Калькулятор фильтров акустических систем: 404 – страница не найдена

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!

Разделительный фильтр для двухполосной акустической системы

Всем привет, продолжаю серию обзоров про самодельную акустику. Про динамики начало тут. Сегодня о том, как не надо делать разделительный фильтр.

Что такое разделительный фильтр (для любителей англицизмов «кроссовер»)?
Это устройство, пропускающее определенные частотные составляющие в сигнале и ослабляющее остальные. Фильтр может быть реализован в виде аналоговой схемы (пассивные и активные фильтры), а также реализован программно или в виде цифрового устройства (цифровые фильтры).
Если в акустической системе больше одного динамика, то что бы динамики играли согласовано по своим частотным диапазонам, необходим фильтр, который даст динамику играть в своей полосе частот, в своей «зоне комфорта».

Но есть главная особенность. Фильтр для акустической системы нельзя рассчитать, слишком много факторов будут влиять на конечную АЧХ акустики (параметры динамика, расположение их на корпусе, бафлстеп и пр.) Нужны измерения конкретных динамиков в конкретном корпусе. Конечно, это касается домашнего Hi Fi, а не low автозвука и поделок из отечественных динамиков в ящике для хранения картофеля.

Так как здесь все же сайт для

для обзоров товаров, заказанных в зарубежных интернет-магазинах

а не форум по звукотехнике, я расписывать все подробно не буду, но очень рекомендую ознакомится с этой статьей и данным разделом форума.

Теперь посмотрим на то, что предлагают китайцы тем, кто все таки решился пойти по простому пути и поставить готовый фильтр.
Так как проект у меня ультрабюджетный, я выбрал самое дно рынка, самый дешевый и простой разделительный фильтр для двух полос.
Плата фильтра продается по одной.

Размеры платы и подключения:

Тут есть система перемычек:

Без перемычек — «нормальный» режим.
С1 перемычка — усиление высоких частот (ВЧ).

С2 перемычка — усиление низких частот (НЧ).
Обе перемычки — усиление всего и вся))

Внешний вид платы:

Клеммы: вход с усилителя, выход для НЧ динамика и выход для ВЧ динамика.
Так на вскидку, тут фильтр второго порядка (катушка+конденсатор) на НЧ и фильтр первого порядка на ВЧ (конденсатор).
Аттенюатор из резисторов отсутствует, если у Вас отличается чувствительность (громкость) динамиков, то это Ваши проблемы.
Примерно такую передаточную характеристику мы ждем от такого фильтра:

Но давайте рассмотрим подробнее, перевернув плату топология становится на свои места:

Это все же фильтр первого порядка на НЧ с сабсоник фильтром.

Конденсатор тут стоит последовательно с катушкой. На ВЧ работают один либо пара конденсаторов.
Вот, собственно, и разница между НЧ фильтром второго порядка и первый порядок + сабсоник:

Сабсоник может быть полезен как раз для мелких динамиков, что бы низкие частоты не шли на динамик, не способный их воспроизвести.
Посмотрим теперь номиналы элементов:

Электролит 220 мкФ 50 В, пленка 1,5 мкФ 100 В 2 шт.
Индуктивность катушки я не смог определить, она очень мала.
Вот ее параметры: Ферритовый каркас 6 мм в диаметре 20 мм длиной, намотана 17 витков проводом 1 мм.

Измеренные графики работы этого фильтра:

По два графика — это работа перемычек.
Что же мы видим? Да то, что фильтр-то, нифига не фильтрует.
По НЧ индуктивность совсем не работает (зеленая линия), не заваливает АЧХ к середине (басовик будет играть весь диапазон), второй график (желтый) работа сабсоника. По ВЧ — обычный фильтр первого порядка. В принципе, все это плату можно заменить одним конденсатором 3,3 мкФ.

Результат (точнее отсутствие результата) вполне ожидаемо, фильтр по НЧ не работает, сэкономили на катушке. Но для моего проекта пойдет и этот)) Но, если задумаете делать много полосную систему, перечитайте еще раз эту статью.

Продолжение следует.

Спасибо за просмотр. Удачных покупок!

Схемы фильтров для акустических систем

Трёхполосные акустические системы, состоящие из трёх динамиков, являются самым удачным решением для высококачественного звуковоспроизведения. В них используются три типа звуковых головок. Они отличаются по размеру, конструктивным особенностям и полосе воспроизводимых частот. Для разделения всего частотного диапазона выдаваемого усилителем низкой частоты используются полосовые фильтры-кроссоверы. В них используются конденсаторы дроссели и, реже, резисторы.

Сделать своими руками фильтр для динамика НЧ очень просто.Основным элементом устройства является индуктивность или дроссель. Катушка включается последовательно с низкочастотным динамиком.

Фильтр для низкочастотного динамика

Фильтр нижних частот из дросселя и конденсатора большой ёмкости называется схемой Баттерворта второго порядка. Он обеспечивает спад частот выше частоты среза до 12 dBна октаву. Схема работает следующим образом. Индуктивность в LC контуре выполняет функцию переменного резистора. Его сопротивление прямо пропорционально частоте ивозрастает с увеличением диапазона. Поэтому высокие частоты практически не попадают на НЧ динамик. Такую же функцию выполняет и конденсатор. Его сопротивление обратно пропорционально частоте и он включается параллельно громкоговорителю.

Поскольку схема устройства должна хорошо пропускать низкие частоты и обрезать высокие, то конденсаторы такого устройства имеют большую ёмкость.Пассивный фильтр для динамика может быть выполнен по более сложной схеме. Если соединить две схемы Баттерворта последовательно, то получится устройство четвёртого порядка из двух индуктивностей и двух конденсаторов. Оно обеспечивает спад частотной характеристики низкочастотного громкоговорителя в 24 децибела на октаву.

Для того чтобы выровнять частотную характеристику и более точно согласовать схему Баттерворта и динамик, между катушкой индуктивности и конденсатором, включается резистор с небольшим сопротивлением. Для этой цели лучше использовать проволочные резисторы.

Фильтры для динамиков своими руками

Сделать фильтр для динамика совсем не сложно. Он состоит всего из двух элементов – конденсатора и катушки индуктивности. Рассчитать параметры радиоэлементов для пассивной схемы низкой частоты второго порядка проще всего на онлайн калькуляторе. Там можно задать желаемый уровень среза и сопротивление акустической головки. Программа выдаст требуемую ёмкость конденсатора и индуктивность катушки. Например, выбран уровень среза 150 Гц, а сопротивление динамика равно 4 Ом. Калькулятор выдаст следующие значения:

Ёмкость конденсатора – 187 мкф
Индуктивность катушки – 6,003 мГн

Требуемую ёмкость можно получить из параллельно соединённых конденсаторов К78-34, которые специально разработаны для работы в акустических системах. Кроме того есть обновлённая линейка конденсаторов аналогичного типа. Это KZKWhiteLine. В качестве недорогих аналогов, радиолюбители часто используют конденсаторы типа МБГО или МБГП.

Катушка индуктивности на 6 мГн наматывается на оправке диаметром 1 см и длиной 6 см. Поскольку катушка не имеет магнитного сердечника в качестве бобины можно использовать цилиндр из любого материала, на который для удобства намотки, нужно сделать щёчки. Для намотки используется медный провод типа ПЭЛ диаметром 1 мм. Длина проволоки 84 метра. Намотку нужно делать виток к витку.

Расчет кроссовера для акустики75

Расчет кроссовера

Кроссоверы для акустики авто самодельные

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

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

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

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

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

Тема сведения акустических систем довольно популярна среди радиолюбителей. Этому способствует не только желание созидать, благо динамиков нынче на любой бюджет, но также и неудовлетворительное качестве серийной акустики. Изготовление фильтров требует как правило большого опыта, отчасти эмпирического, так как строгий математический расчет в лице симуляций никак не отражает звучание, и тем более не может дать ответ как сводить. Примерная прикидка не всегда дает ожидаемые результаты.

Виной тому отсутствие внятной теории именно сведения, а не электрических фильтров, с ними все ясно, чего нельзя сказать про сведение, где все базируется на нюансах которые в литературе как правильно не описаны. Цель данной статьи поведать некоторые особенности проектирования фильтров на реальном примере. В этой статье, к величайшему сожалению, не будет полноценного расчета или инструкции как брать и делать, ибо каждый случай уникален и требует персонального рассмотрения, и в лучшем случае можно указать на что обратить внимание и задать вектор размышлений в целом.

Важные характеристики АС

Для начала разберёмся чем характеризуется акустическая система. Тут три характеристики: амплитудная, фазовая и импедансная.

АЧХ считается наиболее важной, так как больше определяет звучание, впрочем не в ней счастье, ровная АЧХ еще не гарантия хорошего звука.
ФЧХ сама о себе не слышна, может быть слышен резкий перегиб фазы в точке раздела.
ИЧХ вовсе на звучание не влияет, зато влияет на усилитель, но не на каждый, а лишь на тот у которого высокое внутреннее сопротивление, в частности ламповые.

Из-за кривого импеданса многие колонки могут не спеться с лампой, вся неровность импеданса вылезет в АЧХ. В каком-то случае это может пойти на пользу, но надеяться на это не стоит, хотя бы потому, что такая акустика будет крайне чувствительна к усилителю, станут слышны лампы, их режимы, а сравнение с каменным усилителем становится вообще не корректным.

Потому, если задаться цель построить акустику мало чувствительную к усилителю, необходимо обеспечить постоянство импеданса во всем диапазоне частот, а это накладывает определенные ограничения. В частности это обязывает применять фильтра настроеные на равную частоту среза и имеющие равную добротность.

Это правило позволяет для настройки фильтра контролировать только линейность импеданса, что исключает необходимость измерения АЧХ фильтров и в случаи отсутствия хорошего микрофона в измерении ачх динамиков, то есть можно обойтись минимальным набором приборов: генератором (возможно программным) и вольтметром.

Практическая работа

Плавно переходим от теории к практике. Достались мне винтажные колонки под названием Kompaktbox B 9251. И первое что было сделано – произведено прослушивание.

С холодным камнем звук был в среднем не плох, а если говорить конкретно, то местами хороший, а местами как попало. С теплой лампой играть вообще отказались. На основе этих наблюдений был сделан вывод о наличии глубоко зарытого потенциала. Вскрытие показало, что немецкие инженеры решили обойтись одним единственным конденсатором последовательно с ВЧ головкой. Измерение АЧХ дало страшную картину. На рисунке АЧХ одной колонки, кривая с глубокой дыркой на 6 кгц из-за плохого контакта разъема, на нее внимание не обращать. АЧХ отдельно ВЧ и НЧ приведены ниже.

Частота раздела

Тут самое время задуматься о частоте раздела. Обычно частота раздела выбирается на ровных горизонтальных участках, вдали от резонансов и завалов, стараясь обойти внезапные неравномерности как потенциальные источники искажений. А если вспомнить что существует фаза, о которой мало известно, а если известно, то векторно ачх на бумажке не сложишь, а из-за кривизны фаз даже на идеально ровной ачх что-то вылезет, что-то провалится в большей или меньшей степени. Также надо помнить что может дать сам динамик, особенно ВЧ, скажем не надо заставлять дюймовый купольник играть от двух, а тем более одного килогерца, даже если он способен их отыграть по АЧХ.

Не забывайте, что большой ход порождает интермодуляционные искажения, поэтому каждому размеру динамика соответствует свой диапазон частот. В свете вышесказанного понятие частоты раздела размазывается на область, куда стоить сводить, а конечную точку подбирать иначе, например на слух. Или вовсе не подбирать, но про это чуть позже.

Итак, смотрим какие уникальные динамики нам достались. Высокочастотник начинает валить с 1,3 кгц, значит ниже его пускать нельзя. С другой стороны низкочастотник пытается играть по самые 10 кгц, с переменным успехом. Однако здравый смысл подсказывает, что выше килогерца его пускать плохая затея. И что спрашивается делать, если рабочие диапазоны динамиков не пересекаются?

Тут есть два варианта: если спады имеют адекватную крутизну, то лучше всего сводить в ямку, особенно если ямка получается широкой. В случае же нашем, когда спады круты как обрывы, надо держатся подальше от самого крутого из них. Чаще всего это может случится с высокочастотником, им всегда тяжко работать у нижней границы диапазона, поэтому им целесообразнее облегчить жизнь возлагая воспроизведение нижней части диапазона на НЧ динамик, который отыграет хоть плохо, но не нагадит. Поэтому ограничиваем диапазон участком от 1,5 кгц до 2,2 кгц.

Порядок фильтра и его добротность

Следующий параметр, с которым надо определиться – это порядок фильтра и его добротность. В данной статье будут рассматриваться два порядка, первый и второй.

С первым все просто: есть катушка, есть конденсатор, считаем их параметры под требуемую частоту среза и при надобности корректируем значения до получения желаемой АЧХ, ФЧХ, ИЧХ.
Со вторым порядком по-хитрее, там уже две катушки и два конденсатора. От значений номиналов зависит такой параметр как добротность, он определяет крутизну спада АЧХ и в некоторой степени сдвиг фазы. Поскольку влияние фазового сдвига и крутизны умозрительно не прикинешь, остается просто выбрать в какую сторону думать. А думать тут в сторону низкой добротности, читай больше индуктивности в катушках, меньше емкости в конденсаторах.

Как выбрать порядок. Тут руководствуются уже знакомыми соображениями о том, на что способны излучатели, в особенности высокочастотник. Если большой ход ему противопоказан (как в нашем случае) то предпочтение отдаем второму порядку.

Для полноты картины следует упомянуть, что порядок также определяет степень совместной работы динамиков, но это уже информация для самостоятельного размышления.

Импедансная характеристика динамиков

Когда с примерными параметрами все более или менее ясно, самое время переходить к практике. Снимаем импедансную характеристику динамиков. С целью оценки сопротивления на графике имеется лесенка с шагом в один Ом. Скачек на 110 герцах это переключение с 10 Ом на 20.

Разумеется с такими горбами ни один фильтр нормально, и уж тем более расчетно работать не будет, особенно фильтр НЧ. Фильтру ВЧ этот подъем работать в общем то не мешает, однако как упоминалось ранее такой подъем на конце диапазона приведет к подъему высоких частот, в случае если усилитель имеет высокое сопротивление. Это можно использовать и во благо, оставив подъем небольшим.

Для выравнивания этих подъемов применяют так называемую цепочку Цобеля. Она состоит из последовательно включенных резистора и конденсатора. Проще всего ее подобрать методом научного тыка: берется реостат, горсть конденсаторов, и все это двигается пока не получится ровная линия.

Для примерного представления что от чего зависит привожу набор графиков для различных емкостей и сопротивлений. Ступенька начинается с 10 Ом.

Зная минимальное сопротивление НЧ звена, нужно привести к такому же и ВЧ звено. Тут много вариантов как соединить два резистора и цепочку Цобеля, и каждый кто решился на такой отважный шаг как сведение сам способен определить вид подключения и номиналы резисторов, поэтому описывать данную процедуру здесь излишне. Конкретно в данных колонках по результатам предварительного прослушивания решено было оставить родные резисторы на 2,2 ома и цепочку Цобеля параллельно ВЧ динамику.

Сведение фильтров

Теперь начинается финальный этап – сведение фильтров. Пора намотать катушки. или не намотать? Мотать всегда лень, нет провода, каркасов, конкретных значений индуктивности. В виду этих причин поискав в хламе нашлись пары катушек на 0,8 мкг и 3 мкг – на них и пришлось строить. В крайнем случаи всегда же можно домотать или отмотать лишнее.

По графику видно, что раздел попал в район 1,8 кгц, что вполне вписывается в задуманные границы. Подбором конденсаторов удалось добиться следующего импеданса. На частоте раздела имеется два бугорка, но их высота меньше полу ома – это не критично. Это не конечный его вид, в последствии был несколько увеличен резистор в цепочке Цобеля пищалки.

На приведенных выше картинках АЧХ как самого фильтра, так и АЧХ динамиков с его включением.

Фазировка динамиков

На этом сведение подходит в концу. Остается только определиться с фазировкой динамиков. Тут есть как минимум три способа: на слух, по форме АЧХ и по фазовому сдвигу на частоте раздела. Если у динамиков АЧХ и ФЧХ в меру линейная, и фильтр фазу на разделе сильно не накручивает, то при смене правильной фазы на неправильную на частоте раздела появится глубокий провал, пропустить его сложно. В таком случае стоит подгонять фазу по по ее сдвигу. Сделать это можно осциллографом подавая на горизонтальную развертку сигнал с усилителя, а на вертикальное отклонение с микрофона.

Подают на вход усилителя синус с частотой раздела и не меняя взаимного расположения микрофона и колонки переключают ВЧ и НЧ динамики. По одинаковости фигур Лиссажу делается вывод о равенстве фаз излучателей. Этот метод хорошо подходит для фильтров первого порядка. С кривизной наших динамиков этот метод себя не оправдывает, поэтому сравниваем АЧХ при разной фазировке.

Второй вариант заметно хуже. Однако и первый не предел мечтаний, но так как двигать индуктивности катушек не просто, а ковыряться дальше уже лень, то все было оставлено как есть.

Сборка фильтров

В завершение пару слов про сборку. В фильтре применяются сравнительно большие емкости, 20 мкф, 27 мкф, а места в корпусе и так не много, бумаги или пленки не набрать. Приходится ставить электролиты. И если в фильтре НЧ звучание от их применения пострадает не сильно, а в цобеле их можно и вовсе не услышать, то в фильтре ВЧ звучанием конденсаторов пренебрегать опасно. Именно по этой причини были применены бумажный МБГЧ и пленочный К73-16, а все электролиты зашунтированы бумажными МБГО на 4 мкФ.

Не стоит увлекаться параллеленьем сильно разных конденсаторов. Основной критерий здесь тангенс угла потерь. Если к примеру поставить в шунт к бумажному конденсатору аудиофильский полипропилен, то скорее всего вылезут верха и будут они кислотные. Вероятно тут можно составить аналогию с внутренним сопротивлением, сравнив с ним тангенс угла потерь: чем он меньше, тем больше через конденсатор пройдет сигнала, а поскольку емкость у такого высококачественного конденсатора меньше, то через него пройдет только высокочастотная часть сигнала, отсюда и имеем повышенные уровень верхов. Но это только аналогия, для лучшего понимания влияния шунтов на звук.

Про то как надо разносить катушки и какой толщины применять провода статей написано предостаточно, повторяться здесь не буду. Проще показать картинку (тут неправильно припаян цобель высокочастотника, он должен стоять после резистора).

Звучание системы

И конечно же надо сказать про звук. Стало лучше, сцена получилась очень недурственная. Кривизна АЧХ особо не слышна, даже наоборот, подъем на середине поддает детальности, верхов как ни странно хватает. Был замечен интересный эффект на басу. Как можно заметить по АЧХ на сотне герц большой подъем, а за ним завал, разумеется качающего баса нет, но есть мид бас. К примеру партия гитары кажется немного просаженным, а нижний бас, партия бас гитары, переходит как бы в слышимую область и читается очень четко, создается впечатление наличия того самого низкого баса.

Конечно ящики маловаты, и порой слышно подбубнивание, для устранения этого эффекта в каждую колонку было добавлено по 30 грамм натуральней шерсти. В целом данная акустика играет тепло и мягко даже без лампового усилителя, сохраняя в звуке строгость и точность камня, а вот с теплой лампой получается перебор мягкости. Все же им нужен усилитель по-строже – триод или двухтакт, но это тема для следующих экспериментов. Специально для сайта Радиосхемы – SecreTUseR.

Последовательные фильтры в кроссовере АС

Применение последовательных фильтров в кроссоверах АС – редкое техническое решение. В статье рассказано о некоторых нюансах, наблюдаемых при моделировании и измерениях характеристик АС с такими фильтрами, что позволит любителям-конструкторам более обоснованно использовать их в ряде случаев, например, применяя коаксиальные динамические головки.

О пассивных разделительных фильтрах (кроссоверах) акустических систем написано уже столько, что можно собрать приличную библиотеку. Не утихают баталии на интернет-форумах между приверженцами фильтров различных типов, поскольку улучшение одних характеристик почти неизбежно ведёт к ухудшению других. Причём чаще всего спорщики игнорируют факт влияния акустического оформления и собственных параметров головок на характеристики фильтра, рассматривая “идеальные” случаи.

Особый интерес для любителей высококачественного звучания представляют фильтры первого порядка, потому что такие фильтры корректно передают прямоугольный импульс (как сумму полос). И ради этого можно смириться с широкой зоной совместной работы динамических головок. Однако хорошие импульсные характеристики двухполосной АС с фильтрами первого порядка реализуются только при условии небольшой разницы в фазе совместного излучения и, кроме того, при максимально близком расположении центров излучения НЧ- и ВЧ-головок. Наиболее полно этому условию отвечают коаксиальные излучатели. Большинство головок такого типа используют в автомобильных АС с простейшими фильтрами.

Наиболее распространены параллельные фильтры различного порядка и типа (рис. 1). Их достоинство – независимость каждого фильтра (при сопротивлении источника сигнала, равном нулю), поэтому импеданс нагрузки, частоту среза и порядок фильтров можно выбирать почти произвольно. Обратная сторона этой гибкости – сложные фазовые соотношения сигналов смежных полос, увеличивающие неравномерность АЧХ в области частот разделения за счёт интерференции и отчасти влияющие на локализацию кажущегося источника звука (КИЗ). Схемы и методы расчёта таких фильтров подробно освещены в литературе, поэтому останавливаться на них не будем.

Рис. 1. Типы фильтров

В недорогих трёхполосных АС часто применяют каскадные фильтры, позволяющие сократить число деталей – других достоинств у них нет, сплошные недостатки. Иногда также используют комбинированные фильтры, которые нельзя однозначно отнести к тому или иному типу.

Однако существуют фильтры, незаслуженно игнорируемые и профессиональными разработчиками аппаратуры, и любителями. Речь идёт о последовательных фильтрах, происхождение которых теряется во тьме времён. Действие элементов последовательных фильтров обратно их действию в параллельных. В параллельном кроссовере каждый из частотно-зависимых элементов преграждает путь сигналам “ненужным” частот, в последовательном – наоборот, пускает их “в обход”, а “нелишним” сигналам не оставляют иного пути, кроме как через предназначенную для них нагрузку.

Одно время интерес к последовательным фильтрам пробудил Ричард Смолл (тот самый, который вместе с Невиллом Тилем определил важные электромеханические параметры акустических излучателей). На рубеже 60-х и 70-х годов он сделал доклад об этих фильтрах на сессии Audio Engineering Society (Общества аудиоинженеров). Доклад назывался “Constant-Voltage Crossover Network Design”. В нём показано, что в последовательном фильтре сумма напряжения на двух полосовых динамических головках будет всегда равна входному, т. е. напряжению на выходе усилителя; это – основное свойство последовательных фильтров. Кроме того, для таких фильтров первого порядка (и только для них!) ФЧХ всех звеньев взаимно дополняющие, что обеспечивает минимальные искажения АЧХ, уменьшает интерференцию и улучшает локализацию КИЗ. Последовательные фильтры более высокого порядка этого достоинства лишены (а других и не имеют), поэтому практически не применяются. Впрочем, при соответствующем выборе номиналов фильтра первого порядка можно увеличить крутизну спада АЧХ вблизи частоты среза до 9…12 дБ на октаву (рис. 2), но ценой снижения входного сопротивления на частоте разделения [1].

Рис. 2. Формулы и номиналы фильтров первого порядка

Ещё одно, практически не упоминаемое (но от этого не менее важное) достоинство последовательных фильтров – отсутствие влияния собственной индуктивности звуковых катушек (ЗК) на частоту разделения и суммарную АЧХ. Для иллюстрации этого явления рассмотрим сначала классические фильтры первого порядка (в моделях использованы среднестатистические параметры НЧ- и ВЧ-головок).

Для ФНЧ некомпенсированная индуктивность ЗК НЧ-головки включена последовательно с катушкой индуктивности фильтра, поэтому в результате получаем цепь, которая уже через октаву выше частоты среза превращается в индуктивный делитель напряжения (рис. 3). Приведённая в примере частота среза дана для наглядности, при её повышении фильтр практически прекращает работу, внося лишь небольшое затухание выше условной частоты среза. Таким образом, для полноценного ФНЧ первого порядка компенсатор Цобеля абсолютно необходим, но в промышленных конструкциях им нередко пренебрегают (экономия!).

Рис. 3. АЧХ

Справедливости ради следует отметить, что иногда такое решение применяют целенаправленно для коррекции АЧХ головки на средних частотах, а разделение полос получается за счёт естественного спада АЧХ головки – этот случай нетипичный (рис. 4) [2].

Рис. 4. АЧХ

Для ФВЧ реальность тоже не столь радужная, как при расчёте “по формулам”. Ёмкость конденсатора фильтра образует с индуктивностью ЗК ВЧ-головки последовательный колебательный контур, демпфированный активным сопротивлением ЗК; в результате вблизи частоты среза возникает небольшой “горбик” (рис. 5). Обычно это не создаёт проблему, так как для выравнивания отдачи НЧ- и ВЧ-головок в цепи более чувствительной ВЧ-головки вводят делитель напряжения или последовательный резистор (чаще), и электрический резонанс надёжно демпфируется.

Рис. 5. АЧХ

Вообще говоря, влиянием последовательного сопротивления пренебрегать нельзя ни в одном случае. Для параллельных фильтров, например, весьма заметно влияние сопротивления проводов между усилителем и АС – при этом характеристики фильтров “плывут”, меняется и характер звучания. Это одна (но далеко не единственная) из причин “мистического” влияния проводов на качество звучания. Влияние сопротивления проводов между фильтром и нагрузкой существенно противления проводов выражено слабее, но подробное рассмотрение этих вопросов уведёт нас в сторону и достойно отдельной статьи.

Рассмотрим теперь влияние параметров реальных головок на работу последовательных фильтров. Используем модели головок из уже рассмотренных примеров, а частоту разделения для наглядности примем 2 кГц.

Для начала смоделируем последовательный фильтр для динамических головок с сопротивлением ЗК 3,2 Ом (см. рис. 2). Номиналы элементов фильтра рассчитаем по приведённым ранее формулам – 25 мкФ и 0,25 мГн, АЧХ и ФЧХ показаны на рис. 6 и рис. 7 соответственно.

Рис. 6. АЧХ

Рис. 7. ФЧХ

Поскольку напряжение источника приложено к входу кроссовера, сами напряжения на элементах последовательной цепи (как мы увидим далее) могут изменяться весьма причудливым образом, но их сумма остаётся постоянной и автоматически учитывает все фазовые сдвиги. В случае идеальной (резистивной) нагрузки сдвиг фаз между выходами остаётся постоянным во всей полосе частот и равен 90 град.

Вернёмся к реальным головкам. Тот же фильтр демонстрирует совершенно непривычные АЧХ по полосам и идеальную прямую как результат их совместной работы (рис. 8). То, что было препятствием в работе параллельного фильтра, стало фактором повышения эффективности у последовательного. Когда с ростом частоты растёт индуктивное сопротивление НЧ-головки, сигнал с ещё большей охотой идёт в обход, через конденсатор. Индуктивность фильтра заметно выше индуктивности Зк ВЧ-головки, что также эффективно направляет высокочастотные составляющие спектра сигнала именно к ней. И там, и там крутизна спада АЧХ вблизи частоты разделения близка к 12 дБ на октаву – заметьте, при базовых номиналах элементов, без снижения входного сопротивления!

Рис. 8. АЧХ

ФЧХ с реальными головками уже не выглядит столь же привлекательно (рис. 9), однако и здесь фазовые сдвиги в основном сохраняются постоянными, кроме области разделения полос. Впрочем, “загогулину” на фазовой характеристике легко устранить включением компенсатора Цобеля, тогда и полосовая АЧХ станет более аккуратной (но и крутизна вернётся к 6 дБ на октаву). Однако, в отличие от параллельных фильтров, компенсатор здесь – всего лишь необязательная опция.

Рис. 9. ФЧХ

Остаётся последний штрих – импеданс нагрузки. Согласно канонам расчёта последовательных фильтров, динамические головки должны быть с одинаковым импедансом. Подразумевается, что и отдача у них тоже одинаковая – в противном случае согласующие цепи изменят импеданс. Однако эти ограничения – кажущиеся, если при расчётах для каждого элемента использовать своё значение импеданса: НЧ-головки – для конденсатора, ВЧ-головки – для индуктивности. Получившийся фильтр может иметь непривычные сочетания номиналов, но работать будет не хуже. В качестве примера – фильтр для коаксиальной головки SoundFen D-MAX 4″ (рис. 10). При сопротивлении основной головки 7 Ом высокочастотный изодинамический излучатель с плоской ЗК практически не проявляет индуктивности в полосе ЗЧ, его сопротивление постоянному току всего лишь 2,4 Ом.

Рис. 10. Фильтр для коаксиальной головки SoundFen D-MAX 4

Нетрудно заметить, что последовательный резистор, корректирующий отдачу ВЧ-звена, слабо влияет на АЧХ и не затрагивает частоту разделения (рис. 11).

Рис. 11. АЧХ

Подведём итоги. Последовательный фильтр не чувствителен к реальному импедансу нагрузки и может применяться в случае различного номинального сопротивления головок. В некоторых случаях он может соперничать по эффективности с классическими фильтрами второго порядка при вдвое меньшем числе деталей. Наконец, даже довольно широкая зона совместного действия головок не ухудшает локализацию КИЗ благодаря постоянному сдвигу фаз между полосами. Поэтому последовательный фильтр идеален для применения с коаксиальными головками, но будет не менее полезен и в случае классических двухполосных АС.

Литература

1. Елютин А. Последовательный кроссовер. – URL: http://www.автозвук.рф/az/ 2010/01 /082-krossover. htm (4.10.17).

2. Ким В. Компонентная акустика FOCAL PS 165V. – URL: http://www.автозвук.рф/ az/201 7/09/komponentnaya-akustika-focal-ps-165v1.htm (4.10.17).

Автор: А. Шихатов, г. Москва

Russian Hamradio :: Crossover Elements Calculator.

Радиолюбители, занимающиеся конструированием акустических систем по достоинству оценят данную программу предназначенную для облегчения расчетов. Crossover Elements Calculator предназначен для расчета элементов разделительных фильтров (кроссоверов) к акустическим систем и упрощения связанным с этим расчетов [1].

Программа Crossover Elements Calculator – рис.1 подсчитывает элементы:

Упрощенной цепи Цобеля.
L – Pad цепей для динамиков.
Корректирующего звена чувствительности высоких частот.
Все необходимые параметры катушки индуктивности.
Встроенная утилита рутинного суммирования элементов “правилом резисторов”.
Рекомендует тип корпуса акустики под динамик.

Рис.1.

Цепь Цобеля [Zobel]

Для согласования Фильтров с входным комплексным сопротивлением (импедансом) динамика (ГД) может применяться специальная согласующая цепь Цобеля (Zobel). При ее отсутствии входное сопротивление ГД (импеданс) оказывает влияние на АЧХ и ФЧХ разделительным Фильтров, вплоть до полного нарушения их работы.

В случае низкочастотный ГД. их механический резонанс не оказывает влияния на характеристики Фильтра нижних частот и компенсируется только индуктивный характер входного сопротивления ГД. К тому же частоты среза НЧ фильтра, как правило, значительно выше резонансных частот ГД. Поэтому применяют упрощенную цепь, состоящую из последовательно включенных сопротивления Rz и емкости Cz. ее достаточно в большинстве случаев.

Однако, как показывает практика, цепь Цобеля необходима всегда, когда применяется фильтр нижних частот (срез верхних), т.к. импеданс любой головки динамического типа растет с ростом частоты.

Значения элементов рассчитываются по формулам:

Rz = Rвx , Cz = Lvc/R²вx , Qvc = (Lvc 2pfs)/Rвx, где:

Rвx – номинальное сопротивление ГД или импеданс |Z).
Lvc – индуктивность звуковой катушки ГД.
Qvc -добротность звуковой катушки ГД.
Fs – резонансная частота ГД

В связи с тем, что область работы Фильтра редко начинается от частоты основного резонанса ГД. можно пренебречь полным расчетом цепи и высчитать лишь крайне необходимую часть, воспользовавшись только полями Rвx и Lvc. и кнопкой “Расчет”. Это так же уменьшит емкость Cz.

Цепь Цобеля включается непосредственно перед динамиком.

Аттенюация

Часто динамики имеют чувствительность (дБ) больше, чем необходимо. Чтобы сравнять им чувствительности (приведя им к чувствительности какого-то одного динамика) и тем самым уменьшить неравномерность суммарной АЧХ акустической системы, можно прибегнуть к помощи Г – образных пассивных аттенюаторов (L – Pad). обеспечивающим заданный уровень ослабления/аттенюации (N, дБ)

Значения элементов (резисторов R1 и R2) рассчитываются по формулам:

R1 = Rвх*(1-10^-0,005N) ;

R2 = Rвх*(1-10^-0,005N)/ 1-10^-0,005N ;

Входное сопротивление динамика с включенным аттенюатором равняется номинальному сопротивлению динамика (импедансу) (Rвх, Z, Ом) Что можно проверить по формуле:

Rвх = R1 + 1/(1/Rвх+1/R2) ;

Альтернативой для снижения чувствительности ВЧ динамика может быть корректирующее высокочастотное звено первого порядка. Его элементы (катушка индуктивности Lк и резистор Rk) рассчитываются по следующим формулам:

Rк = Rвх (10^0,05N-1) ;

Lк = Rвх/2pfdЦ10^0.1N– 2 ; где fd – частота на которой должно “включиться” звено.

Логично, что это частота среза фильтра, после которой пропускаются только высокие частоты. Стоит отметить, что звено не может снижать чувствительность динамика меньше, чем на 4 дБ (N). Так же можно снизить чувствительность, используя всего лишь один последовательный резистор в примерном соотношении 1дБ/0,70м. Однако, у этого метода хромает точность и величину сопротивления приходится подбирать на собственный слух.

Аттенюаторы включаются непосредственно перед динамиком.

Катушка индуктивности L

Катушки индуктивности с воздушными сердечниками обладают наименьшими нелинейными искажениями и потерями, по сравнению с другими типами, однако имеют большие габариты.

Конфигурация приведенной катушки является оптимальной, она имеет наибольшую добротность по сравнению с любой другой т.е. отношение L/R = 161,7alc / (6a + 9l + 10с) – максимальное (разброс порядка 0.1 %).

Параметры катушки и ее каркаса рассчитываются по формулам:

R = Rвх (10^0,005N-1) ;

R = L/c² 8.66 ;

c = ЦL/R8,66 ;

c = 3,8⁵Цd⁴L ;

N = 1988ЦL/c ;

d = 0,841*c /ЦN ;

g = c³/21 ;

B = 187,3ЦLc ;

Катушки рекомендуется располагать взаимно перпендикулярно, чтобы свести к минимуму их влияние друг на друга. Крепятся катушки на клей или шурупы сбоку, но не в центре, иначе теряется их воздушная основа, там должен быть воздух. Чем меньше собственное сопротивление катушки индуктивности вообще, тем она лучше и происходит меньше потерь сигнала проходящего через нее.

Фазоинвертор/Закрытый ящик

Низкочастотный динамик должен быть согласован с типом корпуса акустической системы. Каждый динамик имеет свойства, позволяющие ему работать лучше в каком-то определенном оформлении корпуса.

Определить, для какого именно ящика лучше использовать конкретный динамик можно так частота основного резонанса динамика (Fs) делится на его полную добротность (Qtc), – а полученный коэффициент говорит, в каком корпусе нужно использовать динамик, чтобы достигнуть оптимальным результатов.

Коэффициент может принимать следующие значения:

меньше 90 – рекомендуется корпус типа “закрытый ящик”,
больше 100 – Фазоинверсный корпус.
больше 90 и меньше 100 – неопределенная область, в этом случае нельзя точно сказать что лучше, дилемма.

А. Казанцев [email protected]

Скачать программу Crossover Elements Calculator – zip 154kb.

Литература:

И. А. Алдошина. А. Г. Войшвилло – “Высококачественные акустические системы и излучатели”. Москва. Радио и связь. 1985г.

http://dev.azz.ru/

Расчет активного фильтра трехполосной акустики

Фазировка динамиков

Расчет пассивного излучателя

Другим положительным качеством фазоинвертора с закрытым отверстием является несколько большая синфазность движений обоих диффузоров в области резонанса по сравнению с движением объема воздуха в отверстии и диффузора громкоговорителя в обычном фазоинверторе. Резонансная частота фазоинвертора с закрытым отверстием равна (также как и обычного):

где m_ф — масса подвижной системы пассивного радиатора плюс соколеблющаяся с ним масса воздуха, присоединенная к диффузору, г; С_ф — результирующая гибкость (величина, обратная упругости) объема воздуха в ящике и дополнительной подвижной системы, см/дин.

Расчет фазоинвертора с закрытым отверстием производят следующим образом: выбрав объем ящика V_ф и, зная эффективный диаметр диффузора пассивного радиатора D_эф определяют гибкость воздушного объема из выражения:

Здесь объем ящика V_ф выражен в см3, а эффективный диаметр диффузора пассивного радиатора D_эф в см. Напомним, что эффективный диаметр диффузора равен D_эф =0,85–0,9 D_диф, где D_диф — полный диаметр диффузора.

Эквивалентный эффективный диаметр диффузора эллиптической (овальной) формы равен:

где D_б — большой, а D_м — малый диаметр эллипса. Поскольку гибкость подвеса диффузора пассивного радиатора С_под много больше, чем гибкость воздушного объема ящика С_ф, ее влияние на суммарную гибкость крайне мало и им можно пренебречь.

Общая гибкость определяется по формуле:

И когда Спод>>Cф, Собщ≈Cф.

Приняв, как обычно, резонансную частоту закрытого фазоинвертора, равной основной резонансной частоте громкоговорителя, находят массу м_ф, соответствующей этой частоте и гибкости выбранного объема:

Как указывалось выше, в эту массу входит масса диффузора пассивного радиатора m_рад и присоединенная масса соколеблющегося с ним воздуха Δm, т.е. m_ф = m_рад + Δm. Величина Δm зависит от эффективного диаметра диффузора и определяется выражением Δm = 8*10-4D3_эф г. Таким образом, диффузор радиатора должен обладать массой m_рад = m_ф – Δm; практически этой величине и будет равняться масса груза, который необходимо установить на диффузоре. Для облегчения необходимых расчетов в таблице приводятся значения гибкости объема С_ф для ящиков объемом от 20 до 80 литров и диффузоров пассивного радиатора с эффективным диаметром от 15 до 22 см, там же указанна величина присоединенной массы воздуха Δm для тех же диаметров диффузоров.

V_ф, л	Гибкость объема ящика, см/дин 10-6 при D_эф, см
15	16	17	18	19	20	22
Δ m, г	1,7	3,3	3,9	4,7	5,5	6,4	8,6
20	0,45	1,35	0,27	0,22	0,17	0,14	0,1
30	0,67	0,52	0,41	0,32	0,26	0,24	0,15
40	0,9	0,69	0,55	0,43	0,35	0,29	0,19
50	1,12	0,87	0,68	0,54	0,44	0,366	0,24
60	0,35	1,04	0,82	0,65	0,52	0,43	0,29
70	1,57	1,21	0,95	0,76	0,61	0,5	0,34
80	1,8	1,4	1,09	0,87	0,7	0,57	0,39

Величина гибкости объема воздуха в ящиках с промежуточными значениями и эффективного диаметра диффузора радиатора определяют методом интерполяции по двум соседним значениям гибкости, между которыми находятся принятые размеры.

Для примера определим массу груза, который должен быть укреплен на диффузоре пассивного радиатора диаметром D_диф=22 см, устанавливаемом в ящике ФИ объемом V_ф=50 л при резонансной частоте ФИ 45 Гц. Эффективный диаметр D_эф=0,87* D_диф=0,87*22=19 см. Находим по таблице гибкость объема воздуха в ящике при таком эффективном диаметре диффузора; это гибкость равна С_ф=0,44*10-6 см/дин. Полная масса диффузора должна быть:

Присоединенная масса воздуха, согласно таблице, равна Δm=5,5 г. Следовательно, для получения заданной резонансной частоты необходимо установить дополнительный груз m_рад = m_ф – Δm = 28,4-5,5 ≈ 23 г. Дополнительный груз представляется собой стальной или медный (латунный) диск толщиной h, которая для стали в зависимости от диаметра диска d, равна

Как указывалось выше, магнитная система и центрирующая шайба удаляются из громкоговорителя, предназначенного для работы в качестве пассивного радиатора. Это делается для того, чтобы увеличить гибкость и линейность движения подвижной системы, и устранить опасность касания звуковой катушки.

При этом не уменьшается действующий объем ящика.

Как разбавить самогон водой

Завершив вторичную перегонку, мы получим алкоголь большой крепости, около 70 градусов, но в употреблении это не слишком приятно. Поэтому обязательно стоит разбавить продукт водой в пропорции, которую можно посчитать, используя калькулятор самогонщика. В случае с крепкими напитками достаточно понизить содержание спирта до 40 градусов, для настойки – до 25 градусов.

Требования к воде просты: прозрачность, малая жёсткость, она должна быть не дистиллирована и не быть водопроводной.

В онлайн калькулятор самогонщика введена следующая формула:

(А/Б)*В-В=Г

Где:

А – начальный процент спирта.
Б – желаемая крепость.
В – объем алкоголя в миллилитрах.
Г – Необходимое количество воды в миллилитрах.

Как разбавить самогон до 40 градусов

Помимо калькулятора можно воспользоваться таблицей самогонщика:

% спирта на 1л	Желаемое процентное содержание спирта после разбавления
30	35	40	45	50	55	60	65	70	75	80	85	90
35	168
40	336	145
45	504	291	128
50	675	435	256	115
55	846	584	385	230	104
60	1018	731	515	345	208	96
65	1190	879	645	459	312	191	89
70	1359	1028	775	578	416	286	174	82
75	1536	1178	907	695	522	381	265	164	75
80	1710	1328	1040	813	629	481	354	247	154	73
85	1885	1477	1173	933	739	579	444	330	232	145	69
90	2062	1629	1306	1051	848	678	536	415	311	219	139	64
95	2240	1786	1444	1175	958	780	630	502	392	294	210	134	65

Расчет кроссовера

Кроссоверы для акустики авто самодельные

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.

Как работать в WinISD

Автор программы видимо исходил из следующей методики: вы открываете программу и выбираете из списка тот динамик который у вас есть в наличии, и корпус для которого вы хотите посчитать. Это тупиковая методика. Так как в большинстве случаев вы обнаружите, что динамика который вы хотите посчитать, нет в списке программы.

Существует более простой и быстрый путь. Выбрать из списка динамик с близкими размерами, а после это перебить его основный параметры. Можете взять взять эту болванку нового проекта WinISD – Динамик с рамой 180mm

В большинстве случаев достаточно перебить:

Fs — Резонансная частота динамической головки. Qts — Полная добротность головки на частоте Fs. Vas — Эквивалентный объем.

Что делает программа. Не даже особого смысла описать, как работать с программой WinISD. Главное достоинство программы WinISD это простота. И все и так понятно их скриншотов:

Открываем программу WinISDОткрываем новый проект WinISD

Если номиналы динамика не показываться – кликнете мышью по слову Parameters. Параметры динамика можно изменять. Двойной клик мыши по их номиналу открывает окошко ввода.

Далее походив по вкладкам вы уведите все что может программа. Почти все, что нужно для расчета АС. Дополнительно есть калькулятор активных и пассивных кроссоверов. А так же генератор синусов.

В дальнейшем мы сделаем обзор на более продвинутые программы для расчета акустических систем. Но это только для тех кто хочет очень глубоко погрузится в тему.

	OТТО SX-P1 (Fisher 1200) и их клоны в СССР «Торий» выпустил 4-6 (как считать) вариации АС.
	Искажения все меньше, АЧХ все ровней. А звучание почему-то все хуже и хуже.
	«Характер» звучания АС задается в основном способом сведения динамических головок, – специфическим набором фазовых искажений и задержек.

Измерение крепости самогона

Бытовой спиртометр, называемый также ареометром, это незаменимый инструмент самогонщика. Его наличие поможет в проверке данных, рассчитанных с помощью калькулятора.

Хранить прибор необходимо в упаковке, ведь он выполнен из стекла, которое легко бьётся. Такой выбор материала продиктован тем, что стекло химически нейтрально. Понятно, что при наличии механических повреждений измерять верно прибор перестанет.

Перед началом замера подготовьте жидкость. Во-первых, температура раствора должна составлять около 20 градусов Цельсия с допуском 5 градусов в обе стороны. Если температура будет ниже 20 градусов, то крепость будет занижаться и наоборот. Во-вторых, в жидкости должно быть минимальное количество примесей, поэтому замеряя крепость вин или ликеров, купите оптический или электрический спиртометр.

Процесс измерений производится согласно алгоритму:

Подготовьте тестовый образец жидкости – добавьте воды и подождите несколько минут. Обязательно, что бы напиток стал равномерным, и химическая реакция прекратилась.
Удостоверьтесь, что спиртометр чистый, его поверхность не загрязнена. Т.е различные остатки и разводы на поверхности могут сильно повлиять на процедуру.
Проконтролируйте, что раствор имеет необходимую температуру.
Налейте раствор в сосуд для измерения.
Не торопясь, аккуратно опустите измерительный прибор по центру сосуда и оставьте, дабы он плавал как поплавок

Важно, чтобы были исключены касания стенок стакана. Если измеритель спокойно держится на поверхности, то всё идёт по плану.
В соответствии с прилагаемой инструкцией снимите результат

Этот процесс выполняется либо с нижней части, либо с верхней. Необходимой найти место, где линия становится в горизонтальной.
Завершите процесс, верните ваш спиртометр в коробку. Соотнесите полученные данные с теми, что получил калькулятор самогонщика.

На видео ниже представлен принцип работы бытового спиртометра:

Дозволенная норма алкоголя в крови у водителей

До не давних пор, а именно с 2010 до 2013 года, законодательство Российской Федерации не предусматривало нахождения алкогольных веществ у шофера за рулём автотранспорта. Но 23.07.2013 года было введено новообразование в законе России о том, что водителю разрешается наличие спирта до 0, 16 промилле при выдыхаемом воздухе и 0,35 в крови. Данный факт подтверждает поправка в правилах дорожного движения и в кодексе об административных правонарушениях.

Почему же так произошло? Дело в том, что существуют такие продукты питания, которые по своему составу содержат алкогольные вещества и у людей, которые употребляли их, может выявиться небольшое количество промилле алкоголя на специальном тестовом аппарате. К таким относится: безалкогольное пиво, квас, некоторые шоколадные конфеты, кефир, зефир, тёплые соки, сигареты, апельсины, освежители для рта, переспелые бананы.

В 0,5 литровой бутылке б/пива содержится всего 0,2 промилле, а в квасе 0,4 при таких показателях сотрудник ГИБДД имеет право отправить на медицинское освидетельствование.

Все вышеперечисленные продукты содержат небольшой объем спирта. И именно из-за этого у многих водителей, которых проверяют на наличие алкоголя, может обнаружиться некоторое количество единиц промилле.

Употребление алкогольных напитков автолюбителями

Чтобы узнать сколько алкогольных веществ будет содержаться после принятия того или иного вида алкоголя, необходимо посмотреть на этикетку бутылки, где обязательно указывается, какое количество процентов в ней содержится. Также большую роль играют индивидуальные особенности организма. Для того чтобы утром показатели были в норме, вечером можно позволить себе небольшое количество алкоголя.

Мужчинам можно выпить весом около 80 кг: не больше 25 мл водки; 240 мл не крепкого пива; 50 мл вина. Женщинам можно выпить весом около 80 кг: не больше 20 мл водки; 200 мл пива; 40 мл вина.

Для тех, кому интересно знать, сколько промилле спирта находится в безалкогольном пиве и квасе! В 0,5 литровой бутылке б/пива содержится всего 0,2 промилле, а в квасе 0,4.При таких показателях сотрудник ГИБДД имеет право отправить на медицинское освидетельствование. Поэтому стоит аккуратно относиться к напиткам данного рода, когда находишься за рулем.

Водители обязаны помнить, что современные алкотестеры по выявлению алкоголя в организме человека обмануть не возможно. Нельзя слабо выдохнуть или вдохнуть в себя. Схитрить с данными приборами не получится. Нельзя обманывать в первую очередь себя, лучше отказаться от спиртного на время, пока Вы за рулем, и не платить потом штрафы и лишаться прав.

FAQ по динамикам и сабвуферам

В последнее время стало слышно очень много вопросов про динамики и сабвуферы. Подавляющее большинство ответов можно получить на первых трех страницах любой книги, написанной профессионалами. Материал адресован в первую очередь начинающим, ленивым;) и сельским самодельщикам, подготовлен на основе книг И.А. Алдощиной, В.К. Иоффе, отчасти Эфрусси, журнальных публикаций в Wireless World , АМ и (немного) личного опыта . Не использовалась информация из Интернета и ФИДОнета.

Материал никоим образом не претендует на полноту освещения проблемы, а представляет собой попытку объяснить на пальцах азы акустики.

Чаще всего вопрос звучит примерно так: «нашел динамик, что с ним делать?», или «Товарищ, а говорят такие сабвуферы бывают…». Здесь мы рассмотрим только один вариант решения этой проблемы: По имеющемуся динамику сделать ящик, с оптимальными параметрами на HЧ, насколько это возможно. Этот вариант сильно отличается от задачи заводского конструктора-натянуть нижнюю частоту системы до необходимой по ТУ величины

Звучание системы

Конечно ящики маловаты, и порой слышно подбубнивание, для устранения этого эффекта в каждую колонку было добавлено по 30 грамм натуральней шерсти. В целом данная акустика играет тепло и мягко даже без лампового усилителя, сохраняя в звуке строгость и точность камня, а вот с теплой лампой получается перебор мягкости. Все же им нужен усилитель по-строже — триод или двухтакт, но это тема для следующих экспериментов. Специально для сайта Радиосхемы — SecreTUseR.

Обсудить статью ФИЛЬТР ДЛЯ АКУСТИКИ

PSU Designer

Очень полезная программа. С ее помощью легко рассчитываются любые источники питания — мостовые, одно- и двухполупериодные, на кенотронах и диодах, с L и C-фильтром. В базе данных уже содержатся необходимые данные наиболее популярных выпрямителей, вам остается лишь задать напряжение на вторичной обмотке сетевого трансформатора и ток (сопротивление) нагрузки. Программа симулирует форму напряжения и тока в любой точке схемы и предупреждает, если какое-нибудь предельно допустимое значение для выпрямителя превышено. Новая версия PSU Designer позволяет сохранять файлы и редактировать их (информация с сайта «Салон AV»)Посетить сайт создателей программы PSU Designer

Звук в конце тоннеля

Когда АвтоЗвук был еще маленьким и сидел под крылом Салона АВ, вышли в свет две первые части трилогии о сабвуферах — о том, чего ждать от разных типов акустического оформления и как подобрать динамик для закрытого ящика.

Значительная часть тех, кто, обдумывая житье, решил с пониманием отнестись к басовому вооружению своего автомобиля, этим, в принципе, уже могла бы обойтись. Но не все. Поскольку существует как минимум еще один, чрезвычайно популярный тип акустического оформления, по распространенности не уступающий закрытому ящику.

Фазоинвертор в отечественной литературе, bass reflex, ported box, vented box — в англоязычной — все это, по сути, звукотехническая реализация идеи резонатора Гельмгольца. Идея проста — замкнутый объем соединяется с окружающим пространством с помощью отверстия, содержащего некоторую массу воздуха. Вот именно существование этой массы — того самого столба воздуха, который, по утверждению Остапа Бендера, давит на любого трудящегося, и производит чудеса, когда резонатор Гельмгольца нанимают на работу в составе сабвуфера. Здесь мудреная вещь имени германского физика приобретает прозаическое имя тоннеля (по-буржуйски port или vent) .

Сборка фильтров

Важные характеристики АС

Для начала разберёмся чем характеризуется акустическая система. Тут три характеристики: амплитудная, фазовая и импедансная.

АЧХ считается наиболее важной, так как больше определяет звучание, впрочем не в ней счастье, ровная АЧХ еще не гарантия хорошего звука.

ФЧХ сама о себе не слышна, может быть слышен резкий перегиб фазы в точке раздела.

ИЧХ вовсе на звучание не влияет, зато влияет на усилитель, но не на каждый, а лишь на тот у которого высокое внутреннее сопротивление, в частности ламповые.

Сдвоенные динамические головки

Выпускаемые в Советском союзе громкоговорители с динамическими головками 6ГД-6, 10ГД-30, З0ГД-1-25 и др. способны удовлетворить взыскательного слушателя. Однако построить такие громкоговорители под силу далеко не каждому радиолюбителю из-за дефицитности и сравнительно высокой стоимости головок.

Использование же более доступных широкополосных головок (4ГД-28, 4ГД-8, 4ГД-1, БГД-1, 4ГД-35, 4ГД-36 и др.) не позволяет сконструировать малогабаритную акустическую систему с высокими качественными показателями.

Обойти эти трудности можно, применив несколько необычные способы установки широкополосных головок в ящиках громкоговорителей.

Фильтры для динамиков своими руками

Ёмкость конденсатора – 187 мкф
Индуктивность катушки – 6,003 мГн

С целью снижения интермодуляционных искажений при звуковоспроизведении громкоговорители Hi-Fi систем составляют из низкочастотных, среднечастотных и высокочастотных динамических головок. Их подключают к выходам усилителей через разделительные фильтры, представляющие собой комбинации LC фильтров нижних и верхних частот.

Ниже приведена методика расчета трехполосного разделительного фильтра по наиболее распространенной схеме.

Частотная характеристика разделительного фильтра трехполосного громкоговорителя в общем виде показана на рис. 1. Здесь: N – относительный уровень напряжения на звуковых катушках головок: fн и fв – нижняя и верхняя граничные частоты воспроизводимой громкоговорителем полосы; fр1 и fр2 – частоты раздела.

В идеальном случае выходная мощность на частотах раздела должна распределяться поровну между двумя головками. Это условие выполняется, если на частоте раздела относительный уровень напряжения, поступающего на соответствующую головку, снижается на 3 дБ по сравнению с уровнем в средней части ее рабочей полосы частот.

Предназначение

Сделать фильтр для сабвуфера

Фильтр или кроссовер(см.Самодельные кроссоверы для акустики и их предназначение), как его еще называют, сегодня выполняет важнейшую функцию. Дело в том, что практически все современные динамики, включая и сабвуфер, воспроизводят эффективно только определенную долю частот. К примеру, тот же басовик воспроизводить хорошо в состоянии только низкие басы.

Фильтр для автомобильного сабвуфера

За границами «родной» полосы (эффективно воспроизводимой), звуковое давления, идущее из динамика, заметно снижается и возрастает одновременно с этим уровень искажений. В таком случае говорить о каком-то качестве звука просто глупо и следовательно, чтобы решить проблему, приходится использовать в аудиосистеме несколько динамиков(см.Как выбрать динамики для автомагнитолы своими силами). Такова реалия: это происходит и в домашней акустике, и в автомобильной. Это не новость.

Типичные схемы расположения динамиков в авто и роль фильтров

Динамики в авто

Касательно автомобильной акустики хотелось бы выделить две типичные схемы построения системы звука, с которыми знакомы, наверное, все, кто много мало знаком с автозвуком.Речь идет о следующих схемах:

Наиболее популярная схема подразумевает три динамика. Это басовик (нацеленный исключительно на низы), динамик средних и низких частот (мидбасс) и отвечающий за воспроизведение ВЧ, твитер.

Фильтр низких частот сделать самому для сабвуфера

Именно для того, чтобы не нарушать это требование, предназначены электрические фильтры, в роль которых входит выделение конкретных «родных» частот и подавление «чужих».

Типы фильтров

Фильтры(см.Как сделать самому фильтр для автомагнитолы) частот различаются по типам.Принято выделять следующие варианты:

Обычные фильтры, принцип действия которых сводится к тому, чтобы у их катушек индуктивности сопротивление возрастало с ростом частоты сигнала и спадало у конденсаторов, которыми они наделены. Несложно догадаться, что в таких фильтрах эффективно пропускают НЧ катушки индуктивности, а ВЧ – конденсаторы.

Полосовой фильтр

Режекторный фильтр – полная противоположность полосовому. Здесь та полоса, которая ПФ пропускается без изменений, подавляется, а полосы вне этого интервала усиливаются;
ФИНЧ или фильтр подавления инфранизких частот стоит особняком. Принцип его действия основывается на подавлении высоких частот с низким показателем среза (10-30Гц). Предназначение этого фильтра – непосредственная защита басовика.

Нч фильтр для сабвуфера самому

Параметры

Кроме типов фильтров, принято разделять и их параметры.К примеру такой параметр, как порядок, свидетельствует о количестве катушек и конденсаторов (реактивных элементов):

1-ый порядок содержит только один элемент;
2-ой порядок два элемента и т.д.

Другой, не менее важный показатель – крутизна спада АЧХ, показывающая, насколько резко фильтр подавляет «чужие» сигналы.

Для сабвуфера

В принципе, любой фильтр, в том числе и этот, представляет собой сочетание нескольких элементов. Обладают компоненты эти свойством избирательно пропускать сигналы определенных частот. Принято разделять три популярные схемы этого разделителя для басовика.Они представлены ниже:

Первая схема подразумевает самый простой разделитель (изготовить который своими руками, не составит никакой сложности). Он выполнен в виде сумматора и стоит на одном транзисторе. Конечно, серьезного качества звука с таким простейшим фильтром не добиться, но из-за своей простоты, он прекрасно подходит любителям и начинающим радиоманам;

Простая схема

Две другие схемы намного сложны, чем первая. Построенные по эти схемам элементы, размещаются между местом выхода сигнала и входом усилителя басовика.

Каким бы ни был разделитель, простейшим или сложным, он должен иметь следующие технические характеристики.

Питание/напряжение	12-35 В
Частота среза	100 Гц
Потребление тока	5 мА
Усиление «родной» частотной полосы	6 дБ
Подавление «чужой» полосы	12 дБ

Фильтр для низкочастотного динамика

Оцените статью:
Активный кроссовер в домашних ас. Активныe двухполосные. Активное и пассивное оборудование
Всем привет,
Чтобы не иметь сложностей с расчётом фильтра СЧ-ВЧ, возможно, представляется правильным, использовать, так называемый фильтр дополнительной функции (ФДФ) – дифференциальный усилитель, вычитающий из широкополосного (музыкального) сигнала тот, что был выделен фильтром низких частот (в нашем случае), а остаток – СЧ и ВЧ составляющие, передающий на свой выход.
Практические схемы кроссоверов с ФДФ подробно описаны в статьях журнала Радио:
1981г №5-6 стр 39 «Трёхполосный усилитель»
1987г №3 стр 35 «Блок фильтров трёхполосного усилителя ЗЧ»
Обратите внимание, в схеме “87/3, перед активным фильтром стоит повторитель напряжения на ОУ, каковой повторитель обладает низким выходным сопротивлением, а нагружен фильтр на ОУ (ФДФ) с высоким входным сопротивлением, что полезно для согласования фильтра со схемой, образующей кроссовер, в целом.
Частоту раздела, для двухполосного кроссовера, лучше выбрать в три раза больше, чем резонансная частота НЧ громкоговорителя. Если в качестве НЧ громкоговорителя используется широкополосный динамик, то раздел лучше провести выше 3,5 КГц (выше резонансной частоты выбранного ВЧ динамика).
Таблица с связывающая частоту раздела при биамплиннге с мощностью, которую нужно подвести к СЧ – ВЧ звену, приведена в Радио 2001 №9 стр. 10
Перед этим кроссовером, хорошо бы поставить ФВЧ с частотой среза 40Гц или менее – отрезать то, что Ваш НЧ динамик не может воспроизвести физически. Подробно об этом рассказано у Аудиокиллера electroclub.info/samodel/sub_pred.htm
Статья по измерению резонансной частоты громкоговорителей и их «Т-С параметров» при помощи звуковой карты компьютера, приведена здесь, на сайте..html
По теме двухполосного звуковоспроизведения (биамплинг), интересно прочитать статью В.Шорова из Радио 1994 №2 «Двухполосное звуковоспроизведение» и, если есть желание разобраться лучше – цикл статей А.Фрунзе «О повышение качества звучания АС» Радио 1992 9 – 12.
Хочу поблагодарить АудиоКиллера за программу для расчёта фильтров третьего порядка.
electroclub.info/mysoft.htm
По выполненным расчётам собрал комбинированный (на одном ОУ) полосовой фильтр 40 – 18000 Гц для УКВ приёмника. При точном подборе конденсаторов и резисторов, АЧХ фильтра совпала с желаемой без дополнительной настройки.
Начинающие, успешно собравшие макет схемы, могут избавить себя от хлопот травления печатных плат, используя НЕфольгированный стеклотекстолит (гетинакс или плотный картон) и тонкий лужёный провод, который заменяет дорожки, которые предполагалось травить. В программе LayOut рисуется печатная плата, с шириной дорожек 0,3 – 05 мм. – чтобы были видны. По распечатке рисунка платы, защищённой прозрачным скотчем, кернится и сверлится текстолит. Потом в отверстия, по порядку сборки, от входа у выходу, вставляются детали, их лужёные выводы отгибаются по направлению отрисованных дорожек и пропаиваются. Если длинны выводов не хватает, используют лужёный провод. Если проводники – «дорожки» лежат близко друг к другу и есть риск замыкания – можно одеть кембрик. Важно, что если потребуется переделка, например, 20% собранной схемы, не нужно срезать печатные дорожки – просто распаять участок, сделать новую сверловку и собрать заново – чисто, просто и технологично, как тротуарная плитка. При сборке ВЧ конструкций, слой фольги, обращённый к деталям, можно использовать как общий экран. Фольгу вокруг отверстий нужно зенковать, кроме «земляных» контактов.
Если интересно, пришлю фотографии плат, сделанных таким способом.
Питер Латски обращает внимание, что в большинстве кроссоверов (разделительных фильтров для многополосных акустических систем) на частоте раздела НЧ/ВЧ наблюдается значительный (обычно от 45 до 90 электрических градусов в зависимости от порядка фильтров) фазовый сдвиг между напряжениями на НЧ и ВЧ выходах. Это приводит к существенным нарушениям целостности звуковой картины на средних частотах (ответственных за передачу голоса и основной части спектра большинства музыкальных инструментов), поскольку один и тот же сигнал излучается дважды: ВЧ звеном и НЧ звеном с большей или меньшей временной задержкой.
Условие, необходимое для идеальной звукопередачи, — постоянство характеристики группового времени задержки (ГВЗ). Т. е. линейная фазовая характеристика принципиально может быть получена только при использовании в кроссовере: ФНЧ Бесселя и всепропускающего (фазокорректирующего) фильтра Делияниса.
ФВЧ для формирования АЧХ для ВЧ звена вообще не могут быть применены. Ведь они формируют фазовое опережение, принципиально не стыкующееся, каким бы оно ни было, с фазовым запаздыванием ФНЧ и фазокорредтора Делияниса.
В фазолинейном активном кроссовере Питера Ласки (рис. 1.19) формирование сигнала для НЧ звена (выход Low) выполняет ФНЧ Бесселя четвертого порядка (ОУ А4, А5). На ОУ А2 выполнен фазокорректор Делияниса второго порядка, который имеет линейную АЧХ, но такую же ФЧХ и ГВЗ, что и ФНЧ Бесселя четвертого порядка.
Дифференциальный усилитель на ОУ АЗ вычитает из сигнала на выходе АЗ сигнал на выходе ФНЧ и таким образом формирует сигнал сопряженного с последним по частоте раздела ФВЧ (выход High), подаваемый на ВЧ звено акустической системы. При этом фазы напряжений на обоих выходах практически совпадают, что обеспечивает точную передачу пространственной звуковой картины.
С показанными на схеме номиналами элементов кроссовер применяется для акустической системы из электростатического ВЧ звена и изобарического («компрессионного») НЧ динамика. Частота раздела НЧ/ВЧ может быть легко скорректирована для других динамиков одновременным изменением емкости конденсаторов С21, С22, С41, С42, С51 и С52.
Рис. 1.19. Схема фазолинейного активного кроссовера
Рис. 1.22. Схема активного разделительного фильтра с настраиваемым суб-НЧ-компенсатором
Разделительный фильтр состоит из буфера U1А и трех ФВЧ Баттерворта 2-го порядка с частотами среза 4 кГц (U1B), 400 Гц (U2B), и 20 Гц (U3B).
Выход первого ФВЧ через резистор R9 подается непосредственно на усилитель мощности ВЧ звена (TREBLE, 4 кГц — 20 кГц), в то время как сигнал для СЧ звена (MIDDLE, 400 Гц — 4 кГц) формируется алгебраическим сумматором U2A из напряжений на выходах 4-х килогерцового и 400-герцового ФВЧ.
Рис. 1.23. Схема 3 усилителей мощности на ИМС TDA1514А
Примечание. Такое схемное решение обеспечивает «автоматическое» идеальное фазовое и амплитудное согласование на границах ВЧ/СЧ диапазонов без какого-либо подбора элементов.
Аналогично на резисторе R11 формируется сигнал НЧ звена (BASS, 20—400 Гц). Универсальность такого решения заключается в том, что резисторами R9, R10 и R11 можно независимо и оперативно подобрать оптимальный (соответствующий линейной АЧХ по звуковому давлению) уровень напряжения в каждой из полос (практически под любые динамики), не нарушая линейности фазовой характеристики. Это очень важно для точной передачи звуковой картины.
Кроме того, в НЧ канале имеется активный НЧ-компенсатор на ОУ U4A, расширяющий нижнюю границу акустической АЧХ с 63 Гц до 25 Гц.
Принцип действия НЧ-компенсатора основан на том, что собственная АЧХ АС закрытого типа имеет добротность QTC=0,66 и ниже частоты среза fc (тонкая линия на рис. 1.24) имеет спад 12 дБ/октава.
В разумных пределах этот спад весьма точно компенсируется «зади-ром» АЧХ с крутизной 12 дБ/октава, электрически формируемым каскадом U4A (EQUALIZATION RESPONSE на рис. 1.24).
Примечание. В результате АЧХ всей системы оказывается линейной до25Гц («жирная» линия на рис. 1.24).
Рис. 1.24. АЧХ исходной АС (тонкая линия), корректора (средняя) и результирующая (толстая)
Рис. 1.25. Компенсация стоячих акустических волн гулкого помещения
Необходимо заметить, что аналогичная компенсация в системах с фазоинвертором намного сложнее. Ведь последний сам по себе является фильтром с собственной АЧХ и ФЧХ, учесть которые без тщательных акустических измерений невозможно. Да и вряд ли это целесообразно из-за существенно большей крутизны спада АЧХ ниже граничной частоты.
Последний каскад в НЧ канале — темброблок субнизких частот на U4B. Он предназначен для компенсации подъема/завала акустической АЧХ, вызываемого акустическими свойствами комнаты.
Резистором R28 DEEP BASS, регулирующим АЧХ в диапазоне от 94 до 23 Гц на ±12 дБ, можно скомпенсировать негативные последствия стоячих акустических волн как маленькой комнаты, так и большого зала (рис. 1.25).
Усилители мощности (рис. 1.23) выполнены по типовой схеме включения TDA1514A. При питании от нестабилизированного источника ±23 В они обеспечивают до 28 Вт на нагрузке 8 Ом и до 48 Вт на нагрузке 4 Ом при нелинейных искажениях менее 0,003% и диапазоне частот от 3,2 Гц до 100 кГц. В статье, указанной далее, приведены все необходимые соотношения и формулы для расчета аналогичных систем с произвольными динамиками и параметрами.
В промышленных конструкциях активных кроссоверов наибольшее распространение получили построенные на повторителях фильтры Баттерворта, Бесселя и Саллена-Ки.
Фильтры Бесселя обладают самой гладкой фазовой характеристикой (как у одиночной RC-цепи), но суммарная АЧХ имеет провал величиной 3 дБ на частоте раздела.
Фильтры Баттерворта обеспечивают плоскую суммарную АЧХ, но их фазовая характеристика более крутая.
Наконец, фильтры Саллена-Ки (равнокомпонентные фильтры) очень удобны в серийном производстве, поскольку (как следует из названия) для них требуются детали одинаковых номиналов и с большим допустимым отклонением, чего нельзя сказать о фильтрах Баттерворта и Бесселя, требующих точных деталей
Однако фазовая и частотная характеристики равнокомпонентных фильтров самые худшие, поэтому их используют только в бюджетных моделях.
Достаточно много есть схем фазолинейных активных кроссоверов, типа на ФНЧ Бесселя и фазокорректоре Делияниса (кроссовер Питера Ласки)…. и так далее, но, как правило, это сложные и в расчетах и настройках, много ОУ, точных резисторов и конденсаторов.
В значительной степени свободен от перечисленных выше недостатков способ построения разделительных фильтров с применением так называемых комплементарных фильтров…. и наилучшие характеристики имеет разделительный фильтр на интеграторах, который из-за особенностей своего построения также является комплементарным фильтром и поэтому обладает всеми его достоинствами. Кроме этого, такой фильтр характеризуется высокой устойчивостью, низкой чувствительностью параметров фильтра к точности элементов, очень высокой идентичностью характеристик НЧ и ВЧ звеньев, ровной суммарной АЧХ и, наконец, простотой расчета частоты среза фильтра и небольшим количеством активных и пассивных элементов и что особенно радует – нет разделительных конденсаторов… во многих случаях можно избавится и от выходных разделительных емкостей в ресивере и входных в усилителе вплоть до выходного каскада УМ, что еще более линеаризует общую фазолинейность общего звукового тракта.
Мне очень нравится одна схема активного разделительного фильтра, которую я уже неоднократно изготавливал и устанавливал в разные автомобили.
Следы описания этого фильтра можно найти в инете:
http://www.digit-el.com/files/articles/crossover.pdf
После перевода с английского получилось, что его назвали как «фильтр с постоянным уровнем».
Но звучит оно как-то неправильно и я считаю, что вернее этот фильтр называть как “Активный разделительный фильтр с неизменённой суммарной АЧХ”.
Чем он так мне приглянулся – во первых там нет никаких разделительных емкостей, а те конденсаторы, что определяют частоту раздела, стоят в обратных связях ОУ и имеют маленькую емкость. Подобрать такой номинал конденсатора, например, из пленочных – не составляет никакого труда.
Частота раздела точно соответствует номиналам элементов рассчитанных по указанной там формуле.
За основу можно брать резистор в пределах 24-47 кОм и подгонять частоту раздела под имеющиеся ёмкости.
Принципиальная схема двухканального активного разделительного фильтра с двухполярным блоком питания выглядит так:
Не так он прост, как кажется с первого взгляда, хотя бы даже из-за того, что требуется, как показал опыт, динамики, которые могут работать от частоты среза ниже/выше на 1,5-2 октавы (что в общем-то не очень большая проблема), также требуется подбор конкретного типа ОУ, которые будут работать в сумматоре и в интеграторах…..
Сразу скажу, что у меня получился пока самый лучший результат по общему тональному балансу и нейтральности звучания – это пара LM4562 и AD8066, как для бюджета можно смело ставить обе NE5532.
Немного об остальных ОУ, то что запечатлелось в памяти:
обе AD823 – сильное ослабление энергетики сигнала в НЧ/СЧ диапазоне
ОРА2132, ОРА2134, ОРА2604, JRC4580, JRC2068 в интегратор – плохие и резкие ВЧ, некоторые проблемы в СЧ.
две AD826 – может быть, но как-то слишком просветленно на СЧ/ВЧ…
LT1469, LT1364, LM833 и много-много других вариантов с вышеперечисленными ОУ – что-то промежуточное, и, наверное, каждый должен выбрать то, что ему больше понравится по звучанию с конкретным усилителем и конкретными динамиками.
Конденсаторы в цепях обратной связи слышно, самое лучшее, что звучит нейтрально – это ФТ, Эпкосы, неплохо К73-17….в любом случае лучше ставить пленку (а не керамику), хотя бы Wima FKP2 .
Перегрузочная способность – больше двух вольт среднего входного сигнала (при питании +/- 12 вольт) на такой фильтр лучше не подавать – иначе первый интегратор входит в клип… ну вот, пожалуй, и все самое главное об этом фильтре.
Далее просто фотки первого варианта фильтра:

Фотографии второго варианта фильтра (с регулируемым поканально выходом):

Активный двухполосный фильтр четвертого порядка.
Речь пойдет о двухполосном фазокогерентном фильтр с аппроксимацией по Linkwitz-Riley на State Variable Filter, описанных здесь:
Функциональная схема соединений аудио системы:
Схема крупнее:
Небольшие пояснения по функциональной схеме аудио системы:
1. Соединения оптики Toslink.
С головы и чейнджера цифровой сигнал выходит только тогда, когда устройство активировано.
То есть, если включена голова, цифра идет только с головы. Если включен чейнджер, то цифра выходит только с чейнджера.
Далее цифра поступает на ЦАП саба и через Машину времени на ЦАП фронта.
Таким образом нам необходимо цифру с двух источников превратить в два выхода цифры.
Схемка для соединения и разделения оптики сделана на микросхеме Hex Inverter 74NC04.
Про Машину времени (Процессор временных задержек с интерфейсом S/PDIF) можно почитать здесь:
http://sova-audio.blogspot.com/2012/07/2.html
Есть уже новый вариант Машины времени, которая может управляться дистанционно:
http://sova-audio.blogspot.com/2014/10/blog-post.html
В Машине времени цифровой сигнал будет задержан относительно саба и затем левый фронт будет задержан на необходимую величину относительно правого фронта.
2. Регуляторы громкости.
Применены регуляторы громкости Никитина (РГН) Att7+ и Att7 разработки от antecom:
http://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=48665
Про использование регуляторов громкости Никитина в автозвуке я описывал здесь:
http://halin-caraudio.blogspot.com/2013/12/16.html
Так как у усилителя MC420M я сделал входное сопротивления 20 кОм, то соответственно РГН я тоже согласовал на входное сопротивление 20 кОм.
2. Сам активный фильтр 4 порядка (двухполосный фазокогерентный фильтр с аппроксимацией по Linkwitz-Riley на State Variable Filter) сделан на частоту раздела в 3100 Гц.
Вот так выглядит собранный Блок активных фильтров и регуляторов громкости:
Регуляторы громкости запитываются от отдельного стабилизатора на 5 вольт.
Межблочные кабеля использованы Canare GS-6 BLK и Canare L-2T2S BLK.
Разъемы RCA – австрийские, фирмы Amphenol.
Кроссовер для акустики – это тот элемент, который позволяет отрегулировать звучание динамиков, разделить и выровнять частотные диапазоны. Его можно купить, попросить кого-нибудь поставить, но чаще всего на это тратиться желания не возникает. Уж лучше установить новую акустическую систему полностью, создать самую настоящую звуковую сцену. Это несложно, правда, стоит дорого.
Кроссовер для аккустики
Многим хочется накопить много денег и заняться комплексным тюнингом своей машины. Мечта эта соблазняет, бесспорно. Если появилась возможность, надо действовать. Однако эта мечта редко сбывается. Есть другие потребности. Не до музыки. Пока нужная сумма на все дополнения и трансформации накопится, машина может взять и перестать ездить. Насущные проблемы надо решать своевременно. Если на улице зима – пора менять резину. Если у динамиков разное звучание – пора его откорректировать. Надеяться выиграть миллион, миллиард, триллион похвально. Главное – соответствовать действительности.
Кроссовер для акустики своими руками – это реально или нет? Многие люди утверждают, что собрать его самостоятельно проще, чем кажется. И это намного дешевле, плюс – это интересный процесс. Надо лишь захотеть это сделать, поставить себе цель, вникнуть в суть вопроса, разобраться, объективно оценить свои возможности. На первый взгляд кроссовер для акустики своими руками собрать сложно. Но это лишь на первый взгляд.
Ещё одно препятствие – внешний вид салона не хочется испортить. Как быть: рискнуть выполнить такую работу самостоятельно или отказаться от мечты? Безусловно, это сложный выбор, дилемма. С другой стороны, уж что-что, а внешний вид салона всегда подправят на СТО.
Когда именно нужен данный элемент
Хорошая акустика может не дополняться кроссовером вовсе. Почему? Потому что частотный диапазон поступающего в динамики звука гармоничен. Сами динамики и другие элементы способствуют этому. Тем не менее и хорошая акустическая система, которая дорого стоит, иногда не удовлетворяет своим звучанием. Музыкальный слух – не порок. Стоит ли страдать из-за врождённой биологической особенности? Производитель не обязан ориентироваться на категорию граждан с музыкальным слухом, чуткими рецепторами.
Акустика без кроссовера не функциональна в некоторых случаях. Что это такое: скрипы, посторонние шумы, искажение голоса? Хороший тренажер для слуха и укрепления нервной системы? Позаботиться о себе важно. Производители порой предлагают человеку сделать это самостоятельно.
Музыка – это много звуков, которые обладают разным частотным диапазоном. Какие-то человек слышит, какие-то нет. Одни ему нравятся, другие не нравятся. Приглушать определённые частоты, наоборот, подчёркивать, делать их громкими или совсем незаметными – для этого был изобретён кроссовер. Акустика будет радовать, служить человеку по-настоящему, если добавить этот элемент.
Если с первого раза не получилось
Даже если первая попытка найти нужные материалы, инструменты не увенчается успехом, стоит отложить свою идею на потом, но не прощаться с ней. Это действительно легко – взять и смастерить кроссовер. Поможет в этом схема кроссовера для акустики и фото прибора в деталях. С ней легко разобраться, понять, что это такое в принципе, получить наглядное представление, принять решение, опираясь на факты.
На этих фото чётко видно, что нет в приборе ничего страшного. Он прост, как 5 копеек. Справится и девушка, и мужчина, которые посещали уроки физики в школе, учились старательно. Впрочем, можно купить уже готовый, заводской кроссовер, или доверить тюнинг, модернизацию акустической системы авто профессионалам. Просто это стоит денег.
Виды кроссовера
Какие кроссоверы вообще бывают? Их не так уж и много:
активный;
пассивный;
однополосный;
двухполосный;
трёхполосный.
Схема каждого из видов будет содержать разные элементы. Пассивный кроссовер состоит из катушек, реле и конденсаторов. Его схема более простая. В нём нет плат, микросхем и сделать его своими руками проще, чем активный. Схема установки также у них разная.
Количество полос определяется количеством полос в акустике, соответствует. Трёхполосные кроссоверы необходимо подключать к трёхполосным акустическим системам. Двухполосная акустическая система и трёхполосные кроссоверы, к примеру, — понятия несовместимые. Так что, если в машине установлена двухполосная акустика, ничего другого не останется, кроме как заменить её или же установить трёхполосные кроссоверы. Двухполосная акустика и однополосные кроссоверы – тоже плохое сочетание. Трёхполосные системы и однополосный кроссовер – аналогично. Здесь властвует правило комплементарности. А вот активный или пассивный кроссовер нужен – можно выбирать, не задумываясь особо.
Пассивный кроссовер заставит систему работает хорошо, хотя есть у него ряд недостатков. Считается, что акустика с пассивным кроссовером работать на все 100% не будет. И это действительно так, ведь активный кроссовер для акустики мощнее. С другой стороны нужны достаточно глубокие познания в области физики, для того чтобы собрать активный кроссовер своими руками.
Кажется, что пришло время выбирать, чего хочется больше: чтобы акустика работала в полную силу или, чтобы звучание было приемлемым. На самом деле это не совсем верно. Даже активный кроссовер реально собрать своими руками, просто сразу может не получиться. Как принято говорить в таких случаях, терпение и труд всё перетрут.
Пассивный кроссовер служит меньше по времени. Так что, стоит задуматься, взвесить все за и против, перед тем, как приступить к работе.
Что такое расчёт кроссовера
Схема кроссовера может всё же заставить отказаться от самостоятельного сбора детали. Но даже схема не заставит отказаться от перспективы самостоятельной установки купленного кроссовера. Это модернизация из категории элементарных. Почему бы и нет? Расчёт кроссовера для акустики – главная проблема. Проще всего воспользоваться калькулятором в режиме онлайн. Расчёт будет довольно-таки верным, хотя есть вероятность погрешностей и результат может не удовлетворить. Автомобильная акустическая система будет издавать всё тот же шум, а не музыку. В чём подвох?
Если попробовать выполнить расчёт без калькулятора, всё станет на свои места. Но не в том смысле, что автомобильная акустическая система начнёт сразу, как по волшебству хорошо работать. Становится понятно, что нужен индивидуальный подход и настройка кроссовера.
О динамиках известно, что у них есть частота, мощность и сопротивление. Значения индивидуальны, зависят от торговой марки, модели. Расчёт кроссовера – это знание сопротивления и частоты. Вот только работает это в теории. На практике человек сталкивается с такой проблемой, как нестабильность значения сопротивления. Сопротивление — это не константа. Меняется частота, меняется и сопротивление. Поэтому нужно знать, хотя бы, в каком диапазоне автомобильная акустическая система работает, среднее арифметическое. Для этого нужны специальные приборы. Иначе никак не узнать эти величины. Ожидания не должны быть завышенными.
Самодельный кроссовер для акустики
Самодельные кроссоверы для акустики нужны для разделения частотных диапазонов динамиков. Они выравнивают эти самые диапазоны по громкости звучания.
Самодельный кроссовер для акустики изготовить не так уж и сложно, если знать некоторые секреты.
Что такое кроссовер и с чем его едят
Для начала узнаем, а зачем нужен кроссовер?
Это специальное устройство, предназначенное для разделения ауди частот. Кроссоверы как бы убирают ненужные частоты, фильтруют их.
К примеру, существуют такие динамики(см.), как пищалки. Если бы не было кроссоверов, то на пищалки бы подавались все частоты, полный их пакет, вместе с НЧ и СЧ. Понятно, что это в итоге отрицательно скажется на детальности музыки.
ВЧ динамики, каковыми являются пищалки, не способны воспроизводить низкие и средние звуки и присутствие несвойственных частот станет в этом случае опасной проблемой.
Виды кроссоверов
Кроссоверы принято разделять на активные и пассивные, а также на однополосные, двухполосные и т.д.
Пассивный кроссовер, его плюсы и минусы
Итак:
Пассивный кроссовер фильтрует сигнал своими конденсаторами, резисторами и катушками. В результате именно этого и выявляется первый недостаток таких кроссоверов – потеря мощности.
Подключение пассивных кроссоверов проходит непосредственно перед динамиками. Получается таким образом, что достаточно использование всего одного усилителя(см.), что является несомненным плюсом пассивных кроссоверов.
Пассивные кроссоверы продаются отдельными блоками или в комплекте с акустикой, обычно двухполосной или более.
Среди недостатков пассивных кроссоверов можно выделить ограниченную пиковую нагрузку, что влечет за собой скорый выход из строя.
Активный кроссовер, его плюсы и минусы
Итак:
Используется активный кроссовер перед усилителем. Поэтому использование одного усилителя в данном случае просто невозможно.
В случае с активным кроссовером каждый динамик, будь то пищалка или НЧ динамик, используют отдельный канал усилителя.
Преимуществом активного кроссовера можно назвать то, что в отличие от пассивного, он дает возможность точной настройки срезов. Именно этот фактор и определяет в большей части стоимость такого кроссовера, который дороже своего оппонента.
Кроссовер однополосный
Предназначен для среза канала сабвуфера(см.).
Кроссовер двухполосный
Предназначен для двухполосной акустики, состоящей из твитера и мидбаса.
Кроссовер трехполосный
Предназначен для трехполосной акустики, состоящей из твитера, СЧ-динамика и мидбаса.
Самодельные кроссоверы
Случается, что став обладателем дорогой автомобильной акустики, владелец обнаруживает, что в комплекте нет кроссоверов. Понятно, что без них обойтись будет невозможно, так как ВЧ динамики могут просто напросто сгореть.
Что делать? Ответ до смешного прост – изготовить их своими руками.
Инструменты
Для начала вооружимся необходимыми инструментами:
Хорошим и удобным паяльником.
Специальным прибором, измеряющим индуктивность.
Клеем «Момент».
Хлорным железом.
Фольгированным стеклотекстолитом.
Термоусадочной трубкой.
Силиконовым герметиком.
Пошаговая инструкция
Начинаем процесс изготовления.
Итак:
В первую очередь, надо тщательнейшим образом изучить теххарактеристики купленных динамиков. Особое внимание рекомендуется уделить низким частотам пищалок, а также уровню характеристической чувствительности НЧ и ВЧ динамиков.
Затем нужно подобрать правильную электрическую схему, подразумевающую подключение кроссовера.
Примечание. По мнению специалистов желательно отдать предпочтение фильтрам 2-ого порядка, ведь в тесном салоне авто наблюдается сильный подъем частотной характеристики на средне-высоких частотах.
Надо помнить, что ВЧ-динамики, которые подключаются через фильтр 1-ого порядка, сильно подчеркивают шипение, а НЧ-динамики чрезмерно выделяют яркие звуки. В итоге, складываясь вместе, получится кавардак, в котором будет много яркого и шипящего звучания.
Примечание. При этом, чем шире салон авто, тем удастся более минимизировать эти недостатки.
Катушка индуктивности
Итак:
Наматываем катушки индуктивности для динамиков. Отметим, что делая это для НЧ-динамика, лучше пользоваться медной проволокой, имеющей диаметр 1 мм и изолированной специальным лаком.
Совет. При изготовлении катушек рекомендуется пользоваться ферритовыми сердечниками. Это даст возможность получить меньшие габариты и вес, а также сократить расход недешевой медной проволоки. Кроме того, удастся уменьшить также активное сопротивление катушки.
Получившуюся индуктивность рекомендуется контролировать с помощью уникального прибора для измерения.
Совет. При наматывании проволоки крайне желательно делать виток и витку, а затем фиксировать клеем. Это даст возможность избежать проблем, с которыми часто сталкиваются новички.
Делаем печатную плату
Итак:
Пришло самое время начертить плату на бумаге. Делать это нужно, исходя из размеров получившихся катушек и резисторов.
Чертим плату и переносим ее на лист специального материала.
Примечание. В качестве такого материала неплохо было бы выбрать фольгированный стеклотекстолит.
Сверлим сразу отверстия под электроды будущих деталей и проводов. Обязательно протравливаем плату. Это нужно сделать следующим образом: полуготовую плату поместить в раствор хлорного железа.
Сборка
Платы нашего будущего кроссовера собираем согласно схеме установки.
Примечание. Катушки индуктивности и конденсаторы тщательно клеим к плате. Рекомендуется использовать хороший клей, такой как «Момент». Хорошая фиксация позволит самодельному разделителю длительное время работать безотказно в условиях вибрации и тряски.
Соединяем акустические провода
Итак:
Соединяем акустические провода, используя обычный паяльник. В работе нужно быть крайне внимательным и не перепутать выходы для НЧ и ВЧ-динамика. Обратить внимание нужно и на полярность.
Клей пригодится и здесь. Нужно залить «Моментом» провода, которые припаяли, что предохранит опять же от вибраций и возможных переломов.
Подключение
Итак:
Проводим пробное подключение и убеждаемся в том, что сигнал подается на каждый динамик с соответствующего выхода самодельного кроссовера.
Если это необходимо, то можно включить и резистор сопротивлением 4 Ом перед ВЧ-фильтром.
Примечание. Помним, что чувствительность ВЧ-динамиков на несколько децибел превышает чувствительность динамика, воспроизводящего низкие частоты – в итоге, пищалки играют громче НЧ-динамика.
Готовый своими руками кроссовер обтягиваем термоусадочной трубкой, соблюдая нужные размеры. Заливаем края обязательно силиконом, чтобы внутрь кроссовера не попала влага или пыль.
Представленная инструкция поможет изготовить самодельный кроссовер для акустики без особых проблем. В процессе операции рекомендуется изучить дополнительно фото и видео – материалы.
Что касается цены на расходные материалы, то она зависит от количества катушек и выходов под динамики. Немаловажное значение имеет и материал, который используется.
Пример конструкции трехполосного кроссовера
Пример конструкции трехполосного кроссовера
Обратите внимание: в этом примере кроссовера используются многие калькуляторы, которые можно найти на меню слева. Вам также следует ознакомиться с Руководством по кроссоверу. за помощь с этим примером.
Для этого примера я выбрал 3 драйвера ScanSpeak для 3-полосного динамика. (тот же 3, что и в примере с динамиком. Примечание. Этот пример старый, и характеристики этих драйверов с тех пор изменились. Эти драйверы были выбраны не из-за того, насколько хорошо они работали вместе, а, скорее, из-за того, что они потому что у них есть проблемы, которые можно решить с помощью правильной схемы.Я выбрал следующие драйверы:
Драйвер Модель Диапазон частот Импед Чувствительность Fs Кривая отклика
Твитер D2008 / 8512 2k-30k Гц 8 Ом 90 дБ SPL 1000Hz Chart
Mid 13M / 8636 200-4k Hz 8 ohms 88 db SPL Chart
Woofer 18W / 8543 35 -3.2 кГц 8 Ом 89 дБ SPL Диаграмма
Все драйверы на 8 Ом. Нет никаких различий в выходе, вызванных разные импедансы с драйверами. Твитер имеет чувствительность 2 дБ в среднем, а НЧ-динамик имеет чувствительность 1 дБ в среднем. Резисторы будут использоваться для балансировки из-за проблем с чувствительностью / нагрузкой. Будет использоваться схема ослабления L-Pad / Driver. для понижения выходного сигнала высокочастотного динамика на 1 дБ и низкочастотного динамика на 2 дБ.
Fs (резонанс в свободном воздухе) твитера составляет 1000 Гц. Это частота, на которой твитер будет резонировать и производить большой положительный всплеск в частотной характеристике. Для удаления этого всплеска будет использован режекторный фильтр.
Вы хотите выбрать точки пересечения между двумя драйверами. Помните, что это логарифмическая шкала с основанием 2. Для кроссовера среднего и низкочастотного динамиков есть 4 октавы между 200-3,2 кГц, 200-400-800-1600-3200. 800 Гц – средняя частота, с 2 октавами в обоих направлениях.Для кроссовера твитера / мид есть всего 1 октава, 2000-4000. 3 кГц – точка кроссовера с 1/2 октавой, стабильной в в любом направлении. Эти два драйвера мало пересекаются и обычно не пересекаются. используется вместе.
В комбинации среднечастотного и низкочастотного динамиков частотный диапазон / характеристика стабильны. На 2 октавы дальше точки кроссовера, а для твитера / мид только 1/2 октавы. Следовательно, кроссовер более высокого порядка должен использоваться с твитером / средним динамиком, чем с мид / вуфер. Кроссовер 2-го порядка, может быть, даже 1-го порядка может быть использован с Комбинация среднечастотного и низкочастотного динамиков, в то время как кроссовер не менее 3-го порядка должен использоваться с средним / высокочастотным динамиком.
Некоторые люди считают, что лучше всего использовать кроссоверы низкого порядка, когда это возможно, желательно только 1-го порядка. У этого есть некоторые преимущества. С большей частотой перекрываются, голоса не будут переходить от одного водителя к другому так быстро, как бы с крутым кроссовером. Он также следует минималистскому подходу, когда более простой схемы, тем меньше искажений и модификаций вносится сигнал. Проблема кроссоверов 1-го порядка в том, что частота в драйверах перекрывается. всегда должно быть не менее 2 октав (или более) в каждом направлении от точка пересечения.Вероятно, потребуется как минимум 4 драйвера.
Другое мнение состоит в том, что кроссоверы четного порядка (2, 4, 6 …) должны быть избегали. Кроссоверы четного порядка, как правило, имеют пики или провалы в частотной характеристике. вокруг точки пересечения. Эти шипы могут достигать -30 дБ, но легко могут быть решается путем изменения полярности только одного из динамиков, ограничивая спайк до около + – 3 дБ.
В этом примере кроссоверы 3-го порядка на 3000 Гц и кроссоверы 1-го порядка на Будет использоваться 800 Гц.Калькулятор кроссовера использовался для определения компонентов кроссовера. Это результаты 2 кроссоверов расчеты:
Теперь эти две диаграммы необходимо объединить в трехстороннюю диаграмму. При работе с 3 или более динамиков, хотя бы один динамик должен быть с полосой пропускания. Bandpass означает, что динамик имеет фильтр высоких частот (HPF), который отфильтровывает низкие частоты и позволяет проходят высокие частоты, и фильтр нижних частот (LPF), который отфильтровывает высокие частоты и пропускает низкие частоты.В этой системе только средний будет полосой пропускания. При подключении нескольких динамиков вы обычно начинаете с самого большого оратор. Все громкоговорители выше этого проходят через HPF. В нашем 3-х стороннем В системе среднечастотный и высокочастотный динамик управляются через HPF от кроссовера низкочастотного динамика / среднечастотного динамика.
Эта схема была упрощена, и показан только положительный (+) вывод, но вы поняли. Причина перехода с вуфера на твитер заключается в том, что ФВЧ перед ФНЧ для каждого полосового динамика. Катушки индуктивности в ФНЧ имеют сопротивление.Это сопротивление влияет на полное сопротивление всей цепи. Если вы поместите LPF перед HPF, у усилителя не будет стабильной нагрузки для работы.
Хотя диаграммы в этом документе показывают, что каждый из высоких динамиков проходит через несколько фильтров верхних частот, в этом нет необходимости. На приведенной выше диаграмме вход второй и третий кроссовер можно было бы напрямую привязать к основному входу. высокой мощности от другого кроссовера.
Следующим шагом в разработке схемы кроссовера является разработка L-образных контактных площадок для уравнять чувствительность различных драйверов.2 дБ нужно снять с твитера, и 1 дБ от низкочастотного динамика. Калькулятор затухания L-Pad / Driver был использован для определения компонентов L-Pad.
Последним этапом разработки является режекторный фильтр серии. Fs находится на частоте 1000 Гц, а точка кроссовера находится на 3000 Гц с кроссовером 3-го порядка. Резонансный всплеск превышает единицу октаву от точки кроссовера и может быть достаточно демпфированным, чтобы его не заметили, но он все равно будет добавлен в схему. В Калькулятор серийных режекторных фильтров был использован для определения необходимых компонентов.
Теперь кроссоверы, l-pads и режекторный фильтр серии должны быть объединены в один схема. Не существует стандарта относительно того, какие части идут в первую очередь, но общий метод кроссовер, затем l-pad, затем режекторный фильтр серии.
Это полная схема 3-ходовой системы. Примечание: двухканальный / двухпроводной система будет выглядеть примерно так это.
Следующим шагом с разработкой кроссовера является приобретение деталей: конденсаторов, резисторы и катушки индуктивности. См. Пояснения в Руководстве по кроссоверу. на различные типы этих компонентов (майлар vs.полипропиленовые конденсаторы …). В конце концов, речь идет о том, сколько денег вы хотите потратить, что не должно превышать половину стоимости драйверы.
Когда вы покупаете катушки индуктивности, конденсаторы и резисторы, обычно есть только определенные значения. доступный. Эти значения относятся к диапазонам E, обсуждаемым в Цвета резистора. Вот почему значения в таблицах кроссовера для 1-й, 2-й, Кроссоверы Баттерворта 3-го порядка имеют значения немного отличаются от тех, которые дает калькулятор кроссовера.В таблицах используются общедоступные катушки индуктивности и конденсаторы. Конденсатор емкостью 16,58 мкФ (требуется для первого кроссовера) это не то, что вы можете найти в магазине, но вы сможете найти что-то близкое. Вы также можете использовать несколько разных конденсаторы, катушки индуктивности и резисторы, включенные последовательно или параллельно для достижения желаемого значения.
Следующим шагом с разработкой кроссовера и запчастями является создание кроссовера. Для этого шага вам понадобится кусок дерева для крепления деталей, пистолет для горячего клея и несколько клеевых стержней. паяльник и припой, и, наконец, провод.В качестве монтажной доски подойдет любая деревяшка. Вы даже можете использовать МДФ для самого динамика. Сначала расположите компоненты на плате в соответствии с к сделанной вами схеме кроссовера. Постарайтесь разместить компоненты достаточно близко друг к другу. так что перемычки не требуются для соединения различных компонентов вместе. После того, как вы определились с макетом, отрежьте доску нужного размера.
Как только компоненты будут на месте, используйте пистолет для горячего клея, чтобы прикрепить их к плате. Убедитесь, что катушки индуктивности расположены не рядом друг с другом, и каждая из них находится на разных осях, чтобы исключить «индуктивная связь» (дополнительную информацию см. в Руководстве по кроссоверу).
Теперь спаяйте различные компоненты вместе. Если возможно, припаяйте компоненты непосредственно друг к другу. В противном случае используйте короткие перемычки для их соединения. Я предпочитаю использовать для кроссовера 12AWG, но это не обязательно.
Наконец, установите кроссовер в динамик, подключите выводы кроссовера к задней части крепежной стойки, и подключите колонки к кроссоверу. Положительный (+) на красный. Отрицательный (-) к черному. При тестировании динамика обратите внимание на возможные проблемы с фазовым сдвигом. (См. Руководство по кроссоверу) где громкость звука значительно падает в одной из точек кроссовера.Если вы подозреваете, что у вас фазовый сдвиг проблема, поменяйте местами провода (+/-) на одном из динамиков, чтобы увидеть, становится ли система громче. Если да, то вы нашли и решили вашу проблему.
Последний шаг в любом дизайне – экспериментирование. Помните, что каждый компонент (конденсаторы, катушки индуктивности и резисторы) каждый демонстрирует все 3 свойства (емкость, индуктивность и сопротивление). Вот почему для индукторов желательна более толстая медная проволока – чтобы снизить ее сопротивление. Никакой дизайн не идеален, и улучшения можно внести, внеся небольшие изменения в кроссовер.Это может быть невозможно, если у вас нет магазина электроники, заполненного запчастями. Заказ индукторов из фольги по одному может оказаться дорогостоящим. Лучшей альтернативой может быть намотайте свои собственные катушки индуктивности с помощью Калькулятора индуктивности. Начните с большого, а затем раскрутите (но не обрезайте) индуктор, чтобы поэкспериментировать с разными значениями.
Калькуляторы кроссовера динамиков от V-Cap
Калькуляторы кроссовера для динамиков
C1 = мкФ
L1 = мГн
C2 = мкФ
L2 = мГн
C1 = мкФ
C2 = мкФ
L1 = мГн
L2 = мГн
L3 = мГн
C3 = мкФ
C1 = мкФ
C2 = мкФ
L1 = мГн
L2 = мГн
C3 = мкФ
C4 = мкФ
L3 = мГн
L4 = мГн
Калькулятор кроссовера
Этот калькулятор кроссовера поможет вам создать набор динамиков с потрясающим звучанием.Он скажет вам, какие конденсаторы и катушки индуктивности вам нужны, чтобы создать пассивный кроссовер 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 превращается в калькулятор 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 ваш мобильный телефон. Но отлично ли они звучат на всех частотах?
Распространенная жалоба на конструкции с одним динамиком – отсутствие басов . 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 нам нужен с такой же громкостью звука, выводимой 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 все частоты (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.
Пассивный кроссовер
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 известно как двухполосный пассивный кроссовер .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 дизайн активного кроссовера , который предусматривает разделение сигнала перед усилением, при этом каждый специальный динамик 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 меньше определенной величины , 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 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 наклон 6 дБ / октаву , который является самым низким из возможных. 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 наклон 18 дБ / октаву , что обеспечивает еще большее ослабление внеполосных частот.
Все еще не слишком сложен, чтобы внести значительную потерю мощности.
Доступен с фильтрами Баттерворта или Бесселя.
Наконец, для кроссовера четвертого порядка:
Имеет очень крутой наклон 24 дБ / октаву .
Это сложная конструкция с большим количеством компонентов.
Содержит компоненты, которые могут начать взаимодействовать друг с другом, влияя на качество звука.
Возможны заметные потери мощности, снижающие уровень звука динамика.
Как использовать калькулятор кроссовера динамиков
Выберите количество динамиков в своем дизайне, которое вы найдете в верхней части калькулятора кроссовера.Для кроссоверов выберите два динамика (высокочастотный динамик 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.
Выберите желаемый порядок и отфильтруйте характеристики . Напомним, что кроссоверный фильтр 2-го порядка предлагает хороший компромисс между сложностью и качеством.
Введите полное сопротивление каждого из ваших динамиков, которое вы должны найти в соответствующих листах технических характеристик.
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: 3 или 3.4 октавы.
Теперь вы увидите значения конденсатора и катушки индуктивности , которые понадобятся вам для проектирования пассивного кроссовера, в разделе результатов. Вы также получаете принципиальную схему , так что вы знаете, как подключить компоненты для создания фильтра кроссовера.
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.
Цепь Зобеля
Динамик содержит катушку с проводом, которая действует как индуктор. Это поведение затем приводит к изменению сопротивления динамика на в зависимости от частоты звука. Однако расчеты 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 индуктивность динамика и сопротивление (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 _с
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
Цепь L-образной контактной площадки
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 _s * ((10 ^{(Потеря / 20)} - 1) / 10 ^{(Потеря / 20)})
R ₂ = Z _s / (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
Калькулятор кроссовера | Good Calculators
Этот калькулятор кроссовера может использоваться для расчета пассивных фильтров (первого, второго, третьего и четвертого порядка) в двухполосных и трехканальных кроссоверных сетях. Он также создаст принципиальную схему и предоставит необходимые вам значения компонентов.
Инструкции: Выберите тип кроссовера (двухполосный или трехполосный), значения входного импеданса для твитера, вуфера и среднего диапазона (с трехполосным кроссовером), выберите порядок / тип фильтра, введите частоту кроссовера и нажмите кнопку «Рассчитать». После этого калькулятор предоставит значения компонентов, необходимые для выбранного вами типа кроссовера.
В калькуляторе кроссовера используются следующие формулы:
Формулы проектирования сети двустороннего кроссовера
Баттерворта 1-го порядка Solen Split 1-го порядка -6 дБ
C1 = .159 / R _H f .1125 / (R _H f)
L1 = R _L / 6.28f .2251R _L / f
2-й порядок
Бессель 2-й порядок
Баттерворт 2-й порядок
Чебышев 2-й порядок
Линквиц-Райли
C1 = .0912 / (R _H f) .1125 / ( R _H f) . 1592 / (R _H f) .0796 / (R _H f)
C2 = .0912 / (R _L f) .1125 / (R _L f) . 1592 / (R _L f) ) .0796 / (R _L f)
L1 = .2756R _H / f .2251R _H / f .1592R _H / f .3183R _H / f
L2 = .2756R _L / f .2251R _L / f .1592R _L / f .3183R _L / f
Баттерворт 3-го порядка 3-й заказ Bessel
C1 = .1061 / (R _H f) .0791 / (R _H f)
C2 = .3183 / (R _H f) .3953 / (R _H f)
C3 = .2122 / (R _L f) . 1897 / (R _L f)
L1 = .1194R _H / f .1317R _H / f
L2 = .2387R _L / f .3294R _L / f
L3 = .0796R _L / f .0659R _L / f
4-й порядок
Bessel 4-й порядок
Баттерворта 4-й порядок
Gaussian
C1 = .0702 / R _H f) .1040 / (R _H f) . 0767 / (R _H f)
C2 = .0719 / (R _H f) . 1470 / (R _H f) ) .1491 / (R _H f)
C3 = .2336 / (R _L f) . 2509 / (R _L f) .2235 / (R _L f)
C4 = 0,0504 / (R _L f) 0,0609 / (R _L f) 0,0768 / (R _L f)
L1 = .0862R _H / f .1009R _H / f .1116R _H / f
L2 = .4983R _H / f .4159R _H / f .3251R _H / f
L3 = .3583R _L / f .2437R _L / f .3253R _L / f
L4 = .1463R _L / f . 1723R _L / f .1674R _L / f
4-й порядок
Legendre 4-й порядок
Линейно-фазовый 4-й порядок
Linkwitz-Riley
C1 = .1104 / (R _H f) .0741 / (R _H f) .0844 / (R _H f)
C2 = .1246 / (R _H f) .1524 / (R _H f) . 1688 / (R _H f)
C3 = .2365 / (R _L f) .2255 / (R _L f) . 2533 / (R _L f)
C4 = .0910 / (R _L f) ) .0632 / (R _L f) .0563 / (R _L f)
L1 = .1073R _H / f .1079R _H / f .1000R _H / f
L2 = .2783R _H / f .3853R _H / f .4501R _H / f
L3 = .2294R _L / f .3285R _L / f .3000R _L / f
L4 = .2034R _L / f .1578R _L / f .1500R _L / f
Примечание: значения указаны в Фарадах (C1 – Cn), Генри (L1 – Ln), Герцах (f ) и Ом (R _H, R _L).
Формулы проектирования трехходовой кроссоверной сети
Нормальная полярность 1-го порядка
f _H / f _L = 10 Нормальная полярность 1-го порядка
f _H / f _L = 8
C1 = .1590 / (R _H f _H) .1590 / (R _H f _H)
C2 = .5540 / (R _M f _M) .5070 / (R _M f _M)
L1 = .0458R _M / f _M .0500R _M / f _M
L2 = .1592R _L / f _L .1592R _L / f _L
2-й порядок (обратная полярность среднего диапазона)
f _H / f _L 10 2-й порядок (обратная полярность средних частот)
f _H / f _L = 8
C1 = .0791 / (R _H f _H) . 0788 / (R _H f _H)
C2 = .3236 / (R _M f _M) .3046 / (R _M f _M)
C3 = .0227 / (R _M f _M) .0248 / (R _M f _M)
C4 = .0791 / (R _L f _L) .0788 / (R _L f _L)
L1 = .3202R _H / f _H .3217R _H / f _H
L2 = 1.0291R _M / f _M .9320R _M / f 904
L3 = .0837R _M / f _M .0913R _M / f _M
L4 = .3202R _L / f _L / f .3217R _L / f _L
Полосовой коэффициент усиления = 2.08 дБ Коэффициент усиления полосы пропускания = 2,45 дБ
Нормальная полярность 3-го порядка
f _H / f _L = 10 Нормальная полярность 3-го порядка
f _H / f _L = 8
C1 = .1138 / (R _H f _H) .1158 / (R _H f _H)
C2 = .2976 / (R _H f _H) ,2927 / (R _H f _H)
C3 = .0765 / (R _M f _M) .0884 / (R _M f _M)
C4 = .3475 / (R _M f _M) .3112 / (R _M f _M)
C5 = 1.068 / (R _M f _M) .9667 / (R _M f _M)
C6 = . 2127 / (R _L f _L) . 2130 / (R _L f _L)
L1 = .1191R _H / f _H .1189R _H / f _H
L2 = .0598R _M / f _M .0634R _M / f
L3 = .0253R _M / f _M .0284R _M / f _M
L4 = .3789R _M / f _M .3395R _M / f _M
L5 = .2227R _L / f _L .2187R _L / f _L
L6 = .0852R _L / f _L .0866R _L
Коэффициент усиления полосы пропускания = 0,85 дБ Коэффициент усиления полосы пропускания = 0,99 дБ
3-й порядок (обратная полярность среднего диапазона)
f _H / f _L = 10 3-й порядок (Обратная полярность средних частот)
f _H / f _L = 8
C1 = .0995 / (R _H f _H) . 0980 / (R _H f _H)
C2 = .3402 / (R _H f _H) .3459 / (R _H f _H)
C3 = .0683 / (R _M f _M) .0768 / (R _M f _M)
C4 = .3128 / (R _M f _M) .2793 / (R _M f _M)
C5 = 1.148 / (R _M f _M) 1.061 / (R _M f _M)
C6 = ,2126 / (R _L f _L) . 2129 / (R _L f _L)
L1 = .1191R _H / f _H .1190R _H / f _H
L2 = .0665R _M / f _M .0711R _M / f _M
L3 = .0233R _M / f _M .0254R _M / f _M
L4 = .4285R _M / f _M .3951R _{904 M 9046 M1 /}
L5 = .2546R _L / f _L .2586R _L / f _L
L6 = .0745R _L / f _{L _{L _L}} .0732R _L / f _L
Полосовой коэффициент усиления = 1.6 дБ Коэффициент усиления полосы пропускания = 2,1 дБ
Нормальная полярность 4-го порядка
f _H / f _L = 10 Нормальная полярность 4-го порядка
f _H / f _L = 8
C1 = .0848 / (R _H f _H) .0849 / (R _H f _H)
C2 = .1686 / (R _H f _H) . 1685 / (R _H f _H)
C3 = .3843 / (R _M f _M) .3774 / (R _M f _M)
C4 = .5834 / (R _M f _M) .5332 / (R _M f _M)
C5 = .0728 / (R _M f _M) .0799 / (R _M f _M)
C6 = .0162 / (R _M f _M) .0178 / (R _M f _M)
C7 = .2523 / (R _L f _L) . 2515 / (R _L f _L)
C8 = .0567 / (R _L f _L) .0569 / (R _L f _L)
L1 = .1004R _H / f _H .1007R _H / f _H
L2 = .4469R _H / f _H .4450R _H / f _H
L3 = .2617R _M / f _M .2224R _M / f _M
L4 = 1.423R _M / f _M 1.273R _M / f _M
L5 = .0939R _M / f _M .1040R _M / f _M
L6 = .0445R _M / f _M .0490R _M / f _M
L7 = .2987R _L / f _L .2983R _L / f _L
L8 = .1502R _L / f _L .1503R _{904 L 9046 L /}
Коэффициент усиления полосы пропускания = 2,28 дБ Коэффициент усиления полосы пропускания = 2,84 дБ
Примечание. Значения указаны в Фарадах (C1 – Cn), Генри (L1 – Ln), Герцах (f _H, f _M, f _L) и Ом (R _H, R _M, R _L).f _M = (f _H × f _L) ^1/2
Артикул: Dickason, Vance. (2006). Поваренная книга по дизайну громкоговорителей. 7-е издание. Аудио Любительская Пресса. pp 163 – 169
FAQ по кроссоверу
Что такое кроссовер
В простейшем смысле кроссовер – это устройство, которое разделяет звуковой спектр на разные диапазоны и отправляет их определенным драйверам. Кроссовер отвечает за передачу информации о низких частотах на низкочастотный динамик, средних частотах на средние частоты и высоких частотах на высокочастотный динамик.Однако передовые конструкции кроссовера можно использовать множеством способов для настройки частотной характеристики акустической системы.
Зачем нужен кроссовер?
В мире, где один драйвер может легко и точно воспроизводить весь звуковой спектр, в использовании кроссовера нет необходимости. Однако существует ряд реальных проблем, которые требуют использования кроссоверов. Основная причина в том, что для покрытия всего звукового спектра обычно требуется несколько драйверов.Очень сложно изготовить драйвер, способный одновременно воспроизводить высокие и низкие частоты. Различные типы драйверов предназначены для хорошей работы в разных диапазонах, но, выходя за пределы своего оптимального диапазона, они начинают работать плохо и ошибочно. Использование кроссовера может предотвратить получение искаженной информации за пределами рабочего диапазона водителя. Большинство высокочастотных динамиков и многие драйверы меньшего размера могут быть физически повреждены или разрушены из-за отправки им низкочастотной информации.Кроссоверную сеть можно использовать неограниченным количеством способов, чтобы помочь настроить частотную характеристику. Существуют режекторные фильтры, которые могут удалять пики в ответе, схемы полки, которые могут ослаблять выше или ниже заданной частоты, сопряженные сети для сглаживания кривых импеданса и множество других возможных фильтров. Все эти различные схемы кроссовера можно использовать для достижения ровной частотной характеристики.
Как работает кроссовер?
В кроссоверах используется комбинация электрических фильтров верхних и нижних частот для разделения полосы частот.Фильтр нижних частот позволяет сигналам низкой частоты проходить без ослабления, но будет ослаблять сигналы выше определенной частоты. Фильтр верхних частот позволит высокочастотным сигналам проходить без ослабления, но будет ослаблять сигналы ниже определенной частоты. Когда фильтр нижних частот на низкочастотном динамике совмещен с фильтром верхних частот на высокочастотном динамике, может быть достигнут плавный переход от низкочастотного динамика к высокочастотному динамику.
К сожалению, пассивный кроссоверный фильтр не может работать с бесконечно крутой крутизной; он производит постепенный спад.Точки кроссовера высоких и низких частот и уклоны должны быть тщательно скомбинированы, чтобы получить ровный отклик между драйверами.
Как классифицируются кроссоверы?
В самом широком смысле кроссоверы можно классифицировать по количеству полос, на которые разделен звуковой спектр. Двусторонний кроссовер разделяет звуковой спектр на две части и отправляет информацию на два разных типа драйверов. Трехполосный кроссовер разделяет звуковой спектр на три части и так далее.
Кроссовер также можно описать по точке, где начинается отсечка, и по тому, насколько круто она возникает. Точка кроссовера обычно относится к частоте, на которой начинается спад. В двухполосном кроссовере часто оба динамика будут на 6 дБ ниже в точке кроссовера.
Термины, часто используемые для описания крутизны кроссовера, включают 6 дБ / октаву, 12 дБ / октаву, 18 дБ / октаву или 24 дБ / октаву. Кроссовер, к которому относятся эти термины, такой же, как вы можете себе представить. При изменении на одну октаву кроссовер 6 дБ / октава будет иметь выходной сигнал на 6 дБ ниже начальной точки; 12 дБ / октава будет иметь выходной сигнал на 12 дБ ниже.Другой набор терминов, которые часто используются для описания крутизны кроссовера, – это 1-й порядок, 2-й порядок, 3-й порядок и 4-й порядок. Эти термины являются производными от количества компонентов, необходимых для получения описанного наклона. Кроссовер 1-го порядка использует 1 компонент и дает примерно 6 дБ / октаву среза. Кроссовер 2-го порядка использует 2 компонента и дает примерно 12 дБ / октаву среза и т. Д.
Как выглядит кроссовер?
В стандартном пассивном кроссовере используется комбинация резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности для выполнения функций электрической фильтрации.Стандартная пассивная кроссоверная сеть размещается между усилителем и динамиком и работает непосредственно с сигналом динамика, не требуя внешнего питания.
Кроссовер может быть построен либо с использованием печатной платы для подключения компонентов, либо путем жесткого подключения одного компонента к другому. Печатные платы часто используются на простых кроссоверах из-за простоты сборки и профессионального вида. Однако уникальная компоновка схем и соединений, которые есть во многих современных кроссоверах, очень затрудняют использование печатных плат.В этом случае вы часто будете видеть отдельные компоненты, прикрепленные к небольшой деревянной доске с проводом, соединяющим компоненты. При выборе этого метода компоненты должны быть закреплены, чтобы предотвратить вибрацию внутри шкафа. Для этой цели часто используется комбинация термоклея и кабельных стяжек.
Как мне выбрать частоту кроссовера?
Важно помнить, что кроссовер не обрезает резко весь отклик выше или ниже точки кроссовера, поэтому драйверы и точка кроссовера должны быть выбраны таким образом, чтобы отклик драйверов по-прежнему можно было использовать выше и ниже пороговых значений.Есть много практических правил, чтобы решить, где сделать кроссовер, осмотрительность дизайнера очень важна. Ниже приведены многие критерии, которые используются при принятии решения. Резонансная частота высокочастотного динамика . Самый большой источник искажений в высокочастотных динамиках возникает на резонансной частоте и около нее. По этой причине точка кроссовера должна быть выбрана так, чтобы твитер не давал значительного выхода на своих полях. Классически эта фраза заключается в том, чтобы кроссовер оставался «вдвое большим».
Более полезным предложением является то, что для кроссовера 12 дБ / октава точка кроссовера должна быть на 1-1 / 2–2 октавы выше Fs.Используя наклон 18 или 24 дБ / октаву, точка кроссовера может быть на 1–1-1 / 2 октавы выше Fs.
Есть много других факторов, которые оставляют место для гибкости в приведенных выше обобщениях. Варианты могут включать в себя возможности отклонения драйвера, демпфирование драйвера и использование дополнительных компонентов кроссовера для управления резонансом. Симптомы точки кроссовера, расположенной слишком близко к резонансной частоте, – это искажения в средних частотах и общий грубый или резкий звук.
Возможности экскурсии водителя: Водителям необходимо пройти более длительные экскурсии, чтобы обеспечить такой же выходной сигнал на низких частотах.Наряду с увеличением экскурсии значительно возрастают и искажения. Во многих случаях кроссовер используется для сведения искажений к минимуму, ограничивая низкочастотную информацию, отправляемую драйверу. Проблемы с эксцентриситетом могут возникать практически в любом драйвере и могут не зависеть от резонансной частоты и площади поверхности диафрагмы. В худшем случае слишком продолжительная экскурсия может навредить водителю.
Пики и спад НЧ-динамика: Многие НЧ-динамики будут демонстрировать сильные пики в верхней части их полезного выхода.Это часто вызвано резонансами в самом материале конуса или в пылезащитном колпачке. Точка кроссовера нижних частот должна быть выбрана так, чтобы минимизировать выход в этих режимах разрыва и вокруг них. Если позволить этим пикам, которые по сути являются искажениями, воспроизводиться на полной мощности, звук будет неточным и резким.
Отклик низкочастотного динамика вне оси: Любой драйвер большого диаметра будет испытывать явление, называемое «излучением», что означает, что внеосевой отклик начнет уменьшаться с увеличением частоты.Частота, при которой внеосевой отклик начнет падать, зависит от диаметра динамика. По мере уменьшения диаметра драйвера частота, при которой внеосевой отклик начинает падать, увеличивается. Точку кроссовера следует выбирать так, чтобы внеосевые характеристики были максимальными, что, в свою очередь, приведет к улучшенному стереоизображению.
Как выбрать склон?
Крутизна кроссовера определяет, насколько круты отсечки драйверов в точке кроссовера. В идеале крутизна кроссовера должна быть бесконечно крутой, и при заданной частоте звук на выходе просто перемещается от одного динамика к другому.Однако в реальном мире мы обнаруживаем, что кроссоверы имеют наклонную природу, что требует некоторого перекрытия выходных сигналов двух драйверов. Неглубокие наклоны можно использовать только в ситуациях, когда есть существенное перекрытие частотных характеристик двух драйверов. Например, при переходе между куполом средних частот и твитером может использоваться неглубокий кроссовер 6 дБ / октава. Крутые спуски следует использовать в ситуациях, когда существует минимальное перекрытие полезной частотной характеристики между драйверами. Например, переход от больших низкочастотных динамиков к низкочастотным динамикам лучше всего достигается с помощью крутого кроссовера, такого как кроссовер 4-го порядка.Кроме того, крутые склоны кроссовера часто используются, когда твитер должен быть хорошо защищен от чрезмерной эксцессии и искажений.
В чем разница между акустическим и электрическим кроссовером?
Наклон электрического кроссовера относится к отсечке, создаваемой исключительно электрическими компонентами кроссовера. Электрические уклоны не учитывают поведение самих водителей. Сочетание как естественных характеристик драйверов, так и электрической фильтрации создает акустический наклон.Фактически, именно этот акустический уклон следует проектировать и оптимизировать при построении полной системы.
Зачем нужна сеть Zobel и для чего она нужна?
Сопряженная сеть, также известная как сеть Zobel или сеть компенсации импеданса, используется для выравнивания кривой импеданса драйвера. Все обычные типы динамических драйверов демонстрируют возрастающий импеданс с увеличением частоты. Ниже приведены два фактических измерения импеданса низкочастотного динамика Dayton 6.5 “с компенсацией импеданса и без нее.Обратите внимание на резкую разницу в профилях импеданса.
Работа кроссоверной сети полностью зависит от импеданса драйверов. Наличие плоской кривой импеданса очень полезно при проектировании кроссовера, поскольку позволяет фильтрам действовать более предсказуемым образом. Сопряженная сеть настоятельно рекомендуется при реализации кроссовера из расчетов из учебника.
Насколько близко должны быть мои Vaules?
При построении кроссоверов обычно рекомендуется сохранять фактические значения компонентов в пределах 10% от расчетных значений.Небольшие изменения значений вызовут незначительные изменения частотной характеристики. Однако, если вы собираетесь использовать несколько ошибочных значений, попробуйте использовать одно, которое дает ошибку на высокой стороне, а другое – на низкой. Таким образом, общая ошибка будет минимизирована.
Что делать, если я не могу найти точное значение, которое мне нужно?
Если вы не можете найти значение, которое находится в пределах 10% или около того от желаемого значения, есть несколько вещей, которые можно сделать. Вот несколько советов по работе с различными компонентами.
Конденсаторы: Объедините два конденсатора, подключив их параллельно. Используя их таким образом, вы можете просто сложить два значения вместе, чтобы получить общую эквивалентную емкость.
Резисторы: Соедините два резистора последовательно, чтобы получить общее сопротивление, эквивалентное суммированным значениям обоих резисторов. Номинальная мощность обоих резисторов должна быть достаточно высокой, чтобы соответствовать проектным требованиям.
Катушки индуктивности: По большей части вы не хотите использовать несколько катушек индуктивности, если это вообще возможно.Один из предлагаемых способов получения настраиваемого значения – купить индуктивность увеличенного размера, а затем размотать несколько катушек, пока не достигнете целевого значения. Недостатком этого метода является то, что необходимо использовать какой-либо тип измерителя индуктивности, чтобы определить, когда цель достигнута. См. Руководство по выбору компонентов для получения информации о работе с индукторами.
В чем разница в конденсаторах?
Существует широкий выбор конденсаторов для использования в кроссоверных сетях, каждый со своими характеристиками.3 основных типа конденсаторов: неполярные электролитические, металлизированный полипропилен, пленочные и фольговые.
Электролитические конденсаторы являются самыми недорогими и обычно используются, когда бюджет является первоочередной задачей. Электролитические конденсаторы часто описывают как придающие входному сигналу зернистый или резкий звук. Если должен использоваться электролитический конденсатор, обычно он лучше всего подходит для сабвуфера или низкочастотного динамика, где требуемые большие емкости конденсатора делают электролитические соединения единственной экономически целесообразной альтернативой.Когда необходимо использовать электролитические компоненты, второй конденсатор меньшего размера более высокого качества часто используется параллельно, чтобы улучшить общую производительность. Чем больше часть общей емкости состоит из компонентов более высокого качества, тем лучше.
Конденсаторы из металлизированного полипропилена наиболее широко используются в кроссоверах из-за их доступности в широком диапазоне значений и отличного баланса между стоимостью и производительностью. Конденсаторы из металлизированного полипропилена изготавливаются из тонкого слоя металла, который наносится на полипропиленовую пленку, а затем оба упаковываются так, чтобы поместиться в небольшой цилиндр.Большинство полипропиленовых конденсаторов имеют примерно одинаковое общее качество звука, хотя есть небольшие различия от производителя к бренду. Полипропиленовые конденсаторы обычно описываются как имеющие плавный и точный звук, хотя им не хватает деталей и четкости, которые можно увидеть в некоторых пленочных и фольговых конденсаторах. В качестве высококачественного конденсатора полипропилены используются практически во всех конструкциях, кроме самых экстремальных.
Пленочные и фольговые конденсаторы являются наиболее дорогими типами, в которых используются два отдельных слоя – один из металлической фольги, а другой из диэлектрической пленки.Большая проводимость пленки из чистого металла способствует повышению четкости и детализации. Пленочные и фольговые конденсаторы считаются лучшими по звучанию, конечно, за счет повышенной стоимости. Малогабаритные пленочные и фольговые конденсаторы часто используются в качестве байпасных конденсаторов, то есть они размещаются параллельно с конденсаторами более низкого качества. Степень улучшения качества звука с помощью этого метода зависит от соотношения пленки и фольги к конденсаторам других типов.
В чем разница в индукторах?
Диапазон индуктивностей от воздушного сердечника до железного сердечника, с калибрами от 20 до 14 и выше.При выборе индуктора одна из основных задач – свести к минимуму DCR (сопротивление постоянному току). Высокий DCR вызовет потерю мощности и неправильную работу кроссовера. В некоторых ситуациях схема кроссовера может быть спроектирована вокруг катушки индуктивности с высоким DCR, но для обычных кроссоверов из учебников чем ниже DCR, тем лучше. Из-за повышенного содержания меди, необходимого для минимизации DCR, вы обнаружите, что индукторы меньшего диаметра (с более толстым проводом) более дороги. Это один из многих критериев при производстве акустических систем, чтобы решить, сколько потратить на катушку индуктивности.
В кроссоверах для твитеров индукторы, с которыми приходится иметь дело, обычно меньше по стоимости. Из-за меньших значений DCR обычно довольно низок. В результате вы часто будете видеть индукторы калибра 18 или 20, используемые в секциях твитеров.
Что касается качества звука, индукторы с воздушным сердечником обладают лучшими характеристиками по сравнению с другими типами. Чаще всего альтернативой индукторам с воздушным сердечником являются ферритовый сердечник или железный сердечник. В большинстве ситуаций следует избегать использования ферритовых сердечников, в то время как индукторы с железным сердечником действительно используются.Металлические сердечники увеличивают индуктивную способность катушки данного размера, позволяя использовать более короткую длину провода, тем самым уменьшая DCR. Индукторы с железным сердечником страдают от нескольких проблем, включая потери на гистерезис и вихревые токи, и их следует использовать с осторожностью, обычно только тогда, когда требуются индукторы большой мощности. В сабвуферах индукторы с железным сердечником считаются приемлемыми из-за низкой чувствительности человеческого уха к искажениям в этой области.
Последний тип индуктора – это специальный тип, разновидность фольги.Они построены путем наматывания тонкого слоя металла с диэлектриком между слоями. Катушки индуктивности из фольги обладают превосходными индуктивными свойствами, близкими к математически идеальной модели.
В чем разница между резисторами?
Вероятно, самый важный фактор при выборе резистора для использования в кроссовере – убедиться, что он не является индуктивным. Многие стандартные резисторы большой мощности имеют высокую индуктивность, что приводит к ошибочным характеристикам кроссовера. Неиндуктивный тип даст точные и предсказуемые результаты.Для улучшения звуковых характеристик доступны резисторы аудиофильского типа, такие как резисторы Миллса. Резисторы Миллса известны своим превосходным общим качеством звука по сравнению с большинством стандартных резисторов.
Как определить частоту кроссовера динамика
Кроссоверы
определенно могут сбивать с толку, когда вы пытаетесь добиться наилучшего звука. Конечно, не помогает то, что некоторые производители динамиков не предоставляют четкую или полезную информацию!
В этой простой для понимания статье я объясню:
Важные основы кроссоверов для динамиков
Как определить нужную вам частоту кроссовера динамика
Как определить частоту для многих типов кроссоверов динамиков, которые вы хотите использовать
Удобные таблицы частот кроссовера, которые можно использовать прямо сейчас
Прочтите, чтобы узнать, что вам нужно знать для лучшего звука.
Для чего нужен кроссовер динамиков? Чем они полезны?
Кроссоверы
выполняют несколько функций, основная цель которых – улучшить качество звука:
Блокируйте нежелательные звуковые частоты, которые динамики не могут воспроизводить должным образом (и которые вызывают искажения или могут их повредить).
Разделите музыкальный сигнал, чтобы передать определенные части звука в динамик, который лучше всего подходит для этого.
Например, твитеры чувствительны к басам и не могут воспроизводить средние частоты, поэтому мы не хотим использовать их с низкими частотами сабвуфера, особенно с высокой мощностью. Кроссовер динамика делает возможным блокирование этого вредного (и вызывающего искажения) баса.
Аналогичным образом, другие типы динамиков, такие как вуферы или сабвуферы, звучат ужасно , когда вы используете их с более высокими частотами, которые лучше всего подходят для твитера. Точно так же мы можем использовать кроссовер нижних частот, чтобы отфильтровать (эффективно заблокировать) этот нежелательный диапазон звука для чистого, приятного звука.
Это особенно важно для сабвуферов, поскольку они созданы для чистых басов и лучше всего работают с ними.В этом случае используется кроссовер низких частот, который устанавливается на более низкую частоту среза, чтобы получить тот великолепный звук, который вам нравится.
Кроссоверы динамиков очень и очень распространены во многих домашних или автомобильных акустических системах, особенно в 2-полосных корпусах динамиков или комплектных комплектных динамиков.
Как работают кроссоверы динамиков?
Кроссоверы динамиков
работают благодаря интересному поведению конденсаторов и катушек индуктивности:
Конденсаторы легче пропускают более высокие частоты (по мере уменьшения частоты их сопротивление потоку электричества увеличивается).Это связано с принципом, называемым емкостным реактивным сопротивлением .
Катушки индуктивности легче пропускают более низкие частоты (по мере увеличения частоты их сопротивление потоку электричества увеличивается). Это из-за индуктивного сопротивления .
Конденсаторы и катушки индуктивности могут использоваться вместе для создания более эффективных фильтров, а также для разделения звукового диапазона звука, производимого динамиком. Это очень часто встречается в двухполосных домашних или автомобильных аудиосистемах.
Используя математические формулы, разработчики кроссовера могут выбрать правильные значения партий, необходимые для конкретного кроссовера динамика, который лучше всего подходит для используемых динамиков.
Например, когда низкие музыкальные частоты (басы) проходят через фильтр высоких частот, общее сопротивление очень велико, что означает, что выходной сигнал на динамик очень мал. Когда присутствуют более высокие частоты, сопротивление намного ниже, и эти сигналы без проблем проходят к динамику.
Динамики
имеют разные диапазоны звука, для которых они лучше всего подходят, также известный как частотная характеристика .Это ограничение используется при проектировании кроссоверов.
Что такое точка кроссовера динамика?
Точка кроссовера динамика обычно называется частотой кроссовера , часто обозначаемой как « Fc ». Точка кроссовера динамика – это частота среза, выше которой звуковые частоты блокируются от доступа к динамикам.
С технической точки зрения частота кроссовера определяется с помощью точки -3 децибела (дБ) на выходе схемы кроссовера. С точки зрения электроэнергии, точка уменьшения громкости на 3 дБ – это частота, при которой мощность, подаваемая на динамик, уменьшается на 1/2.
После частоты кроссовера (точка -3 дБ) выходной сигнал будет уменьшаться все больше и больше по мере удаления от границы частоты звука. Например, для кроссовера высоких частот -6 дБ на октаву, если частота среза равна 1 кГц:
Выходной сигнал динамика -3 дБ при 1 кГц.
На расстоянии одной октавы (500 Гц) выходной сигнал будет -6 дБ.
На еще более удаленных частотах выходной сигнал будет почти 0 децибел.
Кроссоверы не идеальны по принципу работы
В идеальном мире кроссоверы блокировали бы 100% звука, который вы не хотите доносить до динамиков после этой точки. Однако кроссоверы не идеальны. Они ослабляют или уменьшают вывод звука выше частоты кроссовера. Из-за этого они имеют слегка изогнутый наклон, который можно визуализировать на графике.
Наклоны кроссовера описываются с точки зрения их крутизны, которая описывает, насколько они эффективны в блокировании звуковых частот. Они указаны в дБ на октаву и всегда кратны 6 дБ. Это потому, что в кроссоверах используются каскады или секции, каждая из которых использует один конденсатор или катушку индуктивности с понижением на 6 дБ для каждой секции.
Примечание: Октава – это способ описания определенной точки или диапазона звуковых частот. Октава – это половина или двойная частота, и они обычно обозначаются стандартными частотами.
Пример: 60 Гц, 120 Гц… 1 кГц, 2 кГц и т. Д.
Что такое кроссоверы 1-го, 2-го и 3-го порядка?
В кроссоверах более высокого порядка используются дополнительные секции конденсатора и катушки индуктивности, которые «уложены друг на друга» для более эффективной отсечки.Кроссовер более высокого порядка использует немного другую математику, но основная операция точно такая же.
Кроссоверы -12 дБ / октава являются одними из наиболее распространенных и являются хорошим компромиссом между блокировкой звуковых частот и стоимостью деталей. Многие автомобильные или домашние усилители со встроенным электронным кроссовером имеют наклон в 12 дБ.
Кроссоверы -6 дБ / октава являются минимальными для использования и не так эффективны, как другие.
Кроссоверы
-18 дБ и более высокого порядка имеют гораздо более крутую отсечку, но во многих случаях в этом нет необходимости.
Что касается точки кроссовера для самих динамиков, это зависит от нескольких факторов, как вы увидите ниже.
Как определить частоту кроссовера для динамиков
Есть несколько способов определить, какие частоты кроссовера следует использовать с динамиками:
Частотная характеристика динамика указана в технических характеристиках, если они указаны.
Тип и размер имеющихся у вас динамиков (высокочастотные динамики против низкочастотных динамиков, динамики с маленьким диффузором и большим диффузором и т. Д.).
Рекомендации производителя.
Во многих случаях для достижения наилучших результатов вы будете использовать 2 или более из перечисленных выше факторов. Чтобы упорядочить вещи, я разделю информацию ниже на 2 типа в зависимости от типа используемого кроссовера динамиков.
1. Определение частоты кроссовера для кроссоверов первого порядка (линейных)
Блокираторы низких частот, как их называют, представляют собой тип встроенного кроссовера 1-го порядка (одноступенчатого), который используется с твитерами или меньшими динамиками для блокировки низких частот.Если вы не знаете частоту кроссовера, вы можете рассчитать ее самостоятельно, используя математику.
В кроссоверах первого порядка используется один встроенный конденсатор или катушка индуктивности. Некоторые из наиболее распространенных применений:
Использование встроенного конденсатора для высокочастотных динамиков или большого конденсатора для блокировки низких частот в небольших динамиках.
Использование встроенного индуктора для фильтрации высоких частот в среднечастотном динамике.
Чтобы определить, какая частота вам нужна (при условии, что вы еще не знаете, что это такое), вы можете начать с проверки частотной характеристики динамика в технических характеристиках.Проблема здесь в том, что производители динамиков иногда указывают частоты, которые динамик технически может воспроизводить , а не реальный диапазон звука, который они могут воспроизводить хорошо.
Использование графика частотной характеристики
Если у вас есть график частотной характеристики, вы можете увидеть диапазон звука, который динамик может и не может хорошо воспроизводить (например, гораздо более низкий уровень громкости звука в нижней части графика, показанного здесь). Выберите частоту кроссовера подальше от этого плохого диапазона отклика.
Если вам повезло, и у вас есть график частотной характеристики динамиков, которые вы хотите использовать, вы можете увидеть области, в которых у них плохой звук. Это те области, которых вам следует избегать. Для этого выберите частоту кроссовера вне этого диапазона.
Из приведенного выше примера мы можем видеть, что показанный твитер имеет хорошую выходную мощность примерно до 2 килогерц (2 кГц). Зная, что мы хотим выбрать частоту кроссовера не менее 2 кГц.
Использование рекомендованных частот кроссовера
Некоторые производители включают рекомендуемый частотный диапазон для использования.В таком случае это легко использовать в качестве ориентира. Для примера, изображенного выше, вы должны выбрать частоту кроссовера не менее 3,5 кГц, что является очень распространенным случаем.
На что обращать внимание
К сожалению, многие производители перечисляют частотную характеристику (диапазон) динамиков на основе диапазона звука, который они могут воспроизводить, но не воспроизводят должным образом. Например:
Маленькие полнодиапазонные или среднечастотные динамики могут быть указаны как работающие до 35 Гц (диапазон низких частот).Однако маленькие колонки почти никогда не могут хорошо воспроизводить низкие басы.
Среднечастотные громкоговорители или низкочастотные громкоговорители общего назначения могут быть указаны как поддерживающие высокие частоты (высокочастотный динамик). Например, 4кГц или даже выше. Однако низкочастотные или среднечастотные динамики почти никогда не работают хорошо с высокими частотами.
В обоих случаях игнорируйте эти необычно высокие значения частотной характеристики и проверьте график отклика, если он имеется.
Поскольку некоторые частоты кроссовера очень распространены, я составил таблицу (приведенную ниже в следующем разделе), которая облегчит вам работу.В большинстве случаев вы можете использовать их в качестве руководства.
2. Определение частоты кроссовера для кроссоверов 2-го порядка или выше (2-полосные или большие акустические системы)
В случае 2-полосных или 3-полосных акустических систем это немного сложнее, но ненамного. В данном случае это компромисс между правильным кроссовером для низкочастотного динамика и для высокочастотного динамика.
Для 2-полосных или 3-полосных акустических систем правая частота кроссовера является средней точкой, которая позволяет им обоим работать вместе без перерыва в воспроизводимом звуке. Другими словами, вам нужно выбрать частоту кроссовера, которая позволит им обоим работать в оптимальном диапазоне.
Пример кроссовера 2-полосного динамика
На приведенном выше примере изображения вы можете увидеть некоторые типичные динамики вместе с рекомендуемым диапазоном их использования. Чтобы определить, какой кроссовер нам нужен, мы можем выбрать тот, который представляет собой комбинацию:
Частота ниже максимальной рекомендованной для низкочастотного динамика.
Выше минимальной рекомендованной или указанной частоты для твитера.
В этом случае, как часто бывает, это будет средняя точка около 3000 Гц или 3500 Гц. Мы можем использовать любой из них, так как готовые части кроссовера, вероятно, доступны для покупки, что упрощает сборку нашей собственной акустической системы.
3-полосные акустические системы
3-полосные акустические системы
похожи на 2-полосные, с той разницей, что средний (среднечастотный) кроссовер является полосовым. Как и в случае с 2-полосными динамиками, мы выберем среднюю частоту кроссовера в рабочем диапазоне среднечастотного динамика и высокочастотного динамика, а также среднечастотного диапазона и низкочастотного динамика.(См. Мои рекомендации ниже)
Какая частота кроссовера хороша для динамиков? Рекомендации и таблица
Хорошая новость: в большинстве случаев вы будете в порядке, используя наиболее распространенные частоты среза, перечисленные ниже, в зависимости от размера или типа динамика. Это потому, что громкоговорители и акустические системы так часто используются одинаково, что обычно применяются наиболее распространенные частоты среза.
Вы можете определить частоты кроссовера для ваших динамиков, как для автомобильной, так и для домашней аудиосистемы, с помощью таблиц, которые я привел ниже.
Таблица частот кроссовера для домашней стереосистемы
Тип динамика / система Частота кроссовера
Сабвуфер 80 Гц нижний проход. (также рекомендуется звук THX)
Фронтальные колонки основного / вертикального типа (малые) Высокочастотный фильтр от 60 до 80 Гц. Лучше всего сочетается с сабвуфером, который их дополняет.
Фронтальные колонки основного / вертикального типа (большие) 40-60 Гц верхний проход.
Центральный или объемный звук (малый) ВЧ 100-120 Гц. Эти типы динамиков очень плохи для воспроизведения низких частот.
Центральный или объемный звук (средний / большой) 50-60 Гц ВЧ.
Настенные или мини-сателлитные колонки ВЧ 100-120 Гц.
2-полосные акустические системы от 3 кГц до 3,5 кГц. Очень распространенная частота кроссовера
3-полосные акустические системы 3.5 кГц (средние / высокие частоты) и 500 Гц (средние / низкие частоты)
Таблица частот кроссовера автомобильной стереосистемы
Тип динамика / система Частота кроссовера
Сабвуферы 70-80 Гц НЧ
Передний / задний широкополосный или компоненты ~ 56-60 Гц ВЧ для блокировки низких басов
Твитеры 3–3,5 кГц ВЧ
Среднечастотные или низкочастотные динамики (основные) 1 кГц-3.5 кГц для блокировки звуков высокочастотного динамика
2-полосные акустические системы от 3 кГц до 3,5 кГц. Очень распространенная частота кроссовера
3-полосные акустические системы 3,5 кГц (средние / высокие частоты) и 500 Гц (средние / низкие частоты)
Некоторые общие рекомендации:
Для небольших домашних или автомобильных динамиков (4 ″, 5 1/4 ″, 6 1/2 ″ и т. Д.) Используйте кроссовер высоких частот около ~ 56-60 Гц или около того, чтобы блокировать низкие частоты. Это поможет предотвратить искажения, и вы сможете использовать динамики с большей мощностью и громкостью с отличной четкостью звука.
Сабвуферам нужен чистый басовый сигнал , которого можно добиться, используя кроссовер низких частот в диапазоне от 70 до 80 Гц.
ВЧ-динамики
обычно подходят для частоты около 3 кГц или выше, поэтому частоты среза 3 кГц или 3,5 кГц обычно являются отличным выбором.
Как найти частоту кроссовера от кроссовера динамика
Что делать, если у вас уже есть кроссовер динамика, но вы не знаете его частоту? Хорошая новость заключается в том, что во многих случаях вы можете выяснить, что это такое, исходя из стоимости детали и импеданса динамика.
Для этого вам нужно знать:
Значение конденсатора (в фарадах) или катушки индуктивности (по Генри) для одиночного («1-го порядка») линейного кроссовера.
Для двухполосных кроссоверов или кроссоверов других динамиков он очень похож, но требует немного большего исследования.
Как определить частоту кроссовера динамика
1. Одинарные (линейные) кроссоверы конденсаторов или катушек индуктивности
Используя приведенные выше формулы, вы можете рассчитать частоту кроссовера для данного динамика.
Для линейных кроссоверов верхних или нижних частот мы можем вычислить частоту, если мы знаем сопротивление динамика, а также емкость или индуктивность. В любом случае процесс один и тот же.
Пример # 1
Импеданс динамика = 8 Ом, конденсатор = 47 мкФ.
Fc = 1 / (2 x 3,14159 x 8 x 0,000047) = 423 Гц (около 400 Гц).
Пример # 2
Импеданс динамика = 4 Ом, индуктивности = 4 миллигенри (0,004 Гн).
Fc = 4 / (2 х 3.14159 x 0,004) = 159 Гц (около 150 Гц).
2. 2-ходовые или 3-ходовые кроссоверы
2-х и 3-х ходовые кроссоверы немного отличаются по ряду причин. К сожалению, из-за того, что существуют разные типы, а также из-за того, что иногда производители имеют разный дизайн или особенности, их может быть очень сложно определить . Другими словами, у нет отличного способа определить частоту среза для 2-полосного или 3-полосного кроссовера.
Однако часто есть несколько вещей, которые вы можете сделать, чтобы узнать приблизительную частоту кроссовера и получить ее в пределах «приблизительной».«Я буду использовать двухполосные в качестве примера, так как они очень распространены, а трехходовые очень похожи, но с дополнительной секцией кроссовера.
Использование испытательного оборудования для определения частоты кроссовера динамика
Если вам посчастливилось иметь под рукой испытательное оборудование, такое как осциллограф и генератор сигналов, вы можете подать входной сигнал со стороны входа с подключенными динамиками или резисторами с таким же сопротивлением. Постепенно измените частоту генератора сигналов и обратите внимание на точку, в которой выходной сигнал начинает уменьшаться.
Когда выходное напряжение уменьшается на 1/2, это точка на 3 дБ, и вы нашли частоту кроссовера. К сожалению, у большинства людей нет доступа к испытательному оборудованию, поэтому им нужен другой подход.
Использование калькулятора кроссовера колонок и «обоснованных предположений»
Я потратил много времени, пытаясь выяснить различные кроссоверы, которые у меня были, и, к сожалению, поскольку они могут сильно различаться, может быть чрезвычайно , чтобы определить их частоту кроссовера.Причин несколько:
Некоторые кроссоверы уменьшают громкость твитера, добавляя встроенный резистор. Это влияет на стоимость используемых деталей, потому что импеданс динамика меняет принцип работы кроссовера.
На деталях, установленных в кроссовере, не всегда указаны их значения.
В разных конструкциях кроссоверов (Линквиц-Райли, Баттерворт, Бессель и т. Д.) Используются разные значения.
Может быть трудно понять дизайн кроссовера, просто взглянув на него.
В некоторых 2- или 3-полосных кроссоверах сочетаются высокочастотный динамик 2-го порядка и низкочастотные кроссоверы 1-го порядка в одной конструкции.
Мой совет – попробовать выбрать наиболее вероятную частоту кроссовера из тех, которые я предоставил ранее, и ввести значения сопротивления динамиков, а затем перейти оттуда.
Хороший (и простой, легкий в использовании) кроссовер для динамиков – вот этот: https://www.erseaudio.com/Second-Order-2-Way
Как пользоваться калькулятором кроссовера
Например, начните с целого числа, такого как 3000 Гц, для двухполосного кроссовера для «наилучшего предположения» начальной частоты.Нажмите кнопку, необходимую для расчета значений кроссовера динамиков для различных частот кроссовера.
Проверьте одно из номиналов конденсатора (обычно те, что в верхней части печатной платы предназначены для высокочастотного динамика) и измените частоту кроссовера на несколько сотен герц, если она изначально отличается от на для результирующего значения конденсатора, показанного в расчетных значениях.
Как только вы это сделаете, попробуйте изменить кроссовер 3000 Гц на 2500 Гц или 3500 Гц, если показанное значение конденсатора сильно отличается.Как только он окажется недалеко, начните изменять его более внимательно (например, изменяйте его на 250 Гц за раз или даже на 100 Гц).
Как только вы приблизитесь к нему, вы должны иметь лучшее представление о приблизительной частоте кроссовера. Обратите внимание, что если они используют резистор последовательно с выходом твитера, вы должны добавить его в поле ввода импеданса динамика (Ом), потому что это имеет значение вдвое больше.
(Примечание : из-за различных дизайнов, вам может потребоваться выбрать Linkwitz-Riley, Butterworth, Bessel или Chebechev и попробовать их тоже, если они есть)
Больше интересных статей, которые нельзя пропустить
Не уходите – есть гораздо больше , чтобы читать и наслаждаться! Не пропустите другие мои замечательные статьи:
Активные фильтры
| Построй свой собственный | Главная панель | Дипольный НЧ-динамик | Кроссовер / эквалайзер | Принадлежности |
| Системный тест | Дизайнерские модели | Прототипы | Активные фильтры | Окружать | FAQ |
Вот каталог схем линейного уровня, которые я нашел полезно для создания активных громкоговорителей.Возможны многие другие топологии, но перед выбором схемы всегда следует анализировать способность схемы обрабатывать сигнал и ее вклад в общий шум системы. Пакет программного обеспечения САПР, например CircuitMaker. наиболее удобен для анализа и проектирования активных фильтров. LspCAD программное обеспечение позволяет увидеть, как активный фильтр изменяет измеряет частотную характеристику драйвера и позволяет оптимизировать ее до целевого отклик. Все фильтры линейного уровня ниже включены в стандарт LspCAD. и профессиональные версии.Значения компонентов для всех фильтров ниже и для двойной источник питания можно определить по схеме таблица дизайна предоставлено Бернхардом Фаульхабером. Она охватывает больше случаев, чем предыдущая таблица по Алистер Сиббальд.
1 – Ступень буфера
2 – 12 дБ / окт. Кроссовер Linkwitz-Riley
3 – 24 дБ / окт. Кроссовер Linkwitz-Riley
4 – Коррекция задержки
5 – Стеллаж ФНЧ и пассивная цепь
6 – Стеллаж highpass & passive circuit
7 – Узкий фильтр
8-6 дБ / окт. Дипольная эквализация
9 – 12 дБ / окт. Эквализация верхних частот («Преобразование Линквица», Biquad)
10 – Регулируемое усиление и фиксированное затухание
11 – Линейный драйвер
12 – Блок питания
13 – Печатные платы
14 – Литература
————————————————- —————-
1 – Ступень буфера
Буфер как первая ступень активного кроссовер / эквалайзер обеспечивает необходимый низкий импеданс источника для следующих фильтровать сети.Буфер также обеспечивает высокую импедансную нагрузку на предусилитель. выходная цепь и опция фильтра верхних частот для блокировки постоянного тока. (w-xo-lp2.gif, pmtm-eq1.gif, 38xo_eq.gif) Верх
2-12 дБ / окт. Кроссовер Linkwitz-Riley
Два выхода кроссоверного фильтра LR2 – 180 градусов. не совпадают по фазе на всех частотах, что требует использования одного из драйверов с обратная полярность, так что два акустических выхода суммируются по фазе.На Частота кроссовера на выходах фильтров на 6 дБ ниже.
Акустическая частота и полярный отклик контролируются электрическим фильтры и отклик установленных драйверов. Электрический фильтр не дать желаемый результат при недостаточном нахлесте и ровности АЧХ драйвера и когда они смещены друг от друга. Это можно исправить в много случаев с добавлением схемы коррекции фазового сдвига. Я считаю кроссовер мало полезен, потому что спад 12 дБ / окт фильтр верхних частот ниже частоты кроссовера не уменьшает отклонения динамический диффузор, когда получается ровная частотная характеристика.Мое предыдущее предположение что групповая задержка кроссовера LR4 4-го порядка на низких частотах вносить слышимые искажения было не правильно. Следовательно Рекомендую не использовать кроссовер LR2. (38xo_eq1.gif, FAQ19, xo12-24b.gif)
Схема LR2 использует топологию активного фильтра Саллена-Ки. для реализации передаточной функции 2-го порядка. Ответ определяется как w ₀ и Q ₀, который устанавливает расположение пары полюсов в комплексе частотной s-плоскости и двумя дополнительными нулями при s = 0 для фильтра верхних частот.в в случае фильтров LR2 Q ₀ = 0,5 и Q ₀ = 0,71 для каждого двух каскадных фильтров 2-го порядка, которые образуют фильтр LR4. Частота ответ получается установкой s = jw и решение передаточной функции для величины и фазы. Формулы ниже можно использовать для создания фильтров с разными значениями w ₀ или Q ₀, или проанализировать данную схему на предмет ее w ₀ и Q ₀ значений.
Фильтры Линквица-Райли любого порядка могут быть реализованы с помощью каскад фильтров Саллена-Ки 2-го порядка.Значения Q ₀ для каждого этапа перечислены в таблице ниже. Значения компонентов каждого этапа для данного частоту кроссовера f ₀ можно рассчитать, используя Q ₀ и выбор удобного значения для C ₂ или R ₂ в формулах выше.
LR2 LR4 LR6 LR8 LR10
Q ₀ 1 ступени 0.5 0,71 0,5 0,54 0,5
Q ₀ ступени 2 0,71 1,0 1,34 0,62
Q ₀ ступени 3 1,0 0,54 1.62
Q ₀ ступени 4 1,34 0,62
Q ₀ ступени 5 1,62
дБ / октава крутизна 12 24 36 48 60
Фильтры кроссовера более высокого порядка, чем LR4, вероятно, являются бесполезно из-за увеличения пика групповой задержки около f ₀.
Топ
3-24 дБ / окт. Кроссовер Linkwitz-Riley
Разделительный фильтр LR4 24 дБ / окт. выходы со смещением по фазе на 360 градусов на всех частотах. На частота перехода Fp отклик на 6 дБ ниже. Электрическая сеть будет только дать целевой точный отклик акустического фильтра, если драйверы плоские и имеют широкое перекрытие. Это бывает редко. Крутые наклоны фильтра делают комбинированный акустический отклик менее чувствителен к ошибкам величины в драйвере отклики, но ошибки фазового сдвига обычно необходимо исправлять с помощью дополнительная сеть allpass.(xo12-24b.gif, 38xo_eq1.gif, models.htm # E) Верх

Расс Райли и Зигфрид Линквиц, сентябрь 2006 г., Дуглас-Сити, Калифорния
В шестидесятые начало семидесятых, я работал с Рассом Райли в научно-исследовательской лаборатории Hewlett-Packard в Пало-Альто на разработку испытательного оборудования ВЧ и СВЧ. Как и многие другие инженеров, у нас были “G-Jobs”, которые строили такие вещи, как электронное зажигание для наших жуков и фургонов VW, FM-приемники, фазовая синхронизация широтно-импульсные FM-демодуляторы, коротковолновые приемники, предварительное аудио и питание усилители, аудиоанализаторы третьей октавы, эквалайзеры для наушников и конечно, громкоговорители.После измерения акустического и электрического отзывы коммерческих спикеров мы уравняли и постарались понять почему они были разработаны со странно выглядящими схемами драйверов, использовались большие перегородки, были заполнены различными внутренними демпфирующими материалами и использовали различные методы усиления и демпфирования короба. В конце концов мы полностью переработали их и построили собственные динамики. Расс и его жена, У Вики, опытного органиста, всегда был самый критический и надежный слух.Он гениальный инженер-конструктор, активный участник, вдохновлявший и бросили вызов многим из нас в наших HP и неофициальных дизайнерских проектах.
Русс ушел на пенсию после более чем 40 лет в НИОКР для HP / Agilent и сейчас живет с женой в глухой горной долине, в настоящей бревенчатой хижине, среди груши, сливы и ореховые деревья, ягодные кусты, курица и олени, звуки большого ручья и сосны и ели, поднимающиеся по склонам.Он умер мирно в своем бревенчатом домике 6 декабря 2010 г.
4 – Коррекция задержки
Секция всепроходного фильтра первого порядка с плоской амплитудой отклик, но сдвиг фазы, который изменяется от 0 градусов до -180 градусов, или -180 градусов до -360 градусов, часто используется для коррекции разницы фазовых характеристик между водителями. Несколько секций могут задерживать выход твитера и компенсировать для динамика, установленного впереди СЧ.Схемы активного кроссовера которые не включают схему фазовой коррекции, применимы лишь в незначительной степени. (allpass.gif, allpass2.gif, models.htm # E, 38xo_eq1.gif) Верх
5 – Стеллаж lowpass
Этот тип схемы полезен для повышения уровня низких частот. частотной характеристики для компенсации повышения высоких частот от дифракция края передней панели. Он также может служить для выравнивания низких частот. спад с открытой перегородки динамика.(shlv-lpf.gif, 38xo_eq1.gif) Верх
Показана пассивная RC-версия полочного фильтра нижних частот. ниже.
6 – Стеллаж высокий

Схема, используемая для усиления высоких частот или сглаживания переход между установленным на полу низкочастотным динамиком и отдельно стоящим среднечастотным динамиком. (shlv-hpf.gif, 38xo_eq1.gif, models.htm # F) Верх
Показана пассивная RC-версия полочного фильтра верхних частот. ниже.
7 – Узкий фильтр
Notch-фильтры используются для создания провалов в частоте. отклик для устранения резонансов водителя или помещения. Три схемы выше такой же ответ. А) сложно реализовать из-за большого индуктор. B) используется для удаления пика дипольного отклика 6 дБ / окт. C) дает удобные значения компонентов для комнатного эквалайзера ниже 100 Гц. (комната EQ, индуктр1.гифка индуктр2.gif, 38xo_eq1.gif ) Топ
Дипольный эквалайзер 8-6 дБ / окт.
Выравнивание спада АЧХ диполя обычно требует не только усиления на 6 дБ / октаву в сторону низких частот, но и удаление пика в ответе. (Модели A2) Три схемы различаются по своей способности снимите такой козырёк.
A) Полочный фильтр нижних частот не может корректировать пики.
Б) Схема на основе мостовой Т-схемы ограничена по форме кривых, которые могут быть реализованы. Он также имеет более высокое усиление для шума операционного усилителя. чем сигнал на высоких частотах.
C) Полочный фильтр нижних частот с добавленным режекторным фильтром является наиболее гибкой схемой. (models.htm # D) Топ
9 – 12 дБ / окт. Эквализация верхних частот («Преобразование Линквица», Биквад)
Большинство драйверов демонстрируют фильтр верхних частот второго порядка. поведение, потому что они состоят из механических систем демпфирования податливости массы.Они описываются парой нулей в начале s-плоскости и парой комплексные полюса с положением, определяемым Fs и Qt. Схема выше позволяет поместите пару комплексных нулей (Fz, Qz) поверх пары полюсов, чтобы точно компенсировать их эффект. Затем можно разместить новую пару полюсов (Fp, Qp) на более низком или более высоком уровне. частота, чтобы получить другую, более желаемую частотную характеристику.
Это позволяет расширить отклик низкочастотного динамика с закрытым корпусом на более низкие частоты, в приведенном выше примере схемы от 55 Гц до 19 Гц, при условии, что драйвер имеет соответствующий возможность перемещения объема и управление мощностью.Частотная характеристика эквалайзера показана ниже с поправкой на низкочастотный динамик с пиковый отклик (Qp = 1,21) и ранний спад (Fp = 55 Гц), чтобы получить отклик на 6 дБ ниже при 19 Гц и Q = 0,5.
Отображаются связанные отклики с фазовой и групповой задержкой. ниже.
Увеличена не только частотная характеристика, но и время отклик также улучшается, о чем свидетельствует уменьшение перерегулирования и звона нижняя отсечка ступенчатой характеристики фильтра верхних частот.
Это видно из описания s-плоскости передаточные функции, которые отменяются сложными полюсами водителя в коробке набором комплексных нулей в эквалайзере. Указанные реальные полюсы оси эквалайзер вместе с нулями драйвера в начале координат s-плоскости определяют общий отклик громкоговорителя по частоте и времени.
Действие эквалайзера трудно визуализировать во времени. домен, потому что форма выходного сигнала драйвера является сверткой входного сигнал s (t) с импульсной характеристикой эквалайзера h ₁ (t), который в свою очередь должен быть свернут с импульсной характеристикой h ₂ (t) драйвера.Свертка – это процесс, при котором текущее значение временного отклика определяется взвешенным по времени интегралом по прошлому поведению. Ниже приведены ответы комбинации драйвера, эквалайзера и драйвера-эквалайзера, если входной сигнал s (t) это импульс.
Более показательны ответы на 4-тактный, прямоугольная огибающая 70 Гц тонального сигнала s (t). Например, вывод драйвера свертка пакета s (t) с импульсной характеристикой драйвера h ₂ (t).Обратите внимание, что фаза драйвера опережает входной сигнал, как и следовало ожидать. для высокочастотного отклика. При отключении входной пачки на 57,14 мс реакция драйвера кольца к нулю, регулируемые Fp = 55 Гц и Qp = 1,21.
Отклик выхода эквалайзера отстает от импульсного входного сигнала. Этот сигнал заставит водителя откорректировать отклик, чтобы он больше не преобладает Fp = 55 Гц и Qp = 1,21. Выходной сигнал эквалайзера свернут с импульсная характеристика h ₂ (t) драйвера для получения желаемого уравновешенного вывод драйвера.Теперь затухание выходного сигнала драйвера следует за характеристикой фильтра верхних частот 2-го порядка, определяемой Qp = 0,5 и Fp = 19. Гц эквалайзера, после прекращения возбуждения.
Конечно, ни один драйвер не механический. такие параметры, как масса, податливость и демпфирование, были изменены в процессе эквализация, был изменен только входной сигнал на драйвер.
Вышеупомянутая схема также может использоваться для коррекции спада низких частот твитера, чтобы эквализованный твитер становится секция фильтра в точном акустическом фильтре верхних частот LR4.(f0Q0fpQp.gif, pz-eql.xls, f0Q0.gif, FAQ15, sb80-3wy.htm, sb186-48.gif , sb186-50.gif)
КЛЛ Конструктор преобразований Линквица с анализом чувствительности Монте-Карло »автор: Чарли Лауб упрощает выбор значений компонентов и демонстрирует влияние допуски компонентов на частотную характеристику. Имейте в виду, что LT – это на основе измерения параметров драйвера Fs и Qt. Только слабый сигнал параметры легко определить. Fs и Qt изменяются с увеличением уровня сигнала и в разной степени для разных драйверов.Это делает выравнивание неточным, но на практике он остается эффективным.
Топ
10 – Регулируемое усиление и фиксированное затухание
Основным преимуществом активных кроссоверов линейного уровня является эффективность, с которой драйверы разной чувствительности могут быть объединены в акустическая система. В трех схемах используются потенциометры с линейным конусом, но изменение усиления примерно линейно в дБ.Схемы B и C предполагают 10k Ом нагрузки, такой как входное сопротивление усилителя мощности. Цепь A оптимален между ступенями фильтра из-за низкого выходного сопротивления. Размещение каскада с регулируемым усилением в цепочке фильтров необходимо тщательно учитывать, потому что это влияет на шумовые характеристики и обработку сигналов. (gain-adj.gif, attnrout.gif, 38xo_eq1.gif) Топ
Иногда требуется фиксированное затухание A дБ или A для входного напряжения V2 каскада с входным сопротивлением R3 при возбуждении от операционного усилителя с выходным напряжением V1.В примере ниже 3 Требуется затухание дБ (a = 1,41). Нагрузка Rin, которую видит операционный усилитель должно быть около 2000 Ом. Следующий каскад усилителя имеет входное сопротивление 10кОм.
Для разработки аттенюатора с заданным выходом импеданс Rout см .: attnrout.gif
11 – Линейный драйвер
Выходной каскад фильтра должен быть способен управлять кабели, которые обычно имеют емкость порядка 150 пФ на метр длины, не заходя в колебания.Резистор 196 Ом поддерживает резистивную компонент нагрузки и привязка выхода к отрицательному входу для внеполосных частот (> 100 кГц) снижает усиление контура. Все вышеперечисленные схемы могут управлять кабелями. если операционные усилители, такие как OPA2134 или OPA2604. В большинстве случаев нет необходимости в отдельной строке Водитель.
Работоспособность активных цепей всегда следует проверять на наличие межкаскадных клиппирования, а также для генерации с помощью широкополосного (> 10 МГц) осциллографа.Топ
12 – Блок питания
рекомендую оставить усилие создание регулируемого источника питания для одного из многих поставщиков, предлагающих розетки и настольные модели. Выходные характеристики от +/- 12 В до +/- 15 В постоянного тока при> 250 мА и при <1% пульсации и шума будет достаточно. Часто такие принадлежности могут быть можно найти в магазинах электронных излишков. Топ
13 – Печатная плата платы WM1 и MT1
Для упрощения построения активной линии уровня эквалайзеры и кроссоверы Предлагаю три печатные платы, ORION / ASP, WM1 и MT1.В дорожки схемы расположены так, чтобы можно было использовать различные конструкции фильтров. Это до пользователю, чтобы определить фактическую конфигурацию схемы и значения компонентов. Затем необходимые компоненты и перемычки загружаются в соответствующие места на плате, чтобы получить желаемый отклик фильтра. я буду предоставьте конкретную информацию для сборки кроссовера / эквалайзера PHOENIX на плата ORION / ASP и преобразование Linkwitz на плате WM1.
WM1 предназначен для реализации функциональности схемы 1, 5, 6, 7, 8, 9 или 10 и их различные комбинации.Схема Плата обеспечивает две из указанных ниже топологий для двух каналов эквализации или для более сложная коррекция отклика одного канала.
Плата WM1 может использоваться для:
Выравнивание существующего динамика пассивным кроссоверы, ступенчатая коррекция перегородки и расширение НЧ отклик.
Коррекция полярности и нуля низкочастотного динамика в закрытом корпусе и LR2 кроссоверный фильтр нижних частот.Переменное усиление.
Коррекция полюса-нуля СЧ и кроссовера LR2 фильтр верхних частот.
Дипольный низкочастотный эквалайзер с выемкой и переменным прирост. LR2 кроссовер lowpass.
Дипольный низкочастотный динамик для низкочастотных динамиков.
Низкая частота, отдельный канал и общий отклик эквализация многополосных динамиков, если элементы этой топологии позволят вам сгенерировать нужный вам ответ.
Уравнивание надстройки вуфер, FAQ10, FAQ15
MT1 предназначен для реализации функциональность цепей 1, 2, 3, 4, 5, 10 или 11 и различные комбинации эти. На печатной плате две топологии, указанные ниже.
На плате MT1 можно построить:
2-полосный динамик с кроссоверами порядка 1, 2, 3 или 4. Канал твитера имеет схему переменного усиления и задержки для выравнивания акустический центр твитера с вуфером.Этап входного буфера может предоставить 4p до 2p коррекция полярного отклика (шаг перегородки).
Высокочастотный и среднечастотный каналы 3-полосной системы. Среднечастотный фильтр верхних частот низкочастотного динамика и среднечастотного кроссовера должен быть предоставляется платой WM1.
Твитер и верхние средние или верхние средние частоты и нижние среднечастотные каналы 4-полосной системы.
Большое разнообразие активных многоканальных линейных уровней фильтры в сочетании с платой WM1.
Кроссовер для надстройки вуфер, FAQ10, FAQ15
Платы – это практические инструменты для экспериментов. и узнать об активной электронике. Вы обнаружите, что активный громкоговоритель системы дают вам свободу подбирать драйверы самых разных чувствительности, легче проектировать и может обеспечить большую точность звука воспроизведения, чем это возможно с пассивными кроссоверами высокого уровня и фильтры.
См. Страницу с печатной платой. Информация для заказа.Топ
.
14 – Литература
Можно получить много полезной информации из указаний по применению различных производителей операционных усилителей. Если вам нужен переподготовьте или ознакомьтесь с схемами, затем прочтите:
[1] Мартин Хартли Джонс, A практическое введение в электронные схемы , Cambridge University Press, 1995. Это хорошо иллюстрированный, легко читаемый, но технически прочный текст. Это охватывает широкий спектр устройств – от ламп до микросхем – и многие базовые схемы функции.
Следующие книги охватывают ряд концепций и углубиться в конкретные актуальные темы, чтобы лучше понять электронные схемы и электроакустические модели.
[2] Герман Блинчиков и Анатолий Зверев, Фильтрация во временной и частотной областях , John Wiley, 1976. Широкий и фундаментальный взгляд на фильтры.
[3] Артур Б. Уильямс и Фред Дж. Тейлор, Разработка электронного фильтра Справочник , McGraw-Hill, 1995.Формулы проектирования и анализа для всех типов фильтры.
[4] Джаспер Дж. Гедблод, Электромагнитная совместимость, , Prentice Холл, 1990 год. Основные концепции и методы работы с радиочастотой вмешательство.
[5] Генри В. Отт, Методы снижения шума в электронных системах, , Джон Wiley, 1976. Практические шаги по борьбе с RFI.
[6] Манфред Цолльнер и Эберхард Цвиккер, Elektroakustik , Springer, 1998 г.Самая полная и надежная инженерия уровень представления электроакустических преобразователей и связанных предметов.
Больше новостей

Навигация по записям
Techno ts lcd 3215 схема: (HDAD180W401) TV TECHNO TS-LCD-3215
Схема подключения выключателя и лампочки в коробке: Как подключить лампочку к выключателю, схемы на 1,2,3,4,5 лампочек
Добавить комментарий Отменить ответ
Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *
Комментарий *
Имя *
Email *
Сайт

Найти:
Рубрики
Интересн
Интересные факты
Новинки
Новые
Передатчик
Передатчики
Примеры схем
Простые
Разное
Советы
Схем
Схемы
Электрон
Электроника
© 2019 «Tree of life» — Производство и продажа аксессуаров для iPhone
* iPad, iPhone, iPod, iPod classic, iPod nano, iPod shuffle и iPod touch являются торговыми марками компании Apple Inc, зарегистрированными в США и других странах. Apple Store является торговой маркой компании Apple Inc. PhotoFast является зарегистрированной торговой маркой компании PhotoFast Company Limited.
Вступайте в клуб любителей

Драйвер	Модель	Диапазон частот	Импед	Чувствительность	Fs	Кривая отклика
Твитер	D2008 / 8512	2k-30k Гц	8 Ом	90 дБ SPL	1000Hz	Chart
Mid	13M / 8636	200-4k Hz	8 ohms	88 db SPL		Chart
Woofer	18W / 8543	35 -3.2 кГц	8 Ом	89 дБ SPL		Диаграмма

	Баттерворта 1-го порядка	Solen Split 1-го порядка -6 дБ
C1 =	.159 / R _H f	.1125 / (R _H f)
L1 =	R _L / 6.28f	.2251R _L / f

	2-й порядок Бессель	2-й порядок Баттерворт	2-й порядок Чебышев	2-й порядок Линквиц-Райли
C1 =	.0912 / (R _H f)	.1125 / ( R _H f)	. 1592 / (R _H f)	.0796 / (R _H f)
C2 =	.0912 / (R _L f)	.1125 / (R _L f)	. 1592 / (R _L f) )	.0796 / (R _L f)
L1 =	.2756R _H / f	.2251R _H / f	.1592R _H / f	.3183R _H / f
L2 =	.2756R _L / f	.2251R _L / f	.1592R _L / f	.3183R _L / f

	Баттерворт 3-го порядка	3-й заказ Bessel
C1 =	.1061 / (R _H f)	.0791 / (R _H f)
C2 =	.3183 / (R _H f)	.3953 / (R _H f)
C3 =	.2122 / (R _L f)	. 1897 / (R _L f)
L1 =	.1194R _H / f	.1317R _H / f
L2 =	.2387R _L / f	.3294R _L / f
L3 =	.0796R _L / f	.0659R _L / f

	4-й порядок Bessel	4-й порядок Баттерворта	4-й порядок Gaussian
C1 =	.0702 / R _H f)	.1040 / (R _H f)	. 0767 / (R _H f)
C2 =	.0719 / (R _H f)	. 1470 / (R _H f) )	.1491 / (R _H f)
C3 =	.2336 / (R _L f)	. 2509 / (R _L f)	.2235 / (R _L f)
C4 =	0,0504 / (R _L f)	0,0609 / (R _L f)	0,0768 / (R _L f)
L1 =	.0862R _H / f	.1009R _H / f	.1116R _H / f
L2 =	.4983R _H / f	.4159R _H / f	.3251R _H / f
L3 =	.3583R _L / f	.2437R _L / f	.3253R _L / f
L4 =	.1463R _L / f	. 1723R _L / f	.1674R _L / f

	4-й порядок Legendre	4-й порядок Линейно-фазовый	4-й порядок Linkwitz-Riley
C1 =	.1104 / (R _H f)	.0741 / (R _H f)	.0844 / (R _H f)
C2 =	.1246 / (R _H f)	.1524 / (R _H f)	. 1688 / (R _H f)
C3 =	.2365 / (R _L f)	.2255 / (R _L f)	. 2533 / (R _L f)
C4 =	.0910 / (R _L f) )	.0632 / (R _L f)	.0563 / (R _L f)
L1 =	.1073R _H / f	.1079R _H / f	.1000R _H / f
L2 =	.2783R _H / f	.3853R _H / f	.4501R _H / f
L3 =	.2294R _L / f	.3285R _L / f	.3000R _L / f
L4 =	.2034R _L / f	.1578R _L / f	.1500R _L / f

	Нормальная полярность 1-го порядка f _H / f _L = 10	Нормальная полярность 1-го порядка f _H / f _L = 8
C1 =	.1590 / (R _H f _H)	.1590 / (R _H f _H)
C2 =	.5540 / (R _M f _M)	.5070 / (R _M f _M)
L1 =	.0458R _M / f _M	.0500R _M / f _M
L2 =	.1592R _L / f _L	.1592R _L / f _L

	2-й порядок (обратная полярность среднего диапазона) f _H / f _L 10	2-й порядок (обратная полярность средних частот) f _H / f _L = 8
C1 =	.0791 / (R _H f _H)	. 0788 / (R _H f _H)
C2 =	.3236 / (R _M f _M)	.3046 / (R _M f _M)
C3 =	.0227 / (R _M f _M)	.0248 / (R _M f _M)
C4 =	.0791 / (R _L f _L)	.0788 / (R _L f _L)
L1 =	.3202R _H / f _H	.3217R _H / f _H
L2 =	1.0291R _M / f _M	.9320R _M / f 904
L3 =	.0837R _M / f _M	.0913R _M / f _M
L4 =	.3202R _L / f _L / f	.3217R _L / f _L
	Полосовой коэффициент усиления = 2.08 дБ	Коэффициент усиления полосы пропускания = 2,45 дБ

	Нормальная полярность 3-го порядка f _H / f _L = 10	Нормальная полярность 3-го порядка f _H / f _L = 8
C1 =	.1138 / (R _H f _H)	.1158 / (R _H f _H)
C2 =	.2976 / (R _H f _H)	,2927 / (R _H f _H)
C3 =	.0765 / (R _M f _M)	.0884 / (R _M f _M)
C4 =	.3475 / (R _M f _M)	.3112 / (R _M f _M)
C5 =	1.068 / (R _M f _M)	.9667 / (R _M f _M)
C6 =	. 2127 / (R _L f _L)	. 2130 / (R _L f _L)
L1 =	.1191R _H / f _H	.1189R _H / f _H
L2 =	.0598R _M / f _M	.0634R _M / f
L3 =	.0253R _M / f _M	.0284R _M / f _M
L4 =	.3789R _M / f _M	.3395R _M / f _M
L5 =	.2227R _L / f _L	.2187R _L / f _L
L6 =	.0852R _L / f _L	.0866R _L
	Коэффициент усиления полосы пропускания = 0,85 дБ	Коэффициент усиления полосы пропускания = 0,99 дБ

	3-й порядок (обратная полярность среднего диапазона) f _H / f _L = 10	3-й порядок (Обратная полярность средних частот) f _H / f _L = 8
C1 =	.0995 / (R _H f _H)	. 0980 / (R _H f _H)
C2 =	.3402 / (R _H f _H)	.3459 / (R _H f _H)
C3 =	.0683 / (R _M f _M)	.0768 / (R _M f _M)
C4 =	.3128 / (R _M f _M)	.2793 / (R _M f _M)
C5 =	1.148 / (R _M f _M)	1.061 / (R _M f _M)
C6 =	,2126 / (R _L f _L)	. 2129 / (R _L f _L)
L1 =	.1191R _H / f _H	.1190R _H / f _H
L2 =	.0665R _M / f _M	.0711R _M / f _M
L3 =	.0233R _M / f _M	.0254R _M / f _M
L4 =	.4285R _M / f _M	.3951R _{904 M 9046 M1 /}
L5 =	.2546R _L / f _L	.2586R _L / f _L
L6 =	.0745R _L / f _{L _{L _L}}	.0732R _L / f _L
	Полосовой коэффициент усиления = 1.6 дБ	Коэффициент усиления полосы пропускания = 2,1 дБ

	Нормальная полярность 4-го порядка f _H / f _L = 10	Нормальная полярность 4-го порядка f _H / f _L = 8
C1 =	.0848 / (R _H f _H)	.0849 / (R _H f _H)
C2 =	.1686 / (R _H f _H)	. 1685 / (R _H f _H)
C3 =	.3843 / (R _M f _M)	.3774 / (R _M f _M)
C4 =	.5834 / (R _M f _M)	.5332 / (R _M f _M)
C5 =	.0728 / (R _M f _M)	.0799 / (R _M f _M)
C6 =	.0162 / (R _M f _M)	.0178 / (R _M f _M)
C7 =	.2523 / (R _L f _L)	. 2515 / (R _L f _L)
C8 =	.0567 / (R _L f _L)	.0569 / (R _L f _L)
L1 =	.1004R _H / f _H	.1007R _H / f _H
L2 =	.4469R _H / f _H	.4450R _H / f _H
L3 =	.2617R _M / f _M	.2224R _M / f _M
L4 =	1.423R _M / f _M	1.273R _M / f _M
L5 =	.0939R _M / f _M	.1040R _M / f _M
L6 =	.0445R _M / f _M	.0490R _M / f _M
L7 =	.2987R _L / f _L	.2983R _L / f _L
L8 =	.1502R _L / f _L	.1503R _{904 L 9046 L /}
	Коэффициент усиления полосы пропускания = 2,28 дБ	Коэффициент усиления полосы пропускания = 2,84 дБ

Тип динамика / система	Частота кроссовера
Сабвуфер	80 Гц нижний проход. (также рекомендуется звук THX)
Фронтальные колонки основного / вертикального типа (малые)	Высокочастотный фильтр от 60 до 80 Гц. Лучше всего сочетается с сабвуфером, который их дополняет.
Фронтальные колонки основного / вертикального типа (большие)	40-60 Гц верхний проход.
Центральный или объемный звук (малый)	ВЧ 100-120 Гц. Эти типы динамиков очень плохи для воспроизведения низких частот.
Центральный или объемный звук (средний / большой)	50-60 Гц ВЧ.
Настенные или мини-сателлитные колонки	ВЧ 100-120 Гц.
2-полосные акустические системы	от 3 кГц до 3,5 кГц. Очень распространенная частота кроссовера
3-полосные акустические системы	3.5 кГц (средние / высокие частоты) и 500 Гц (средние / низкие частоты)

Тип динамика / система	Частота кроссовера
Сабвуферы	70-80 Гц НЧ
Передний / задний широкополосный или компоненты	~ 56-60 Гц ВЧ для блокировки низких басов
Твитеры	3–3,5 кГц ВЧ
Среднечастотные или низкочастотные динамики (основные)	1 кГц-3.5 кГц для блокировки звуков высокочастотного динамика
2-полосные акустические системы	от 3 кГц до 3,5 кГц. Очень распространенная частота кроссовера
3-полосные акустические системы	3,5 кГц (средние / высокие частоты) и 500 Гц (средние / низкие частоты)