KWALIFIKACJA ELM5 - CZERWIEC 2021

PYTANIE NR 38.
Na ilustracji przedstawiono dwudrożną zwrotnicę zestawu głośnikowego. Wiedząc, że wartość impedancji znamionowej głośników GW i GN wynosi Z = 8 Ω, a częstotliwość graniczna filtrów fg = 3 kHz, dobierz parametry elementów L i C zgodnie z szeregiem E 12.
Ilustracja przedstawia schemat dwudrożnej zwrotnicy zestawu głośnikowego, która jest elementem egzaminu zawodowego dla
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Dla zwrotnicy 1. rzędu przyjmuje się:
dla toru niskotonowego L = Z/(2πfg), a dla toru wysokotonowego C = 1/(2πZfg).
Po podstawieniu Z = 8 Ω i fg = 3 kHz otrzymuje się ok. L ≈ 0,42 mH oraz C ≈ 6,6 µF, co po doborze z E12 daje 390 µH i 6,8 µF.

Pełne wyjaśnienie:

W dwudrożnej zwrotnicy pasywnej 1. rzędu (nachylenie 6 dB/okt.) typowo stosuje się:

  • dla głośnika niskotonowego szeregowo element indukcyjny (cewkę) – jest to filtr dolnoprzepustowy typu RL,
  • dla głośnika wysokotonowego szeregowo element pojemnościowy (kondensator) – jest to filtr górnoprzepustowy typu RC.

Dla takich filtrów przyjmuje się zależności na częstotliwość graniczną, które po przekształceniu dają wzory do doboru elementów:

  • dla toru z cewką: L = Z/(2πfg),
  • dla toru z kondensatorem: C = 1/(2πZfg),

Podstawiamy dane z zadania: Z = 8 Ω oraz fg = 3000 Hz.

Indukcyjność:
L = 8 / (2π·3000) H ≈ 8 / 18849,6 H ≈ 0,000424 H = 0,424 mH = 424 µH.

Pojemność:
C = 1 / (2π·8·3000) F = 1 / (150796,4) F ≈ 6,63·10-6 F ≈ 6,63 µF.

Następnie zadanie wymaga doboru z szeregu E12, czyli wyboru najbliższych wartości katalogowych. Dla L wynik 424 µH leży bliżej 390 µH niż 470 µH. Dla C wynik 6,63 µF jest bliżej 6,8 µF niż 5,6 µF. Dlatego poprawny dobór to L = 390 µH oraz C = 6,8 µF.

Pozostałe kombinacje są błędne, bo co najmniej jeden z elementów jest dalej od obliczonej wartości granicznej, przez co przesuwa częstotliwość podziału (zbyt mała C lub zbyt duża L zmienia punkt podziału i charakterystykę zestawu).

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Zwrotnica dwudrożna to układ (najczęściej pasywny) dzielący pasmo audio na dwa zakresy: dla głośnika niskotonowego i wysokotonowego. Dzięki temu każdy przetwornik pracuje w paśmie, do którego jest przeznaczony, a zniekształcenia i przeciążenia są mniejsze.
Dla toru niskotonowego z cewką (model RL) w zadaniach egzaminacyjnych często przyjmuje się zależność L = Z/(2πfg). Podstawiasz impedancję głośnika Z i częstotliwość graniczną fg, a wynik przeliczasz na mH lub µH.
Dla toru wysokotonowego z kondensatorem (model RC) stosuje się zależność C = 1/(2πZfg). Po podstawieniu Z i fg wynik wyjdzie w faradach, więc zwykle trzeba go przeliczyć na µF (mnożąc przez 106).
Impedancja głośnika zależy od częstotliwości, ale w prostych zadaniach projektowych przyjmuje się wartość znamionową (np. 4 Ω, 8 Ω). Pozwala to policzyć elementy zwrotnicy w sposób ujednolicony i porównywalny, zgodnie z typowymi uproszczeniami szkolnymi.
Częstotliwość graniczna fg to umowny punkt podziału pasma, w którym charakterystyka filtru 1. rzędu spada o 3 dB względem pasma przepustowego. W praktyce określa, od jakiej okolicy częstotliwości sygnał zaczyna być wyraźnie tłumiony w danym torze.
Najczęstsze błędy to: pomylenie wzorów (zamiana ról L i C), błąd jednostek (kHz zamiast Hz, mH zamiast µH), oraz niewłaściwe zaokrąglenie do szeregu E12. Pomaga zapis kroków i kontrola, czy wynik ma realistyczny rząd wielkości.
W typowych zadaniach egzaminacyjnych "dobierz zgodnie z E12" rozumie się jako wybór najbliższej wartości z szeregu. W praktyce projektowej czasem dobiera się też pod kątem tolerancji, dostępności i mocy, ale w testach liczy się najczęściej zgodność z zaokrągleniem do E12.
Możesz oszacować rząd wielkości: dla kilku kHz i 8 Ω cewki wychodzą zwykle w setkach µH, a kondensatory w kilku µF. Jeśli otrzymasz np. nH lub mF, to prawie na pewno wystąpił błąd w jednostkach albo w podstawieniu częstotliwości.
Filtry 2. rzędu i wyższe stosuje się, gdy potrzebny jest większy spadek poza pasmem (np. 12 dB/okt. lub więcej), lepsza ochrona głośnika wysokotonowego i mniejsze nakładanie się pasm. Wtedy rośnie liczba elementów, a obliczenia są bardziej złożone.
Ćwicz stały schemat: (1) rozpoznaj, czy tor jest RL czy RC, (2) zapisz właściwy wzór na L lub C, (3) przelicz jednostki, (4) wykonaj obliczenie na kalkulatorze, (5) dobierz najbliższe wartości z E12. Zrób kilka zadań z różnymi Z i fg.
info

Około 56% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. średnie

Źródła:

  • https://en.wikipedia.org/wiki/Crossover_(audio) - accessed 2026-02-28
  • https://en.wikipedia.org/wiki/RL_circuit - accessed 2026-02-28
  • https://en.wikipedia.org/wiki/RC_circuit - accessed 2026-02-28

Materiały:

  • Tablice szeregów preferencyjnych (E6, E12, E24) dla rezystorów i kondensatorów
  • Noty aplikacyjne producentów elementów audio o zwrotnicach 1. rzędu
  • Podstawy elektroakustyki: filtry, zwrotnice, charakterystyki częstotliwościowe

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego