关于LSPcad滤波器中“Q削减”电路的应用实践--替代无源陷波器的神器

degame

这里说的“Q削减”电路，指的是软件中滤波器界面的其中一个电路：



原理图如下：


图中画红圈位置就是这个“Q削减”的电路原理图。

这个电路图对于有经验的朋友可能也看出来了，其实就是一个图形均衡器的支路，所以我们可以使用这个电路来做陷波器，来处理频响曲线里面的峰，很多朋友在做电分系统，或是全频音箱、或是低音炮电路时，对有时出现的频响曲线上的峰感觉难以处理的时候，可以使用这个电路来处理，完全可以代替原来的笨重的无源陷波器。但这个电路我们在实际应用中肯定不能直接使用的，因为里面还是存在一个电感，电感这种东西的绕制和调整起来也会比较吃力，也不好控制，而且频率越低电感就越大，到最后发现制作出来的电感基本和无源电路的一样笨重那就有点得不偿失了，所以，经过我的摸索和尝试，在这里我们可以使用一个模拟电感来替换掉这个真实电感，模拟电感使用起来就非常方便了，体积也小，参数也好控制，调整也方便，这个后面我再慢慢说来。

但有些朋友可能觉得，用DSP不就得了吗？
确实，处理频响曲线上的峰峰谷谷，用DSP确实是非常方便非常省事的。
但是用DSP会带来数模转换的失真，导致“数码味”过重，至于什么是数码味这个问题是仁者见仁的，有些人觉得难以忍受，有些人到没什么感觉，这里我就不做过多的讨论了。
反正我个人是属于难以忍受的那类人，如果使用无源的陷波器，电路中的大电感和大电容不好控制成本，大电感的参数和绕制及后续的调整也是比较有难度的，频率越低则所使用的电感和电容成本就越高，所以，怎样使用有源的模拟电路来实现陷波器的功能对我来说就显得尤为重要了。
下面回到电路本身上来，当我们从滤波器界面上新增一个“Q削减”电路，选择组件模式，并点击Q削减电路：

会得到一个参数计算窗口：

这里Fo就是我们想要削的峰的中心频率，
Q值有些人难以理解，我们可以理解为以削减频率为中心，向两边辐射影响的范围大小，Q值越大则削减的曲线越尖锐，向曲线两边影响的范围就越小，Q值越小则削减的曲线就越圆滑，向曲线两边的影响就越大，简单来说就是如果你的曲线峰比较尖锐则Q值就需要设置大点，峰的曲线比较圆滑则需要把Q值设置小点，需要根据实际情况来调整，并没有Q值越大或越小效果就越好的说法。
Cut就是需要削减的分贝数，也是需要根据情况来调整，R1是作为参考电阻的，可设置为10K左右即可。

下面我们来看一下应用这个电路后的结果。
这个是我正在调试的一款低音炮的模拟曲线：

图中的曲线就存在一个峰，中心频率大概就是55Hz左右，Q值我目前也没法量化，只能估计在0.5到1左右，大概需要把这个峰下压3db左右曲线才能做平。然后我们新增一个“Q削减”电路，不断调整参数，直到获得满意的结果，我使用的参数就如下图：

最后调整完成的曲线如下图：

55Hz的峰已经被调平。
但是这时候的电路参数是这样的：

可以看到电路中将使用到一个21.36H的大电感，且不说这么大的电感我们如何获得？就算能做出来，这么大体积电感安装在PCB板上也很失违和感，也容易受到干扰。
所以肯定不能直接使用真实电感的。
那么关于如何使用模拟电感，及如何把模拟电感和这个“Q削减”电路相结合使用，还有其中的参数该如何计算等等这些问题，等我以后得空再更新上来吧。

wdyinter2

H级的电感，确实不方便。大师要常来坛里讲讲课！
想学做个小炮玩一下，不知有没有推荐的性价比单元？

mogu1986

我愿称你为hifidiy炮王

siso

经过多级滤波器之后，音源的相位会变化吗？

degame

首先感谢大家的关注，其次，经过多级滤波器后相位肯定会有变化，但如果这种变化是可控的就没什么问题了。

degame

接着更新。

此图就是一个很典型的5段均衡器电路图，我们不需要这么多段，只需其中一段即可，电路可变形为：

如上图，由电路下半部分的IC1A和R1\R2,C1\C2组成的电路就是一个模拟电感电路，只需改变其中的各个元件参数即可改变模拟电感的频率和Q值，可以完全不用看电感量L了。
计算方法为：

在我们这个应用中，我们只需计算好Fo和Q值即可，
为方便计算，可自己设计个计算表格，把元件参数填入其中即可，表格我已设计好，点击下面链接即可下载。
计算参数.zip (57.29 KB, 下载次数: 10)

2023-2-24 10:15 上传

点击文件名下载附件
模拟电感计算


那么，我们现在已解决了模拟电感的量化计算方法，但现在的电路还是相当于一个1段的均衡器电路，调节上面的电位器可以实现±15db的增益，
当然，你也可以直接留着电位器来使用，以方便调试，

但是，我们还有一个更根本的目的，就是要和LSPcad里面的“Q削减”电路结合起来使用，以方便在软件里面模拟仿真，量化计算其中的增益量，这个将在下次更新时再说吧。

唐山自在

degame 发表于 2023-2-24 10:23
接着更新。

此图就是一个很典型的5段均衡器电路图，我们不需要这么多段，只需其中一段即可，电路可变形 ...

老师给你发私信了..

sjf003

认真学习

唐山自在

degame 发表于 2023-2-24 10:23
接着更新。

此图就是一个很典型的5段均衡器电路图，我们不需要这么多段，只需其中一段即可，电路可变形 ...

老师能帮忙看看我这个电路图改哪里能使低音变硬一些，现在的声音太翁头，而且不干净。

degame

唐山自在 发表于 2023-2-26 15:57
老师能帮忙看看我这个电路图改哪里能使低音变硬一些，现在的声音太翁头，而且不干净。

看到图了，你自己对着电路板画的图吗？电路很标准，没问题。
第一级运放是反相加法器兼顾放大，没问题；
第二级是3介高通，这个最难搞，需要用软件来模拟一下才能确定下元件参数，图中的参数肯定不适合你的炮，所以低音才不对，实在不会调就只能把这级去掉，如图：

把C12、C13、C7短接，去掉R4和R10，就可以废掉这级3介高通了。
第三级是2介低通，C8可更换为224的电容比较合理。
第四级也是个2介低通，基本上合适，不用调整。

经过上面的调整，低音应该有些改变，你先试试看，运气好的话效果就出来了。
但最终结果好不好也要看你的喇叭和炮箱，是否调整到合理的工作状态，喇叭是几寸的？参数有没有？箱体内容积多少？Fb调整到多少？

唐山自在

感谢老师指教，过两天按你方法试试。

唐山自在

佳讯的八寸低音

唐山自在

箱体是侧面导相孔

degame

唐山自在 发表于 2023-2-27 00:25
箱体是侧面导相孔

这样还是信息不足，无法给你进一步的建议了。

degame

接着更新。
上面说到了软件里面的“Q削减”电路，还有比较常见的均衡器电路。
其实我们也看出来了，这个“Q削减”电路，不过就是使用了常规电感的一种均衡器电路。
“Q削减”电路能在软件里面方便的量化仿真到所需的参数，但软件里面给的电路图是个实体电感，这点就是一个非常不方便的地方。
于是经过我的摸索和尝试，最终把均衡器里面的模拟电感整合进这个“Q削减”电路中，实现了在软件里面的量化仿真，电路如下图：

这个电路做出来的PCB板子也非常小巧：

才不过34.54mm×39.97mm。
在这个电路板的设计中我保留了电位器的位置，实际使用可以直接改成上面电路图无电位器的形式。
这样的话就可以很方便的把这个电路板插在前级和功放中间，来实现削峰的目的，进而达到一个有源陷波器的作用。

但其实你如果直接在软件滤波器界面中调整的话，会发现还是不很方便，所以我这里还有另外一种方法：
先暂时禁用这个“Q削减”电路，打开软件上面菜单中的“均衡器”选项：

均衡器界面：

我们可以先在这里削峰，调整均衡器界面上的参数，实现削峰目的后记录下这里面的参数，包括db，Q，Hz，记录下来后我们就可以利用前面我发的表格，计算参数的表格，用来计算出对应的电阻电容的参数，按照你计算出来的元件参数套入模拟电感中，则模拟电感就会工作在我们想要的频率和Q值中了。确定和计算好频率和Q值后，调整R3和R4的比值即可实现量化的衰减量，我们就可以实现在软件中的量化仿真了。

唐山自在

degame 发表于 2023-3-1 11:07
这样还是信息不足，无法给你进一步的建议了。

老师我现在已经按照你指点的方法焊接好了，现在低音非常震撼。只是感觉这个低音前级板子放大倍数有的大，在静音下喇叭噪音有点明显。音量电位器旋转五分之一就好大声音了，能不能改一下里面的电阻把低通前级放大倍数小一点？低通前级音源是接的蓝牙模块。具体改哪个电阻能减小放大倍数，望指教。。

degame

唐山自在 发表于 2023-3-6 17:23
老师我现在已经按照你指点的方法焊接好了，现在低音非常震撼。只是感觉这个低音前级板子放大倍数有的大， ...

R9控制放大倍数，原电路56K是大了点，改成7.5K试试。总之这颗电阻越大放大倍数就越大。

唐山自在

degame 发表于 2023-3-6 22:21
R9控制放大倍数，原电路56K是大了点，改成7.5K试试。总之这颗电阻越大放大倍数就越大。

好的，今天就改。多谢老师。

唐山自在

degame 发表于 2023-3-6 22:21
R9控制放大倍数，原电路56K是大了点，改成7.5K试试。总之这颗电阻越大放大倍数就越大。

按照老师指点的方法反复测试各种容量和各种电阻，终于调试到了自己喜欢的低音音，高兴。运放使用了两个2604，看大片地动山摇，听HIFI歌曲鼓声有硬度还带些弹性，一点也不翁头了。下面发张自己DIY的功放和DIY后剩下的功放板吧。高兴。。再次感谢老师的宝贵指点。

唐山自在

找了一堆推低音炮的板子，这些还不算现在DIY好的两个实木机箱功放。炮放用了第三张图片主板的其中一个声道板子，剩下一个以后有时间在继续把他一起放到炮箱，外面在加一个低音炮。哈哈