Акустические кроссоверы схемы: Страница не найдена » avtozvuk-info.ru

Содержание

Расчет кроссовера для акустики: делаем своими руками

Расчет кроссовера для акустики75

Расчет кроссовера для акустики, как известно, очень важная операция. На свете не существует идеальных акустических систем, способных воспроизводить частотный диапазон полностью.
И тогда на помощь приходят отдельные участки спектра динамиков. К примеру, если надо воспроизводить НЧ, применяют сабвуфер, а чтобы воспроизвести ВЧ, устанавливают мидбасы.
Когда все эти динамики вместе взятые начинают играть, то может произойти путаница перед поступлением на тот или иной излучатель. По этой причине и необходим бывает активный или пассивный кроссовер для акустики.
В этой статье мы узнаем, для чего нужен расчет фильтра, рассмотрим пассивные кроссоверы, узнаем как они строятся на катушках индуктивности и конденсаторах.

Расчет кроссовера

Кроссоверы для акустики авто самодельные

Чтобы подключить 2-полосную(см.Акустическая двухполосная система и ее преимущества) или другую акустику с большим количеством полос к 1 каналу усилителя или ГУ, нужно некое отдельное устройство, разделяющее сигнал. При этом оно должно выделять для каждой полосы свои частоты. Именно такие устройства и называются фильтрами или кроссоверами.

Примечание. В комплекте с компонентной акустикой, как правило, уже идет пассивный кроссовер. Его готовил производитель и он рассчитан уже изначально.

Но что делать, если нужно разделить частоты по иной схеме (к примеру, если комплект акустики собран из отдельных компонентов)?
В этом случае речь идет о расчете кроссовера.Отметим сразу, что рассчитать кроссовер совершенно не сложно и даже можно самостоятельно изготовить его.

Кроссоверы для акустики на авто Пионер профессиональные

Ниже приводится инструкция о том, как рассчитать кроссовер:

  • Скачиваем специальную программу. Это может быть Crossover Elements Calculator на компьютер;

Специальная программа для расчета кроссовера Crossover Elements Calculator

  • Вводим сопротивления низкочастотного и высокочастотного динамиков. Сопротивление – это номинальное значение сопротивления акустики, выражаемое в Ом. Как правило, средним значением является 4 Ом;
  • Вводим частоту раздела кроссовера. Здесь полезно будет знать, что частоту надо вводить в Гц, но ни в коем случае не в кГц.

Примечание. Если кроссовер второго порядка, то надо еще ввести тип кроссовера.

  • Получить ожидаемый результат можно, нажав на кнопку расчета.

Кроме того, надо знать следующее:

  • Емкость конденсаторов, а вернее их значение вводится в Фарадах;
  • Индуктивность рассчитывается в Генри (mH).

Схема расчета фильтра выглядит примерно так:

Как рассчитать фильтр

Фильтры разного порядка

Чтобы ясно понимать схему расчета кроссовера(см.Самодельные кроссоверы для акустики и их предназначение), нужно понимать разницу между фильтрами разного порядка. Об этом и пойдет речь ниже.

Примечание. Существуют несколько порядков кроссовера. В данном случае порядок означает параметр кроссовера, который характеризует его способность ослаблять не нужные частотные сигналы.

Первый порядок

Схема 2-х полосного кроссовера этого порядка выглядит следующим образом:

2-полосный кроссовер 1-го порядка

По схеме видно, что ФНЧ или фильтр низких частот построен на катушке индуктивности, а фильтр высоких частот – на конденсаторе.

Примечание. Такой выбор компонентов не случаен, так как сопротивление катушки индуктивности повышается прямо пропорционально увеличению частоты. А вот что касается конденсатора, то здесь обратно пропорционально. Получается, что такая катушка отлично пропускает НЧ, а конденсатор отвечает за пропуск ВЧ. Все просто и оригинально.

Фильтр частот по схеме 1-го порядка

Следует также знать, что кроссоверы первого порядка, а вернее их номинал, зависит от выбранной частоты разделения и величины сопротивления колонки. Проектируя ФНЧ, надо в первую очередь обратить внимание на частоту среза НЧ и СЧ динамиков(см. Как выбрать динамики для автомагнитолы своими силами).
А вот проектируя ФВЧ, надо аналогичным образом поступить уже с ВЧ.

Пассивный кроссовер

Что такое в акустике кроссовер

Наиболее доступной на сегодня считается именно пассивная фильтрация, так как она сравнительно проста в реализации. С другой стороны, не все так просто.
Речь идет о следующих недостатках:

  • Согласовать параметры и значение фильтров с характеристиками излучателей колонок очень сложная штука;
  • В процессе эксплуатации может наблюдаться нестабильность параметров акустической системы. К примеру, если повысится сопротивление звуковой катушки при нагреве. В связи с этим значительно ухудшится достигнутое в процессе разработки согласование;
  • Фильтр, обладая внутренним сопротивлением, забирает некоторую часть выходной мощности усилителя. Одновременно с этим ухудшается демпфирование, а это сказывается на качестве звучания и четкости передачи нижнего регистра.

Что такое кроссовер в акустике

Как известно, на сегодняшний день самыми распространенными акустическими системами считаются 2-х компонентные варианты.
В них фильтр разделяет звуковой сигнал на два диапазона:

  • Первый диапазон предназначается исключительно для низких и средних частот. В данном случае используется кроссовер для нижних частот или ФНЧ;
  • Второй диапазон предназначен для ВЧ. Здесь уже используется другой фильтр ФВЧ.

Примечание. Вариантов реализации фильтра может быть несколько, но он все должно отвечать определенным канонам.

Ниже приводится список требований, которым обязательно должен соответствовать кроссовер:

  • Фильтр не должен оказывать влияния на частотный спектр и волну выходящего аудиосигнала;
  • Должен создавать для усилителя, независимую от частоты нагрузку активного характера;
  • Должен суметь обеспечивать вместе с акустическими системами формирование диаграммы направленности. Это должно быть реализовано так, чтобы до слушателя доходило максимум излучения.

Кроссовер АС очень важен

Из статьи мы узнали, как проводится расчет кроссовера акустических систем своими руками. В процессе работ будет полезно также изучить схемы, посмотреть видео обзор и фото – материалы.
Если научиться самостоятельно рассчитывать фильтр, платить за услуги специалистам не придется. Таким образом, цена операции сводится к минимуму, ведь надо только приложить немного терпения и уделить некоторое время изучению.

Григорий с детства обожал машины, а в подростковом возрасте, когда самостоятельно подключил автомагнитолу в отцовской девятке, понял, что машины будут его работой, хобби, призванием. Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Кроссовер акустический для колонок своими руками: схемы


Кроссовер акустический для аудио колонок и автомобильного сабвуфера, который можно изготовить своими руками. Зачем вообще в акустике нужны такие устройства как кроссовер? А нужен он, чтобы разделять частоты динамических излучателей установленных в акустической системе. Также можно посмотреть принципиальную схему простого фильтра сабвуфера, который может работать от источника постоянного тока 12 В. Подробности вот: здесь.

Кроссовер акустический — схемы для аудио колонок и сабвуфера своими руками

Самодельный акустический кроссовер применяемый в домашних колонках или сабвуферах изготовить собственными руками не представляет никакой сложности. Конечно, для этого нужно иметь хоть какие то навыки и прямые руки.

Зачем нужен кроссовер акустический в звуковой системе

Этот электронный прибор собранный по типу фильтров и играет важную роль в акустике. А предназначен он, чтобы разделять поступающий от источника сигнал на несколько рабочих частотных диапазонов используемыми динамиками. Кроссовер практически выполняет работу фильтра по отсеиванию ненужной частоты, тем самым фильтруя весь звуковой тракт.

Подключение кроссовера к колонке

В качестве простого примера здесь можно привести высокочастотные динамики, называемые пищалками. Так вот, если бы в аудио колонках не было установлено акустических кроссоверов, то пищалки просто бы захлебнулись всем спектром средних и особенно басовых частот хлынувшим на них. Ясное дело, что в таком случае говорить о каком то детализированном воспроизведении звука говорить не приходится. Динамические излучатели высокочастотного диапазона не могут воспроизводить другие частоты, кроме высоких.

Какие бывают типы кроссоверов

Аудио кроссоверы, это специальные электронные приборы в составе акустических систем, по типу они бывают активного и пассивного действия, двухполосные и трехполосные.

Положительные и отрицательные стороны пассивного фильтра частот

Пассивный частотный фильтр выполняет фильтрацию звуковых сигналов используя при этом установленные на плате сопротивления, конденсаторы и катушки индуктивности для динамиков. В конечном итоге на этих электронных элементах теряется много полезной мощности идущей на громкоговорители. Именно в этом заключается слабая сторона акустических кроссоверов пассивного типа.

Установка и подключение конструкции частотного фильтра в колонках как правило выполняется в самой ближней точке от динамика.

Из этого следует, что при таком варианте, хватит только одного усилителя мощности, чтобы получить качественный звук. Такая схема использования пассивного фильтра говорит о его положительной стороне в работе акустики.

В продаже акустические фильтры бывают как в виде отдельных модулей так и встроенных в акустику, в основном расчитанные на две или три полосы пропускания. К недостаткам таких электронных устройств пассивного действия можно отнести их неспособность выдерживать длительную максимальную нагрузку. В случае долговременного использования пассивного кроссовера в режиме пиковой нагрузки, чревато входом его из строя.

Кроссовер акустический активного типа, его плюсы и минусы

Устанавливается аудио кроссовер активного типа во входной цепи усилителя мощности, то есть на его входе. По этой причине применение только одного усилителя как в схеме с пассивным фильтром, попросту не получится. Применение активного фильтрующего устройства в аудио системе, означает обеспечение каждого громкоговорителя отдельным трактом усиления сигнала, вне зависимости от используемой им частоты.

Активный кроссовер в противовес пассивного имеет возможность корректного выбора и прецизионной настройки частоты среза. В частности, именно эта функция в устройстве считается наиболее ценной в плане создания качественного звука.

Акустические фильтры частот своими руками

Иногда бывает так, владельца автомобиля не устраивает штатная акустика и он решает заменить ее на более крутую. Но при ее установке в машину выясняется, что эта дорогостоящая аудио система не укомплектована кроссоверами. В этом случае, конечно же нельзя будет получить высококачественную звуковую картину. Почему нельзя, да потому, что без частотных фильтров, пищалки просто выйдут из строя, а без них это уже не звук.

[adsens1]

Решить такую задачу, и тем самым выйти из этого неприятного положения можно только двумя путями — приобрести отдельно кроссоверы в магазине или изготовить их самостоятельно. Кстати, в этом нет ничего сложного, просто нужно прочитать внимательно инструкции по изготовлению таких устройств. Если выбрать вариант самостоятельного изготовления фильтров частот для динамиков, то для этого потребуются соответствующие материалы и инструменты.

Какие нужны материалы и инструменты:

  • Нормальный мощный паяльник
  • Прибор для измерения индуктивности катушек
  • Лак для пропитки катушек
  • Хлорное железо для травления плат
  • Стеклотекстолит на основе фольги
  • Термоусаживаемые трубки
  • Герметик силиконовый

Кроссовер акустический — последовательные шаги изготовления

Перед началом работ по установке частотного фильтра, желательно хорошо ознакомится с техническими параметрами приобретенных вами динамиков. Одним из самых важных критериев является значение частотного диапазона твитеров, обычно он находится в пределах от 2 до 30 кГц. Далее нужно выяснить чувствительность низко-частотных и высоко-частотных излучателей. Именно по этим характеристикам следует подбирать звуковую схему с подключением кроссовера.

Примечание. Как советуют профессионалы, в авто лучше всего устанавливать кроссоверы второго порядка. Конструктивно они собраны с использованием одного конденсатора и одной катушки для пищалки и такого же набора на вуфер. Такая схема имеет более высокую чувствительность.

Катушки индуктивности для фильтров аудио колонок

Если вы намерены изготовить катушки для фильтров НЧ громкоговорителей, тогда намотку лучше всего выполнять медным эмаль-проводом проводом диаметром 1 мм. Наматывать катушки нужно рядовым методом, виток к витку и в несколько рядов, по завершению наматывания, чтобы витки не расползались, их нужно зафиксировать клеем.

Затем, после намотки, обязательно проверьте получившуюся у вас индуктивность детали с помощью RLC-метра или цифровым мультиметром имеющим функцию измерения индуктивности. Впоследствии, когда уже все катушки будут готовы их нужно поместить в небольшую емкость с лаком (можно применять любой, даже строительный). После этого, дать стечь лаку и высушить их.

Полезная рекомендация. При формировании, желательно использовать ферритовые сердечники. На ферритовом стержне, общее сопротивление катушки значительно снижается, а сама конструкция получается достаточно компактной. Кроме этого, сокращается количество витков, следовательно — меньше расход медного провода.

Изготовление печатной платы под аудио кроссовер

Печатная плата для акустического фильтра сама по себе очень простая, так как на нее будут устанавливаться крупногабаритные детали, поэтому и дорожки-проводники будут широкими. Вначале схему рисуют на бумаге, отмечая точки крепления деталей соответствующие их размерам, то есть под катушки, конденсаторы и сопротивления, а также контактные площадки для соединительных разъемов.

После того, как схема будет нарисована на бумаге, ее нужно приложить к заранее подготовленной заготовке стеклотекстолита на основе медной фольги и шилом, через бумагу наметить точки установки компонентов на фольге. То есть, по этим точкам нужно будет сверлить отверстия.

Когда закончите сверление, здесь нужно будет определится, каким методом вы будете изготавливать дорожки и площадки на плате.
Если выберете метод травления, тогда нужно будет краской закрасить токопроводящие проводники и площадки для пайки выводов деталей, дать краске высохнуть, а затем протравить в растворе хлорного железа.

Есть другой вариант изготовление платы: наметить карандашом на фольге все необходимые места пайки деталей, а между ними острым предметом прорезать линии по фольге до самого текстолита, чтобы контактные площадки не соприкасались между собой. Ну и третий вариант, так сказать «колхозный» метод — он показан на видео ниже. В общем кому как нравится и в силу своих возможностей и способности.

Самостоятельное изготовление фильтра для акустики

Примечание. Все установленные на плате компоненты нужно надежно зафиксировать хорошим клеем и в дополнение затянуть капроновыми хомутами. Такое тщательное крепление вызвано необходимостью установки кроссовера внутри аудио колонки, а не снаружи. А если детали будут плохо закреплены на плате, то их просто оторвет динамическими ударами внутри корпуса. Может быть не сразу, но обязательно оторвет.

Монтаж акустических проводов

Подключение проводов выполняется с помощью паяльника, здесь ничего сложного нет, главное не напутать в соединении, чтобы провода НЧ-громкоговорителя не пустить на ВЧ-динамик, и при этом соблюдать полярность. Кроме этого, акустические провода, подключаемые к фильтру, так же как и компоненты на плате, нужно хорошо зафиксировать клеем, чтобы не болтались.

Представленные здесь рекомендации и советы в изготовлении акустического кроссовера надеюсь помогут вам в самостоятельной сборке этого устройства. Бюджет на это устройство зависит от сложности, количества и качества используемых элементов.

Кроссовер для акустики своими руками: схема, пошаговая инструкция

Термин «кроссовер» часто используется при описании компонентов акустических систем. Принимая входной сигнал, устройство разделяет его несколько различно частотные полосы. Если купить кроссовер для акустики низкого качества, то он испортит звучание. Следовательно, возникает вопрос: как сделать кроссовер для акустики своими руками?

Как сделать кроссовер для акустики

Собрать подобную конструкцию достаточно просто, главное знать секреты сборки. Подобный кроссовер имеет два основных преимущества:

  • Экономия средств. Качественное устройства стоит достаточно дорого, чего не скажешь о самодельном варианте.
  • Увлекательный процесс сборки. Поэтапно собирая детали, можно разобраться в работе прибора. Это облегчит ремонт деталей при последующей поломке.

Схема кроссовера

В первую очередь проверяются параметры динамиков, их частота и уровень чувствительности. После чего, подбирается электрическая схема для подключения механизма. Предпочтительнее выбрать фильтры второго порядка, так, как параметры частоты увеличиваются в небольших салонах автомобилей.

Если использовать фильтр первого порядка при подключении динамиков для воспроизведения высоких частот, возникает шипение, а низко частотные усиливают яркость звука. В совокупности получается неразборчивое и непонятное звучание. Хотя в больших салонах это менее заметно.

Катушка индуктивности

Необходима для подавления помех. Для ее изготовления понадобится изолированный проводник, который следует намотать. В случае с низко частотными динамиками используется медная проволока толщиной 1мм, покрытая специальным изоляционным слоем. Наматываемые спирали закрепляются клеем

Применение ферритовых сердечников уменьшает массу и габариты устройства. Сокращаются расходы проволоки, цена которой достаточно высока. Также увеличивается открытое сопротивление катушки. Полученную индуктивность легко регулировать специальным измерительным устройством.

Как сделать печатную плату

Пластина из пары проводящих рисунков, которые расположены на плоскости диэлектрического основания. Сделать плату самостоятельно можно в несколько этапов. Сначала нанести изображение платы на бумаге. При чертеже важно отталкиваться от размеров готового резистора и намотанных катушек. Перенести плату на специальный материал (стеклотекстолит, покрытый слоем медной фольги). Затем подготовить отверстия для подсоединения проводов к деталям. Удалить поверхностный слой панели протравливанием. Для этого в макет устройства добавляется раствор с хлорным железом.

Сборка и подключение кроссовера: пошаговая инструкция

Процесс сбора и подключения кроссовера проводится в следующем порядке:

  1. Приклеиваются подушки индуктивности с помощью хорошего клея. Не стоит забывать о конденсаторе, для того, чтобы при тряске и сильных вибрациях детали не отпадали.
  2. При соединении акустических проводов стандартным паяльником соблюдать полярность. Не перепутать входы низко и высоко частотных динамиков, так, как чувствительность последних выше, чем у низко частотных.
  3. Провода дополнительно проклеиваются для защиты от повреждений при тряске.
  4. Устройство готово к подключению. Для того, чтобы убедится в правильной передаче сигнала делается пробное подключение.
  5. Можно включить резистор при необходимости.
  6. Прибор готов к использованию.

Представленная выше инструкция позволяет собрать конструкцию быстро и без лишних затрат. При работе необходимо соблюдать точную последовательность, а детали должны быть правильно подобраны. Это важно для длительной и качественной работы кроссовера.

Колонки Электроника

Как сделать кроссовер для колонок своими руками: пошагово

Кроссовер необходим для разделения частотных диапазонов в динамиках. Устройство можно сделать и своими руками, если знать секреты его создания.

Содержание статьи

Кроссовер для колонок своими руками

В самостоятельном создании кроссовера есть два преимущества:

  1. Можно сэкономить. Не придется тратиться на покупку устройства.
  2. Интересный процесс сбора. Это позволит разобраться в работе устройства, и осуществить процесс ремонта своими руками при поломке (ведь вы получите необходимые знания в процессе сборки).

Схема кроссовера

Сначала проверяем параметры динамиков. Тщательно необходимо проверить с какой частотой они работают, и уровень их чувствительности.  Следующий шаг – подбор электрической схемы для подключения кроссовера.

Совет! Эксперты советуют останавливаться на фильтрах второго порядка, поскольку в маленьких салонах машины поднимаются параметры частоты.

Если подключить ВЧ-динамики через фильтр первого порядка, усиливается шипение, а НЧ передают больше ярких звуков. Поэтому вместе они образовывают неразбериху их непонятных звуков. Но широкий салон машины способен снизить этот минус.

Катушка индуктивности

Их необходимо намотать. Если мы выбрали НЧ-динамик, необходимо использовать проволоку из меди толщиной 0,1 см, и покрытой специальным слоем изоляции. В процессе наматывания проволоки, следует делать витки и закреплять их при помощи клея.

Для создания катушки следует использовать ферритовые сердечники. Они позволяют сделать меньше вес и габариты конструкции, и сокращают расходы проволоки (она достаточно дорогая). Еще это увеличивает открытое сопротивление катушки.

У нас получается индуктивность, которую можно контролировать специальным измеряющим прибором.

Как сделать печатную плату

Теперь нужно нанести плату на бумаге. Делается это, отрываясь от размеров резистора, и катушек, которые мы наматывали в прошлом шаге. После создание чертежей, плата переносится на специальный материал (например, фольгированный стеклотекстолит).

Теперь необходимо просверлить отверстия для подсоединения проводов и деталей. А еще протравливаем плату. Для этого в полуготовое изделие помещается раствор на основе хлорного железа.

Сборка и подключение кроссовера: пошагово

Для сборки и подключения делаем следующее:

  1. Катушки индуктивности необходимо приклеить к плате. Не забываем про конденсатор. Для этого используем хороший клей. Это важно, поскольку эти детали часто отпадают при тряске и вибрациях.
  2. Теперь нужно соединить провода акустики. Для этого использует стандартный паяльник. Обратите внимание на полярность, и не перепутайте входы НЧ и ВЧ-динамиков.
  3. Припаянные провода фиксируем клеем. Они тоже часто повреждаются от тряски и вибрации.
  4. Теперь можно подключать устройство. Для начала делаем пробное подключение, чтобы убедится, что сигнал сможет передаваться в динамики.
  5. При необходимости, включаем резистор.
  6. Можно пользоваться устройством.

Внимание! Чувствительность ВЧ-динамиков  выше, чем у НЧ-динамиков.

Благодаря представленной инструкции, можно без проблем сделать кроссовер. Очень важно правильно подобрать материалы для устройства и осуществить их установку.

Подпишитесь на наши Социальные сети

Внешний кроссовер для акустики что это

При установке современной стереосистемы в автомобиль владелец должен правильно подобрать кроссовер. Выбор этот достаточно прост, если знать и понимать, что это и для чего предназначено, а также в составе какой системы данное устройство будет работать. Итак, давайте разберемся, что такое кроссовер для акустики.

Характеристика, предназначение

Кроссовер – это специальное оборудование в комплекте акустической системы, главная функция которого заключается в подготовке нужного диапазона частот для каждого динамика. Как известно, любая акустическая система разработана под конкретный диапазон рабочих частот. Выход сигнала, подающегося на колонку, за границы диапазона может привести к искажению звука.

В обычных условиях функция высокочастотных динамиков – воспроизведение звуков только на высоких частотах. Низкочастотные акустические системы работают отдельно. Иногда устанавливаются даже в разных местах салона. То же самое касается и звуков средней частоты. Они подаются только на динамик, выдающий средние частоты.

Поэтому для качественного воспроизведения музыкальных треков в автомобиле необходимо выделять определенные частоты и подавать их строго на конкретные динамики. Для этого и нужен кроссовер для акустики.

Как устроен

Конструкция устройства достаточно проста. Это два частотных фильтра, работающих по следующему принципу. Так, когда частота разделения составляет 1000 Гц, один из двух фильтров станет выделять частоты, которые ниже данного показателя. Второй же фильтр будет работать с полосой частот выше отметки. Фильтры имеют свои названия. Лоу-пасс предназначен для работы с низкими частотами до 1000 Гц. Хай-пасс будет обрабатывать только частоту, находящуюся в диапазоне выше 1000 Гц.

По такому принципу функционируют двухполосные устройства. Однако на современном рынке есть и трехполосный кроссовер. Главное отличие здесь – это еще один фильтр, способный обрабатывать средние частоты в диапазоне от 600 до 1000 Гц.

Больше каналов фильтрации звуковой частоты и подача их на соответствующие этим частотам динамики ведет к более качественному звуку в салоне автомобиля.

Технические особенности кроссоверов

Большинство современных приборов представляют собой катушки индуктивности и конденсаторы. В зависимости от числа и качества изготовления этих элементов формируется стоимость изделия.

Зачем в кроссовер для акустики входит конденсатор и катушка? Это наиболее простые реактивные детали. Они без особых затрат способны обрабатывать различные звуковые частоты.

Число реактивных деталей влияет на разрядность фильтров: 1 – используется один элемент, 2 – два элемента. В зависимости от числа реактивных деталей, а также схемы кроссовера система фильтрует по-разному те частоты, которые не подходят для конкретных каналов. Можно предположить: чем больше в схеме будет реактивных элементов, тем лучше кроссоверы акустических систем будут фильтровать сигнал. Схемы фильтрации имеют определенную характеристику. Это так называемая «крутизна спада». Другими словами, это чувствительность. В зависимости от уровня «крутизны спада», всю представленную на рынке продукцию может разделить на модели первого, второго, третьего и четвертого класса.

Активное и пассивное оборудование

Пассивный кроссовер для акустики – это наиболее распространенное решение. Его часто можно встретить на современном рынке. Как видно из названия, для работы этому прибору не нужно дополнительное питание. Поэтому владельцу автомобиля будет гораздо быстрее и проще выполнить монтаж звуковой аппаратуры. Недостаток этой группы устройств в том, что простота не всегда является гарантией качества.

За счет пассивной схемы система берет часть энергии для обеспечения работы фильтра. В это же время реактивные детали меняют фазовый сдвиг. Естественно, это далеко не самый серьезный недостаток. Однако не получится максимально тонко выполнить частотную коррекцию.

Как настроить устройство правильно?

Для того чтобы получить максимально качественный звук в автомобиле, необходимо правильно подобрать частоту, при которой все лишнее будет срезаться. В случае с активным прибором, рассчитанным на три полосы, нужно найти две точки среза. Первая обозначит грань в диапазоне между низкими и средними частотами. Вторая – это разница между средней и высокой частотой.

Как правильно рассчитать своими руками?

Расчет кроссовера для акустики – это важный процесс. Еще ни один производитель не смог изготовить идеальную акустическую систему, которая бы могла качественно воспроизводить звук в разном диапазоне. Для низких частот используют сабвуферы. Для средних применяются среднечастотные динамики. Но когда весь этот комплекс начнет звучать, то может возникнуть определенная путаница. Вот для чего нужен кроссовер в акустике – чтобы на конкретную акустическую систему шел сигнал только определенной частоты.

Но как же быть, если нужно разделять звук на частоты по другому принципу? Вручную ничего считать не придется – в наше высокотехнологичное время даже для самых простых операций существует ПО. Вот и для этих расчетов существует программа, например Crossover Elements Calculator.

Первым делом в программу вводят показатель сопротивления динамиков НЧ и ВЧ, который зачастую составляет 4 Ома. Далее вводят частоту, которую прибор должен разделять. Тут же вводят и порядок кроссовера. Затем нажимают на кнопку и ждут, пока программа выдаст результат. В результате она выдаст схему, где будут указаны нужные конденсаторы и катушки под введенные параметры.

Особенности выбора

Рынок предлагает большой выбор устройств, которые различаются по качеству, стоимости, конкретным производителям. Выбрать кроссовер для акустики непросто – нельзя просто взять и купить то, что понравилось. Выбор делают под определенные акустические системы.

Заключение

Итак, мы выяснили, что собой представляет кроссовер и какие функции он выполняет. Как видите, это достаточно важный элемент в акустической системе автомобиля.

Человеческое ухо способно различать достаточно большой диапазон частот, который называется звуковым диапазоном. Он занимает полосу от 20 Гц до 20 кГц. В зависимости от индивидуальных особенностей восприятия звуковой диапазон может быть несколько ограничен в нижней и верхней части. В конструкциях акустических систем не существует динамических громкоговорителей, которые корректно воспроизводили бы всю полосу звуковых частот.

Это связано с физическими и механическими факторами. Так диффузоры низкочастотных динамиков имеют большие размеры, поэтому акустический резонатор из-за большой инерции не может реагировать на колебания с частотой 10-20 кГц. Для высококачественного воспроизведения вся полоса звуковых частот разбивается на три поддиапазона:

  • Низкие частоты – 20 Гц-200 Гц
  • Средние частоты – 200 Гц-5 000Гц
  • Высокие частоты – 5 000 Гц-20 000 Гц

Зачем нужен кросовер для акустики в авто

Для чего нужны кроссоверы для динамиков. Кроссовер или полосовой фильтр представляет собой устройство ограничивающее полосу частот, подаваемых на конкретный громкоговоритель. Акустическая система хорошего качества состоит из трёх динамических головок и каждая из них пропускает свою полосу частот. Твиттер или высокочастотная головка имеет маленькие размеры и лёгкий диффузор. Она располагается в верхней части акустической системы. Среднечастотный динамик имеет больший диаметр, а басовый, самый большой громкоговоритель, располагается в нижней части акустической колонки. Кроссовер для колонок нужен для того, чтобы выделить определённую полосу частот и обрезать или сильно ослабить остальной частотный диапазон. Это значительно повышает высокую верность воспроизведения музыкальных записей.

Салон автомобиля представляет собой замкнутое пространство сравнительно малого объёма, в котором сложно добиться высококачественного воспроизведения звука. Кроме того внутренняя отделка может быть выполнена с помощью мягких звукопоглощающих материалов, поэтому частотное разделение звукового сигнала на три раздельные полосы в автомобиле необходимо.Что дают кроссоверы колонкам в салоне легковой машины. Частотные фильтры позволяют получить правильную конфигурацию акустических колонок в салоне автомобиля и добиться качественного звучания, как басов, так и высоких частот. Часто кроссоверы встраиваются непосредственно в акустические системы.

Кроссовер колонки, что это

Кроссоверы для динамиков бывают пассивные и активные. Пассивные системы представляют собой LCфильтры первого второго или третьего порядка, что определяется количеством звеньев фильтра. Фильтр первого порядка обеспечивает крутизну затухания сигнала всего 6 dBна октаву, фильтры второго и третьего порядков – 12 и 18 dBсоответственно. Для использования в звуковых системах автомобиля рекомендуется применять кроссоверы второго порядка. Это связано с акустическими особенностями автомобильного салона. В кроссоверах применяют плёночные конднсаторы и индуктивности, намотанные без сердечников или с использованием ферромагнетиков.

Кроссовер для колонок собирается на небольшой печатной плате, где имеются входные клеммы для подключения усилителя низкой частоты и три выходных группы для подключения ВЧ, СЧ и НЧ динамика. Активные кроссоверы для динамика в автомобильной акустике используются реже, так как они собираются не только на дискретных элементах, но и на операционных усилителях, которым требуется двухполярное питание. Это усложняет подключение и эксплуатацию такой техники в условиях автомобиля.

Встроенный кроссовер в динамике

Если в автомобиль устанавливаются колонки промышленного образца, то они, как правило, уже оборудованы встроенными частотными фильтрами. В них используются конденсаторы и индуктивности. Часто для согласования сопротивления громкоговорителя и усилителя низкой частоты в фильтры ставятся постоянные резисторы.

Классический универсальный кроссовер второго порядка предназначен для работы с трёхполосными акустическими системами и обеспечивает крутизну подавления частот 12 dBна октаву. При повторении конструкции не рекомендуется ставить в фильтр электролитические конденсаторы, а использовать плёночные, специально предназначенные для работы в фильтрах акустических систем. Обычно радиолюбители приобретают дорогие конденсаторы зарубежного производства, но вполне можно обойтись отечественными К73-16. Оптимальным вариантом для акустических кроссоверов будет использование аксиальных полипропиленовых конденсаторов К78-34, которые специально разработаны для применения в акустических системах высокого класса.

Устанавливая современную стереосистему в транспортное средство, владельцу необходимо правильно выбрать кроссовер. Сделать это несложно, если предварительно ознакомиться с тем, что он из себя представляет, для чего предназначен, и в составе какой акустической системы он будет работать.

Предназначение

Кроссовер – это специальное устройство в структуре акустической системы, предназначенное для подготовки требуемого частного диапазона для каждой из установленных звуковых колонок. Последние разработаны для эксплуатации в пределах определённых частотных диапазонов. Выход частоты сигнала, подаваемого на колонку за границы диапазона может привести, как минимум, к искажениям воспроизводимого звука, например:

  1. при подаче слишком низкой частоты исказится звуковая картина;
  2. при подаче слишком высокой частоты владелец стереосистемы столкнётся не только с искажением звука,но и с выходом из строя твитера (высокочастотного динамика).Он может просто не выдержать этого режима работы.

В нормальных условиях задачей высокочастотного динамика является воспроизведение звука только высокой частоты, низкочастотного, соответственно, низкой. Полоса же, средних частот подаётся на мидвуфер – динамик, отвечающий за звучание средних частот.
Исходя из вышесказанного, чтобы качественно воспроизвести автозвук, надо выделить соответствующие полосы частот и подать их на конкретные динамики. Для решения этой задачи и применяется кроссовер.

Устройство кроссовера

Конструктивно в кроссовер входит пара частотных фильтров, работающих следующим образом: например, если частота разделения установлена в 1000 Гц, один из фильтров будет выделять частоты ниже этого показателя. А второй – обрабатывать только полосу частот, превышающих заданную отметку. У фильтров есть свои названия: лоу-пасс – для обработки частоты ниже тысячи герц; хай-пасс – для обработки частоты выше тысячи герц.

Итак, выше был представлен принцип, по которому работает двухполосный кроссовер. На рынке существует и продукция трехполосного типа. Основное отличие, как становится понятно из названия, это третий фильтр, обрабатывающий среднюю полосу частот, от шестисот до пяти тысяч герц.

По сути, увеличение каналов фильтрации звуковой полосы, и последующая подача их на соответствующие динамики, приводит к более качественному и естественному звуковоспроизведению внутри авто.

Технические особенности

В большинстве современных кроссоверов присутствуют катушки индуктивности и конденсаторы. В зависимости от количества и качества изготовления этих реактивных элементов, обусловлена стоимость готового изделия.Для чего же в полосной кроссовер входят катушки и конденсаторы? Причина в том, что это самые простые реактивные элементы. Они без особых трудностей обрабатывают разные частоты звукового сигнала.

Конденсаторы могут выделять и обрабатывать высокие частоты, в то время как катушки нужны для регулирования низких. Грамотно используя эти свойства, в результате можно получить самый простой частотный фильтр. Здесь нет смысла углубляться в сложные законы физики и приводить в качестве примера формулы. Тот, кто хочет более подробно ознакомиться с теоретическими основами, без труда найдёт информацию в учебниках или интернете. Профильным специалистам достаточно освежить в памяти принцип работы сетей LC-CL типа.

Количество реактивных элементов влияет на показатель разрядности кроссовера. Цифрой 1 обозначается один элемент, 2 – соответственно, два. В зависимости от количества и схемы подключения элементов, система по-разному осуществляет фильтрацию неподходящих частот для конкретного канала.

Есть смысл предположить, что большее количество применённых реактивных элементов делает процесс фильтрации лучшим. Схема фильтрации ненужных частот для конкретного канала имеет свою характеристику, называемую крутизной спада.

Фильтрам присуще свойство отрезать ненужные частоты постепенно, а не мгновенно.

Называется оно чувствительностью. В зависимости от этого показателя, продукция разделяется на четыре категории:

  • модели первого порядка;
  • модели второго порядка;
  • модели третьего порядка;
  • модели четвертого порядка.

Отличия между активными и пассивными кроссоверами

Начнём сравнение с пассивного кросовера. Из практики известно, что пассивный кроссовер является самой распространенной и чаще всего встречающейся на рынке разновидностью. Исходя из названия, можно понять, что пассивным не требуется дополнительное питание. Соответственно, владельцу транспортного средства проще и быстрее установить аппаратуру в своей машине. Но, к сожалению, быстрота не всегда гарантирует качество.

Из-за пассивного принципа схемы системе требуется забирать часть энергии из фильтра на обеспечение его работы. При этом реактивным элементам свойственно изменять сдвиг по фазе. Конечно, это не самый серьезный недостаток, но владелец не сможет тонко корректировать частоты.

Избавиться от этого недостатка позволяют активные кроссоверы. Дело в том, что, хотя и устроены они куда сложнее пассивных, но в них поток аудио фильтруется значительно лучше. Благодаря наличию не только катушек и емкостей, но и дополнительных полупроводниковых элементов, разработчикам удалось значительно уменьшить размеры устройства.

Они редко встречаются в качестве отдельной аппаратуры, но в любом автомобильном усилителе, как составная часть присутствует активный фильтр. Из-за пассивного принципа схемы системе требуется забирать часть энергии из фильтра на обеспечение его работы. При этом реактивным элементам свойственно изменять сдвиг по фазе. Конечно, это не самый серьезный недостаток, но владелец не сможет тонко корректировать частоты.

Избавиться от этого недостатка позволяют активные кроссоверы. Дело в том, что, хотя и устроены они куда сложнее пассивных, но в них поток аудио фильтруется значительно лучше. Благодаря наличию не только катушек и емкостей, но и дополнительных полупроводниковых элементов, разработчикам удалось значительно уменьшить размеры устройства.

Они редко встречаются в качестве отдельной аппаратуры, но в любом автомобильном усилителе, как составная часть присутствует активный фильтр.

Особенности настройки

Чтобы в результате получить качественный автозвук, необходимо правильно подобрать частоту среза. При использовании активного трех полосного кроссовера следует определить две частоты среза. Первая точка будет обозначать грань между низкой и средней частотой, вторая – границу между средней и высокой. Владельцу автомобиля перед подключением кроссовера необходимо всегда помнить о том, что необходимо правильно подбирать частотные характеристики динамика.

Ни в коем случае не следует подавать на них частоты, на которых они попросту не смогут нормально работать. В противном случае это приведет не только к ухудшению качества звучания, но и к уменьшению срока эксплуатации.

Схема подключения пассивного кроссовера

Видео: Для чего нужен аудио кроссовер?

Надеемся, что эта статья помогла разобраться для чего нужен кроссовер. Оцените статью по 5 бальной шкале, если есть замечания, пожелания или вы знаете что-то, что не указано в данной статье сообщите нам! Оставьте свой комментарий ниже. Это поможет сделать информацию на сайте ещё более полезной.

Частота кроссовера что это

При установке современной стереосистемы в автомобиль владелец должен правильно подобрать кроссовер. Выбор этот достаточно прост, если знать и понимать, что это и для чего предназначено, а также в составе какой системы данное устройство будет работать. Итак, давайте разберемся, что такое кроссовер для акустики.

Характеристика, предназначение

Кроссовер – это специальное оборудование в комплекте акустической системы, главная функция которого заключается в подготовке нужного диапазона частот для каждого динамика. Как известно, любая акустическая система разработана под конкретный диапазон рабочих частот. Выход сигнала, подающегося на колонку, за границы диапазона может привести к искажению звука.

В обычных условиях функция высокочастотных динамиков – воспроизведение звуков только на высоких частотах. Низкочастотные акустические системы работают отдельно. Иногда устанавливаются даже в разных местах салона. То же самое касается и звуков средней частоты. Они подаются только на динамик, выдающий средние частоты.

Поэтому для качественного воспроизведения музыкальных треков в автомобиле необходимо выделять определенные частоты и подавать их строго на конкретные динамики. Для этого и нужен кроссовер для акустики.

Как устроен

Конструкция устройства достаточно проста. Это два частотных фильтра, работающих по следующему принципу. Так, когда частота разделения составляет 1000 Гц, один из двух фильтров станет выделять частоты, которые ниже данного показателя. Второй же фильтр будет работать с полосой частот выше отметки. Фильтры имеют свои названия. Лоу-пасс предназначен для работы с низкими частотами до 1000 Гц. Хай-пасс будет обрабатывать только частоту, находящуюся в диапазоне выше 1000 Гц.

По такому принципу функционируют двухполосные устройства. Однако на современном рынке есть и трехполосный кроссовер. Главное отличие здесь – это еще один фильтр, способный обрабатывать средние частоты в диапазоне от 600 до 1000 Гц.

Больше каналов фильтрации звуковой частоты и подача их на соответствующие этим частотам динамики ведет к более качественному звуку в салоне автомобиля.

Технические особенности кроссоверов

Большинство современных приборов представляют собой катушки индуктивности и конденсаторы. В зависимости от числа и качества изготовления этих элементов формируется стоимость изделия.

Зачем в кроссовер для акустики входит конденсатор и катушка? Это наиболее простые реактивные детали. Они без особых затрат способны обрабатывать различные звуковые частоты.

Число реактивных деталей влияет на разрядность фильтров: 1 – используется один элемент, 2 – два элемента. В зависимости от числа реактивных деталей, а также схемы кроссовера система фильтрует по-разному те частоты, которые не подходят для конкретных каналов. Можно предположить: чем больше в схеме будет реактивных элементов, тем лучше кроссоверы акустических систем будут фильтровать сигнал. Схемы фильтрации имеют определенную характеристику. Это так называемая «крутизна спада». Другими словами, это чувствительность. В зависимости от уровня «крутизны спада», всю представленную на рынке продукцию может разделить на модели первого, второго, третьего и четвертого класса.

Активное и пассивное оборудование

Пассивный кроссовер для акустики – это наиболее распространенное решение. Его часто можно встретить на современном рынке. Как видно из названия, для работы этому прибору не нужно дополнительное питание. Поэтому владельцу автомобиля будет гораздо быстрее и проще выполнить монтаж звуковой аппаратуры. Недостаток этой группы устройств в том, что простота не всегда является гарантией качества.

За счет пассивной схемы система берет часть энергии для обеспечения работы фильтра. В это же время реактивные детали меняют фазовый сдвиг. Естественно, это далеко не самый серьезный недостаток. Однако не получится максимально тонко выполнить частотную коррекцию.

Как настроить устройство правильно?

Для того чтобы получить максимально качественный звук в автомобиле, необходимо правильно подобрать частоту, при которой все лишнее будет срезаться. В случае с активным прибором, рассчитанным на три полосы, нужно найти две точки среза. Первая обозначит грань в диапазоне между низкими и средними частотами. Вторая – это разница между средней и высокой частотой.

Как правильно рассчитать своими руками?

Расчет кроссовера для акустики – это важный процесс. Еще ни один производитель не смог изготовить идеальную акустическую систему, которая бы могла качественно воспроизводить звук в разном диапазоне. Для низких частот используют сабвуферы. Для средних применяются среднечастотные динамики. Но когда весь этот комплекс начнет звучать, то может возникнуть определенная путаница. Вот для чего нужен кроссовер в акустике – чтобы на конкретную акустическую систему шел сигнал только определенной частоты.

Но как же быть, если нужно разделять звук на частоты по другому принципу? Вручную ничего считать не придется – в наше высокотехнологичное время даже для самых простых операций существует ПО. Вот и для этих расчетов существует программа, например Crossover Elements Calculator.

Первым делом в программу вводят показатель сопротивления динамиков НЧ и ВЧ, который зачастую составляет 4 Ома. Далее вводят частоту, которую прибор должен разделять. Тут же вводят и порядок кроссовера. Затем нажимают на кнопку и ждут, пока программа выдаст результат. В результате она выдаст схему, где будут указаны нужные конденсаторы и катушки под введенные параметры.

Особенности выбора

Рынок предлагает большой выбор устройств, которые различаются по качеству, стоимости, конкретным производителям. Выбрать кроссовер для акустики непросто – нельзя просто взять и купить то, что понравилось. Выбор делают под определенные акустические системы.

Заключение

Итак, мы выяснили, что собой представляет кроссовер и какие функции он выполняет. Как видите, это достаточно важный элемент в акустической системе автомобиля.

Для простого человека, который далек от построения колонок для воспроизведения музыки, слово «кроссовер для колонок» ни о чем не говорит. В интернете выложено много информации по этому поводу, включая информационные статьи, а также видеоматериалы.

Что же такое кроссовер

Эта «коробочка» является обязательной частью акустической системы. Это связано с тем, что в мире нет динамиков, которые могли бы качественно воспроизводить полный диапазон частот. Поэтому для построения колонок используют два, три и более динамиков. Однако не стоит забывать о «блинах». Этот тип динамика состоит из нескольких частей, благодаря чему, может похвастаться достаточной ровной АЧХ на всем диапазоне частот.

Кроссовер предназначается для того, чтобы разделять входящий сигнал на разные составляющие и посылать их на разные динамики акустической системы. Таким образом, твитер играет только высокие частоты, а НЧ динамик воспроизводит средние и низкие частоты. Также кроссовер называется фильтром.

Главными его компонентами считаются следующие элементы:

  • конденсатор;
  • катушка индуктивности.

В совокупности эти электрические элементы «отрезают» ненужные частоты, которые посылаются на динамики. К слову, конденсаторы и катушки имеют разную стоимость. Таким образом, чем дороже эти элементы, тем лучше в конечном итоге будет звучать акустическая система.

Порядок фильтра

От количества электрических элементов будет зависеть конечный результат. В зависимости от количества конденсаторов и катушек индуктивности фильтр бывает разных порядков. Если кроссовер состоит из одного элемента, допустим конденсатора, то фильтр будет первого порядка. Для получения фильтра второго порядка, количество элементов должно быть вдвое больше. От порядка кроссовера зависит качество фильтрации ненужных частот. Этот параметр называется крутизна спада и измеряется в ДБ на ОКТАВУ. Чем выше порядок фильтра, тем выше крутизна спада.

Активные и пассивные

Кроссоверы делятся на две группы:

Каждый из типов имеет свои преимущества и недостатки.

Активные состоят не только из конденсаторов и катушек, но и из транзисторов. Благодаря этому габариты устройства удалось снизить. Сложно найти активный кроссовер, выполненный в виде отдельного элемента. В основном они являются составной частью автомобильного усилителя звука.

Пассивные встречаются намного чаще. Главным преимуществом этого типа кроссовера является отсутствие необходимости дополнительного питания, поэтому их легко устанавливать.

Кроме того, пассивные и активные фильтры делятся еще на 3 подвида:

  1. Высокочастотные, предназначаются для пропускания сигнала высокой частоты, отрезая все остальное. Этот подтип предназначен для ВЧ динамиков.
  2. Низкочастотные, наоборот, отрезают верхние частоты и пропускают через себя низкочастотный сигнал. Используются для НЧ динамиков.
  3. Широкополосные фильтр, еще его называют Band Pass. Этот подтип необходим для отрезания частот, выходящих за определенный диапазон. Он предназначен для СЧ динамиков.

В дешевых колонках устанавливаются кроссоверы первого или второго порядка. Это делается для удешевления, так как в фильтрах используется лишь один или два электрических элемента. Фильтры третьего порядка встречаются в усилителях мощности. Что же касается четвертого порядка, то данный тип считается элитным. Для них изготавливается отдельный корпус.

Не так давно среди любителей хорошей музыки возникали споры об эффективности делителя 4-го порядка. Работы кроссоверов четвертого порядка, с крутизной среза 24 ДБ на Октаву можно сравнить лишь с работой банков Швейцарии, где все строго и четко.

Главное в настройке кроссовера – частота среза.

Возьмем, к примеру, трехполосную колонку. Для качественного воспроизведения музыки надо сделать так, чтобы на НЧ динамик поступали только низкие частоты, на СЧ динамик диапазон средних частот, без нижних и высоких, а на твитер соответственно только высокочастотный сигнал. Таким образом, нужно правильно определить две точки деления. В первой точке будет разделен сигнал между сабвуфером и среднечастотником. А во второй точке будет согласовываться СЧ динамик и твитер. Если неверно выбрать частоты среза, в лучше случае можно отделаться ужасным звуком. В таком случае слушать музыку станет невозможно и захочется сразу ее выключить. В худшем случае, акустика выйдет из строя. К примеру, на высокочастотный динамик будет поступать низкочастотный диапазон, который очень вреден для твитеров.

В наши дни кроссоверы используются достаточно активно. Несмотря на то, что можно приобрести цифровой аналог – процессор. Благодаря которому, можно не только фильтровать сигнал, но и выставлять задержки и многое другое.

Однако у кроссоверов есть преимущество перед цифровыми процессорами – это качество фильтрации звукового сигнала. Дело в том, что на фильтр навешивают большое количество работы: фильтрация, временные задержки, эквалайзер. Поэтому само качество фильтрации падает. Таким образом, пассивные и активные кроссоверы пользуются большим спросом. Их применяют даже для изготовления профессиональных колонок.

Профессионалы пророчат скорую смерть аналоговой фильтрации. Они считают, что цена цифровых аналогов замедляет естественный процесс. Однако есть группа людей, считающих, что место для хорошего пассивного кроссовера найдется всегда и в любой аудиосистеме, несмотря на то, насколько далеко шагнули технологии. Можно согласиться и с первый и со второй группой людей. Это связано с тем, что построить хорошую, качественную и профессиональную акустическую систему можно как при помощи кроссовера, так и при помощи цифрового брата – процессора. Вопрос только в том, что вам нравится больше.

Посмотрите видео о кроссоверах

Мне кажется, было бы неправильно углублятся в автозвук без фундаментальных знаний. Кому это неинтересно могут просто проигнорировать эту запись и некоторые другие т.к. все эти записи пишутся для тех кто действительно заинтересован)))

Примеры будут приводиться для условных динамиков импедансом в 4 Ом каждый и частотой разделения в 4000 Hz. В качестве калькулятора использовал зарубежный сетевой ресурс, достаточно интересный ресурс, кто немного знает английский — рекомендую)

Кроссоверы— это устройства в звуковых системах, которые создают нужные рабочие частотные диапазоны для динамиков. Динамики сконструированы таким образом, чтобы работать в определенном частотном диапазоне. Они не приемлют частоты, не входящие в эти рамки. Если на высокочастотный динамик (твитер) подать низкую частоту, то звуковая картина испортится, а если сигнал еще и мощный, то твитер «сгорит». Высокочастотные динамики должны работать только с высокими частотами, а низкочастотные динамики должны получить от общего звукового сигнала только низкочастотный диапазон. Оставшаяся средняя полоса достается среднечастотным динамикам (мидвуферы). Следовательно, задача кроссоверов заключается в разделении звукового сигнала на нужные (оптимальные) частотные полосы для соответствующих типов динамиков.

Проще говоря, кроссовер — это пара электрических фильтров. Допустим, кроссовер имеет частоту среза равную 1000 Гц. Это означает, что один из его фильтров срезает все частоты ниже 1000 Гц и пропускает только частоты выше 1000 Гц. Такой фильтр называют high-pass фильтром. Другой фильтр, пропускающий частоты ниже 1000 Гц называется low-pass.

Точка пересечения двух кривых есть частота среза кроссовера равная 1000 Гц. В трехполосных кроссоверах присутствует еще и среднечастотный фильтр (band-pass), который пропускает только средний диапазон частот (приблизительно от 600 Гц до 5000 Гц.) На рисунке изображена частотная характеристика трехполосного кроссовера.

Порядок чувствительности — это отношение интенсивности выходного сигнала (dB) кроссовера к частоте входного сигнала при условии, что интенсивность входного сигнала постоянна. Обычно чувствительность (крутизну среза) характеризуют как отношение dB/octave. В силу многих математических причин чувствительность кроссоверов всегда кратна 6 децибелам на октаву (6 dB/octave). Кроссовер первого порядка имеет чувствительность 6 dB/octave. Кроссовер второго порядка имеет чувствительность 12 dB/octave, третьего порядка — 18 dB/octave, и чувствительность кроссоверов четвертого порядка равна 24 dB на октаву.

Рассмотрим low-pass фильтр третьего порядка с частотой среза равной 100 Гц. Как уже говорилось выше, этот кроссовер пропустит только частоты ниже 100 Гц, а частоты выше 100 Гц срежет. Срезание частот будет происходить следующим образом: все частоты выше 100 Гц будут терять на выходе из фильтра свою интенсивность кратно 18 dB в зависимости от октавы, в которую они входят. То есть, частота в 200 Гц (первая октава выше частоты среза) потеряет свою интенсивность на 18 Дб, интенсивность частоты в 400 Гц (вторая октава) упадет 36 Гц, а третья октава (800 Гц) ослабеет на 54 Дб. И так далее, все последующие октавы будут ослабевать кратно 18 Дб. Менее чувствительный low-pass фильтр первого порядка с частотой среза в 100 Гц будет делать тоже самое, только ненужные октавы будут ослабевать не на 18 Дб, а на 6 Дб.
Как видим, фильтры, из которых состоят кроссоверы, не могут сразу срезать ненужные частоты, а делают это постепенно, с разной чувствительностью в зависимости от своего порядка.

Конденсаторы – это самые простые кроссоверы для поканального включения. Мидбасы подключаем к одной паре каналов напрямую, а твитеры – к другой паре каналов через конденсаторы. В большинстве случаев их емкости составляют порядка 3–5 мкФ.

Кроссоверы первого порядка — это простейший пассивный кроссовер, который состоит из одного конденсатора, и одной катушки индуктивности. Конденсатор работает как high-pass фильтр для защиты твитера от ненужных низких и средних частот. Катушка используется как low-pass фильтр. Чувствительность кроссоверов первого порядка низкая — всего 6 Дб на октаву. Положительная черта этих кроссоверов -отсутствие фазового сдвига между твитером и другим динамиком.

Кроссоверы второго порядка. Их также называют кроссоверами Баттерворта, по имени создателяматематической модели этих кроссоверов. Конструктивно они состоят из одного конденсатора и катушки на твитере и одного конденсатора и катушки на низкочастотном динамике. Они обладают более высокой чувствительностью, равной 12 Дб на октаву, но дают фазовый сдвиг в 180 градусов, что означает несинхронный ход мембран твитера и другого динамика. Для устранения этой проблемы небходимо поменять полярность подключения проводов на твитере.

Кроссоверы третьего порядка. У таких кроссоверов на твитере ставится одна катушка и два конденсатора, тогда как на динамике низкой частоты наоборот. Чувствительность таких кроссоверов равна 18 Дб на октаву, и они имеют хорошие фазовые характеристики при любой полярности. Негативная черта кроссоверов III-го порядка — неприемлемость использования временных задержек для устранения проблем, связанных с динамиками не излучающими на одной и той же вертикальной плоскости.

Кроссоверы четвертого порядка. Кроссоверы Баттерворта четвертого порядка имеют высокую чувствительность равную 24 дБ на октаву, что резко уменьшает взаимовлияние динамиков в области разделения частот. Сдвиг по фазе составляет 360 градусов, что фактически означает его отсутствие. Однако величина фазового сдвига в данном случае непостоянна и может привести к неустойчивой работе кроссовера. Эти кроссоверы практически не применяются на практике.

Оптимизировать конструкцию кроссовера четвертого порядка удалось Линквицу и Рили. Данный кроссовер состоит из двух последовательно соединенных кроссоверов Баттерворта второго порядка для твитера, и тоже самое для басового динамика. Чувствительность их также равна 24 дБ на октаву, однако уровень выходного сигнала на каждом фильтре меньше на 6 дБ, чем уровень выходного сигнала кроссовера. Кроссовер Линквица-Рили не имет фазовых сдвигов и позволяет проводить временную коррекцию для динамиков, не работающих в одной физической плоскости. Эти кроссоверы по сравнению с другими конструкциями дают самые лучшие акустические характеристики.

Конструирование пассивных кроссоверов

Как говорилось выше, пассивный кроссовер состоит из конденсаторов и катушек индуктивности. Для того, чтобы собрать пассивный кроссовер первого порядка необходимо иметь один конденсатор и одну катушку индуктивности. Конденсатор устанавливается последовательно на твитер (high-pass filter), а катушка последовательно на вуфер (low-pass filter). Номинальные значения индуктивности для катушки ((H — микрогенри) и емкости ((F — микрофарады) приводятся в таблице в зависимости от желаемой частоты среза кроссовера и сопротивления динамиков.
Кроссовер I порядка (6 dB/octave)

К примеру, подберем емкость и индуктивность для кроссовера с частотой среза 4000 Гц при сопротивлении динамиков 4 Ом. Из вышеприведенной таблицы находим, что емкость конденсатора первого порядка должна быть равной 10 мФ, а индуктивность катушки 0.2 мГ.
Для определения номинальных значений компонентов для кроссовера второго порядка (12 дБ/октава) необходимо значения из этой же таблицы для конденсатора умножить на коэффициент равный 0.7, а значение для катушки индуктивности умножить на коэффициент 1.414. Надо помнить, что для кроссовера второго порядка необходимо два конденсатора и две катушки индуктивности. Составим кроссовер второго порядка для частоты среза 4000 Гц. Для определения значений для обоих конденсаторов умножаем значение из таблицы 10 мФ на коэффициент 0.7 и получим 7мФ. Далее, значение индуктивности 0.2 мГ умножим на коэффицент 1.414 и получим значение индуктивности для каждой катушки 0.28 мГ. Один из этих конденсаторов устанавливается последовательно на твитер, а второй параллельно на вуфер. Одна катушка параллельно на твитер, а вторая последовательно на вуфер.

Пассивные и активные кроссоверы

Отличие между эти двумя типами кроссоверов очень простое. Активный кроссовер требует подвода питания извне, а пассивный — нет. В силу этого активный кроссовер занимает место в звуковой системе до усилителя, обрабатывая звуковой сигнал с предусилителя головного устройства (допустим, автомагнитолы). Далее, после активного кроссовера устанавливаются два или три усилителя мощности. Один усилитель в этом случае не ставится, так как нет смысла разделенные активным кроссовером сигналы сводить в усилителе в единый сигнал. Разделенные сигналы надо усиливать по отдельности. Как видим, активные кроссоверы применяются в дорогих звуковых системах высокого качества.
Пассивные кроссоверы обрабатывают уже усиленный сигнал и устанавливаются перед динамиками. Возможности пассивных кроссоверов ограничены по сравнению с активными, однако их правильное применение может дать хорошие результаты при минимальных финансовых затратах. Пассивные кроссоверы хорошо себя зарекомендовали при требовании к порядку чувствительности менее 18 дБ на октаву. Выше этого предела хорошо работают только активные кроссоверы.

Пассивные кроссоверы в основном применяются для обработки сигнала твитеров и среднечастотных динамиков. Для низкочастотных динамиков эти кроссоверы применять можно, однако резко возрастает требование в качеству конденсаторов и катушек индуктивности, что приводит к их удорожанию и увеличению в размерах. Пассивные кроссоверы плохо переносят перегрузки. Пиковые интенсивности сигнала, поступающие от усилителя, могут менять частоту среза фильтров. Кроме того, перегруженный фильтр ослабляет звуковой сигнал (damping). Поэтому при выборе пассивных кроссоверов обращайте внимание на их способность выдерживать пиковые нагрузки, создаваемые усилителем.
Активные (или электронные) кроссоверы представляют из себя множество активных фильтров, которыми можно управлять и легко изменять частоту среза любого канала. Порядок чувствительности активных кроссоверов может быть любым, от 6 Дб до 72 Дб на октаву (и выше).В основном активные кроссоверы для автомобильных аудиосистем имеют чувствительность 24 Дб на октаву. При такой чувствительности обмен частотами между динамиками практически исключен. Звуковая картина получается очень качественной. Единственный недостаток активных кроссоверов, — это их дороговизна по сравнению с пассивными.

Теперь поговорим о фазовых сдвигах, которые могут возникать в звуковых системах, использующих кроссоверы. Фазовый сдвиг — это неизбежное явление, являющееся следствием конструктивных особенностей high-pass, low-pass и band-pass фильтров.
Фаза — это временная связь двух сигналов. Измеряется фаза в градусах от 0 до 360. Если два одинаковых динамика излучают звуковые волны в противоположной фазе (фазовый сдвиг 180 градусов), то происходит ослабление звука. Проблема устраняется изменением полярности на одном из динамиков .
Когда акустическая система состоит их разных динамиков, работающих в различных частотных диапазонах (твитер и мидвуфер), то устранение фазового сдвига не всегда решается простой сменой «+» на «-«. Длина волны от твитера короче, чем от мидвуфера. Поэтому фронт высокочастотной волны может достигнуть слушателя позже (или раньше) фронта среднечастотной (или низкочастотной) волны. Эта временная задержка является следствием фазового сдвига. Оптимизировать звуковую картину в данном случае можно путем физического выравнивания двух динамиков относительно друг друга в вертикальной плоскости до момента улучшения звуковой картины. К примеру, при частоте волны 1000 Гц временная задержка в одну милисекунду устраняется сдвигом динамиков друг относительно друга на 30 см.

Настройка активного кроссовера

Самое важное в настройке кроссовера — это правильный выбор частоты среза. Если мы имеем трехполосный активный кроссовер, то значит перед нами стоит задача в определении двух точек (частот) среза. Первая точка определяет частоту среза для сабвуфера (low-pass) и начало среднечастотного диапазона для мидвуфера (high-pass). Вторая точка определяет частоту окончания среднего диапазона (low-pass) и отправную частоту высокочастотного диапазона для твитера (high-pass). Самое главное, при установке частот среза кроссовера помнить о частотных характеристиках динамика и не в коем случае не нагружать динамик частотами, которые не входят в его рабочий диапазон.
К примеру, если сабвуфер немного гремит или издает гул (неприятный резонанс корпуса автомобиля) значит он перегружен нежелательными для него средними частотами (выше 100 Гц). Перенесите частоту среза (low-pass) на отметку 75 Гц и/или установите, если возможно, чувствительность на 18 Дб или 24 Дб на октаву. Напомним, что увеличение порядка чувствительности кроссовера (величина dB/octave) более качественно срезает ненужные частоты, не давая им просачиваться через фильтр. Порядок чувствительности high-pass фильтров для мидвуфера можно оставить на 12 Дб/октава (для «мягких» среднечастотных динамиков). Подобная настройка активного кроссовера называется асимметричной.

В этой таблице приведены начальные величины частот среза для различных типов динамиков при настройке активных кроссоверов.

Думаю немного здесь тех, кто дочитал))) Но если суть поняли уже хорошо, кому этого мало стоит почитать статью про кроссовере на сайте «АвтоЗвук». У них есть замечательная рубрика «Вспомнить всё»)

Схема трехполосного кроссовера » Паятель.Ру


Эквалайзер предназначен для разделения аудиосигнала на высокочастотную, среднечастотную и низкочастотную составляющие. Для того чтобы потом эти сигналы подать на вход многоканального УМЗЧ с отдельными акустическими системами для каждого их частотных каналов. Такие схемы радиолюбителям известно очень давно (просто, раньше никто не знал что это, оказывается, — кроссоверы).


Частоты раздела выбраны 240 Гц и 5100 Гц. Низкочастотный канал простирается от 20 Гц до 240 Гц, среднечастотный занимает полосу от 240 Гц до 5100 Гц, а высокочастотный — все, что выше 5100 Гц. Точки раздела даны по уровню (-6dB).

На рисунке 1 показана схема одного из стереоканалов. В схеме двенадцать операционных усилителей, расположенных в шести микросхемах NJM4580L (по паре в каждой). ОУ А2.1 является буферным входным каскадом, обеспечивающим развязку входов фильтров от влияния выходных цепей источников сигнала.

Фильтр на операционных усилителях микросхемы А1 выделяет высокие частоты (выше 5100 Гц по уровню (-6dB)). Затем, эта полоса поступает на выходной предварительный усилитель на А2.2 и далее через разъем Х2 на УМЗЧ высокочастотного канала.

Другой фильтр, — на ОУ микросхемы АЗ выделяет полосу ниже 5100 Гц, то есть полосу содержащую сигналы НЧ и СЧ. Вслед за ним включены еще два активных фильтра.

Фильтр на микросхеме А5 из сигнала полосы, выделенной фильтром на АЗ, выделяет полосу выше 240 Гц (по уровню (-6dB)), то есть, на его выходе оказывается сигнал полосы 240…5100 Гц (по уровню (-6dB), -сигнал средних частот. Который поступает на выходной предварительный усилитель на А4.1, и с его выхода через разъем Х3 на УМЗЧ среднечастотного канала.

Другой фильтр — на А6, выделяет сигнал ниже 240 Гц, то есть, низкочастотной полосы, который через выходной предварительный усилитель на А4.2 поступает через разъем Х4 на УМЗЧ низкочастотного канала. В стереофонической системе таких схем, как показана на рисунке 1, должно быть две.

Блок фильтров (кроссовер) каждого из стереоканалов выполнен в виде самостоятельного узла на собственной печатной плате. Монтажная схема и рисунки печати показаны на рис.2. Печатная плата выполнена с двухсторонним расположением печатных дорожек.

Подстроенные резисторы RP1-RP3 служат для выставки необходимого соотношения уровней частотных каналов. При необходимости повысить усиление в одном частотном канале (или в нескольких частотных каналах) можно подобрав соответствующим образом соотношение сопротивлений резисторов в цепях ООС операционных усилителей А2.2, А4.1 и А4.2, соответственно.

Питается схема от двухполярного стабилизированного источника ±15V. Фильтр можно сделать и на другие частоты раздела. На рисунке 3 показаны схемы звеньев фильтров, выделяющих частоты выше частоты раздела (ФВЧ) и частоты ниже частоты раздела (ФНЧ).

Сама частота раздела зависит от параметров R и С. Величины этих параметров под конкретную частоту можно взять из таблицы 1.

В таблице сопротивления даны в килоомах, емкости — в нанофарадах (47nF = 0,047 мкф.).

Кроссовер имеет следующие параметры:

1. Общий диапазон рабочих частот по уровню (-6 dB) — 10…100000 Гц.
2. Отношение сигнал/шум — ≥94 dB.
3. Коэффициент нелинейных искажений в диапазоне 20-20000 Гц не более 0,03%.
4. Нормальный коэффициент передачи — 1.

Что такое активный кроссовер и зачем он мне? — SublimeAcoustic

Во всех акустических системах используется электронная схема, называемая кроссовером, для разделения звука на частотные диапазоны; он посылает низкочастотные звуки на вуфер, а высокочастотные звуки на твитер. Это важно, потому что каждый из громкоговорителей создан для воспроизведения определенных частотных диапазонов, и они не звучат очень хорошо или даже могут быть повреждены, если работать за пределами своего надлежащего диапазона. Громкоговорители могут фактически искажаться в пределах своего естественного диапазона частот, если им также представлены частоты за пределами их естественного диапазона.Другими словами, если вы отправляете низкие частоты на твитер, высокочастотный звук, воспроизводимый твитером, будет искажен присутствием низкочастотного сигнала.

В большинстве динамиков, которые вы видите, используются пассивных кроссоверов , которые состоят из больших катушек индуктивности и конденсаторов, которые фильтруют низкие частоты от высоких. Но у пассивных кроссоверов есть ряд очень существенных недостатков. Одна большая проблема с пассивными кроссоверами заключается в том, что у них не очень резкий спад.Это означает, что часть энергии низких частот все еще будет достигать твитера, а часть энергии высоких частот все еще достигнет вуфера. Еще один серьезный недостаток пассивных кроссоверов — эффективность; они тратят огромное количество энергии, которую обеспечивает ваш усилитель. Высокочастотные звуки не попадают в низкочастотный динамик (а низкие частоты не доходят до высокочастотного динамика), по сути, просто замыкая их; поэтому мощность тратится впустую в виде тепла, рассеиваемого в компонентах кроссовера.В некоторых случаях до 50% мощности усилителя теряется на тепло.

Но, безусловно, самая большая проблема с пассивными кроссоверами заключается в том, что они значительно ухудшают качество проходящих через них сигналов, внося искажения следующим образом:

  • Интермодуляционные искажения (IMD) : Интермодуляционные искажения — это тип искажений, которые возникают, когда пассивному кроссоверу поручено воспроизводить две или более частот одновременно. Интермодуляция между каждой частотой приведет к появлению дополнительных частот на гармониках и в суммах исходных частот, которые не являются частью исходного сигнала.Это наиболее ярко проявляется при одновременном воспроизведении очень низких и очень высоких частот. Этот тип искажения приводит к нечеткости создаваемого звука, что затрудняет различение отдельных инструментов на звуковой сцене. Системы с активным двухканальным или трехканальным усилителем гораздо менее восприимчивы к интермодуляционным искажениям, поскольку каналы вуфера и высокочастотного динамика управляются отдельными усилителями.
  • Потеря демпфирования : Колпачки и катушки индуктивности, размещенные в цепи между усилителем и катушкой динамика, вызывают потерю демпфирования, что означает, что усилитель более изолирован от динамика и имеет более слабый контроль над движением диффузоров динамиков.В результате получается более грязный и менее точный звук. В системе с двойным усилением усилители подключаются непосредственно к катушкам динамиков без конденсаторов или катушек индуктивности, чтобы помешать способности усилителя точно позиционировать диффузоры, что дает вам значительно более высокое разрешение звука и яркость.
  • Искажение обратной ЭДС : Обратная ЭДС или обратная электродвижущая сила — это напряжение, создаваемое обмоткой динамика, когда импульс конуса заставляет обмотку продолжать движение относительно магнита динамика.Это напряжение, особенно от низкочастотного динамика, течет обратно через кроссовер к усилителю и в канал высокочастотного динамика. Чрезвычайно хаотические взаимодействия, которые могут вызывать эти напряжения, слишком сложны, чтобы даже начать их вычислять. Но они действительно вызывают большие искажения звука. Активные системы с двойным усилением никоим образом не подвержены искажению обратной ЭДС.
  • Фазирование каналов : Как только пассивный кроссовер разделяет аудиосигнал, сигналы вуфера и твитера могут быть не в фазе друг от друга (что означает, что один опережает или отстает от другого) из-за слабых допусков компонентов или связанных с температурой изменений в этих больших дискретных сигналах. компоненты.Это вызывает искажения на частоте кроссовера и вокруг нее, потому что на этих частотах будут работать и твитер, и низкочастотный динамик, но каждый будет в разной фазе. В различные моменты времени в волне вуфер и твитер будут либо бороться друг с другом, либо усиливать друг друга. Это приводит к искажению определения звука.

Все это добавляет значительные искажения к окончательному создаваемому звуку. Аудиоинженеры на протяжении десятилетий тщетно пытались придумать все более сложные устройства пассивных фильтров, чтобы попытаться решить или замаскировать эти врожденные проблемы.

Активные схемы кроссовера , подобные тем, которые используются в Sublime Acoustic K231 , с другой стороны, построены на основе операционных усилителей (операционных усилителей) высочайшего качества, а функции фильтра применяются к линии. входные сигналы предусилителя уровня вместо выходов усилителя высокого напряжения. Эти активные фильтры на много порядков чище и точнее пассивных. Активные фильтры имеют гораздо более резкий спад, 24 дБ / октаву, что позволяет каждому из громкоговорителей полностью сосредоточиться на воспроизведении только тех частот, которые они предназначены для обработки.Активные кроссоверы также более эффективны с точки зрения мощности из-за того, что фильтры применяются во входном аудиосигнале линейного уровня; только энергия, предназначенная для конкретного драйвера, отправляется на усилитель, который им управляет, поэтому нет потери энергии. Но самое большое преимущество активных кроссоверов — это качество звука. В схемах фильтров операционного усилителя вводится исчезающе малое количество шума и искажений, порядка 0,00005% общего гармонического искажения. Все это приводит к чрезвычайно чистому, точному и четко определенному звуковому выходу на ваши усилители.

Чтобы узнать больше о многих преимуществах активных кроссоверов перед пассивными, пожалуйста, прочтите нашу статью по этой теме: «Преимущества активных кроссоверов по сравнению с пассивными»

Кроссоверы

Кроссоверы — Линквиц / Райли — Активные фильтры —

В лучшие кроссоверы …

Лучший электрический кроссовер-фильтр — тот, который поддерживает акустический полярный отклик громкоговоритель во всем частотном диапазоне кроссовера при смещении выхода от одного водителя к другому.Сумма акустических низких и высоких частот выходы должны иметь всепроходное поведение без высоких пиков добротности в группе задерживать. Секция фильтра верхних частот должна подавлять внеполосный драйвер. напряжения на клеммах с достаточно высокой скоростью, так что ход конуса уменьшается с уменьшением частоты, а нелинейные искажения сводятся к минимуму.

The кроссовер должен быть неслышным

Кроссовер должен быть неслышным в программе материал.Это также означает, что характеристики мощности двух драйверов должны быть одинаковыми в области кроссовера, а для этого требуются специальные внимание на этапах разработки концепции и дизайна громкоговорителя.

Кроссоверы могут быть реализованы как пассивные. Сети RLC, как активные фильтры со схемами операционного усилителя или с движками и программным обеспечением DSP. Единственное оправдание пассивным кроссоверам — это их невысокая стоимость. Их поведение меняется в зависимости от уровня сигнала. динамика драйверов.Они блокируют усилитель мощности от попадания максимальный контроль над движением звуковой катушки. Это пустая трата времени, если точность воспроизведения является целью.

Точный Стерео производительность тесты SL — Октябрь 2009 г.

Практически невозможно для одиночного излучатель для покрытия диапазона звуковых частот от 20 Гц до 20 кГц при адекватном звуке уровни давления (SPL) и с широким разбросом вне оси.На басах 50 Гц частота, например, требуется смещение объема воздуха 214 см 3 генерировать 90 дБ УЗД на расстоянии 1 м от источника в свободном пространстве. Возьмите типичный 6.5 драйвер диаметром дюйма (132 мм), и его конус должен сдвинуться на 14 мм. от пика до пика линейно, что намного превышает его разрешающую способность (см. 4).
Однако при 1000 Гц тот же драйвер должен был бы вибрировать только с (50/1000) 2 = 1/400 этой экскурсии для тех же 90 дБ SPL, но теперь конус находится в разрыве области и больше не действует как жесткий поршень, вызывая накопление энергии и ухудшение внеосевого излучения.Таким образом, этот драйвер необходимо будет дополнить с большим для низких частот и меньшим для увеличения высоких, в чтобы получить полный охват частотного диапазона. Затем электрический звуковой сигнал нужно разделить между тремя драйверами.

Правильный кроссовер сигналов от одного драйвера следующий является предметом споров среди аудиофилов, некоторые предпочитают заказать функцию фильтра Баттерворта. Как это часто бывает, один конденсатор и резистор в соединении с твитером не обязательно создаст фазово-линейный кроссовер 6 дБ / октаву, а больше что-то вроде 18 дБ / октаву.акустический отклик из-за собственных 12 дБ / окт. highpass поведение сам твитер. Кроме того, твитер будет давать хорошую интермодуляционные искажения, потому что амплитуда конуса увеличивается до 12 дБ / окт. в сторону низких частот при постоянном SPL, а драйвер для этого не создан. Добавьте к этому широкое перекрытие частотного диапазона высокочастотного и среднечастотного динамиков, с результирующей нерегулярной полярной диаграммой направленности и 6 дБ / окт. кроссовер становится дорогостоящим решением для достижения верности формы сигнала.В лучшем случае, цель может быть достигнута в очень небольшой области пространства и в ограниченном Диапазон частот. Но имеет ли это значение для впечатлений от прослушивания, учитывая некоторые общие наблюдения?

Сети, разделяющие электрический звуковой сигнал между разными драйверами должны быть разработаны с учетом характеристик драйвера и расположение драйверов для получения желаемого акустического кроссовера функция и полярная диаграмма направленности в сочетании с допустимым нелинейным и линейное искажение акустического выхода.Все кроссоверы предполагают дизайн компромиссы. За аудио-артистизм Бетховен-Элита систему, например, я использовал 24 дБ / окт. и 12 дБ / окт. Линквиц-Райли (Ref. 17) и 6 дБ / окт. Акустический фильтр кроссовера Баттерворта. Мой последний В конструкции ORION используются два 24 дБ / окт. фильтры для максимальной точности воспринимаемого звука.

Я сильно предпочитаю активировать линейный уровень. разделение сетей перед усилителями мощности (см. 2, 12, 17). В этом подходе выход усилителя мощности подключается напрямую — за исключением кабеля динамика с очень низким сопротивлением — к звуковой катушке водитель.Усилитель максимально контролирует движение динамика. конус, который дает большее ощущение ясности и динамизма по сравнению с пассивным разделительная сеть между усилителем и драйвером. Активные кроссоверы делают гораздо больше эффективное использование мощности усилителя. Усилитель НЧ-динамика с ограничением не виден твитер, имеющий собственный усилитель. Ограничение усилителя НЧ-динамика может даже не быть заметил в этом случае. Это наверняка будет слышно с пассивным кроссовером, где он может даже перегреться и повредить твитер из-за большого количества высокочастотная энергия в ограниченном сигнале.

Фильтры кроссовера для динамика обычно включают коррекцию частотной характеристики для отдельных драйверов, чтобы получить желаемый общий ответ. Активная сеть имеет то преимущество, что исправляет легко для разной чувствительности драйверов и выравнивания не только отдельные водители, но также и комбинированный ответ. Не иметь дело с взаимодействие между импедансом драйвера и сетью пассивных фильтров дает конструктор активного кроссовера / эквалайзера гораздо больше свободы и контроля над разработать превосходный продукт.

Топология кроссовера ошибки

————————————————- ——

Duelund 3-ходовой функция кроссовера фильтра D3

Недавно я получил интригующую статью покойного Стина. Duelund от одного из его восхищенных последователей. Стин, датский спикер Maniac «, дает забавный вывод известных функций фильтра кроссовера для математически склонен, и он нашел несколько новых.Следить за его текстом больше я легко переписываю некоторые из них здесь и дорабатываю их, чтобы показать потенциально полезный 3-полосный фильтр кроссовера.

A) Переходные идеальные кроссоверы

1) — Кроссовер первого порядка с крутизной 6 дБ / окт. фильтры верхних и нижних частот = Баттерворт, B1 +

H 1 (s) = (s + 1) / (s + 1) = 1, где s = s + jw и полюс на s p = -1 и ноль при s z = -1 взаимно компенсируют друг друга
H 1 = [s / (s + 1)] + [1 / (s + 1)] = HP + LP ==> 2-ходовой

2) — Кроссовер второго порядка возведением в квадрат H 1 (s) ==> Бэкгаард

(H 1 ) 2 = (s 2 + 2s + 1) / (с + 1) 2
(H 1 ) 2 = [с 2 / (с + 1) 2 ] + [2 с / (с + 1) 2 ] + [1 / (s +1) 2 ] = HP + BP + LP ==> 3-ходовой [1]

Фильтры верхних и нижних частот имеют наклон 12 дБ / окт, но Заполняющий полосовой фильтр имеет крутизну только 6 дБ / октаву и его трудно реализовать.На частотах кроссовера w 1 = 0,5 и w 2 = 2 три выхода не совпадают по фазе, а ось вертикальной диаграммы направленности будет наклоняться, когда три отдельных драйвера выровнены по вертикали. Это может быть избежать за счет использования двух заглушек в схеме W-F-T-F-W вместо П-П-Т.

Более практичные решения переходных идеальных кроссоверов основаны на кроссоверах, производных от задержки, где HP (s) = e- sT — LP (s) [2] или они состоят из фильтров нижних и верхних частот, которые перекрываются в область кроссовера таким образом, что сохраняется минимальная фазовая характеристика [3].Их суммарный отклик не является плоским, но, поскольку это минимальная фаза, его можно уравнял. Более крутые склоны можно получить на этих двух типах кроссоверов, но отсутствие синфазного сложения в области кроссовера, как правило, требует симметричное расположение драйверов.

Для дальнейшего изучения рекомендую:
[1] Э. Бэкгаард, «Новый подход к линейно-фазовой громкоговорители с использованием пассивных кроссоверных сетей »
JAES, Vol. 25, pp. 284-294, май 1977 г.
[2] С.Липшиц и Дж. Вандеркой, «Семья линейно-фазовые кроссоверные сети с большим наклоном, полученным с помощью временной задержки », JAES, Vol. 31, стр. 2-19, январь / февраль 1983 г.
[3] С. Липшиц и Дж. Вандеркой, «Использование частоты перекрытие и выравнивание для создания громкоговорителя с линейной фазой с большим наклоном кроссоверные сети », JAES, Vol. 33, pp. 114-126, March 1985

B) Кроссоверы Allpass

3) — Первый заказ кроссовер с крутизной 6 дБ / октава для фильтров верхних и нижних частот = Баттерворт, B1-

H 2 (s) = (s — 1) / (s + 1) = 1e j f когда s = jw, i.е. в величина единица, но есть фазовый сдвиг F (w)

Полюс на s p = -1 и ноль при s z = +1 не отменять, а формировать allpass 1-го порядка.

4) — фильтр Линквица-Райли 2-го порядка (12 дБ / окт., LR2)

H 2 H 1 = (с — 1) (с + 1) / (с +1) (с + 1) = (1 — с 2 ) / (с + 1) 2
H 2 H 1 = [1 / (s + 1) 2 ] — [s 2 / (s + 1) 2 ] = LP — HP ==> 2-ходовой и Allpass 1-го порядка, как указано выше.

HP и LP вообще не совпадают по фазе на 2 x 90 градусов частоты и полярность одного драйвера должны быть изменены, чтобы получить allpass поведение.

5) — Возведение h3 в квадрат и переход к более общему выражение, заменив «2» на «

»

(H 2 ) 2 = (s 2 — 2s + 1) / (с 2 + 2 с +1)
H 3 = (с 2 — как + 1) / (с 2 + как +1)

6) — фильтр Линквица-Райли 4-го порядка (24 дБ / окт., LR4) возведением в квадрат H 3

(H 3 ) 2 = (s 2 — как +1) 2 / (с 2 + как +1) 2 = [с 4 — с 2 2 — 2) + 1] / (s 2 + as + 1) 2

Пусть a = sqrt (2) = 1.41, затем

H 4 = (с 4 + 1) / (с 2 + 1,41 с + 1) 2 ==> двусторонний
что представляет собой проход 2-го порядка с комплексной парой полюсов при -0,71 +/- j0,71
и пара комплексных нулей в +0,71 +/- j0,71 в правой полуплоскости.
Отдельные функции фильтра:

л.с. 4 = с 4 / (с 2 + 1,41 с + 1) 2 и LP 4 = 1 / (с 2 +1.41с + 1) 2

HP и LP вообще не совпадают по фазе на 4 x 90 градусов частоты, т.е. они синфазны.

7) — Пусть a = 4 дюйм (H 3 ) 2 для получения кроссовера с 3-полосным многопроходным двигателем

H 5 = (с 2 — 4 с +1) 2 / (с 2 + 4s +1) 2 ==> 3-ходовой

Это универсальный проход с двумя полюсами реальной оси на -3.73 и два при -0,27. Он имеет действительные нули оси в +/- 3,73 и +/- 0,27, которые объединяются в два Абонементы 1-го порядка.

Числитель многочлена [s 4 -s 2 (a 2 — 2) + 1] = s 4 — 14s 2 + 1
Отдельные функции фильтра:

HP 5 = s 4 / (s 2 + 4s +1) 2
Это 4-й порядок, но на практике имеет крутизну фильтра только 12 дБ / октаву, потому что полюса широко расставлены.

BP 5 = -14s 2 / (s 2 + 4s +1) 2
Крутизна полосового фильтра составляет 12 дБ / окт.

LP 5 = 1 / (с 2 + 4 с +1) 2
Практические крутизны фильтра всего 12 дБ / окт.

Кроссовер находится в точках -6 дБ, и драйверы синфазны так что в полярном отклике нет наклона. Наклон фильтра должен быть круче правда, чтобы кроссовер был более реальным.

8) — Возведение в квадрат (H 3 ) 2 еще раз приводит к (H 3 ) 4 и выбор a = 3 дает allpass

H 6 = (с 2 — 3 с +1) 4 / (с 2 + 3с +1) 4

Имеется 8 полюсов согласно (s 2 + 3s +1) 4 = 0, четыре в s p1 = -2,62 и четыре при s p2 = -0.38

Расширение числителя дает (с 8 — 14 с 6 + 51s 4 — 14s 2 + 1) и, следовательно, числитель полосы пропускания функция становится

N BP = -14s 2 [s 4 — (51/14) s 2 +1] с двумя нулями каждый в s z1 = -1,83, с z2 = -0,55 и s z3 = 0

Отдельные функции фильтра:

LP 6 = 1 / [(s + 2.62) 4 (с +0,38) 4 ]
Фильтр нижних частот имеет 8-й порядок, но на практике имеет крутизну фильтра только 24 дБ / октаву. потому что полюса широко разнесены.

л.с. 6 = с 8 / [(с + 2,62) 4 (s +0,38) 4 ]
Highpass крутизна фильтра составляет 24 дБ / окт, как указано выше.

BP 6 = -14s 2 (s + 1,83) 2 (с + 0,55) 2 / [(с + 2,62) 4 (с +0.38) 4 ]
Крутизна полосового фильтра составляет 12 дБ / окт. Фильтр центрируется по w c = 1, а частоты кроссовера равны w 1 = 0,24 и w 2 = 4,1 при -6 дБ, как показано на графике. Таким образом, 3-полосный громкоговоритель с частотой 120 Гц и Частоты кроссовера 2,05 кГц могут быть построены с использованием этих функций фильтра. Пологий наклон функции полосового фильтра предъявляет строгие требования. от объема смещения СЧ-динамика и его частоты диапазон, чтобы получить целевой акустический отклик.

9) — Интересно сравнить этот Duelund Функция 3-полосного фильтра для кроссовера, использующего фильтры LR4. Кроссовер частоты должны быть на уровне w 1 = 0,24 и w 2 = 4.1 и, следовательно, полюса LR4 расположены на
0,24 * (- 0,707 +/- j0,707) и при 4,1 * (- 0,707 +/- j0,707)

Функции фильтра становятся

LP LR4 = 0,24 4 / (с 2 + 0.34с + 0,24 2 ) 2

BP LR4 = 4,1 4 с 4 / [(с 2 + 0,34 с + 0,24 2 ) 2 2 + 5,8 с + 4,1 2 ) 2 ]

л.с. LR4 = с 4 / (с 2 + 5,8 с + 4,1 2 ) 2

Сумма трех фильтров приблизительно равна всепроходному поскольку две частоты кроссовера находятся далеко друг от друга (1:17).

Фильтры Duelund более плавно спадают через Область кроссовера через фильтр верхних и нижних частот достигает крутизны 24 дБ / окт. Бандпасс покрывает более широкий частотный диапазон из-за более плавного спада 12 дБ / окт. В групповая задержка 3-ходового механизма также отражает это относительное поведение. В частности Duelund не показывает пиков, потому что секции всепроходного фильтра являются первыми. порядок в квадрате. Основываясь на моих экспериментах с 1-м и кроссоверы 2-го порядка, этот визуально более плавный отклик не слышен преимущества, так как количество обострений очень мало.

Кривые АЧХ и групповой задержки были определяется в электронной таблице с использованием методологии, показанной в 12db-hpf.gif.

10) Трехходовой Duelund основан на 8-м порядке полиномиальный, но максимальные крутизны только 4-го порядка по первым 40 дБ затухание. Кажется вероятным, что тот же ответ может быть аппроксимирован 4-м функции заказа. Хорошее совпадение, полученное путем обоснованного предположения, может можно увидеть на графике ниже.

В представлении s-плоскости можно увидеть доминирующую смещение полюсов и аннулирование нескольких соседних пар полюс-ноль.

Таким образом, практичный трехполосный кроссовер Duelund имел бы параметры вроде этого:

a) Частоты кроссовера 0,24 и 4,1 (например, при 120 Гц и 2050 Гц)
Точки кроссовера находятся на уровне -6 дБ.
Выходы фильтров находятся в фазе, когда полоса пропускания средних частот перевернута. полярность.
Полоса пропускания центрируется на нормализованной частоте 1.0 (например, на 500 Гц).

b) НЧ-динамик LP D3 = 0,38 4 / (с + 0,38) 4
Четыре полюса реальной оси при -0,38, которые могут быть реализованы с двумя LR2 фильтры нижних частот в каскаде (например, при 190 Гц).

c) Полоса пропускания средних частот BP D3 = -15s 2 / [(с + 0,28) 2 (с + 3,6) 2 ]
Два нуля в начале координат и два полюса в точке -0.28 может быть реализована с одиночный фильтр верхних частот LR2 (например, при 140 Гц).
Два полюса при -3,6 могут быть реализованы с одним проходом нижних частот LR2 (например, при 1800 Гц). Он находится в каскаде с фильтром верхних частот LR2.

d) Высокочастотный динамик HP D3 = s 4 / (с + 2,62) 4
Четыре нуля в начале координат и четыре полюса при -2,62 могут быть реализованы с помощью двух LR2 фильтры верхних частот в каскаде (например,грамм. при 1310 Гц).

Обратите внимание, что все математические функции предназначены для описания акустический отклик 3-х полосного громкоговорителя. В той мере, в какой низкочастотный динамик, среднечастотные или высокочастотные динамики имеют неплоскую частотную характеристику, которой они должны быть либо выравниваются, чтобы быть плоскими, либо их ответ должен быть частью фильтра функция. В частности, естественный спад низких частот среднечастотного динамика может быть уравновешен с помощью «Линквица» Transform », чтобы получить желаемое поведение фильтра верхних частот LR2, указанное в c) выше.В Аналогично можно рассматривать твитер для двух полюсов из d). НЧ-динамик естественное поведение фильтра верхних частот вызывает опережение фазы, которое, вероятно, далеко от нуля при первую частоту кроссовера и, таким образом, влияет на правильное добавление низкочастотного динамика и среднечастотные выходы. Это можно исправить, разместив все проходы 1-го порядка в Среднечастотный канал, который имитирует фазовый сдвиг НЧ-динамика в фильтре верхних частот.

Трехполосный кроссовер Duelund может стать полезным вариантом для построения громкоговорителя.

См. Также:
Рене Кристенсен, «Активные кроссоверные сети для всех проходов с равными резисторами и равные конденсаторы «, Журнал Общества звукорежиссеров, том 54, № 1/2, 2006 г., январь / февраль, стр. 45–53.

Кроссовер / EQ

| Собственное строительство | Главная панель | Дипольный НЧ-динамик | Кроссовер / эквалайзер | Принадлежности |
| Системный тест | Дизайнерские модели | Прототипы | Активные фильтры | Окружение | FAQ |

Схема операционного усилителя генерирует кроссоверы между высокочастотным и средним частотами, средним и низкочастотным динамиками, а также эквалайзером для 3-полосного, громкоговоритель с открытой перегородкой.
Частоты кроссовера установлены на 100 Гц (12 дБ / октаву левый-правый) и 1400 Гц (24 дБ / октаву левый-правый). 6 дБ / окт. крутизна дифракции с открытой перегородкой на НЧ- и СЧ-динамиках выравниваются, а также переход полупространства в полное пространство между напольный НЧ-динамик и отдельно стоящий среднечастотный динамик. Психоакустическая эквализация есть предусмотрены для области 3 кГц.

Поведение цепи описывается следующим функционалом блок-схема.

Электронная принципиальная схема для реализации вышеуказанного функциональность показана ниже.


Загрузите файл 38xo_eq1.gif чтобы изменить размер схемы на вашем компьютере для распечатки.

Расчетные кривые частотной характеристики для буфера, твитера, СЧ и вуфера результаты можно увидеть в xo_eq2.jpg. Вычтите смещение графика на 20 дБ из вертикальной шкалы, чтобы получить истинные значения усиления. Вы найдете измеренные данные частотной характеристики на | Тестовое задание | страница.

Описание схемы

Описание схемы следует пути прохождения сигнала от входа к трем выходам.

140kLP -6dB — Фильтр нижних частот для блокировки радиочастоты вмешательство. Затухание на 6 дБ для компенсации следующего каскада усиления на 6 дБ.

100-200HP и +6 дБ — Полочный фильтр верхних частот с 6 дБ выгода для перехода между НЧ-динамик на полу излучает полупространство, а основная панель излучает в полный космос. — shlv-hpf.gif

2760NF — Режекторный фильтр для учета различий в отклик в свободном и диффузном поле уха, а также разница между уровнем звукового давления при записи и среды воспроизведения.- indexr1.gif, Дизайнерские модели — H

Буфер — источник привода с низким сопротивлением для следующих три канала.

Канал твитера:

1440HP — Первая секция фильтра верхних частот 24 дБ / окт, 1400 Hz L-R акустический кроссовер на средние частоты. — xo12-24.gif

+/- 2,5 дБ — Регулировка усиления с диапазоном 5 дБ и точная линейная шкала дБ. Предыдущая двухсторонняя диаграмма резисторов устанавливает усиление канала и обеспечивает номинальное значение 3.Управляющее сопротивление 5 кОм для получения диапазона регулировки 5 дБ. — gain-adj.gif

1440PH — Две фазосдвигающие цепи с задержкой на все проходы для компенсировать акустические фазовые различия между выходами твитера и среднечастотника при наложении частотный диапазон кроссовера. Разница фазового сдвига возникает из-за того, что звуковая катушка твитера находится перед в среднечастотные звуковые катушки и высокочастотный отклик твитера. — allpass.gif

1440HP — Секция второго высокочастотного фильтра 24 дБ / окт, 1400 Hz L-R акустический кроссовер на средние частоты.- xo12-24.gif

Среднечастотный канал:

1440LP — Две секции фильтра нижних частот для акустического кроссовера 24 дБ / октава, 1400 Гц L-R на твитер. — xo12-24.gif

90HP — Первая секция фильтра верхних частот 12 дБ / окт, 100 Гц L-R акустический кроссовер на вуфер.
Операционный усилитель управляет аттенюатором с заданным выходным сопротивлением 5,2 кОм. управление глубиной режекции фильтра 400NF вместе с фильтром 4.22k резистор. — attnrout.gif

400NF — Notch-фильтр (резонатор серии R-C-L) с частотой 2,5 Гц индуктор для выравнивания пик отклика от заднего шасси водителя и перегородочный фильтр нижних частот. Это влияет на 6 дБ / окт. крутизна дипольной дифракции и делает ее более крутой. — indexr2.gif

90-500LP — Выравнивание спада 6 дБ / октаву дипольного отклика среднего диапазона и второй секции фильтра верхних частот 12 дБ / окт, 100 Гц L-R акустический кроссовер на низкочастотный динамик.Выравнивание проводится только до 90 Гц до используйте спад на 6 дБ / октаву панели ниже этой частоты как часть кроссовера. — shlv-lpf.gif

Низкочастотный канал:

99LP — Фильтр нижних частот для акустики 12 дБ / окт., 100 Гц, левый-правый кроссовер на средние частоты. — xo12-24.gif

+/- 2,5 дБ — Регулировка усиления с диапазоном 5 дБ и точная линейная шкала дБ. Предыдущая двухсторонняя диаграмма резисторов устанавливает усиление канала и обеспечивает номинальное значение 3.Управляющее сопротивление 5 кОм для получения диапазона регулировки 5 дБ. — gain-adj.gif

290NF — Режекторный фильтр с индуктором 2,5 Н для выравнивания 1/4 пик длины волны линии передачи 1/2 длины шкафа. — indexr2.gif

10-300LP — Полочный фильтр нижних частот для выравнивания 6 дБ / окт. спад низкочастотного динамика дипольный отклик. — shlv-lpf.gif

2HP — Фильтр верхних частот для блокировки любого постоянного напряжения смещения от достигнув усилителя мощности для вуфера.Низкая частота среза фильтр верхних частот снижает низкочастотные фазовые искажения для повышения реалистичности басов размножение.

Все операционные усилители — Burr-Brown OPA2134.
Компоненты схемы можно приобрести у таких поставщиков, как Digi-Key и Mouser.

А пустая печатная плата, список материалов и диаграмма загрузки для упрощения конструкции кроссовера / эквалайзера PHOENIX доступна электроника.
Печатные платы общей топологии WM1 и MT1 можно использовать для построения выбранных участков схемы.

Дистанционный регулятор громкости и другие элементы управления

Как я уже упоминал в «PS» к звуку Воспроизведение Очень важно иметь регулятор громкости воспроизведения на месте прослушивания. В идеале управление имеет цифровое считывание, так что можно сразу вернуться к желаемому установка после того, как она была найдена для конкретного CD или LP.
Для корректировки случайных дисбалансов каналов на положение прослушивания, приятно иметь под рукой регулятор баланса.
Иногда желательны переключатели полярности каналов. Методы записи можно исследовать, изменив полярность одного канала. Слышимость абсолютной полярности проверена реверсирование обоих каналов.
Наконец, для такого громкоговорителя, как PHOENIX, плоско-осевой и подобный в зависимости от мощности некоторые записи могут звучать ярко, потому что датчик микрофона расположен слишком близко к инструментам. Чтобы исправить эти ситуации, я обнаружил, что наклон частотной характеристики вниз на 3 дБ / декаду является тонким, но эффективным средством.Наклон тоже полезно при прослушивании очень близко к динамику в небольшом пространстве или при прослушивании на более низких уровни громкости.

К кроссоверу / эквалайзеру можно добавить регулятор наклона, добавив схемы к буферному каскаду, который управляет тремя каналами фильтра (3db_buff.gif ).



Отклик схемы наклона определяется двумя верхними кривые графика 3db_oct1.jpg с переключателем, установленным в положение «включено» и «выключено».

Один из способов получить удаленный регулятор громкости — построить отдельно размещенный предусилитель, который подключается кабелем к кроссоверу / эквалайзеру.Все необходимые функции управления можно собрать в небольшой корпус для удобной настройки с места прослушивания. Схема для этого показано в preamp1.gif, gain-adj.gif. Это совмещает в себе функции регулировки громкости, баланса, моно-стерео, полярности и наклона. Частотная характеристика регулятора наклона определяется двумя нижними кривые 3db_oct1.jpg . Пуповина между предусилителем и кроссовером / эквалайзером состоит из четырех коаксиальных кабелей для входов и выходов левого и правого каналов, а также два провода с экраном для питания +/- 15 В и заземления.

Если вы хотите поэкспериментировать с наклоном -3 дБ / декада control, то вы можете сначала создать его пассивную версию и использовать в существующей система. 3db_oct2.gif

Усилители мощности

Уже много лет я использую свой собственный 8-канальный источник питания усилитель, который был разработан на основе единственного источника питания National Semiconductor LM12. операционные усилители мощностью 40 Вт на канал, для системы, подобной PHOENIX. Сегодня можно было бы выбрать LM3886 , продаются по 9 долларов за штуку.Печатная плата не требуется для питания, установленного на радиаторе. операционные усилители, потому что несколько дополнительных компонентов могут быть подключены точка-точка с помощью терминала полоски и медная пластина для заземления сигнала (3886amp.gif ). Звуковая катушка представляет собой очень легкую нагрузку на усилитель, и в этом случае отсутствует риск высокочастотных колебаний из-за емкостной нагрузки. Используйте один операционные усилители на драйвер. Я не счел необходимым обеспечивать защиту динамика и управляйте даже высокочастотным динамиком от усилителя мощности с полной полосой пропускания.

Если вам нужно большее напряжение или ток, используйте операционные усилители в мостовой или параллельной конфигурации. Соединение двух устройств удваивает колебание напряжения, но не увеличивает максимальный выходной ток. Это полезен для нагрузок с более высоким сопротивлением. Параллельное подключение двух устройств удваивает максимальный выходной ток, но сохраняет тот же перепад напряжения. Это полезно для управление нагрузками с низким сопротивлением. Несколько операционных усилителей могут быть подключены параллельно для увеличения текущая способность n раз.А 200 Усилитель W может быть построен с двумя параллельно включенными LM3886 в каждой ветви моста. конфигурация. Оцените новый LM4780 двойной усилитель мощности. Он имеет два усилителя мощностью 60 Вт в одном корпусе, что дает точное тепловое отслеживание, что важно при мостовом подключении или параллельном подключении усилителей.

Блок питания для нескольких операционных усилителей должен иметь возможность подавать большое количество мгновенного тока, который требует низкого импеданса трансформатор и большие фильтрующие конденсаторы.(3886pwr.gif )
В качестве альтернативы вы можете рассмотреть аккумуляторное питание, при котором аккумуляторы заряжаются непрерывным током. Источник питания является основным стоимость для этого типа решения DIY усилителя.

Желательна мощность более 40 Вт на канал, так как она имеет тенденцию большее чувство легкости звук при воспроизведении на высокой громкости. Усилители, которые я использовал в своих конструкциях динамиков, и которые показали себя очень хорошо, были сделаны
Hafler (модели DH-220 и DH-200),
ATI (Amplifier Technologies Inc., модели AT1504, AT1506, AT1802, AT6012),
BEL (коричневый электронный Лаборатория, +1408259 8648 голос, модель 1001),
Muse Electronics (модель 160),
Jeff Rowland Design Group (модели MC-6, Concentra, Monoblock 6).

Чтобы узнать о других вариантах, посетите следующие веб-сайты с интересным дизайном мощности и предусилителя для энтузиастов DIY-аудио:
Собственный сайт — Дуг Селф
Borbely Audio — Эрно Борбели
Аудиостраницы — Род Эллиотт, e.грамм. одиночный чип 50 Вт / 8 Ом усилитель мощности

В то время как низкочастотный динамик лучше всего управлять от твердотельного усилитель, основная панель хорошо подходит для ламп с низким уровнем искажений и мощностью усилители. 8-дюймовые драйверы генерируют уровень звукового давления 99 дБ выше 250 Гц при 1 Вт / 1. м, снижаясь до 92 дБ при 100 Гц. Нижняя чувствительность твитера по мощности 87,5 дБ по-прежнему достаточно, из-за в целом низкого энергопотребления большинства программ материал. (Design Models-I, FAQ16, FAQ20)

Во всех случаях наиболее важными являются низкий выходной импеданс (<0.4 Ом) и низкие искажения (<0,1%) усилитель в диапазоне частот от 5 Гц до 50 кГц.


| Собственное строительство | Главная панель | Дипольный НЧ-динамик | Кроссовер / эквалайзер | Принадлежности |
| Системный тест | Дизайнерские модели | Прототипы | Активные фильтры | Окружение | FAQ |

Акустический кроссовер | Выживший на небольших площадках

Для громкоговорителей кроссовер используется для разделения полнодиапазонного звука на несколько «полос пропускания», при этом каждая полоса пропускания соответствует определенному корпусу или драйверу.Например, нет необходимости посылать целую кучу высокочастотной информации на громкоговоритель большого диаметра, если у вас также есть удобное устройство, которое лучше для топ-класса. С другой стороны, неспособность отфильтровать низкочастотную информацию — хороший способ вывести из строя выходной преобразователь, предназначенный для высокочастотных сигналов.

Красиво реализованный кроссовер создает плавный переход от коробки к коробке и от водителя к водителю. Кроссоверы также могут помочь добиться максимальной производительности от цепи усилитель / громкоговоритель — опять же, потому что проталкивание материала к драйверу, который не может его воспроизвести, — пустая трата энергии.

В большинстве случаев мы думаем о кроссовере как об электрическом устройстве. Независимо от того, является ли сеть фильтров связкой пассивных компонентов на конце кабеля динамика или DSP, установленным перед усилителями, мысленный образ кроссовера — это процессор сигналов.

… но помните, как я говорил об акустических резонансных цепях? Реальность профессиональной аудио-жизни, особенно в маленьких комнатах, такова, что поведение электрических устройств постоянно проявляется в акустической форме.За последние несколько лет я обнаружил, что создание акустических кроссоверов между размывкой сцены и громкоговорителем FOH (Front of House) может быть невероятно полезным.

Почему это важно в маленьких помещениях

В небольшом помещении не всегда есть много лишних сил. Редко бывает практично развернуть систему громкой связи, которая может работать «не более чем на прогулке» большую часть шоу. Вместо этого вы, вероятно, используете МНОГО возможностей аудиосистемы в любой момент времени.

Даже если у вас есть много свободного места, у вас часто не хватает свободного места.Маленькое заведение становится шумным в большой спешке — не только из-за акустики, но и из-за того, что средний зритель находится «чертовски близко» от сцены и громкоговорителя.

Взятые вместе, эти проблемы представляют собой чрезвычайно веские причины, чтобы не тратить свой бюджет на мощность и / или SPL звуком, который вам просто не нужен. Традиционно решение этой проблемы принимает форму отказа от усиления целых источников или каналов. (Часто это может быть и, к сожалению, уместно. Я участвовал в нескольких шоу, где один человек был настолько громким, что все, ЗА ИСКЛЮЧЕНИЕМ их, были в ПА.) Однако подход «все или ничего на канал» иногда бывает чересчур. Что может быть лучше, так это использовать мощный и эффектный, но разумно применяемый субтрактивный эквалайзер.

Агрессивная фильтрация

Хороший способ проиллюстрировать, что я имею в виду под «мощным и впечатляющим, но при этом разумно применяемым субтрактивным эквалайзером», — это показать вам некоторые результаты анализа. Например, вот моя отправная точка для вокального HPF (фильтра высоких частот):

Частота фильтра 500 Гц. По сути, я отбрасываю все, что составляет около 250 Гц или ниже.

«Но разве это не звучит очень тонко?» — спросите вы?

Действительно, временами он звучит немного тонковато. Если у меня не очень много мытья монитора, или у певца нет голоса, богатого низкими и средними частотами, или если они просто не хотят вставать прямо в микрофон, тогда мне нужно перекатывать отфильтровать. С другой стороны, в ситуациях, когда мониторы были громкими, у вокалистов были сильные голоса, а губы прилипали к микрофонам, я использовал фильтры HPF до 1 кГц или более.

Дело в том, что промывка сцены часто дает мне все, что мне нужно для low-mid в вокале, так зачем дублировать эту энергию в FOH PA? Если я создаю хороший переход между громкоговорителем и тем, что уже есть в комнате, мне нужно тратить энергию только на то, что мне нужно для ясности.

А теперь след для гитарного усилителя:

Конечно, вам не обязательно постоянно нуждаться в чем-то столь же экстремальном. Однако в такой фильтрации гитары замечательно то, что вы выбросили все, кроме «души» инструмента — от 400 Гц до 2 кГц. В частности, с «чрезмерно скрученными» гитарными звуками, для того, чтобы гитара действительно присутствовала в живом миксе, вам нужно больше средних частот, чем то, что вы получаете. Конечно, вы можете включить ВСЮ гитару, чтобы получить то, что вам нужно, но почему? Вы убьете публику.Гораздо лучше «просто увеличить средние частоты», ничего не повышая.

… и даже если гитара действительно находится в PA только во время соло, этот вид фильтра все же может быть хорошей вещью для реализации. Если вам нужно ДЕЙСТВИТЕЛЬНО нажать на газ для ведущей партии, вы можете не отрывать людям головы пронзительными высокими частотами, а также не топать ритм-гитаристом и басистом.

Комбинируя хорошо отфильтрованный звук со сценической громкостью, вы эффективно эквалайзируете гитару без необходимости полностью подавлять естественный звук усилителя.(Это всего лишь акустическая версия того, что в любом случае делают многополосные эквалайзеры. Вы выбираете частотный диапазон для работы, а все остальное остается в покое. Происходит ли это исключительно с электрическими сигналами или в сочетании с акустическими событиями, имеет значение, но в конечном итоге вторичный выпуск.)

А как насчет бас-барабана?

Опять же, такие вещи подходят не во всех контекстах. Вы бы не сделали этого для джазового концерта … но во МНОЖЕСТВЕ других ситуаций от бочки вам понадобится «удар» и правильно расположенные «поп» или «щелчок».”

Вот и все.

В небольшом зале бесполезно воспроизводить большую часть средних частот рок- или поп-музыки. Все, что вы делаете, это перебираете все остальное, что заставляет вас включать все остальное, что делает весь ваш микс ДЕЙСТВИТЕЛЬНО ГРОМКОЙ.

Вместо этого вы можете создать акустический кроссовер, чтобы «немного подсластить» удар, не становясь громче, чем необходимо.

Все мокрые

Экономия мощности и громкости также применима в ситуациях, когда вы хотите, чтобы эффекты исходили от PA.Очень легко стать слишком громким, когда вы хотите наложить на что-то реверберацию, задержку или даже хорус. Причина этого в том, что эти эффекты содержат «сухой» (необработанный) компонент, который необходимо правильно смешать с «влажным» звуком. В таком случае может случиться так, что вы в конечном итоге слишком сильно затянете весь звук — потому что хотите услышать эффекты. «Сухой» звук в сигнале сочетается с «сухим» звуком в комнате, что дает акустический результат, который не такой «мокрый», как хотелось бы… поэтому вы увеличиваете громкость до тех пор, пока не пройдет «сухой» звук. PA подавляет звук в комнате.

Это может быть довольно громко.

Однако вместо грубой силы вы можете еще больше изменить соотношение «влажность» в пользу эффекта.

На самом деле, я бывал в некоторых ситуациях, когда, скажем, малый барабан находился в нужном месте без какой-либо помощи со стороны PA. В этом случае я настроил маршрутизацию так, чтобы реверберация малого барабана была на 100% влажной — никакого «сухого» сигнала. У меня уже был весь необходимый мне «сухой» звук от малого барабана в комнате, поэтому я просто включил «мокрый» ревербератор до тех пор, пока общий акустический результат не стал тем, что я хотел.

Суть всего в том, что на небольшом пространстве вы можете получить чертовски приличный звук без громко кричащего PA. Вам просто нужно использовать звук, который у вас уже есть, и очень выборочно добавлять биты, которые нуждаются в небольшой помощи. Чем более мелкозернистым вы сможете создать этот акустический кроссовер, тем больше вы сможете изменить общий акустический результат по своему желанию… в пределах разумного, конечно.

Основы цифрового кроссовера

Цифровые кроссоверы — одна из основных сильных сторон линейки продуктов miniDSP.В этом примечании к приложению мы дадим обзор цифровых кроссоверов и того, чем они отличаются от пассивных кроссоверов и других типов активных кроссоверов. Обладая высокой степенью гибкости, удобным интерфейсом и непревзойденной ценой, цифровые кроссоверы miniDSP предлагают идеальное решение как для домашних мастеров, так и для профессионалов в области громкоговорителей / систем. Итак, без дальнейших подробностей, давайте начнем с того, как построить аудиокроссовер?

Пассивные кроссоверы [Вверх]

В пассивном кроссовере используются только такие компоненты, как резисторы, катушки (катушки индуктивности) и конденсаторы для разделения сигнала от усилителя мощности на разные полосы частот для разных драйверов — например, низкочастотный динамик, среднечастотный динамик, высокочастотный динамик.(Термин «пассивный» относится к устройству или схеме, которые не могут управлять потоком электронов, подаваемым от источника питания, такого как транзистор, лампа или операционный усилитель.)

На следующей схеме показана типичная конфигурация системы, в которой регулировка громкости () выполняется в предусилителе, а пассивный кроссовер расположен в корпусе громкоговорителей. На диаграмме показан двухполосный кроссовер второго порядка, который имеет относительно плавные наклоны среза низкочастотного и высокочастотного динамиков — для более крутых наклонов потребуется больше компонентов.Кроме того, более сложные динамики, такие как трехполосные или четырехполосные, будут иметь намного больше компонентов, чем показано здесь. Как видите, такая схема пассивного кроссовера представляет собой комбинацию конденсаторов, резисторов и катушек индуктивности.


Блок-схема системы с пассивным кроссовером

Активный кроссовер [Вверх]

Активный кроссовер, напротив, делит полосу частот с помощью сигнала линейного уровня и обычно располагается между предусилителем и усилителями мощности.Каждый драйвер громкоговорителя имеет свой собственный выделенный канал усиления, как показано на схеме ниже.

Подключение драйвера напрямую к каналу усилителя улучшает коэффициент демпфирования и дает усилителю больший «контроль» над драйвером. (Конденсатор часто используется последовательно с твитером, чтобы защитить его от возможных низкочастотных переходных процессов или переходных процессов постоянного тока, особенно при включении или выключении.) Большие — часто дорогие — пассивные компоненты между каналами усилителя и драйверами динамиков. больше не нужны.Это преимущество еще больше для трех- и четырехполосных динамиков, поскольку им требуются более высокие значения компонентов для более низких частот кроссовера.

Блок-схема системы с активным кроссовером (с аналоговыми входами)

Цифровой кроссовер [Вверх]

До недавнего времени большинство активных кроссоверов было реализовано с использованием аналоговых схем, как правило, с использованием операционных усилителей для реализации определенных типов топологий схем. Переключатели или подключаемые модули выбирают разные частоты кроссовера.Этот тип активного кроссовера ограничен тем фактом, что каждый фильтр должен быть реализован с физической схемой . Например, для увеличения крутизны кроссовера потребуются дополнительные аналоговые схемы, что непросто, когда устройство находится в поле.

Благодаря современной технологии DSP (цифровой обработки сигналов) активные кроссоверы могут быть реализованы полностью с помощью цифровых вычислений. Это означает, что обработку звука можно изменить намного проще, без каких-либо изменений оборудования. Объем обработки звука ограничен только доступной мощностью DSP.Цифровые кроссоверы также поддерживают прямой цифровой ввод от цифрового источника, такого как компьютер. На следующей диаграмме показана типичная конфигурация системы, в которой регулировка громкости может осуществляться цифровым способом либо в источнике, либо в самом кроссовере. (Обратите внимание, что цифровые кроссоверы по-прежнему поддерживают аналоговый вход, как показано на диаграмме выше.)

Блок-схема системы с активным кроссовером (с цифровыми входами)

Преимущество miniDSP и как построить кроссовер? [Вверх]

Цифровые кроссоверы

от miniDSP включают в себя множество дополнительных функций, обеспечиваемых гибким встроенным DSP и дружественным пользовательским интерфейсом.Мы также собрали обширную библиотеку заметок по применению, чтобы помочь вам максимально использовать эти функции. Ознакомьтесь с приведенными ниже примечаниями к приложению, чтобы начать!

Гибкость . Кроссоверы miniDSP охватывают диапазон от простых двухполосных до сложных четырехполосных (или даже пятиполосных) конфигураций. В следующих примечаниях к приложению объясняется, как это делается:

Параметрическая коррекция . Все наши кроссоверы включают в себя обширные возможности параметрической эквализации для коррекции реакции динамика громкоговорителя, решения проблемных режимов комнаты и для настройки общего отклика системы.См. Следующие примечания к приложению:

Расширенное программирование биквадратов . Кроссоверы miniDSP включают в себя функцию, которая обеспечивает практически бесконечную гибкость и настраиваемость драйвера и реакции системы.

Задержка / выравнивание . Выравнивание по времени на всех выходных каналах важно для обеспечения плавного отклика в области кроссовера. См. Примечание по применению Как согласовать драйверы динамиков по времени.

Что еще нужно? [Вверх]

Помимо самого активного кроссовера, вам потребуются громкоговорители с драйверами.Вы можете создать набор с нуля или преобразовать существующий громкоговоритель в активный, удалив пассивный кроссовер.

Вам потребуется достаточное количество каналов усиления: по одному на драйвер громкоговорителя. Возможно, у вас уже есть достаточно стереоусилителей. В противном случае многоканальные усилители, предназначенные для домашнего кинотеатра, будут работать хорошо и доступны по очень разумным ценам, а если у вас есть склонность к DIY, то также доступны печатные платы усилителя мощности класса D с двумя, четырьмя и даже шестью каналами.Или наша серия пластинчатых усилителей PWR-ICE может идеально подойти для вашего проекта.

Вам также потребуется уметь проводить акустические измерения. Мы рекомендуем бесплатную программу Room EQ Wizard (REW) вместе с нашим измерительным USB-микрофоном UMIK-1. Мы составили заметку к приложению, чтобы показать вам, что делать: Измерение громкоговорителей с помощью UMIK-1 и REW! (Если у вас есть измерительный микрофон и / или программное обеспечение, это тоже хорошо, если вы можете получить достаточно точные измерения.)

Наконец, вы должны захотеть учиться! Освоение активных кроссоверов — это приключение, и мы рады быть его частью. Пожалуйста, зарегистрируйтесь и присоединитесь к нашему форуму, чтобы присоединиться к другим единомышленникам, создающим активные акустические системы.


Сопутствующие товары — 2-полосный кроссовер DSP

Калькулятор кроссовера

Этот калькулятор кроссовера поможет вам создать набор динамиков с потрясающим звучанием. Он скажет вам, какие конденсаторы и катушки индуктивности вам нужны для создания пассивного кроссовера либо для двух динамиков (двухполосный пассивный кроссовер), либо для трех динамиков (трехполосный пассивный кроссовер).

В 2-полосном режиме калькулятор использует импеданс высокочастотного и низкочастотного динамиков для создания кроссовера для двухполосных динамиков . Выбрав три динамика, он становится калькулятором 3-полосного кроссовера , если вы также хотите включить в свой дизайн среднечастотный динамик.

Также есть пара дополнительных цепей для одного динамика. Один для стабилизации импеданса динамика при изменении частоты (Zobel), а другой для уменьшения громкости (L-pad).

Из этой статьи вы узнаете, почему, если вы хотите добиться наилучшего звука, вам нужно более одного динамика, и как, используя правильные электронные компоненты, вы можете передавать только наиболее подходящие частоты на каждый динамик. К концу вы узнаете кроссовер низких частот от кроссовера высоких частот.

Почему больше динамиков лучше, чем один

Если вы новичок в области дизайна акустических систем Hi-Fi, вам может быть интересно, , почему мы не можем использовать только одну акустическую систему? В конце концов, вы, вероятно, найдете в своем доме устройства, в которых есть только один динамик, например, небольшой переносной радиоприемник или мобильный телефон.Но отлично ли они звучат на всех частотах?

Распространенной жалобой на конструкции с одним динамиком является отсутствие низких частот. Это означает низкий уровень громкости и искажения звука на низких частотах, например, басовый инструмент в музыкальной дорожке. Чтобы решить эту проблему, вы можете увеличить громкоговоритель, но тогда громкость высоких частот будет низкой. Для дизайна Hi-Fi динамиков мы ищем одинаковой громкости звука в максимально широком диапазоне частот .

Решение состоит в том, чтобы иметь два или три (может быть, больше, но они встречаются реже) специализированных громкоговорителей внутри каждого громкоговорителя. Громкоговоритель, который выводит высокие частоты, называется высокочастотным динамиком , а тот, который воспроизводит низкие частоты, называется низкочастотным динамиком .

Для установки с тремя динамиками у вас также будет среднечастотный динамик для охвата диапазона частот между высокочастотными и низкочастотными динамиками более высокого качества.

Однако, когда дело доходит до подключения нашего решения с несколькими динамиками к усилителю, возникает проблема.Кабель динамика содержит всех частот (как электронные сигналы), поэтому низкочастотный динамик по-прежнему будет получать высокие частоты, а высокочастотный динамик — низкие частоты. Это несоответствие частот приведет к искажению звука и даже может повредить динамик, если он получит достаточно громкий сигнал на неправильной частоте.

Конструкция пассивного кроссовера

Одним из решений этой проблемы является разделение сигнала , поступающего от усилителя, в соответствии с частотой сигнала. Тогда, например, низкочастотные сигналы пойдут на низкочастотный динамик, а высокочастотные сигналы — на высокочастотный динамик.Комбинация правильных конденсаторов и катушек индуктивности создает фильтры , которые позволяют передавать только правильный диапазон частот на правильный динамик (или драйвер).

Когда задействованы два динамика, это называется конструкцией 2-полосного пассивного кроссовера . Для трех водителей он известен как 3-полосный пассивный кроссовер . Он называется «пассивным», так как динамик не требует дополнительного источника питания.

Еще одно решение, с которым вы можете столкнуться, — это конструкция активного кроссовера , которая включает разделение сигнала перед усилением, при этом каждая специализированная акустическая система имеет усилитель, требующий включения динамиков.Обратите внимание, что этот калькулятор применим только к конструкциям пассивного кроссовера.

Для двухполосного кроссовера у вас есть кроссоверный фильтр нижних частот и кроссоверный фильтр верхних частот . Фильтр нижних частот пропускает частоты на меньше, чем определенное количество , тогда как фильтр верхних частот пропускает только более высоких частот . Частота кроссовера — это то место, где фильтр нижних частот начинает затухать, а фильтр верхних частот начинает увеличивать амплитуду сигнала.Типичное значение для частоты 2-полосного кроссовера составляет 2000–3000 Гц.

Трехполосный кроссовер добавляет полосовой фильтр , который выбирает средние частоты для среднечастотного динамика. Теперь, когда музыка воспроизводится через динамик, каждый диапазон частот имеет одинаковый уровень звука с минимальными искажениями.

Заказ и тип фильтра

Этот калькулятор позволяет вам выбрать порядок кроссовера и характеристики фильтра. Самым простым является кроссовер 1-го порядка , в котором используется только один конденсатор и одна катушка индуктивности.Он имеет крутизну 6 дБ / октаву , что является наименьшей возможной крутизной. Значение наклона говорит нам, сколько внимания уделяется фильтру при изменении частоты. Эта простая конструкция сводит к минимуму потери мощности.

Тем не менее, по-прежнему позволяет сигналам попадать не в тот динамик (из-за низкого значения крутизны фильтра), поэтому повреждение высокочастотного динамика все же может быть нанесено, если он получает значительный сигнал с более низкой частотой, чем он может обрабатывать.

Подведем итог по характеристикам проектов более высокого порядка.Дизайн кроссовера второго порядка:

  • Имеет крутизну 12 дБ / октаву , что обеспечивает большее ослабление нежелательных сигналов.
  • Обычно используется, поскольку в нем по-прежнему используется относительно небольшое количество компонентов.
  • Обеспечивает адекватную защиту высокочастотного динамика твитера.
  • Имеет широкий выбор характеристик фильтра, включая Butterwork, Bessel, Linkwitz и Chebyshev.

Кроссовер третьего порядка:

  • Имеет крутизну 18 дБ / октаву , что обеспечивает еще большее ослабление внеполосных частот.
  • По-прежнему не слишком сложен, чтобы внести значительную потерю мощности.
  • Доступен с характеристиками фильтра Баттерворта или Бесселя.

Наконец, для кроссовера четвертого порядка:

  • Имеет очень крутой наклон 24 дБ / октаву .
  • представляет собой сложную конструкцию с большим количеством компонентов.
  • Содержит компоненты, которые могут начать взаимодействовать друг с другом, влияя на качество звука.
  • Могут быть заметны потери мощности, снижающие уровень звука динамика.

Как пользоваться калькулятором кроссовера динамиков

  1. Выберите количество динамиков в вашем дизайне, которое вы найдете в верхней части калькулятора кроссовера. Для кроссоверов выберите два динамика (твитер и низкочастотный динамик) или три динамика (высокочастотный динамик, среднечастотный динамик и низкочастотный динамик).

    Для пары дополнительных схем (Zobel и L-pad) выберите один динамик . См. Ниже более подробную информацию о схемах Zobel и L-pad.

  2. Выберите желаемый порядок и отфильтруйте характеристики . Напомним, что кроссоверный фильтр 2-го порядка предлагает хороший компромисс между сложностью и качеством.

  3. Введите импеданс каждого из ваших динамиков, который вы должны найти в соответствующих листах технических характеристик.

  4. Введите частоту кроссовера . Для настройки с двумя динамиками найдите диапазоны частотных характеристик динамиков и выберите частоту, которая перекрывается обоими динамиками.

    При проектировании для трех динамиков вам необходимо установить низкую и высокую частоту кроссовера, используя один и тот же метод. Обратите внимание, что вы можете выбрать только разброс между этими частотами в 3 или 3,4 октавы.

  5. Теперь вы увидите значений конденсатора и компонентов катушки индуктивности, которые вам понадобятся для вашей конструкции пассивного кроссовера в разделе результатов. Вы также получаете принципиальную схему , так что вы знаете, как подключить компоненты для создания кроссоверного фильтра.

Пример расчета двухполосного пассивного кроссовера

Теперь давайте рассмотрим, как рассчитать относительно простой двухполосный кроссовер 2-го порядка с характеристиками Баттерворта, состоящий из двух конденсаторов и двух катушек индуктивности. Уравнения для четырех компонентов следующие:

конденсатор 1 = 0,1125 / (полное сопротивление твитера * частота кроссовера)

конденсатор 2 = 0,1125 / (полное сопротивление вуфера * частота кроссовера)

индуктор 1 = 0.2251 * импеданс твитера / частота кроссовера

индуктор 2 = 0,2251 * импеданс низкочастотного динамика / частота кроссовера

Уравнения для других порядков и типов фильтров аналогичны приведенным выше, но с разными константами. Вы можете найти все это в книге Вэнса Дикасона под названием The Loudspeaker Design Cookbook , 7th edition (2006), pages 163–169.

Допустим, у нас есть импеданс твитера 6 Ом, импеданс вуфера 4 Ом и частота кроссовера между ними 3000 Гц.Затем вы должны рассчитать каждый компонент как:

конденсатор 1 = 0,1125 / (6 * 3000) = 6,25 * 10 -6 F = 6,25 мкФ

конденсатор 2 = 0,1125 / (4 * 3000) = 9,375 * 10 -6 F = 9,375 мкФ

индуктор 1 = 0,2251 * 6/3000 = 0,0004502 H = 0,4502 мГн

индуктор 1 = 0,2251 * 4/3000 = 0,0003001 H = 0,3001 мГн

Этот пример был относительно простым, но для кроссоверов более высокого порядка этот калькулятор кроссовера позволяет легко определить, какие компоненты вам понадобятся для создания индивидуальной конструкции динамиков.

Дополнительные цепи — Zobel и L-pad

Если вы установите количество динамиков в калькуляторе равным одному, вы сможете выбрать одну из двух дополнительных схем, включающих один динамик — Zobel и L-pad . Давайте кратко рассмотрим эти схемы.

Схема Зобеля

Динамик содержит катушку с проводом, которая действует как индуктор. Это поведение затем приводит к изменению импеданса динамика на в зависимости от частоты звука.Однако расчеты для схемы кроссовера предполагают постоянное сопротивление динамика .

Решение состоит в том, чтобы разместить схему Zobel между схемой кроссовера и динамиком, которая стабилизирует импеданс динамика, как видно из схемы кроссовера.

Схема Зобеля довольно проста и состоит из резистора и конденсатора, подключенных параллельно динамику (как показано на принципиальной схеме).

Введите индуктивности динамика и сопротивления (эти значения должны быть в спецификации динамика), и калькулятор выдаст значения конденсатора и резистора для этой цепи.

Уравнения для номиналов конденсатора и резистора в цепи Зобеля следующие:

  • R z = 1,25 * R s
  • C z = L s / R z 2

где:

  • R z — значение резистора в цепи Зобеля
  • R s сопротивление динамика
  • C z — значение конденсатора в цепи Зобеля
  • L s — индуктивность динамика

Например, если динамик имеет сопротивление 6 Ом и индуктивность 1.3 мГн, расчеты будут следующими:

R z = 1,25 * 6 = 7,5 Ом

C z = 0,0013 / 7,5 2 = 0,000023 = 23 мкФ

L-образная контактная площадка

Эта схема используется для ослабления сигнала, поступающего на динамик, и состоит из двух резисторов в расположении, которое напоминает букву «L» (как показано на принципиальной схеме). Введите импеданс динамика и величину ослабления , требуемую в децибелах (дБ), чтобы рассчитать значения двух резисторов.

Формулы для двух резисторов:

  • R 1 = Z с * ((10 (Убыток / 20) - 1) / 10 (Убыток / 20) )
  • R 2 = Z с / (10 (Потеря / 20) - 1)

где:

  • R 1 — последовательный резистор (резистор 1 на принципиальной схеме)
  • Z s — сопротивление динамика
  • Loss — затухание сигнала в дБ
  • R 2 — параллельный резистор (резистор 2 на принципиальной схеме)

В качестве примера предположим, что мы хотели ослабить динамик с импедансом 8 Ом на 5 дБ.Расчет для двух резисторов:

R 1 = 8 * ((10 (5/20) - 1) / 10 (5/20) ) = 3,5 Ом

R 2 = 8 / (10 (5/20) - 1) = 10,28 Ом

Pass LabsPhase когерентные кроссоверные сети

Рисунки Кирка Рейдера.

Важность фазовой характеристики в звуковой цепи в последнее время стала более предметной из-за заявлений оборудования о фазовой когерентности (выходной сигнал имеет такое же фазовое соотношение, что и входной сигнал).Не особенно очевидно, что две разные частотные составляющие сигнала могут поступать в устройство в одно и то же время и появляться в разное время, но это чрезвычайно распространено. Все аудиокомпоненты в некоторой степени искажают фазу сигнала — даже воздух изменяет синхронизацию сигнала по времени, но самыми большими нарушителями являются громкоговорители и их кроссоверные сети. Фазовые сдвиги в звуковом сигнале разрушают форму волны важных характеристик атаки многих инструментов и препятствуют нашей способности воспринимать локализацию изображения, размывая видимый источник.Они могут изменять устойчивые формы волны вокальных звуков так, чтобы певец казался десяти футов шириной.

Исторически сложилось так, что фазовая целостность аудиосигнала считалась гораздо менее важной, чем амплитудные и гармонические / интермодуляционные искажения, но по мере того, как эти проблемы решаются, и качество воспроизведения улучшается, фазовые искажения становятся более заметными. Вопрос о слышимости этих искажений стал предметом жарких дискуссий относительно различимости абсолютной фазы, частотно-зависимых фазовых сдвигов и скорости фазового сдвига.Тем не менее мы знаем, что ухо чувствительно к фазе и использует фазовые сигналы для определения направления. Полагая, что должное внимание к фазе действительно дает лучший звук, я расскажу о конструкции кроссоверных сетей, в которых фазовые искажения всегда минимальны.

ЗАЧЕМ ИСПОЛЬЗОВАТЬ КРОССОВЕРЫ?

Необходимое зло, кроссоверная сеть существует исключительно для того, чтобы улучшить неспособность большинства драйверов громкоговорителей покрыть полный звуковой диапазон. Рассматриваемый как поршень с регулируемой массой, работающий на акустическую нагрузку, типичный конический громкоговоритель получает ровность своего отклика за счет подавления двух противоположных эффектов — его отклонения (которое уменьшается в квадрате частоты), умноженного на сопротивление акустической системы. нагрузка (которая увеличивается пропорционально квадрату частоты).

Рисунок 1 показывает это соотношение в нормированных логарифмических масштабах. Эти две функции компенсируют друг друга, создавая ровный акустический выход между точками спада. На некоторой высокой частоте (где длина акустической волны меньше окружности конуса) акустическое сопротивление стабилизируется до постоянного значения. Поскольку отклонение диффузора уменьшается на квадрат частоты, результирующая кривая частотной характеристики (отклонение, умноженное на акустическое сопротивление) скатывается на уровне 12 дБ / октаву.При низкочастотном резонансе динамика, где на ходу преобладает податливость подвески, а не масса диффузора, появляется еще один спад, также на 12 дБ / октаву. Как правило, диффузорные драйверы плохо работают в диапазоне частот от 10 до 1, и для покрытия звукового спектра от 20 Гц до 20 кГц вам могут потребоваться три разных драйвера, каждый из которых предназначен для определенного диапазона от 20 до 200 Гц для низкочастотного динамика, От 200 до 2000 Гц для среднего диапазона и от 2 до 20 кГц для твитера. Вы можете послать сигнал полного диапазона всем драйверам параллельно, но быстро обнаружите, что они не могут воспроизводиться за пределами своего диапазона.По мере того, как они изо всех сил пытаются это сделать, могут возникнуть серьезные искажения и возможные повреждения. Сеть кроссовера делит звук между драйверами. В идеале, когда драйверы воспроизводят посланные им сигналы, их выходы смешиваются вместе, чтобы сформировать акустическую копию исходного сигнала, как если бы разделения никогда не было.

ИЗМЕНЕНИЕ ФАЗЫ ПОКАЗАТЕЛЯ КВАДРАТНЫХ ВОЛН

Одна из причин, по которой прямоугольный сигнал является полезным тестовым сигналом, заключается в том, что его форма чрезвычайно чувствительна к любым изменениям амплитуды или фазы.Он состоит из богатого набора гармоник, и любое изменение их амплитуды и фазы искажает эту прямоугольность. Я полагаю, что идеальная система с высоким качеством воспроизведения должна будет пройти тест прямоугольной волны, где прямоугольная волна будет закодирована на соответствующий носитель, и в результате воспроизведения будет создаваться акустическая прямоугольная волна в непосредственной близости от уха слушателя. Большинство частей звуковой цепи довольно хорошо пропускают прямоугольные волны, если их тщательно спроектировать. Громкоговорители представляют собой самую большую проблему, и хотя некоторые из них представляют хорошие прямоугольные волны на определенных частотах и ​​углах, на сегодняшний день я не видел громкоговорителя, который прошел бы общий тест прямоугольной волны.

Когда мы посылаем прямоугольную волну в систему громкоговорителей и наблюдаем полученное изображение на экране осциллографа, мы видим небольшое сходство с

меандр, за исключением исходной периодичности. Драйверы громкоговорителей, комната и микрофон ухудшили форму волны. Если бы мы могли устранить все эти источники искажений, мы все равно могли бы обнаружить, что наша прямоугольная волна сильно изменена, а фаза серьезно искажена кроссоверной сетью.

КРОССОВЕРЫ ЗАМЕНА ФАЗЫ

Все фильтры, активные или пассивные, изменяют фазу.Однако с некоторыми типами фильтров, когда выходные сигналы нижних и верхних частот смешиваются вместе, исходные фазовые и амплитудные отношения точно воссоздаются. Такие кроссоверные фильтры когерентны по фазе, а их выходные сигналы верхних и нижних частот комплементарны по фазе. Чтобы оценить когерентность данной пары фильтров, мы измеряем электрическую сумму их выходных сигналов, а затем математически складываем их; исследование результата на предмет амплитудных и фазовых искажений. На некоторых фильтрах мы обнаруживаем, что инвертирование выходного сигнала фильтра верхних или нижних частот приводит к более точной общей амплитуде или фазовой характеристике, и мы также рассмотрим эти возможности.

На рис. 2 показаны результаты такого теста с некоторыми достаточно распространенными типами кроссоверных сетей. Эти конкретные схемы разработаны для систем с двойным усилением, с низким импедансом источника и высоким импедансом нагрузки. Обратите внимание на использование буферов инвертирования фазы для инвертирования в некоторых случаях. (Конечно, в реальной системе этого можно было бы легче достичь, поменяв полярность на клеммах громкоговорителей.)

Топологии на рис. 3 предназначены для уровней мощности, а не предусилителя, с использованием катушек.Как любят говорить в учебниках, расчет значений оставлен читателю в качестве упражнения. Примеры 6 дБ / октава и инвертированные 12 и 18 дБ / октава дают вполне условные суммы, и, что примечательно, мы видим, что оба случая 12 и 18 дБ / октава дают идентичные результаты по амплитуде и фазе. Из всех этих фильтров только один, кроссовер с низким уровнем 6 дБ / октава, имеет точную амплитудную и фазовую характеристики при повторной сборке выходов.

ПРОСТОЙ, НО ЭФФЕКТИВНЫЙ

В приложениях, где драйверы имеют широкую полосу пропускания и могут выдерживать низкую скорость спада, кроссовер 6 дБ / октава может дать отличные результаты, особенно с планарными драйверами, такими как электростатические системы и Magnepans.

Схема на рис. 4 дала мне отличные результаты с Tympani 1D и MG 2A и служит хорошим примером того, как хорошо работают простые недорогие подходы. У меня не было возможности попробовать это с их новыми пистолетами-пулеметами, но я ожидаю аналогичных улучшений по сравнению со стандартными системами. Используя как конденсаторы, так и катушки, он имеет плоское входное сопротивление 10 кОм или выше.

Те, кто желает отказаться от катушек и чей предусилитель может управлять нагрузкой 5 кОм, могут попробовать эквивалентную схему на рис.5, что дает те же результаты с потерей усиления на несколько децибел. Схема на рис. 6 (которая использует буферы активного импеданса, чтобы придать схеме очень высокий входной импеданс и очень низкий выходной импеданс) не имеет этих потерь. Возможны различные типы буферов. Подходят буферы IC (такие как LM 302 или LM 310), операционные усилители (выход которых соединен с инвертирующим входом) и простые повторители напряжения эмиттер / источник / катод с одним устройством без отрицательной обратной связи. Схемы на рис. Все 4–6 проходят наш тест с прямоугольной волной, и все имеют наклон 6 дБ / октаву.

СУММИРОВАНИЕ ДЛЯ ПЛОСКОГО ОТВЕТА

Еще более интересным является метод, показанный на рис. 7. Активная схема собирает дополнительный по фазе выход из разности между входом и выходом одного фильтра. Это гарантирует, что сумма двух выходов будет идеально ровной по амплитуде и фазе. Чтобы фильтр был эффективным, он должен демонстрировать единичное усиление в своей полосе пропускания, иначе характеристика спада будет иметь скачкообразный характер по сравнению с обычным регулятором тембра, но в остальном это может быть фильтр любого типа.

Этот подход позволяет использовать крутизну фильтра более высокого порядка в фазовом когерентном кроссовере, как показано на рис. 8, где мы отмечаем некоторые интересные явления. Точное дополнение максимально плоского фильтра 12 или 18 дБ / октаву имеет пик, который увеличивается с крутизной и добротностью фильтра, и всегда имеет наклон 6 дБ / октаву. Один из этих незначительных недостатков, пик, может быть уменьшен путем снижения добротности фильтра, как в примерах на фиг.9, где характеристики на фиг.2.

Рисунок 10 показывает нам, что эффект аналогичен, но меняется на противоположный, если вы используете в этой конфигурации фильтр нижних частот вместо фильтра верхних частот. К сожалению, я не знаю, как можно добиться спада дополнительного выходного сигнала с наклоном более 6 дБ / октаву, и вы должны выбрать, будет ли это проход низких или высоких частот, основываясь на информации о драйверах. В большинстве случаев вы должны назначать более высокий крутизну твитеру, поскольку он обычно требует большей защиты от внеполосных сигналов.В таких фильтрах сопротивление дифференциального усилителя должно быть намного больше, чем выходное сопротивление фильтра. На рисунке 11 показано, что происходит, когда они только в 5 раз больше: кривая спада составляет примерно -20 дБ. Это не очень желательная характеристика, но часто не очень практично размещать многомомогальные сопротивления в дифференциальной цепи из-за шума и входные токи смещения ОУ. На рисунке 12 показано простое решение этой потенциальной проблемы. Буферизация выходного сигнала фильтра дает ему выходной импеданс, близкий к нулю, и полностью устраняет этот эффект.

ОБЩИЙ ОТВЕТ СИСТЕМЫ

До сих пор мы рассматривали только фазовые и амплитудные характеристики кроссоверной сети и то, насколько легко вы можете добиться фазовой когерентности в таком устройстве. Однако мать-природа не собирается отпускать нас так легко. Эти сети управляют элементами громкоговорителей, и хотя мы можем сделать фильтры идеальными, акустическая сумма включает фазовые и амплитудные искажения драйверов. Интересная работа Роберта Баллока о чувствительности обычных кроссоверных сетей к дефектам драйверов вдохновила меня на исследование фазокогерентных фильтров на предмет тех же явлений.

Компьютерная модель для двух разных высокочастотных динамиков и двух разных низкочастотных динамиков, показанная на рисунке 13, согласуется с нашим предыдущим анализом поршня с регулируемой массой. Один случай допускает запас в одну октаву между спадом динамиков и точкой кроссовера (500 Гц для твитера, 2000 Гц для вуфера и 1000 Гц кроссовера), а второй случай допускает запас в две октавы. Фактический акустический выход — это сумма характеристик кроссовера и динамика. Я пробовал различные комбинации в компьютерной модели и обнаружил (рис.14), что во всех случаях возникают серьезные амплитудные и фазовые искажения.

Означает ли это, что фазово-когерентные кроссоверы бесполезны? Не обязательно. Известно, что примеры этих фильтров хорошо работают, особенно с планарными драйверами, которые точно не моделируются как поршни и не демонстрируют серьезных амплитудных аномалий, которых мы могли бы ожидать. Однако обратите внимание, что, хотя фильтр может честно рекламироваться как фазово-когерентный, это не гарантирует, что система будет такой же, и я рекомендую внимательно прослушать такой кроссовер с предполагаемым громкоговорителем.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *