывает разное. Ну все как у людей)))) Оно может не любить низкие частоты и совсем их не пропускать на свой выход при этом пропуская высокие и средние без искажений и вообще без какого либо отношения к ним, что пришло мол, то и ушло (забегая чуть чуть вперед, скажу что это будет ФВЧ). Может испытывать, например, пагубную (если вдруг будут нарушены условия устойчивости) любовь к отдельным частотам не пропуская ничего на выход кроме небольшой горстки этих частот :) (это будет полосовой фильтр - ПФ), а могут также как, например, мерзкие политики не пропускать на выход  некоторые частоты совсем (это будет режекторный фильтр - РФ). Из всего сказанного становится, надеюсь ясным что, по критерию этой любви и не любви к отдельным частям спектра сигнала можно ввести вполне четкую и корректную классификацию фильтров.
      Нас, в частности, будут интересовать далее только фильтры низких частот, пропускающие только низкие частоты - ФНЧ, фильтры высоких частот и режекторные фильтры, подавляющие частоты в некоторой достаточно узкой полосе.
     Приведем классические графики АЧХ этих фильтров в одном масштабе на одном графике, учитывая что частота  настройки (среза - для ФНЧ и ФВЧ, и режекции для РФ) одинаковая - так будет понятнее.


 
     Несложно догадаться, что при одном и том же смысле характеристик поведение их может быть разным, т.е. в характеристики могут идти не так плавно, а более круто или совсем полого, могут иметься выбросы (т.е резкое усиление в узкой полосе) в области частот среза. За вид характеристик отвечает тип апроксимации их характеристиками Баттерворта, Бесселя, Чебышева, а также крутизна этих характеристик, измеряемая в дб/октаву либо в Дб/декаду. Октава - удвоенная частота, Декада - удесятеренная. Н аграфиках приведены характеристики ФНЧ и ФВЧ с апроксимацией Баттерворта (почему они пользуются большей популярность будет рассказано далее) второго порядка , т.е. с крутизной 12Дб/октв.
    продолжение следует!...














Категория: Статьи, рецензии, обзоры | Добавил: NeLeha (14.02.2008)
Просмотров: 6702 | Комментарии: 10
Всего комментариев: 8
1 Dol4in  
0
и где бля продолжение?

2 Neleha  
0
Времени никак нет. Если будут желающие то будет и продолжение.

3 Dol4in  
0
я желающий.....

4 NeLeha  
0
Ну скоро скоро smile

5 Twin  
0
Скоро - это когда?

6 Twin  
0
Блин, как всегда, на самом интересном месте :(

7 NeLeha  
0
После сессии друзья. После сессии :)

8 antonHAX  
0
Лёх, когда была последняя сессия-то?)))) wink


Имя *:
Email *:
Код *:
Copyright MyCorp © 2024