Разделительный фильтр для акустики своими руками: Фильтр для акустики схема | Assa59.ru

Как рассчитать фильтр для акустики

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.

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.

Частоты раздела следует выбирать вне области наибольшей чувствительности уха (1. 3 кГц). При невыполнении этого условия, из-за разности фаз колебаний, излучаемых двумя головками на частоте раздела одновременно, может быть заметно «раздвоение» звука. Первая частота раздела обычно лежит в интервале частот 400. 800 Гц, а вторая – 4. 6 кГц. При этом низкочастотная головка будет воспроизводить частоты в диапазоне fн. fp1. среднечастотная – в диапазоне fp1. fр2 и высокочастотная – в диапазоне fр2. fв.

Один из распространенных вариантов электрической принципиальной схемы трехполосного громкоговорителя приведен на рис. 2. Здесь: B1 – низкочастотная динамическая головка, подключенная к выходу усилителя через фильтр нижних частот L1C1; В2 – среднечастотная головка, соединенная с выходом усилителя через полосовой фильтр, образованный фильтрами верхних частот C2L3 и нижних частот L2C3. На высокочастотную головку В3 сигнал подается через фильтры верхних частот C2L3 и C4L4.

Расчет емкостей конденсаторов и индуктивностей катушек производят исходя из номинального сопротивления головок громкоговорителя. Поскольку номинальные сопротивления головок и номинальные емкости конденсаторов образуют ряды дискретных значений, а частоты раздела могут варьироваться в широких пределах, то расчет удобно производить в такой последовательности. Задавшись номинальным сопротивлением головок, подбирают емкости конденсаторов из ряда номинальных емкостей (или суммарную емкость нескольких конденсаторов из этого ряда) такими, чтобы получившаяся частота раздела попадала в указанные выше частотные интервалы.

Тип конденсатора	Емкость, мкФ
МБМ	0,6
МБГО, МВГП	1; 2; 4; 10
МБГП	15; 26
МБГО	20; 30

Емкости конденсаторов фильтров С1. С4 для различных сопротивлений головок и соответствующие значения частот раздела приведены в табл 2.

Zг,0м	4.0	4.5	5.0	6.5	8.0	12,5	15
С1,C2, мкф	40	30	30	20	20	15
fp1, Гц	700	840	790	580	700	–	520
С3,С4, мкф	5	5	4	4	3	2	1,5
fр2,кГц	5,8	5,2	5	4,4	4,8	4,6	5,4

Легко видеть, что все значения емкостей могут быть либо непосредственно взяты из номинального ряда емкостей. либо получены параллельным соединением не более чем двух конденсаторов (см. табл. 1).

После того как емкости конденсаторов выбраны, определяют индуктивности катушек в миллигенри по формулам:

Поскольку полное сопротивление головки является частотнозависимой величиной, для расчета обычно принимают указанное в паспорте головки номинальное сопротивление Zг, оно соответствует минимальному значению полного сопротивления головки в диапазоне частот выше частоты основного резонанса до верхней граничной частоты рабочей полосы. При этом надо иметь в виду, что фактическое номинальное сопротивление различных образцов головок одного и того же типа может отличаться от паспортного значения на ±20%.

В некоторых случаях радиолюбителям приходится использовать в качестве высокочастотных головок имеющиеся динамические головки с номинальным сопротивлением, отличающимся от номинальных сопротивлений низкочастотной и высокочастотной головок. При этом согласование сопротивлений осуществляют, подключая высокочастотную головку В3 и конденсатор С4 к различным выводам катушки L4 (рис. 2), т. е. эта катушка фильтра играет одновременно роль согласующего автотрансформатора. Катушки можно намотать на круглых деревянных, пластмассовых или картонных каркасах с щечками из гетинакса. Нижнюю щечку следует сделать квадратной; так ее удобно крепить к основанию – гетинаксовой плате, на которой крепят конденсаторы и катушки. Плату крепят шурупами ко дну ящика громкоговорителя. Во избежание дополнительных нелинейных искажений катушки должны выполняться без сердечников из магнитных материалов.

Пример расчета фильтра.

В качестве низкочастотной головки громкоговорителя используется динамическая головка 6ГД-2, номинальное сопротивление которой Zг=8 Ом. в качестве среднечастотной – 4ГД-4 с таким же значением Zг и в качестве высокочастотной – ЗГД-15, для которой Zг=6,5 Ом. Согласно табл. 2 при Zг=8 Ом и емкости С1=С2=20 мкф fp1=700 Гц, а при емкости С3=С4=3 мкф fр2=4,8 кГц. В фильтре можно применить конденсаторы МБГО со стандартными емкостями (С3 и С4 составляют из двух конденсаторов).

По приведенным выше формулам находим: L1=L3=2,56 мГ; L2=L4=0,375 мГ (для автотрансформатора L4 – это значение индуктивности между выводами 1-3).

Коэффициент трансформации автотрансформатора

На рис. 3 показана зависимость уровня напряжения на звуковых катушках головок от частоты для трехполосной системы, соответствующей примеру расчета. Амплитудно-частотные характеристики низкочастотной, среднечастотной и высокочастотной областей фильтра обозначены соответственно НЧ, СЧ и ВЧ. На частотах раздела затухание фильтра равно 3,5 дБ (при рекомендуемом затухании 3 дБ).

Отклонение объясняется отличием полных сопротивлений головок и емкостей конденсаторов от заданных (номинальных) значений и индуктивностей катушек от полученных расчетом. Крутизна спада кривых НЧ и СЧ составляет 9 дБ на октаву и кривой ВЧ – 11 дБ на октаву. Кривая ВЧ соответствует несогласованному включению громкоговорителя 1 ГД-3 (в точки 1-3). Как видно, в этом случае фильтр вносит дополнительные частотные искажения.

Примечание от авторов:

В приводимой методике расчета принято, что среднее звуковое давление при одной и той же подводимой электрической мощности для всех головок имеет примерно одинаковое значение. Вели же звуковое давление, создаваемое какой-либо головкой, заметно больше, то для выравнивания частотной характеристики громкоговорителя по звуковому давлению эту головку рекомендуется подключать к фильтру через делитель напряжения, входное сопротивление которого должно быть равно принятому при расчете номинальному сопротивлению головок.

РАДИО N 9, 1977 г., с.37-38 E. ФРОЛОВ, г. Москва

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.

фильтр для акустики

Автор: Левчук Александр©

В этой статье я расскажу о такой теме как: «Замена разделительного фильтра». Сложный и достаточно продолжительный процесс.

Потребует от вас особого навыка для расчетов разделительного кроссовера (фильтр для акустики). Велик риск неудачи. Замену фильтра для акустики могу посоветовать только в 1-м случае: если кроссовер никак не подходит к установленным в коробе динамикам.

фильтр

Впрочем, неверная настройка такого фильтра наблюдается часто с неправильной настройкой фазоинвертора. Это связано с тем, что если фазоинвертор оказывается очень чувствительным к изменениям параметров только 1 динамика (НЧ), то разделительный фильтр для акустики нередко очень чувствителен к изменениям различных параметров любого из 2-х или 3-х динамиков в акустических системах.

Во-вторых, неправильная настройка состоит в том, что это старание производителя изготовить акустическую систему, способную совершить впечатление/эмоции на самого покупателя. Разделительный кроссовер или фильтр для акустики настраивается именно для того, чтобы высокие частоты произвести намного выше. В салоне/магазине подобная акустика зазвучит очень даже неплохо. Тем не менее, как только будете дома слушать, то высокие частоты будут резать уши или просто доноситься до вашего слуха противоестественно.

фильтр для акустики

Сразу запоминайте следующие правила при замене разделительного фильтра для акустики:  

1.    Непременно снимите АЧХ акустических систем до их изменений.

2.    Прежде чем отключить фильтры, лучше всего сделать зарисовку, какие провода подходят к какому-либо динамику, для того чтобы в случае неуспеха можно было  бы сразу подсоединить данный фильтр для акустики назад.  

3.    Отсоедините фильтр для акустики и не производите никаких модификаций над ним.

4.    Лучше снять АЧХ каждой динамической головки в отдельности.

5.    После подсоединения нового фильтра, нужно снять АЧХ акустики и сравнить с АЧХ акустики со старым разделительным кроссовером.

Фильтр Акустики

аудиофильские предохранители FM711 клон

Подписывайтесь, комментируйте, делитесь в соц.сети.

Желаю удачи в поиске именно своего звука! Не бойтесь меня и добавляйтесь в ВК, Ютуб, Одноклассники Если вы хотите узнать больше об этой теме, и быть в курсе, пожалуйста, подпишитесь на наш сайт.

Не забывайте сохранять нас в закладках! (CTRL+SHiFT+D)

Подписывайтесь, комментируйте, делитесь в соц.сетях. Желаю удачи в поиске именно своего звука! На нашем сайте Звукомания есть полезная информация по звуку и видео, которая пригодится для каждого, причем на каждый день, мы обновляем сайт «Звукомания» постоянно и стараемся искать и писать только отличную, проверенную и нужную информацию.

Фазолинейный активный кроссовер 3 х TDA1514А

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

 

Рекомендуемые размеры ящика для разных динамиков

Диаметр динамика, см	13,8	16,6	21
Панель А, см	14×20	17×25	21,5×25
Панель В, см	80×20	98×25	110×25
Панель С, см	80×17,2	98×20,2	110×24,7
Панель D, см	82×19,2	100×22,2	112×26,7
Объем, л	21,5	40,3	57,4
Размер Е, см	примерно равен диаметру динамика

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.

Источник: Сухов Н. Е. — Лучшие конструкции УНЧ и сабвуферов своими руками.

Журнал Радиохобби — http://radiohobby.ldc.net

Статьи об Hi-End аппаратуре, ламповых усилителях, акустике и радиолампах.

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.

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.

Непростой расчет кроссоверов акустических систем

Как любителями звука обычно проектируется многополосная акустическая система? Очень просто. Под имеющийся в наличии НЧ (НЧ/СЧ) динамик разрабатывается необходимого объема бокс. Ширину передней панели определяет размер НЧ (НЧ/СЧ) динамика, остальные динамики располагаются, исходя из эстетических соображений. Кроссовер рассчитывается также «классическим» методом – на бумаге (или с помощью небольших программ) по формулам с давно известными коэффициентами для получения требуемой характеристики фильтра. Сложив все это вместе и получив какой–то результат, одни остаются им довольны, а другие начинают задаваться вопросом: почему результат не соответствует расчетам. Не обходится и без особо «продвинутых», начинающих заявлять, что все многополосные системы, мягко говоря, не стОят внимания. Действительно, каков вывод! Впрошлом я сам рассчитывал акустические оформления и кроссоверы по формулам. Расчет кроссоверов производился, опираясь на номинальное сопротивление (Z) динамиков, после чего следовала долгая процедура подгонки «на слух». Получалось, но не ахти как. Удовлетворительно. Все дело в том, что яне учитывал целый ряд особенностей при расчете. Особенностей, которые отличают динамики от резисторов, а многополосную акустику от точечного излучателя. Сейчас мне проще, есть измерительный комплекс, с которым я научился хорошо работать, и есть CAD системы, которые позволяют промоделировать акустику, учитывая все ее тонкости. И вот при очередном знакомстве с изделием, рассчитанным по формулам и принесенном на измерения, я решил уделить повышенное внимание кроссоверу. Конструкция, как оказалось, была с несводимыми в принципе полосами, чего на первый взгляд не скажешь. Особенно, глядя на АЧХ простого и недорогого мидбаса:

Используемый кроссовер – классика. Первый порядок на мидбасе (на изображении выше измерения проведены без кроссовера) и первый порядок на твитер. Казалось бы, что может быть лучше, чем фильтр первого порядка? Практически любой аудиофил скажет, что в двухполосной акустической системе сопряженные таким фильтром головки обеспечат линейную фазочастотную характеристику (ФЧХ) и хорошую, без колебаний и затягивания, переходную характеристику (ПХ). А широкий совместный диапазон излучения можно компенсировать разнесением частот раздела. К сожалению, все хорошо только в теории. На практике же первый порядок фильтра редко работает с приемлемым результатом. Я попробую внести ясность, почему так происходит. Реальных результатов измерений не привожу, только моделирование в LspCAD. Как показала практика, результаты моделирования в этой CAD системе с высокой точностью подтверждаются результатами реальных измерений.

На изображении ниже показана двухполосная система с использованием фильтров первого порядка с частотой раздела полос 2500 Гц. Кроссовер рассчитан, исходя из номинального сопротивления нагрузки для ФНЧ – 6 Ом, для ФВЧ – 4 Ома. Динамикам присвоено константное сопротивление 6 Ом (Midwoofer) и 4 Ома (Tweeter). Размер их излучающих поверхностей составляет 1 мм, а акустические центры расположены в одной точке (x = 0, y = 0, z = 0). В общем, идеальные условия работы, чего в реальной жизни не может быть. Передаточная характеристика такой системы показана на графике рядом. Остальные характеристики в данном случае также линейны.

На первый взгляд, кроссовер идеален. Но ведь и вся система здесь представлена идеальной. Исправим досадный недочет и немного приблизим ее к реальности. Добавим подходящий бокс ииспользуем размеры излучающих поверхностей для мидвуфера – 110 мм, а для твитера – 25.4 мм. Расположение твитера будет референсной точкой с координатами x = 0, y = 0, z = 0. Мидвуфер же, расположен ниже твитера, его акустический центр смещен вниз на 130 мм и углублен на 25 мм (x = 0, y= -130, z = 25). Среди двухполосных систем с использованием 4. 5 дюймового мидвуфера и 1 дюймового твитера это типичные значения расположения акустических центров.

На первом графике изображена АФЧХ системы, на втором – внеосевые АЧХ. Ожидали такого результата? Так как акустические центры излучателей находятся на некотором расстоянии друг отдруга, между ними для звуковых волн существует временная разница, следовательно можно говорить о различии их акустических фаз. Выровнять фазовую характеристику можно двумя методами: расположением акустических центров головок строго на оси (коаксиальный излучатель), либо фазовойкоррекцией в кроссовере. Но поскольку речь идет о фильтрах первого порядка, по понятным причинам фазовая коррекция в кроссовере с ними невозможна. Поэтому идем другим путем.

Так как на изображении выше отчетливо виден сильный провал в области частоты раздела, напрашивается мысль о противоположном знаке акустических фаз излучателей в этой области. Пробуем противофазное включение, хотя это опять в разрез идет с теорией. На сей раз о синфазной работе головок при использовании фильтров первого порядка.

Теперь АЧХ находится в пределах неравномерности +/-3 дБ, хотя с ФЧХ наблюдаются явно проблемы. Зато что происходит с внеосевыми АЧХ! А ведь это все еще «идеальные» динамики. Добавляем реальный импеданс.

С таким фильтром твитер без каких–либо преград работает в области частоты резонанса (а она находится достаточно низко – 750 Гц). Мидвуфер же практически без ослабления воспроизводит всю полосу частот. Смотрим, что будет, если добавить реальные АФЧХ головок.

Спрашивается: за что боролись? Совместная работа головок обеспечивается в диапазоне 600 Гц – 8 кГц, ФЧХ имеет излом. Внеосевые АЧХ и диаграмма направленности обещают окраску звучания в широком диапазоне частот, узкую зону стереоэффекта и необходимость прослушивания такой системы строго на оси твитера. Сам твитер работает в области резонанса, а мидвуфер – за пределами поршневой зоны. Единственное, что осталось удовлетворительным – ПХ.

При широком частотном диапазоне совместной работы головок, часто пользуются разнесением частот раздела. Пробуем такой вариант. Для ФНЧ используется частота среза 1 кГц, для ФВЧ – 6 кГц.

Прежние недостатки еще больше усугубились. Теперь наблюдается большая неравномерность осевой АЧХ и худшие внеосевые АЧХ. Может, стоит попробовать высокую – 8…10 кГц – частоту раздела? Так как мидвуфер по результатам измерений АЧХ работает до 8 кГц, можно подключить его без фильтра, а для твитера использовать фильтр первого порядка с частотой среза 10 кГц. Пробуем такой вариант.

Как видим, ослабление на частоте резонанса твитера недостаточно даже для такой высокой частоты раздела. А что происходит с внеосевыми АЧХ? Мидвуфер работает без фильтра в широком диапазоне частот, твитер его только поддерживает вверху, а диаграмма направленности хуже, чем в любом другом случае. Мидвуфер, в силу законов физики, имеет сужение диаграммы направленности выше частоты, которая определяется размерами его излучающей поверхности. В идеальном случае, эта частота составляет c/d, где c – скорость звука в воздушной среде (345 м/с), d – диаметр диафрагмы (вметрах). Для используемого в примерах мидвуфера диаметр диафрагмы составляет 110 мм, что ограничивает его использование на частотах выше 3 кГц.

Изменение внеосевых АЧХ и сужение диаграммы направленности проявляется и в комбинированных широкополосных динамиках. Для примера, ниже приведен результат измерения широкополосного динамика 4А28 при измерении на оси и с отклонением от оси на 45 градусов.

Как можно видеть, изменение АЧХ происходит, начиная с частоты 1500 Гц, что хорошо согласуется с вышеприведенной формулой (c/d = 1604 Гц).

По указанной причине, расположение акустических центров излучателей в многополосной системе должно производиться так, чтобы расстояние между ними не превышало длины волны на частоте раздела.

Что можно сделать для устранения всех перечисленных недостатков при использовании тех же мидвуфера и твитера. Не сильно углубляясь в моделирование, при использовании фильтров третього порядка я получил следующую картину.

Проведя час–другой за моделированием, можно выровнять характеристики до погрешности в пару децибел, а диаграмму направленности сделать еще шире. Резонный вопрос: совпадут ли результаты моделирования с результатами реальных измерений. Предлагаю посмотреть на изображения ниже исамому ответить на этот вопрос.

Но для того, чтобы получить требуемые результаты, CAD системе необходимо «знать» о будущей АС все: размеры бокса, расположение динамиков, их АФЧХ и ИЧХ. Иначе вместо того, что можно было бы получить:

получим то, что будет:

Автор: Сирвутис Алексей Ромасович

(Lexus)

Примечание от авторов:

В приводимой методике расчета принято, что среднее звуковое давление при одной и той же подводимой электрической мощности для всех головок имеет примерно одинаковое значение. Вели же звуковое давление, создаваемое какой-либо головкой, заметно больше, то для выравнивания частотной характеристики громкоговорителя по звуковому давлению эту головку рекомендуется подключать к фильтру через делитель напряжения, входное сопротивление которого должно быть равно принятому при расчете номинальному сопротивлению головок.

РАДИО N 9, 1977 г., с.37-38 E. ФРОЛОВ, г. Москва

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.

Снова о простом активном фильтре для АС

Цитата: Chugunov
Забавная ситуация — люди ловят сотки в симуляторах,….далее по тексту

Приветствую Сергей!!! Согласитесь, что сейчас Вы написали много неабсолютных истин. Вот смотрите: Судя по всему, в первоначальной схеме динамики должны включаться в противофазе (почему-то я забыл про такую возможность и добивался согласования при синфазном включении). -Это касается только согласования по фазе напряжения на выходе фильтра. А как там будет с реальными динамиками, еще вопрос.
Забавная ситуация — люди ловят сотки в симуляторах, забывая о том, что работают не отдельно фильтры, а целая система: фильтры, усилитель, акустика. Получается, как у Райкина: «к пуговицам претензии есть?». Умалчивают, что в симуляторах считается, что динамики идеальные (сферический конь в вакууме) или по крайней мере все динамики перекрывают с хорошей линейностью частоту раздела на две октавы (ха ха ха). -Нет никакого смысла даже к кривым динам лепить кривой фильтр, изначально. Симулятор не панацея, и никто особо блох не ловит.Просто намного проще все это прикинуть, чтобы избежать явных ошибок. На мой взгляд, обязательна подстройка измерительным микрофоном фильтров на всей системе со штатными усилителями и акустикой, иначе, к пуговицам претензий не будет, а в целом… -это уже потом, а сначала бы желательно сделать работоспособное все остальное. А потом уже доводка.

Думаю, любые фильтры — зло. -Не знаю попробуйте обойтись. Проблема выбора заключается в том, как выбрать наименьшее общее зло. -С этим не поспорю. Это филосовский вопрос. Из теории известно, что чем круче АЧХ фильтров, тем хуже их ФЧХ. Наверное, надо (при стремлении к совершенству) испробовать разные варианты. -Это в какой теории?? И как ФЧХ фильтров может быть хуже или лучше? ФЧХ фильтров ( по напряжению просто наклонная линия с той или иной степенью наклона). Другое дел суммарная ФЧХ 2-х или трех фильтров , работающих совместно на одну нагрузку. Так так и надо говорить. А известно ли, что ФЧХ еще не все? У фильтров 1-го порядка тоже масса недостатков, например направленность на частоте раздела дико кривая ( по сравнению с фильтрами четных порядков повыше). А это не в меньшей степени влияет на качество.

Думаю, наибольший положительный эффект от активных фильтров будет для систем среднего уровня (коих абсолютное большинство). Думаю, данный фильтр имеет полное право на существование и повысит качество и возможности большинства систем. — В активной акустике Женелек активные фильтры. И она очень высокого класса. P.S. Забавно, что прогрэссивная блочная система с принципом «любой усилитель подключаем к любым колонкам» сегодня выходит боком. Раньше, покупая приличную звуковую систему, включающую усилители и акустику, мы имели оптимизированные для совместной работы звенья, которые гарантированно хорошо работали. Сегодня можно кубить отдельные дорогие кубики, которые будут неважно работать вместе. -Никто и никогда не говорил, что «кубики» универсальны. Только до какой то степени и при правильном подборе. Всегда аппаратура подбирается друг к другу, это было есть и будет. Даже то, что было все в одном и настроено на заводе может и не звучать в плохом помещении. И не вся техника раньше конструировалась и настраивалась с любовью, ой не вся.

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.

Программа для расчета фильтров Crossover Elements Calculator

Crossover Elements Calculator 146.35 KB Verify CAPTCHA to Download

При создании акустической системы в вашем автомобиле, да и не только в автомобиле, Вам может понадобиться рассчитать фильтр, узнать характеристики его элементов, параметры и конфигурацию.

Программа имеет возможность производить расчет четырёх параметров: • Цепь Zobel • Аттенюацию • Катушку индуктивности • Определения лучшего корпуса для сабвуфера (типа корпуса) Теперь коротко о каждом. Цепь Zobel необходима для согласования фильтра с входным комплексным сопротивлением (импедансом) динамической головки (ГД). При ее отсутствии входное сопротивление ГД (импеданс) оказывает влияние на АЧХ и ФЧХ разделительных фильтров, вплоть до полного нарушения их работы.

Аттенюация. Довольно часто динамические головки имеют чувствительность (дБ) больше, чем необходимо в данном проекте акустической системы. И для того чтобы сравнять показатели чувствительности и тем самым уменьшить неравномерность суммарной АЧХ акустической системы, можно прибегнуть к помощи Г-образных пассивных аттенюаторов (L-Pad), обеспечивающих заданный уровень ослабления/аттенюации (N, дБ).

Катушка индуктивности. Является основным из элементов применяемых при изготовлении фильтров. Катушки индуктивности с воздушными сердечниками обладают наименьшими нелинейными искажениями и потерями, по сравнению с другими типами, однако имеют большие габариты. И эта функция программы позволяет рассчитать катушку индуктивности исходя из таких параметров: • Сопротивление ГД • Индуктивности необходимой катушки • Диаметра провода

Определения наилучшего корпуса для НЧ динамика. 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 оптимальных результатов.

Использование программы не должно вызывать затруднения, в скором времени я покажу Вам пример использования программы Crossover Elements Calculator. Ну а пока все! Удачи Вам в расчетах!

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.

Расчет кроссовера для акустики своими силами

Сохранить и прочитать потом —. Конструирование акустических систем по готовым чертежам дело, конечно, увлекательное, но элемент творчества при этом, как ни крути, отсутствует. Вот если бы овладеть основными принципами построения АС, а затем все самому рассчитать и сделать из того, что есть под руками, — вот был бы класс! Это возможно, если взять несколько уроков у опытного мастера. Сегодня — первое занятие.

Вот считаю пассивные фильтры для 3х полосной акустики. Для того, чтобы расчет был максимально точным, нужно максимально . Наиболее перспективный(е) вариант(ы) кроссовера собираются в железе.

Проект «Квинта». Настоящий Bi-Amping. Усилители, фильтры и АС с чертежами и подробностями

Статья рассказывает о практической реализации активных двухполосных акустических систем с активными же разделительными фильтрами и раскрывает некоторые моменты правильного конструктива и разводки «земли».

Содержание / Contents

Не хочу утомлять читателя длинными вступлениями. Скажу просто, что некий неизвестный мне «самоделкин» очень почтенного возраста оставил после себя в наследство потомкам сделанные им когда-то колонки. По стечению различных обстоятельств они оказались у меня.
Сколочены они были просто, из советского ДСП 16 мм, прямо гвоздями, все швы промазаны пластилином, высотой колонки по 1 метру, внутри разбиты на два изолированных объёма с фазоинверторами, в каждом из них трудился один басовик 35 ГДН-1-4. Колонки 2-х полосные, в качестве СЧ-ВЧ динамиков применялись по два динамика 2ГД-40 (3ГДШ-2-8 по-новому) — овальные такие, в телевизорах раньше стояли, разделительными фильтрами служили только конденсаторы на 4 мкф, т. е. басовик ничем не резался.

В общем-то восторга эти колонки у меня не вызвали, диффузоры 2ГД-40 были порваны, внутри колонок никакого звукопоглотителя. Думал, разве что 4 басовика мне пригодятся для чего-нибудь. Включил, послушал. Не понравилось, что при хорошей громкости они прямо кричат, режут слух, хотя мощность ещё не приближается к номинальной, АЧХ 2ГД-40, наверное, вся в резонансных пиках, да и всё-таки дырки в диффузорах сказываются.

Как водится, разные поделки у радиолюбителей не задерживаются, сделанное раньше разошлось, что-куда, по знакомым. Поэтому пришлось какое-то время слушать эти колонки на небольшой громкости. Я стал обращать внимание, что звук-то мне на самом деле нравится, он довольно живой, очень хорошо передаётся голос, т. е. среднечастотный диапазон. После появления на горизонте очередных S-90 для реставрации и при переключении на них, я чётко уловил, что не ошибся, голос у девяностых явно хуже. Призадумался.

Я давно знаю, что многие согласны с важностью среднечастотного диапазона, с тем, что у советских флагманов ощутимые проблемы с этим, что меняют 15ГД-11А на 5ГДШ-4 и в восторге. Но я никак не мог раздобыть таких, поэтому долгое время считал, что только импорт может помочь. Довольствовался, как я думал, удачными попытками переделок фильтров и доработок 15ГД-11.

Естественно после этого началась беготня и по-возможности беспристрастное изучение овальных малышей со всех сторон. Ну и, как бывает, друг давно просил собрать ему что-нибудь эдакое и готов был стать спонсором для покупки материалов и экспериментов. А что? Давай…

Решил не делать что-то наобум или просто повторяя готовое, а экспериментально обкатывать каждое решение.
Для начала, конечно, нужно было определиться, действительно ли 2ГД-40 заслуживает внимания, как достойный среднечастотник, поэтому пошли сравнительные прослушивания в т.ч. слепые, колонки возились к хорошим знакомым с системами на импорте, мнение было единодушным, «дедушкины» колонки очень не плохо поют, есть потенциал, если как-то приглушить кое-какие недостатки.
Картинка из конца статьи, чтобы было веселее и понятнее, куда движемся!

Друг, которому собирал, в слепом тесте абсолютно уверенно угадывал, когда играет S-90, а когда «дедушка». Ну я, естественно, ему сначала не говорил ничего, он сказал, что вот те, которые играют в этот момент явно лучше передают голос и многие инструменты, спросил какие играют, выяснилось, что это «дедушка»!
Далее во всех попытках он чётко называл колонки, которые играют в данный момент. Было уверенно определено, что слушать колонки с «овальчиками» ощутимо комфортнее. Хотя по правде сказать всё это уже было ясно и без «слепых заморочек», разница более чем уверенная.

Ну если 15ГД-11 называют среднечастотником, то да, более чем достойный. Но как быть с недостатками, крикливостью, например? Много литературы было перерыто.
Сразу скажу, проблема решена, уверен не идеально, но вполне удовлетворительно и чётко ощутимо на слух. Крикливость практически исчезла. Какие-то резонансы, наверное, можно ощутить лишь на громкости, которая сама по себе уже слишком большая.
Решение в акустическом и механическом демпфировании с помощью тщательной заклейки окон диффузородержателя и промазывании гофра диффузора демпферным составом. Изобретение не моё. Подобные вещи используются часто. Подробнее об этом чуть позже.Ну да, я ведь говорил, что колонки двухполосные и называю 2ГД-40 среднечастотниками, а как же быть с «пищалками»? Прослушивание ни разу не натолкнуло на мысль, что «овальчикам» требуется что-то сверху, но паспорт указывает на довольно скромный для ВЧ (высоких частот) диапазон — до 14 кГц. По науке маловато, нас учили, что «цык-цык» должен быть до 20 кГц, только в таком случае колонки можно называть хорошими.
Правда тестирование явно показало, что у тех же S-90 «цикалок» больше. Но, есть большое и удивительное для меня НО! Все слушатели сказали, что если выбирать, то лучше колонки с «овальчиками», в целом они всё равно приятнее и меньшие ВЧ на практике совершенно не ощущаются как недостаток.
Кажется не то, чтобы их прямо меньше было, просто немного ниже, но очень звонко и довольно натурально. Более того, если слушать без сравнения в лоб, совершенно не догадаешься, что диапазон сверху подрезан. Некоторые люди, конечно, будут чувствовать, но я заметил, что у многих диапазон слуха не доходит до тех заветных 20 кГц. Думаю, зачем усложнять, когда и так в реале слушать хорошо? Ведь разделительные фильтры и согласование полос — то ещё искусство… Решено — двухполоска.35ГДН-1-4 (можно и 8-ми омный), а что? Неплохой басовик. Бесплатный! В некоторых публикациях предлагалось в колонках, содержащих этот НЧ (низкочастотный) динамик, работающий в паре с 15ГД11, удалять среднечастотник и превращать колонку в двухполоску, потому что будучи басовиком, этот динамик в принципе воспроизводит средние частоты не хуже (!), чем названный партнёр, а в некоторых промышленных двухполосках он работал аж до 5 кГц, что конечно не хорошо.

Но у нас должно быть всё отлично, так высоко ему работать не нужно будет, т. к. у нас нормальный широкополосный динамик сверху, но при этом и не нужно будет слишком сильно занижать частоту раздела, что позволит подальше отойти от резонанса 2ГД-40, что в свою очередь тоже полезно.

Итак, эта пара динамиков позволяет найти неплохой компромисс. Хорошо согласуются и по мощности, т. к. хоть мощность 2ГД-40 и не очень высокая, он гораздо чувствительней, его всё равно придётся давить. Так что возможности обоих динамиков по мощности будут использоваться вполне адекватно.

Непривычно для себя я отказался от помощи разного рода программ. Решил пойти экспериментальным путём. Идеально просчитанная конструкция для конкретного одного динамика — это конечно же супер. Но иногда приходится соглашаться с тем, что лучшее — враг хорошего. Труд приносит больше радости, когда от него больше пользы другим. Поэтому конечно же хотелось, чтобы конструкция была более-менее повторяемая, нужно что-то средне-универсальное.

По разным источникам с учётом немалого разброса параметров было установлено, что средний оптимальный объём для 35 ГДН (25ГД-26 по-старому) лежит в районе 26-30 литров. Был сколочен экспериментальный ящик, поигрался объёмом, послушал. Теория и опыт других не врут, так мне показалось.

Фазоинвертор изготовлен телескопическим из ватмана, чтобы легко можно было менять длину, настраивался по колебаниям диффузора с помощью генератора резонансных частот и на слух (в списке литературы будет указан источник с описанием методики). Выбрано такое сечение трубы, чтобы воздух не создавал шума, ну в общем по науке. Тут же было проведено сравнение «по басам» с 50АС-106 и 25АС-109 (родственники по динамикам), полёт отличный, может и субъективно, но кажется промышленные ящики всё-таки не совсем оптимальны.

Также было проверено то, во что я раньше свято верил (можете убедиться по предыдущей статье о переделке 50АС-106): чем толще стенки ящика и чем он тяжелее, тем лучше. Как-то полюбил я слепой тест. В общем сразу к выводам: толщина стенки из МДФ в 16 мм является нормальной для данной конкретной конструкции, наращивание толщины, как я делал в прошлый раз, чего-то разительного на слух не даёт.

Зато укрепилось мнение о важности жёсткости, т. е. лучше идти не по пути утолщения и утяжеления, а по пути оптимального применения распорок и рёбер жёсткости в нужных местах.

Итак, ящик-фазоинвертор внутренним свободным объёмом для НЧ-динамика примерно 30 литров. Параллельно продумывалась общая концепция и дизайн, хотелось законченной конструкции.

Каждый радиолюбитель стремится развиваться, поэтому много читает. Я тоже много читал… Книги, учебники, научные исследования некоторых фирм, статьи из Сети. Интермодуляция, несовершенство пассивных фильтров, напряг широкополосного усилителя и т. д. И т. п. Да и вообще, делал я уже сто раз пассивные фильтры, а активные ни разу. В общем решено: быть би-ампингу!

Ну наконец-то, картинки!
Вот она — общая концепция дизайна:

На этот раз подумал, что не плохо бы придумать название и логотип на колонки, ведь мы хотим по-взрослому.Ящик:


Как я и писал, ящик из МДФ 16 мм. МДФ выбрал, потому что качественную ровную и не гнутую фанеру сейчас трудно достать, а ДСП хоть и дешевле, но сыпется, ровные кромки легко повредить. МДФ к тому же легче обрабатывается. Как видно на чертежах, все стенки имеют рёбра жёсткости и по центру ящика есть распорка, выполненная воедино с боковыми, верхним и нижним рёбрами жёсткости, как рамка.

Такая конструкция, как показало прослушивание, хороша для низких частот. Результат такой же, как прошлый раз с метровыми 50-килограммовыми ящиками, только проще и дешевле. Совершенно нет бубнения, а также гудежа от фазоинвертора. Он выполнен снова в виде прямоугольника, просто пересчитал сечение получившейся при экспериментах трубы. Почему-то мне не нравятся круглые пластмассовые трубы в АС, кажется, что проще выполнять фазоинвертор в единой конструкции с ящиком. Может оказаться полезным перед изготовлением фазоинвертора проверить его настройку для конкретного динамика с помощью упоминавшейся методики. Я сделал одинаковые для обоих динамиков, особо не зацикливался, вроде всё хорошо.

Надеюсь схема вполне наглядна.

Тут нужно сделать ремарку. Все блоки собраны на отдельных платах и пронумерованы на схемах (Блок 1, Блок 2 и т. д.).
В конце будет дана схема соединений между блоками, в которых нумерация блоков будет соответствовать этой и приводимым далее схемам.

Приведённая схема с разработанной под неё платой является полным универсальным предварительным усилителем, к которому может подключаться любой мостовой пассивный регулятор тембра (а может и не подключаться) и включает в себя большой набор функций: регулировка баланса, приглушение звука на 20 дб кнопкой, оперативное отключение регуляторов тембра.
Я не стал использовать эти функции в данных колонках, но и плату со схемой переделывать не стал, просто не запаял «лишние» детали и куда надо поставил перемычки. Тут полная свобода действий, нумерация деталей на платах соответствует нумерации на схемах, так же как и нумерация контактов, всё проверено, легко разобраться.

ОУ могут быть практически любые, например TL072. Я применил OP275, малошумящие, при их использовании лучше использовать конденсаторы на 8,2 пф, которые на схеме пунктиром подключены к резисторам обратной связи. Резисторы R33, R35 применяются в качестве защиты от КЗ или большой ёмкостной нагрузки, если данный ПУ будет использован как самостоятельная конструкция. В данном случае они не нужны.
Делители R19, R20 и R15, R16 нужны только в случае использования функции «линейная АЧХ», чтобы при отключении регулятора тембра резко не поднималась громкость. Также и резисторы R6, R7, R9, R10 в нашем случае не нужны.

Фильтр 3-го порядка. Частота раздела выбрана около 800 Гц, чтобы, как я уже писал, на пару-тройку октав отойти от резонансной частоты СЧ-ВЧ (средне-высокочастотного) динамика и не давать слишком высоко работать НЧ динамику. Подумалось, что это нормальный компромисс. Для расчётов активного фильтра я применил программку, любезно предоставленную всем желающим уважаемым Игорем (Аудиокиллер). Здесь резисторы R10 и R11 нужны только при использовании этого кроссовера как самостоятельной конструкции.
Применил TDA2050, вполне нормальный вариант при правильной разводке. Хотелось по-началу что-нибудь дискретное, например мой любимый усилитель с параллельным повторителем. Но я как-то переболел перфекционизмом и не считаю теперь эту микросхему недостойной. Тем более, что она реально неплохо играет. Усилители одинаковые для обоих полос усиления. Делитель R1, R3 нужен для согласования динамиков по чувствительности, если им не требуется повышенное выходное сопротивление усилителя. В нашем случае этот делитель не нужен (подробности далее).
Применены стандартные советские трансформаторы ТП30-2 (либо ТП30-8). Их мощности для питания одного стерео канала хватает вполне. Водились такие, например, в кассетных деках Вега МП-122С и ещё в каких-то аппаратах. Печатных плат для БП не разрабатывал, просто прорезал фольгу резаком где надо.
Стандартный узел защиты АС от постоянного напряжения и задержки подключения для любого стереофонического усилителя. Раньше применялся в промышленном усилителе ЛАСПИ-005. Работает замечательно. Я только добавил индикацию срабатывания реле и безаварийной работы. На плате оставлено место для разводки под любое реле, которое есть в наличии.
Резисторы R6, R9 подбираются экспериментально, в зависимости от типа светодиодов. Я использовал цепочки светодиодов. Всё это не принципиально. Этот узел применён больше для устранения каких-либо щелчков и «бумканий» при включении-выключении.
Думаю это правило хорошего тона для законченной конструкции.Заказал в цехе раскроя (эта услуга становится всё доступнее) распил МДФ. Готовые прямоугольные детали потом дорабатывал ручным фрезером. Но, если нет фрезера, всё можно упростить, изменить размеры деталей с учётом того, что четверть не выбирается. Соединить всё любым доступным способом. Главное — конструкция должна быть герметичной.

Собирал с помощью столярного ПВА.

На этих фото видно внутреннюю структуру ящика, распорки и ребро жёсткости на задней стенке. Задний выделенный отсек нужен для размещения сетевого фильтра, БП и усилителей мощности, а передний — для всего остального.

На этом фото видно, что объём для СЧ-ВЧ динамика изолирован склеенными в два слоя кусочками ДВП, образуя коробку, глухим этот отсек станет после наклеивания второй боковой стенки. Перед установкой динамика он будет набит ватой.

Перед приклеиванием второй боковой стенки разместил вату в марлевых мешках на глаз по объёму так, чтобы не загородить проход фазоинвертора. Заложил проволоку для протяжки необходимых проводов между отсеками, ящик ведь станет глухим и не разборным…

Склеил, отшпаклевал, отшлифовал, загрунтовал, покрасил переднюю часть, чтобы не просвечивала через будущий гриль. На одном из фото видно в днище ряд отверстий — это вентиляция для заднего отсека, там ведь будет трансформатор.

Рамка для гриля, крепится на шкантах диаметром 8 мм, которые вклеены в рамку, а в отверстия в ящике вставляются с трением. В магазине увидел штучки для наметки соосных отверстий в сочленяемых шкантами деталях. Предварительно насверлил глухие отверстия в рамке, вставил туда эти металлические штучки с шипами, приложил рамку к ящику, надавил и получил точную разметку.

Обтяжка тканью «стреч-вискоза». Всё стянул нитками, по краю прошёлся ПВА (сначала пробовал «Моментом», не очень удобно), после высыхания клея, поработал острым сегментным ножом. Вот и готово. В конце видно, что фото идут не в хронологическом порядке (ведь я, кажется, уже покрасил переднюю часть ящика, чтоб не просвечивало).

Ящики обклеил серой матовой плёнкой Oracal. Хорошая плёнка. Прикрутил ножки, купленные в радиотоварах. Хотя с шипами было бы лучше, решил, что когда-нибудь будут стойки для этих колонок и уже сами стойки будут развязаны от пола шипами.

«Фрезеровку» делал перьевыми свёрлами подходящего диаметра. На панели главной колонки размещён второй сетевой разъём «мама» — это розетка для колонки правого канала, она ведь тоже с усилителем внутри. Третий разъём RCA — это выход с предварительного усилителя на вторую колонку. Радиаторы от магнитофонов «Комета-225», пришлось немного укоротить.



В прямоугольные прорези сетевых индикаторов вставлены кусочки оргстекла — рассеиватели света. За ними располагается плата-полоска с чередующимися красными и синими светодиодами, которые управляются от платы защиты. Таким образом в момент включения колонок полоска сначала секунду-две светится красным (задержка подключения динамиков) и, если всё в порядке с постоянным напряжением на выходе усилителей, то реле подключает динамики и полоска меняет цвет с красного на синий.
Это также индикация аварии во время работы.
Панели сначала покрасил аэрозольной «серебрянкой», затем распечатал надписи на прозрачной самоклеющейся плёнке для принтеров. Наклеил цельным куском на панель поверх краски. Плёнка немного не доходит до краёв панели, сверху прошёлся бесцветным аэрозольным лаком, защитив надписи от истирания и плёнку от отклеивания.

Логотип мне придумала и нарисовала сестрёнка.

Трансформаторы поместил в экраны, спаянные из профиля для гипсокартона. Да, трансформаторы «домотаны» на нужное напряжение и стянуты червячными хомутами. Не гудят совсем.
Сетевой выключатель — тумблер с чёрной пластмасской на конце. Понравилось такое решение, удобно включать-выключать, работает мягко.



Что-то не вошло в «ворклог», в пылу творчества, так сказать, забывал документировать. Например, в качестве регулятора громкости я использовал моторизированный переменный резистор с пультом из радиоконструктора.
Если кто-то захочет такой использовать в этой или любой другой конструкции, нужно иметь ввиду, что требуется отсоединить корпус переменного резистора и мотора от общего провода платы управления, иначе в тракт лезут слышимые ВЧ помехи при регулировке с пульта, а иногда и в покое, даже если питание идёт от отдельной обмотки трансформатора.


Думается, здесь всё понятно.Сами динамики у меня 3ГДШ-2-8 новые, я их купил в магазине радиотоваров, на витрине ничего не значилось. Просто спросил, есть ли таки, оказывается есть, дешёвые, да и ещё на моих экземплярах указано, что они 2008 года производства. Неужели их до сих пор производят и где-то применяют? В новых трамваях для трансляции? Так и не понял.

Для доработки нужно взять кусочек вот такого материала:

Это вибропоглотитель, используемый при акустической обработке кузовов автомобилей. Иногда его называют «Вибропласт», есть с надписями STP. Но это всё не принципиально, они все очень похожи.

Нам не нужен алюминиевый слой, нам нужна чёрная липкая масса. Это очень похоже на старый так называемый «Герлен», только тот был какой-то коричнево-сероватый, светлый. Это не суть. Всё работает. Нам ведь нужно демпфирование резонансов. Так вот, берём керосин и растворяем в нём эту чёрную массу.
Чтобы растворить, приходится повозиться, потолочь массу, растирать её в керосине, пока не получится жидкая кашица. Этот состав нужно нанести нетолсто с помощью тонкой кисточки через окна диффузородержателя с внутренней стороны на гофрированную часть диффузора по всему эллипсу. Точно так же и с лицевой стороны диффузора. Пусть высыхает.

Дальше нужно взять любой плотный материал, подобный войлоку. Я нашёл какой-то кусок искусственного материала, используемого при черновой обивке мебели. Очень похож на синеватый ватин, но плотнее. Вырезаем кусочки нужной формы и с помощью контактного клея «Момент», соблюдая технологию работы контактными клеями, заклеиваем окна диффузородержателя.

К сожалению не сделал фото этой операции, попробую словами: то окно, в котором размещена панелька с контактами я тоже заклеил полностью вместе с контактами, только сделал маленькие прорези, чтобы контакты как бы проткнули материал и торчали из него для подпайки проводов. После этой операции диффузор при надавливании на него должен начать немного «сопротивляться» и так же с некоторой «неохотой» возвращаться на место.

Чувствительность динамика 2ГД-40 на 6-8 дб выше чувствительности 35ГДН-1-4, значит на эту величину нужно ослабить уровень сигнала, подаваемый на СЧ-ВЧ динамик. Разница в сопротивлении динамиков (у 2ГД-40 оно 8 Ом) уже даёт нам ослабление на 3 дб, остаётся «додавить» около 5 дб.
Это можно сделать до усилителя мощности. Я так и сделал вначале, делитель поставил на вход усилителя. Но при изначальной отработке конструкции (ящики, динамики, частота раздела) я использовал пассивный разделительный фильтр, где чувствительность согласовывалась резистором, включённым последовательно. Так вот, при пробных запусках сразу же выяснилось, что звук не тот, не такой как при первых испытаниях с пассивным фильтром.

Неужели активное деление хуже? Не может быть! Стали разбираться. Что ещё изменилось, кроме того что мы убрали довольно несовершенный пассивный фильтр? Ну да, изменилось выходное сопротивление усилителя по отношению к динамику, ведь теперь нет и последовательного резистора!
А ну-ка попробуем убрать делитель со входа усилителя СЧ-ВЧ и вернём резистор последовательно динамику. О да, вот оно! Тот самый звук! Как оказалось, 2ГД-40 работает лучше от усилителя с повышенным выходным сопротивлением. Тут резистор как раз кстати. Резистор должен быть около 6 Ом. Естественно возникла мысль об ИТУНе (источник тока управляемый напряжением) для СЧ-ВЧ, но проверять я эту версию не стал, был доволен результатом так, что как-то лень стало. Поэтому ничего не могу сказать по поводу ИТУН.

К НЧ динамику претензий не возникло вообще, видать ИНУН (источник напряжения управляемый напряжением) и низкое выходное сопротивление для него действительно самое то.

Что же было не так в звуке? Что изменилось? Хм… Сказать могу однозначно вот что: без резистора звук был, как казалось чистым, но почему-то утомлял, был более резким. Очень похожий эффект я однажды почувствовал с усилителем, который имел лёгкое возбуждение на ВЧ, звук так же был вроде бы и хорошим и чистым, но утомлял. Но в данном случае никакого возбуждения, чувствительный осциллограф с полосой в 50 МГц имеется.

Здесь всё сделано опять же не наобум. Эксперименты и прошлый опыт привели вот к такому решению:

Результатом такой разводки служит полное отсутствие фона и каких-либо проблем. Думается это неплохой показатель, если учесть, что выпрямитель у нас общий для всех узлов. Безусловно многие, как и я, изучали этот вопрос и знают про разводку звездой. В некоторых источниках такой способ преподносится как панацея, другие источники не столь категоричны.

Практика показала, что слепое следование «звезде» без понимания принципов может даже ухудшить ситуацию, т. к. нельзя просто взять и всё, что идёт на общий провод соединить звездой. Я уже в третий раз убедился, что, например, цепь обратной связи в усилителе должна быть подключена к сигнальной земле, а не к силовой, при этом она должна быть соединена с ней именно на плате, коротким проводом, её нельзя вести отдельным проводником к «мекке» в блоке питания: в двух случаях я из-за этого получил возбуд (высокочастотное самовозбуждение), в одном — фон.

Если вдуматься в общие принципы разводки: отсутствие земляных петель, отсутствие общих участков протекания сигнальных и нагрузочных токов и как можно меньшие площади контуров прохождения тока, то можно понять, что они во многом противоречивы и не может быть единого «лобового» решения для любой конструкции, даже метод разводки звездой не является таковым решением. Всегда приходится искать некий компромисс.

Хотя я уже понял принципы и если можно так сказать «приручил звезду», наиболее простым (требующим меньше квалификации) и удобным для практики мне показался метод разводки шиной, при котором все узлы нанизываются на линию питания (общий провод в том числе) последовательно, как бусы на нитку, при этом самым близким к БП по проводу должен быть самый мощный узел.

Шина или провод земли должны быть, конечно, как можно меньшего сопротивления, но фанатеть смысла нет. Каждый узел должен иметь развязку по питанию в виде RC-фильтра. Резисторы R2 в усилителях мощности служат для развязки земель, уменьшения тока из-за образующихся петель.

Земляная петля образуется по пути: земля блока питания — стабилизатор 15 В — общий провод питания кроссовера — выходная земля кроссовера — входная земля усилителя мощности — общий провод питания усилителя мощности — снова земля блока питания.
Я вообще не стал впаивать эти резисторы и петля таким образом не образуется.

Всё получилось хорошо, однако при таком способе очень важно следить, чтобы входные земли усилителей мощности были надёжно связаны с выходом кроссовера, а тот в свою очередь с землёй БП, иначе если контакт пропадёт, то могут выйти из строя TDA2050.

Замыкания петли можно избежать и другим способом: в УМНЧ (усилитель мощности низкой частоты) R2 так же не впаивать, в УМВЧ (усилитель мощности высокой частоты) вместо R2 запаять перемычку, схема соединений остаётся та же, только экран со стороны кроссовера не подпаивать к контакту 9. Входные земли обоих усилителей мощности должны быть связаны через контакты Х2.
Этот способ должен быть безопаснее.

В каких-нибудь других вариантах этой конструкции может оказаться, что лучше подключить провода питания стабилизатора 15 В не к контактам питания УМВЧ, а сразу к основному БП. Об общих принципах разводки земли можно почитать в [5], [8] и [9].
Ну вот кажется и всё.

Ну, в общем что сказать? Результат реально достойный, сделал эти АС уже 1,5 года назад, но до сих пор отойти не могу, уехали они к другу, а я всё никак не соберу себе такие-же.
Себе решил, правда, сделать двухполосный усилитель отдельным блоком и не на микросхемах. Может быть даже лучше всё сделать отдельными блоками для универсальности: предварительный усилитель, перенастраиваемый кроссовер, усилители мощности, т. к. би-ампинг реально порадовал и можно будет поиграться с разными вариантами колонок даже.

Нет нет, конечно это не что-то лучшее в мире, но правда нестыдно и несамонадеянно называть результат «хорошим звуком». Эти колонки звучат лучше, чем те, что я описывал в статье про «новое рождение 50АС-106».
В басовом диапазоне меня и озадачило и порадовало, что теперь не нужно строить «шкафы» весом в «тонну». Но шипы всё-таки нужны.

Я сначала хотел описать свою беготню со сравнительными прослушиваниями. Какие колонки победили, какие проиграли. Но что-то мне эта идея перестала нравиться. Лучше сказать что-то более продуктивное. У меня крайне маленький описательный багаж, я либо не слышу никакой разницы, не вылавливаю каких-нибудь нюансов, либо сразу слышу, что вот такой-то аппарат звучит отлично. Оцениваю звук всего тремя вариантами:
1) Звук плохой. Воспринимается как грязный, утомляющий. Сюда относится и случай с урезанным частотным диапазоном.
2) Звук нормальный или хороший. Вроде бы и всё в порядке, но если сделать по-громче, быстро устаёшь.
3) Звук отличный. Воспринимается как чистый, не утомляет при любой разумной громкости прослушивания.

Так вот, в данном случае по-моему всё максимально приближается к варианту «отлично». У друга, для которого они предназначались, вообще был неописуемый восторг.

Есть! Звук чище чем, с пассивными фильтрами. В общем плане в слепую на музыке разного характера не всегда удавалось узнать би-ампинг, но существенно часто. Настолько существенно, что для меня оно того стоит. А вот в плане именно басового диапазона со струнными инструментами (контрабас, бас-гитара) я узнаю би-ампинг почти на 100%, очень хорошо различаются эти звуки. Как-то так.Потому что я уверен в эффективности научного метода и в предсказательной силе хорошей теории. Я думаю, что в данном конкретном случае было совершенно бессмысленно что-то измерять. Мне, например, и так понятно, что АЧХ далеко не идеальна. Явно слышимые резонансные проблемы были устранены. То, что АЧХ не слишком страшная понятно по сравнительным прослушиваниям.

Я не брезгую чужим опытом и не хочу заново открывать Америку. Например, по активным фильтрам всё очень неплохо изложено в разной литературе, хорошо измерено и изложено.
При выборе объёма ящика я суммировал и испытал опыт, наверное, десятка других людей, специалистов в этой области, а используемые динамики, что НЧ, что СЧ-ВЧ, давно уже не тёмные лошадки.
Форма ящика, расположение динамиков и конструкция, насколько я смею судить, вполне соответствуют теоретическим выкладкам.

Характеристики усилителей также известны от самого производителя. Как мне думается, в случае выбора би-ампинга, при котором фильтры работают в «тепличных» условиях и результат не зависит от мало предсказуемых параметров конкретных динамиков, радиолюбителю следует лишь избежать грубых ошибок в конструкции. Тогда результат целиком будет зависеть от параметров конкретных компонентов и динамиков.

В этом, по-моему, и есть самое важное преимущество би-ампинга для радиолюбителя (талантливые и очень опытные инженеры конечно же и с пассивными фильтрами могут добиться супер результата).

К применённому ОУ у меня претензий нет, к микросхемам тоже. Что можно улучшить в басовом диапазоне при использовании 35 ГДН, мой ограниченный объём знаний не позволяет мне увидеть, на слух всё нормально и получше чем в промышленных конструкциях с такими же динамиками. К тому же комната для прослушивания может изменить всё, что я наизмеряю.

Ну а как повлиять на параметры СЧ-ВЧ динамика, даже если я и увижу существенную кривизну при измерениях? Все доступные мне в домашних условиях методы я уже применил. Так что, я уверен, если нужно лучше, то это будут уже совсем другие компоненты и динамики.

Одна компания в слепых тестах исследовала корреляцию субъективных оценок с объективными параметрами: люди действительно отдают предпочтение ровной АЧХ, только колонка для достижения хорошего результата в конкретной комнате должна иметь возможно более ровную вне осевую АЧХ, вплоть до 45 градусов. Более того, человек воспринимает звук колонки в комплексе с комнатой. Таким образом корректировать нужно не колонку в безэховой камере, а звуковое поле в точке прослушивания в конкретной комнате существенно многополосным графическим или параметрическим эквалайзером, а для этого нужно нормальное измерительное оборудование.
Радует только, что выше 500 Гц влияние комнаты сильно снижается. Все эти соображения побудили меня удовлетвориться лишь лобовыми сравнительными прослушиваниями у себя и друга (по возможности слепыми, чтобы скомпенсировать свою внушаемость) и поставить оценку: «очень даже не плохо, мне и моим друзьям нравится, особенно с учётом затрат».

Допускаю, что кому-нибудь из читателей будет интересно, может быть кому-то тоже понравится, буду только рад.

Кстати, в би-ампине есть ещё одна прелесть: он позволяет «сшить несшиваемое», в наше время можно встретить широкополосные импортные динамики с великолепными характеристиками до самых высоких частот, но с чувствительностью под 82-84 дБ, это низко даже для басовика и согласовать более чувствительный НЧ-динамик с таким ШП-динамиком пассивными методами не реально, а идея применения таких динамиков очень заманчива. И тут многополосное усиление — настоящее спасение. Эта идея может пригодиться тем, кому КПД системы не важен и кто не идёт на компромиссы в стремлении к классному звучанию.

▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

Ящик я нарисовал в программе для трёхмерного моделирования — Google SketchUp. У меня старенькая 6-я версия, но на официальном сайте по-прежнему есть бесплатные, уже более новые версии.

В модели можно осмотреть ящик со всех сторон и изнутри, узнать все точные размеры и деталировку. Пользоваться подобными программами гораздо продуктивнее, чем пытаться изобразить всё в подробностях обычными методами (чертежи видов, изометрия).
Здесь забирайте Google SketchUp.

1. В. Жбанов. Механическое демпфирование диффузоров. Радио 1988, №5, стр. 41-43
2. Попов П., Шоров В. Повышение качества звучания громкоговорителей. Радио 1983, №6, стр. 50-52
3. Настройка фазоинвертора с помощью генератора резонансных частот описана в статье А. Голунчикова, Радио 1980, № 3, стр. 44-45
4. И.А. Алдошина, А.Г. Войшвилло. Высококачественные акустические системы и излучатели. 1985 г.
5. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. Том 1. 3-е издание, 1986 г.
6. Лекции Флойда Тула на английском сайте компании Harman / Перевод этих лекций на русский.
7. Статья Игоря Рогова «О пользе би-ампинга.»
8. Рогов И.Е. Конструирование источников питания звуковых усилителей. Москва:Инфра-Инженерия, 2011г.
9. Дуглас Селф. Проектирование усилителей мощности звуковой частоты. ДМК Пресс, 2009.

Искренне надеюсь, что не утомил. Проект длился почти 2 года, сборка окончательного варианта заняла 4 месяца вечерами.
Спасибо за внимание!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌻 Купон до 1000₽ для новичка на Aliexpress

Никогда не затаривался у китайцев? Пришло время начать!
Камрад, регистрируйся на Али по нашей ссылке. Ты получишь скидочный купон на первый заказ. Не тяни, условия акции меняются.

🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать

Куплено и опробовано читателями или в лаборатории редакции.

 

Конструктор акустической системы Audiocore KIT05 Black

Описание

Кит-набор Audiocore KIT05 — это отличный способ для энтузиастов аудио воплотить свои мечты в реальность и создать полочную акустическую систему высокого класса своими руками. При прочих равных условиях комплект позволит сэкономить средства и получить на выходе результат, превосходящий по параметрам аналогичную по классу фабричную АС. Конструктор включает в себя добротный фабричный корпус объемом в 19 л, который сложно изготовить самостоятельно в домашних условиях, а также набор проверенных временем норвежских динамиков SEAS с детальным комфортным звучанием и терминалы WBT премиум-класса. Для сборки фильтров кроссовера в наборе имеются комплектующие элементы таких серьезных производителей, как Jantzen и Mundorf.

Для передачи ВЧ предусмотрен твитер SEAS h2318-06 29TFF/W, оснащенный мягким тканевым куполом Sonomex и широким тканевым подвесом. Его особенности: высокий резонанс, спад ниже 2000 Гц, линейная частотная характеристика с высоким верхним пределом и низкие искажения. Твитер отличается великолепным качеством сборки, стабильностью характеристик, превосходной устойчивостью на линейных ходах, высокой чувствительностью, имеет толстый фланец и эллиптический волновод из эластомера. Рекомендуется сочетать SEAS h2318-06 29TFF/W с фильтрами Линквица — Райли четвертого порядка. При этом частота разделения полос должна начинаться от 1,5 кГц.

Воспроизведением средних и низких частот занимается 6,5-дюймовый драйвер SEAS h2217-08 CA18RLY — потомок классических излучателей Vifa С17WH и SEAS CA17RCY, обладающий легким бумажным коническим диффузором со специальным покрытием и эффективной массивной магнитной системой. Драйвер отличается достаточно широкой и ровной частотной характеристикой с контролируемым спадом, а также имеет хороший показатель чувствительности. Его хорошо вентилируемая литая металлическая рама обладает высокой жесткостью, обеспечивает требуемую прочность и стабильность, уменьшает шумы, возникающие при движении потока воздуха, и устраняет переотражения звуковых волн. В динамике задействована легкая, устойчивая к высоким температурам звуковая катушка с алюминиевым каркасом и намоткой проводом CCAW (алюминий с медным покрытием). Благодаря такой конструкции к драйверу можно подводить высокую мощность.

Конструктор Audiocore KIT05 представляет собой отличную альтернативу фабричным АС класса High End, так как позволяет при сравнительно небольших затратах достичь высоких результатов. Это не просто произвольный набор комплектующих в стандартном корпусе. В каждом наборе все элементы были специально согласованы между собой специалистами-разработчиками с целью получить действительно выдающуюся АС High End уровня за приемлемые деньги, которая представляет собой несложную нагрузку для усилителей мощностью от 25 до 100 Ватт. Все, что требуется от сборщика в данном случае — это элементарные знания основ монтажа, пайки, аккуратность и точное следование инструкции.

Особенности

• Полный набор для изготовления полочной акустики
• Динамики компании SEAS
• Компоненты разделительного фильтра аудиофильского класса (Jantzen, Mundorf и Audiocore)
• Фабричный корпус из МДФ с внешней отделкой натуральным шпоном

Характеристики

Число полос	2
Количество динамиков	2
Объем корпуса	19 л
Фабричный корпус	да
Тип твитера	SEAS 29TFFW (h2318-06) с купольной тканевой мембраной Sonomex, тканевый подвес, эллиптический волновод из эластомера, номинальный импеданс: 6 Ом, рекомендуемый диапазон частот: 2200–25000 Гц, долговременная мощность: 90 Вт, пиковая мощность: 200 Вт, чувствительность: 92 дБ, вес: 0,53 кг
Диаметр и тип СЧ/НЧ-излучателя	6,5″ мидвуфер SEAS CA18RLY (h2217-08) с легким бумажным диффузором со специальным покрытием; катушка с алюминиевым омедненным проводом CCAW; жесткая, хорошо вентилируемая литая металлическая корзина; номинальный импеданс: 8 Ом, рекомендуемый диапазон частот: 35–3000 Гц, долговременная мощность: 80 Вт, пиковая мощность: 250 Вт, чувствительность: 90 дБ, вес: 1,41 кг
Входные разъемы	винтовые клеммы WBT
Диапазон частот (-3 дБ)	48 – 20000 Гц
Разделительный фильтр	самостоятельная сборка. Частота раздела 2500 Гц
Рекомендуемая мощность усилителя	25 – 100 Вт
Габариты (ВхШхГ)	370 х 220 х 370 мм
Вес (шт)	10,5 кг

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.

Создание динамика своими руками: дизайн кроссовера

Кроссовер дизайн может сломать или сломать любой многополосный громкоговоритель. Лучшие водители мира с бедными кроссовер даст плохие результаты. Важно подойти к кроссоверу дизайн со смирением, потому что это действительно искусство, требующее опыта, чтобы идеально. Да, можно получить приличный звук, отправив паспорта драйверов для типичного кроссовера. Однако без должного анализа Драйверы в предназначенном для этого кабинете — это игра в рулетку.В этом обзоре дизайна не учтены многие элементы дизайна. соображения, которые может принять во внимание профессиональный дизайнер, такие как временная привязка, искажение и полярный отклик, но обеспечивает отправную точку.

Перед проектированием кроссовер, шкаф должен быть полностью собран, включая порты и драйверы. Я обычно использую отдельный провод динамика от каждого драйвера вытащите из порта и пометьте каждый провод. Для герметичных громкоговорителей подключите низкочастотный динамик. к стойке привязки, так как это первый драйвер, измеренный в шкафу.Используя SoundEasy, каждый драйвер измеряется в шкаф для получения частотной характеристики и электрического сопротивления. Эти параметры получены после методика тестирования, изложенная в нашем громкоговорителе Стандарт измерения. Пожалуйста обратите внимание, что любые измерения, сделанные в ближней зоне, должны учитывать влияние перегородка дифракции. SoundEasy позволяет моделирование и применение оценок дифракции перегородки на любой частоте данные ответа. Получение хорошего измерения данные — одна из самых сложных частей конструкции громкоговорителей.Очень важно подтвердить свои результаты проведение измерений с использованием как ближнего поля, так и квази-безэховой стробируемой техники и сравните измерения, прежде чем продолжить. Данные измерений впоследствии используются в кроссовере SoundEasy. инструмент дизайна.

Сделай сам Кроссовер в шкафу

Хотя в CAD есть прошли долгий путь, при разработке кроссовера громкоговорителей выигрывают от некоторых фон в электронике. SoundEasy имеет Шаблоны кроссовера от 2 до 5, охватывающие 1 ^st от заказа до 4 ^th заказать кроссоверные топологии. Кроме того, есть шаблоны для большого количества типичных фильтров. и компенсационные схемы. САПР framework позволяет реализовать любую вообразимую топологию схемы или фильтра, поэтому пока он использует катушки индуктивности, резисторы, конденсаторы, операционные усилители, потенциометры или логические вентили. если ты никогда не изучали конструкцию фильтров или не знают, что уже упоминалось элементы, вы можете подумать об обучении, чтобы повысить свои шансы создание рабочего и доступного решения.

Первая ступень I при проектировании кроссовера в SoundEasy необходимо определить работоспособный кроссовер. частоты и порядки фильтров. Этот требуется тщательная проверка паспортов драйверов, частотная характеристика измерение и импеданс драйвера. это обязательно убедиться, что аномалии реакции, такие как разрушение металла диффузора, достаточно ослаблены кроссовером, так что они не слышно. Как правило, рекомендуется держите частоты кроссовера достаточно низкими, чтобы предотвратить излучение драйвера, но высокими достаточно, чтобы предотвратить сбой драйвера.Для Например, пересечение большинства твитеров ниже 1,5 кГц — плохая идея, если это подразумевается для воспроизведения программного материала на уровне 110 дБ или резонансной частоте выше 750 Гц. Пересечение 8-дюймового басового динамика на частоте 5 кГц будет приводят к плохой дисперсии и переходной характеристике на более высоких частотах. Как показывает опыт, максимальная частота для данный диаметр драйвера можно приравнять, взяв 13560 и разделив его на эффективный диаметр драйверов. Для 8 дюймов драйвер с эффективным диаметром конуса 7 дюймов, это означает, что максимальный частота кроссовера не должна превышать 1937 Гц.

А 4 ^-й Кроссовер понижает частоты на 24 дБ на октаву, тогда как 1 ^st Кроссовер порядка понижает частоты на 6 дБ на октаву. Кроссоверы более низкого порядка имеют меньший фазовый сдвиг но компромисс между управлением мощностью и маскированием аномалий внеполосного отклика. Дизайнер должен определить лучший набор компромиссы для намеченной цели дизайна. SoundEasy имеет встроенные шаблоны фильтров для сетей задержки, если дизайнер желает разработать синхронизированный по времени громкоговоритель для фильтров более высокого порядка.Также важно отметить, что фильтр порядок не обязательно должен совпадать для каждого драйвера в системе, но он упрощает дизайн.

Один раз приблизительный определяются частоты кроссовера и порядки фильтров, можно разработать фильтр в САПР. Для целей этого дизайна анализа, был разработан кроссовер порядка 2 ^и , который примерно соответствует цели фильтра Баттерворта. Дополнительные элементы формирования отклика были добавлены там, где это необходимо для соответствия требованиям требования к дизайну.Эта схема была определяется на основе использования НЧ-динамика 2 ^nd порядка для НЧ-динамика, полоса пропускания для средних и высоких частот для твитера. Из-за аномалий и отличий реакции по чувствительности были добавлены дополнительные элементы. Окончательный вариант схемы показан ниже.

Схема кроссовера в канадских долларов

Компонент значения для схемотехники определены с использованием оригинального программного обеспечения SoundEasy. техника оптимизации. Это так просто как установка целевого ответа для одного драйвера и выбор компонентов SoundEasy должен манипулировать, чтобы попытаться достичь целевого отклика.В этом примере заказ 2 ^и Целевой показатель полосового фильтра Баттерворта был установлен в диалоговом окне оптимизации как показано черным на рисунке ниже. SoundEasy модифицирует выбранные компоненты кроссовера и использует пробную версию. и погрешность для достижения оптимальных значений компонентов, необходимых для соответствия целевой частотной характеристики. В метод оптимизации будет пытаться использовать тысячи комбинаций и может быть запущен несколько раз, чтобы определить наилучшие значения компонентов. Во время оптимизации важно обратите внимание на значения компонентов, установленные SoundEasy, потому что он может устанавливать значения, которые являются очень высокими индуктивностями или емкостями и, следовательно, дорогими.Это может занять некоторое время, чтобы получить верно. Если вы не можете приблизиться к целевой кривой вы можете рассмотреть возможность изменения топологии фильтра. Среднечастотный диапазон для треков сэмпла проекта целевая кривая довольно хороша, но не идеальна на высокочастотном изгибе из-за реагировать на проблемы с самим драйвером. Можно и дальше формировать отклик, но больше кроссовер комплектующие приравнивают к более дорогому кроссоверу. Легко потратить сотни или даже тысячи долларов на компоненты кроссовера. Часто лучше решать обширные проблемы с частотной характеристикой с помощью лучшие драйверы или более глубокий дифракционный анализ.

Среднечастотный кроссовер Оптимизация

Оптимизация процесс применяется к фильтрам нижних, полосовых и верхних частот, а также создается комбинированный ответ. Из-за проблемы с ответом, может потребоваться ослабить цель или переместить частота кроссовера немного, чтобы получить более ровный отклик. В конечном итоге может потребоваться несколько раундов перемещение частот кроссовера и даже порядок фильтров для достижения приемлемого ответ системы.Комбинированная система Ответ после оптимизации для этого дизайна показан ниже.

3-полосный кроссовер Суммарный ответ

При проектировании В процессе работы важно обращать пристальное внимание на графики импеданса системы. Совершенствовать частоту неинтересно, когда ты конструкция имеет минимальное сопротивление 1,5 Ом. SoundEasy имеет возможность установить минимально допустимое сопротивление во время оптимизация, чтобы помочь снизить риск развития слишком низкой сети для используемого усилителя.

В качестве последнего шага, абсолютно необходимо установить номиналы конденсаторов, резисторов и индуктивности в редакторе САПР до значений, которые вы действительно можете приобрести. Обычно это включает округление в большую или меньшую сторону до ценности, которые вы можете приобрести. Если детали кроссовера дороги, вы можете попытаться уменьшить стоимость компонентов и впоследствии нанесите их влияние на окончательный ответ. Это отнимает много времени, но может сэкономить тонну денег. 3-полосный кроссовер этого сложность не из дешевых. Используя дешевый Электролитические конденсаторы этого кроссовера стоят около 150 долларов за комплектующие. один.

Билет на 3-ходовой кроссовер материалов

Заключение

К сожалению, твитер, используемый в этой конструкции, не имел габаритов, близких к паспорт вообще и потребовал увеличения частоты кроссовера. В конечном итоге провал на 4 кГц поправим, но требуемая стоимость перевешивает выгоду.

Лично я предпочитают громкоговорители с частотной характеристикой, слегка наклоненной вниз так что я нахожу отклик этого оратора приятным.В конечном итоге это не соответствовало проектной цели Отклонение частотной характеристики +/- 3 дБ, но низкие басы воспроизводятся уверенно и в целом звучит очень хорошо. Хотя это это тонна работы, есть что-то очень полезное в разработке громкоговоритель с нуля и владелец динамиков, обсуждаемых в статье очень доволен своим единственным в своем роде творением.

Сделай сам динамик Готовый продукт

В конечном итоге, создание собственной акустической системы — это то, чем вы занимаетесь, потому что вам нравится творческая сторона проектирования вещей.Если Вы хотите получить отдачу от своих денег, это намного дешевле и требует меньше времени использовать чей-то хорошо зарекомендовавший себя и хорошо задокументированный дизайн DIY с сборные шкафы.

Некоторые из моих личные фавориты включают:

• http://www.linkwitzlab.com — Зигфрид Линквиц — известный дизайнер громкоговорителей, разрабатывающий Самостоятельно проектирует громкоговорители для развлечения на пенсии. Новый LX521 и более старый громкоговоритель Orion проекты считаются одними из лучших доступных докладчиков, даже коммерчески.
• http://www.troelsgravesen.dk — Датский дизайнер, создатель многих уважаемых компаний среднего и очень высокого уровня. конец DIY-конструкции. Большинство требует создания шкаф, но конструкции представляют очень высокую ценность.
• http://zaphaudio.com — Хотя этот сайт не много обновлений, у Джона Крутке есть много хороших дизайнов, доступных как полные комплекты. Он также протестировал множество драйверов, если вам нужны объективные необработанные данные о драйверах.
• http://parts-express.com — Многие полные DIY комплекты и детали доступны непосредственно в Parts Express
• http: // madisound.com — Множество полных комплектов DIY и части доступны напрямую от Madisound. Они также предлагают услуги по дизайну кроссовера с использованием очень хорошего кроссовера. программное обеспечение для проектирования.

utopianemo сообщений Июль 14, 2020 00:06

Пора кому-нибудь вернуться к этой теме. Сейчас существует так много сайтов, предлагающих отличные комплекты! Помимо ранее упомянутых Madisound, Parts Express и других, у нас есть GR-Research, DIYSG, CSS-Audio, Meniscus и другие.

erinpreston27 сообщений Июль 19, 2013 00:27

Я только что быстро прочитал это.

fuzz092888 сообщений Июль 18, 2013 16:32

Это отличное программное обеспечение, но не забудьте также учесть стоимость LMS. Вам это понадобится. Если вы никогда раньше не проектировали динамик, возможно, вам захочется сделать простоту. Это намного дешевле и делает почти все, что делает LEAP.

audiofox, post: 977984
Я всегда хотел потратиться и получить копию этого программного обеспечения для моего хобби по сборке динамиков — это программное обеспечение, которое Madisound использует для своих заказных услуг по дизайну кроссоверов и динамиков.

Программное обеспечение LEAP — Анализ и анализ Дизайн громкоговорителей, корпусов и кроссоверов

Джоэл Фуст сообщений в июле 07, 2013 13:10

Я слышал, что art USB dual pre работает очень просто и стоит своих денег. У меня нет прямого опыта, поэтому я не могу рекомендовать его, но, возможно, стоит изучить вопрос о & lt; Интерфейс за 100 долларов. Кто-нибудь им пользуется?

Как сделать кроссовер для динамиков

Теперь, когда колонки построены и закончены, я могу перейти к проектированию и сборке кроссовера.На самом деле, я разработал это до начала сборки, так как это действительно хорошая идея, чтобы проработать все детали, прежде чем вы начнете вырезать части.

«Я поясню — заголовок должен гласить, как сделать (простой) кроссовер для динамика»

Перед проектированием кроссовера вам необходимо знать частоту кроссовера и насколько крутым будет спад. В моем случае у меня есть низкочастотный динамик с эффективным частотным диапазоном примерно до 4000 Гц. Диапазон частот твитера, который я использую, составляет от 2200 Гц до 20 000 Гц.Так что где-то в диапазоне от 2500 Гц до 3000 Гц должен быть лучший выбор для точки кроссовера. Я выбрал более низкий, основываясь на том, что я знаю о низкочастотном динамике и размере купола высокочастотного динамика (1 дюйм).

Наклон — это порядок фильтра. Первый порядок — 6 дБ на октаву, второй — 12 дБ на октаву и так далее, и для них существует несколько различных выравниваний. Я выбрал так называемый Linkwitz — Riley 2-го порядка , и его преимущества заключаются в умеренно крутом спаде и ровном отклике в области кроссовера.

Голова еще кружится? Это сложная тема, и в ней есть много, больше, чем у меня есть время, чтобы вдаваться в подробности. Я поясню — заголовок должен гласить «Как сделать (простой) кроссовер для колонок», потому что я на самом деле лишь поверхностно затронул тему в этой статье.

Если вы действительно хотите глубже погрузиться в тонкости дизайна кроссовера, приготовьтесь к многим часам чтения. Хороший источник — от самого человека, Linkwitz Lab содержит массу точной информации.
И поскольку это тема, связанная со звуком, чем глубже вы пойдете, тем больше вы познакомитесь с чрезмерным акцентом на важность всего, что связано, от качества компонентов до химического состава покрытия на магнитной проволоке, используемой для катушек.

Я не шучу.

К счастью, если ваши ожидания могут быть поставлены на ступень или две ниже, вы можете получить вполне адекватные результаты, используя базовые конструкции и детали хорошего качества.

Вот график точки пересечения для моего:

Не в реальном масштабе, но показывает, как работают фильтры нижних и верхних частот, ограничивая частотный диапазон, передаваемый каждому драйверу.Высокочастотный динамик передает на твитер все, что выше 2500 Гц, а низкочастотный динамик получает все, что ниже.

Теперь, когда я определился с частотой кроссовера и настройкой, я могу спроектировать сам кроссовер. Я использовал удобный онлайн-калькулятор , чтобы получить значения компонентов:

Не показан на этой схеме, но высокочастотный динамик (или низкочастотный динамик) должен быть подключен в обратном порядке, поскольку фильтры будут выводить сигналы, которые не совпадают по фазе на 180 градусов.

Твитеры, которые я использую, имеют более высокую чувствительность, чем низкочастотный динамик, и обычно вы добавляете так называемую «L-pad», чтобы уменьшить ее до нужного уровня.Но мой слух уже не тот, что был раньше, особенно на высоких частотах, поэтому я оставлю это как часть встроенной эквализации. Эти колонки будут в основном использоваться в моем офисе для редактирования видео, которое я снимаю.

Для давних читателей не будет сюрпризом, когда я скажу, что собираюсь использовать то, что у меня уже есть. Раньше я гораздо больше увлекался созданием акустических систем, поэтому у меня уже есть большое количество деталей. Хорошим примером является эта пара катушек 2,2 мГн (миллигенри — единица измерения индуктивности), которые я могу разделить на две части, чтобы сделать те, которые мне нужны меньшего размера:

Я сделал простую форму намотки из ДВП и дюбеля 3/4 ″:

И поместите полную катушку на быстро сделанную оснастку, чтобы удерживать ее, пока она разматывается:

Технически я должен измерить фактическую индуктивность катушек, которые я пытаюсь сделать, но я полагаю, что вес даст мне приблизительную оценку.Я взвесил всю катушку, и получилось 257 грамм:

Смотал чуть меньше половины, на оригинале осталось 141 грамм:

Затем я мог точно настроить вес каждой катушки, чтобы приблизить ее к цели. И я должен отметить, что существует множество факторов, которые влияют на величину индуктивности катушки, от плотности ветра до диаметра отверстия и высоты ветра. Так что да, это довольно грубо, но я думаю, что это в пределах моего «достаточно близкого» диапазона.

Четыре катушки настроены и готовы к использованию:

Каждый кроссовер имеет одну катушку меньшего размера и одну большую.И еще у него два конденсатора, и, к счастью, у меня были те, которые снова были «достаточно близки» для использования:

Для печатной платы я решил использовать несколько кусочков прозрачного акрила толщиной 1/4 дюйма.

Отверстия посередине предназначены для стяжных лент, удерживающих катушки и конденсаторы на месте. Отверстия по краям нарезаны резьбой для крепежных винтов № 8-32, которые будут соединительными клеммами:

Компоненты нижних частот на месте:

Хотя это выглядит очень красиво (за исключением, может быть, небрежно намотанной катушки), было проделано много работы, чтобы собрать все это воедино.Одна из проблем заключалась в коротких проводах на (использованных) конденсаторах, которые мне пришлось удлинить:

Сделав это таким образом, будет легче заменить компоненты, если вы не совсем довольны результатами. Действительно, высококачественный дизайнер кроссовера проведет несколько комбинаций или небольших изменений, прежде чем остановится на окончательном «озвучивании» динамика. Однако я менее требователен и вполне реалистичен в том, как легко обмануть даже исключительный слух.

Мне нравится использовать банановые гнезда на задней панели для подключения провода динамика.Они выглядят аккуратно, с низким профилем и устанавливаются быстро и легко:

Чтобы гайки, удерживающие домкрат, не открутились, я накапал немного термоклея:

Еще один более аккуратный вариант — использовать утолщенный суперклей, но он находится внутри коробки, и его больше никогда не увидят.

Для установки кроссоверных плат внутри коробки я сделал стойки из куска пластиковой трубки 1/4 ″:

Затем вбил четыре винта, по одному в каждом углу:

Справа вы можете увидеть провода, идущие от банановых разъемов, а слева провода, идущие к низкочастотному и высокочастотному динамикам.

Вы могли бы сказать: «Эй, вы можете купить готовые кроссоверы онлайн за копейки! Зачем создавать свои собственные? » И этот комментарий может относиться ко всему, что вы можете найти на этом веб-сайте — это не обладание, а действие.

Кроме того, недорогие модели не дают возможности настраивать их и изготавливаются из компонентов низкого качества, таких как катушки с магнитным сердечником. Способ увеличить индуктивность и использовать меньше проводов — это добавить ферритовый сердечник, но катушки, сделанные таким образом, могут насыщаться и могут вызывать слышимые искажения.

Я купил их, чтобы попробовать бок о бок с моими самодельными и, возможно, вытащить осциллограф и генератор функций, чтобы измерить, насколько точен отклик фильтра на обоих.

Вперед! Наполнение коробки приведет к смачиванию (но не к отсыреванию — в ней нет воды!) Некоторые резонансы внутри коробки, а также заставят коробку «казаться» больше. Не вдаваясь в подробности этого эффекта, он связан с тем, что набивочный материал поглощает тепло (в форме звуковой энергии) более эффективно, чем коробчатая коробка, заполненная только воздухом.
Вы можете рассчитывать, что это увеличение кажущегося объема будет где-то в диапазоне от 15 до 25%, поэтому это необходимо решить перед проектированием коробки, чтобы вы могли сделать ее подходящего размера. Идеальный «Qtc» для запечатанного бокса — 0,7, и добавление начинки снизит Qtc для того же бокса тома. Я использовал обычный утеплитель для стен — стекловолокно — обрезанный по размеру, чтобы он аккуратно поместился внутри:

При разработке коробки я считал увеличение громкости примерно равным объему, уменьшенному задней стороной динамиков и кроссовера, поэтому нет чистого изменения в расчетном объеме.

С высококачественной начинкой я могу установить драйверы, начиная с твитера. Мне сначала пришлось сделать прокладку, чтобы предотвратить утечку:

Низкочастотный динамик уже имеет прокладку, полоску самоклеящейся пены вокруг фланца. Это то, что я обычно использую, но под рукой не было:

Еще одно замечание по драйверам: они обычно имеют только прямые отверстия, но я люблю зенковать, а затем закрашивать свежий срез черным маркером:

Таким образом, винты сидят заподлицо и выглядят намного аккуратнее:

Когда первый готов и установлен, я настроил тест прослушивания, и вы можете услышать его результаты в конце этого видео сборки:

Humble Homemade Hifi — дизайн кроссовера

Скромный домашний Hifi Дизайн кроссовера В настоящее время наш портфель заказов заполнен до января 2022 года.Мы с нетерпением ждем новых заказов после этой даты. Благодарим вас за понимание. В Humble Homemade Hifi мы предлагаем все этапы проектирования кроссоверов для акустических систем. Это может варьироваться от базового кроссовера, основанного только на моделировании, до полностью индивидуального проектирования с использованием реальных измерений. Для проектов, основанных только на моделировании, мы моделируем драйверы и корпуса так, чтобы были приняты во внимание такие вещи, как дифракция на краях, потери на перегородках, временная задержка между драйверами и портом и т. Д.Кривые импеданса и частотные кривые затем генерируются с использованием этих симуляций в сочетании с обширными реальными данными, которые были собраны в течение многих лет. В результате получается схема с несколькими вариантами настройки по своему вкусу. За эту базовую конструкцию кроссовера мы взимаем плату в евро. 95, — не облагается налогом (за пределами ЕС) или EUR. 114,95, включая налог с продаж (внутри ЕС). Эта цена указана за динамик с максимум тремя драйверами. Для более сложных проектов будет сделано предложение. Обратите внимание, что такая конструкция кроссовера, основанная только на моделировании, не даст таких хороших результатов, как результат, основанный на реальных измерениях ваших реальных громкоговорителей.Это связано с тем простым фактом, что реальные измерения более точны и надежны, чем моделированные данные. С более точными данными можно добиться большего. Полный дизайн кроссовера на реальных динамиках — это чрезвычайно трудоемкий процесс, который включает не только множество измерений и моделирования, но также создание прототипов кроссоверов и обширные сеансы прослушивания. Это, конечно, дороже и требует наличия реальных динамиков здесь, на месте. Также предлагаем услугу по поставке комплектующих и сборных кроссоверов.Выбор компонентов определяется сочетанием таких факторов, как личный вкус и соответствие системы, и, конечно же, доступный бюджет. Основываясь на нашем опыте, мы можем посоветовать, какие компоненты лучше всего подходят. По звучанию мы всегда ищем наиболее нейтральный вариант, но при необходимости можно учитывать и определенную «подпись». Мы просто взимаем с вас стоимость деталей, печатных плат, на которых они установлены, и номинальную плату за сборку. Кроме того, если у вас уже есть кроссовер, для которого вы хотели бы, чтобы мы построили кроссоверы в сборе, отправьте нам электронное письмо со схемой, и мы предоставим вам расценки.Все указанные цены действительны в течение 30 дней с даты, указанной в коммерческом предложении. Если указаны расценки, цена останется по согласованной цене, если вы не потребуете дополнительных работ. Срок изготовления кроссоверов, изготовленных по индивидуальному заказу, составляет от 6 до 8 недель. Что говорят наши клиенты ……….. «Привет, Тони, они звучат просто фантастически !! Идеально сбалансированы.Очень плавный, контролируемый и теплый. С моей последней настройкой большая часть цифровой музыки звучала жестко и плохо по сравнению с записями, и теперь компакт-диски прямо здесь! Большое спасибо за вашу прекрасную работу и руководство ». (Уилл, Нью-Йорк, Соединенные Штаты Америки — индивидуальный дизайн и сборка кроссовера) «Наконец-то я закончил восстанавливать свои колонки вместе с вашими кроссоверами. Это заняло у меня много времени. Я очень беспокоился о кроссовере, думая, что он выйдет из строя.У меня есть многолетний опыт работы с кроссоверами первого порядка, но никогда не работал с кроссоверами второго порядка с обратной полярностью. Звук — МАССИВНОЕ улучшение. Честно говоря, я не ожидал, что это будет намного лучше, просто немного. Мои колонки уже отлично звучали. Все друзья семьи думали, что они великолепны. По сравнению с колонками на сумму 50 000 австралийских долларов в магазинах мои колонки уже звучали намного лучше, чем большинство других. Но сейчас они в другой лиге. Качество звука очень детализировано. Более определенное. Точнее. Каждый водитель точнее.Я думаю, лучший способ описать это — это раньше, когда это была отличная фотография, но теперь фотография кристально четкая, хотя, как и раньше, немного не в фокусе. Я могу увеличить громкость усилителя намного больше. Так безопаснее. Басы тоже лучше, раньше качество басов и общего звука зависело от позиции слушателя. Теперь не имеет значения, где я хожу по комнате, басы везде звучат хорошо …. у вас все получилось идеально ». (Рокко, Перт, Австралия — индивидуальный дизайн кроссовера) «Привет, Тони, просто хочу сообщить, что кроссоверы прибыли, и я очень ими доволен.Спасибо за отличный сервис ». (Джерри, Южный Кройдон, Великобритания — дизайн и сборка кроссовера на заказ) «Я слушаю Sim 03 в течение нескольких месяцев, и я очень счастлив. Дизайн динамиков ультра-музыкальный, и когда они врываются, они менее болезненны в размещении и дают удивительно согласованную звуковую сцену. Вы прибили этот дизайн . Sim 02 изначально был немного мрачным / непринужденным. С настройками, которые вы рекомендовали, я изменил номинал резистора и конденсатора, и у меня поежился, когда я впервые слушал динамики с установленным новым кроссовером, они звучали так хорошо .Я не могу отблагодарить вас достаточно ». (Скотт, Гринвич, Соединенные Штаты Америки — нестандартный дизайн кроссовера) «Просто хотел бы рассказать вам о кроссоверах. Хороший размер, и они прекрасно вписываются в коробки динамиков. Я припаял кроссоверные кабели к драйверам, как вы посоветовали. Звук отличный! Высокие частоты детализированы, но не резкие. Середина баса потрясающая. Постановка определенно шире и намного точнее. Кроссоверы действительно раскрыли потенциал драйверов.»(Саймон, Сингапур — кастомные кроссоверы для колонок DIY) «Сегодня днем ​​прибыл деревянный корпус кроссовера. Мне потребовалось 1,5 часа, чтобы все настроить и запустить, и какой красивый звук они производят. Я даю время, чтобы все сгорело, и поэтому я пока не занимаюсь критическим прослушиванием, но уже , Я могу сделать вывод, что вы спасли мои колонки! Вы проделали замечательную работу, я очень рад. Сегодня днем ​​зашел друг, чтобы обсудить дела, я сыграл для него пару песен, и он утверждает, что это дало ему мурашки по коже.»(Гарри, Шанхай, Китай — кастомные кроссоверы для колонок DIY) «Итак, я некоторое время слушал свои колонки с новыми кроссоверами и могу сказать, что теперь у меня есть понимание того, что действительно хороший кроссовер может сделать для звука. Дело не только в том, что качество воспроизведения более точное. , именно постановка заставляет музыку превращаться в то, что она играет для меня и вокруг меня, а не просто для меня. Прекрасным примером является «Весна священная» Стравинского, в которой теперь есть пространство, глубина и музыкальное качество, которых не было раньше.»(Майк, Миннеаполис, Соединенные Штаты Америки — фильтры для колонок DIY) «Наконец-то я закончил со своими колонками. Без вашей помощи это было бы действительно сложно. Так что у меня нет слов, которыми я могу поблагодарить вас за то, что вы потратили время, знания и опыт, чтобы помочь мне. Кроссовер, который вы разработали работает отлично, и я не думаю, что я что-то изменю.Звук действительно чистый, благодаря высоким частотам, которые звучат воздушно, свежо и в то же время хорошо сбалансированы с остальным спектром.Звук насыщенный по тональности и отличный тембр. В общем, действительно хорошие колонки собственного изготовления. Это стоит гораздо больше, чем вложенные ресурсы. Впервые за 30 лет я доволен своим звуком. Большое спасибо. «(Владо, Хорватия — фильтры для колонок своими руками) «Пришли кроссоверы, и мы их подключили. Сразу можно было услышать улучшения. Как вы и сказали: более широкая и глубокая звуковая сцена и больше деталей сверху вниз. более плотный чистый бас.Мой друг, который был здесь из аудиоклуба, просто сидел и удивлялся, он думал, что они могут легко конкурировать с динамиками от 25 до 30 000 долларов. Примерно через неделю дизайнер кроссовера закончил работу, и он тоже был впечатлен. Он очень тугой, но когда он ушел, он посмотрел на меня и сказал, что собирался подумать над тем, чтобы поставить в свои динамики детали получше. Потом подошел краснодеревщик и не поверил улучшениям, сказал, что не может обнаружить никаких недостатков. Краснодеревщик собирается сделать себе пару колонок.Тони, я не могу тебя отблагодарить, я очень счастлив. Тони, с тобой было приятно работать, твой профессионализм и щедрость — лучшее, что я когда-либо встречал. Я могу сказать, что ты хороший человек. Большое спасибо, лучшее, что я когда-либо делал в аудио ». (Джей, Киркланд, Соединенные Штаты Америки — фильтры для динамиков DIY) Проектирование кроссоверов для громкоговорителей Кроссовер — это сердце и душа любой акустической системы. Даже лучшие в мире драйверы, установленные в хорошо построенном корпусе, могут звучать ужасно, если типология кроссовера и качество используемых компонентов кроссовера не спроектированы и реализованы должным образом.Фильтр громкоговорителя выполняет несколько функций, основная из которых состоит в том, чтобы разделить частотный спектр на большие части, с которыми могут справиться соответствующие драйверы. Низкочастотный динамик должен быть ослаблен перед тем, как он начнет излучать на высоких частотах, высокочастотный динамик должен иметь защиту от низких частот, чтобы вы не взорвали его! Теперь это может показаться простым: вы просто смотрите таблицы данных каждого драйвера, видите, в какой области они перекрываются, выбираете точку пересечения где-нибудь в середине этого региона, вводите данные в один из многих онлайн-калькуляторов кроссовера — и бинго ! К сожалению, как и в большинстве случаев в жизни, создание кроссовера для громкоговорителей далеко не так просто. Во-первых, драйверы громкоговорителей не имеют линейных плоских частотных и импедансных кривых. Нагрузка, которую драйвер представляет для усилителя, состоит из сложного электрического импеданса, комбинации сопротивления, а также емкостного и индуктивного реактивного сопротивления. Драйвер громкоговорителя не имеет постоянного сопротивления в своем частотном диапазоне, а сопротивление, которое изменяется в зависимости от частоты. Индуктивность звуковой катушки возрастает в сторону более высоких частот, драйвер имеет механические резонансы, корпус изменяет электрические и механические характеристики динамика и т. Д.(источник: http://en.wikipedia.org/wiki/Loudspeaker). Например, мидвуфер с номинальным сопротивлением 8 Ом может иметь пик более 100 Ом и спад до 6 Ом. Таким образом, все статические диаграммы, таблицы и онлайн-калькуляторы становятся совершенно бесполезными. Они основаны на постоянных значениях. Таким образом, единственный способ правильно спроектировать кроссовер громкоговорителей — это провести очень точные измерения каждой из частотных кривых и кривых импеданса динамика с их соответствующими акустическими и электрическими фазовыми характеристиками в их окончательных корпусах и после того, как они полностью прогорят.Также необходимо построить каскадные графики, чтобы увидеть, есть ли какие-либо части частотного спектра, затухание которых занимает слишком много времени. И добавьте несколько измерений внеосевой частоты, чтобы проверить проблемы дифракции на краях перегородки, и некоторые измерения искажений для обнаружения любых других неприятностей. И не забудьте также измерить выходную мощность порта — особенно с двусторонней системой, из порта фазоинвертора может излучаться довольно небольшая энергия средних частот! После тщательной интерпретации всех этих данных соответствующие разделы вводятся в точное и универсальное программное обеспечение для моделирования, и моделируются несколько типологий и вариантов кроссовера.Вот где пригодится более чем 35-летний опыт, чтобы понять, что имеет потенциал, а что является пустой тратой времени. В результате этого моделирования получается около 5 или 6 различных схем кроссовера, каждая из которых, кажется, дает более или менее плоский график суммарных частот, кривую импеданса, подходящую для усилителя, и достаточно удобна для используемой комбинации драйвер / кабинет. Они могут различаться по крутизне склонов, точке пересечения, иметь множество дополнительных корректирующих сетей или быть относительно простыми и т. Д. И т. Д.Каждый из этих 5 или 6 различных кроссоверов затем создается в реальной жизни с использованием компонентов стандартного качества и тщательно прослушивается. Эта часть конструкции кроссовера довольно интересна, поскольку позволяет вам услышать, как различные комбинации драйвера / кроссовера работают (или не работают) вместе. Некоторые комбинации «гармонируют» лучше, чем другие, но все они имеют свои собственные звуковые сигнатуры. После этого длительного периода оценки у вас остается примерно половина схем кроссовера, которые все еще кажутся нормальными.Тогда пора снова измерить. Эти измерения покажут любые потенциальные «проблемные области» и вместе с их звуковыми характеристиками помогут сузить варианты. Для простоты: допустим, у вас остались две возможности фильтра, и оба они звучат неплохо. С недавними измерениями на затылке, дальнейшим моделированием этих кроссоверов и еще большим количеством сеансов прослушивания вы пытаетесь «настроить» эти два варианта до тех пор, пока не почувствуете, что больше не можете «сжимать» их. Пусть оба соревнуются между собой, как этакая «перестрелка» ораторов.Когда кроссовер A кажется победителем с точки зрения звука и измерений, тогда «настраивайте» кроссовер B еще больше, пока он не окажется на высоте. Продолжайте этот процесс как можно дольше, сочетая постоянные измерения с прослушиванием всех типов музыки, от струнного квартета до биг-бэнда, от электронного танца до больших оркестровых и хоровых произведений (см. Мою страницу «Музыка» для вдохновения). Не совершайте ошибку, слушая только те так называемые аудиофильские записи джаз-трио, которые вы часто слышите на hifi-шоу.Они всегда звучат хорошо, даже на дрянной системе. Дайте им что-нибудь полезное, например, хорошую порцию Weihnachtsoratorium Иоганна Себастьяна Баха. Эта часть дизайна кроссовера не имеет ничего общего с личным вкусом и не является частью какой-либо стадии «озвучивания». Единственное, о чем вы должны думать на этом этапе, — это такие вещи, как баланс, нейтралитет, звуковая сцена и согласованность. Через некоторое время у вас должна остаться схема кроссовера, которая очень хорошо измеряет и очень хорошо звучит.Он послужит основой для финального этапа проектирования. Теперь пришло время тонкой настройки, согласования системы и немного личного вкуса. Далее кроссовер будет построен с использованием высококачественных компонентов кроссовера на наиболее ответственных позициях. Это может быть немного сложно, потому что вы должны учитывать сигнатуру драйверов громкоговорителей и т. Д., А также сигнатуру компонентов кроссовера. Все они должны хорошо сочетаться, чтобы сформировать синергию, которая поднимет систему на гораздо более высокий уровень.Нет смысла просто покупать «лучшие» компоненты, которые можно купить за деньги, шанс, что вы получите идеальное «совпадение» таким образом, весьма мал. То, что я обычно делаю в первую очередь (например) с двухполосной системой, — это начинаю с низкочастотного индуктора мидвуфера, потому что здесь выбор ограничен: воздушные сердечники разного диаметра, круглый провод, плоский провод, шестиугольный провод, литцевая проволока, медная фольга с полипропиленом или медная фольга с пропитанной бумагой — вот и все! Когда вы определились с вашей любимой катушкой индуктивности, пришло время для главного высокочастотного конденсатора твитера.Я часто смешиваю «ароматизаторы» в различных пропорциях, чтобы получить тот вкус, который мне нравится. По опыту я знаю, какие типы / марки хорошо сочетаются друг с другом, например, соль и перец, арахисовое масло и желе, рыба и чипсы, джин с тоником и т. Д. И т. Д. Еще одним важным для звука компонентом является резистор, который находится непосредственно в тракте сигнала твитера. Этот процесс замены повторяется для всех компонентов кроссовера. Например, для достижения максимальной когерентности я часто выбираю ту же марку и тип индуктора, что и для низкочастотного динамика (только меньшего размера) для высокочастотного индуктора, параллельного высокочастотному динамику. Последняя глазурь на торте — байпасы. Это компоненты с очень малой емкостью по сравнению с основной величиной. С обычным программным обеспечением для моделирования вы не увидите никакой разницы, когда они на месте, но они делают небольшие слышимые улучшения в таких вещах, как плавность, микродетальность и пространственная информация. Эти детали настолько дешевы, что вы можете использовать их в большинстве положений и смешивать несколько типов, пока не получите свой любимый вкус. Как вы уже догадались, проектирование кроссовера громкоговорителей может быть очень трудоемким и, следовательно, занимать очень много времени.Но количество времени может сильно варьироваться в зависимости от таких вещей, как выбор драйвера, размер и сложность громкоговорителя. Если вы создали свои собственные громкоговорители и ищете кого-нибудь для разработки кроссоверов, отправьте электронное письмо для получения предложения. Мы также создаем кроссоверы по спецификации, если у вас уже есть схема. Никакая часть этого веб-сайта не может быть воспроизведена в какой-либо форме без письменного согласия автора или по электронной почте. Дизайн можно использовать только в личных целях, коммерческое использование строго запрещено.Humble Homemade Hifi является дочерней компанией tg-acoustics — Торговой палаты 37138402 — Нидерланды Copyright Humble Homemade Hifi Последнее обновление 30.3.2021

Руководство по подключению кроссовера для динамиков

Руководство по подключению кроссовера для аудио динамиков DIY / FAQ

См. Учебное пособие по образцу кроссовера для получения дополнительной информации. Что такое кроссовер?

Люди могут слышать звуковые частоты от 20 до 20 000 Гц. Нет ни одного динамика, способного воспроизводить все частоты во всем этом диапазоне.Следовательно, необходимо использовать несколько динамиков. Обычно говорящему вредно производят частоты ниже, чем они были разработаны. Также, если два динамика производят звучат на тех же частотах, то звук на этих частотах будет громче. По этим причинам необходима схема определенного типа, чтобы гарантировать, что каждый динамик производит только определенный набор частот. Эта схема представляет собой кроссовер.

Ни один кроссовер не может полностью заблокировать все частоты за пределами кроссовера. точка.Вместо этого он фильтрует частоты в большей степени, чем частота уходит от точки пересечения. Определяется, насколько быстро он фильтрует звук по заказу кроссовера. Кроссовер 1-го порядка 6 дБ / октаву, 2-й порядка 12 дБ / октаву, 18 дБ / октаву третьего порядка и так далее. Логарифмическая шкала используется для частот. Октава — это удвоение (или уменьшение вдвое) частоты. Кроссовер нижних частот 2-го порядка на 1000 Гц уменьшит сигнал на 12 дБ на 2000 Гц, 24 дБ при 4000 Гц, 36 дБ при 8000 Гц…

Для справки: увеличение на 3 дБ вдвое громче и требует вдвое больше мощность усилителя для создания этого увеличения. Однако для людей изменение на 3 дБ минимальное заметное изменение. Чтобы динамик «звучал» вдвое сильнее, необходимо увеличить его на 10 дБ. громкий. И это увеличение на 10 дБ требует для создания более чем в 8 раз больше энергии. 2x мощность для 3 дБ, мощность 4x для 6 дБ, мощность 8x для 9 дБ, мощность 16x для 12 дБ …

Что делает кроссовер?

Основные компоненты кроссоверов — это катушки индуктивности и конденсаторы.Индукторы становятся более реактивный (увеличение сопротивления переменного тока) по мере увеличения частоты и, следовательно, более низкий звуковое давление на водителя все больше и больше по мере увеличения частоты. Конденсаторы работают как раз наоборот. Они имеют более высокое сопротивление переменному току при уменьшении частоты. Катушки индуктивности, конденсаторы и резисторы также используются в других схемах, таких как режекторные фильтры. и схемы ослабления, которые иногда могут быть включены в «кроссовер».

Зачем строить кроссовер?

Намного дешевле и проще купить серийный кроссовер, чем строить его, но помните, что универсальный кроссовер не был специально разработан для ваших динамиков.Каждый динамик индивидуален, и схема, необходимая для достижения оптимальной производительности, не может можно найти в каталоге. Стандартные кроссоверы также обычно используют более дешевые компоненты, такие как индукторы с высоким сопротивлением, в которых используются тонкие провода.

Что такое фазовый сдвиг?

Фаза — это время сигнала, а сдвиг — это степень задержки, которая возникает на сигнал при прохождении через кроссовер. Каждый заказ кроссовера представляет фазовый сдвиг на 90 градусов. Сдвиг на 180 градусов — это обратная волна. Если 2 динамика сдвинуты по фазе на 180 градусов, то они будут компенсировать друг друга, где бы они ни производили те же частоты.Даже с кроссоверами оба динамика будут воспроизводить звук для на несколько октав за точкой кроссовера. Если возникнет эта проблема, будет заметный провал АЧХ в точке кроссовера. Для решения этой проблемы, подключите один, но не оба динамика назад (+ к -). Обычно проблемы с фазовым сдвигом встречается только с кроссоверами 2-го (или 6-го) порядка, но может также возникать при использовании несколько 2-полосных кроссоверов в 3-полосной (или более) акустической системе. Единственный способ действительно найти и исправить проблему фазового сдвига пробует все возможности реверсирования ведущий спикер.Если перестановка выводов делает звук системы громче, значит, вы знаю, что вы устранили проблему.

Что такое индуктивная связь?

При использовании в кроссовере более одного индуктора электромагнитные поля индукторов могут мешать друг другу, вызывая неприятный результат. Вот почему лучше оставить индукторы как можно дальше друг от друга. Кроме того, держите поля в противофазе друг с другом, вращая индукторы 90 градусов. Как показано ниже, возможно иметь 3 индуктора в противофазе.

Зачем мне нужны качественные компоненты кроссовера?

И индукторы, и конденсаторы будут иметь некоторое сопротивление. Обычно он небольшой но иногда оно может быть больше, чем сопротивление самого динамика. Поскольку вся сеть кроссовера основана на сопротивлении динамиков, это может быть очень Плохо. Для вуфера на 8 Ом с низкой точкой кроссовера катушка индуктивности в фильтре низких частот может быть 16 Ом, а то и выше. При комбинированной нагрузке в 24 Ом усилитель не выдержит почти столько мощности, сколько должно.Есть несколько способов обойти эту проблему. Первый — покупать дорогие комплектующие.

Какой тип индуктора мне купить?

Индукторы обычно представляют собой просто катушку из медной проволоки, иногда сотни. футов в длину. Медь — единственный реалистичный материал, который можно использовать. Один способ понизить сопротивление заключается в использовании более толстой проволоки. Вы можете приобрести более дорогую катушку, в которой используется тяжелый калибр проволоки. Переход с 19 г на 14 г увеличивает цену как минимум в 5 раз. Использование серебра увеличивает стоимость еще 20х. Есть также более дорогие индукторы из медной фольги , но работать несколько лучше.Некоторые катушки индуктивности имеют железный или ферритовый сердечник в середине катушки. Этот сердечник уменьшает количество медного провода, необходимого для катушки, и, следовательно, снижает сопротивление. Проблема в том, что эти ядра вызывают некоторые искажения. Для катушек индуктивности меньшего размера используйте один без сердечника — индуктор с воздушным сердечником. Для больших катушек индуктивности, необходимых для кроссовера сабвуфера, индуктор с воздушным сердечником может оказаться невозможным. В этих случаях используйте ферритовый сердечник. Если вы хотите попробовать сделать индуктор самостоятельно, чтобы сэкономить деньги, ознакомьтесь с Калькулятор индуктивности для получения информации о намотке собственных катушек.

Конденсатор какого типа мне следует купить?

Что касается конденсаторов, вашим основным типом является полярный конденсатор Electrolytic . Они дешевы, но плохо пропускают высокие частоты. Mylar Конденсаторы дороже, но они лучше подходят для аудио, потому что они лучше работают на высоких частотах, имеют меньшую индуктивность и сопротивление. Металлизированный Конденсаторы полипропиленовые — лучшие, но они намного дороже. Опять же, не забудьте изучить сопротивление этих компонентов перед покупкой.

Какой тип резистора мне купить?

При выборе резистора следует учитывать как сопротивление, так и мощность. Допустимая мощность резистора указана в ваттах. Убедитесь, что ваши резисторы выдерживают по крайней мере, требования к мощности вашей схемы. Резисторы со слоем оксида металла (MOX) не имеют остаточной индуктивности. и лучше всего подходят для высокочастотных и среднечастотных динамиков. Как правило, они не обладают достаточной мощностью. для вуферов, где следует использовать резисторы, изготовленные методом песчаного литья с проволочной обмоткой.

Я не могу найти катушку индуктивности / конденсатор / резистор нужного мне значения. Что мне делать?

Когда вы покупаете катушки индуктивности, конденсаторы или резисторы, обычно есть только определенные значения. имеется в наличии. Эти значения относятся к диапазонам E, обсуждаемым в Цвета резистора . Вот почему значения в таблицах кроссовера для 1-й , 2-й , 3-го порядка кроссоверы Баттерворта имеют значения немного отличаются от тех, которые дает калькулятор кроссовера.Эти таблицы используют общедоступные катушки индуктивности и конденсаторы. Если вы не можете найти нужный вам компонент, тогда выбрать ближайший матч. Вы также можете комбинировать два компонента в Parallel или Series чтобы получить другое значение, которое вы обычно не можете найти.

Как мне объединить 2 (или более) кроссовера в систему с 3 (или более) динамиками?

При работе с 3 и более динамиками хотя бы один динамик должен быть полосным. Bandpass означает, что динамик имеет фильтр высоких частот (HPF), который отфильтровывает низкие частоты и позволяет пропускаются высокие частоты, и фильтр нижних частот (LPF), который отфильтровывает высокие частоты и пропускает низкие частоты.В трехходовой системе только средний будет полосой пропускания. В системе с 4 динамиками два динамика являются полосовыми. При подключении нескольких динамиков вы обычно начинаете с самого большого динамика. Все громкоговорители выше этого проходят через HPF. Возможная 4-ходовая система будет выглядеть так.

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.

В каком порядке я размещаю компоненты в кроссовере?

Не существует стандарта относительно того, какие части идут первыми, но наиболее распространенным методом является кроссовер, затем L-Pad, а затем режекторный фильтр серии.Обратите внимание, что L-Pad и Notch Filters не требуются в вашем кроссовере.

Проект сети с пассивным кроссовером

Проект сети с пассивным кроссовером

Elliott Sound Products

Конструкция пассивных кроссоверов

Авторские права © 2001 — Род Эллиотт
Страница Обновлено 3 мая 2012 г. Вершина

---

Указатель статей
Главный указатель

---

Содержание

---

1.0 Введение

Хотя в других местах есть много статей, в которых обсуждается конструкция пассивного кроссовера, не все они следуют научному подходу. Есть несколько нестандартных конструкций, разбросанных по всему Интернету, которые являются показательным примером, и если в какой-либо статье, которую вы видите, не описывается настоящая наука, лучше избегать этого.

Настоятельно рекомендуется прочитать Project 82 — Loudspeaker Test Box. Это сделает излишним часть описанного ниже тестирования, и вы сможете сразу увидеть, какая сеть лучше всего подходит для ваших драйверов.Тем не менее, он не поддерживает режекторные фильтры, поэтому вам все равно может потребоваться математическое определение (или просто обмануть и использовать электронную таблицу)

Большинство людей, прочитавших мои страницы, знают, что я не фанат пассивных кроссоверов. Однако иногда это единственный разумный подход или он необходим по финансовым соображениям или просто для простоты. Прежде чем принять решение об использовании пассивного, а не активного кроссовера, следующая статья вас удивит — возможно, даже достаточно, чтобы вы все-таки решили стать активным.

Там, где должны использоваться пассивные составляющие, я предпочитаю простую единицу измерения 6 дБ / октаву, но во многих случаях это невозможно — чаще всего из-за низкой скорости спада, которая может привести к передаче чрезмерной мощности в полосе заграждения. Это может возбудить резонансную частоту твитеров и вызвать «гудение» в верхних средних частотах — обычно незначительное, но тем не менее оно может быть слышно.

Обычный фильтр Баттерворта 12 дБ / октава все еще является наиболее распространенным кроссовером, но теперь он находится под угрозой из-за выравнивания Линквица-Райли.Последний имеет частоту кроссовера, при которой выходной сигнал каждого фильтра на 6 дБ ниже, и это имеет преимущество в виде нулевого повышения выходной мощности на частоте кроссовера. «Обычный» фильтр кроссовера на 3 дБ ниже при кроссовере, а суммарный выходной сигнал показывает небольшой пик на 3 дБ на частоте кроссовера. Это явление происходит как с электронными, так и с пассивными кроссоверами, использующими юстировку Баттерворта. Хотя для компенсации можно изменить частоту или крутизну высокочастотной или низкочастотной секции (обычно путем манипулирования амплитудой и фазовой характеристикой), это необычно для бюджетных моделей и отсутствует для серийных кроссоверов. сети.

У всех кроссоверных сетей есть проблемы. У некоторых больше, чем у других. Идеальный громкоговоритель — это одноточечный источник (т.е. небольшой по сравнению со всеми интересующими длинами волн), который воспроизводит все частоты. Такой драйвер невозможен с какой-либо доступной в настоящее время технологией, поэтому (как всегда) мы должны пойти на компромисс.

Наиболее распространенным компромиссом является использование двух (или более) громкоговорителей, каждый из которых оптимизирован для диапазона частот, который он должен покрывать. Поскольку крайне нежелательно, чтобы драйверы, предназначенные для высоких частот, подвергались воздействию низких частот (и наоборот), аудиосигнал разделяется на полосы с помощью кроссоверной сети — электронной или пассивной, либо их комбинации.

В этой статье я сосредоточился на двухполосной кроссоверной сети. Трехсторонний (и выше) станет кошмаром, если вы все время будете использовать пассивные кроссоверы. Я рекомендую, чтобы все кроссоверы низких частот были активными, и если вы должны использовать пассивную сеть, то это должно быть только для диапазона средних и высоких частот. Основные принципы применимы ко всем драйверам независимо от частотного диапазона, поэтому нетрудно экстраполировать приведенные примеры на низкочастотные сети.

Цель этой статьи — объяснить, как получить максимальную производительность от пассивной кроссоверной сети и избежать основных ошибок, которые ждут нас в наших усилиях. Кроссоверы не простые. Электронные блоки требуют, чтобы у нас было несколько усилителей (по одному на каждый драйвер громкоговорителя), а пассивные блоки накладывают другие ограничения и ограничения, не все из которых удовлетворительно решаются производителями громкоговорителей (включая некоторые компоненты высшего класса).

Здесь представлена ​​информация, которую я не встречал ни в одном другом материале по теме кроссоверов, за исключением моей статьи «Биэмпинг — не совсем волшебство, но близко». В частности, это связано со смещением частоты фильтра и выравниванием, которое происходит, когда звуковая катушка горячая. Поскольку с музыкальными сигналами никогда не будет достигнута стабильная рабочая температура, будет постоянно изменяться частота кроссовера и пик в частотной характеристике, где амплитуда зависит от мощности в любой момент времени.Это нельзя считать удовлетворительной ситуацией, и вполне возможно, что это одна из самых веских причин использовать активные кроссоверы, когда это возможно.

Следующая статья требует, чтобы вы хорошо знали, как пользоваться электронной таблицей или научным калькулятором. Чтобы сделать это правильно, необходимо провести множество расчетов и измерений, но конечный результат стоит затраченных усилий.

Рисунок 1.1 — Установка для проверки громкоговорителей

Вам потребуется настроить оборудование, показанное на Рисунке 1.1 для проведения любых тестов на динамиках. Милливольтметр может быть цифровым, но — только , если вы уверены, что он имеет достаточно хорошую частотную характеристику (многие цифровые измерители становятся очень неточными на частотах выше 1-2 кГц или около того). Частотомер также очень полезен, но не обязателен, если генератор хорошо откалиброван. Если используется усилитель мощностью более 10 Вт, убедитесь, что вы держите минимальную громкость — для большинства тестов потребуется максимум 1 В RMS, так что даже усилителя мощностью 1 Вт будет достаточно.

Электронная таблица доступна для выполнения математических вычислений за вас.Вам по-прежнему необходимо измерить драйверы, но после измерения вы можете просто вставить значения в электронную таблицу, чтобы получить отправную точку. Электронная таблица не может компенсировать все возможности, и почти всегда потребуется некоторое экспериментирование, чтобы прийти к оптимальному решению.

Таблица дизайна пассивного кроссовера

Когда вы используете электронную таблицу, вы должны использовать фактическое измеренное сопротивление громкоговорителей на интересующей частоте, а не указанное номинальное сопротивление.Использование показанного выше набора тестов позволяет сделать это довольно легко.

Помните, что после определения Zobel или режекторного фильтра для драйвера он становится частью драйвера . Сеть и драйвер должны быть рассматривается как один, поскольку цель сети состоит в том, чтобы удалить некоторые нежелательные характеристики подключенного драйвера — чаще всего нежелательные вариации импеданса.

Чтобы использовать набор для тестирования, выполните следующие действия…

• Отключите динамик и установите напряжение на удобный уровень (скажем, 1 В)
• Подключите динамик и измените частоту, чтобы найти центр «плоского» диапазона, где напряжение существенно не меняется
• Измерьте напряжение

Импеданс можно рассчитать на основе известного входного напряжения и напряжения, измеренного на громкоговорителе. Длинным путем (потому что так проще) …

Vr = Vin — Vs	Где Vr — напряжение на резисторе, Vin — напряжение без нагрузки, Vs — напряжение на динамике
I = Vr / R	Где I — ток, а R — номинал резистора — рекомендуется 10 Ом
Z = Vs / I

Предположим, что входное напряжение 1 В, R = 10 Ом и Vs = 400 мВ

Vr = Vin — Vs	1-0.4	0,6 В
I = Vr / R	0,6 / 10	0,06 A
Z = Vs / I	0,4 / 0,06	6,67 Ом

Этот расчет также выполняется с помощью электронной таблицы.

---

2.0 Типы фильтров

Сравнение настроек фильтров необходимо, чтобы читатель, не имеющий опыта в таких вопросах, знал, о чем я говорю. Есть три варианта настройки первичного фильтра, которые можно использовать, и они отличаются только коэффициентом демпфирования (или «Q»).Q, или «коэффициент качества» — это абстрактный термин, который применяется ко многим пассивным компонентам во многих приложениях и фактически является обратной величиной удвоенного коэффициента демпфирования (часто обозначаемого как ζ). Таким образом …

Q = 1/2 × d или …
d = 1/2 × Q

Интересная штука (если вы математик). Схема с демпфированием 0,5 имеет добротность 1, а схема с демпфированием 0,707 также имеет добротность 0,707. Схема с высокой добротностью (по определению) имеет низкое демпфирование и наоборот.Общие характеристики фильтра показаны в следующей таблице.

903 903 903

904 903 903

904

Фильтр	Основная характеристика	Прочие характеристики	Q
Баттерворт	Максимально плоская амплитуда	Самое быстрое время установления	от 0,5 до 0,7 (тип.) Примечание 1
Чебышев Примечание 2	Самый быстрый спад	Небольшие пики / падения	0.От 8 до 1,2 (тип.)

Таблица 1 — Характеристики фильтра

1 Истинный фильтр Бесселя имеет добротность 0,57, однако обычно используется много выравниваний «почти Бесселя».
2 В некоторых текстах также упоминается Чебычев.

Одно из «волшебных» чисел в электронике — √2, или 1,414, и его обратное, 0,707, и последнее можно увидеть в таблице как число, которое обеспечивает «максимально ровную» частотную характеристику. Это означает, что отклик в полосе пропускания будет настолько ровным, насколько это возможно, пока не будет достигнута частота среза (-3 дБ).Это формирует классический фильтр Баттерворта, который был основой почти всех широко используемых кроссоверных систем.

Фильтр Бесселя имеет более медленный и «неровный» отклик, который начинает спадать задолго до частоты среза, но имеет минимальный фазовый сдвиг (и лучший переходный отклик) и сравнительно мягкий. Фильтры первого порядка (6 дБ / октаву) не являются ни рыбой, ни птичьей — то есть их можно рассматривать как бедных Бесселя, Баттерворта и Чебышева в одном лице, и их добротность равна 0.5 — это не может быть изменено какой-либо топологией, независимо от того, используются ли электронные или пассивные кроссоверы.

Фильтр Чебышева характеризуется пиками и / или провалами в своей характеристике и обычно имеет (небольшое) повышение амплитуды непосредственно перед частотой среза, величина которой определяется Q. Чем выше Q, тем больше пик в ответе. В зависимости от порядка фильтра Чебышева он может иметь как пики, так и провалы. Многие вентилируемые сабвуферы используют реакцию Чебышева для настройки порта, как и многие герметичные корпуса.Q обычно составляет около 0,8, поэтому увеличение амплитуды составляет менее 1 дБ, но некоторые будут использовать Q до 1,0, чтобы громкоговоритель звучал так, как будто в нем больше басов.

Фильтры Чебышева редко используются в кроссоверах — некоторые электронные кроссоверы их использовали, но они встречаются крайне редко. Это выравнивание не будет обсуждаться далее (кроме случаев, когда оно происходит случайно из-за изменений импеданса).

---

3.0 Влияние динамика на отклик фильтра

Амплитуда и фаза фильтра легко строятся с помощью моделирования схемы.Амплитудную характеристику можно измерить с помощью простого генератора сигналов, небольшого усилителя мощности (для фильтров кроссовера громкоговорителей) и вольтметра переменного тока, который должен иметь полосу пропускания, покрывающую звуковой спектр — не все, особенно дешевые аналоговые и цифровые измерители. Фазовый сдвиг очень сложно измерить без осциллографа. Цифровые осциллографы обладают дополнительным преимуществом в виде курсоров, которые можно использовать для получения точных показаний временной задержки на любой заданной частоте, и на их основе можно рассчитать фазовый сдвиг.

К счастью, после получения достаточного количества информации измерения фазового сдвига обычно не требуются. Это значительно упрощает процесс проектирования, поскольку фазовый сдвиг любого данного типа фильтра будет известен заранее.

В этом разделе мы рассмотрим некоторые из возможных влияний, которые имеют (или могут иметь) отрицательное влияние на производительность кроссоверной сети. Некоторые из них хорошо известны и используются во многих (но далеко не во всех) коммерческих и любительских (DIY) громкоговорителях.Другие менее известны и полностью игнорируются практически всеми производителями громкоговорителей — возможно, по уважительной причине, а может быть, и нет.

---

3.1 Импеданс динамика

Одной из областей, где измерения важны при разработке пассивных кроссоверов, является сам драйвер громкоговорителя. Обычно в данных производителей очень мало информации, которая подготовит вас к поведению комбинации сети громкоговоритель / кроссовер, и эти данные обычно получают эмпирическим путем.В некоторых случаях указывается индуктивность звуковой катушки, и если да, то это может быть бонусом, как будет показано в ближайшее время.

При проектировании сети с пассивным кроссовером всегда следует включать показанные схемы коррекции импеданса, если только тщательное тестирование не показывает, что импедансы драйвера одинаковы по всей области кроссовера (т.е. ~ 2 октавы выше и ниже фактической частоты кроссовера). Это почти никогда не бывает с низкочастотными динамиками / среднечастотными динамиками, но некоторые высокочастотные динамики имеют плоскую кривую сопротивления.

Одним из больших преимуществ активной системы является то, что эти сети не требуются вообще, а стоимость пассивных частей может легко оказаться достаточной для покупки необходимых частей для создания небольшого усилителя твитера. В любой пассивной сети (за возможным исключением последовательно соединенного кроссовера первого порядка (6 дБ / октава)) стоимость относительно больших конденсаторов может быть намного больше, чем вы могли бы надеяться.

---

3.1.1 Низкочастотные и среднечастотные динамики

Почти в каждом случае частота кроссовера, выбранная для низкочастотного динамика и среднечастотного динамика, будет на частоте, на которой индуктивность звуковой катушки является значительной.По мере увеличения частоты влияние индуктивности звуковой катушки заключается в увеличении импеданса драйвера, и это наносит ущерб характеристикам кроссоверной сети.

Рисунок 3.1 — Эквивалентная схема громкоговорителя

Исследование смоделированного низкочастотного драйвера, изображенного на Рисунке 1, показывает большой пик при резонансе и относительно небольшой участок, где полное сопротивление является плоским. Это соответствует номинальному сопротивлению динамика, но, как показано ниже, охватывает ограниченный частотный диапазон.Самая большая проблема для кроссовера — это не резонанс (по крайней мере, для низкочастотного динамика), а рост импеданса, поскольку индуктивное сопротивление звуковой катушки начинает становиться значительным по сравнению с номинальным сопротивлением.

Рисунок 3.2 — Кривая импеданса имитируемого громкоговорителя

Зеленая линия на графике выше представляет «полуиндуктивность» звуковой катушки. Поскольку катушка окружена проводящим металлом (сталью), ее индуктивность не зависит от частоты. Это создает индуктивность с потерями, и поэтому она не может фактически достичь увеличения импеданса на 6 дБ / октаву (20 дБ / декаду), которое можно было бы обычно ожидать.Фактический рост варьируется от одного водителя к другому и не может быть смоделирован в общих чертах — его необходимо измерить. Реальный рост импеданса из-за индуктивности звуковой катушки (или полуиндуктивности) обычно составляет от 3 до 5 дБ / октаву. Для диапазона частот, который необходимо учитывать для кроссоверной сети, ошибка, вносимая в следующие формулы, минимальна, и ее можно игнорировать.

Это легче всего исправить с помощью сети Zobel (рис. 3.3), подключенной параллельно динамику.Когда индуктивное реактивное сопротивление увеличивается, емкостное реактивное сопротивление падает, и сопротивление обычно приравнивается к сопротивлению звуковой катушки постоянному току. В результате получается плоская кривая импеданса, как показано на Рисунке 3.4. Это абсолютно необходимо для правильного поведения кроссоверной сети, но, к сожалению, не используется во многих проектах. В результате возникает не совсем идеальный сдвиг частоты кроссовера и фазовая характеристика. Кроссовер может быть спроектирован для работы с импедансом, фактически представленным драйвером, и в этом случае он будет асимметричным, иметь индуктивность и емкость, отличные от теоретических значений, которые можно было бы ожидать.

В случае с динамиком, показанным выше, при типичной частоте кроссовера, возможно, 3 кГц, импеданс (смоделированный) составляет немногим более 28 Ом, или около 22 Ом для полуиндуктивности — представьте себе ошибку, если кроссовер рассчитан на 8 Ом. Ом использовались без поправки! Ну а если купить готовый кроссовер сетевой, то ровно то, что у вас в итоге получится. В ту же ловушку попадут даже многие проектные комплекты, как и некоторые (даже довольно дорогие) полные системы из вашего местного магазина Hi-Fi.

Рисунок 3.3 — Добавление сети Zobel с коррекцией импеданса

Сеть Zobel сглаживает импеданс динамика, но за счет рассеивания мощности и несколько ниже ожидаемого общего импеданса. Естественно, мощность, рассеиваемая резистором, превращается в тепло, а не в звук, что снижает эффективный КПД. Более низкий импеданс может вызвать некоторую нагрузку на некоторые усилители, но большинство из них должно выдержать небольшую дополнительную нагрузку. С самого начала следует понимать, что сглаженная кривая импеданса не делает динамик лучше (или даже иначе) на более высоких частотах — единственная цель сети Zobel — гарантировать, что импеданс, представленный в кроссоверной сети, по существу остается. постоянна во всем частотном диапазоне, где изменения могут вызвать недопустимое изменение частотной характеристики в сети фильтров.Определение требуемых значений для сети Zobel проще всего выполнить путем измерений и экспериментов. Обратите внимание, что здесь предполагается «обычный» усилитель с низким выходным сопротивлением.

После определения сеть Zobel рассматривается как часть громкоговорителя. Все измерения или расчеты для кроссоверной сети должны включать сеть Zobel и драйвер громкоговорителя вместе взятые. Если все сделано правильно, комбинация этих двух параметров даст достаточно ровный и стабильный импеданс во всей области кроссовера.Это приведет к созданию кроссовера с минимально возможной ошибкой.

Если индуктивность звуковой катушки известна, то подходящее значение емкости можно легко вычислить. Первое, что нужно определить, это частота, при которой индуктивное сопротивление равно сопротивлению звуковой катушки постоянному току …

f _o = R _e / (2 × π × L _e )

Где …

f o	частота
R e	Сопротивление звуковой катушки
L e	Индуктивность звуковой катушки

Как только эта цифра найдена, можно легко рассчитать емкость для сети Zobel…

C = 1 / (2 × π × f _o × R _e )

Используя смоделированный динамик выше в качестве примера, мы уже знаем, что сопротивление R _e составляет 6,2 Ом, так что …

f o = 6,2 / (2 × π × 1,5 м)	658 Гц
C = 1 / (2 × π × 658 × 6,2)	39 мкФ

Неудивительно, что это почти то же самое значение, которое было найдено при моделировании, поэтому мы можем с уверенностью предположить, что формула работает и ее достаточно просто использовать.Сопротивление будет , примерно равно сопротивлению звуковой катушки — в некоторых случаях может потребоваться небольшое изменение, но это вряд ли будет значительным.

Хотя конденсатор не обязательно должен быть «аудиофильского» качества, и можно использовать биполярный электролит, основная проблема с биполярами заключается в том, что они нестабильны во времени. Я рекомендую использовать колпачок из полиэстера, полипропилена или маслонаполненной бумаги, и предполагаю, что вы столкнетесь с немалыми расходами, чтобы правильно реализовать эту схему.Стоит ли оно того? Совершенно верно!

Рисунок 3.4 — Результирующая кривая импеданса громкоговорителя / Зобеля

Красная кривая показывает нескорректированный импеданс, а зеленая кривая показывает импеданс с установленной схемой коррекции. Естественно, важно, чтобы кроссовер был рассчитан на фактическое (а не номинальное) импеданс, представленный драйвером на частоте кроссовера. Динамик на 8 Ом в реальности редко будет иметь сопротивление 8 Ом, и это особенно верно, когда используется схема коррекции импеданса.

Как отмечалось выше, можно также спроектировать кроссовер для импеданса, фактически представленного на частоте кроссовера, но это зависит от частоты. Если импеданс не остается достаточно постоянным, по крайней мере, на 2–2,5 октавы выше и ниже частоты кроссовера, нельзя ожидать, что сеть обеспечит предсказуемый отклик. Как прямой результат этого, пассивный кроссовер 6 дБ / октаву на (скажем) 300 Гц (для среднечастотного динамика) едва ли приемлем из-за пика импеданса низкочастотного динамика.Хотя можно выровнять пик импеданса вуфера, необходимые компоненты будут очень большими (электрически и физически) и будут очень дорогими.

Если громкоговоритель установлен в вентилируемом корпусе, потребуется уравнять два пика импеданса — это может стать очень утомительным и дорогостоящим в реализации. Обычно выравнивание пиков импеданса вуфера мало что дает, а если используется электронный кроссовер, нет абсолютно никаких причин для этого.

Когда вы завершили создание сети, подключите ее (и динамик) к испытательной установке, показанной на рисунке 1.1, и измерьте отклик. Она должна быть достаточно ровной (в пределах 1 дБ) до самой высокой частоты, представляющей интерес.

Обратите внимание, что не обязательно корректировать импеданс для соответствия наименьшему измеренному значению, как показано выше. Например, если в сети Zobel используется резистор 10 Ом и конденсатор 22 мкФ, импеданс будет в пределах 0,5 Ом от 2 кГц, поэтому эффективное сопротивление составляет 10 Ом на частоте 2 кГц и выше, и именно для этого вы должны спроектировать компоненты кроссовера.Преимущество заключается в более низких потерях мощности и более высоком импедансе усилителя, но для более высокого импеданса требуется большая индуктивность и меньшая емкость в кроссоверной сети. Естественно, отклик и работоспособность говорящего от этого не меняются.

Однако сама кроссоверная сеть больше не сможет использовать одни и те же значения компонентов для секций высоких и низких частот, что усложняет сбор необходимых частей. Если вам действительно повезло, вы можете просто добавить последовательный резистор подходящего номинала к высокочастотному динамику для ослабления, таким образом сделав одинаковые импедансы низкочастотного динамика (с сетью Zobel) и высокочастотного динамика.Вполне возможно, что вам сойдет с рук эта уловка, особенно если вы используете высокочастотный динамик с ферро-жидкостным демпфированием, который не показывает значительного пика резонансного импеданса и плоского импеданса на октаве (или более) по обе стороны от частоты кроссовера.

---

3.1.2 Среднечастотные и высокочастотные драйверы

Большинство высокочастотных и среднечастотных динамиков могут выиграть от использования схемы компенсации на их резонансной частоте при использовании пассивного кроссовера. Это особенно верно, если вы используете кроссовер с медленным спадом или если частота слишком близка к резонансной частоте драйвера.С фильтром 6 дБ / октаву я предлагаю абсолютный минимум около 1,5 октавы между резонансом драйвера и частотой кроссовера. Поэтому высокочастотный динамик с резонансом 900 Гц должен быть пересечен как минимум на 2500 Гц, но желательно выше. Если вы используете минимально возможное разделение частот, на резонансе высокочастотного динамика будет небольшой пик — это комбинация самого резонанса высокочастотного динамика и того факта, что кроссовер не может поддерживать правильный спад при изменении импеданса нагрузки.

Хотя якобы существуют формулы для расчета значений, необходимых для создания сети, полное сопротивление которой прямо противоположно пику резонанса, я полагаю, что они имеют минимальное применение на практике. Один, который я видел, требует параметров Thiele / Small, и они редко доступны, в частности, для твитеров. Можно было бы измерить параметры, но усилия для этого равны (или больше) усилий, необходимых для экспериментов с несколькими выбранными значениями. С опытом это станет довольно легко, хотя и немного утомительно.

Рисунок 3.5 — Резонанс твитера

Эксперименты упрощаются с помощью следующей процедуры. Первое требование — построить график импеданса высокочастотного или среднечастотного динамика, что должно быть выполнено с разумной точностью. Сопротивление, используемое в сети, будет равно сопротивлению звуковой катушки постоянному току — по крайней мере, это довольно просто. С помощью процедуры, описанной ниже, я в конце концов пришел к сети, показанной на рис. 3.6 — эту схему сложно реализовать, особенно с относительно большой емкостью.Опять же, конденсатор не обязательно должен быть «аудиофильского» качества, поэтому в этой схеме также можно использовать биполярный электролитик, но применяются те же предостережения, что и в случае схемы компенсации индуктивности вуфера. Биполярный электролит со временем изменит значение, и характеристики схемы компенсации будут ухудшаться по мере того, как емкость уменьшается с возрастом.

Есть веские основания для производителей среднечастотных и высокочастотных динамиков предложить компенсированную версию своих драйверов, которая значительно упростит процесс.По крайней мере, необходимо предоставить необходимые параметры, чтобы мы могли рассчитать необходимые значения. К сожалению, я никогда не видел параметров или предлагаемой схемы со спецификациями для любого твитера — ИМХО, это самое меньшее, что производители могут сделать, чтобы помочь нам всем в этом. Вместо этого мы предоставляем нашим собственным устройствам определять сеть методом проб и ошибок. Я нахожу это несколько раздражающим.

Рисунок 3.6 — Схема компенсации и эквивалентная схема твитера

К сожалению, получить необходимые детали для большинства твитеров крайне сложно.Резонанс почти всегда указывается, но в большинстве случаев трудно найти индуктивность звуковой катушки, не говоря уже о Qts и Vas, которые позволили бы рассчитать требуемую сеть. Значения, которые я использовал при моделировании, предполагаются и дают резонанс примерно на нужной частоте — в действительности (конечно) будет иначе, и она будет еще больше отличаться от одного твитера к другому. Некоторые базовые измерения ряда твитеров подтвердили, что моделирование не так уж и далеко, хотя оно может быть немного шире, чем у некоторых твитеров.

Помните, что сопротивление катушки индуктивности необходимо вычесть из сопротивления, используемого в цепи компенсации. В показанном выше примере сопротивление индуктора составляет 1,1 Ом, поэтому необходимое сопротивление составляет 4,7 Ом. Это то место, где индуктор с высоким сопротивлением не является недостатком, и он может легко рассеивать мощность, потому что он будет физически большим. Имейте в виду, что если индуктор нагревается при нормальном использовании, его сопротивление возрастает!

Добротность схемы компенсации должна быть такой же, как резонансная добротность, иначе она просто образует резкую выемку в середине резонансного пика (Q слишком высокая) или широкая выемка, охватывающая резонанс (Q слишком низкая).К сожалению, это не так просто, как может показаться на первый взгляд, но на самом деле это не сложно, если вы знаете, что делать.

В первом приближении найдите (фактическую) резонансную частоту твитера. Вам понадобится небольшой усилитель и сопротивление около 10 Ом. Подключите резистор 10 Ом последовательно с выходом усилителя и твитером. Сохраняйте выходное напряжение как можно более низким (менее 1 В RMS). Медленно изменяйте частоту аудиогенератора и обратите внимание на частоту, на которой напряжение непосредственно на клеммах твитера максимально.Медленно уменьшайте частоту, пока уровень не уменьшится на 3 дБ (т.е. 0,707 от предыдущего уровня). Исходя из этого, вы можете рассчитать необходимую емкость, которая обнулит индуктивную составляющую резонансного пика.

Обратите внимание, что твитеры, использующие феррожидкость в зазоре звуковой катушки, обычно очень хорошо демпфируются и могут плохо показывать или нет значимого резонансного пика. Это означает, что никакой схемы компенсации не требуется. Вам все равно нужно запустить тест, чтобы быть уверенным, но если вы не можете измерить пик резонанса вообще, то нет причин пытаться его компенсировать.То же самое обычно применяется к ленточным твитерам (как «истинным», так и плоским ленточным), и опять же, компенсация обычно не требуется.

Измерьте сопротивление звуковой катушки постоянному току и обратите внимание на резонансную (f _o ) и -3 дБ (f ₃ ) частоты — вам понадобятся обе частоты для следующих шагов.

Емкость и индуктивность рассчитываются по формулам …

C = 1 / (2 × π × R e × f 3 )

L = 1 / (4 × π² × f o ² × C)

Детали смоделированного твитера…

R e	5,8 Ом
f o	907 Гц
f 3	635 Гц

Подставив наш твитер, получим следующее …

C = 1 / (2 × π × 5,8 × 635)	43 мкФ
L = 1 / (4 × π 2 × 907 2 × 43µ)	716 мкГн

Эти значения будет трудно получить, и замена 40 мкФ и 800 мкГн вызвала такую ​​маленькую ошибку, что она не имеет большого значения (на самом деле это немного улучшило ситуацию).Помните, что вы должны измерить сопротивление индуктивности постоянному току и вычесть его из последовательного резистора, иначе общее сопротивление будет слишком высоким. Нет смысла делать этот индуктор с толстым проводом — его сопротивление полезно и помогает распределить рассеиваемую мощность. Если вам очень повезет, можно даже сделать индуктор с проводом с желаемым сопротивлением. Однако убедитесь, что сопротивление катушки индуктивности равно сопротивлению, необходимому для схемы компенсации, или меньше.Вы можете добавить внешнее сопротивление, но не можете заставить сопротивление исчезнуть.

Обратите внимание, что эта процедура предназначена только в качестве отправной точки, и вам почти наверняка придется поэкспериментировать, если вы хотите получить максимально плоский импеданс. Небольшие вариации не вызовут значительных ошибок, поэтому не стоит впадать в крайности.

Опять же, когда вы завершили работу в сети, подключите ее (и твитер) к испытательной установке, показанной на рисунке 1.1, и измерьте отклик. Он должен быть достаточно плоским (в пределах 1 дБ) по резонансной частоте.При этом обратите особое внимание на точное полное сопротивление на частоте кроссовера и убедитесь, что оно не меняется значительно, по крайней мере, на октаву (желательно больше) по обе стороны от частоты кроссовера. Вы должны использовать фактический импеданс высокочастотного динамика (, включая схему компенсации ) при расчете кроссоверной сети.

Рисунок 3.7 — Импеданс твитера со схемой коррекции

Импеданс теперь похвально плоский, но за счет общего импеданса, который уменьшился с номинальных 8 Ом до реального импеданса твитера — в данном случае около 6 Ом.Это значение необходимо использовать при проектировании кроссоверной сети — , а не с номинальным импедансом 8 Ом. Это очень распространенная ошибка, которую допускают новички, и, судя по тому, что я видел, довольно много профессионалов. Номинальный импеданс — это просто номинал. При проектировании кроссовера необходимо использовать фактическое измеренное сопротивление — всегда!

На рис. 3.8 показан результат кроссовера с корректирующей сетью и без нее.Это было смоделировано с помощью фильтра Бесселя 12 дБ, и, как вы можете видеть, есть существенная разница. Это только амплитуда переменного тока — фактическая частотная характеристика (дБ SPL) в большинстве случаев будет сильно отличаться, но будет отражать (в умеренной степени) проблемы, которые сразу видны из диаграмм.

Некомпенсированный (или частично компенсированный) твитер может фактически использоваться в фильтре 12 дБ с небольшой слышимой разницей, при условии, что существует достаточное частотное расстояние между частотой кроссовера и резонансом.Однако, если вы собираетесь приложить все усилия, чтобы построить «совершенную» акустическую систему, вы можете пройти лишнюю милю (километр?) И сделать все правильно.

Как отмечалось выше, твитеры с феррожидкостным демпфированием обычно имеют настолько малый импеданс, что компенсация не требуется. В любом случае необходимо измерить твитер, чтобы убедиться, что он не нарушит работу кроссоверной сети. Помимо всего прочего, вы должны знать реальный импеданс на частоте кроссовера. Если он действительно соответствует заявленному номинальному сопротивлению, это, скорее всего, случайно, а не намеренно.

Рисунок 3.8 — Отклик фильтра 12 дБ с компенсацией (a) и без (b)

Как сразу очевидно, электрический отклик нескомпенсированного твитера далек от того, что вы обычно ожидаете. Эффект намного хуже с фильтром 6 дБ, и это показано на рисунке 3.9. Обратите внимание на резонанс твитера — он полностью незатухающий, а ослабление фильтра 6 дБ явно недостаточно для снижения мощности до относительно низкого уровня, даже если частота кроссовера установлена ​​на 3 кГц.

Рисунок 3.9 — Отклик фильтра 6 дБ с компенсацией (a) и без (b)

Как вы можете видеть на (а), сигнал твитера снижен всего примерно на 10 дБ при резонансе, а некомпенсированная версия намного хуже. Несколько удивительно (отчасти ??), слышимый эффект не так плох, как показывают эти диаграммы, но нет никаких сомнений в том, что для высококачественной системы эффекты должны быть услышаны — вам просто нужно знать, что слушать. Показанные графики отклика демонстрируют электрическое поведение, а акустическая мощность напрямую не связана.Однако, если электрические характеристики плохие, то нельзя ожидать, что акустические характеристики будут особенно хорошими — между ними всегда есть взаимосвязь, но эффекты зависят от отдельных драйверов.

---

3,2 Импеданс усилителя

Если импеданс динамика влияет на характеристики кроссовера, то это означает, что выходное сопротивление усилителя также будет иметь влияние. Для большинства транзисторных усилителей это не проблема, но ламповый усилитель действительно сильно отличается.

Большинство ламповых усилителей имеют выходное сопротивление не менее нескольких Ом, и для примера мы примем импеданс 4 Ом.

В кроссовере, который ранее был полностью плоским при возбуждении от источника с нулевым сопротивлением (фильтр 12 дБ «суб-Бесселя» с добротностью 0,5), на частоте кроссовера присутствует пик 1,5 дБ (прибл.) При импедансе источника. увеличивается до 4 Ом. Эффект менее выражен, чем при изменении импеданса громкоговорителя, но, тем не менее, его можно считать нежелательным.

Опять же, это недопустимо ни в одном известном мне ораторе. Если динамик должен работать с ламповым или транзисторным усилителем, то необходим переключатель для изменения кроссовера в соответствии с импедансом источника. Любые претензии в отношении «аудиофильских» характеристик отвергаются, если динамик не может быть точно согласован с усилителем, который будет управлять им.

Это также несколько разрушает аргумент «слышимость кабелей», поскольку те, кто может «четко слышать разницу» между двумя кабелями эквивалентного качества, редко слышат пик в ответе, который возникает при использовании клапана vs.транзисторный усилитель. Один из этих эффектов гораздо более выражен, чем другой — я оставлю читателю решать, какой из них будет более слышимым.

Здесь стоит одно предостережение. Никогда. включает усилитель в кроссоверную сеть с отключенными драйверами. Может возникнуть соблазн взглянуть на ответ, но на частоте, равной последовательной резонансной частоте катушки индуктивности и конденсатора, сеть может представлять почти полное короткое замыкание на усилитель (в зависимости от фильтра тип — фильтры второго порядка представляют наибольший риск). Ток ограничен только последовательным сопротивлением, и на конденсаторе и катушке индуктивности могут возникать опасные напряжения. Этого может быть достаточно, чтобы повредить конденсатор (из-за перенапряжения) и может вызвать очень неприятный удар электрическим током. Усилитель также может не пережить этого злоупотребления, так что это действительно может оказаться очень дорогим искушением. При подаче только 10 В RMS на резонансной частоте «типичного» фильтра 3 кГц (и при условии, что общее последовательное сопротивление составляет 1 Ом), усилитель будет выдавать 8.3A RMS и между катушкой индуктивности и конденсатором будет 98 В RMS. При условии, что басовая (или средне-басовая) сеть Zobel остается на месте, резонанс сильно затухает и риск снижается.

---

3.3 Температура

Если вам интересно, температура звуковой катушки, используемая в приведенных ниже примерах (150 ° C), не так уж и возмутительна, как может показаться. Поскольку эффективность громкоговорителей обычно составляет 1% или меньше, это означает, что 99% всей мощности, подаваемой на громкоговоритель, должно рассеиваться в виде тепла.Хотя есть некоторое движение воздуха через зазор звуковой катушки, он не может поддерживать температуру на достаточно низком уровне, чтобы описанные эффекты не нарушили поведение кроссоверной сети. Эффективность 1% означает чуть более 92 дБ / м / Вт, что является весьма приличным показателем в мире громкоговорителей!

Медь имеет тепловой коэффициент сопротивления, так что ее сопротивление увеличивается на 0,395% на ° C (на разных веб-сайтах может быть от 0,39% до 0,43%).Мы можем с уверенностью предположить, что импеданс основан на «комнатной температуре», которая обычно составляет порядка 20 ° C. Когда к динамику подается питание (в виде музыки или тестовых сигналов), температура звуковой катушки должна повышаться. Учитывая типичную звуковую катушку с сопротивлением 6,6 Ом (постоянный ток) для динамика номиналом 8 Ом, при 150 ° C только резистивный компонент вырастет до 10 Ом — и, естественно, импеданс должен быть несколько больше, чем это значение.

Нагрузка кроссоверной сети радикально отличается от базовой расчетной величины 8 Ом или любого скорректированного импеданса, полученного с помощью сети Zobel.Настоящая проблема здесь в том, что практически ничего не может с этим поделать, поэтому нагрузка на кроссоверную сеть будет варьироваться в зависимости от того, насколько громко играют динамики!

Вы, возможно, читали обзоры, в которых акустическая система описывалась как «острая» или «хрупкая» на более высоких уровнях. Это может быть связано с ограничением мощности усилителя, но это также может быть результатом так называемого «сжатия мощности». Низкочастотные динамики особенно подвержены этому явлению, поскольку ожидается, что они будут передавать большую мощность, чем высокочастотные динамики.Многие твитеры используют феррожидкость в зазоре звуковой катушки, что не только улучшает демпфирование и уменьшает резонансы, но и обеспечивает более высокую управляемую мощность. Это означает, что повышение температуры звуковой катушки часто будет намного ниже, чем для низкочастотного динамика, поэтому относительная эффективность (в дБ / м / Вт) высокочастотных динамиков остается прежней, а низкочастотного динамика падает (как и должно быть, если сопротивление увеличивается).

Конечно, некоторые динамики могли быть оптимизированы для уровня прослушивания выше среднего, и они, вероятно, будут звучать несколько скучно на «нормальных» уровнях прослушивания.

То, что импеданс изменяется в зависимости от уровня мощности, не является предположением, это факт, и эффекты могут быть подтверждены демонстрациями и измерениями — это изменение продиктовано законами физики, и ни один производитель динамиков не смог их нарушить. законы.

Остается вопрос — что с этим делать?
Ответ (к сожалению) остается — практически ничего!

Можно было бы использовать термистор (специальный резистор, сопротивление которого зависит от температуры), но согласование его тепловых характеристик со звуковой катушкой было бы сложной задачей.Поскольку термистор по определению является нелинейным устройством, он также может вносить собственные искажения — менее чем желательный результат. Другой вариант — использовать DSP (цифровой сигнальный процессор) или «простой» аналоговый компьютер для оценки (или измерения) импеданса звуковой катушки и обеспечения поправки на тепловые эффекты. Это не особенно сложно, но это трудно оправдать для пассивной системы, потому что для выполнения расчетов вам понадобится дополнительный модуль. Это не понравится большинству пользователей, и на самом деле это вариант только для мощных активных систем с электронным кроссовером.

В этом случае влияет не только компрессия мощности относительных уровней — частота кроссовера будет смещаться вместе с громкостью! У него действительно нет выбора, поскольку звуковая катушка изменит импеданс, а частота кроссовера (и демпфирование фильтра) определяется нагрузкой — громкоговорителем и любой дополнительной сетью, которую вы используете для выравнивания ее отклика.

Рисунок 3.10 — Характеристики фильтра при температуре окружающей среды (Z = 8 Ом)

В качестве примера предположим, что громкоговоритель имеет плоскую кривую импеданса и составляет ровно 8 Ом.Можно спроектировать кроссовер Баттерворта, который будет иметь частоту -3 дБ 3 кГц (рисунок 3.10). Если импеданс повысится до 11 Ом (как в предыдущем примере с температурой звуковой катушки 150 ° C), частота -3 дБ увеличится до более чем 3,8 Гц, и форма фильтра изменится. Фильтр Бесселя станет Баттервортом, или фильтр Баттерворта теперь будет Чебышевым! Это показано на рисунке 3.11, и типичный пик перед спадом отклика фильтра Чебышева легко увидеть, как и сдвиг частоты.

Рисунок 3.11 — Характеристики фильтра при повышенной температуре (Z = 11 Ом)

Между тем, из-за относительно низкой мощности твитера и, возможно, из-за воздействия феррожидкости, повышение его температуры могло привести к увеличению импеданса всего до 9 Ом (только для примера). Даже этого достаточно, чтобы частота кроссовера упала примерно до 2,7 кГц, а также изменится форма фильтра (но в меньшей степени).

Рисунок 3.12 — Комбинированный кроссовер при повышенной температуре

Кроссовер, у которого при температуре окружающей среды была хорошая, стабильная (и хорошо определенная) частота кроссовера 3 кГц, теперь имеет 1.Перекрытие 1 кГц! Звуковой эффект — катастрофа, поскольку будет довольно заметный пик (почти 5 дБ) на частоте около 2,8 кГц — приблизительная центральная частота области перекрытия. Излишне говорить, что если у высокочастотного динамика было эквивалентное повышение температуры, тогда область перекрытия становится больше, а пик ухудшается — амплитуда будет относительно не затронута, но пик будет шире, поскольку два динамика воспроизводят одни и те же частоты. Влияние на относительную фазу и дисперсию менее предсказуемо, но мы можем с уверенностью предположить, что результат будет нежелательным! (Мягко говоря.)

Еще одно соображение (хотя, вероятно, с незначительными последствиями, за исключением крайних обстоятельств), заключается в том, что твитер теперь будет поглощать немного больше мощности, что приведет к дальнейшему повышению температуры звуковой катушки, тем самым снизив частоту кроссовера и допуская большую мощность, тем самым повышая температуру даже дальше (и т. д.). Достигнет ли это разрушительного уровня в любой системе Hi-Fi — сомнительно, но для систем высокой мощности это почти гарантировано, если система будет работать особенно жестко.Усилитель, подвергнутый искажению на длительное время, может легко привести к такому саморазрушающему поведению (при условии, что твитер выдерживает высокую среднюю мощность с самого начала).

Это поведение можно полностью устранить при использовании электронного кроссовера. Это потребует сложной обработки, чтобы гарантировать, что все драйверы были защищены от повреждения непрерывными уровнями мощности, обеспечивая при этом полную переходную производительность без изменений.

Хотя детали не относятся к этой статье, процессор сигналов может быть адаптирован для регулировки уровня для компенсации сжатия мощности в драйверах.Насколько мне известно, этого никогда не было. По правде говоря, это гораздо меньшая проблема, когда используется электронный кроссовер — сжатие мощности все еще происходит, но нет сдвига крутизны кроссовера, поэтому эффект проявляется только на относительных уровнях, а не на расчетных частотах кроссовера. Отрегулировать относительные выходы электронного кроссовера для соответствия средней мощности, которая будет использоваться, несложно, поэтому при желании можно использовать переключатель с пометкой «Мягкий», «Нормальный» и «Громкий».

¹ С тех пор мне сообщили, что B&O действительно использует именно эту технику с Dalek (он же BeoLab 5). Не знаю, насколько это эффективно, но хоть кто-то об этом подумал. В реальности он может не понадобиться для сабвуфера домашней системы, потому что немногие люди будут толкать систему достаточно сильно, чтобы вызвать тепловое сжатие.

Если люди слушают на очень высоких уровнях (> 100 дБ SPL), качество уха при таком высоком SPL становится основным ограничивающим фактором. Изменения реакции становятся менее слышимыми, когда человеческое ухо применяет физиологическое «сжатие» в попытке уменьшить повреждение слуха.

Следует также учитывать, что при использовании на очень высоких уровнях мощности сжатие мощности вполне может быть тем, что предотвращает выход динамика из строя. Как Импеданс растет, мощность передается меньше, и этого может быть достаточно, чтобы динамик выжил. Не ожидайте, , что это защитит твитеры, потому что это не так!

---

3.4 Атмосферные изменения

Нагрузка на диффузор громкоговорителя и, следовательно, его параметры Тиле / Смолла также будут меняться в зависимости от атмосферных условий.Высокая влажность, высота или температура делают воздух менее плотным — такие изменения вызовут изменение нагрузки на диффузор и, следовательно, параметров динамика.

На самом деле, они относительно небольшие, за исключением крайних случаев. Даже в крайних случаях физиологическое воздействие на слушателя, вероятно, будет намного больше, чем атмосферное воздействие на громкоговоритель, но я не знаю ни одного теста, который проводился бы для измерения изменений, испытываемых любым водителем в различных атмосферных условиях.

Я сомневаюсь, что есть огромные различия, но это дополнительное соображение, заслуживающее дальнейшего исследования — желательно кем-то, у кого есть доступ к испытательной камере для окружающей среды. Опора на капризы погоды и быстрое выполнение некоторых измерений вряд ли дадут значимые результаты.

К счастью, маловероятно, что характеристики пассивного кроссовера будут затронуты в сколько-нибудь слышимой степени нормальными изменениями атмосферных условий.

---

4.0 Выбор наклона фильтра, выравнивания и компонентов

Усвоив все вышесказанное, вы теперь смело решаете идти вперед, несмотря ни на что. Следующая задача — выбрать наклон и выравнивание фильтра. Опять же, необходимо идти на компромиссы, и важно выбрать наиболее подходящий кроссовер, подходящий для используемых вами драйверов.

---

4,1 Наклон

Выбор наилучшего наклона важен как для защиты твитера (в частности), так и для обеспечения того, чтобы все драйверы работали в оптимальных диапазонах частоты и мощности.Фильтр первого порядка (6 дБ / октава) имеет наиболее предсказуемый отклик и меньше подвержен изменениям импеданса, чем фильтры более высоких порядков. С другой стороны, драйверы громкоговорителей будут воспроизводить звук на частотах, которые, скорее всего, выходят за пределы их верхних или нижних пределов. При низких мощностях (менее 10 Вт или около того) это обычно не является серьезной проблемой, но становится гораздо более важным, когда учитываются мощности усилителя 50 Вт или более. Я рекомендую не использовать кроссоверы первого порядка с усилителями мощностью более 30 Вт или около того.Если вы все же решите использовать кроссовер первого порядка, я предлагаю последовательное соединение, так как он имеет гораздо лучшее общее поведение и не требует компенсации импеданса. Для пассивного кроссовера первого порядка компенсация импеданса не является обязательной. Это «особый случай».

Фильтры второго порядка (12 дБ / октава) лучше удерживают нежелательные частоты из отдельных динамиков, но они более сложны и в гораздо большей степени подвержены влиянию колебаний импеданса. Допуск используемых компонентов также будет иметь больший эффект, поэтому разработчики нередко создают индукторы специально для работы, а не пытаются использовать готовые катушки.Используемая емкость также должна оставаться предсказуемой и постоянной с течением времени и мощности, что, в частности, исключает использование биполярных электролитов (помимо любых других недостатков, которые они могут иметь — реальных или воображаемых).

Задача проектирования усложняется, а допуски — более требовательными по мере увеличения заказа. Фильтр третьего порядка (18 дБ / октаву) требует более жестких допусков, чем фильтр второго порядка, и снова даже более чувствителен к любым изменениям импеданса, чем фильтр 12 дБ.Четвертый порядок (24 дБ / октава) еще больше увеличивает требования к сложности и допускам — необходимо достичь точки, в которой требования будут уравновешены сложностью и чувствительностью. Что касается пассивных кроссоверов, я теперь считаю, что все, что превышает 12 дБ, является пустой тратой времени, особенно если учесть влияние температуры звуковой катушки.

Даже с фильтром второго порядка возможные отклонения (особенно вызванные температурой звуковой катушки) могут полностью испортить звук — независимо от качества компонентов или осторожности при создании кроссовера.Я предоставлю читателю самим определить, где провести черту.

Сети

кроссовера иногда проектируются с использованием асимметричных крутизн фильтра, а в некоторых случаях естественный спад динамика учитывается в уравнении. Этот подход означает, что необходимо измерить почти все важные параметры, потому что спад драйвера может быть трудно смоделировать с помощью программного обеспечения для моделирования. Я не рекомендую эту технику, потому что электромеханические свойства громкоговорителя не фиксированы.Изменения будут происходить с возрастом (в частности, с жесткостью подвески) и температурой звуковой катушки, поэтому как краткосрочные, так и долгосрочные изменения будут нарушать регулировку. Переменных уже более чем достаточно, и добавление еще одного не имеет особого смысла (IMO).

---

4.2 Регулировка фильтра

Традиционный пассивный кроссовер — это (и по большей части всегда им был) фильтр Баттерворта — по крайней мере, для фильтров второго порядка и выше (фильтры первого порядка не допускают выбора).Хотя это может показаться идеальным, это не так, поскольку при суммировании выходных сигналов на частоте кроссовера наблюдается пик в 3 дБ. Сейчас общепринято, что этот пик также присутствует почти во всех акустических системах, когда выходы громкоговорителей суммируются акустически, то есть при нормальной работе. Многие (уважаемые и / или более дорогие «аудиофилы») производители громкоговорителей модифицируют кроссовер, чтобы компенсировать этот эффект, но большинство формул, которые вы найдете в сети (и даже в книгах и журналах), будут просто использовать номинальное сопротивление драйверы и отработайте пару обычных фильтров Баттерворта.ИМО, это не годится для использования в качестве кроссовера для высококачественного воспроизведения, но, тем не менее, он остается прочно закрепленным.

Опять же, это мир компромиссов. Я предпочитаю выравнивание под Бесселем с Q = 0,5, поскольку оно обеспечивает близкое приближение к выравниванию Линквица-Райли и имеет нулевой пик или провал на частоте кроссовера. Поскольку добротность ниже, она также немного менее чувствительна к изменениям импеданса драйвера громкоговорителя, но на это не следует полагаться.

Как я упоминал выше, фильтр первого порядка, естественно, имеет Q, равное 0,5, и это не может быть изменено.

Фильтры второго порядка имеют общий поворот фазы, и это необходимо учитывать. В двухполосной системе твитер обычно подключается не по фазе — отрицательный вывод подключается к «положительному» или «горячему» выходу сети фильтров. В случае трехполосной системы, среднечастотный динамик обычно перевернут по фазе, при этом низкочастотный динамик и высокочастотный динамик подключены нормально.Это поддерживает общую фазовую целостность кроссовера для всех драйверов. Если изменение фазы не выполняется должным образом, на частоте кроссовера создается глубокая выемка — это неприятно слышно!

---

4.3 Детали (и самый худший пассивный компонент в мире)

Есть много людей, которые (по причинам, не имеющим научного смысла) думают, что конденсаторы в каком-то смысле «зло» и портят звук. Хотя это может произойти, если деталь выбрана для совершенно неподходящей задачи, в целом конденсаторы на самом деле довольно безопасны.Использование биполярных алюминиевых электролитических колпачков в кроссовере (IMO) нецелесообразно, но подавляющее большинство колпачков из пленки и фольги очень хорошо себя ведут и вносят незначительные искажения. Однако …

Катушки индуктивности

Стоит отметить, что катушки индуктивности, как правило, наихудший пассивный компонент, который только можно себе представить. Это особенно актуально для использования в кроссоверных сетях. Поскольку обычно нецелесообразно использовать материал сердечника без внесения слышимых искажений, катушки, используемые для кроссоверов, почти всегда имеют воздушный сердечник.Это означает, что для получения необходимой индуктивности необходимо использовать гораздо больше витков, чем могло бы потребоваться в противном случае, и это означает, что либо очень большая, тяжелая и дорогая катушка, либо меньшая и более легкая катушка со значительным сопротивлением.

Поскольку в катушках индуктивности используется магнитная связь, они чувствительны к паразитным магнитным полям или любому источнику переменного магнитного потока. Это включает перекрестную связь от других катушек индуктивности в сети или даже магнитный поток динамика, модулированный вибрацией корпуса.Последнее маловероятно в хорошо сконструированном корпусе, но разумно держать катушки подальше от сильных магнитов.

Катушки

также имеют межобмоточную емкость, и это заставляет их иметь собственную резонансную частоту, которая может попадать в полосу пропускания усилителя — хотя редко (мы надеемся) в пределах звукового диапазона. Нельзя сбрасывать со счетов возможность того, что усилитель может столкнуться с очень низким импедансом на некоторой частоте, определяемой индукторами в системе.

Самая большая проблема — сопротивление.Некоторые люди потратят огромные деньги на «специальные» кабели с низким сопротивлением и / или усилители с очень высоким коэффициентом демпфирования. Типичный кроссоверный индуктор громкоговорителя мгновенно устраняет все это, добавляя, возможно, 0,1-0,5 Ом последовательно с драйвером баса (который, как предполагается, требует максимального демпфирования). Сопротивление также вызывает потерю мощности и нагрев. Для кроссовера внутри шкафа меньше всего нужен еще один источник тепла!

Итак, худшим компонентом в мире является катушка индуктивности, а те, что используются в кроссоверных сетях, обычно являются худшими из худших.Добавление сердечника для уменьшения потерь просто увеличивает искажения (обычно резко), поэтому нет простого выхода (кроме использования полностью активной системы, конечно … подсказка, подсказка).

Из-за потерь катушки индуктивности должны быть намотаны проводом самого большого диаметра, который вы можете — в разумных пределах, конечно. Чтобы предотвратить механический шум (дребезжание, гудение), стоит пропитать готовый змеевик лаком. Замочите змеевики в подходящем лаке на час или около того, прежде чем слить и высушить.Лак не обязательно должен быть электрического, потому что напряжения небольшие, а конечная температура никогда не должна быть достаточно высокой, чтобы вызвать термическое повреждение.

Чтобы избежать нежелательных взаимодействий, индукторы должны быть установлены под прямым углом друг к другу (подробнее об этом см. Ниже), а также должны быть расположены на «безопасном» расстоянии от черных металлов (чугун / сталь). Что такое «безопасное» расстояние? Это зависит от размера железного материала, и большие детали (например, двигатели привода громкоговорителей) следует рассматривать как крайне враждебные.(Измеренная) катушка с воздушным сердечником 460 мкГн, которую я тестировал, увеличивалась до 480 мкГн на расстоянии 10 мм от небольшого листа тонкой (0,8 мм) стальной пластины, поэтому я ожидал, что расстояние в 50 мм, вероятно, будет абсолютным минимумом в большинстве случаев. Эта катушка индуктивности имеет сопротивление постоянному току 0,38 Ом, и это дает коэффициент рассеяния 0,24 согласно моему измерителю.

---

Конденсаторы

По сравнению с катушками индуктивности конденсаторы положительно безопасны. Их последовательное (внутреннее) сопротивление обычно чрезвычайно низкое, и на саморезонанс больше влияет длина выводов, чем сам компонент.Даже конденсаторы с высокими потерями рассеивают гораздо меньше энергии, чем лучшие катушки индуктивности с низкими потерями. Однако есть некоторые конденсаторы, которых следует избегать, в первую очередь биполярные (неполяризованные) электролитические. Когда они новые, они работают достаточно хорошо, но если они выдерживают значительный ток, они со временем потеряют емкость (и получат искажения).

Практически во всех домашних системах любые пленочные колпачки будут в порядке — нет никакой реальной необходимости настаивать на типах пленки или фольги, если не используются очень высокие токи.Колпачки из металлизированной пленки обычно обладают более чем достаточной пропускной способностью по току для систем мощностью до пары сотен ватт, а часто и намного больше. Многое было сделано из диэлектрического материала, но, как правило, это принятие желаемого за действительное, увековеченное второстепенной областью звука, которая настаивает на том, что ни один недорогой компонент никогда не может звучать хорошо. Во многих случаях вы можете заплатить максимальную цену за полипропилен, но все равно получите полиэстер, и мало кто знает, как отличить их друг от друга.

частей на миллион Полипропилен

Тип конденсатора	Типичный температурный коэффициент
Полиэстер (майлар ® )	от +600 до +900 частей на миллион / ° C
Полистирол	-125 ppm / ° C
Поликарбонат	+100 ppm / ° C

Таблица 2 — Диэлектрические характеристики конденсатора

Из приведенной выше таблицы видно, что только диэлектрики из полипропилена и полистирола имеют отрицательный температурный коэффициент, поэтому при нагревании (термофен — один из простых способов) их емкость немного снизится.Полиэстер и поликарбонат покажут увеличение емкости при нагревании. Все конденсаторы, используемые в кроссоверах, следует размещать вдали от любых источников сильного тепла.

Совершенно обычная полиэфирная крышка 2,2 мкФ имеет коэффициент рассеяния 0,02, что намного лучше, чем у индуктора. Хотя это можно улучшить, в подавляющем большинстве случаев изменение вряд ли будет слышно.

Поскольку конденсаторы имеют небольшие колебания в зависимости от температуры, разумно убедиться, что они хорошо отделены от любого резистора, который может нагреваться при нормальном использовании.

---

Резисторы Резисторы

снова безопасны, хотя они всегда будут выделять тепло при рассеивании энергии. Хотя имеются и рекомендуются неиндуктивные резисторы, погрешность, вносимая нормальным (слегка индуктивным) резистором, обычно будет намного меньше, чем обычные производственные различия между предположительно идентичными драйверами громкоговорителей. Любые внесенные ошибки, как правило, не будут очевидны в пределах звукового диапазона. Индуктивность большинства силовых резисторов такова, что проводка может приводить к большим ошибкам, чем сами резисторы, учитывая, что каждые 10 мм (прямого) провода добавляют к цепи около 5 нГн индуктивности.

Имейте в виду, что некоторые «неиндуктивные» резисторы идентичны «обычным» резисторам, за исключением неиндуктивной маркировки и цены. Я видел и измерял некоторые из них с такой маркировкой и сравнивал их с таким же номиналом стандартного резистора с проволочной обмоткой, но не обнаружил никакой существенной разницы. Это не , а не означает, что все поставщики неиндуктивных резисторов обманывают, но некоторые, безусловно, обманывают.

Важно убедиться, что номинальная мощность для всех резисторов значительно превышает (предпочтительно в два раза) ожидаемую среднюю мощность, которой они будут подвергаться.Это намного ниже, чем может показывать анализ установившегося режима полной мощности (синусоида), но может потребоваться немного поэкспериментировать во время финальной фазы настройки.

Естественно, любой нагретый резистор нельзя приклеить к плате кроссовера с помощью термоклея, и в идеале он должен быть зажат металлическим кронштейном, чтобы помочь отвести тепло и гарантировать, что вибрация не может сдвинуть деталь — это может привести к ) со временем сломаться. Погремушки внутри коробки тоже точно не желательны!

---

5.0 А теперь … Еще немного математики

Формулы для расчета различных значений компонентов фильтра совсем не сложные, хотя на первый взгляд могут показаться такими. Вариаций довольно много, в основном в зависимости от наклона и выравнивания. Я включил их только для вариантов 6 дБ и 12 дБ, так как не думаю, что можно получить что-то полезное от использования пассивных фильтров более высокого порядка — особенно в свете обсуждений выше.

Поскольку было показано, что импеданс динамика редко будет составлять 8 Ом — особенно при применении коррекции импеданса — я буду использовать 6 Ом для всех последующих расчетов.Вам нужно будет самостоятельно определить точное сопротивление ваших драйверов с коррекцией импеданса. Вряд ли они будут точно соответствовать моим примерам, но вам может повезти.

Рисунок 5.1 — Двухполосный пассивный кроссовер 6 дБ на октаву (параллельный и последовательный)

Первый фильтр, который мы разработаем, должен быть базовым двухполосным кроссовером 6 дБ / октава. Это примерно так же просто, как и схема (за исключением того, что на самом деле это довольно сложно, если учесть все параметры). Компоненты коррекции импеданса включены для справки.Я разработал этот фильтр с использованием тех же драйверов, что и в приведенных выше примерах, а частота кроссовера составляет 3000 Гц. Выше я показал как «традиционную» параллельную, так и последовательную сеть. С фильтрами первого порядка (а только с фильтрами первого порядка ) можно много выиграть, используя последовательное соединение. (См. Более подробную информацию по этой теме в разделе «Последовательные и параллельные кроссоверные сети»). Обратите внимание, что схемы компенсации импеданса не являются обязательными для последовательного соединения и обязательны для параллельной цепи.

C = 1 / (2 × π × Z × f _x )
L = Z / (2 × π × f _x )

Где:

C = емкость в фарадах
L = индуктивность катушки в Генри
f _x = частота кроссовера в герцах
Z = (фактическое) сопротивление динамика в Ом

Их можно «упростить» и свести к следующему …

C = 0,159 / (Z × f _x )
L = (0,159 × Z) / f _x

Таким образом, для частоты кроссовера 3000 Гц при 6 Ом (стандарт, который я буду использовать в этих примерах)…

C = 0,159 / (6 × 3000)	8,83 мкФ
L = (0,159 × 6) / 3,000	318 мкГн

Частота кроссовера — это точка -3B на кривой отклика, но поскольку это фильтр суббесселя (имеющий добротность 0,5 или демпфирование 1), отклик в точке кроссовера полностью ровный.

Схема кроссовера 12 дБ с использованием смоделированных драйверов, как указано выше, показана на рисунке 5.2, и снова включает цепи коррекции импеданса. Схема почти для всех обычных параллельных кроссоверов одинакова, меняются только значения компонентов. Обратите внимание, что значения компонентов были рассчитаны для смоделированных драйверов и не должны использоваться, как показано — это также относится к рис. 5.1

Обратите особое внимание на то, что твитер подключен с обратной фазой — это важно, и о нем нельзя забывать. Это применимо только к примеру 12 дБ.

Рисунок 5.2 — Пассивный 2-полосный кроссовер 12 дБ на октаву

Одна и та же схема используется для всех расчетов фильтров на 12 дБ. Используя сеть фильтров 12 дБ с Q = 0,5 (что дает приближение выравнивания Линквица-Райли), следующие (упрощенные) формулы будут определять значения компонентов …

C = 0,0796 / (Z × f _x )
L = (0,3183 × Z) / f _x

Их вывод малоинтересен и поможет вам немного лучше понять выравнивания Баттерворта и (под) Бесселя.Полные исходные формулы …

C = 1 / (2 × π × Z × d × f _x )
L = (Z × d) / (2 × π × f _x )

Где …

d = 1 / (2 × Q)	1 / (2 × 0,707) = 0,707 (Баттерворт)
или …
d = 1 / (2 × Q)	1 / (2 × 0,5) = 1 (суббессель, Линквиц-Райли)
d = 1 / (2 × Q)	1 / (2 × 0.57) = 0,877 (Бессель)

Фильтр Линквица-Райли (суб-Бесселя) имеет добротность 0,5 или коэффициент затухания, равный единице. Обратите внимание, что это не имеет ничего общего с «коэффициентом демпфирования» усилителя, который полностью отличается, и, если он превышает примерно 10, не влияет на характеристики кроссовера (хотя для работы низкочастотного динамика может потребоваться, чтобы коэффициент демпфирования усилителя был выше указанного).

Минимальный импеданс, наблюдаемый усилителем, составляет 5,76 Ом на частоте 200 Гц, повышаясь до пикового значения 11.7 Ом на частоте кроссовера (я игнорирую низкие частоты, потому что они не влияют на сеть кроссовера). На 10 кГц полное сопротивление составляет около 7 Ом, а на 20 кГц падает до 6,5 Ом. Этой системе будет дан номинальный общий импеданс 6 Ом, потому что для очень большой части звукового спектра импеданс превышает 6 Ом. В крайнем случае, его можно даже классифицировать как 8 Ом, хотя я бы не стал зайти так далеко.

---

6.0 Сети затухания

Редко, когда вуфер и твитер (или среднечастотный динамик) имеют одинаковую чувствительность (т.е.е. эффективность). Низкочастотный динамик должен иметь самый низкий КПД, так как он потребует наибольшей мощности, и любая сеть, которая снижает уровень до низкочастотного динамика, будет поглощать непропорционально высокую мощность, что отрицательно повлияет на коэффициент демпфирования.

Выбор драйвера очень важен — в идеале все драйверы будут иметь одинаковую эффективность, и затухание не потребуется. В реальном мире такое бывает редко. Аттенюаторные сети — неизбежное зло — неизмеримо лучше их вообще не использовать, но их нельзя избежать, если драйверы точно не обладают такой же чувствительностью.

Для целей упражнения предположим, что твитер имеет эффективность на 2,8 дБ выше, чем вуфер / среднечастотный динамик. Это означает, что уровень необходимо снизить на 2,8 дБ, иначе акустическая система будет звучать слишком ярко. Помните, что эта сеть может изменять импеданс кроссоверной сети, поэтому вы должны либо рассчитать импеданс с аттенюатором в цепи, либо убедиться, что аттенюатор имеет точно такой же импеданс, что и динамик.

Самое первое упражнение — определить падение сопротивления, вызванное индуктором нижних частот (об этом шаге почти всегда забывают!).Типичная катушка этого номинала, использующая провод 0,8 мм, будет иметь сопротивление (R _L ) около 0,53 Ом. Мы можем рассчитать потери низкой частоты в дБ по формуле …

дБ = 20 log ((R _L / Z) + 1)

Для нашего примера это дает …

дБ = 20 log ((0,53 / 6) +1) = 20 log (1,088) = 0,73 дБ

Теперь мы обнаружили, что чувствительность низкочастотного динамика немного ниже, чем раньше, поэтому нам нужно ослабление 2,8 + 0,73 = 3,53 дБ, которое мы можем безопасно округлить до 3.5 дБ. Поэтому уровень высокочастотного динамика должен быть понижен на 3,5 дБ, чтобы он соответствовал чувствительности низкочастотного динамика.

Аттенюатор должен быть размещен либо перед фильтром (действительно, очень плохая идея!), Либо между фильтром кроссовера и драйвером — последний включает компенсацию импеданса. Драйвер и связанную с ним сеть коррекции импеданса следует рассматривать как единое целое, и их не следует разделять (если только вы не хотите пересчитать всю сеть кроссовера и компенсации).Я видел ряд примеров дизайна, в которых утверждается, что аттенюатор должен быть перед кроссовером — неправильно, неправильно, неправильно!

Такая практика без необходимости увеличивает рассеиваемую мощность, поскольку аттенюатор должен работать во всем частотном диапазоне. Если затухание происходит после кроссовера, то требования к мощности значительно снижаются.

Простейшим аттенюатором является последовательный резистор, но он изменяет нагрузку на кроссоверную сеть. Если сеть не рассчитана на импеданс, представленный комбинацией драйвера и резистора аттенюатора, это недопустимо.В результате наиболее распространенным аттенюатором является L-образный аттенюатор. Это показано на рисунке 6.1, и оно поддерживает сопротивление кроссовера 6 Ом, но снижает уровень высокочастотного динамика на 2 дБ.

Рисунок 6.1 — Аттенюатор L-Pad на 2 дБ

Расчеты довольно утомительны и (как всегда) могут быть утомительными. Проблема в том, что сопротивления взаимозависимы — если одно изменяется, то меняется и другое. Идея состоит в том, чтобы сохранить тот же импеданс, что и раньше, или пересчитать кроссоверную сеть.Последнее намного проще, но это означает, что секции высоких и низких частот больше не будут иметь одинаковые значения компонентов. Для целей упражнения я сохраню кроссовер и сделаю так, чтобы резисторы обеспечивали ту же нагрузку 6 Ом, что и раньше.

По сути, есть два способа рассчитать L-Pad — простой и сложный. Я буду использовать жесткий путь, потому что он проще! Как это может быть? Если я дам вам формулу, которая просто выдаст значение, это легко, но вы никогда не запомните эту формулу.С другой стороны, если я покажу вам, как вывести формулу, используя простой закон Ома, тогда вы сможете использовать основной метод, и у вас будет гораздо больше шансов запомнить его.

Как предполагается, твитер в этом примере на 3,5 дБ более эффективен, чем комбинация вуфер + индуктор, поэтому его необходимо ослабить на эту величину. Помните, что это только примеры, и ваша ситуация, вероятно, будет совершенно иной. Во-первых, нам нужно преобразовать 3,5 дБ в коэффициент напряжения ( В, ).0,175) = 1 / 1,496 0,668

Таким образом, напряжение, подаваемое на твитер, будет составлять 0,668 входного напряжения. Поскольку мы хотим сохранить импеданс кроссоверной сети (а не перепроектировать гнилую штуку :-), это немного усложняет вычисления.

Как я уже сказал выше, невозможно вывести формулу для пэда, но удобнее работать над ней долгим путем — в основном потому, что это обеспечивает лучшее понимание процесса.Предположим, что входной сигнал составляет один вольт — просто потому, что это удобно.

Во-первых, нам нужно определить ток, который будет течь в нагрузку ( Z ) …

I = V / Z = 1 / Z

Теперь найдите падение напряжения на последовательном резисторе Rs , затем значение Rs …

Vs = 1 — Vr
Rs = Vs / I

Пока что процесс довольно простой. Теперь нам нужно определить номинал параллельного резистора, Rp .Мы уже знаем, что напряжение на параллельной комбинации Z и Rp — оно равно Vr (я вам говорил, что входное напряжение 1 В было удобно, не так ли?). Значение I (ток) не меняется, поэтому мы можем легко определить ток через Z и Rp , а затем сам Rp …

Iz = Vr / Z
Ip = I — Iz
Rp = Vr / Ip

Теперь давайте подставим все значения для примера в формулы.Как я уже сказал, это немного утомительно, но легко запомнить. Вспоминание происходит не из заучивания наизусть, оно происходит из понимания , и это просто простая арифметика и закон Ома.

I = 1 / Z = 1/6	0,1667 А
Vs = 1 — Vr = 1 — 0,668	0,332 Вольт
Rs = Vs / I = 0,332 / 0,1667	1,99 (2,0) Ом

Это было достаточно просто, так что теперь за рупий…

Iz = Vr / Z = 0,668 / 6	0,111 А
Ip = I — Iz = 0,1667 — 0,111	0,0557 А
Rp = Vr / Ip = 0,668 / 0,0557	11,99 (12,0) Ом

Теперь мы можем захотеть проверить, действительно ли значения дают нам то, что мы хотели — я рекомендую эту последнюю проверку, потому что есть значения резисторов, которые легко создаются (или являются стандартными), и мы хотим использовать их, если это возможно.В результате мы заменим 2R (2 x 1R последовательно) на рупий и 12R на рупий, поскольку это стандартные значения. Первое, что нам нужно, это определить Rt — общую параллельную комбинацию Z и Rp (Z || Rp) . Мы могли бы сделать это из тока, рассчитанного ранее, но это может привести к повторной ошибке, сделанной ранее.

Rt = 1 / (1 / Rp + 1 / Z) = 1 / (1/12 + 1/6) = 1 / (0,0833 + 0,1667)	4 Ом
Vd = (Rs / Rt) + 1 = (2/4) + 1	1.5
дБ = 20 log (Vd) = 20 log (1,5)	3,52 дБ

Блин! Это было близко

Ошибка менее 0,1 дБ совершенно несущественна, и ее можно полностью игнорировать, но в этом случае мы получили почти , ровно затухание, которое мы определили в самом начале. Если вам интересно, это было не умышленно — просто так получилось. Если вы будете осторожны с расчетами, так всегда будет.

Резисторы должны быть с проволочной обмоткой, а фактическая мощность определяется входной мощностью от усилителя. В некоторых случаях будет удобно использовать стандартные углеродные пленочные резисторы мощностью 1 Вт, если требуемая мощность достаточно низкая.

---

7.0 Определение потерь мощности

В пассивной системе всегда будут потери мощности — это обычно называется «вносимыми потерями», и все резисторы и индукторы будут создавать потери мощности и, следовательно, нагрев.Конденсаторы обычно вносят очень небольшие потери и не нагреваются — потенциально заметным исключением являются старые, высохшие биполярные электролиты. Это еще одна очень веская причина не использовать их, но основная причина в том, что их значение будет меняться со временем и нарушит частоту кроссовера.

Потери мощности, естественно, пропорциональны входной мощности, и для нашего примера я предполагаю, что максимальная мощность усилителя составляет 100 Вт. Используйте приведенную ниже таблицу, чтобы определить, сколько мощности будет поступать на твитер, используя частоту кроссовера 3.0 кГц.

Рисунок 7.1 — Схема распределения питания

Работая по оси частот, мы видим, что на частоте 3 кГц мощность в секции низких частот будет примерно 85% от максимальной (85 Вт), поэтому уровень мощности высоких частот составляет около 15%, или 15 Вт для нашей системы на 100 Вт. Теперь мы можем рассчитать некоторые номинальные мощности резисторов, а также можем рассчитать потери в катушке индуктивности. Не то чтобы мы могли что-то сделать с потерями в индукторах, но мы, по крайней мере, можем решить, нужно ли их монтировать на огнестойком материале (шутка).

Мы уже знаем, что сеть Zobel вуфера должна работать только на частоте выше 650 Гц, поэтому, снова используя график, мы видим, что секция низких частот получит около 65% (65 Вт) на этой частоте. Сеть Zobel представляет собой высокочастотную секцию (хотя на первый взгляд может показаться, что это не так), поэтому максимальная мощность будет выше 650 Гц, а высокочастотная энергия — менее 35 Вт. Поскольку мощность постепенно снижается, резистору никогда не придется иметь пиковую мощность более 20 Вт. Поскольку никто (ну, никто, кто собирается на все эти хлопоты, чтобы сделать почти идеальный кроссовер) не будет слушать при 100 Вт непрерывно, мы можем с уверенностью предположить, что средняя мощность составляет около 10 Вт — это соответствует « типичной » отношение пикового к среднему для музыки 10 дБ.

Резистор Зобеля низкочастотного динамика …
Я бы предложил номинальную мощность 10 Вт для резистора Zobel — это обеспечивает очень большой запас прочности. Для систем высокой мощности может потребоваться резистор большей мощности.

Компенсация резонанса твитера …
Мощность твитера в резонансе более чем на 20 дБ ниже максимального уровня при использовании кроссовера 12 дБ. В этом случае резистора на 5 Вт обычно более чем достаточно.

Твитер L-Pad…
L-Pad будет подвергаться максимуму 15% мощности, но рассеивать ее будет очень мало. Резисторов на 5 Вт снова более чем достаточно, чтобы справиться с мощностью.

Дроссель НЧ-динамика …
Поскольку мы определили, что сопротивление будет около 0,53 Ом, поэтому при полной мощности оно будет рассеивать менее 10% входного мид-баса 85 Вт (при условии непрерывной полной мощности), что составляет пиковую мощность около 7,5 Вт. (0,53 Ом составляет 8,8% от 6 Ом.) Среднее значение будет намного меньше, и нагрев не будет большой проблемой.

Обратите внимание, что все приведенные выше потери являются потраченной впустую мощностью, поэтому в целом только около 90% мощности усилителя попадет на сами динамики, а оставшиеся 10% будут просто потрачены в виде тепла — внутри корпуса! Это в конечном итоге приведет к тому, что воздух внутри коробки нагреется настолько, что изменит характеристики шкафа, особенно закрытых коробок. Это добавляется к теплу, выделяемому в звуковой катушке громкоговорителя, значительная часть которого остается в корпусе, не имея возможности выхода.

Возможно, вам лучше либо установить кроссовер на радиатор снаружи коробки, либо установить его на фальшивом (вентилируемом) основании. И да, я серьезно. Помимо тепла (которое на самом деле относительно мало по сравнению с тем, что генерируется в звуковой катушке), высокое звуковое давление вызывает вибрацию компонентов. Хотя я думаю, что это вряд ли будет слышно, если все будет хорошо закреплено, есть утверждения с некоторых сторон, что микрофон на этом уровне определенно слышен.Для небольших дополнительных усилий рекомендуется внешний монтаж. Это также значительно упрощает мелкие настройки и настройки, поскольку вам не нужно снимать динамики, чтобы добраться до кроссовера.

---

8.0 Обмотка катушек

Используя драйверы, смоделированные в этой статье, и все сети, которые были разработаны в процессе, мы исследовали полную реализацию кроссоверной сети 12 дБ / октаву. Высокочастотный динамик на 2,8 дБ более эффективен, чем низкочастотный динамик (без учета дополнительных потерь в катушке индуктивности), и снабжен L-образной подушечкой, которая уменьшает сигнал при сохранении импеданса.

Используйте приведенные выше примеры, чтобы проработать собственный кроссовер — конечный результат будет довольно сложным, и его сборка будет стоить недешево. Это цена, которую приходится платить, когда от пассивного кроссовера должна быть получена наилучшая возможная производительность (не было бы проще вместо этого использовать три-усиление системы?).

Осталось только объяснить, как наматывать нужные вам катушки. Возможно, их можно будет приобрести в коммерческих целях, но я сомневаюсь в этом, поскольку значения вряд ли будут соответствовать тем, которые вы найдете в большинстве магазинов электроники.Вы можете получить катушки, которые немного превышают необходимые вам значения, и убрать несколько витков, пока не получите правильное значение. В самом деле, это, вероятно, самый простой способ получить необходимые вам катушки индуктивности.

Измеритель индуктивности необходим для любого из них — многие из них доступны в виде (даже относительно дешевых) цифровых мультиметров, и они должны быть достаточно точными. Практически невозможно получить правильные катушки без измерителя — вы можете измерить их резонансную частоту с известной емкостью и рассчитать по ней индуктивность, но это очень утомительно!

Если вы хотите намотать свои собственные катушки, я предлагаю вам использовать любой из следующих онлайн-калькуляторов, доступных по адресу…

Shavano Online Music — Калькулятор индуктивности
Имитатор индуктора Барри

И то, и другое намного проще, чем использовать приведенную ниже формулу. Вам все равно нужно будет измерить конечный результат, чтобы убедиться, что он находится в разумных пределах. Как бы это ни выглядело, не используйте индукторы с сердечником из железа или феррита для кроссоверов. Преимущества заключаются в том, что они меньше по размеру и имеют меньшие потери мощности, но искажения и риск насыщения (в этот момент резко падает индуктивность) того не стоит (IMO).

Рисунок 8.1 — Типовой формирователь катушки и размеры

Из приведенного выше можно легко определить необходимые размеры, используемые в формулах. Это относится к самой обмотке, а не к первой (что может быть временным делом, так как это необходимо только при намотке катушки). На самом деле можно использовать несколько различных формул — все они эмпирические и требуют некоторого экспериментирования, чтобы прийти к правильному значению (или правильному количеству витков для данной индуктивности и сечения провода).

Некоторые, которые я обнаружил, не стоят той бумаги, на которой они написаны — они либо не работают, либо работают только при определенных ограниченных обстоятельствах. Приведенная ниже формула принадлежит Уиллеру («Простая формула индуктивности для радиокатушек» 1928 г.) и до сих пор, вероятно, является наиболее точной (что пугает — формулу, которой более 80 лет, никогда не превзошли). Оригинал (в дюймах (бормотание, бормотание)) …

L = 0,8 × a² × N² / (6a + 9l + 10c) мкГн

Где …

N — количество витков.
а — средний радиус.
c — высота обмоток
l — длина обмотки.

Все размеры указаны в дюймах. Это легко преобразовать в электронную таблицу или программу, но изменение самой формулы слишком утомительно. Реальный пример катушки, намотанной проводом 0,83 мм (20 AWG), с расчетной индуктивностью 637 мкГн и сопротивлением 0,53 Ом, имеет следующие размеры …

N = 99 витков
l = 11,2 мм (0,44 дюйма)
Id = 44,8 мм (1,76 дюйма)
Od = 58 мм (2.28 дюймов)
c = 6,64 мм (0,26 дюйма)

Эти цифры были получены на одном из онлайн-симуляторов Shavano, и когда данные вводятся в основную электронную таблицу, которую я сделал до сих пор, это указывает на то, что эта катушка будет иметь индуктивность 635,17 мкГн. Это очень маленькая ошибка, и на практике она не будет иметь никакого значения. Согласно симулятору, допустимая мощность составляет 180 Вт, и для этого потребуется примерно 15,9 метра (52,3 фута) провода обмотки катушки.

Никогда не используйте провод с пластиковым покрытием для намотки индукторов — эмалированный провод обмотки необходим.В большинстве случаев будет проще купить готовые катушки с более высокой индуктивностью, чем требуется, и удалить витки, чтобы получить точное значение, которое вам нужно.

Когда индуктивность правильная, замочите катушку в лаке на час или около того (можно использовать большинство прозрачных лаков для пола), слейте воду и дайте ей полностью высохнуть перед использованием. Это гарантирует, что повороты не могут двигаться — мы не хотим добавлять чувствительные к вибрации катушки к уже подозрительному пассивному кроссоверу. Это также предотвратит дребезжание — того типа, который сведет вас с ума, потому что вы не будете знать, где (или что) дребезжит! Вакуумная пропитка — это хорошо, но у немногих конструкторов есть необходимое оборудование.При желании катушки могут иметь заливные центры для облегчения монтажа, но вы должны использовать нейлон, алюминий (если вы можете их получить) или латунные винты — стальные винты значительно увеличивают индуктивность! Латунные и алюминиевые винты могут хоть немного уменьшить индуктивность, но ошибка маловероятна.

Рисунок 8.2 — Установка индукторов для минимизации сцепления

При установке катушек держите их хорошо разделенными, прочно прикрепленными к монтажной плате и убедитесь, что существует минимальное взаимное соединение, разместив оси под прямым углом друг к другу, как показано на рисунке 8.2 — трансформаторы в кроссовере не нужны . Используйте кабельные стяжки и силикон, термоклей или эпоксидный клей, чтобы убедиться, что индукторы надежно прикреплены к монтажной плате и не могут двигаться. Любое движение в конечном итоге сломает медный провод, если он жестко прикреплен, поэтому петля из катушки (или, предпочтительно, выводы многожильных проводов) гарантирует, что у вас нет электрических сбоев.

Можно сэкономить на индуктивном проводе, если готовое изделие будет устанавливаться с последовательным сопротивлением (например, для выравнивания импедансов или обеспечения уровня коррекции).Простое использование более тонкого провода сделает катушку меньше и дешевле, а если вам повезет, резистор можно вообще исключить. Необходимо следить за тем, чтобы сопротивление катушки было таким же или ниже, чем любое внешнее последовательное сопротивление — если сопротивление слишком велико, вы ничего не можете сделать, чтобы снова его понизить. Будьте осторожны с питанием — если катушка нагревается при использовании, ее сопротивление возрастает, а если становится слишком горячим, нагревается, тогда она может выйти из строя из-за короткого замыкания витков или даже разрушения.

---

9.0 Вывод

Эта статья освещает эту тему более подробно, чем вы найдете в большинстве ссылок, и объясняет некоторые вещи, которые в большинстве статей даже не затрагиваются. К настоящему времени должно быть совершенно ясно, что полный 3-полосный пассивный кроссовер со всем выполненным должным образом будет стоить очень дорого, . Это также отнимает много времени, и конечный результат всегда будет настолько хорош, насколько хороши усилия, которые вы готовы приложить, чтобы все было сделано правильно.

Приведем несколько общих рекомендаций …

• Фильтры суб-Бесселя должны быть предпочтительны для получения максимально ровного общего отклика (отклик аналогичен выравниванию Линквица-Райли и проще в разработке)
• Можно многого добиться, используя систему biamped для перекрытия басов и кроссовера средних и высоких частот. Держите пассивы для более высоких частот, где их объем, стоимость, мощность потери и прочие недостатки сведены к минимуму.
• Действительно хорошо спроектированный кроссовер бесполезен, если коробка неправильно спроектирована, неадекватно закреплена или драйверы установлены на равном расстоянии от двух или более краев — эти причины высокочастотные рефракции, которые «смазывают» стереоизображение.
• Точно так же настройка звуковой катушки (по времени) может иметь огромное значение для линейности системы в целом.
• Кроссовер никогда не компенсирует плохой подбор драйверов, независимо от того, какую работу вы в него вложили.
• Может показаться, что некоторые очень простые кроссоверы дают более «музыкальное» воспроизведение звука, но они не точны — в долгосрочной перспективе они вызывают утомление слушателя (и водителя) и добавление к музыке вещей, которых никогда не было.
• Ваша комната для прослушивания оказывает большее влияние на звук, чем любой из перечисленных выше моментов! Однако у хорошей системы гораздо больше шансов звучать приемлемо в плохой комнате. чем плохая система (которая везде будет плохо звучать!).
• Полностью активная система (использующая электронные кроссоверы и отдельные усилители для всех драйверов) почти наверняка даст лучший результат, чем наиболее тщательно разработанная пассивная система. и может даже оказаться дешевле … Некоторые пассивные кроссоверные сети действительно могут стать очень сложными и дорогими.

Очень многие проекты, представленные в сети, продаваемые как полные кроссоверные сети и даже используемые в коммерческих системах, не используют сеть Zobel для коррекции возрастающего импеданса драйвера. Отсутствие этого, без сомнения, является величайшим источником ошибок в любой кроссоверной сети и может вызвать поистине пугающие проблемы с откликом. В некоторых случаях значения кроссовера регулируются, чтобы соответствовать импедансу драйвера на частоте xover, и есть некоторые сети, которые кажутся бессмысленными, если рассматривать их изолированно.

Следует отметить, что в этой статье рассматриваются только двухпозиционные кроссоверы, и уже вы можете видеть, что здесь гораздо больше сложностей, чем ожидалось. Когда делается попытка создать 3-полосную или даже 4-канальную систему, сложности быстро становятся такими, что стоимость кроссоверной сети может стать настолько высокой, что активная система фактически будет дешевле. Когда вы добавляете другие преимущества, которые предоставляет активный кроссовер, легко понять, почему они являются моей основной рекомендацией.

На мой взгляд, пассивные кроссоверы полезны для небольших 2-полосных систем или тех, где вы не ищете максимальной производительности.Они также полезны с системой biamped, где пассивная сеть обрабатывает только переход от среднего диапазона к высокочастотному динамику. В этой области нетрудно сделать правильную конструкцию, а требования к мощности сравнительно низкие.

Если вы попытаетесь использовать 3-полосную пассивную конструкцию, вам почти наверняка потребуется включить сеть Zobel для низкочастотного динамика, а также коррекцию резонанса для среднечастотного диапазона. Когда вы добавляете эту сложность, становится совершенно очевидно, что пассивный подход будет большим, сложным и дорогим.Внесенные потери будут такими, что чувствительность будет значительно ниже, чем вам хотелось бы, коэффициент демпфирования низкочастотного динамика будет сильно ограничен последовательным индуктором, и система будет по-прежнему компромиссом.

Быстрый поиск
«Простой» пассивный кроссовер на самом деле намного сложнее, чем принято думать. Кроссоверы Diaural ™, предназначенные только для индукторов, , а не , являются панацеей. за беды мира (несмотря на массовую маркетинговую шумиху вокруг несколько лет назад), но попадают в категорию «слишком простых и грубо окрашенных».Там есть Ничего (повторить — ничего! ) о системе Diaural, что является новым, или принесет пользу подавляющему большинству систем. Вероятно, они будут звучать «живо» и, возможно, «музыкально». путем первоначального прямого сравнения с обычным кроссовером, но действительно требует очень тщательного выбора драйвера, чтобы избежать грубых откликов и фазовых ошибок. Это даже запатентовано — как эти крысиные мешки получили патент на то, что делали другие в течение многих лет, мы никогда не узнаем. У меня есть копия патента, и показаны все варианты — так много о «конусе молчания», который надевали на любого, кто видел их в первые дни.В этом принципе нет абсолютно ничего примечательного, кроме полное и полное пренебрежение практически всем, о чем я рассказал в этой статье. Особого внимания заслуживает тот факт, что они используют … катушки индуктивности, которые, как обсуждалось выше, имеют больше компромиссы и недостатки, чем любой другой пассивный компонент .

Вот и все. Я сомневаюсь, что это последнее слово о пассивных кроссоверах, и я также уверен, что упустил то, что должно было быть включено.Я не претендую на то, чтобы быть экспертом в проектировании пассивных сетей, но мой опыт в проектировании и опыт (а также опыт некоторых других) помогли в анализе поведения динамика громкоговорителей, по крайней мере, в электрическом смысле.

Механическое поведение — это снова нечто иное, и на эту тему было написано много отличных статей. В частности, я предлагаю серию статей Линн Олсон (о которых я узнал, как только я почти закончил эту статью). Эти статьи не являются окончательными (IMO), но содержат достаточно полезной информации, чтобы их можно было рекомендовать к прочтению.Некоторые читатели могут быть озадачены тем, что я включил субъективистские материалы в свой список для чтения, но факт в том, что некоторые из высказанных соображений слишком важны, чтобы их игнорировать, и не часто оцениваются любителями и даже некоторыми производителями. То, что эффекты поддаются измерению, здесь не вызывает сомнений … интермодуляционные искажения и гармонические искажения легко измерить, но ни один производитель драйверов громкоговорителей не собирается этого делать, пока этого не потребуют их клиенты.

Линн Олсон …

• Смотрю через плечо, части I и II
• Душа звука

Представленный материал в основном касается эффектов разрушения конуса, но также упоминается и коррекция импеданса.Очевидно, что существует множество других, и огромное количество людей провели огромное количество исследований, стремящихся к одному и тому же — идеальному громкоговорителю. У нас этого нет и, возможно, никогда не получится, но когда (или если) мы это сделаем, всегда найдется кто-то, кто скажет, что это воняет. Таков Hi-Fi.

---

Список литературы

К сожалению, единственная ссылка, которую я процитировал, исчезла. Он назывался «Сборник фактов и рекомендаций», но теперь исчез.

Большинство других справочных материалов основаны либо на общих знаниях, либо взяты из широкого круга источников (включая статьи ESP), слишком многочисленных, чтобы их можно было упомянуть.

Однако «Справочник разработчика радиотронов» (Langford-Smith, AWV Pty. Ltd, 1957) остается полезным, так как формулы индуктивности катушки описаны, которые используются по сей день.

---

---

Основной индекс
Указатель статей

Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, но не ограничиваясь, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторским правом © 2001. Воспроизведение или повторная публикация любыми средствами, электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещены. в соответствии с международными законами об авторском праве.Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только для личного использования, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки. Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта.

Страница создана и авторские права © 20 мая 2001 г. / Обновлено в августе 2004 г. — добавлен материал и исправлены некоторые небольшие ошибки. / Ноябрь 2003 г. — исправлен расчет аттенюатора. / Июнь 2002 г. — добавлена ​​электронная таблица и информация об импедансе. / 5 октября — включено информация о выборе компонентов, таблица 2 и т. д./ 12 мая — удалена неработающая ссылка в разделе ссылок. / Май 2013 — обновлены информация, изображения и таблица.

Как установить частоту кроссовера для автомобильной аудиосистемы

Если вы похожи на большинство людей, вам нравится играть в стереосистему в машине во время вождения. Слушаете ли вы подкаст во время утренней поездки на работу или увеличиваете громкость любимых песен, наши автомобильные аудиосистемы являются неотъемлемой частью общего впечатления от вождения.

Автомобильная аудиосистема лучше всего звучит, когда все настроено правильно и находится в оптимальном рабочем состоянии.Многие не знают, что установка кроссовера в вашем автомобиле может сделать вашу звуковую систему еще лучше. Так что же такое частоты кроссовера? Как они работают? А как бы вы установили частоту кроссовера для автомобильной аудиосистемы?

Хотя на первый взгляд все это может показаться немного запутанным, подробное объяснение этих терминов значительно облегчит понимание того, почему кроссоверы так заметны в наших автомобильных аудиосистемах.

Что такое частота?

В физике частота определяется как количество волн, которые проходят фиксированную точку за единицу времени.Он также определяется как количество циклов или колебаний, которым подвергается тело в периодическом движении за одну единицу времени.

«Неподвижным местом» может быть любое количество мест, включая наушники, динамики, усилители или любой акустический компонент. Частотная характеристика показывает, насколько хорошо конкретный производитель звука может воспроизводить все тона, которые мы слышим.

Частота измеряется в герцах (Гц), а диапазон слышимости человека составляет от 20 Гц до 20 кГц. Частотная характеристика разделена на три основных сегмента: низкие, среднечастотные и высокие.

Что такое частота кроссовера?

Проще говоря, кроссовер — это частота, на которой звук переходит от одного источника звука к другому, часто к динамику. В пассивном динамике компоненты электронного кроссовера определяют переход звука от каналов динамика к сабвуферу.

Каждый динамик в вашей автомобильной аудиосистеме имеет частоту кроссовера, которая обычно устанавливается в AV-ресивере процессором. Этот процессор отфильтровывает низкие частоты из каналов динамиков и перенаправляет их на канал сабвуфера.Этот процесс называется цифровым управлением басами, и он создает бесшовное сочетание звука между сабвуфером и каналами динамиков.

Во многих случаях частоты кроссовера устанавливаются для каждого канала AV-процессором во время автокалибровки. Однако частоту кроссовера можно также установить вручную, когда необходима дальнейшая оптимизация.

Зачем динамикам в наших автомобилях нужны кроссоверы?

Хотя наши автомобильные динамики могут воспроизводить наши любимые мелодии одним поворотом циферблата, они не лишены недостатков.

Наиболее распространенные размеры динамиков, устанавливаемых на заводе, — 3,5 дюйма, 4 дюйма или 5,25 дюйма. Эти меньшие размеры динамиков обеспечивают минимальное воздействие низких частот, что затрудняет расслышание (или ощущение) ваших басовых тонов при воспроизведении звука. Хуже того, они могут исказить звук, когда вы попытаетесь устранить проблему с помощью ручной настройки эквалайзера. Кроссоверы помогают, потому что они блокируют ужасно звучащие звуковые частоты, которые вызывают только проблемы.

Кроссоверы — это электронные компоненты, предназначенные для реакции на определенные частоты.С точки зрения непрофессионала, каждый кроссовер может быть настроен на желаемый спектр звука, при котором проходят только частоты в этом конкретном диапазоне.

Типы частот кроссовера для автомобильной аудиосистемы

Существует три типа кроссоверов:

• Активные (электронные) кроссоверы используют твердотельные компоненты и часто встроены в усилители (но также могут быть приобретены отдельно ). Термин «активные» означает, что для их работы требуется питание.
• Пассивные кроссоверы (динамики) не требуют источника питания для работы, как активные кроссоверы. Вместо этого они располагаются между усилителем и динамиками, где отфильтровывают нежелательные частоты. Пассивные кроссоверы часто бывают в виде встроенных динамиков.
• Цифровые (программные) кроссоверы работают в области цифровой музыки. Этот тип кроссовера реализован в программном коде автомагнитол.

Имейте в виду, что не существует идеального набора частот кроссовера, который работал бы для каждой колонки в каждой машине.Практически во всех ситуациях кроссоверы потребуют некоторой настройки для оптимизации их эффективности.

Рекомендуемые частоты кроссовера

В зависимости от конкретного типа акустической системы в вашем автомобиле эти частоты могут незначительно отличаться. Но мы создали список частотных диапазонов, которые будут хорошо работать в большинстве ситуаций:

• Сабвуферы: 70-80 Гц (низкие частоты), самая важная цель кроссовера сабвуфера — блокировать среднечастотные звуки
• Основные автомобильные динамики : 50-60 Гц, наиболее важным элементом кроссоверов для основных динамиков является блокировка низких частот (частоты 80 Гц и ниже)
• 2-полосные динамики: 3–3.5 кГц (верхний проход)
• Среднечастотный диапазон: 1-3,5 кГц
• 3-полосная система: 300 Гц и 3,5 кГц

Установка частоты кроссовера

Если в вашем автомобиле есть современный AV-ресивер с автоматическим эквалайзером программа, считайте, что вам повезло. Автомобили, на которых установлена ​​эта программа, автоматически назначают правильную частоту кроссовера, поэтому лучше оставить эти настройки такими, какие они есть, поскольку они уже специально адаптированы к вашей автомобильной аудиосистеме.

Для автомобилей без современного AV-ресивера самостоятельная установка частоты кроссовера требует немного времени и терпения.Это процесс, который требует длительного прослушивания и настройки, пока вы не добьетесь наилучшего звучания.

Вот шаги для установки частоты кроссовера:

• Определите частотный диапазон ваших динамиков. Воспроизведите музыку или звук с динамическим частотным диапазоном (что-то с низкими, средними и высокими звуками). Послушайте немного и определите, в каком диапазоне сейчас звучит лучше всего.
• Установите точку кроссовера примерно на 10 Гц ниже самой низкой частоты, которую ваши динамики могут воспроизводить без проблем.(имейте в виду, что наиболее частая рекомендация для частоты кроссовера — 80 Гц).
• Еще раз включите музыку. Но на этот раз медленно увеличивайте громкость вашего ресивера, пока не услышите, что звук начинает искажаться. Как только вы достигнете уровня громкости, на котором начинается искажение, уменьшите громкость до тех пор, пока музыка снова не станет чистой, и обратите внимание на громкость ресивера в этот момент. Это значение представляет собой пороговое значение громкости вашего ресивера.
• Теперь установите усиление усилителя сабвуфера на минимально возможное значение (полностью против часовой стрелки).Оттуда включите фильтр нижних частот и установите его на максимальную мощность (по часовой стрелке).
• Включите звук. Слушайте и ждите плавного перехода между динамиками и сабвуфером. В идеальном случае вы не различите самостоятельно басовый сигнал; должно звучать так, как будто все играет в унисон.
• Если вы слышите басы при установке частоты кроссовера, попробуйте отрегулировать громкость до тех пор, пока он не будет соответствовать выходному сигналу ваших основных динамиков. Для этого увеличьте громкость ресивера до максимального значения без искажений (пороговое значение).С этого момента медленно увеличивайте усиление на усилителе сабвуфера, пока басы не будут сбалансированы с остальным звуковым спектром.

Вам нужен профессионал?

Хотя это может показаться довольно сложным, установка кроссоверов не так уж и сложна, если вы вооружены соответствующими знаниями. Пассивные кроссоверы относительно просты, поскольку вам нужно только подключить кроссовер между усилителем и динамиками. С другой стороны, установка активного кроссовера требует нескольких дополнительных шагов и может потребовать определенного уровня знаний.Активным кроссоверам требуется питание, поэтому вам придется подвести провода питания и заземления к каждому устройству. Если вы собираетесь делать это самостоятельно, лучше всего заземлить кроссовер в том же месте, где вы заземлили свой усилитель.

Ответ на вопрос, нужен ли вам профессионал, заключается в ваших знаниях и опыте работы с автомобильными аудиосистемами. Предположим, у вас практически нет практического опыта в установке автомобильных аудиосистем. В таком случае мы предлагаем вам воспользоваться услугами специалиста по автомобильной аудиосистеме и настроить кроссоверы у профессионалов.

Сводка

Понимание того, как правильно установить частоту кроссовера для автомобильной аудиосистемы, начинается со всесторонних знаний о том, как настроена ваша аудиосистема. Тип ресивера и громкоговорителей напрямую влияет на частоту кроссовера. Хотя мы изложили основные шаги, имейте в виду, что могут быть и другие рекомендации, отличные от упомянутых выше. В конце концов, точная настройка — самый важный элемент успешного кроссовера.Пусть эти рекомендации будут общим руководством, но учтите, что окончательные настройки зависят от вашей тонкой настройки и качества звука, которое вы считаете наиболее идеальным.

Все, что вы хотели знать о сабвуферах

Если вы действительно хотите создать свою басовую часть, сабвуфер может быть незаменим. Вот подноготная …

Когда я впервые заинтересовался звуком, домашние сабвуферы были довольно специализированными устройствами, которые интересовали только две группы энтузиастов Hi-Fi: тех, кто слушал концерты больших органных труб, и тех, кто любил регги! С тех далеких дней многое изменилось, и сегодня сабвуферы теперь считаются — больше из-за фактора «домашнего признания», чем каких-либо потенциальных звуковых преимуществ — почти стандартной частью современных Hi-Fi и студийных систем мониторинга.

Сабвуфер PMC TLE1.

Таким образом, становится все более распространенным использование небольших «сателлитных» левого и правого громкоговорителей, а также одного или нескольких сабвуферов — формат, часто называемый 2.1. Два относится к основной паре стереодинамиков (левый и правый), а «.1» относится к сабвуферу с ограниченной полосой пропускания. Точно так же система объемного звучания часто обозначается как 5.1, что означает пять основных каналов плюс сабвуфер для обработки канала низкочастотных эффектов (LFE).

Однако в случае домашнего кинотеатра 5.1 и систем объемного звучания требуется специальный сабвуфер специально для обработки канала низкочастотных эффектов (LFE). Тот факт, что этот сабвуфер обычно также удваивается за счет использования управления низкими частотами (объяснено позже), чтобы обрабатывать низкочастотное содержимое всех пяти основных каналов, является просто удобством, которое позволяет использовать меньшие сателлиты. Опять же, я вернусь к этой теме позже, но сначала я хочу рассмотреть механизмы стереомониторинга 2.1.

При правильном проектировании и использовании сабвуферы могут быть чрезвычайно эффективными и очень удобными. В равной степени, однако, очень легко разрушить любую возможность хорошего качества мониторинга с помощью неподходящего или плохо настроенного сабвуфера — и стоит отметить, что я, вероятно, видел девять неудовлетворительных установок на каждую хорошую!

Плохая установка сабвуфера обычно страдает от слишком сильного или плохо определенного баса. Часто есть очевидная «дыра» в частотном спектре в области кроссовера между сателлитными динамиками и сабвуфером.Именно «интеграция» через этот переходный регион действительно создает или разрушает систему в целом.

Наихудший вид системы сабвуфера будет обеспечивать только гулкий или монотонный «шум» энергии, независимо от высоты тона или динамики басового инструмента, и поэтому низкие частоты могут казаться медленными или запаздывающими по сравнению с основными динамиками. С другой стороны, хорошо спроектированная и хорошо сконфигурированная система обычно обеспечивает более точное отображение и имеет более четкий и прозрачный средний диапазон (благодаря более низким уровням искажений и интермодуляции) и более высокий общий выходной сигнал, чем можно было бы достичь с помощью только спутники.

С практической точки зрения, комбинацию сателлита и сабвуфера намного проще разместить и передвинуть. Отдельные корпуса динамиков более компактны и легче, чем полнодиапазонные динамики, и это часто является важным фактором, особенно в небольших домашних студиях и для установок для записи на месте.

Итак, цель этой статьи — попытаться объяснить, как и почему выбирать и использовать сабвуфер в контексте приложений стерео и объемного звука.

Первое, что нужно понять, — это основная концепция сабвуферной системы. Что он пытается делать и как работает? Очевидно, основная идея заключается в воспроизведении низких частот. В большинстве случаев это примерно две нижние октавы, от 20 Гц до 80 Гц. Однако здесь кроется первая серьезная проблема, которую мы должны принять во внимание: наличие специального блока, генерирующего низкие частоты, не гарантирует хорошего баса в комнате для прослушивания — на самом деле, это далеко не так!

Собственные акустические свойства помещения имеют первостепенное значение.Если вы поместите лучший в мире сабвуфер в комнату с плохой акустикой, вы получите очень плохие басы! Я часто сталкивался с системами мониторинга, в которых владелец добавил сабвуфер в надежде исправить слабые или неровные басы, но обнаружил, что ситуация либо не улучшается, либо фактически ухудшается!

Если в комнате есть неприятные проблемы со стоячей волной — а они есть почти во всех домашних студиях — очень важно сначала решить эти акустические проблемы, прежде чем тратить деньги или время на сабвуфер.

Захват басов для контроля и уменьшения стоячих волн в помещении — это тема, которую мы затрагивали много раз, а также популярная тема для постоянного обсуждения и рекомендаций на форуме Studio Design & Acoustics на веб-сайте SOS . Часто вы можете значительно улучшить акустику комнаты с минимальными затратами с помощью некоторых элементарных вещей, сделанных своими руками. А с обработанной комнатой вы вполне можете обнаружить, что ваши существующие динамики на самом деле воспроизводят гораздо больше и лучше басов, чем вы думали!

Еще одно полезное преимущество сабвуфера — это дополнительная мощность системы в целом.Акустическая энергия в музыке наиболее высока на низких частотах и ​​спадает с увеличением частоты. Таким образом, использование специальной коробки для обработки большей части требовательных к мощности басов снимает нагрузку со спутников с полезными преимуществами в отношении общей мощности и четкости.

Большинство стереосистем имеет два основных динамика, но у нас только один сабвуфер. Почему не два сабвуфера? В некоторых ситуациях наличие двух (или более) сабвуферов может иметь преимущества, но в целом обычно достаточно одного.Причина этого связана с тем фактом, что для частот ниже примерно 700 Гц наше слуховое восприятие измеряет разность фаз между звуком, поступающим в каждое ухо, тогда как выше этой частоты оно в основном использует разность уровней. На улице наша способность определять направление звука остается довольно точной вплоть до очень низких частот, но эта способность теряется при прослушивании в помещении. Источники, генерирующие низкочастотные звуки (ниже примерно 100 Гц), имеют тенденцию делать это более или менее во всех направлениях (звуковая волна распространяется от источника во всех направлениях), потому что длина волны звука обычно больше, чем длина волны самого объекта.Когда низкочастотный звук генерируется в замкнутом пространстве, создаваемые сферические звуковые волны будут отражаться от граничных поверхностей комнаты и возвращаться обратно в уши с множеством фазовых отклонений из-за разницы в длине пути. Эта путаница сигналов не позволяет уху и мозгу определить достоверную разность фаз, поэтому нормальная направленная острота зрения не работает.

Итак, теоретически, поскольку вы не можете сказать, откуда берутся низкие частоты в комнате, одного сабвуфера будет вполне достаточно.Гармоники басовых нот будут воспроизводиться сателлитными громкоговорителями — которые обычно начинают преобладать выше 90 Гц — и они будут предоставлять много информации о направлении через разницу фаз и уровней обычным способом. Таким образом, хотя сам бас превращается в моно, впечатление стереоизображения на самом деле сохраняется совершенно удовлетворительно.

Эта теория хороша и хороша, но я часто слышу комментарии людей о том, что они могут слышать, где в комнате находится сабвуфер.Это не из-за каких-то особых акустических свойств с их стороны, а, скорее, из-за плохой работы некоторых сабвуферов! Конструкции, построенные по невысокой цене, использующие некачественные драйверы и разработанные для повышения эффективности, как правило, генерируют много «внеполосного» шума — много гармонических искажений и слышимых шумов портов или других артефактов. Они занимают среднечастотный диапазон, что не только позволяет легко определить их положение, но также скрывает и маскирует критические средние частоты от сателлитных динамиков.Таким образом, добавление дешевого сабвуфера к качественным сателлитам на самом деле скорее сделает систему менее точной, чем более точной.

Хороший сабвуфер должен иметь очень линейный драйвер (который стоит дорого), точный и мощный усилитель (который стоит дорого) и хорошо спроектированный и собранный шкаф (что … дорого). Но срезание углов в любом из этих аспектов — ложная экономия. Я слушал и использовал много разных сабвуферов, и лучшие по всем очевидным причинам произведены теми же компаниями, которые у вас ассоциируются с хорошими мониторами.Blue Sky, ATC, Genelec и PMC производят превосходные сабвуферные системы, которые очень хорошо интегрируются с предполагаемыми партнерскими проектами. Все они относительно легко настроить из-за присущего им точного согласования и соответствующих средств электрического выравнивания. В своей собственной системе мониторинга я использую сабвуфер PMC TLE1 (показанный выше) как часть большого 5.1-канального оборудования, так и для расширения нижнего конца крошечных мониторов DB1 или ближнего поля TB2. В то время как многие сабвуферы представляют собой большие прямоугольные коробки, TLE1 имеет форм-фактор корпуса компьютерной башни, который я считаю привлекательным как с эстетической, так и с практической точки зрения.

При покупке сабвуфера главное — попробовать его в вашей собственной среде прослушивания с вашими собственными сателлитными громкоговорителями, особенно если сабвуфер от другого производителя. Некоторые комбинации будут интегрироваться намного лучше, чем другие, и только домашнее прослушивание покажет успех или неудачу конкретной комбинации.

На схеме показана система управления низкими частотами. Каждый из пяти основных каналов проходит через фильтр верхних частот, чтобы удалить низкочастотный элемент сигнала, прежде чем он будет передан на соответствующий усилитель и динамик.

Управление низкими частотами — это процесс удаления низкочастотного элемента сигнала, подаваемого на каждую сателлитную акустическую систему, и его маршрутизацию вместо этого на один или несколько сабвуферов. По сути, это ничем не отличается от обычного кроссовера — просто басовый драйвер размещен в отдельном корпусе, и в него должно быть включено какое-то средство микширования, чтобы объединить низкочастотные составляющие как минимум двух каналов.

В случае простой стереосистемы 2.1 это управление басами или фильтрация кроссовера обычно встроены в сабвуфер и могут быть активными или пассивными (в настоящее время большинство систем активны).Существуют различные подходы к подключению, но большинство из них сначала направляют линейные сигналы от контроллера или предусилителя на сабвуфер, который фильтрует сигналы и выводит их на сателлиты. Некоторые системы работают наоборот: сначала сигнал подключается к сателлиту, а затем к сабвуферу. Системы, предназначенные для домашнего использования, часто работают с сигналами уровня громкоговорителей.

Для систем объемного звучания 5.1 управление низкими частотами обычно выполняется в контроллере объемного звука или контроллере мониторинга, а не в самом сабвуфере.Схема на предыдущей странице показывает такую ​​систему. Каждый из пяти основных каналов проходит через фильтр верхних частот, чтобы удалить низкочастотный элемент сигнала, прежде чем он будет передан на соответствующий усилитель и динамик.

Все пять каналов также суммируются и пропускаются через фильтр нижних частот для удаления средне- и высокочастотного содержимого. Затем этот сигнал объединяется со специальным сигналом LFE (который также подвергается фильтрации нижних частот и усилению в соответствии с соответствующими спецификациями) и направляется на динамик сабвуфера.Стоит иметь в виду, что, поскольку каждый из пяти каналов в системе 5.1 является каналом с полной полосой пропускания, сабвуфер должен быть в состоянии справиться с вкладом низких частот пяти полных каналов, плюс все, что может передаваться на LFE. канал — а это могло быть много баса! Так что не стоит ожидать, что очень маленькая коробка сможет справиться, если вы любите слушать на серьезном уровне.

Конечно, разные системы реализуют управление басами по-разному. Некоторые используют активную фильтрацию повсюду, в то время как некоторые фильтруют только низкие частоты сигнала, поступающего на сабвуфер, полагаясь на естественный спад динамиков сателлитов для механической фильтрации высоких частот.Некоторые позволяют регулировать частоту и крутизну переключения фильтра. Профессиональные устройства обычно делают это с осмысленными техническими параметрами, в то время как домашние контроллеры, как правило, имеют более простые описания громкоговорителей «большие» или «маленькие».

Лучшие системы часто включают в себя какие-то ограничения или защиту от перегрузки для сабвуфера, а некоторые также включают средства задержки звука для каждого динамика, чтобы компенсировать неидеальное физическое положение. Большинство домашних систем применяют управление низкими частотами только к цифровым входам объемного звука (звуковые дорожки Dolby Digital и DTS), но не к дискретным многоканальным аналоговым входам, и это может вызвать проблемы, если вы хотите использовать дешевый домашний контроллер объемного звука для мониторинга объемного звука.Другой распространенной ловушкой является то, что в некоторые DVD-плееры встроены собственные средства управления низкими частотами, а это означает, что вам нужно убедиться, что вы не дублируете обработку!

Несмотря на то, что относительно легко генерировать высокие уровни басов в очень небольшой полосе пропускания (и это то, что обычно делают самые дешевые сабвуферы), разработать что-то, что может генерировать высокий выходной сигнал в широкой полосе пропускания с очень низкими искажениями и оставаться разумным размер, довольно сложно. Создание низкочастотного звука на студийных уровнях воспроизведения требует движения большого количества воздуха.Это требует мощного усилителя, очень большого басового динамика (или нескольких меньших) и большого смещения диафрагмы.

Самый простой способ добиться высокой эффективности — поместить драйвер в так называемый «шкаф с полосой пропускания». По сути, это резонансный настроенный блок, внутри которого скрыт драйвер, а звук выходит через один или несколько портов. Вы можете увидеть это довольно часто на дешевых домашних кинотеатрах и в автомобильных «бумбоксах». Несмотря на эффективность (читай громко!), Этот вид дизайна всегда имеет тенденцию звучать громоздко с однотонной реакцией.Это отлично подходит для съемок взрывов и падений, но не очень полезно, если вы хотите услышать, какие ноты играет басист, поэтому его лучше избегать при серьезном мониторинге.

В большинстве сабвуферов используется та или иная форма «рефлексной» конструкции, которая сочетает в себе практическую эффективность с достаточно широкой полосой пропускания и в корпусах удобных размеров. Принципы конструкции полностью понятны: передняя часть драйвера излучает напрямую, а его задняя часть вносит свой вклад через закрытый объем шкафа через один или несколько портов.Не все рефлекторные конструкции одинаковы, но большинство сабвуферов студийного качества будут иметь именно такой дизайн.

Менее распространенной альтернативой является конструкция «закрытого ящика». Корпус герметичен, и только передняя сторона динамика вносит звук в комнату. КПД относительно невысок, и к усилителю и драйверу предъявляются значительные требования (последний должен быть в состоянии справиться с необычно большими отклонениями). Однако этот подход имеет значительные преимущества с точки зрения его фазовой характеристики, синхронизации и искажений.Еще одна близкая вариация на эту тему — подход «линии передачи», который направлен на объединение лучших элементов как герметичных, так и рефлексных шкафов. Эти два типа, как правило, самые дорогие, но при этом их легче всего выровнять и интегрировать, и они обеспечивают наиболее точный звук.

Не обманывайтесь размером сабвуфера. Больше не обязательно означает лучшее или даже большее расширение низких частот, хотя обычно это означает громче; опять же о том, что нужно много воздуха двигать.

Физическое и электрическое выравнивание сабвуфера — это процесс, который неправильно понимают, но ошибиться — значит нарушить точность системы мониторинга в целом. Во-первых, очень важно, чтобы сабвуфер и сателлитные динамики находились в одной фазе друг с другом — под этим я подразумеваю их электрическую полярность и синхронизацию по времени. Если это не так, область кроссовера будет иметь очевидную выпуклость или провал в уровне. Потенциально существует множество источников фазовых сдвигов, которые могут испортить область кроссовера.Сабвуфер и сателлитные динамики должны учитывать свои собственные механические фазовые характеристики, а также электрические фазовые характеристики самих кроссоверных фильтров. Существует также временная задержка, вызванная расположением динамиков на разном расстоянии от слушателя, а некоторые конструкции кабинетов вводят дополнительные акустические задержки, которые часто сильно зависят от частоты (а в некоторых случаях могут превышать 40 мс — весь видеокадр!).

Если на вашем сабвуфере есть регулятор фазы, как на изображенном здесь PMC TLE1, вы обнаружите, что небольшие регулировки фазы часто могут значительно повлиять на плавность области кроссовера, особенно если сабвуфер и сателлиты от разных производителей. производители.

Многие сабвуферы с лучшими характеристиками включают в себя функцию регулировки фазы (переключаемую или бесступенчатую), которая может помочь исправить механическую и электрическую разность фаз между сателлитами и сабвуфером. К сожалению, не все конструкции одинаково эффективны и, что более важно, фазовая коррекция — это не то же самое, что компенсация задержки. Если сабвуфер расположен ближе или дальше от слушателя, чем сателлиты, потребуется некоторая компенсация задержки для достижения правильной временной синхронизации.Хотя некоторые системы управления низкими частотами или системы мониторинга объемного звука включают эту функцию, не все это делают.

Когда дело доходит до размещения сабвуфера, следует учесть несколько моментов. Хотя высококачественный сабвуфер не должен выводить более высокие частоты, которые позволяют определить его положение путем прослушивания, это не означает, что его можно поставить где угодно. Во-первых, расположение сабвуфера в комнате — особенно его близость к стенам — будет иметь значительное влияние на его частотные характеристики и характеристики во временной области.В обычной комнате будет несколько «лучших» мест среди множества других, которые неприемлемы. Во-вторых, если не предусмотрена компенсация задержки, сабвуфер в идеале должен располагаться на том же расстоянии от слушателя, что и сателлитные динамики.

Имеет смысл разместить одиночный сабвуфер перед слушателем, а не сзади, а также прямо напротив места слушателя. Он должен располагаться подальше от углов, но также не следует размещать его в центре ширины комнаты, чтобы свести к минимуму возбуждение стоячих волн.Чем ближе сабвуфер расположен к стене, тем сильнее будет усиление низких частот. Некоторые модели предназначены для размещения близко к стене, чтобы извлечь из этого выгоду, но некоторые — нет, что означает, что вы всегда должны проверять рекомендации производителя. Часто небольшие изменения расстояния по отношению к стене могут существенно повлиять на баланс глубоких басов, поэтому не бойтесь экспериментировать.

Для того, чтобы сабвуфер работал правильно и его нельзя было найти, кроссовер между сабвуфером и сабвуфером должен быть установлен ниже примерно 90 Гц, а это означает, что в идеале сателлит должен иметь приличный отклик до 70 Гц или около того.Все, что выше, начинает вторгаться в средние частоты, и сабвуфер становится доступным для поиска. Организация THX рекомендует кроссовер на частоте 85 Гц, и я обнаружил, что в большинстве случаев это хорошая отправная точка.

В идеале, сабвуфер и спутниковая система должны быть выровнены с использованием надлежащего акустического измерительного оборудования, но немногие из нас имеют к нему доступ или опыт для правильной интерпретации результатов. К счастью, обычно вы можете получить очень хорошие субъективные результаты, если уделите этому немного времени и терпения и примените логический подход.

Начните с размещения сабвуфера в положении слушателя с приблизительными настройками фильтра и громкости — 85 Гц и примерно правильной громкостью. Затем вам нужно будет воспроизвести коллекцию музыкальных треков с хорошо записанными басовыми партиями в разных тональностях. Или создайте свой собственный тестовый трек, используя звуковой генератор или клавиатуру, играя каждую ноту перкуссионно (не непрерывно) и с одинаковыми настройками скорости. Все, что вам после этого нужно сделать, это ползать по полу, слушая каждое потенциально практичное расположение сабвуфера, в котором положение обеспечивает наиболее стабильный и естественный басовый звук.Вы обнаружите, что в одних местах звучат громкие и резонансные ноты, в других — явно слабые или отсутствующие. Надеюсь, вы обнаружите одно или два места, где звук хорошо сбалансирован, а все басовые ноты довольно однородны. Определив оптимальное место, поместите туда сабвуфер и верните свое кресло для прослушивания.

Размещение сабвуфера очень важно. Чтобы найти подходящее место, нужно встать на четвереньки, передвигаться и слушать хорошо записанные басы с сабвуфером в обычном положении для прослушивания.Когда вы найдете, где он звучит лучше всего, переместите сабвуфер туда.

Теперь вы можете оптимизировать уровень сабвуфера и, если имеется, частоту переключения фильтра и фазу / задержку. Эти элементы управления, как правило, интерактивны, поэтому вам, вероятно, придется циклически менять их настройку, прежде чем вы придете к наилучшей комбинации. Обычно я начинаю с сабвуфера, повернутого вправо вниз, а затем проигрываю большую коллекцию музыки, концентрируясь на том, как звучат средние и верхние басовые ноты.

Узнав, что сателлиты делают сами по себе, я начинаю увеличивать уровень сабвуфера до тех пор, пока все басовые ноты не станут ровными, независимо от высоты тона.Очень легко переварить уровень сабвуфера, и хотя это может звучать впечатляюще, это быстро утомляет и приводит к легким басам, так что не торопитесь и слушайте критически.

Если самые глубокие и самые высокие басы кажутся правильными, но все идет не так в области кроссовера, попробуйте немного увеличить или уменьшить частоту кроссовера, чтобы найти наиболее плавный переход. Если есть фазовый контроль, вы обнаружите, что небольшие изменения фазы могут часто приводить к удивительно большим различиям, особенно если сабвуфер от другого производителя от сателлитов.Помните, что все три элемента управления будут взаимодействовать, поэтому не торопитесь, живите с хорошими настройками какое-то время и не бойтесь экспериментировать.

Обычно я даю хотя бы час на настройку сабвуфера на слух, и обычно продолжаю тонкую настройку в течение нескольких дней после этого, пока я не буду счастлив, что добился наилучших возможных характеристик.

Наконец, помните, что низкие частоты очень трудно сдерживать. Добавление сабвуфера неизбежно приведет к тому, что часть ваших вновь обретенных глубоких басов покинет комнату для прослушивания.Это вполне может раздражать ваших соседей, даже если они раньше терпели систему без сабвуфера. Генерация низких частот может также вызвать стоячие волны в помещении, о которых вы раньше не подозревали, и это также может привести к дребезжанию и резонансу различных структур вашего здания, о которых вы раньше не слышали! Когда я в последний раз откалибровал сабвуфер в моей собственной системе 5.1 дома, моя дочь кинулась и пожаловалась, что все на ее туалетном столике грохотало и падало!

.