Что такое децибел на октаву

You are here: Home // Статьи и видео // Что такое порядок фильтра и крутизна среза?

Что такое порядок фильтра и крутизна среза?

В этом видео отвечаем на вопрос, что такое порядок фильтра и крутизна среза. Смотрим

Для тех кто не может посмотреть видео есть текстовая версия:

Сегодня мы поговорим с вами о том что такое крутизна среза , порядок фильтра и так далее. Вы наверно много раз видели такую запись что ну допустим что в мануале от усилителя что фильтры там 12дб на октаву или 24дб на октаву или что фильтр первого порядка или второго порядка , давайте поговорим с вами о том что же это такое.

Для начала давайте, как вообще работает у нас фильтр в принципе

Т.е. на картинке вы видите ачх , по вертикальной шкале у нас амплитуда в дб по горизонтальной будет частота в гц. Допустим нам надо отрезать какой то диапазон , допустим мидбасове ачх и скажем 80гц и нам надо это дело отрезать и мы режем усилителем или пассивным кроссовером активным кроссовером , процессором , чем угодно. И у нас вот такая ачх получается. Надо понимать что фильтр не отрезает вертикально, что если мы на 80 гц отрезали то ниже ничего не играет – нет играет, каждый фильтр режет c определенной крутизной спада , графически видно что такое крутизна спада.

В цифрах это обозначается:

1 порядок – 6дб/октаву

2 порядок – 12дб/октаву

3 порядок – 18дб/октаву

4 порядок – 24дб/октаву

Есть и более высокие порядки , но они применяются реже , основное это вот это.

Теперь давайте поймем с вами что такое октава и что вообще эта запись означает.

Ну друзья мои , если мы представим с вами , вот наша шкала, изменение частоты в 2 раза это будет октава, 40гц-80гц это октава, от 80 до 160 это октава, от 160 до 320 это октава.

Теперь смотрите что означает данная запись , допустим фильтр первого порядка у нас , 6дб/октаву, допустим у нас сигнал там 120дб , то мы берем октаву вниз и получается на 40гц у нас будет на 6дб ниже, т.е. будет 114дб. Таким образом отрезал фильтр первого порядка. Если мы режем фильтром второго порядка, то здесь у нас будет – 12дб, т.е. будет 108 дб. Чтобы понять много это или мало и на сколько серьезно отрезает фильтр надо просто представить себе что 3 дб это в 2 раза, 6 дб от исходного это в 4 раза ну и так далее. Т.е. даже фильтр 6 дб на октаву делает звук на октаву ниже в 4 раза тише. Т.е. надо понимать чем выше порядок фильтра тем сильнее отрезает, тем более жестко отрезает фильтр все что лежит в пределах действия этого фильтра . Ну т.е. если это у нас хай пасс фильтр как здесь т.е. то что отрезает снизу это значит что все что ниже он отрезает с определенной крутизной среза. Если мы говорим о лоу пассе т.е. фильтр который режет сверху значит все что выше оно отрезается абсолютно по тем же законам. Какие фильтры куда применяются , как это используется , какие есть плюсы и минусы и недостатки у каждого фильтра , обо всем этом мы говорим в интенсиве «автозвук от А до Я» который у нас уже совсем скоро будет, приходите туда и там вы узнаете все на много подробнее, а для такого вот обзорного видео я думаю достаточно. На этом все , с вами был Сергей Туманов , если видео было вам полезно ставьте пальцы вверх , подписывайтесь на наш канал , делитесь этим видео с друзьями и приходите на наш интенсив , буду рад вас всех видеть. Всем пока , увидимся!

НОВЫЙ ПОТОК ТРЕНИНГА «БЫСТРЫЕ ДЕНЬГИ В АВТОЗВУКЕ»
Успей вписаться по выгодной цене!

Понравилось? Поделись с друзьями, нажав на социальную кнопку!

Оставьте ваш комментарий

Измерение уровня звукового давления в октаве 8 кГц Октавой-110А

Вопрос. Наш недавно поверенный прибор Октава-110А при измерениях шума в тихих местах постоянно показывает значения 16 дБ на частоте 8000 Гц. Нормально ли это и чем это можно объяснить?

Ответ.

Диапазон измерения прибора Октава-110А с микрофоном ВМК205 (МК-265, МК-221) начинается от 13 дБ при калибровочной поправке 0.0 дБ, соответствующей чувствительности микрофона 50 мВ/Па. Согласно ТУ, чувствительность микрофонов может отличаться от номинальной в пределах +/- 2 дБ. Поэтому теоретически возможна такая ситуация, что нижний предел измерений в каком-то случае составит около 15-16 дБ. В этом случае калибровочная поправка по паспорту должна составлять 2-3 дБ. Если у Вашего прибора калибровочная поправка близка к нулю, то возможны два объяснения:

— вы измеряете какой-то тихий высокочастотный звук от внешнего источника; в бытовых условиях источниками высокочастотного звука могут быть источники питания и зарядки различных устройств, ИБП, блоки питания ноутбуков и компьютеров, различная бытовая аппаратура;

— прибор сам является источником. Попробуйте провести измерения слабых уровней с удлинительным кабелем (как это и рекомендуется по МУК 4.3.2194-07). Это исключит ситуацию с акустическими наводками.

Если Вы считаете, что дело в поломке прибора, Вы можете прислать его к нам в сервис.

Некоторые практические вопросы проектирования низкочастотных фильтров. Часть 1

Без сомнения фильтры – это наиболее популярные и востребованные узлы радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), которые находят применение в самых разнообразных устройствах. Более того, с уверенностью можно сказать, что устройств без фильтров попросту не бывает. Действительно, в любой РЭА есть хотя бы фильтры по питанию, а реальный усилитель должен восприниматься как фильтр, так как полоса его рабочих частот ограничена как минимум сверху, о чем мы часто забываем. Это же касается и линий передачи сигнала. Вот почему фильтры являются одной из важнейших составных частей, и к их проектированию необходимо подходить с должным пониманием и вниманием.

По фильтрам написано много ценных и хороших книг, еще больше статей, но все они, как правило, рассматривают вопросы теории, и очень редко – практики. Объем статьи не позволит раскрыть всю глубину этой темы и все ее разнообразие, ее задача – дать реперные точки, которые позволят легче ориентироваться в этой области и не делать распространенных ошибок. Она написана на основании многолетней практики автора в области профессионального проектирования РЭА. Итак, без особой нужды мы не будем углубляться в дебри непростой теории фильтров, которая детально излагается в разделе радиотехники, называемой радиотехнические цепи и сигналы, а сделаем упор на практические прикладные аспекты, важные для проектировщиков.

Для начала определим основные области применения фильтров, в контексте данной статьи – низкочастотных. Во-первых, это фильтры по питанию. Их назначение – уменьшить влияние шумов и помех от источников питания; особенно это касается очень распространенных в настоящее время импульсных преобразователей. Во-вторых, это усилители. Как бы мы их не проектировали, тут, как в известной поговорке: «Какую партию у нас не строят – в итоге получается КПСС». Так и усилитель, какой бы мы не проектировали – в итоге получается фильтр. В-третьих, это автоматика. Здесь фильтры входят в контуры отрицательной обратной связи (ООС) и являются неотъемлемой составной частью систем регулирования. Именно правильно выбранные характеристики фильтров в цепи ООС устройств автоматического слежения и определяют их качественные характеристики, в частности, устойчивость. Если кто-то из читателей подумает, что он таким не занимается и ему это неинтересно, мол, это высокие материи, то он ошибается. Такие регуляторы вы встречали в цепях ООС усилителя ошибки AC/DC импульсных блоков питания, и реже в DC/DC преобразователях (loop- и slope-компенсация), в устройствах управления двигателями и т.п. Ну, и самое основное назначение фильтров –обработка сигналов.

В соответствии со своей характеристикой – полосой пропускания – фильтры делятся на:

Фильтры нижних частот (ФНЧ), пропускающие сигналы, частота которых лежит ниже их частоты среза;
Фильтр верхних частот (ФВЧ), пропускающие сигналы, частота которых лежит выше их частоты среза;
Полосовые фильтры или полосно-пропускающие фильтры (ППФ), пропускающие сигналы, частота которых находится между их частотами среза;
Заграждающие фильтры (ЗФ) или полосно-заграждающие фильтры (ПЗФ), не пропускающие сигналы, частота которых лежит между их частотами среза.

Разновидность полосового фильтра – это селективный фильтр, то есть фильтр с очень узкой полосой пропускания, а разновидность полосно-заграждающего фильтра – это подавляющий фильтр. В данном случае это фильтр с очень узкой полосой пропускания. Он предназначен для того, чтобы вырезать некоторую часть спектра сигнала. В низкочастотной технике это обычно фильтры, подавляющие сетевые помехи 50 или 100 Гц, или фильтры, используемые для подавления частоты нежелательного резонанса. И полосовой и заграждающий фильтры могут рассматриваться как комбинации ФНЧ и ФВЧ.

Итак, что же является основным для такого понятия, как фильтр? Более подробно и доступно это изложено, например, в книге [1], которую автор считает настольной книгой каждого, кто занимается практическими вопросами разработки РЭА. Она доступна для скачивания в Интернете. Первое, что мы вспоминаем, и что нас чаще всего интересует – это упомянутая выше передаточная или амплитудно-частотная характеристика фильтра, то есть зависимость коэффициента передачи фильтра от частоты входного сигнала.

Еще одним важным параметром фильтров является его фазо-частотная характеристика (ФЧХ), то есть, зависимость сдвига фазы выходного сигнала от частоты. Учитывать эту характеристику особо важно, и даже, необходимо для фильтров, работающих в цепях обратной связи. Поясним почему. Если фильтр, установленный в цепи отрицательной обратной связи, сдвинет на какой-либо частоте фазу выходного сигнала на 180°, то при соблюдении условия баланса амплитуд (более понятыми словами, если хватит усиления для компенсации потерь в петле отрицательной обратной связи) такой каскад превратится в генератор. Это с успехом используется на практике. Кроме этого важен такой параметр, как групповое время задержки. Фактически любой ФНЧ является своеобразной линией задержки, то есть, выходной сигнал в полосе пропускания будет сдвинут на некоторое время относительно входного сигнала. Эта задержка в цепи ООС приводит к искажениям в передаче импульсных сигналов. Вы не работаете с импульсными сигналами? А что, по вашему представляет собой музыкальный сигнал? Относительно чистый гармонический (синусоидальный) сигнал дают только одиночные трубы органа и флейты, например, пикколо и Пана. А все остальное, например, рояль, гитара – это сложные импульсные сигналы с весьма крутыми фронтами [2]. Наша речь – тоже сложные сигналы, со своими резонансами (формантами), ведь мы же не общаемся свистом в повседневной жизни.

Все основные характеристики фильтров в настоящее время определяются в результате компьютерного расчета и моделирования, как-никак, за окном 21-й век. Это позволяет избежать ошибок и синтезировать именно тот фильтр, который необходим, причем синтезировать его оптимально.

Обычно в технической литературе приводят передаточные характеристики фильтров в идеализированном и не всегда соответствующем практике виде, например, как это показано на Рисунке 1.

За частоту среза F_C принята не просто некоторая удобная частота, а частота гармонического сигнала, на которой мощность на выходе фильтра падает вдвое, что соответствует 1/√2 по напряжению, или в более привычном представлении, –3 дБ, опять-таки, по напряжению. Иногда, исключительно для специальных целей, ее задают по уровню –1 дБ, но редко и с оговоркой. Также нас интересует затухание в области подавления. Его оценивают в децибелах на октаву (дБ/октава), выражающих ослабление сигнала при изменении частоты вдвое. Кроме того, встречается и представление в децибелах на декаду (дБ/декада). В последнем случае сравниваются выходные напряжения на частотах, различающихся в 10 раз. Первый вариант используется наиболее часто, хотя второй на практике более точен.

Представления АЧХ и ФЧХ, приведенные на Рисунке 1, соответствуют простейшим, наиболее часто встречающимся фильтрам. Такими фильтрами являются фильтры первого порядка, так как их передаточные функции описываются линейными уравнениями, то есть уравнениями первого порядка. Фильтры, если они не используют в своей непосредственной структуре активных элементов (усилительных каскадов), называются пассивными. Их достоинства – это минимальный уровень собственных шумов, широкий динамический диапазон, дешевизна и простота реализации. А самое главное их достоинство в том, что они не вносят ни нелинейных, ни интермодуляционных искажений. Недостаток – малая крутизна спада АЧХ.

Такие фильтры (Рисунок 2) в виде самостоятельных каскадов применяются в аудиотехнике, системах обработки сигналов (примеры в [2]), измерительных приборах, в качестве фильтров в цепях питания и т.п. Кроме того, они используются в качестве нечетного звена фильтров высших порядков (о том, что такое порядок фильтра, мы поговорим позже). Еще одним несомненным достоинством таких фильтров является то, что в отличие от многих типов фильтров высоких порядков, они не имеют выбросов (неравномерности) ни в полосе пропускания, ни в полосе подавления, то есть их АЧХ плоская. Описываемые фильтры могут работать как от источника напряжения, так и от источника тока (а вот об этом часто не задумываются). Устройства этого типа так тесно вошли в практику, стали настолько обыденными, что при проектировании на них мало обращают внимание. Насколько оправдано такое пренебрежительное отношение к пассивным фильтрам? Специалисты, работающие в области низких частот, не любят заглядывать в области выше 100 кГц, а там, как говорится, могут скрываться интересные нюансы. Как может помочь использование простейшего ФНЧ по входу, наглядно видно, скажем, на примере схемы усилителя для стереотелефонов [3]. Здесь, установленный по входу, пассивный фильтр первого порядка устранил вредный паразитный резонанс на высоких частотах; другим путем убрать его было бы просто нереально.

а)	б)
в)	г)
д)	е)

Схемотехника низкочастотных
пассивных фильтров:
а) RC-фильтр высших частот;
б) LR-фильтр низших частот;
в), г) RC-фильтр низших частот;
г), д) LR-фильтр высших частот.

Примечание:
а), б), в), г) – фильтры, работающие
от источника напряжения;
д), е) – фильтры, работающие от
источника тока.

Наиболее часто мы имеем дело с сигналами, приходящими от источника напряжения, поэтому остановимся на их рассмотрении, что не помешает перенести излагаемое ниже и на устройства, выходы которых представляют собой источники тока. Источники тока в низкочастотной технике не такая уж и экзотика. Например, вам необходимо передать низкочастотный сигнал по кабелю с большой погонной емкостью. Для того чтобы исключить его влияние на АЧХ тракта, в качестве источника сигнала можно использовать источник тока, например, обычный резистор, а вход выполнить не по напряжению, а по току, например, в виде открытого инвертирующего входа операционного усилителя с отрицательной обратной связью, естественно, не забыв про его защиту. Как известно, входное сопротивление такого каскада стремится к нулю, и емкость кабеля уже не окажет практически никакого влияния на прохождение сигнала; влиять будет только индуктивность линии передачи.

Поскольку для низкочастотной схемотехники ввиду своей технологичности наиболее характерны RC-фильтры, для оценки глубины проблемы, рассмотрим пример обычного однозвенного пассивного RC-фильтра низших частот – ФНЧ (Рисунок 2в). Это фильтр первого порядка. Согласно теории, его затухание равно 6 дБ/октава или 20 дБ/декада.

Но дело в том, что спад АЧХ реального фильтра, например, ФНЧ первого порядка, приближается к своим теоретическим 6 дБ/октава даже не во второй и не в третьей октаве от частоты среза, а только лишь с четвертой октавы и то, примерно. Однако для фильтров высоких порядков с ростом порядка это несоответствие нивелируется. А вот затухание 20 дБ/декада для фильтра первого порядка будет обеспечено, но не от частоты среза F_C, а на частоте 10F_C, и относительно области пропускания. Затухание на частоте 10F_C относительно F_C будет всего 17 дБ, то есть, ожидаемого затухания в полосе подавления в минус 23 дБ на частоте 10F_C мы не получим.

Чтобы понять некоторые важные с практической точки зрения тонкости, заглянем в теорию. Модуль передаточной функции такого фильтра (а это и есть, собственно, его АЧХ) и ФЧХ фильтра описываются выражениями:

ω – циклическая частота, равная 2πf,
τ – постоянная времени, равная в нашем случае RC,
φ – фаза.

Формула (1) удобна тем, что позволяет вычислить напряжение на выходе фильтра на нужной разработчику частоте. Обратите внимание: эта формула дает результат в разах, а не в децибелах. В обычной же практике, фильтр характеризуется частотой среза F_C. Как уже отмечалось выше, она определятся из условия половинной мощности сигнала на выходе фильтра, что соответствует 1/√2 по напряжению или, в более привычном представлении, минус 3 дБ. Из формулы (1) получаем, что частота среза

Но все это справедливо только для идеального случая. То есть, когда источник сигнала имеет бесконечно низкое сопротивление, а нагрузка – бесконечно большое, о чем некоторые забывают. Если это условие не соблюдается, то по формуле (2) мы не получим не только необходимую частоту среза, но и необходимое затухание в области подавления. Так, если сопротивление нагрузки фильтра во много раз превышает значение R фильтра, а ее собственная емкость несущественна по отношению к C, то значение частоты среза F_C с учетом сопротивления источника сигнала определяется по формуле

R_S –сопротивление источника сигнала.

Учесть сопротивление нагрузки сложнее, так как оно оказывает влияние как на коэффициент передачи фильтра в полосе пропускания, так и на частоту среза фильтра. Для упрощения разделим эту задачу на две. Коэффициент передачи фильтра в полосе прозрачности определяется как

R_L – сопротивление нагрузки.

Если сопротивление источника сигнала R_S по сравнению с R невелико, им можно пренебречь. Частота среза по уровню минус 3 дБ (а это и есть условие |A| = 1/√2), в отличие частоты среза идеального фильтра, определяется по формуле

Как видно из приведенных формул, сопротивление нагрузки оказывается подключенным параллельно основному сопротивлению фильтра в сумме с сопротивлением источника сигнала.

Что касается затухания, то даже в идеальном случае, когда сопротивление нагрузки равно бесконечности, для такого фильтра оно будет приближаться к 6 дБ/октава примерно с четвертой октавы, а затухание 20 дБ/декада будет обеспечено не от частоты среза, а на частоте 10F_C. Это многие знают, но на практике забывают.

Литература

Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. 12-е изд. Том 1, 2: Пер. с нем. – М.: ДМК Пресс, 2008.
Рентюк В. «Синтез музыкальных тембров», цикл статей, Радиоаматор, №10, 11 2011, №1, 3, 4 2012.
Музей советских синтезаторов

Вопрос радиолюбителям. Что значит дБ на октаву?

Это означает крутизну затухания сигнала в разделительном фильтре. На сколько дБ ослабляется выходной сигнал при изменении частоты на октаву.

6 — сигнал уменьшается вдвое.
12 — в 4 раза
18 — в 8 раз.

А что лучше — зависит от цели.. . Почитайте лучше теорию (хотя бы в виде пары статей) , сами поймёте =)

дополню:
надо еще учитывать то, что динамик имеет диаметр меньще звуковой волны, работает в поршневом режиме.
при не правильной настройке можеш банально изуродавать дин, повится как бы инфразвуковое излучение, которое тупо раорвте дин.
поэтому и делают фильтры с падением дб/октаву, что бы знать, на какой частоте, будет падение фильтра.
что бы точно иметь понятие, почитай в гугле что такое октава и дб.
а что лучше, да так скажем:
6дб/окт падение начавшись на 100гц окончится где то на 60гц
а18дб/окт со 100гц закончится где то на 90гц
поключать фильтры к головке надо только что бы фильтр служил питанием дину, то биш последовательно.
иначе ка ксказал выше, ты достигнеш инфразвука на момент разрядки фильтра и у тя дин развалитс.

EngineerЗнаток (298) 1 год назад
Фамилия вроде русская, а русским беда
Остальные ответы

6 — сигнал уменьшается вдвое.
12 — в 4 раза
18 — в 8 раз.

А что лучше — зависит от цели.. . Почитайте лучше теорию (хотя бы в виде пары статей) , сами поймёте =)

тут можно почитать.

Выражение дБ просто можно назвать громкостью (Грубо) дБ прямо пропорционален громкости. Если больше громкость значит и выше Децибеллы в вашем случае 6 дБ/окт жуже 18 дБ/окт в три раза.
Для фильтра дБ/окт означает глубина среза.

Коэффициент ослабления сигнала выше/ниже определённой частоты (октава — в два раза) .
3 дБ — ослабление примерно в 2 раза.
Т. е. сигнал вдвое большей/меньшей частоты ослабляется в 4, 16 и 63 раза.

Источник: вроде так
МаркМудрец (13281) 13 лет назад
АЧХ меряют по НАПРЯЖЕНИЮ, а не по мощности. Поэтому 6 дБ — это в 2 раза, а не в 4.

Смотря куда и к чему хочешь подключить фильтр? От этого и зависит способ подключения — последовательный или параллельный. Если в колонки, то параллельно. Если в приёмник/передатчик — фильтр-пробку, то последовательно.

Что такое децибел на октаву