Катушки индуктивности для акустики: Доступ ограничен: проблема с IP

Содержание

Расчёт катушки индуктивности под динамик

Данный расчет является примером для определения данных катушки индуктивности на воздушном сердечнике, нагруженной динамиком. В этом примере выбрана катушка без сердечника во избежание искажений, обусловленных перемагничиванием сердечника.

На рисунке показана оптимальная катушка индуктивности в смысле отношения индуктивности катушки и ее активному сопротивлению. Конструкция получается, когда внутренний диаметр цилиндрического слоя обмотки вдвое больше его высоты, а внешний диаметр в четыре раза больше высоты и в два раза больше внутреннего диаметра.

высота 1 см; внутренний диаметр 2 см; внешний диаметр 4 см.

Пример расчета

Современные программы по расчету пассивных фильтров для акустики, дают значение катушек индуктивности в мГн, здесь нужно перевести в мкГн, т.е. умножить на 1000.

Определим данные катушки с индуктивностью 1,25 мГн (или 1250 мкГн) разделительного фильтра, нагруженного динамиком сопротивлением 4 Ом.

Активное сопротивление рассчитываемой катушки должно составлять 5% сопротивления динамика. Это соотношение можно считать вполне приемлемым. Активное сопротивление катушки: R = 0,05 х 4 = 0,2 Ом.

откуда: L/R = 1250 / 0,2 = 6250 мкГн/Ом;
далее имеем: h = √ ((L/R) / 8,6) = √ (6250 / 8,6) = 26,96 мм;
длинна жилы: l = 187,3 х √ (L х h) = 187,3 х √ (1250 х 26,96) = 34383 мм = 34,3 м;
количество витков: ω = 19,88
√(L / h) = 19,88 х √ (1250 / 26,96) = 135,36 витков;
диаметр жилы: d =0,84h / √ω = 0,84 х 26,96 / √ 135,36 = 1,95 мм;
масса намотки: m = (h³ х 10^-3) / 21,4 = (26,96³ х 10^-3) / 21,4 = (19595,65 х 0,001) / 21,4= 0,9 кг.

Полученные значения должны быть округлены (в первую очередь диаметр жилы) до ближайшего стандартизированного. Окончательные значения индуктивности подгоняют путем отматывания нескольких витков обмотки, намотанной с некоторым превышением числа витков сравнительно с рассчитанным.

Итак имеем данные, которые понадобятся для расчета будущей катушки:

высота намотки h = 26,96 мм;
значит внутренний диаметр a = 53,92 мм;
соответственно внешний: b = 107,84 мм;
длинна жилы: 34,3 м;
количество витков: 135;
диаметр жилы, соответствует стандартизированному: 1,95 мм (по меди).

Статья специально подготовлена для сайта ldsound.ru

Элементы применяемые в фильтрах акустических систем (колонок) и о принципах их работы.

Эта статья об электрических элементах применяемых в фильтрах акустики. Статья является базовой для проектирования, изготовления и использовании многополосной акустики не только для автомобиля, но и в домашних условиях.

Здесь не будут приведены расчеты, а будут приведены основные принципы, которые должны быть реализованы в акустике с несколькими динамиками.

При конструировании звуковоспроизводящего комплекса (головное устройство — усилитель — акустика) для воспроизведения мы неизбежно сталкиваемся с согласующими связями между компонентами системы. Часто данные связующие элементы требуют не только элементарного подключения, но и выполнения определенных условий связанных с характеристиками работы оборудования.

Фильтры акустических систем это не бесполезные блок — схемы без которых можно обойтись, это прежде всего грамотное использование имеющегося оборудования для достижения оптимальных условий работы, звуковоспроизведения.
Любой динамик на сколько он не был бы совершенен не в состоянии воспроизвести с равномерной характеристикой (воспроизведения – уровень сигнала) весь диапазон частот воспринимаемый ухом человека. Как правило, ко всем динамикам прилагается амплитудно — частотная характеристика (Рисунок 1) именно она отражает насколько динамик равномерно (можно сказать правильно) воспроизводит свои рабочие частоты.

Идеальной характеристикой является равномерный уровень звукового давления на всем диапазоне рабочих воспроизводимых частот динамика (красная линия).

Рисунок 1.

Для того чтобы воспроизвести качественно весь диапазон частот, воспринимаемый ухом человека (16-20 000 Гц) применяют многополосные системы (несколько динамиков). В этом случае каждый динамик отвечает за свою частоту. (Рисунок 2)

Рисунок 2.

Именно в ограниченных возможностях воспроизведения частот динамиками и проявляется негативное влияние отсутствия фильтров. В случае когда на динамики поступает весь диапазон частот это приводит к тому, что у акустической системы не появляются дополнительные прибавки по частотам воспроизведения, а фактически приводит к зашумлению — воспроизведению неравномерной АЧХ (амплитудно-частотной характеристики). Кроме того при воспроизведении не рабочего диапазона динамик зачастую воспроизводит и собственную резонансную частоту, которую производители при проектировании и изготовлении конструкции динамика стараются максимально отнести от диапазона рабочих частот воспроизведения.

Теперь после описания целей и назначения применения фильтров для акустических систем (динамиков, колонок) необходимо более подробно рассказать и о том, как же ограничивают определенные частоты для каждого конкретного динамика.

Индуктивность (катушка) или влияние индуктивности на диапазон пропускания частот при изготовлении многополосных АС

Для начала описания принципов работы катушки индуктивности необходимо еще раз освежить наши знания по физики о процессах связанных с магнитным полем. Что за физическая субстанция магнитное поле до настоящего времени является неразрешимым определением, но что вызывает магнитное поле и что оно вызывает собой, поддается объяснению и логическому анализу.

Магнитное поле образуется вокруг проводника, по которому течет ток. Также верно и обратное утверждение, когда ток образуется в проводнике движущемся в магнитном поле, например постоянного магнита. При этом магнитное поле в зависимости от характера возбуждения постоянный ток или переменный ток также является постоянным или переменным.

При этом наблюдается интересная зависимость, когда сила магнитного поля зависит от времени изменения тока в проводнике. То есть при мгновенном изменении тока (например, замыкание контура через выключатель) магнитное поле стремится к бесконечности, тем самым наводя обратно на проводник гораздо более сильный ток, относительно первоначального. Такой ток называется индукционным. Магнитное поле и ток неотделимы друг от друга, изменение одного из этих параметров влечет за собой пропорциональное изменение другого.
На основании аксиом предыдущего абзаца можно понять и принцип пропускания частот катушкой индуктивности. В частности получается следующая ситуация. Катушка является проводником и при прохождении тока (переменного тока от усилителя) вокруг проводника наводится магнитное поле, при этом это же магнитное поле влияет и на ток в проводнике. Чем более быстро будет меняться ток в проводнике, тем более существенное влияние на него окажет магнитное поле, так как оно фактически является «памятью» предыдущего уровня тока.

В этой ситуации получается минимальное сопротивление для тока с незначительным изменением уровня относительно промежутка времени, то есть фактически с низкой частотой.
Катушка индуктивности пропускает низкие частоты и соответственно является сопротивлением для высоких частот, именно это свойство и используется в фильтрах акустических систем для ограничения полосы пропускаемости. Естественно данной полосой пропускаемости можно управлять, устанавливая определенные параметры для катушки индуктивности (плотность намотки витков, количество витков, сердечник и т.д.)

Конденсатор (емкость) или влияние конденсатора на диапазон пропускания частот при изготовлении многополосных АС

Свойства конденсатора заключаются в возможности накапливать электрический потенциал. Во время пока конденсатора заряжается, в его проводниках течет ток. Ток не проходит через конденсатор, он течет на пластины конденсатора, когда пластины не в состоянии будут принимать больший заряд, ток соответственно пропадет.

Более подробно о строении конденсатора можно посмотреть в статье « Подключение конденсатора (емкости) к автомагнитоле, сабвуферу, усилителю в автомобиле.»
В результате данного свойства можно логически построить следующую картину происходящего. При высокой частоте переменного тока (ВЧ от усилителя) конденсатор не успевает зарядиться полностью и условно говоря проводит ток. При этом низкие частоты имеют более длинный полупериод волны, тем самым успевая заряжать конденсатор и в конечном итоге приводя к тому, что ток прекращает течь в проводниках конденсатора.
Соответственно можно сделать вывод о том, что конденсатор является сопротивлением для низких частот. Как и в предыдущем выводе с катушкой индуктивности данной полосой пропускаемости можно управлять, устанавливая определенные параметры для конденсатора индуктивности (площадь пластин, расстояние между ними и т.д.)

Теперь зная данные основы Вы конечно не сможете точно рассчитать какой именно состав элементов будет необходим для пропускания определенной звуковой частоты, но при последующем рассмотрении принципиальной электрической схемы будете представлять, что и главное зачем установлено в фильтрах для акустических систем.

Модернизация АС 35АС-012 S-90 Часть 4

В разработке пассивных разделительных фильтров важную роль играет их конструкция, а также выбор типа конкретных элементов – катушек индуктивности, конденсаторов, резисторов. В частности, большое влияние на характеристики АС с фильтрами оказывает взаимное размещение катушек индуктивности. При неудачном расположении, вследствие взаимной связи, возможны наводки сигнала между близко расположенными катушками.

Связи катушек. Катушки индуктивности являются одним из важнейших компонентов пассивных разделительных фильтров. В настоящее время многие зарубежные фирмы применяют катушки индуктивности на сердечниках из магнитных материалов, обеспечивающий большой динамический диапазон, низкий уровень нелинейных искажений и малых габаритов. Однако конструирование катушек с магнитными сердечниками связано с применением специальных материалов, поэтому многие разработчики применяют катушки с воздушным сердечником, основные недостатки которых – большие габариты при условии малых потерь (особенно в фильтре низкочастотного канала), а также большой расход меди; достоинства – пренебрежимо малые нелинейные искажения [1]. Конфигурация цилиндрической катушки с воздушным сердечником изображена на рис. 1.

Рис. 1. Конструкция цилиндрической катушки индуктивности с воздушным сердечником: D – средний диаметр катушки; d – внутренний диаметр катушки; b – высота намотки; h – ширина намотки; O — геометрический центр.

Вокруг катушки, через которую протекает переменный электрический ток, образуется переменное магнитное поле. Если рядом с такой катушкой установить еще одну катушку, то часть силовых линий магнитного поля первой катушки попадут на витки второй катушки, пересекая их. Чем ближе катушки друг к другу, тем больше пересечений силовых линий с витками катушки. В результате на второй катушке индуцируется электродвижущая сила (ЭДС), то есть на выводах второй катушки появиться переменное напряжение. Связь близко расположенных катушек можно проследить с помощью доступных подручных устройств – генератора звуковой частоты и мультимера, используя схему на рис. 2. Одну из катушек (L1) присоединяют к генератору, другую (L2) к мультимеру, включенного в режиме вольтметра. В качестве генератора используют персональный компьютер с соответствующей программой и усилитель НЧ. Катушку L1 к усилителю следует подключать через резистор R1. Суммарное сопротивление резистора и катушки индуктивности должно соответствовать выходному сопротивлению усилителя. Генератор подает на катушку L1 сигнал нужной частоты и амплитуды (измеряют вольтметром в точках А, Б на схеме). Наводящуюся на катушке L2 ЭДС показывает мультимер. Величина показаний меняется в зависимости от удаленности катушек и их взаимного расположения. Если вместо мультимера подключить динамик, то ЭДС индукции катушки L2 можно еще и услышать.

Рис. 2. Схема измерения ЭДС индукции катушки

Результаты тестирования при различных взаимных положениях катушек индуктивности L1 1,8 мГн подключенной к генератору, и катушки L2 0,43 мГн, подключенной к мультимеру, отображены в таблице 1.

Таблица 1. Зависимость величины ЭДС индукции от взаимного расположения катушек

Параметры сигнала, подаваемого на катушку L₁		Взаимное расположение цилиндрических катушек индуктивности с воздушным сердечником
		1				2				3				4
		Расстояние между катушками, см
		0	1	5	10	0	1	5	10	0	1	5	10	0	1	5	10
U, В	Частота, Гц	ЭДС индукции катушки L₂, мВ
10	100	550	250	50	12	85	47	10	4	25	11	3	0	4	0	0	0
	500	1166	630	110	25	155	100	22	7	60	33	5	2	19	4	2	0
	1000	1250	705	140	28	180	103	23	8	85	49	12	2	12	4	0	0
	5000	1269	784	215	29	188	103	23	7	68	49	6	0	8	4	0	0
	10000	1075	503	110	18	141	81	18	3	68	34	0	0	6	0	0	0

Как видно из таблицы, самым верным взаимным расположением катушек является позиция 4 – ортогонально цилиндрическими (боковыми) поверхностями. Немного худший результат показало размещение катушек в позиции 3 – взаимноперпендикулярное. В позиции 2 надлежит размещать катушки не ближе 100 мм, а в позиции 1 – более 100 мм. Следует заметить, что в позиции 3 измерения проводились при положении геометрического центра O катушки I на оси симметрии катушки II. При смещении центра с оси ЭДС значительно возрастает и достигает своего максимума, когда проекция центра катушки I находится на линии среднего диаметра D (рис. 1) катушки II. В остальных случаях увеличение ЭДС в результате смешений катушек не прослеживается, а наоборот – уменьшается. Величина индуцированной ЭДС зависит от числа силовых линий, пересекаемых витки катушки.

Исходя из полученных данных, проект платы будущего фильтра для акустической системы начинают с выбора взаимного расположения катушек индуктивности. Если в фильтре две катушки, все просто, располагают в положении 4. Но если больше, 5, 6 катушек, необходимо подходить комплексно. Правильно подбирать не только взаимное положение катушек, но расстояния между ними.

Платы. Реализация схемы фильтра модернизированной акустической системы 35АС-012 «S-90», приведенной на рис. 14 во второй части статьи, оказалась весьма затруднительной на родной фанерной плате из-за недостатка места для новых компонентов. Поэтому изготавливают новую плату большего размера на фольгированом стеклотекстолите. Это позволит поместить катушки индуктивности с минимальным взаимным влиянием, упорядочить монтаж других компонентов, избавиться от большого количества соединительных проводов и перемычек, что, в свою очередь, облегчит работы по подключению, обслуживанию и ремонту фильтра в будущем.

Наиболее подходящее в корпусе АС место для основания фильтра – внутренняя нижняя плоскость. На ней помещается плата размерами 205х195 мм. Именно таких размеров вырезают заготовку для основной печатной платы – рис. 3,а. Конструкция имеет еще одну, дополнительную, плату, размерами 155х90 мм – рис. 3,б. На основной плате располагаются печатные проводники СЧ и ВЧ звеньев фильтра, на дополнительной – НЧ звена. Подготовку рисунка печатного монтажа выполняют на компьютере, оснащенном специальной программой Sprint-Layout. Каких-нибудь особых требований к плате не предъявляется: проводники должны быть максимально короткими и широкими; не допускают изгибов токопроводящих дорожек под прямым углом; элементы схемы с условным обозначением «общий провод» соединяют в одном месте. После ориентирования катушек, определяются с другими компонентами – конденсаторами, резисторами. Для удобства подключения фильтра предусматривают места и под ножевые клеммы. При проектировании в программе используют опцию двухсторонней печатной платы, т. е. на одном рисунке размещают проекты основной и дополнительной плат. Оба рисунки отдельно распечатывают на лазерном принтере на мелованной бумаге или глянцевой для принтерной фотопечати. Для основной платы рисунок должен быть в зеркальном изображении.

На металлизированные стороны заготовок, предварительно отшлифованные наждачной бумагой нулевой зернистости, прикладывают рисунки и переводят с помощью утюга. После бумагу отмачивают. Платы готовы к травлению. Для травления площади в 100 см2 наиболее пригодный для бытовых условий раствор: 100 мл трехпроцентного раствора перекиси водорода, 50 — 75 г лимонной кислоты, 15 г поваренной соли. После травления удаляют принтерный тонер, сверлят отверстия, тщательно облуживают проводники. Если есть возможность изготовить платы более прогрессивным способом, воспользуйтесь им.
Правильно изготовленные платы должны накладываться друг на друга, свободными от проводников поверхностями, как показано на рисунке 3,в.

Рис. 3. Печатные платы фильтра АС: а – основная; б – дополнительная; в – взаимное расположение; г – размещение элементов на основной плате; д – размещение элементов на дополнительной плате. Условные обозначения: Jmp1 – к контакту 9 делителя; Jmp2 – к отрицательному проводу СЧ головки; Jmp3 – к контакту 1 делителя; Jmp4 – к отрицательному проводу ВЧ головки; Jmp5 – к положительным проводам СЧ и ВЧ головок, отрицательной клемме К4; Jmp6 – к отрицательному проводу НЧ головки; Jmp7 – к положительной клемме К1; Jmp7 – к положительному проводу НЧ головки, отрицательной клемме К2; R» — резистор включенный в точке А.

Монтаж. Катушки индуктивности (рис. 4) следует осмотреть и, по возможности, провести измерения индуктивности. При обнаружении плохой плотности намотки или большого несоответствия фактической величины индуктивности с заявленной, катушки перематывают. Конструкция каркасов катушек индуктивности СЧ, ВЧ звеньев имеет отверстие для крепления в центре одного из оснований. Винт или шуруп из магнитного материала, по сути, являющийся сердечником, увеличивает ее индуктивность на 2…3 мГн, а из немагнитного (латуни) – наоборот, снижает. Поэтому применение таких крепежных элементов дает положительный эффект, если реальная величина индуктивности катушки на 2…3 мГн меньше (больше) указанной в схеме. А вообще не рекомендуется крепить такие катушки на металлические винты. Намоточные данные катушек индуктивности фильтра «S-90» от завода изготовителя приведены в таблице 2 [27].

Рис. 4. Катушки индуктивности фильтра АС.

Схема дополнена катушками номиналами 0,22 мГн и 0,43 мГн. Их рассчитывают исходя из размеров каркаса и толщины обмоточного провода. Для расчета катушек существует много программ. Из практики известно, не каждая программа дает верный результат. Следует наматывать на 5-10 витков больше расчетных. После чего заданный номинал катушки устанавливают отматыванием витков, подвергая ее измерениям. Измерять индуктивность с помощью приставок к мультимерам не желательно. В них не учитывается сопротивление катушки, как результат – большая погрешность в измерениях. Относительно точно рассчитать катушку можно с помощью компьютерной программы CoilCalc 1.02b.

Таблица 2. Намоточные данные катушек фильтров 35АС-012.

Катушка	Индуктивность, мГн	Число витков	Провод	Внутренний диаметр намотки, мм	Длина каждого слоя, мм
L1	2,1	235	ПЭВ-1 1,12	40	28
L2	0,23	145	ПЭВ-1 0,63	15	18. 5
L3	1,67	350	ПЭВ-1 0,63	15	18.5
L4	0,55	215	ПЭВ-1 0,63	15	18.5

Конденсаторы и резисторы поддают измерениям их номиналов, поскольку они имеют некий допустимый разброс параметров. По результатам замеров их сортируют на близкие по характеристикам пары. Каждую пару разбивают на две группы предельно подобранные по номиналам для одного и второго фильтра. Результирующие схемы двух фильтров должны быть максимально похожи друг на друга.

С выводов конденсаторов МГБО-2 отпаивают подводящие лепестки – рис. 5,а. Затем закрепляют их на основной плате. Сверху прикладывают дополнительную плату, продевая выводами через отверстия – рис. 5,б. Обе платы скрепляют резьбовыми шпильками или муфтами – рис. 5,в. Резьбовое соединение должно жестко соединять обе платы и обеспечивать зазор между ними 55,5 мм – расстояние от стеклянного изолятора конденсатора до его нижнего габарита.

Рис. 5. Монтаж конденсаторов МБГО-2: а — отпаивание подводящего лепестка; б – размещение на плате; в – резьбовая шпилька.

Все конденсаторы для СЧ и ВЧ звеньев фильтра устанавливают лавсановые серии К73-16 рабочим напряжением 160 и 250 В. Стандартами предусмотрены определенные ряды значений номиналов радиоэлементов (конденсаторов, резисторов), не всегда совпадающие с указанными в схеме. Конденсаторы К73-16 с рабочим напряжением 250В выпускаются наибольшей емкостью 10 мкФ, а рабочем напряжением 160В – 6,8 мкФ. Наиболее близкий к 4 мкФ – 3,9, к 6,6 мкФ – 6,8, и т. д. Поэтому, для набора необходимой емкости конденсаторы собирают в параллель. Например: 30 мкФ – три по 10 мкФ; 6,6 мкФ – три по 2,2 мкФ; 4 мкФ – 2,2 мкФ и 1,8 мкФ. При параллельном соединении конденсаторов снижается такой важный параметр как эквивалентное последовательное сопротивление.

Резисторы серии ПЭВ заменяют на С5-16В или, еще лучше, на ОСС5-16В, предназначенные для работы в цепях постоянного, переменного, пульсирующего и импульсного тока напряжением до 300В, или несколькими параллельно или последовательно включенными пленочными (металлоокисными). Количество резисторов подбирают исходя из необходимой мощности рассеивания. Например, мощность рассеивания резистора R1 на 75 Ом определяют по формуле: Рр=U2/R, где Рр – мощность рассеивания резистора, U – подводимое напряжение, R – сопротивление резистора, 112/75 = 1,61 Вт. Рекомендуется устанавливать резисторы мощность в 1,5…2 раза выше расчетной. Поскольку звуковой сигнал носит импульсный характер, резистора мощностью на 2 Вт вполне достаточно. К примеру, в акустической системе 35АС-212 «S-90» установлен резистор R1 типа ОМЛТ номиналом 100 Ом и мощностью 2 Вт. Пленочные резисторы имеют гораздо меньшую паразитную индуктивность, сравнительно с ПЭВ и С5-16В, и более пригодны для применения в звуковых цепях. А если применять несколько параллельно включенных резисторов, паразитная индуктивность снижается в столько раз, сколько установлено резисторов.

Элементы кроссовера работают в условиях воздействий вибраций и повышенного звукового давления. Во избежание возникновения призвуков, или еще хуже, отслаивания токопроводящих элементов платы, обламывания выводов массивных деталей, рекомендуется укреплять их на плате с помощью герметики, клея (силиконовый, акриловый), стяжек и т. п. После сборки плату (рис. 6) осматривают, проверяют, винтовые соединения и дорожки покрывают цапон-лаком. Фильтр устанавливают на предусмотренное место в корпусе АС. Монтажные провода закрепляют стяжками.

Рис. 6. Фильтр акустической системы 35АС-012 «S-90»

Литература

27. Ласис Д. 35АС-013. Радио № 3 1985, №7, 1986.
28. Николаенко М. Настольная книга радиолюбителя конструктора. – М: ДМК Пресс, 2004.

Автор: Владимир Марченко, г. Умань, Украина

аудиоТракТ — Определение размера катушки индуктивности

Пример

высота 1 см; внутренний диаметр 2 см; внешний диаметр 4 см.

Пример расчета

Современны программы по расчету пассивных фильтров для акустики, дают значение катушек индуктивности в мГн, здесь нужно перевести в мкГн, т.е. умножить на 1000.

Определим данные катушки с индуктивностью 1,25 мГн (или 1250 мкГн) разделительного фильтра, нагруженного динамиком сопротивлением 4 Ом. Активное сопротивление рассчитываемой катушки должно составлять 5 % сопротивления динамика. Это соотношение можно считать вполне приемлемым.

Активное сопротивление катушки: R = 0,05 х 4 = 0,2 Ом

откуда: L / R = 1250 / 0,2 = 6250 мкГн/Ом;

далее имеем: h = √ 4500 / 8,6 = 22,87 мм;

длинна жилы: l = 187,3 х √ 1250 х 22,87 = 3,1 х 10^{-4 мм = 31
м;}

количество витков: n = 19,88 х √ 1250 / 22,87 = 146,97 витков;

диаметр жилы: d = 0,84 х 22,87 / √ 146,97 = 1,58 мм;

масса намотки: m = 22,87³ х 10^-3 / 21,4 = 0,55 кг.

Итак имеем данные, которые понадобятся для расчета будущей катушки:

-высота намотки h = 22,87мм;

-значит внутренний диаметр a = 45,74 мм;

-соответственно внешний: b = 91,48 мм;

-длинна: 31 м;

-количество витков: 147;

-диаметр жилы, соответствует стандартизированному: 1,58 мм.

Взаимное влияние катушек в фильтрах акустических систем

Я давно удивлялся тому, что катушки для фильтров колонок делают короткими и большого диаметра. Это технологично, но короткие катушки большого диаметра гораздо чувствительнее к помехам, чем длинные маленького диаметра. Вот пример хорошо сделанных катушек в качественных колонках:

И обратный пример катушек большого диаметра (во всех этих случаях катушка получается не оптимальной по активному сопротивлению, но если в первом случае есть оправдание — лучшая помехозащищенность, то во втором оправданий никаких нет):

Причем катушки на правом фото (наихудшие) работают как приемники всего на свете и расположены наихудшим образом. Самое пикантное, что это изделие одной российской аудиофильской фирмы, при этом неправильные конструкция и расположение катушек компенсируются стрелочками на проводах.

На рис.1 показана силовая линия магнитного поля помехи (В). Если поле проходит сквозь виток (рис. 1а), то в нем наводится ЭДС. Если силовая линия сквозь виток не проходит (рис. 1б), то оно на виток и не воздействует. В случае короткой катушки, помеха воздействует на все витки (рис.1в), если же катушка длинная (рис.1 г), то поле воздействует лишь на небольшую часть витков, и это воздействие тем меньше, чем меньше диаметр катушки.

Но это было не настолько веской причиной, чтобы про это писать. Тем более, что передача помех по воздуху на звуковых частотах довольно слаба.

Не так давно мне понадобилось послушать звучание ВЧ динамиков. Я собрал LC-фильтр, подключил на «крокодилах» динамик, подал сигнал с компьютерного усилителя (рис.2). Чтобы колонки не мешали, я вынул по одному проводу из их терминалов.

Подключил один динамик, послушал. Отсоединил, взял второй, начал подключать… Наклонился над схемой и вдруг услышал, что колонка играет!!! Хоть и очень-очень тихо. Причем оба ее динамика: и ВЧ, и НЧ! Первой моей мыслью было — наверное отсоединенный провод слегка касается самореза терминала, тот в свою очередь где-то внутри колонки касается деталей кроссовера, вот сигнал и проходит. Проверил: ничего подобного. Отсоединил от колонки и второй провод. Звук остался!

Причина была такая: магнитное поле, создаваемое катушкой моего «настольного» фильтра наводило в колонку сигнал, достаточный для ее очень тихого, но звучания. Изменяя положение катушки, я изменял и громкость звучания колонки.

Но на что же именно в колонке влияет магнитное поле катушки? Непосредственно на динамики магнитное поле влияет очень слабо — при поднесении катушки прямо к динамику, а динамика — прямо к уху, звук еле-еле слышно. Причем независимо от того — экранированный динамик, или нет. Значит, наводка идет на катушки кроссовера (в этой колонке их две — на ВЧ и на НЧ).

Для проверки этой гипотезы, я взял две катушки (из старого кроссовера, поэтому они не очень красиво выглядят, но зато работают — отлично!) индуктивностью примерно по 500 мкГн (рис.3).

Рис. 3. Катушки для эксперимента.

Одну из них через резистор 6 Ом подключил к тому же компьютерному усилителю, а вторую катушку — к динамику (рис. 4).

Рис. 4. Звуковоспроизведение через связь между катушками.

Результат: при работе усилителя на полную мощность и расстоянии между катушками 1 см (спичечный коробок), динамик играл довольно даже громко — 64 дБ на расстоянии 0,5 метра! Я делаю такую громкость, когда хочу слышать звуки Винды и программ (например некоторых игр), но чтобы они мне не мешали.

Конечно, такое положение катушек наиболее неоптимальное, но тем не менее, выходит, что взаимное влияние катушек прямо-таки сразу отбрасывать не стОит. Давайте проверим, как катушки влияют друг на друга. Нечто подобное делал Дуглас Селф, но он исследовал катушки, включаемые на выходе усилителя, а они — мелочь по сравнению с катушками кроссоверов. Кроме того, Селф исследовал катушки на холостом ходу, а в реальности к ним подключены динамики, что вызывает уменьшение наводимого напряжения. Кроме того, я попробовал обобщить все это дело, чтобы можно было оценить наводки в любых ситуациях.

Я пропускал через одну катушку ток 1 ампер на частоте 10 кГц. А вторую располагал определенным образом относительно первой и измерял наведенную в ней ЭДС (все величины — действующие значения). Измерения проводились и на холостом ходу, и под нагрузкой 8 Ом (нагрузка подключалась параллельно катушке-приемнику). На графиках приведена как абсолютная ЭДС, наводимая в катушке-приемнике, так и относительная в дБ — относительно напряжения 8 Вольт, требуемого для получения тока 1 Ампер.

Итак (расстояние измерялось непосредственно между обмотками катушек), это расположение — самое плохое:

Второй вариант лучше:

Еще вариант — примерно то же самое (но тут геометрия катушек влияет на результат гораздо сильнее, чем в предыдущем случае):

Такое расположение — еще чуть-чуть лучше:

Самое лучшее расположение — симметричное. В идеале наводок вообще никаких не должно быть (наводки на обе половины катушки одинаковы и противоположны, поэтому вычитаются до нуля)! Но в реальности абсолютной симметрии катушек получить не удается. Более того, небольшой сдвиг катушки в сторону резко нарушает эту самую симметрию, поэтому мне пришлось сделать направляющие и перемещать катушку вдоль них — при малейшем сдвиге в сторону напряжение в катушке-приемнике резко возрастало.

В принципе, если катушки несимметричны, то можно добиться их почти абсолютного взаимного невлияния, расположив их также немного несимметрично. Т.е. если немного поколдовать. Но там уже начинает сказываться влияние отдельных проводков, идущих к катушкам.

На всех этих графиках линии, показывающие амплитуду в дБ, должны быть прямыми. Их отклонение от прямой — погрешность эксперимента, в основном она вызвана некоторым смещением катушек от заданного взаимного положения и неточностью установки (или измерения) расстояния Х.

Теперь повторим опыт №1 (рис. 5), но на частоте 1 кГц:

Результаты предсказуемые. Во-первых, амплитуда на хх уменьшилась пропорционально частоте, то есть на порядок (с учетом погрешности). Во-вторых, разница между напряжением на хх и под нагрузкой также уменьшилась. Поясню этот второй факт. Система из двух катушек образует трансформатор (с воздушным сердечником). Полная Т-образная схема замещения трансформатора нас сейчас не интересует, а упрощенно (и главное) получается вот что:

Здесь М — взаимоиндуктивность катушек. Из схемы замещения трансформатора остается только XL связи (т. к. активное сопротивление катушек очень мало, а поперечная ветвь вообще нам не нужна). Lсвязи = const при неизменном взаимном положении, а его индуктивное сопротивление прямо пропорционально частоте. На высоких частотах это сопротивление больше, больше и падение напряжения на нем при протекании тока, больше и просадка напряжения под нагрузкой.

Пока что физика на нашей стороне: на низких частотах меньше наведенная ЭДС, на высоких ЭДС больше, но больше и просадка напряжения под нагрузкой — в любом случае нагруженные катушки имеют меньшее напряжение наводок.

Рассчитать параметры схемы замещения можно по формулам:

Здесь f — частота, I — ток, М — взаимная индуктивность катушек. Все величины в Вольтах, Амперах, Генри, Герцах. Вот только взаимную индуктивность теоретически рассчитать не представляется возможным. Зато можно измерить: через одну катушку пропустить переменный ток, а в другой померять напряжение на холостом ходу, и из формулы (1) рис.12.

Менее точно (но с достаточной точностью) можно определить взаимную индуктивность М из моих опытов. Для этого мне нужно было отрешиться от индуктивности моих катушек и определить коэффициент индуктивной связи К между ними. Вот графики, соответствующие взаимным расположениям, показанным на рисунках 5-9:

Для определения взаимной индуктивности М в произвольном случае, нужно коэффициент связи К, взятый из графика, умножить на корень из произведения индуктивностей обеих катушек. Вот формула для определения М:

Вот пример расчета для 1-й позиции (рис.5), тока 1 Ампер, расстояния между катушками 1 см и индуктивностью каждой L1=L2=500 мкГн:

Как видно, Енаведенное совпадает с измеренной ЭДС на холостом ходу. На частоте 10 кГц Lсвязи имеет сопротивление порядка 60 Ом, поэтому просадка напряжения под нагрузкой большая.

Для учета формы катушки (вспомним, с чего все началось: катушка может быть тонкой и длинной, или короткой большого диаметра), при вычислении взаимной индуктивности можно воспользоваться эмпирическим поправочным коэффициентом (очень-преочень грубым), равным квадратному корню из отношения диаметра катушки к ее длине (в одинаковых единицах, например, в сантиметрах):

В заключение хочется отметить, что все же взаимное влияние катушек весьма незначительно, и если не делать грубых ошибок, то оно вреда никакого и не принесет.

16.02.2009

Total Page Visits: 1470 — Today Page Visits: 5

K-69 Катушка для фильтра Акустической Системы


0.93$ 0.76 € 25.11 грн Цена указана за: 1 шт. На складе: да Минимальный заказ: 2 шт. Вес с упаковкой: 0.035 kg	Доставка по Украине: — от 1000 грн. — бесплатно! — оплата при получении Подробнее… KS: +38(067)900-14-64 MTC: +38(066)02-453-02 MTC: +7(980)306-50-43 Бесплатно со всех городских и мобильных телефонов: 0 800 750-150
Перезвонить Вам ?		☎ +38 (0432) 69 14 64 +38 (044) 384 14 64
Поделиться с друзьями:

Все
Описание
Характеристики
Рекомендуем
Оставить отзыв
Есть вопросы?

Описание

Катушка K-69 для фильтров (кроссоверов) Акустических Систем

Катушка K-69 рекомендована для самостоятельного изготовления катушек индуктивности пассивных фильтров (кроссоверов) Акустических Систем.

Если вы являетесь производителем акустических систем или просто собираете акустику напишите нам и мы предложим вам выгодные условия сотрудничества.

Купить Катушку K-69 для фильтра Акустической Системы компании «ГОРН» — Якубович вы всегда сможете на сайте AudioSila. Звоните прямо сейчас! +38(044)3841464

Характеристики

Отзывы

К товару нет отзывов

Возможно вы уже используете K-69 Катушка для фильтра Акустической Системы поделитесь своим искренним отзывом ниже. Спасибо.

расчет элементов разделительных фильтров (кроссоверов)

Crossover Elements Calculator — расчет элементов разделительных фильтров (кроссоверов).

Радиолюбители, занимающиеся конструированием акустических систем по достоинству оценят данную программу предназначенную для облегчения расчетов. Crossover Elements Calculator предназначен для расчета элементов разделительных фильтров (кроссоверов) к акустическим систем и упрощения связанным с этим расчетов [1].

Программа Crossover Elements Calculator — рис.1 подсчитывает элементы:

Упрощенной цепи Цобеля.
L — Pad цепей для динамиков.
Корректирующего звена чувствительности высоких частот.
Все необходимые параметры катушки индуктивности.
Встроенная утилита рутинного суммирования элементов «правилом резисторов».
Рекомендует тип корпуса акустики под динамик.

Цепь Цобеля (Zobel)

Для согласования фильтров с входным комплексным сопротивлением (импедансом) динамика (ГД) может применяться специальная согласующая цепь Цобеля (Zobel). При ее отсутствии входное сопротивление ГД (импеданс) оказывает влияние на АЧХ и ФЧХ разделительных фильтров, вплоть до полного нарушения их работы.

В случае низкочастотных ГД, их механический резонанс не оказывает влияния на характеристики фильтра нижних частот и компенсируется только индуктивный характер входного сопротивления ГД. К тому же, частоты среза НЧ фильтра, как правило, значительно выше резонансных частот ГД. Поэтому применяют упрощенную цепь, состоящую из последовательно включенных сопротивления Rz и емкости Cz, ее достаточно в большинстве случаев.

Однако, как показывает практика, цепь Цобеля необходима всегда, когда применяется фильтр нижних частот (срез верхних), т.к. импеданс любой головки динамического типа растет с ростом частоты.

Значения элементов рассчитываются по формулам:

Rz = Rвx , Cz = Lvc/R2вx , Qvc = (Lvc 2pfs)/Rвx, где:

Rвx — номинальное сопротивление ГД или импеданс |Z).
Lvc — индуктивность звуковой катушки ГД.
Qvc -добротность звуковой катушки ГД.
Fs — резонансная частота ГД

В связи с тем, что область работы фильтра редко начинается от частоты основного резонанса ГД, можно пренебречь полным расчетом цепи и высчитать лишь крайне необходимую часть, воспользовавшись только полями Rвх и Lvc, и кнопкой ‘Расчет’. Это так же уменьшит емкость Cz.

Цепь Цобеля включается непосредственно перед динамиком.

Аттенюация

Часто динамики имеют чувствительность (дБ) больше, чем необходимо.

Чтобы сравнять им чувствительности (приведя им к чувствительности какого-то одного динамика) и тем самым уменьшить неравномерность суммарной АЧХ акустической системы, можно прибегнуть к помощи Г — образных пассивных аттенюаторов (L — Pad). обеспечивающим заданный уровень ослабления/аттенюации (N, дБ)

Значения элементов (резисторов R1 и R2) рассчитываются по формулам:

R1 = Rвх*(1-10-0,005N) ;

R2 = Rвх*(1-10-0,005N)/ 1-10-0,005N ;

Входное сопротивление динамика с включенным аттенюатором равняется номинальному сопротивлению динамика (импедансу) (Rвх, Z, Ом) Что можно проверить по формуле:

Rвх = R1 + 1/(1/Rвх+1/R2) ;

Альтернативой для снижения чувствительности ВЧ динамика может быть корректирующее высокочастотное звено первого порядка. Его элементы (катушка индуктивности Lк и резистор Rk) рассчитываются по следующим формулам:

Rк = Rвх (100,05N-1) ;

Lк = Rвх/2pfd√100.1N- 2 ; где fd — частота на которой должно «включиться» звено.

Логично, что это частота среза фильтра, после которой пропускаются только высокие частоты. Стоит отметить, что звено не может снижать чувствительность динамика меньше, чем на 4 дБ (N). Так же можно снизить чувствительность, используя всего лишь один последовательный резистор в примерном соотношении 1дБ/0,70м. Однако, у этого метода хромает точность и величину сопротивления приходится подбирать на собственный слух.

Аттенюаторы включаются непосредственно перед динамиком.

Катушка индуктивности L
Катушки индуктивности с воздушными сердечниками обладают наименьшими нелинейными искажениями и потерями, по сравнению с другими типами, однако имеют большие габариты.

Конфигурация приведенной катушки является оптимальной, она имеет наибольшую добротность по сравнению с любой другой т.е. отношение L/R = 161,7alc / (6a + 9l + 10с) — максимальное (разброс порядка 0.1 %).

Параметры катушки и ее каркаса рассчитываются по формулам:
R = Rвх (100,005N-1) ;

R = L/c2 8.66 ;

c = √L/R8,66 ;

c = 3,85√d4L ;

N = 1988√L/c ;

d = 0,841*c /√N ;

g = c3/21 ;

B = 187,3√Lc ;
Катушки рекомендуется располагать взаимно перпендикулярно, чтобы свести к минимуму их влияние друг на друга. Крепятся катушки на клей или шурупы сбоку, но не в центре, иначе теряется их воздушная основа, там должен быть воздух. Чем меньше собственное сопротивление катушки индуктивности вообще, тем она лучше и происходит меньше потерь сигнала проходящего через нее.

Фазоинвертор/Закрытый ящик

Низкочастотный динамик должен быть согласован с типом корпуса акустической системы. Каждый динамик имеет свойства, позволяющие ему работать лучше в каком то определенном оформлении корпуса.

Определить, для какого именно ящика лучше использовать конкретный динамик можно так частота основного резонанса динамика (Fs) делится на его полную добротность (Qtc), — а полученный коэффициент говорит, в каком корпусе нужно использовать динамик, чтобы достигнуть оптимальным результатов.

Коэффициент может принимать следующие значения:

меньше 90 — рекомендуется корпус типа «закрытый ящик»,
больше 100 — Фазоинверсный корпус.
больше 90 и меньше 100 — неопределенная область, в этом случае нельзя точно сказать что лучше, дилемма.

Программа в приложении

мер против акустического шума в силовых индукторах | Руководство по решению

Руководство по решению

Такие продукты, как портативные и планшетные ПК, смартфоны, телевизоры и автомобильные электронные устройства, иногда издают высокие звуки во время работы. Это явление, известное как «акустический шум», иногда вызывается пассивными компонентами, включая конденсаторы и катушки индуктивности. Механика акустического шума различается для конденсаторов и катушек индуктивности, но акустический шум в катушках индуктивности особенно сложен, поскольку он включает в себя сочетание факторов.В этой статье представлены некоторые причины и эффективные меры против акустического шума в силовых индукторах, которые являются основными компонентами силовых цепей таких устройств, как преобразователи постоянного тока в постоянный.

Содержание

Причины акустического шума в силовых индукторах

Такие факторы, как прерывистые операции, режимы с переменной частотой и изменения нагрузки, создают вибрации слышимой частоты

Звуковые волны — это упругие волны, которые проходят через воздух, и человек слышит диапазон частот от 20 до 20 кГц. Основные корпуса силовых индукторов DC-DC преобразователей вибрируют, когда протекают переменные токи и пульсовые волны частот в слышимом диапазоне, и это приводит к акустическому шуму, который иногда называют «свистом катушки» (Рисунок 1).

Рисунок 1: Механика акустического шума в силовых индукторах

Силовые индукторы преобразователей постоянного тока в постоянный ток являются одной из причин появления звуков и шумов наряду с повышением производительности электронных устройств. Преобразователи постоянного тока в постоянный достигают стабильных постоянных токов фиксированного напряжения, создавая импульсные токи из состояний ВКЛ / ВЫКЛ с помощью переключающих элементов и контролируя длительность (ширину импульса) времени включения.Это известно как «ШИМ (широтно-импульсная модуляция)» и широко используется в качестве основного метода для преобразователей постоянного тока в постоянный.

Однако частоты переключения DC-DC преобразователей высоки, от нескольких 100 кГц до нескольких МГц, и колебания этих частот не могут быть услышаны, поскольку звуки и шумы выходят за пределы слышимого человеком диапазона. Остается вопрос, почему силовые индукторы преобразователей постоянного тока создают акустические шумы.

Существует несколько возможных причин, но одна из основных причин может заключаться в прерывистой работе преобразователей постоянного тока в постоянный для экономии заряда батареи или переключении преобразователя постоянного тока с метода ШИМ на метод ЧИМ (частотно-импульсной модуляции) и его продолжительной работе. частотно-регулируемый режим.На рисунке 2 показаны основные принципы метода ШИМ и метода ЧИМ.

Рисунок 2: Метод ШИМ (широтно-импульсная модуляция) и метод ЧИМ (частотно-импульсная модуляция)

Акустический шум от прерывистой работы преобразователей постоянного тока в постоянный, например, во время регулирования яркости с ШИМ

Прерывистые операции DC-DC преобразователей включены в такие области, как функции автоматического затемнения подсветки жидкокристаллических дисплеев в мобильных устройствах с целью, например, экономии энергии.Это система, в которой срок службы батареи увеличивается за счет автоматического уменьшения яркости подсветки в соответствии с освещенностью среды использования.
Существует несколько методов уменьшения яркости, но тот, который контролирует продолжительность периода, в течение которого светодиодная лампа горит и гаснет, известен как «ШИМ-затемнение». Система затемнения с методом ШИМ используется для подсветки таких устройств, как ноутбуки и планшеты, благодаря их преимуществам, включая минимальные изменения цветности из-за затемнения.

ШИМ-регулировка яркости — это метод регулировки яркости путем периодической работы преобразователя постоянного тока в постоянный с относительно низкой частотой около 200 Гц и повторения цикла включения-выключения.Яркость увеличивается, если время освещения увеличивается, и уменьшается, если оно сокращается. При прерывистой работе с частотой около 200 Гц мерцание подсветки очень мало, которое можно почувствовать глазами. Однако это звуковая частота, поэтому основной корпус силового индуктора, установленный на подложке, может вибрировать и генерировать акустический шум из-за эффектов протекающего тока при прерывистой работе.

Примечание: коэффициент использования

В DC-DC преобразователях отношение периода переключения (время включения + время выключения переключающих элементов) ко времени включения называется «скважностью».В случае ШИМ-затемнения с помощью светодиодных индикаторов, время включения света / (время включения + время выключения света) является коэффициентом заполнения и указывает степень яркости.

Акустический шум от преобразователей постоянного тока в частотно-регулируемый режим

Преобразователи постоянного тока

, работающие по методу ШИМ, имеют высокий КПД 80–90% или более при нормальной работе. Однако эффективность значительно снижается при низких уровнях нагрузки, например, в режиме ожидания. Потери при переключении пропорциональны частоте.Следовательно, КПД падает, потому что возникают постоянные коммутационные потери даже при низких уровнях нагрузки.

Для решения этой проблемы используется преобразователь постоянного тока в постоянный, который автоматически переключает метод ШИМ на метод ШИМ при низких уровнях нагрузки. Метод PFM — это метод управления частотой переключения в соответствии с уменьшением нагрузки при постоянном времени включения. Частота коммутации постепенно уменьшается при увеличении времени выключения, поскольку время включения является постоянным.Эффективность при низких уровнях нагрузки увеличивается при уменьшении частоты, поскольку потери при переключении пропорциональны частоте. Однако в силовом дросселе может возникать акустический шум, если пониженная частота достигает диапазона примерно от 20 до 20 кГц, которые являются слышимыми частотами.

Акустический шум от нагрузки

Мобильные устройства, такие как портативные компьютеры, включают различные формы энергосберегающих технологий для экономии заряда батареи, но иногда это является причиной акустического шума в индукторах.Например, процессоры портативных ПК имеют режим, в котором периодически изменяются токи потребления, чтобы сбалансировать низкое энергопотребление и вычислительную мощность, но это может повлиять на силовой индуктор и вызвать акустический шум, если этот период соответствует звуковой частоте.

Примечание: роль силовых индукторов в преобразователях постоянного тока в постоянный

Катушки индуктивности позволяют постоянным токам течь плавно, но они создают электродвижущую силу в направлении, предотвращающем изменения от самоиндуцированных эффектов, и ведут себя как сопротивление, когда дело доходит до изменяющихся токов, таких как переменные токи.Это когда катушки индуктивности преобразуют электрическую энергию в магнитную и накапливают ее, или преобразуют в электрическую энергию и испускают ее. Величина этой энергии пропорциональна значениям индуктивности катушек индуктивности.
Силовые индукторы, также известные как силовые катушки или силовые дроссели, являются основными компонентами, используемыми в силовых цепях, работающих по методу переключения в таких устройствах, как преобразователи постоянного тока в постоянный, и они играют роль сглаживания высокочастотных импульсов, создаваемых включением. Состояние / ВЫКЛ переключающих элементов через согласование с конденсаторами.
В силовых индукторах силовых цепей протекают большие токи, поэтому типы обмоток являются основными. Высокие значения индуктивности и меньшие размеры могут быть достигнуты с меньшим количеством катушек за счет использования магнитных тел с высокой магнитной проницаемостью (ферритов и магнитомягких металлов) на сердечниках. На рисунке 3 показана базовая схема преобразователей постоянного тока в постоянный (неизолированный тип / метод прерывателя), использующих силовые индукторы.

Рисунок 3: Базовая схема преобразователей постоянного тока в постоянный (неизолированный тип / метод прерывателя)

Механика колебаний в основных корпусах силовых индукторов и усиления звуков и шумов

Колебания, возникающие в основных корпусах силовых индукторов, создают акустический шум за счет протекающих токов частот слышимого диапазона.Ниже приведены причины вибраций и усиления звуков и шумов.

Причины вибрации

(1) Магнитострикция (магнитная деформация) магнитопровода
(2) Притяжение из-за намагничивания магнитопровода
(3) Колебания в обмотке из-за потока утечки

Причины усиления звуков и шумов

(1) Контакт с другими компонентами
(2) Воздействие на окружающие магнитные тела из-за потока рассеяния
(3) Согласование с собственными частотами вибрации всего комплекта, включая подложки

На рисунке 4 показаны причины вибраций, вызывающих акустический шум в силовых индукторах, и причины усиления звуков и шумов. Ниже приводится объяснение основных причин.

Рисунок 4: Причины вибраций, вызывающих акустический шум в силовых индукторах, и причины усиления

Причины, вызывающие вибрацию, и их последствия

Причина колебаний (1): Магнитострикция (магнитная деформация) магнитопровода

Внешняя форма немного изменится, если магнитное тело подвергнуть воздействию магнитного поля и намагнититься. Это явление известно как «магнитострикция» или «магнитная деформация».Индукторы с сердечниками из магнитных тел, таких как ферриты, расширяются и сжимаются из-за магнитных полей переменного тока, создаваемых обмоткой, и возникающие в результате вибрации иногда могут быть обнаружены как звук.

Рисунок 5: Магнитострикция (магнитная деформация) магнитных тел

Магнитные тела представляют собой массу небольших участков, известных как «магнитные домены» (рис. 5). Направление магнитных моментов атомов внутри магнитных доменов согласовано, поэтому магнитные домены представляют собой микромагнетики, в которых спонтанные намагниченности имеют постоянное значение, но магнитные тела в целом не проявляют характеристик магнитов. Это связано с тем, что множество магнитных доменов, составляющих магнитные тела, расположены так, что спонтанные намагниченности нейтрализуют друг друга и кажутся размагниченными.
Диапазон действия магнитных доменов изменяется, если эти магнитные тела в размагниченном состоянии подвергаются воздействию магнитных полей извне, потому что каждый магнитный домен пытается быть расположен таким образом, чтобы направления спонтанных намагниченностей были направлены в то же направление, что и внешние магнитные поля. поля. Это вызвано смещением магнитных стенок, которые являются границами между магнитными доменами.Преобладающие магнитные домены расширяются по площади по мере развития намагничивания до тех пор, пока на конце не появится единственный магнитный домен, обращенный в том же направлении, что и внешнее магнитное поле (в состоянии насыщенной намагниченности). Мельчайшие изменения положения происходят на атомном уровне во время этого процесса намагничивания, поэтому магнитострикция, то есть изменения внешней формы магнитных тел, происходят на макроуровне.
Изменения внешней формы из-за магнитострикции очень малы и составляют всего от 1/10 000 до 1/1 000 000 от первоначальных размеров, но магнитные тела многократно расширяются и сжимаются, вызывая вибрацию, когда они наматываются на катушки и текут переменные токи, как показано на Рисунок 5.Вот почему вибрации магнитопроводов, вызванные магнитострикцией, не могут быть устранены даже в силовых индукторах. Вибрации в одинарных силовых индукторах будут усилены, и их можно будет услышать как акустический шум, даже если они находятся на низком уровне, если они совпадают с собственными частотами вибрации подложек при их установке.

Причина колебаний (2): Взаимное притяжение из-за намагничивания магнитопровода

Рисунок 6: Акустический шум из-за взаимного притяжения между
сердечником барабана и экранированным сердечником

Магнитные тела обладают характеристиками магнитов и взаимно притягиваются к окружающим магнитным телам, когда они намагничиваются из-за внешних магнитных полей. На рисунке 6 показан пример силового индуктора полностью экранированного типа. Это силовой индуктор с замкнутым магнитным трактом, в котором есть зазор между сердечником барабана и экранированным сердечником (кольцевым сердечником), в котором генерируются звуки и шумы. Это результат того, что намагниченный сердечник барабана и экранированные сердечники притягивают друг друга за счет магнитной силы из-за магнитных полей, создаваемых протеканием переменных токов в обмотке, а звуки и шумы можно услышать, если колебания находятся в диапазоне слышимых частот.

Зазоры между сердечником барабана и экранированными сердечниками закрываются клеем, но нельзя полностью подавить вибрации, возникающие из-за взаимного притяжения, поскольку слишком твердые материалы могут образовывать трещины из-за напряжения и поэтому не могут использоваться для этой цели.

Причина колебаний (3): Колебания обмотки из-за потока утечки

Вышеупомянутый акустический шум от взаимного притяжения между сердечником барабана и экранированным сердечником из-за намагничивания является проблемой, которая не возникает с силовыми индукторами неэкранированного типа, которые не имеют экранированных сердечников. Однако существует другая проблема, которая возникает с неэкранированными типами. Поток утечки действует на обмотку, поскольку неэкранированные типы имеют открытые магнитные пути. Сила действует на обмотку в соответствии с правилом левой руки Флеминга, потому что через нее протекают электрические токи. Следовательно, сама обмотка может вибрировать и вызывать акустический шум, если через обмотку протекают переменные токи (Рисунок 7).

Рисунок 7: Колебания обмотки из-за потока утечки

Причины усиления звуков и шумов

Причины усиленных звуков и шумов (1) Контакт с другими компонентами

Незначительные колебания в индукторах можно услышать как акустический шум, если индукторы соприкасаются с другими компонентами в подложках силовых цепей, которые подвергались высокоплотному монтажу в большом количестве электронных компонентов и устройств.

Причины усиленных звуков и шумов (2) Воздействие на окружающие магнитные тела из-за потока рассеяния

Если рядом с индуктором есть магнитное тело, например защитная крышка, это может вызвать акустический шум из-за вибраций, вызванных потоком рассеяния индуктора.

Причины усиленных звуков и шумов (3) Соответствует собственным частотам вибрации целых комплектов, включающих подложки

Колебания в воздухе из-за магнитострикции обычно не считаются акустическим шумом, когда речь идет о типах одиночных компактных магнитных сердечников, используемых с индукторами.Тем не менее, несколько слышимых частот собственных колебаний будут генерироваться и вызывать акустический шум, поскольку колебания усиливаются, если индуктор сформирован из комбинации нескольких частей и установлен на подложке. Кроме того, согласование с несколькими собственными частотами вибрации во всем наборе может вызвать акустический шум после включения в набор.
На рис. 8 показаны примеры колебаний подложек, установленных на силовых индукторах, проанализированных с помощью компьютерного моделирования с использованием FEM (метода конечных элементов).Была использована модель анализа, в которой силовой индуктор был помещен в центр подложки (FR4), а две поверхности длинных сторон подложки были закреплены.
Обычно существует множество характеристических значений (собственных частот колебаний), при которых конструкции резонируют, и существуют различные режимы колебаний, которые им соответствуют. Даже с этой аналитической моделью [силовой индуктор + подложка] различные режимы вибрации появляются для каждой собственной частоты вибрации по мере того, как частоты становятся выше.Считается, что силовой индуктор является источником вибраций в первичных, вторичных, пяти и восьмиденарных режимах колебаний, показанных на рисунке 8. Частота колебаний первичной моды примерно такая же, как частота колебаний одиночного силового индуктора. . Однако следует отметить, что во вторичном режиме, где колебания в направлении Z (направление высоты) значительны, частоты кажутся чрезвычайно низкими, когда силовой индуктор прикреплен к подложке, в то время как они кажутся высокими при использовании одного силового индуктора.

Рис. 8: Примеры колебаний [силовой индуктор + подложка], проанализированные с помощью компьютерного моделирования

Силовой индуктор размещен в центре подложки (FR4).
Граничное условие: две поверхности длинных сторон подложек зафиксированы.

Основной режим: 2034 Гц
Дополнительный режим: 2262 Гц
Пятирежимный режим: 4048 Гц
Октоденарный режим: 16226 Гц

Меры против акустического шума в силовых индукторах

Ниже приведены меры по снижению акустического шума в силовых индукторах преобразователей постоянного тока в постоянный.

Пункт 1: Не пропускать токи звуковых частот

Не пропускать токи звуковых частот — самая основная мера.
Тем не менее, попробуйте меры по отключению звука, такие как перечисленные ниже, если нельзя избежать передачи звуковых частот, например, в случае прерывистой работы или преобразователей постоянного тока в режим переменной частоты с целью экономии энергии.

Пункт 2: Не размещать магнитные тела в прилегающих областях

Не размещайте магнитные тела, на которые может повлиять поток рассеяния (например, экранирующие крышки), рядом с индукторами. Если они должны быть размещены близко друг к другу, обратите внимание на направление их массивов при использовании экранированных типов с низким потоком рассеяния (с замкнутыми магнитными путями).

Пункт 3: Изменение собственных частот колебаний

Сдвиг или увеличение собственных частот вибрации иногда может снизить акустический шум. Например, собственные частоты колебаний целых наборов, включающих подложки, можно изменить, изменив такие условия, как форма, типы и расположение индукторов, а также крепление подложек.Кроме того, создание акустического шума может быть обнаружено в относительно больших мощных индукторах размером около 7 мм или более. Использование компактных силовых индукторов размером 5 мм или меньше увеличивает собственные частоты вибрации и иногда может снизить акустический шум.

Пункт 4: Выполнение замены металлической цельной молдинги типа

Как указано выше, акустический шум может создаваться в зазорах с силовыми индукторами полностью экранированного типа из-за взаимного магнитного притяжения между сердечником барабана и экранированным сердечником. Колебания проводов из-за потока рассеяния также могут создавать акустический шум в силовых индукторах неэкранированного типа.
Замена металлического литья — эффективное решение для таких проблем акустического шума с силовыми индукторами. Это силовые индукторы, в которых катушки с воздушным сердечником были закопаны и залиты в магнитно-мягкий металлический порошок. Проблему колебаний в обмотке из-за магнитного потока можно избежать, поскольку нет взаимного притяжения между сердечниками, потому что нет зазоров и поскольку катушки объединены с магнитными телами и закреплены.Кроме того, поскольку в продукции TDK используются металлические магнитные материалы с низким уровнем магнитострикции, вибрации из-за магнитострикции можно будет контролировать, и можно ожидать снижения акустического шума путем замены неэкранированных типов и полностью экранированных типов.

Сравнение акустического шума у полностью экранированных типов и металлических интегральных форм

Мы провели исследование состояния генерации звуков и шумов с помощью полностью экранированных и полуэкранированных силовых индукторов (изделия TDK размером около 6 мм) и полностью экранированных и металлических интегральных силовых индукторов литого типа (изделия TDK размером около Размером 12 мм) в качестве образцов для измерений. Микрофон помещали в безэховую камеру, и пиковое акустическое давление регистрировалось с изменением звуковых частот от 20 Гц до 20 кГц с мощностью, распределенной в течение 60 секунд при 0 А, до синусоидальных волн номинального тока с использованием образцов для измерений, установленных на подложках (Рисунок 8). .
Как показывают графики, уровни акустического давления различаются в зависимости от частоты при сравнении полностью экранированных типов и полуэкранированных типов.
Различия значительны при сравнении полностью экранированных типов и металлических интегральных форм.Звуки и шумы на уровне от 30 до 50 дБ генерируются в широком диапазоне частот с полностью экранированными типами. С другой стороны, для металлических отливок они поддерживают такие же низкие уровни, как фоновый шум в широких частотных диапазонах, при этом пиковые части также контролируются на уровне около 20 дБ по сравнению с полностью экранированными типами. Видно, что замена металлического интегрального литья эффективна, так как контроль 20 дБ находится на уровне 1/10.

Рисунок 9: Оценка шумов и звуков с каждым типом силового индуктора

Условия привода
Размер подложки	100x40x1.6 мм
Микрофонное расстояние	300 мм
Частота развертки	от 20 Гц до 20 кГц
Время развертки	60 секунд
Текущий	Номинальный ток

Металлические интегральные силовые индукторы от TDK эффективны в снижении акустического шума и оптимальны в таких ситуациях, когда их необходимо размещать рядом с сигнальными линиями, поскольку они имеют чрезвычайно низкий поток рассеяния.Подробные сведения см. В примечании к применению «Руководство по выбору силовых индукторов с учетом потока утечки».
Типы силовых индукторов TDK, в которых используются ферритовые сердечники, имеют широкий диапазон индуктивности и характеризуются своей способностью поддерживать высокие значения индуктивности. Они также превосходны с точки зрения массовой производительности, поэтому используются в различных устройствах.
Каждый из типов силовых индукторов имеет свои особенности и преимущества при использовании.Найдите подходящий тип для конкретной ситуации и позвольте ему помочь в вашем производстве.

% PDF-1.4 % 340 0 объект > эндобдж xref 340 113 0000000016 00000 н. 0000003237 00000 н. 0000003365 00000 н. 0000003401 00000 п. 0000004072 00000 н. 0000004243 00000 н. 0000004382 00000 п. 0000004520 00000 н. 0000004657 00000 н. 0000004795 00000 н. 0000004933 00000 н. 0000005071 00000 н. 0000005209 00000 н. 0000005347 00000 п. 0000005485 00000 н. 0000005624 00000 н. 0000005763 00000 н. 0000005902 00000 н. 0000006040 00000 п. 0000006179 00000 п. 0000006318 00000 н. 0000006455 00000 н. 0000006594 00000 н. 0000006733 00000 н. 0000006872 00000 н. 0000007474 00000 н. 0000007867 00000 п. 0000008290 00000 н. 0000008782 00000 н. 0000009297 00000 н. 0000009347 00000 п. 0000009461 00000 п. 0000010056 00000 п. 0000010168 00000 п. 0000010589 00000 п. 0000010937 00000 п. 0000011365 00000 п. 0000011844 00000 п. 0000012833 00000 п. 0000013247 00000 п. 0000013795 00000 п. 0000014221 00000 п. 0000014336 00000 п. 0000014733 00000 п. 0000015211 00000 п. 0000015797 00000 п. 0000016564 00000 п. 0000017028 00000 п. 0000017470 00000 п. 0000017993 00000 п. 0000018322 00000 п. 0000018974 00000 п. 0000019748 00000 п. 0000020541 00000 п. 0000021314 00000 п. 0000024294 00000 п. 0000026416 00000 п. 0000029257 00000 п. 0000032131 00000 п. 0000033103 00000 п. 0000036083 00000 п. 0000038907 00000 п. 0000039569 00000 п. 0000040176 00000 п. 0000044180 00000 п. 0000047626 00000 п. 0000049794 00000 п. 0000050615 00000 п. 0000051707 00000 п. 0000052197 00000 п. 0000053018 00000 п. 0000054186 00000 п. 0000054587 00000 п. 0000055408 00000 п. 0000056635 00000 п. 0000057016 00000 п. 0000057837 00000 п. 0000058967 00000 п. 0000059367 00000 п. 0000060188 00000 п. 0000061302 00000 п. 0000083098 00000 п. 0000084720 00000 п. 0000085915 00000 п. 0000085954 00000 п. 0000088707 00000 п. 0000092730 00000 н. 0000095670 00000 п. 0000097099 00000 п. 0000097442 00000 п. 0000097823 00000 п. 0000098733 00000 п. 0000119364 00000 н. 0000119470 00000 н. 0000119607 00000 н. 0000119750 00000 н. 0000119889 00000 н. 0000120028 00000 н. 0000120185 00000 н. 0000120330 00000 н. 0000120556 00000 н. 0000120782 00000 н. 0000120961 00000 н. 0000121140 00000 н. 0000121319 00000 н. 0000121498 00000 н. 0000121594 00000 н. 0000121690 00000 н. 0000121869 00000 н. 0000122048 00000 н. 0000122227 00000 н. 0000122406 00000 н. 0000002556 00000 н. трейлер ] / Назад 554363 >> startxref 0 %% EOF 452 0 объект > поток hb«g`a« (ab @

Чем отличаются звучание индукционных эквалайзеров?

Цитата:

Сообщение от ryansupak ➡️ Привет, у меня есть несколько эквалайзеров, и я предпочитаю индукторные эквалайзеры по чисто эстетическим причинам.

Похоже, что большинство основных строительных блоков схемы звукового фильтра можно реализовать с помощью любых двух из трех: резисторов, конденсаторов, индукторов — а индукторы, как правило, являются самыми дорогими и подверженными шумам. Индукторы, конечно, снова входят в моду.

Но что именно заставляет их звучать иначе? Я прочитал несколько утверждений по этому поводу, но не видел их проверенных:

1) Катушки индуктивности могут насыщаться.

Да, искажения, зависящие от низкой частоты / уровня.

Цитата:

2) Точка переключения катушки индуктивности может смещаться программно, если через нее проходит сигнал высокого уровня.

Не уверен, что слежу за этим … Некоторая температурная зависимость из-за изменения сопротивления провода. Нелинейность тока из-за несовершенных магнитных носителей, не знакомых с какими-либо ламповыми смещениями, переходными с сигналом.

Другой уникальной характеристикой индукторов является то, что магнитные поля от близко расположенных и неэкранированных катушек индуктивности могут взаимодействовать, снова вызывая отклонения от прогнозируемого отклика.

Цитата:

3) Индукторы могут сжимать тяжелые басовые сигналы.

Сжатие — довольно хороший способ описать искажение насыщенности. В то время как ленточная насыщенность широко использовалась выборочно на некоторых типах источников.

Цитата:

Кто-нибудь знает об этом?

Спасибо,
рупий

Возможно, имеет значение как «эффект» для выборочного добавления искажений в полосу пропускания НЧ фракций (полоса, пропускаемая топологией эквалайзера) широкополосного сигнала. Искаженные НЧ-сигналы могут звучать лучше, чем такое же количество искажений для сигналов средних или высоких частот из-за более слабого различения низкочастотных звуков человеческим слухом.

====
Многие дискуссии, кажется, сбивают с толку топологию эквалайзера, которой существует несколько, и поведение пассивных компонентов.

Погоня за малозаметными искажениями кажется хорошим занятием для студийных инженеров. Игра началась.

Акустический шум покрытых листом индукторов из электротехнической стали в режиме ШИМ — причины и уменьшение

Акустический шум электротехнических стальных индукторов при работе с ШИМ — причины и устранение SCHMITT Stefan EPE 2009 -Barcelona ISBN

ÅèÃÔ »²» ®ôòaeÛ´ »µ¬® ± ³¿¹²» ¬ · -½¸ »Ú» ´¼¬¸ »± ® ·» òÞ »®´ · ²ôØ» · »´¾» ®¹ôÒ »© Ç ± ®µaeÍ ° ® · ²¹» ®ôîððìò ÅçÃÌ¸§ — »²Õ®« °° Í¬ »» ´aeÜ¿¬¿-»» ¬Ð ± © »®Ý ± ®» ìððóëðßôîððèò

ÅèÃÔ »¸²» ®ôÙòaeÛ´ »µ¬® ± ³¿¹²» ¬ · -½¸ »» ´¼¬¸ »± ® ·» òÞ »®´ · ²ôØ» · »´¾» ®¹ôÒ »© Ç ± ®µaeÍ ° ® · ²¹» ®ôîððìò ÅçÃÌ¸§ — »²Õ®« °° Í¬ »» ´aeÜ¿¬¿-»» ¬Ð ± © »®Ý ± ®» ìððóëðßôîððèò

ÅéÃÜ «®7³ ± ´» ¬¼ »Ô¿½¸» · — »® ·» ôWòåÙ · ² ± «ôÜòåÍ½¸´» ²µ »®ôÓòø» · ¬ ± ®- ÷ aeÓ¿¹² »¬ · -³ŠÚ« ²¼¿³ »²ó ¬¿´-òÒ» © ± ®µaeÍ ° ® · ²¹ » ®оððëт

ЕйÃЮ «®7³ ± ´» ¬¼ »½¸» · — »® ·» ôWòåÙ · ² ± «ôÜòåÍ½´» ²µ »®ôÓòø» ¼ · ¬ ± ®- ÷ aeÓ¿¹² »¬ · -³ŠÚ« ²¼¿³ »²ó ¬¿´-òÒ» © ± ®µaeÍ ° ® · ²¹ »®ôîððëò

ÅëÃÌ¿²¹ôÇòóÏòåÏ · ± ôÖòóÏòåÈ« ôAEòóØòaeÒ «³ »´ ® ·« ´¿Ý¿ ¬ · ± ² ± ºÍ¸ ± ®¬Ý · ®½ «· ¬Û´» ½¬® ± ³¿¹² »¬ · ½Ú ± ®½» — ± ²¬¸ »Ì®¿²-º ± ®³ »®E · ²¼ · ²¹òÓ¿¹²» ¬ · ½-ô × ®¿²-¿½¬ · ± ²- ± ²òª ± ´òîêô² ± òîôïçðô °° òïðíçŠ ïðìïò

шт. ôAEòóØòaeÒ «³» ® · ½¿´Ý¿´½ «´¿¬ · ± ² ± ºÍ¸ ± ®¬Ý · ®½« · ¬Û´ »½¬® ± ³¿¹²» ¬ · ½Ú ± ®½ »- ± ²¬¸» Ì®¿²-º ± ®³ »®É · ²¼ · ²¹òÓ¿¹²» ¬ · ½-ô × ®¿²-½¬ · ± ²- ± ²òª ± ´òîêô² ± òîôïççðô °° òïðíçŠ ïðìïò

ÅïÃÉ »· -» ®ôÞòåÐº $ ¬¦² »®ôØòåß²¹» ®ôÖòaeÎ »´» ²½ »± ºÓ¿¹²» ¬ ± -¬® · ²²¬¼Ú · ± ± ®½ »-º ± ®¬¸» Ù »²» ®¿¬ · ± ² ± ºß «· ´» Ò ± · — »± ºÌ®¿²-º ± ®³» ®Ý ± ® » -тÓ¿¹² »¬ · ½-ô × ®¿²-¿½¬ · ± ²- ± ²òª ± ´òíêô² ± òëîðððô °° òíéëçŠíééò

ÅïÃÉ» · — »®OòåßÐº $ òå²» ® »®ôÖòaeÎ» ´ »²½» ± ºÓ¿¹² »¬ ± -¬® · ½¬ · ± ²¿²¼Ú ± ®½» -º ± ®¬¸ »Ù» ² »®¿¬ · ± ² ± ºß «· ´» Ò ± · — »± ºÌ®¿²-º ± ®³» ®Ý ± ® »-тÓ¿¹²» ¬ · ½-ô × ®¿²-¿½¬ · ± ² — ± ²т ± ´òíêô² ± òîëîô °° òíéëçŠíééò

ÅïðÃÓ¿ § »®¹ ± §¦ô × òåÍ» ® ° · ½ ± ôÝòaeÒ ± ²´ · ² »®Ü · º ±« — · ² ± ² ºÛ´ »½¬® ± ³¿¹²» ¬ · ½Ú · »´¼-¿²¼Û¨½» — Û¼¼ §Ý «®ó ®» ²¬Ô ± — »- òÖòß °° ´òÐ¸§- òª ± ´òèëô² ± òèôïçççô °° òìçïðŠìçïîò

ÅïðÃÓ¿ § »®¹ ± §¦ô × òåÍ» ® ° · ½ ± ôÝòaeÒ ± ²´ · ² »¿®Ü · ºº« — · ± ² ± ºÛ´ »½¬® ± ³¿¹²» ¬ · ½Ú · »´¼-²¼Û¨½» — Û¼¼ §Ý «®ó ®» ²¬Ô ± — »- òÖòß °° ´òÐ¸§-òª ± ´òèëô² ± òèôïçççô °° òìçïðŠìçïîò

Acoustic 320 Graphic eq repair-3H индукторы

Имея несколько индукторов 3H, которые открывали чтение на моей голове 220 1977 года (две из них) и головке 79320 (одна из них), несколько недель назад Расс Алли был добр и великодушен, чтобы прислать мне две для моей головы 220 из его корзины запчастей.

они работали отлично, проблему решили, и теперь усилитель соответствует спецификации. Около 2 недель назад я получил еще одну голову 320, и разве вы не знали? (?) Один из индукторов 3H (генри) на графическом эквалайзере тоже был плохим (70 Гц). поэтому я связался с Рассом, и, к сожалению, у него уже не было этих кусков «анобтаниума», и на горизонте больше ничего не осталось, и те, кто столкнулся с этой проблемой, знают, как трудно найти его,

на 320-амперном усилителе. если он вообще не работает, он будет работать сразу после того, как вы включите усилитель, и продолжит работать нормально до тех пор, пока после воспроизведения в течение примерно 5 минут ползунок на 70 Гц не будет иметь абсолютно никакого эффекта.если вы выключите и снова включите питание, он будет работать еще пару минут, пока снова не исчезнет и не потеряет свою функциональность. чтобы убедиться, что это просто индуктор, я переключил его на 125 Гц (также 3 Гц), и, конечно же, проблема была связана с диапазоном эквалайзера (то есть ползунок 125 Гц работал бы в течение 5 минут, а затем полностью перестал бы работать). Я провел небольшое исследование на гитарных форумах, особенно о схемах варитона, в которых используются индукторы 3H, и нашел ветку об одном парне, который использует очень маленькие трансформаторы аудиосигнала, которые в основном являются индукторами 3H.он упомянул, что Xicon # 42TM018-RC — это трансформатор 1: 1, который измеряет 3H с обеих сторон, а отвод от края до центра на каждой стороне имеет длину 1,5H. Я купил два из них (просто чтобы иметь запасной!) у Mouser по $ 2,47 каждый + доставка, и они прибыли сегодня для тестирования.

вот пара фото оригинала рядом с трансформатором Xicon:

{}

на одной стороне трансформатора, он имеет DCR 601 Ом, а другая сторона измеряет 502 Ом, что немного выше DCR, чем у исходного трансформатора, поэтому я решил использовать сторону с более низким DCR.Расс посоветовал мне, поскольку катушки индуктивности в основном представляют собой антенну, я должен оставить их провода длинными, на всякий случай, если мне придется переставить их (возможно, повернуть на 90 градусов), чтобы они не вызывали шума в цепи. поэтому первый способ, который я попробовал, заключался в том, чтобы просто установить его в ряд с оригинальными. я включил усилитель и вуаля! работает отлично.

Примечание: на схеме 320 нет пары резисторов, которые есть у моего усилителя (построенного на 45 неделе 1979 года). на моем усилителе есть резистор, питающий катушки индуктивности от ползунка на двух НЧ диапазонах, тогда как на схеме его нет.Подавая полосу 125 Гц, у меня есть резистор на 390 Ом, и я заметил, что с новой катушкой индуктивности 125 Гц казались немного менее выраженными и немного выше по частоте, чем это было при работе оригинального. Первое, что я попробовал, — это шунтировать резистор, чтобы он был похож на схему, и хотя частота и усиление звучали больше, чем были изначально, в самом верху хода ползунка он издавал легкий щелкающий звук, когда вы двигались. Это. Итак, я добавил резистор 470 Ом 1/2 Вт на нижнюю часть печатной платы параллельно с резистором на 390 Ом, получив общее сопротивление 213 Ом.Затем я попробовал еще раз, и теперь он работает и звучит точно так же, как оригинал, без каких-либо щелчков.

вот его фото смонтировано. Я использовал горячий клей, чтобы прикрепить его к другим, так как они, как известно, отламываются после многих лет использования, а у нового Xicon тонкие ножки / выводы, которые в любом случае не будут поддерживать его очень хорошо.

{}

, примечание № 2: эти трансформаторы могут вызывать гудение, поэтому пока я могу только сказать, что они будут работать идеально, не добавляя никакого гула к головке 320 (и, вероятно, к 220).я уверен, что они будут работать с 370, однако из-за разного расположения их в компоновке усилителя я не знаю, будут ли они вызывать какие-либо проблемы с гудением или нет, но вы, вероятно, могли бы физически переориентировать его, чтобы работают без проблем.

в любом случае, просто подумал, что я отправлю это для тех, кто не смог решить неработающую полосу эквалайзера на своих графических эквалайзерах 320/220.

лучший,

Патент США на фильтр объемных акустических волн (BAW) со связанными индукторами Патент (Патент №10,263,599, выданный 16 апреля 2019 г.

) СООТВЕТСТВУЮЩИЕ ЗАЯВКИ

В данной заявке испрашиваются преимущества предварительной заявки на патент сер.№ 62/270 281, поданной 21 декабря 2015 г., раскрытие которой полностью включено в настоящий документ посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ РАСКРЫТИЯ

Настоящее изобретение относится к фильтрам объемных акустических волн (BAW).

Уровень техники

Акустические резонаторы, и в частности резонаторы на объемных акустических волнах (BAW), используются во многих приложениях высокочастотной связи. В частности, резонаторы BAW часто используются в фильтрующих сетях, работающих на частотах выше 1.5 ГГц и требуется плоская полоса пропускания; иметь исключительно крутые юбки фильтра и квадратные плечи на верхнем и нижнем концах полосы пропускания; и обеспечивают отличное подавление за пределами полосы пропускания. Фильтры на основе BAW также имеют относительно низкие вносимые потери, имеют тенденцию уменьшаться в размерах с увеличением частоты срабатывания и относительно стабильны в широком диапазоне температур. Таким образом, фильтры на основе BAW являются предпочтительным выбором для многих беспроводных устройств 3-го поколения (3G) и 4-го поколения (4G) и предназначены для доминирования в приложениях фильтрации для беспроводных устройств 5-го поколения (5G).Большинство этих беспроводных устройств поддерживают сотовую связь, беспроводную связь (Wi-Fi), Bluetooth и / или связь ближнего радиуса действия на одном и том же беспроводном устройстве и, как таковые, предъявляют чрезвычайно сложные требования к фильтрации. Хотя эти требования продолжают увеличивать сложность беспроводных устройств, существует постоянная потребность в улучшении характеристик BAW-резонаторов и фильтров на основе BAW.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Раскрыт фильтр объемных акустических волн (BAW). Фильтр BAW включает последовательную ветвь, соединенную между входным узлом и выходным узлом.Последовательная ветвь имеет несколько ОАВ-резонаторов, которые соединены последовательно, при этом первый последовательный резонатор подключен между первым узлом и вторым узлом в последовательной ветви. Первый шунтирующий резонатор подключен между первым узлом и узлом фиксированного напряжения, таким как земля, а второй шунтирующий резонатор подключен между вторым узлом и узлом фиксированного напряжения. Кроме того, первая катушка индуктивности подключена между первым узлом и узлом фиксированного напряжения, а вторая катушка индуктивности подключена между вторым узлом и узлом фиксированного напряжения.Первая катушка индуктивности и вторая катушка индуктивности магнитно связаны друг с другом для создания виртуальной индуктивности между первым узлом и вторым узлом параллельно с первым последовательным резонатором. При такой конфигурации фильтр BAW может обеспечивать уникально широкие и плоские полосы пропускания на частотах выше 1,8 ГГц. В некоторых вариантах осуществления коэффициент магнитной связи k для магнитной связи между первой катушкой индуктивности и второй катушкой индуктивности составляет от 0,1 до 1, от 0,2 до 1 и 0.3 и 1.

Специалисты в данной области техники оценят объем настоящего раскрытия и осознают его дополнительные аспекты после прочтения следующего подробного описания предпочтительных вариантов осуществления вместе с прилагаемыми чертежами.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Сопровождающие чертежи, включенные в данную Спецификацию и составляющие ее часть, иллюстрируют несколько аспектов раскрытия и вместе с описанием служат для объяснения принципов раскрытия.

РИС. 1 показан обычный резонатор на объемных акустических волнах (BAW).

РИС. 2 — график зависимости величины и фазы импеданса от частоты для идеального резонатора BAW.

РИС. 3A-3C — графики фазовых характеристик для различных конфигураций резонатора BAW.

РИС. 4 показан обычный резонатор на объемных акустических волнах (BAW) с граничным кольцом.

РИС. 5A — схематическое изображение обычной лестничной сети.

РИС. 5B и 5C — графики частотной характеристики для резонаторов BAW в традиционной лестничной сети, показанной на фиг.5A, и частотная характеристика для традиционной лестничной сети, показанной на фиг. 5А.

РИС. 6A-6E — эквиваленты схем для лестничной сети на фиг. 5A в частотных точках 1, 2, 3, 4 и 5, которые обозначены на фиг. 5С.

РИС. 7 показана лестничная схема, включающая шунтирующие индукторы.

РИС. 8 — схема шунтирующего индуктора, подключенного параллельно шунтирующему резонатору BAW.

РИС. 9 представляет собой график зависимости полного сопротивления от частоты в узком диапазоне частот для идеального ОАВ-резонатора и идеального ОАВ-резонатора, подключенных параллельно катушке индуктивности.

РИС. 10 представляет собой график зависимости полного сопротивления от частоты в широком диапазоне частот для идеального ОАВ-резонатора и идеального ОАВ-резонатора, подключенных параллельно катушке индуктивности.

РИС. 11 — график полос пропускания как функции частоты в узком частотном диапазоне для лестничных сетей без шунтирующих индукторов и с шунтирующими индукторами, которые не связаны магнитным полем.

РИС. 12 — график полос пропускания как функции частоты в широком диапазоне частот для лестничных сетей без шунтирующих индукторов и с шунтирующими индукторами, которые не связаны магнитным полем.

РИС. 13 иллюстрирует лестничную сеть, включающую в себя шунтирующие индукторы, которые магнитно связаны друг с другом, согласно первому варианту осуществления.

РИС. 14 — график полос пропускания как функции частоты в узком частотном диапазоне для лестничных сетей без шунтирующих индукторов и с шунтирующими индукторами, которые связаны магнитным полем.

РИС. 15 представляет собой график полос пропускания как функции частоты в широком диапазоне частот для лестничных сетей без шунтирующих индукторов, с шунтирующими индукторами, которые не связаны магнитным полем, и с шунтирующими индукторами, которые связаны магнитным полем.

РИС. 16 — схематическое изображение пары связанных индукторов и ее эквивалента.

РИС. 17 иллюстрирует эквивалент лестничной сети, включающей в себя шунтирующие индукторы, которые магнитно связаны друг с другом, согласно первому варианту осуществления.

РИС. 18 иллюстрирует лестничную схему, включающую в себя шунтирующие индукторы, которые магнитно связаны друг с другом, согласно второму варианту осуществления.

РИС. 19 иллюстрирует лестничную сеть, включающую в себя шунтирующие индукторы, которые магнитно связаны друг с другом, согласно третьему варианту осуществления.

РИС. 20 иллюстрирует лестничную схему, включающую в себя шунтирующие индукторы, которые магнитно связаны друг с другом, согласно четвертому варианту осуществления.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Варианты осуществления, изложенные ниже, представляют необходимую информацию, чтобы дать возможность специалистам в данной области техники применять варианты осуществления на практике и проиллюстрировать наилучший режим практического применения вариантов осуществления. После прочтения нижеследующего описания в свете сопроводительных чертежей специалисты в данной области техники поймут концепции раскрытия и поймут применения этих концепций, которые здесь конкретно не рассматриваются.Следует понимать, что эти концепции и приложения подпадают под объем раскрытия и прилагаемой формулы изобретения.

Следует понимать, что, хотя термины «первый», «второй» и т.д. могут использоваться в данном документе для описания различных элементов, эти элементы не должны ограничиваться этими терминами. Эти термины используются только для того, чтобы отличить один элемент от другого. Например, первый элемент может быть назван вторым элементом, и, аналогично, второй элемент может быть назван первым элементом, не выходя за рамки объема настоящего раскрытия.Используемый здесь термин «и / или» включает в себя любые и все комбинации одного или нескольких связанных перечисленных элементов.

Следует понимать, что когда элемент, такой как слой, область или подложка, упоминается как находящийся «на» или «продолжающийся на» другом элементе, он может находиться непосредственно на другом элементе или промежуточных элементах или простираться непосредственно на него. также может присутствовать. Напротив, когда элемент упоминается как находящийся «непосредственно на» или «простирающийся непосредственно на» другой элемент, промежуточных элементов нет.Аналогичным образом, будет понятно, что когда элемент, такой как слой, область или подложка, упоминается как находящийся «над» или «продолжающийся над» другим элементом, он может находиться непосредственно над другим элементом или промежуточными элементами или простираться прямо над ним. также может присутствовать. Напротив, когда элемент упоминается как находящийся «прямо над» или «простирающийся прямо над» другим элементом, промежуточных элементов нет. Также должно быть понятно, что когда элемент упоминается как «связанный» или «связанный» с другим элементом, он может быть напрямую подключен или соединен с другим элементом, или могут присутствовать промежуточные элементы.Напротив, когда элемент упоминается как «непосредственно связанный» или «непосредственно связанный» с другим элементом, промежуточных элементов нет.

Относительные термины, такие как «ниже» или «выше», или «верхний», или «нижний», или «горизонтальный», или «вертикальный», могут использоваться здесь для описания отношения одного элемента, слоя или области к другому элементу, слою. , или регион, как показано на рисунках. Следует понимать, что эти термины и термины, обсужденные выше, предназначены для охвата различных ориентаций устройства в дополнение к ориентации, изображенной на чертежах.

Терминология, используемая в данном документе, предназначена только для описания конкретных вариантов осуществления и не предназначена для ограничения раскрытия. Используемые здесь формы единственного числа предназначены для включения также форм множественного числа, если контекст явно не указывает иное. Также будет понятно, что термины «содержит», «содержащий», «включает», «имеющий» и / или «включающий», когда они используются в данном документе, определяют наличие указанных функций, целых чисел, шагов, операций, элементов и / или компоненты, но не исключают наличие или добавление одной или нескольких других функций, целых чисел, шагов, операций, элементов, компонентов и / или их групп.

Если не указано иное, все термины (включая технические и научные термины), используемые в данном документе, имеют то же значение, которое обычно понимается специалистом в данной области техники, к которой принадлежит это раскрытие. Также будет понятно, что используемые здесь термины должны интерпретироваться как имеющие значение, которое согласуется с их значением в контексте данного описания и соответствующего уровня техники, и не будут интерпретироваться в идеализированном или чрезмерно формальном смысле, если это явно не определено в данном документе.

В данном документе раскрывается уникальный фильтр объемных акустических волн (BAW). В общем, фильтр BAW включает последовательную ветвь, соединенную между входным узлом и выходным узлом. Последовательная ветвь имеет несколько ОАВ-резонаторов, которые соединены последовательно, при этом первый последовательный резонатор подключен между первым узлом и вторым узлом в последовательной ветви. Первый шунтирующий резонатор подключен между первым узлом и узлом фиксированного напряжения, таким как земля, а второй шунтирующий резонатор подключен между вторым узлом и узлом фиксированного напряжения.Кроме того, первая катушка индуктивности подключена между первым узлом и узлом фиксированного напряжения, а вторая катушка индуктивности подключена между вторым узлом и узлом фиксированного напряжения. Первая катушка индуктивности и вторая катушка индуктивности магнитно связаны друг с другом для создания виртуальной индуктивности между первым узлом и вторым узлом параллельно с первым последовательным резонатором. При такой конфигурации фильтр BAW может обеспечивать уникально широкие и плоские полосы пропускания на частотах выше 1,8 ГГц. Перед тем, как углубиться в детали фильтра BAW, предлагается обзор резонаторов и фильтров BAW.

Резонаторы объемных акустических волн (BAW) используются во многих высокочастотных фильтрах. Примерный ОАВ-резонатор 10 показан на фиг. 1. Резонатор ОАВ 10 обычно включает в себя подложку 12 , отражатель 14 , установленный над подложкой 12 , и преобразователь 16 , установленный над отражателем 14 . Преобразователь 16 опирается на отражатель 14 и включает пьезоэлектрический слой 18 , который зажат между верхним электродом 20 и нижним электродом 22 .Верхний и нижний электроды 20 и 22 могут быть выполнены из вольфрама (W), молибдена (Mo), платины (Pt) или подобного материала, а пьезоэлектрический слой 18 может быть сформирован из нитрида алюминия (AlN). ), Оксид цинка (ZnO) или другой подходящий пьезоэлектрический материал. Хотя показано на фиг. 1, поскольку каждый из них включает один слой, пьезоэлектрический слой 18 , верхний электрод 20 и / или нижний электрод 22 могут включать в себя несколько слоев одного и того же материала, несколько слоев, в которых по меньшей мере два слоя различны. материалы или несколько слоев, каждый из которых представляет собой отдельный материал.

Резонатор BAW 10 разделен на активную область 24 и внешнюю область 26 . Активная область 24 в целом соответствует секции ОАВ-резонатора 10 , где верхний и нижний электроды 20 и 22 перекрываются, а также включает в себя слои ниже перекрывающихся верхнего и нижнего электродов 20 и 22 . Внешняя область 26 соответствует участку ОАВ-резонатора 10 , который окружает активную область 24 .

Для BAW-резонатора 10 приложение электрических сигналов через верхний электрод 20 и нижний электрод 22 возбуждает акустические волны в пьезоэлектрическом слое 18 . Эти акустические волны распространяются в основном вертикально. Основная цель конструкции резонатора BAW — ограничить эти вертикально распространяющиеся акустические волны в преобразователе 16 . Акустические волны, распространяющиеся вверх, отражаются обратно в преобразователь 16 границей воздух-металл на верхней поверхности верхнего электрода 20 .Акустические волны, распространяющиеся вниз, отражаются обратно в преобразователь 16 отражателем 14 или воздушной полостью, которая расположена непосредственно под преобразователем в пленочном BAW-резонаторе (FBAR).

Отражатель 14 обычно образован пакетом отражающих слоев (RL) 28 , которые чередуются по составу материала, чтобы обеспечить значительный коэффициент отражения на стыке соседних слоев отражателя 28 . Обычно слои отражателя , 28, чередуются между материалами, имеющими высокий и низкий акустический импеданс, такими как вольфрам (W) и диоксид кремния (SiO ₂).Хотя только пять отражающих слоев 28 показаны на фиг. 1, количество слоев отражателя , 28, и структура отражателя , 14, будут варьироваться от одной конструкции к другой.

Величина (Z) и фаза (ϕ) электрического импеданса как функция частоты для относительно идеального BAW-резонатора 10 представлены на фиг. 2. Величина (Z) электрического импеданса показана сплошной линией, а фаза (ϕ) электрического импеданса показана пунктирной линией.Уникальная особенность BAW-резонатора 10 состоит в том, что он имеет как резонансную частоту, так и антирезонансную частоту. Резонансная частота обычно упоминается как частота последовательного резонанса (f _s), антирезонансная частота обычно упоминается как частота параллельного резонанса (f _p). Последовательная резонансная частота (f _s) возникает, когда величина импеданса или реактивного сопротивления резонатора 10 BAW приближается к нулю.Частота параллельного резонанса (f _p) возникает, когда величина импеданса, или реактивного сопротивления, резонатора 10 BAW достигает пика на очень высоком уровне. В общем, частота последовательного резонанса (f _s) является функцией толщины пьезоэлектрического слоя 18 и массы нижнего и верхнего электродов 20 и 22 .

Для фазы BAW-резонатор 10 действует как индуктивность, которая обеспечивает сдвиг фазы на 90 ° между последовательной резонансной частотой (f _s) и частотой параллельного резонанса (f _p).Напротив, BAW-резонатор 10 действует как емкость, которая обеспечивает сдвиг фазы на -90 ° ниже частоты последовательного резонанса (f _s) и выше частоты параллельного резонанса (f _p). Резонатор BAW 10 имеет очень низкое, близкое к нулю сопротивление на последовательной резонансной частоте (f _s) и очень высокое сопротивление на параллельной резонансной частоте (f _p). Электрическая природа резонатора BAW 10 позволяет реализовать очень высокую индуктивность Q (добротность) в относительно коротком диапазоне частот, что оказалось очень полезным в сетях с высокочастотными фильтрами, особенно в тех, которые работают в частоты около 1.8 ГГц и выше.

К сожалению, фазовая кривая (ϕ) на фиг. 2 представляет идеальную фазовую кривую. На самом деле приблизиться к этому идеалу сложно. Типичная фазовая кривая для ОАВ-резонатора 10 на фиг. 1 проиллюстрирован на фиг. 3А. Вместо плавной кривой фазовая кривая на фиг. 3A включает пульсации ниже последовательной резонансной частоты (f _s), между последовательной резонансной частотой (f _s) и параллельной резонансной частотой (f _p) и выше параллельной резонансной частоты (f _p) .Пульсации являются результатом паразитных мод, которые вызваны паразитными резонансами, возникающими на соответствующих частотах. В то время как подавляющее большинство акустических волн в ОАВ-резонаторе 10 распространяется вертикально, различные граничные условия вокруг преобразователя 16 приводят к распространению боковых (горизонтальных) акустических волн, которые называются боковыми стоячими волнами. Наличие этих боковых стоячих волн снижает потенциал Q, связанный с резонатором ОАВ 10 .

Как показано на фиг. 4, граничное кольцо 30 сформировано на верхнем электроде 20 или внутри него для подавления некоторых паразитных мод. Паразитные моды, которые подавляются кольцом BO 30, , находятся выше последовательной резонансной частоты (f _s), как показано кружками A и B на фазовой кривой на фиг. 3Б. Кружок A показывает подавление пульсаций и, следовательно, паразитной моды в полосе пропускания фазовой кривой, которая находится между последовательной резонансной частотой (f _s) и частотой параллельного резонанса (f _p).Кружок B показывает подавление пульсаций и, следовательно, паразитных мод выше параллельной резонансной частоты (f _p). Примечательно, что паразитная мода в верхнем плече полосы пропускания, которая находится чуть ниже параллельной резонансной частоты f _p, и паразитные моды выше полосы пропускания подавляются, о чем свидетельствует плавная или практически без пульсаций фазовая кривая между последовательностями резонансная частота (f _s) и параллельная резонансная частота (f _p) и выше параллельной резонансной частоты (f _p).

BO-кольцо 30 соответствует массовой нагрузке части верхнего электрода 20 , которая простирается по периферии активной области 24 . Кольцо BO 30 может соответствовать утолщенной части верхнего электрода 20 или нанесению дополнительных слоев соответствующего материала поверх верхнего электрода 20 . Часть BAW-резонатора 10 , которая включает в себя кольцо BO 30 и находится под ним, называется областью BO 32 .Соответственно, BO-область 32 соответствует внешнему периметру активной области 24 и находится внутри активной области 24 .

В то время как кольцо BO 30 эффективно подавляет паразитные моды выше последовательной резонансной частоты (f _s), кольцо BO 30 практически не влияет на эти паразитные моды ниже последовательной резонансной частоты (f _{). s}), как показано рябью на фазовой кривой ниже последовательной резонансной частоты (f _s) на фиг.3Б. Метод, называемый аподизацией, часто используется для подавления паразитных мод, которые падают ниже последовательной резонансной частоты (f _s).

Аподизация пытается избежать или, по крайней мере, значительно уменьшить любую боковую симметрию в резонаторе 10 BAW или, по крайней мере, в его преобразователе 16 . Боковая симметрия соответствует площади основания преобразователя , 16, , а устранение боковой симметрии соответствует устранению симметрии, связанной со сторонами пятна контакта.Например, можно выбрать след, соответствующий пятиугольнику, а не квадрату или прямоугольнику. Отсутствие симметрии помогает уменьшить присутствие боковых стоячих волн в преобразователе 16 . Круг C на фиг. 3C иллюстрирует эффект аподизации, при котором паразитные моды ниже последовательной резонансной частоты (f _s) подавляются, о чем свидетельствует плавная или по существу свободная от пульсаций фазовая кривая ниже последовательной резонансной частоты (f _s). Если предположить, что кольцо БО 30 не предусмотрено, на фиг.3C видно, что аподизация не может подавить эти паразитные моды выше последовательной резонансной частоты (f _s). Таким образом, типичный BAW-резонатор 10 использует как аподизацию, так и кольцо BO 30 .

Как отмечалось выше, BAW-резонаторы 10 часто используются в сетях фильтров, которые работают на высоких частотах и требуют высоких значений добротности. Базовая лестничная сеть 40 проиллюстрирована на фиг. 5А. Лестничная сеть 40 включает два последовательных резонатора B _SER и два шунтирующих резонатора B _SH, которые расположены в традиционной лестничной конфигурации.Обычно последовательные резонаторы B _SER имеют одинаковую или подобную первую частотную характеристику, а шунтирующие резонаторы B _SH имеют такую же или аналогичную вторую частотную характеристику, которая отличается от первой частотной характеристики, как показано на фиг. 5Б. Во многих случаях шунтирующие резонаторы B _SH представляют собой расстроенные версии резонаторов серии B _SER. В результате частотные характеристики последовательных резонаторов BSER и шунтирующих резонаторов BSH, как правило, очень похожи, но смещены относительно друг друга, так что частота параллельного резонанса (f _{P, SH}) шунтирующих резонаторов приблизительно равна последовательной резонансная частота (f _{S, SER}), резонаторов серии B _SER.Обратите внимание, что последовательная резонансная частота (f _{S, SH}) шунтирующих резонаторов B _SH меньше, чем последовательная резонансная частота (f _{S, SER}) последовательных резонаторов B _SER. Частота параллельного резонанса (f _{P, SH}) шунтирующих резонаторов B _SH меньше, чем частота параллельного резонанса (f _{P, SER}) последовательных резонаторов B _SER.

РИС. 5C связан с фиг. 5B и иллюстрирует ответ лестничной сети 40 .Последовательная резонансная частота (f _{S, SH}) шунтирующих резонаторов B _SH соответствует нижней стороне юбки полосы пропускания (фаза 2 ), а частота параллельного резонанса (f _{P, SER}) Последовательные резонаторы B _SER соответствуют верхней стороне юбки полосы пропускания (фаза 4 ). Практически выровненная последовательная резонансная частота (f _{S, SER}) последовательных резонаторов B _SER и параллельная резонансная частота (f _{P, SH}) шунтирующих резонаторов B _SH попадают в полосу пропускания.Фиг. 6A-6E обеспечивают эквиваленты схем для пяти фаз отклика лестничной сети 40 . Во время первой фазы (фаза 1 , фиг. 5C, 6A) лестничная схема 40, функционирует для ослабления входного сигнала. По мере приближения к последовательной резонансной частоте (f _{S, SH}) шунтирующих резонаторов B _SH полное сопротивление шунтирующих резонаторов B _SH резко падает, так что шунтирующие резонаторы B _SH по существу обеспечивают короткое замыкание. на землю на последовательной резонансной частоте (f _{S, SH}) шунтирующих резонаторов (фаза 2 , фиг.5С, 6Б). На последовательной резонансной частоте (f _{S, SH}) шунтирующих резонаторов B _SH (фаза 2 ) входной сигнал по существу блокируется на выходе лестничной цепи 40 .

Между последовательной резонансной частотой (f _{S, SH}) шунтирующих резонаторов B _SH и параллельной резонансной частотой (f _{P, SER}) последовательных резонаторов B _SER, которая соответствует полосе пропускания , входной сигнал передается на выход с относительно небольшим ослаблением или без него (фаза 3 , фиг.5С, 6С). В пределах полосы пропускания последовательные резонаторы B _SER имеют относительно низкий импеданс, в то время как шунтирующие резонаторы B _SH имеют относительно высокий импеданс, при этом комбинация этих двух приводит к плоской полосе пропускания с крутыми низкими и высокими юбками. . По мере приближения к частоте параллельного резонанса (f _{P, SER}) последовательных резонаторов B _SER полное сопротивление последовательных резонаторов B _SER становится очень высоким, так что последовательно появляются резонаторы B _SER. как открытые на параллельной резонансной частоте (f _{P, SER}) последовательных резонаторов (фаза 4 , фиг.5C, 6D). На частоте параллельного резонанса (f _{P, SER}) последовательных резонаторов B _SER (фаза 4 ) входной сигнал снова по существу блокируется от выхода лестничной схемы 40 . Во время заключительной фазы (фаза 5 , фиг. 5C, 6E) лестничная схема 40 функционирует для ослабления входного сигнала аналогично тому, как это предусмотрено в фазе 1 .

По мере прохождения частоты параллельного резонанса (f _{P, SER}) последовательных резонаторов B _SER полное сопротивление последовательных резонаторов B _SER уменьшается, а сопротивление шунтирующих резонаторов B _SH нормализуется. .Таким образом, лестничная схема 40 функционирует для обеспечения полосы пропускания с высокой добротностью между последовательной резонансной частотой (f _{S, SH}) шунтирующих резонаторов B _SH и частотой параллельного резонанса (f _{P, SER}) резонаторы серии B _SER. Лестничная схема 40 обеспечивает чрезвычайно высокое затухание как на последовательной резонансной частоте (f _{S, SH}) шунтирующих резонаторов B _SH, так и на параллельной резонансной частоте (f _{P, SER}) последовательных резонаторов.Лестничная сеть 40 обеспечивает хорошее затухание ниже частоты последовательного резонанса (f _{S, SH}) шунтирующих резонаторов B _SH и выше частоты параллельного резонанса (f _{P, SER}) последовательных резонаторов B _SER.

Хотя лестничная сеть 40 работает хорошо, потребность в расширении полосы пропускания сохраняется. Один метод расширения полосы частот лестничной сети , 40, проиллюстрирован на фиг.7. Как правило, лестничная сеть включает последовательную ветвь, соединенную между входным узлом (I / P) и выходным узлом (O / P). Последовательная ветвь имеет несколько резонаторов BAW B 1 , B 2 и B 3 , которые соединены последовательно, причем один последовательный резонатор B 2 подключен между первым узлом N 1 и вторым. узел N 2 в серийной ветви. Шунтирующие резонаторы B 4 , B 5 и B 6 соответственно подключены между узлом N 1 , узлом N 2 и выходным узлом O / P для образования трех ветвей шунтирующего резонатора аналогичным образом. к лестничной сети 40 , которая была проиллюстрирована на фиг.5А.

Для увеличения полосы пропускания шунтирующие индукторы L 1 и L 2 соответственно подключены между первым узлом N 1 и землей и вторым узлом N 2 и землей или другим узлом с фиксированным напряжением. Фактически, шунтирующие индукторы L 1 и L 2 соответственно размещены параллельно шунтирующим резонаторам B 4 и B 5 . Дополнительные индукторы L 3 , L 4 и L 5 могут быть размещены последовательно с резонаторами B 4 , B 5 и B 6 , соответственно, в каждой ветви шунта традиционным способом. .

Модель цепи резонатора BX, подключенного параллельно катушке индуктивности LX, показана на фиг. 8. Размещение катушки индуктивности LX параллельно резонатору BX позволяет сдвинуть параллельную резонансную частоту (f _p) выше при сохранении последовательной резонансной частоты (f _s), как показано на фиг. 9. Расширение разрыва между частотой параллельного резонанса (f _p) и последовательной резонансной частотой (f _s) резонатора BX напрямую соответствует расширению полосы пропускания лестничной сети, в которой используется резонатор BX, так как описанный выше в связи с фиг.5B и 5C.

К сожалению, преимущество увеличенного промежутка между параллельной резонансной частотой (f _p) и последовательной резонансной частотой (f _s) из-за добавления катушки индуктивности LX обходится дорого, как показано на фиг. 10. Стоимость заключается в дополнительном наличии полюса полного сопротивления ниже последовательной резонансной частоты (f _s). Дополнительный полюс импеданса проявляется в передаточной функции лестничной сети, как показано на фиг. 11. Фиг. 11 показаны полосы пропускания для лестничной сети, в которой используются шунтирующие индукторы L 1 и L 2 (пунктирная линия), и лестничной сети, в которой не используются шунтирующие индукторы L 1 и L 2 , но с попыткой максимизировать полоса пропускания без использования шунтирующих катушек индуктивности L 1 и L 2 (пунктирная линия).Примечательно, что попытка максимизировать полосу пропускания без использования шунтирующих катушек индуктивности L 1 и L 2 приводит к заметному провалу в середине полосы пропускания. Однако обратный ход (или баланс), который появляется ниже полосы пропускания, остается достаточно низким, как показано на фиг. 11 и 12. При использовании шунтирующих катушек индуктивности L 1 и L 2 полоса пропускания остается относительно плоской, но обратный ход, возникающий ниже полосы пропускания, достигает неприемлемых уровней.Релейные сети, описанные ниже, включают решения, которые обеспечивают более широкую полосу пропускания, поддерживают относительно плоские полосы пропускания и уменьшают обратный ход, который появляется ниже полосы пропускания в передаточной функции лестничных сетей.

Как показано на фиг. 13, эти решения включают в себя конфигурацию и расположение шунтирующих индукторов L 1 и L 2 таким образом, чтобы они были намеренно магнитно связаны. Коэффициент магнитной связи k может составлять от 0,01 до 1,0.1 и 1, 0,2 и 1, а также 0,3 и 1 в различных вариантах осуществления, где K = 1 является теоретическим верхним пределом, и для этих диапазонов предусмотрены практические верхние пределы для определенных коммерческих вариантов осуществления в диапазоне от 0,7 до 0,8. Посредством магнитной связи шунтирующих катушек индуктивности L 1 и L 2 между первым узлом N 1 и вторым узлом N 2 образуется виртуальная индуктивность LV. Другими словами, виртуальная индуктивность LV формируется параллельно с резонатором B 2 , который находится на последовательном пути между входным узлом I / P и выходным узлом O / P.Как показано на фиг. 14 и 15, полоса пропускания остается широкой и плоской, в то время как обратный ход, который появляется ниже полосы пропускания, значительно уменьшается. Как видно на фиг. 15, дополнительный ноль представлен в области обратного хода, что значительно помогает подавлению сигналов ниже полосы пропускания. Открытие влияния магнитной связи между шунтирующими индукторами L 1 и L 2 является неожиданным и значительным достижением в области лестничных сетей на основе BAW.

Пара индуктивных элементов связана магнитным полем, когда по меньшей мере часть магнитного потока, создаваемого током в первом из пары индуктивных элементов, связана со вторым из пары индуктивных элементов.Коэффициент магнитной связи k между парой индуктивных элементов, таких как шунтирующие индукторы L 1 и L 2 , определяется как часть магнитного потока, создаваемого током в первой из пары индуктивные элементы, которые связаны со вторым из пары индуктивных элементов. Математически коэффициент магнитной связи определяется как:

I1 = ток в первом из пары индуктивных элементов;

ϕ1 = магнитный поток, создаваемый I1 в первом из пары индуктивных элементов;

ϕ12 = часть ϕ1, которая связана со вторым из пары индуктивных элементов; и

k = коэффициент магнитной связи равен или обычно пропорционален ϕ12 / ϕ1.k = 0 означает, что пара индуктивных элементов магнитно изолирована, так что пара индуктивных элементов не связана друг с другом магнитным полем. k = 1 означает, что пара индуктивных элементов идеально магнитно связана, так что пара индуктивных элементов полностью разделяет магнитный поток.

Теория, лежащая в основе обеспечения виртуальной индуктивности LV за счет магнитной связи шунтирующих индукторов L 1 и L 2 , приведена ниже. Со ссылкой на фиг. 16, пара связанных катушек индуктивности из шунтирующих катушек индуктивности L 1 и L 2 слева может быть смоделирована как схема pi (π) справа.Пи-цепь имеет последовательный индуктор Lb и два шунтирующих индуктора La и Lc. Взаимосвязь между шунтирующими индукторами L 1 и L 2 и индукторами La, Lb и Lc эквивалентной пи-цепи справа представлена в следующем уравнении, в котором L 1 , L 2 , La, Lb и Lc представляют значения индуктивности для соответствующих катушек индуктивности, а k — коэффициент магнитной связи:

La = L⁢⁢1 * L⁢⁢2⁢ (1-k2) L⁢⁢2-k⁢ (L ⁢⁢1 * L⁢⁢2) Lb = L⁢⁢1 * L⁢⁢2⁢ (1-k2) k⁢ (L⁢⁢1 * L⁢⁢2) Lc = L⁢⁢1 * L⁢⁢2 ⁢ (1-k2) L⁢⁢1-k⁢ (L⁢⁢1 * L⁢⁢2)

Магнитная связь между шунтирующими индукторами L 1 и L 2 обеспечит виртуальную индуктивность LV, которая соответствует значение индуктивности последовательной катушки индуктивности Lb, а также изменение эффективной индуктивности шунтирующих катушек индуктивности L 1 и L 2 на индуктивность, связанную с индукторами La и Lc, соответственно.ИНЖИР. 17 иллюстрирует значения эффективной индуктивности (La, Lb и Lc) для лестничной цепи по фиг. 13, когда шунтирующие индукторы L 1 и L 2 связаны магнитным полем.

Индуктивность связанных шунтирующих катушек индуктивности L 1 и L 2 может быть одинаковой или различной и будет варьироваться в зависимости от применения, желаемой полосы пропускания, расположения полосы пропускания фильтра и т.п. Для многих вариантов осуществления, работающих на частоте 2,4 ГГц или выше, значение виртуальной индуктивности составляет от 2 до 25 нГн (наногенри), значение индуктивности L 1 находится в диапазоне 2.5 и 4 нГн, а значение индуктора L 2 составляет от 0,8 до 15 нГн. Хотя они полезны для многих диапазонов связи, раскрытые здесь концепции особенно полезны для фильтров, которым требуются полосы пропускания с полосой пропускания более 150 МГц, плоские полосы пропускания и ступенчатые переходы. Ярким примером является полоса примерно 194 МГц, выделенная для полосы дуплексной связи с долгосрочным развитием с временным разделением (LTE TDD), которая находится на частоте 2,5 ГГц (полоса 41 LTE). Другие примеры включают полосы 42 и 43 LTE, которые требуют ширины полосы примерно 200 МГц при 3.5 ГГц и 3,7 ГГц. В некоторых вариантах осуществления полосы пропускания находятся в диапазоне от 100 ГГц до 300 ГГц; 150 ГГц и 250 ГГц; 150 ГГц и 300 ГГц и т.п. на частотах более 2 ГГц, которые расширяются до 7 ГГц и выше.

Вышеупомянутые концепции могут быть распространены на более сложные и изощренные лестничные сети, такие как проиллюстрированные на фиг. 18, 19, 20. Что касается фиг. 18, лестничная сеть является продолжением схемы, показанной на фиг. 13 и включает последовательную ветвь, соединенную между входным узлом (I / P) и выходным узлом (O / P).Последовательная ветвь имеет несколько резонаторов BAW B 1 , B 2 , B 3 , B 7 и B 8 , которые соединены последовательно. Для справки, последовательный резонатор B 2 подключен между первым узлом N 1 и вторым узлом N 2 , а последовательный резонатор B 7 подключен между третьим узлом N 3 и четвертым узлом N. 4 в серийной ветви. Шунтирующие резонаторы B 4 , B 5 , B 6 и B 9 соответственно подключены между первым узлом N 1 , вторым узлом N 2 , третьим узлом N 3 и четвертым узлом N 4 для формирования четырех ответвлений шунтирующего резонатора аналогично тому, как это используется в лестничной сети, показанной на фиг.13.

Как на фиг. 13, шунтирующие катушки индуктивности L 1 и L 2 соответственно подключены между первым узлом N 1 и землей, а вторым узлом N 2 и землей. Шунтирующие катушки индуктивности L 7 и L 8 соответственно подключены между третьим узлом N 3 и землей и четвертым узлом N 4 и землей. Земля может представлять собой фактическую землю или другой узел фиксированного напряжения. Дополнительные индукторы L 3 , L 4 , L 5 и L 6 могут быть размещены последовательно с резонаторами B 4 , B 5 , B 6 и B 9 . , соответственно.

Для варианта по фиг. 18, шунтирующие индукторы L 1 и L 2 намеренно магнитно связаны друг с другом, а шунтирующие индукторы L 7 и L 8 намеренно магнитно связаны друг с другом. Шунтирующие индукторы L 7 и L 8 не имеют магнитной связи ни с одним из шунтирующих индукторов L 1 и L 2 . Точно так же шунтирующие катушки индуктивности L 1 и L 2 не имеют магнитной связи ни с одним из шунтирующих катушек индуктивности L 7 и L 8 .Таким образом, предусмотрены две отдельные пары связанных индукторов. Коэффициент магнитной связи k для каждой связанной пары индукторов (L 1 / L 2 и L 7 / L 8 ) может находиться в диапазоне от 0,1 до 1, от 0,2 до 1 и от 0,3 до 1 дюйма. разные варианты. Посредством магнитной связи шунтирующих индукторов L 1 и L 2 , виртуальная индуктивность LV 1 образуется между первым узлом N 1 и вторым узлом N 2 и параллельно с резонатором B 2 , который находится в последовательном пути между входным узлом I / P и выходным узлом O / P.Посредством магнитной связи шунтирующих индукторов L 7 и L 8 , виртуальная индуктивность LV 2 образуется между третьим узлом N 3 и четвертым узлом N 4 и параллельно с резонатором B 7 , который также находится в последовательном пути между входным узлом I / P и выходным узлом O / P.

Лестничная сеть на фиг. 19 аналогична лестничной сети на фиг. 18, за исключением того, что все шунтирующие индукторы L 1 , L 2 , L 7 и L 8 магнитно связаны друг с другом, а не разделены на две отдельные пары связанных индукторов.В результате виртуальные индуктивности обеспечиваются между первым узлом N 1 и вторым узлом N 2 , первым узлом N 1 и третьим узлом N 3 , первым узлом N 1 и четвертый узел N 4 , второй узел N 2 и третий узел N 3 , второй узел N 2 и четвертый узел N 4 , а третий узел N 3 и четвертый узел N 4 . Для ясности эти виртуальные индуктивности не показаны, но будут очевидны специалистам в данной области техники после прочтения этого раскрытия.

Лестничная сеть на фиг. 20 аналогична лестничной сети на фиг. 18, за исключением шунтирующих катушек индуктивности L 2 и L 7 , которые намеренно магнитно связаны для образования первой пары связанных индукторов, а шунтирующие индукторы L 1 и L 8 намеренно магнитно связаны для образования второй пары связанных индукторов. Шунтирующие катушки индуктивности L 2 и L 7 не имеют намеренной магнитной связи ни с одним из шунтирующих катушек индуктивности L 1 и L 8 .Точно так же шунтирующие катушки индуктивности L 1 и L 8 не имеют намеренной магнитной связи ни с одним из шунтирующих катушек индуктивности L 2 и L 7 .

Коэффициент магнитной связи, k, для каждой пары связанных индукторов (L 1 / L 2 и L 7 / L 8 ) может быть от 0,1 до 1, от 0,2 до 1 и от 0,3 до 1. , в разных вариантах. Посредством магнитной связи шунтирующих индукторов L 2 и L 7 , виртуальная индуктивность LV 3 образуется между вторым узлом N 2 и третьим узлом N 3 и параллельно с резонатором B 3 , который находится в последовательном пути между входным узлом I / P и выходным узлом O / P.Посредством магнитной связи шунтирующих индукторов L 1 и L 8 , виртуальная индуктивность LV 4 образуется между первым узлом N 1 и четвертым узлом N 4 и параллельно с цепочкой последовательно соединенных резонаторов B. 2 , B 3 и B 7 , который также находится в последовательном пути между входным узлом I / P и выходным узлом O / P.

Вышеописанные варианты осуществления предназначены только для иллюстративных целей и не предназначены для того, чтобы быть исчерпывающими.Описанные здесь концепции могут быть реализованы в различных лестничных сетях различной степени сложности и конфигурации.

HI Quality Inductors

Катушки индуктивности являются одним из основных компонентов кроссоверной системы. Катушки индуктивности становятся более реактивными (увеличивая сопротивление переменному току) по мере увеличения частоты и, таким образом, все больше и больше снижают звуковое давление на драйвер по мере увеличения частоты. Другими словами, они сопротивляются прохождению через них высокочастотных сигналов переменного тока.

Мы в theaudiocrafts предлагаем вам сверхвысокие индуктивности высочайшего качества. Они производятся для нас профессиональной OEM-компанией на Тайване, которая поставляет индукторы множеству производителей Hi-End громкоговорителей по всему миру и на веб-сайтах, посвященных поставкам запчастей DIY. В этих индукторах используется ламинированный медный провод OFC высшего качества высочайшего качества, который недоступен в Индии. Все индукторы изготовлены с очень жесткой шкалой допусков, поэтому вам не нужно беспокоиться о согласованных парах.

Вопросы качества:

Все Катушки индуктивности в этом разделе производятся в соответствии с лучшими стандартами качества по цене. В случае звуковых индукторов звуковой сигнал должен проходить по очень длинным медным проводам, поэтому качество меди должно быть очень хорошим. Под качеством мы подразумеваем, что медь должна быть бескислородной и иметь самую высокую проводимость. Во всех наших катушках используется высококачественная медь OFC 99,99%, изготовленная с использованием медного катода CDA101. Наши катушки намотаны на прецизионной намоточной машине с ЧПУ.Расположение катушек очень важно во время наматывания катушки на прецизионной намоточной машине с ЧПУ. Надлежащее натяжение проволоки постоянно измеряется системой обратной связи в машине, которая следит за тем, чтобы проволока не растягивалась слишком сильно и не повредила структуру меди.

Расчёт катушки индуктивности под динамик

Элементы применяемые в фильтрах акустических систем (колонок) и о принципах их работы.

Индуктивность (катушка) или влияние индуктивности на диапазон пропускания частот при изготовлении многополосных АС

Конденсатор (емкость) или влияние конденсатора на диапазон пропускания частот при изготовлении многополосных АС

Модернизация АС 35АС-012 S-90 Часть 4

аудиоТракТ — Определение размера катушки индуктивности

Взаимное влияние катушек в фильтрах акустических систем

K-69 Катушка для фильтра Акустической Системы

Катушка K-69 для фильтров (кроссоверов) Акустических Систем

расчет элементов разделительных фильтров (кроссоверов)

мер против акустического шума в силовых индукторах | Руководство по решению

Руководство по решению

Причины акустического шума в силовых индукторах

Такие факторы, как прерывистые операции, режимы с переменной частотой и изменения нагрузки, создают вибрации слышимой частоты

Акустический шум от прерывистой работы преобразователей постоянного тока в постоянный, например, во время регулирования яркости с ШИМ

Примечание: коэффициент использования

Акустический шум от преобразователей постоянного тока в частотно-регулируемый режим

Акустический шум от нагрузки

Примечание: роль силовых индукторов в преобразователях постоянного тока в постоянный

Механика колебаний в основных корпусах силовых индукторов и усиления звуков и шумов

Причины, вызывающие вибрацию, и их последствия

Причина колебаний (1): Магнитострикция (магнитная деформация) магнитопровода

Причина колебаний (2): Взаимное притяжение из-за намагничивания магнитопровода

Причина колебаний (3): Колебания обмотки из-за потока утечки

Причины усиления звуков и шумов

Причины усиленных звуков и шумов (1) Контакт с другими компонентами

Причины усиленных звуков и шумов (2) Воздействие на окружающие магнитные тела из-за потока рассеяния

Причины усиленных звуков и шумов (3) Соответствует собственным частотам вибрации целых комплектов, включающих подложки

Меры против акустического шума в силовых индукторах

Пункт 1: Не пропускать токи звуковых частот

Пункт 2: Не размещать магнитные тела в прилегающих областях

Пункт 3: Изменение собственных частот колебаний

Пункт 4: Выполнение замены металлической цельной молдинги типа

Сравнение акустического шума у ​​полностью экранированных типов и металлических интегральных форм

Чем отличаются звучание индукционных эквалайзеров?

Акустический шум покрытых листом индукторов из электротехнической стали в режиме ШИМ — причины и уменьшение

Acoustic 320 Graphic eq repair-3H индукторы

Патент США на фильтр объемных акустических волн (BAW) со связанными индукторами Патент (Патент №10,263,599, выданный 16 апреля 2019 г.

HI Quality Inductors

Добавить комментарий Отменить ответ

Сравнение акустического шума у полностью экранированных типов и металлических интегральных форм