Чи можливо зробити слабкий аналоговий фільтр низьких частот із меншим прокатом менше 20 дБ / десятиліття?

9

Частина відповіді Respawned Fluff на це нещодавнє запитання щодо навушників змусила мене замислитись про низькочастотні фільтри:

Здається, вони насправді інвертують функцію передачі манекена голова / вуха через програмне забезпечення, тому що прямо перед цим кажуть, що "Теоретично цей графік повинен бути плоскою лінією на 0 дБ" ... але я не зовсім впевнений, що вони роблять ... тому що після цього вони говорять, що навушники "природного звучання" повинні бути трохи вище в басах (приблизно 3 або 4 дБ) між 40 Гц і 500 ГГц ". і "Навушники також потрібно згортати у максимумі, щоб компенсувати так, щоб водії були так близько до вуха; м'яка похила плоска лінія від 1 кГц до приблизно 8-10 дБ внизу на 20 кГц - приблизно справа ". Що для мене не зовсім складено стосовно попереднього твердження про інвертування / вилучення HRTF.

Мова йде про навушники, а не про схеми, але мене змусило задуматися, чи можливо створити таку функцію передачі з аналоговою схемою. Фільтри першого порядку мають нахил -20 дБ / десятиліття. Чи є щось слабкіше? Я припускаю, що функція передачі буде приблизно такою:

H (s) = \frac{1}{1 + \sqrt{s / ω_{c}}}

$H(s) = \frac 1 {1 + \sqrt{s / \omega_c}}$

analog filter

— Адам Хаун
джерело

1

У РФ ви можете використовувати ефект шкіри для отримання

1 / \sqrt{f}

$1/\sqrt{f}$ характеристика. Я думаю, що на нижчих частотах ви можете використовувати комбінацію дискретних елементів, щоб сформувати як полюси, так і нулі, щоб наблизити цю характеристику до деякого діапазону. Або знайти матеріал (наприклад, у феритовій намистині, наприклад) із зручною залежністю від частоти.

— The Photon

2

Фільтри першого порядку мають максимальний нахил 20 дБ / десятиліття. Тепер розглянемо один з R у серії з C (як у компенсації затримки відведення) - його кінцевий нахил знову ... 0, і він ніколи не може досягати 20 дБ / десятиліття. Мережа декількох із них на різній частоті може надати нахил настільки дрібним, як вам потрібно.

— Брайан Драммонд

Я не погоджуюся з тим, що для навушників потрібно підвищити баси, а високі звуки зменшити. Використовуйте "вирізані" частини контролю високих тонів Baxandall. Замініть його горщик двома резисторами.

— Audioguru

10

Так, але це складніше, оскільки вам доведеться використовувати точки перерви, утворені множинним масивом резисторів та конденсаторів:

Вищенаведений фільтр є частковим 3dB на октаву (10 дБ на десятиліття). Він був розроблений для перетворення білого шуму в рожевий шум. Дивіться це посилання .

Ось ще один фільтр шуму від білого до рожевого кольору з використанням підсилювача з ще кількома точками перерви:

Ви можете перетворити його на 2 дБ на октаву або на 4 дБ на октаву, але точність виходить із кількості точок переривання, а отже, і кількості етапів RCR.

Зауважте, що рожевий шум котиться зі швидкістю 3 дБ на октаву, і ось остаточний "контур" та графік:

— Енді ака
джерело

Ей Енді, дякую за схеми. ви можете отримати кращу фотографію першого пасивного кола або сказати нам, що таке значення резистора та конденсатора. цифри досить погано розмазані.

— Роберт Брістоу-Джосон

1

@ robertbristow-johnson справді досить розмазаний, але вид читабельний: верхній лівий R: 6,3k, середній 3 Rs: 3k, 1k, 300, середній 4 Cs: 1uF, 270nF, 2x 47nF. найменша права кришка здається 33nF.

— Кролтан

@ robertbristow-johnson Це був сайт, з якого я сфотографував: decodesystems.com/pink-noise.html - лівий резистор, який я вважаю, становить 6k8, але тут важливий загальний принцип. Якщо ви подивитеся на 3-й контур - у ньому є значення, які всі 10x є першим контуром.

— Енді ака

2

... мене змусило задуматися, чи можливо створити таку функцію передачі з аналоговою схемою. Фільтри першого порядку мають нахил -20 дБ / десятиліття. Чи є щось слабкіше?

Відповідь - так . Ключове слово для цього - фільтри дробового порядку, і є література на цю тему, хоча і не дуже. Ці фільтри базуються на елементах дробового порядку, які, як правило, наближені до звичайних схем з кульовим елементом. Методи оптимізації або наближення Паде можуть забезпечити достатньо близьку реалізацію. У Вікіпедії є стаття про системи дробового порядку, яка може стати відправною точкою для вивчення цих питань.

— Петрусь
джерело

1

Я використовував би серію з п'яти високоякісних фільтрів, розподілених рівномірно в октавних інтервалах, кожен з яких сприяв скороченню -2 дБ. Перший мав би кут на 1 кГц, наступний на 2 кГц, наступний на 4 кГц, наступний на 8 кГц і останній на 16 кГц. Це може відповідати вашим характеристикам досить добре, даючи вам скорочення -2dB від 1-2 кГц, скорочення -4dB від 2-4kHz, скорочення -6dB від 4-8kHz, скорочення -8dB від 8-16kHz та -10dB вирізати вище 16 кГц.

(Якщо ви дійсно ГАДУєте мати ще більш поступовий відкат, ніж це, ви можете навіть використовувати 10 високих полиць, на півоктаві проміжки та кожен, що сприяє зменшенню -1 дБ, але я дійсно думаю, що це було б серйозним перевищенням. )

— ColdCold
джерело