Фильтр от помех аудио на 50 Гц


Аудиосхемы, особенно с микрофонами, имеют тенденцию улавливать гул с частотой 50 Гц, который излучается сетевой электропроводкой. Описанная схема позволяет простым способом ограничить его уровень, при этом минимально влияя на остальную часть спектра сигнала.

Технические параметры:

  • два независимых канала аудиосигнала,
  • усиление в полосе пропускания: 0 дБ,
  • максимальное затухание: около 35 дБ,
  • рабочий диапазон: 20 Гц – 50 кГц,
  • источник питания с напряжением ± 9 – 15 В,
  • входное сопротивление: 1 МОм,
  • выходное сопротивление: 30 Ом.

Длинные и неправильно экранированные соединительные кабели могут быть источником сетевого гула (фона) с частотой 50 Гц, который хорошо слышен. Если устранить его причину невозможно, остается только подавить эту составляющую в самом сигнале.

Фильтр от помех аудио на 50 Гц
Требуемая осциллограмма амплитудно-частотных характеристик схемы

Это невозможно сделать с помощью простого фильтра верхних частот, так как все низкие частоты, необходимые для правильного восприятия звука, тоже исчезнут из сигнала. По этой причине надо использовать фильтр с полосой пропускания которая в наименьшей степени влияет на остальную часть спектра отфильтрованного сигнала. На графике показана АЧХ желаемой характеристики.

Фильтр от помех аудио на 50 Гц
Принципиальная схема звукового фильтра 50 Герц

Принципиальная схема системы приведена на рисунке. Она выполнена по чисто аналоговой технологии, а используемые компоненты дешевы и легко доступны. Фильтр состоит из двух одинаковых каналов, поэтому обсудим один из них.

Входной сигнал – желательно без постоянной составляющей – подается на разъем J1. Резистор R1 смещает вход операционного усилителя. Он также устанавливает входное сопротивление на 1 МОм.

Операционный усилитель US1B действует как повторитель напряжения, чтобы обеспечить минимально возможное и постоянное сопротивление для управления следующим каскадом. Задача резистора R2 – защитить чувствительный вход усилителя (который построен на транзисторах JFET) от электростатического разряда. Поскольку токи, поляризующие входы усилителя, пренебрежимо малы, порядка пикоампер, в их компенсации нет необходимости.

Следующий блок – полосовой фильтр типа ТТ, составляющие которого выбраны на частоту 50 Гц. Повторитель в цепи US1A снижает выходное сопротивление всей цепи и обеспечивает сигнал обратной связи, который снимается с резистивного делителя R6, R7. Делитель определяет добротность фильтра, которая должна быть компромиссом между полосой пропускания, значением демпфирования и стабильностью схемы.

Полезное:  Автомобильный усилитель на TDA7850, TDA7388, TA82624, TB2929 и аналогах

Значения сопротивления делителя подбирались экспериментально при испытаниях. Внутреннее сопротивление этого делителя также добавляется к сопротивлению R5, которое должно быть равно половине сопротивления резисторов R3 и R4.

Резистор R3 улучшает стабильность когда его выход нагружен емкостью значительной величины (например длинный экранированный кабель) или когда он замкнут на землю, например системой подавления.

Питание схемы фильтруется простыми RC-цепями с частотой среза около 48 Гц, которые эффективно устраняют большинство ВЧ помех.

Фильтр от помех аудио на 50 Гц
Чертеж сборки и вид дорожек платы фильтра

Схема собрана на двусторонней печатной плате размером 50 х 45 мм, расположение путей и сборка показаны на рисунке. Все компоненты размещены на верхней стороне печатной платы. Рекомендуем начать сборку с пайки компонентов в корпусах SMD из-за высокой плотности их между компонентами с более высокими размерами.

Правильно собранная схема не требует никаких настроек и сразу готова к работе. На J3 должно подаваться симметричное, хорошо отфильтрованное постоянное напряжение, не обязательно стабилизированное, со значением ± 9 – 15 В. Его значение влияет на максимальную амплитуду неискаженного выходного напряжения: при ± 9 В оно примерно 5 В, а при ± 15 В около 11 В. Потребление тока 3 мА (без входного сигнала).

Характеристическая кривая в диапазоне 10 Гц – 50 кГц показана на рисунке. Она имеет один четкий минимум для частоты 50 Гц, а в остальных случаях коэффициент усиления составляет 0 дБ. В характеристиках нет неровностей, поэтому остальная полоса пропускания останется неизменной.

Фильтр от помех аудио на 50 Гц
Осциллограмма амплитудной характеристики во всем диапазоне частот

На рисунке далее показан фрагмент характеристики в области заблокированной частоты – в диапазоне 10 – 100 Гц, сделанный с шагом 1 Гц.

Фильтр от помех аудио на 50 Гц
Ход амплитудной характеристики в суженном диапазоне частот

Максимальное затухание составляет примерно 35 дБ и достигается на частоте 51 Гц. При 50 Гц всего на один децибел меньше. Вид характеристик во втором канале был практически идентичен.


НАЖМИТЕ ТУТ И ОТКРОЙТЕ КОММЕНТАРИИ