Praktyczny tester filtrów w zakresie słyszalnym

Maks_T · Lipiec 31, 2025

Inspiracją do stworzenia projektu była próba uświadomienia sobie jak filtry górno-, dolno- i środkowo-przepustowe wpływają na brzmienie dźwięku. Technicznie wiemy, że filtr przykładowo dolno-przepustowy powyżej danej częstotliwości, ustawionej przez wartości elementów 1/(6,28RC), obniża moc sygnału o 20dB na dekadę (przy zdziesięciokrotnieniu częstotliwości).

Jednocześnie chciałem, aby to nie była tylko jakaś prosta przystawka zawierająca złączki i we/wyj sygnału, ale żeby był to pełnoprawny moduł, który potrafi wzmocnić sygnał z portu minijack albo złącza śrubowego. Celem tego, była kompaktowość - moduł ma być swoistą płytą główną do której dołącza się zasilanie, telefon/mikrofon, głośnik i tyle. Dodatkowo liczyła się prostota w sprawdzaniu brzmienia muzyki puszczanej ze Spotify czy Youtube.

Podsumowanie założeń projektu:

moduł ma być typu "plug and play" - jedyne co potrzebuje to zasilanie, sygnał i głośnik

ma zawierać złącze typu minijack oraz złącza śrubowe do zasilania, głośnika oraz sygnału

ma zawierać zabezpieczenie przeciwko odwrotnej polaryzacji

wzmacniacz preferowany w formie małego układu scalonego

wyjście ma wspierać głośniki o impedancji 8om

projekt zawiera szybkozłącza do montażu pasywnych filtrów w formie równoległej oraz szeregowej w stosunku do sygnału (które można zewrzeć w razie potrzeby)

Schemat wzmacniacza:

Zdecydowałem się na układ LM386N-4, ze względu na prostotę obsługi oraz stosunkową dobrą jakość dźwięku. Na początku miałem problem z ustaleniem wartości elementów zewnętrznych takich jak kondensatory i rezystory, które decydowały o wzmocnieniu i charakterystyce przenoszonych częstotliwości. Przeszukując Internet natrafiłem na film na youtube, który przedstawia najlepszą konfigurację układu pozwalającą otrzymać najlepsze parametry: (zdjęcie)

Założeniem było, aby wejściem wzmacniacza był sygnał z portu miniJack/Ark, ale układ obsługuje jedynie wzmocnienie mono, a sygnał jest stereo. Ten problem również został ukazany w filmie i rozwiązany poprzez 2 rezystory 1k tworzące wzmacniacz sumacyjny stereo->mono.

Wykonanie podstawki testowej:

Wzmocniony sygnał jest dalej przenoszony przez dłuższą szynę aż do złącza głośnikowego. Ścieżka ta jest połączona przez złączki do wtyków - wystarczy wyjąć lub włożyć złączkę, aby sygnał był przekazany do danego portu szeregowego lub równoległego. Porty te chciałem zrobić w kształcie, który przypominałby podłączenie właśnie szeregowe lub równoległe. Dzięki temu cały układ jest bardziej intuicyjny oraz pozwala na szybkie rozwieranie połączeń w celu dezaktywacji filtru.

Dodatkowe uwagi:

Zasilanie układu jest zabezpieczone diodą wpiętą szeregowo, aby nie doszło do zniszczeń na wskutek odwrotnej polaryzacji. Dodatkowo wlutowana jest zielona dioda sygnalizująca poprawne zasilanie układu. Sam moduł może być zasilany napięciem stałym w zakresie 4-18V.

Ze względu, że niektóre głośniki mam z wtykami żeńskimi, obok złącza śrubowego głośnika dodałem goldpiny umożliwiające szybkie podłączenie głośników tego typu. Właśnie z nich korzystam w filmie do podłączenia "lekko większego" głośnika 8om.

Płytkę PCB projektu zamierzam za niedługo wykonać w KiCadzie i wydrukować, ponieważ jest to dobry moduł do nauki praktycznej o filtrach oraz do doświadczenia jak w praktyce filtry te działają na dźwięk.