Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Пассивный двухполосный кроссовер, предназначенный для работы при напряжении громкоговорителей.

Аудиокроссоверы - это тип схемы электронного фильтра, который используется в ряде аудиоприложений. [1] Они разделяют аудиосигнал на два или более частотных диапазона, так что сигналы могут быть отправлены на драйверы громкоговорителей, которые предназначены для работы в разных частотных диапазонах. Кроссоверы часто называют «двухполосными» или «трехполосными», что указывает, соответственно, на то, что кроссовер разделяет данный сигнал на два частотных диапазона или три частотных диапазона. Кроссоверы используются в акустических кабинетах , усилители мощности в бытовой электронике ( Hi-Fi , домашний кинотеатр звука и аудио автомобиля ) ипрофессиональные усилители аудио и музыкальных инструментов. На последних двух рынках кроссоверы используются в усилителях низких частот , усилителях клавишных, корпусах громкоговорителей для низких частот и клавишных, а также в оборудовании системы звукоусиления (громкоговорители PA, мониторные громкоговорители, системы сабвуфера и т.

Кроссоверы используются потому, что большинство отдельных драйверов громкоговорителей неспособны охватить весь звуковой спектр от низких частот до высоких частот с приемлемой относительной громкостью и отсутствием искажений . В большинстве акустических систем Hi-Fi и шкафов для акустических систем системы звукоусиления используется комбинация нескольких драйверов громкоговорителей, каждый из которых обслуживает свой диапазон частот . Стандартный простой пример - акустические системы Hi-Fi и PA, содержащие низкочастотный динамик для низких и средних частот и высокочастотный динамик для высоких частот. Поскольку источник звукового сигнала, будь то запись музыки с CD-плеера или микс живой группы сВ аудиоконсоли объединены все низкие, средние и высокие частоты, схема кроссовера используется для разделения аудиосигнала на отдельные полосы частот, которые можно отдельно направлять на громкоговорители, твитеры или рупоры, оптимизированные для этих частотных диапазонов.

Пассивные кроссоверы [2] , вероятно, являются наиболее распространенным типом аудиокроссоверов. Они используют сеть пассивных электрических компонентов (например, конденсаторов, катушек индуктивности и резисторов) для разделения усиленного сигнала, поступающего от одного усилителя мощности, так, чтобы его можно было отправить на два или более драйверов громкоговорителей (например, низкочастотный динамик и очень низкочастотный динамик). сабвуфер , или низкочастотный динамик и высокочастотный динамик , или комбинация низкочастотного динамика, среднечастотного динамика и высокочастотного динамика).

Активные кроссоверы [3] отличаются от пассивных кроссоверов тем, что они разделяют аудиосигнал до каскада усиления мощности, так что он может быть отправлен на два или более усилителя мощности, каждый из которых подключен к отдельному драйверу громкоговорителя. В аудиосистемах с объемным звуком 5.1 для домашнего кинотеатра используется кроссовер, который отделяет сигнал очень низкой частоты, чтобы его можно было отправить на сабвуфер., а затем посылать оставшиеся низкие, средние и высокие частоты на пять динамиков, расположенных вокруг слушателя. В типичном приложении сигналы, посылаемые в кабинеты громкоговорителей объемного звучания, далее разделяются с использованием пассивного кроссовера на низкочастотный / среднечастотный динамик и высокочастотный динамик. Активные кроссоверы бывают как в цифровом, так и в аналоговом исполнении.

Цифровые активные кроссоверы часто включают дополнительную обработку сигнала, такую ​​как ограничение, задержка и эквализация. Кроссоверы сигнала позволяют разделить аудиосигнал на полосы, которые обрабатываются отдельно перед повторным микшированием. Некоторые примеры многополосная динамика ( сжатия , ограничивающая , де-эссинг ), многополосное искажения , усиление НЧА, высокие частоты, возбудители и уменьшение шума , такие как снижения шума Dolby A .

Обзор [ править ]

Сравнение амплитудной характеристики двухполюсных кроссоверных фильтров Баттерворта и Линквица-Райли. Суммарный выходной сигнал фильтров Баттерворта имеет пик +3 дБ на частоте кроссовера.

Определение идеального кроссовера звука меняется в зависимости от конкретной задачи и звукового приложения. Если отдельные полосы должны быть снова смешаны вместе (как при многополосной обработке), то идеальный кроссовер аудиосигнала разделит входящий аудиосигнал на отдельные полосы, которые не перекрываются и не взаимодействуют друг с другом, что приводит к тому, что выходной сигнал не изменяется по частоте относительно уровни и фазовый отклик. Эту идеальную производительность можно только приблизительно оценить. Как реализовать наилучшее приближение - предмет оживленных дискуссий. С другой стороны, если аудиокроссовер разделяет звуковые полосы в громкоговорителе, нет требований к математически идеальным характеристикам внутри самого кроссовера, поскольку частотная и фазовая характеристика драйверов громкоговорителей в их креплениях затмит результаты. Удовлетворительная производительность всей системы, включающей аудиокроссовер и драйверы громкоговорителей в их корпусе (ах), является целью проектирования. Такая цель часто достигается с помощью неидеальных, асимметричных характеристик фильтра кроссовера. [4]

В аудио используется много разных типов кроссовера, но обычно они принадлежат к одному из следующих классов.

Классификация [ править ]

Классификация по количеству секций фильтра [ править ]

Громкоговорители часто классифицируются как «N-полосные», где N - количество драйверов в системе. Например, динамик с вуфером и твитером двухполосный. N-полосный динамик обычно имеет N-полосный кроссовер для разделения сигнала между драйверами. 2-полосный кроссовер состоит из фильтра низких и высоких частот. Трехполосный кроссовер представляет собой комбинацию фильтров нижних , полосовых и верхних частот (LPF, BPF и HPF соответственно). Секция BPF, в свою очередь, представляет собой комбинацию секций HPF и LPF. 4 (или более) полосные кроссоверы не очень распространены в конструкции громкоговорителей, в первую очередь из-за их сложности, которая обычно не оправдывается лучшими акустическими характеристиками.

Дополнительная секция HPF может присутствовать в кроссовере «N-way» громкоговорителя для защиты низкочастотного динамика от частот ниже, чем он может безопасно обрабатывать. Такой кроссовер будет иметь полосовой фильтр для низкочастотного драйвера. Точно так же высокочастотный драйвер может иметь защитную секцию LPF для предотвращения высокочастотного повреждения, хотя это встречается гораздо реже.

В последнее время ряд производителей начали использовать метод кроссовера, который часто называют «5-полосным» кроссовером для стереофонических кроссоверов. Обычно это указывает на добавление второго низкочастотного динамика, который воспроизводит тот же диапазон низких частот, что и основной низкочастотный динамик, но откатывается намного раньше, чем основной низкочастотный динамик.

Примечание. Упомянутые здесь секции фильтра не следует путать с отдельными секциями 2-полюсного фильтра, из которых состоит фильтр более высокого порядка.

Классификация по компонентам [ править ]

Кроссоверы также можно классифицировать по типу используемых компонентов.

Пассивный [ править ]

Схема пассивного кроссовера часто монтируется в корпусе динамика, чтобы разделить усиленный сигнал на диапазон сигнала более низкой частоты и диапазон сигнала более высокой частоты.

Пассивный кроссовер разделяет аудиосигнал после того, как он усиливается одним усилителем мощности , так что усиленный сигнал может быть отправлен на два или более типов драйверов, каждый из которых покрывает разные частотные диапазоны. Эти кроссоверы полностью состоят из пассивных компонентов и схем; термин «пассивный» означает, что для схемы не требуется дополнительный источник питания. Пассивный кроссовер просто необходимо подключить проводом к сигналу усилителя мощности. Пассивные кроссоверы обычно размещаются в топологии Кауэра для достижения эффекта фильтра Баттерворта . В пассивных фильтрах используются резисторы в сочетании с реактивными компонентами, такими как конденсаторы и катушки индуктивности.. Пассивные кроссоверы с очень высокими характеристиками, вероятно, будут дороже, чем активные кроссоверы, поскольку отдельные компоненты, способные хорошо работать при высоких токах и напряжениях, при которых работают акустические системы, сложно изготовить.

В недорогой бытовой электронике , такой как бюджетный домашний кинотеатр в коробках и недорогие бум-боксы, используются пассивные кроссоверы более низкого качества. В дорогих акустических системах и ресиверах Hi-Fi используются более качественные пассивные кроссоверы для получения улучшенного качества звука и снижения искажений. Такой же подход по соотношению цена / качество применяется к оборудованию систем звукоусиления, усилителям музыкальных инструментов и шкафам для динамиков; недорогой сценический монитор , громкоговоритель PAВ кабинете громкоговорителей с усилителем низких частот обычно используются пассивные кроссоверы более низкого качества по более низкой цене, тогда как в более дорогих высококачественных кабинетах используются кроссоверы более высокого качества. В пассивных кроссоверах могут использоваться конденсаторы из полипропилена , металлизированной полиэфирной фольги, бумаги и электролитические конденсаторы. Индукторы могут иметь воздушные сердечники, порошковые металлические сердечники, ферритовые сердечники или сердечники из многослойной кремнистой стали, и большинство из них намотаны эмалированной медной проволокой.

Некоторые пассивные сети включают в себя такие устройства, как предохранители , устройства PTC, лампочки или автоматические выключатели для защиты драйверов громкоговорителей от случайного превышения мощности (например, от внезапных скачков или скачков напряжения). Современные пассивные кроссоверы все чаще включают сети эквализации (например, сети Zobel ), которые компенсируют изменения импеданса с частотой, присущие практически всем громкоговорителям. Проблема сложна, поскольку часть изменения импеданса происходит из-за изменений акустической нагрузки в полосе пропускания драйвера.

С другой стороны, пассивные сети могут быть громоздкими и вызывать потерю мощности. Они зависят не только от частоты, но и от импеданса . Это предотвращает их взаимозаменяемость с акустическими системами с разным сопротивлением. Идеальные кроссоверные фильтры, включая схемы компенсации импеданса и эквалайзера, может быть очень сложно спроектировать, поскольку компоненты взаимодействуют сложным образом. Эксперт по дизайну кроссоверов Зигфрид Линквиц сказал о них, что «единственным оправданием пассивных кроссоверов является их низкая стоимость. Их поведение меняется в зависимости от динамики драйверов, зависящих от уровня сигнала. Они блокируют усилитель мощности от получения максимального контроля над движением звуковой катушки. Они являются пустой тратой времени, если целью является точность воспроизведения ". [5]В качестве альтернативы можно использовать пассивные компоненты для построения схем фильтров перед усилителем. Это называется пассивным кроссовером линейного уровня.

Активный [ править ]

Активный кроссовер содержит активные компоненты в своих фильтрах. В последние годы наиболее часто используемым активным устройством является операционный усилитель ; активные кроссоверы работают на уровнях, подходящих для входов усилителя мощности, в отличие от пассивных кроссоверов, которые работают после выхода усилителя мощности при высоком токе и, в некоторых случаях, высоком напряжении . С другой стороны, все схемы с усилением вносят шум , и такой шум оказывает вредное воздействие, когда вносится до того, как сигнал усиливается усилителями мощности.

Типичное использование активного кроссовера, хотя пассивный кроссовер можно расположить аналогичным образом перед усилителями.

Активные кроссоверы всегда требуют использования усилителей мощности для каждой выходной полосы. Таким образом, для двухполосного активного кроссовера требуются два усилителя - по одному для низкочастотного динамика и высокочастотного динамика . Это означает, что система на основе активного кроссовера часто будет стоить больше, чем система на основе пассивного кроссовера. Несмотря на недостатки стоимости и сложности, активные кроссоверы имеют следующие преимущества перед пассивными:

  • частотная характеристика, не зависящая от динамических изменений электрических характеристик водителя.
  • как правило, это возможность простого способа изменения или точной настройки каждой полосы частот для конкретных используемых драйверов. Примерами могут быть крутизна кроссовера, тип фильтра (например, Бесселя , Баттерворта и т. Д.), Относительные уровни и т. Д.
  • лучшая изоляция каждого драйвера от сигналов, обрабатываемых другими драйверами, что снижает интермодуляционные искажения и перегрузку
  • усилители мощности напрямую подключены к драйверам динамиков, тем самым максимизируя управление демпфированием усилителя звуковой катушки динамика, уменьшая последствия динамических изменений электрических характеристик динамика, все из которых, вероятно, улучшат переходную характеристику системы
  • снижение требований к выходной мощности усилителя мощности. При отсутствии потерь энергии в пассивных компонентах требования к усилителю значительно снижаются (в некоторых случаях до 1/2), что снижает затраты и потенциально повышает качество.
Цифровой [ править ]

Активные кроссоверы могут быть реализованы в цифровом виде с использованием микросхемы DSP или другого микропроцессора . [6] Они либо используют цифровые приближения к традиционным аналоговым схемам, известные как БИХ- фильтры ( Бесселя , Баттерворта, Линквица-Райли и т. Д.), Либо используют фильтры с конечной импульсной характеристикой (КИХ) . [7] [8] БИХ-фильтры имеют много общего с аналоговыми фильтрами и относительно нетребовательны к ресурсам ЦП; С другой стороны, КИХ-фильтры обычно имеют более высокий порядок и поэтому требуют больше ресурсов для аналогичных характеристик. Их можно спроектировать и построить так, чтобылинейная фазовая характеристика, которая считается желательной для многих, кто занимается воспроизведением звука. Однако есть недостатки - для достижения линейной фазовой характеристики требуется более длительное время задержки, чем было бы необходимо для БИХ-фильтров или КИХ-фильтров с минимальной фазой. БИХ-фильтры, которые по своей природе рекурсивны, имеют недостаток, заключающийся в том, что, если они не спроектированы тщательно, они могут войти в предельные циклы, что приведет к нелинейным искажениям.

Механический [ править ]

Этот тип кроссовера является механическим и использует свойства материалов мембраны драйвера для достижения необходимой фильтрации. [9] Такие кроссоверы обычно встречаются в полнодиапазонных динамиках, которые предназначены для охвата как можно большей части звукового диапазона. Один из них состоит из соединения конуса динамика с бобиной звуковой катушки через эластичную секцию и непосредственного присоединения небольшого легкого свистуна.конус к шпульке. Эта совместимая секция служит совместимым фильтром, поэтому главный диффузор не вибрирует на более высоких частотах. Конус свиста реагирует на все частоты, но из-за своего меньшего размера дает полезный выход только на более высоких частотах, тем самым реализуя функцию механического кроссовера. Тщательный выбор материалов, используемых для конуса, виззера и элементов подвески, определяет частоту кроссовера и эффективность кроссовера. Такие механические кроссоверы сложно спроектировать, особенно если требуется высокая точность воспроизведения. Компьютерное проектирование в значительной степени заменило исторически использовавшийся трудоемкий метод проб и ошибок. Через несколько лет соответствие материалов может измениться, что отрицательно скажется на частотной характеристике динамика.

Более распространенный подход - использовать пылезащитный колпачок в качестве высокочастотного излучателя. Пылезащитный колпачок излучает низкие частоты, перемещаясь как часть основного узла, но из-за малой массы и пониженного демпфирования излучает повышенную энергию на более высоких частотах. Как и в случае с конусами со свистом, требуется тщательный выбор материала, формы и положения, чтобы обеспечить плавный и продолжительный выход. Для этого подхода высокочастотная дисперсия несколько отличается от высокочастотной дисперсии . Родственный подход состоит в том, чтобы сформировать главный конус с таким профилем и из таких материалов, чтобы область шейки оставалась более жесткой, излучая все частоты, в то время как внешние области конуса избирательно развязывались, излучая только на более низких частотах. Конусные профили и материалы можно моделировать в FEA программное обеспечение и результаты с отличными допусками.

Акустические системы, в которых используются эти механические кроссоверы, имеют некоторые преимущества в качестве звука, несмотря на трудности их проектирования и производства и несмотря на неизбежные ограничения по мощности. Полнодиапазонные драйверы имеют один акустический центр и могут иметь относительно умеренное изменение фазы по звуковому спектру. Для наилучшей работы на низких частотах эти драйверы требуют тщательного проектирования корпуса. Их небольшой размер (обычно от 165 до 200 мм) требует значительного отклонения диффузора для эффективного воспроизведения басов, но короткие звуковые катушки, необходимые для разумного воспроизведения высоких частот, могут перемещаться только в ограниченном диапазоне. Тем не менее, в рамках этих ограничений стоимость и сложности снижаются, поскольку кроссоверы не требуются.

Классификация на основе порядка или наклона фильтра [ править ]

Как фильтры имеют разный порядок, так и кроссоверы, в зависимости от наклона фильтра, который они реализуют. Окончательный акустический наклон может быть полностью определен электрическим фильтром или может быть достигнут путем объединения крутизны электрического фильтра с естественными характеристиками динамика. В первом случае единственное требование состоит в том, чтобы каждый драйвер имел ровный отклик, по крайней мере, до точки, где его сигнал примерно на -10 дБ ниже полосы пропускания. В последнем случае окончательный акустический наклон обычно круче, чем у используемых электрических фильтров. Акустический кроссовер третьего или четвертого порядка часто имеет только электрический фильтр второго порядка. Для этого необходимо, чтобы драйверы динамиков вели себя хорошо, значительно отличаясь от номинальной частоты кроссовера.и, кроме того, чтобы высокочастотный драйвер мог выдерживать значительный входной сигнал в частотном диапазоне ниже его точки кроссовера. На практике этого добиться сложно. В нижеследующем описании обсуждаются характеристики порядка электрических фильтров, после чего обсуждаются кроссоверы, имеющие такой акустический наклон, и их преимущества или недостатки.

В большинстве аудиокроссоверов используются электрические фильтры с первого по четвертый порядок. Более высокие заказы обычно не применяются в пассивных кроссоверах для громкоговорителей, но иногда встречаются в электронном оборудовании при обстоятельствах, для которых могут быть оправданы их значительная стоимость и сложность.

Первый заказ [ править ]

Фильтры первого порядка имеют наклон 20 дБ / декаду (или 6 дБ / октаву ). Все фильтры первого порядка имеют характеристику фильтра Баттерворта. Многие аудиофилы считают фильтры первого порядка идеальными для кроссоверов. Это связано с тем, что этот тип фильтра является «переходным безупречным», то есть он пропускает как амплитуду, так и фазу без изменений в интересующем диапазоне. [10]Он также использует наименьшее количество деталей и имеет самые низкие вносимые потери (если он пассивен). Кроссовер первого порядка позволяет большему количеству сигналов, состоящих из нежелательных частот, проходить в секции LPF и HPF, чем конфигурации более высокого порядка. В то время как вуферы могут легко справиться с этим (помимо генерирования искажений на частотах выше тех, которые они могут правильно воспроизвести), более мелкие высокочастотные драйверы (особенно твитеры) с большей вероятностью будут повреждены, поскольку они не способны обрабатывать большие входные мощности на частотах. ниже их номинальной точки кроссовера.

На практике акустические системы с истинными акустическими наклонами первого порядка сложно спроектировать, потому что они требуют большой перекрывающейся полосы пропускания драйверов, а мелкие наклоны означают, что несовпадающие драйверы создают помехи в широком частотном диапазоне и вызывают большие сдвиги отклика вне оси.

Второй порядок [ править ]

Фильтры второго порядка имеют крутизну крутизны 40 дБ / декаду (или 12 дБ / октаву). Фильтры второго порядка могут иметь характеристики Бесселя , Линквица-Райли или Баттерворта в зависимости от выбора конструкции и используемых компонентов. Этот порядок обычно используется в пассивных кроссоверах, поскольку он предлагает разумный баланс между сложностью, откликом и защитой высокочастотного драйвера. При проектировании с физическим размещением, выровненным по времени, эти кроссоверы имеют симметричный полярный отклик, как и все кроссоверы четного порядка.

Обычно считается, что между выходами фильтра нижних частот (второго порядка) и фильтра верхних частот, имеющих одинаковую частоту кроссовера, всегда будет разность фаз 180 °. Итак, в 2-полосной системе выход секции верхних частот обычно подключается к высокочастотному драйверу, «инвертированному», чтобы исправить эту фазовую проблему. В пассивных системах твитер подключен с противоположной полярностью к вуферу; для активных кроссоверов выходной сигнал фильтра высоких частот инвертирован. В трехполосных системах драйвер или фильтр средних частот инвертированы. Однако, как правило, это верно только тогда, когда динамики имеют широкое перекрытие отклика и акустические центры физически выровнены.

Третий порядок [ править ]

Фильтры третьего порядка имеют наклон 60 дБ / декада (или 18 дБ / октаву). Эти кроссоверы обычно имеют характеристики фильтра Баттерворта; фазовая характеристика очень хорошая, сумма уровней плоская и находится в квадратуре фазы , как в кроссовере первого порядка. Полярный отклик асимметричный. В оригинальной схеме D'Appolito MTM симметричное расположение драйверов используется для создания симметричного внеосевого отклика при использовании кроссоверов третьего порядка. Акустические кроссоверы третьего порядка часто строятся из схем фильтров первого или второго порядка.

Четвертый порядок [ править ]

Крутизна кроссовера четвертого порядка, показанная при измерении передаточной функции Smaart

Фильтры четвертого порядка имеют наклон 80 дБ / декада (или 24 дБ / октава). Эти фильтры относительно сложно разработать в пассивной форме, потому что компоненты взаимодействуют друг с другом, но современное программное обеспечение для оптимизации проектирования кроссоверов с помощью компьютера может создавать точные конструкции. [11] [12] Пассивные сети с крутым наклоном менее терпимы к отклонениям в стоимости деталей или допускам и более чувствительны к ошибкам заделки из-за реактивных нагрузок драйвера (хотя это также проблема с кроссоверами более низкого порядка). Кроссовер 4-го порядка с точкой кроссовера -6 дБ и плоским суммированием также известен как кроссовер Линквица-Райли (назван в честь его изобретателей [13]).), и может быть построен в активной форме путем каскадного соединения двух секций фильтра Баттерворта 2-го порядка. Выходные сигналы этого порядка кроссовера синфазны, что позволяет избежать частичной инверсии фазы, если полосы пропускания кроссовера электрически суммируются, как это было бы в выходном каскаде многополосного компрессора . Кроссоверы, используемые в конструкции громкоговорителей, не требуют, чтобы секции фильтра были синфазны; плавные выходные характеристики часто достигаются с использованием неидеальных, асимметричных характеристик кроссовера. [4] Бессель, Баттерворт и Чебышев входят в число возможных кроссоверных топологий.

Такие фильтры с крутым наклоном имеют больше проблем с перерегулированием и звоном [14], но есть несколько ключевых преимуществ, даже в их пассивной форме, такие как возможность более низкой точки кроссовера и повышенная мощность для высокочастотных динамиков, а также меньшее перекрытие между драйверами. , резко уменьшая лепестки или другие нежелательные эффекты вне оси. С меньшим перекрытием между соседними драйверами их расположение относительно друг друга становится менее критичным и дает больше свободы в отношении внешнего вида акустической системы или (в автомобильной аудиосистеме) практических ограничений при установке.

Высший порядок [ править ]

Пассивные кроссоверы, дающие акустический уклон выше четвертого порядка, не распространены из-за стоимости и сложности. Фильтры до 96 дБ на октаву доступны в активных кроссоверах и системах управления громкоговорителями.

Смешанный порядок [ править ]

Кроссоверы также могут быть построены с фильтрами смешанного порядка. Например, фильтр нижних частот второго порядка в сочетании с фильтром верхних частот третьего порядка. Как правило, они пассивны и используются по нескольким причинам, часто когда значения компонентов определяются путем оптимизации компьютерной программы. Кроссовер высокочастотного динамика более высокого порядка может иногда помочь компенсировать временной сдвиг между низкочастотным и высокочастотным динамиками, вызванный смещением акустических центров.

Классификация на основе топологии схемы [ править ]

Последовательная и параллельная топологии кроссовера. Секции HPF и LPF для последовательного кроссовера взаимозаменяемы относительно параллельного кроссовера, поскольку они появляются в шунте с низкочастотными и высокочастотными драйверами.

Параллельно [ править ]

Параллельные кроссоверы на сегодняшний день являются наиболее распространенными. Электрически фильтры параллельны, поэтому различные секции фильтров не взаимодействуют друг с другом. Это упрощает проектирование двусторонних кроссоверов, поскольку с точки зрения электрического импеданса секции можно рассматривать как отдельные, и поскольку вариации допусков компонентов будут изолированы, но, как и все кроссоверы, окончательная конструкция полагается на акустически дополняющие выходные сигналы драйверов. а это, в свою очередь, требует тщательного согласования амплитуды и фазы нижележащего кроссовера. Параллельные кроссоверы также имеют то преимущество, что позволяют подключать драйверы динамиков по двухпроводной схеме, а преимущества этой функции очень обсуждаются.

Серия [ править ]

В этой топологии отдельные фильтры подключаются последовательно, а драйвер или комбинация драйверов подключаются параллельно с каждым фильтром. Чтобы понять путь прохождения сигнала в этом типе кроссовера, обратитесь к рисунку «Последовательный кроссовер» и рассмотрите высокочастотный сигнал, который в определенный момент имеет положительное напряжение на верхней входной клемме по сравнению с нижней входной клеммой. Фильтр нижних частот обеспечивает сигнал с высоким импедансом, а твитер - с низким импедансом; так что сигнал проходит через твитер. Сигнал продолжается до точки соединения между вуфером и фильтром высоких частот. Там HPF представляет сигнал с низким импедансом, поэтому сигнал проходит через HPF и появляется на нижней входной клемме.Низкочастотный сигнал с аналогичной мгновенной характеристикой напряжения сначала проходит через LPF, затем через низкочастотный динамик и появляется на нижней входной клемме.

Производный [ править ]

Производные кроссоверы включают активные кроссоверы, в которых одна из характеристик кроссовера получается из другой с помощью дифференциального усилителя. [15] [16] Например, разница между входным сигналом и выходом секции верхних частот - это отклик нижних частот. Таким образом, когда дифференциальный усилитель используется для извлечения этой разницы, его выход составляет секцию фильтра нижних частот. Основное преимущество производных фильтров состоит в том, что они не создают разности фаз между секциями верхних и нижних частот на любой частоте. [17] К недостаткам можно отнести:

  1. что секции верхних и нижних частот часто имеют разные уровни затухания в полосах заграждения, т. е. их наклоны асимметричны, [17] или
  2. что отклик одной или обеих секций достигает максимума вблизи частоты кроссовера, [16] [18]

или оба. В случае (1), приведенного выше, обычная ситуация состоит в том, что полученный отклик нижних частот затухает гораздо медленнее, чем фиксированный отклик. Для этого требуется, чтобы динамик, на который он направлен, продолжал реагировать на сигналы глубоко в полосе задерживания, где его физические характеристики могут быть неидеальными. В случае (2), приведенном выше, оба динамика должны работать на более высоких уровнях громкости, когда сигнал приближается к точкам кроссовера. Это требует большей мощности усилителя и может привести к нелинейности диффузоров громкоговорителей.

Модели и моделирование [ править ]

Профессионалы и любители имеют доступ к целому ряду компьютерных инструментов, которых раньше не было. Эти компьютерные инструменты для измерения и моделирования позволяют моделировать и виртуально проектировать различные части акустической системы, что значительно ускоряет процесс проектирования и улучшает качество динамика. Эти инструменты варьируются от коммерческих до бесплатных. Их объем также варьируется. Некоторые могут сосредоточиться на дизайне низкочастотного динамика / корпуса и вопросах, связанных с объемом корпуса и портами (если таковые имеются), в то время как другие могут сосредоточиться на кроссовере и частотной характеристике. Некоторые инструменты, например, только моделируют ступенчатую реакцию перегородки.

В период до того, как компьютерное моделирование сделало возможным и быстрое моделирование комбинированных эффектов драйверов, кроссоверов и кабинетов, ряд проблем мог остаться незамеченным разработчиком акустических систем. Например, упрощенные трехполосные кроссоверы были спроектированы как пара двухполосных кроссоверов: высокочастотный / среднечастотный, а другая - среднечастотный / низкочастотный. Это может создать избыточное усиление и реакцию «стога сена» на выходе среднего диапазона, а также более низкое, чем ожидалось, входное сопротивление. Другие проблемы, такие как неправильное согласование фаз или неполное моделирование кривых импеданса драйвера, также могут остаться незамеченными. Эти проблемы не было невозможно решить, но потребовалось больше итераций, времени и усилий, чем сегодня.

См. Также [ править ]

  • Бас-менеджмент
  • Электрические характеристики динамического громкоговорителя
  • Активные динамики
  • Корпус громкоговорителя
  • Полнодиапазонный динамик
  • Твитер
  • Супер твитер
  • Среднечастотный динамик
  • НЧ-динамик
  • Сабвуфер

Ссылки [ править ]

  1. ^ Эшли, Дж. Роберт; Каминский, Аллан Л. (1971). «Активные и пассивные фильтры как кроссоверные сети громкоговорителей». Журнал Общества звукорежиссеров . 19 (6): 494–502.CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  2. ^ Тиле, Невилл (1997). «Точные пассивные кроссоверные сети, включающие параметры драйвера громкоговорителей». Журнал Общества звукорежиссеров . 45 (7/8): 585–594.
  3. ^ Аллен, Филип Э. (1974). «Практические соображения по проектированию активных фильтров». Журнал Общества звукорежиссеров . 22 (10): 770–782.
  4. ^ a b Хьюз, Чарльз . « Использование кроссоверов в реальном мире ». Аудиодизайн и услуги Excelsior.
  5. ^ Linkwitz, Зигфрид (октябрь 2009). «Кроссоверы» . Проверено 31 марта 2010 года .
  6. ^ Уилсон, RJ; Adams, GJ; Скотт, Дж. Б. (1988). Применение цифровых фильтров в кроссоверных сетях громкоговорителей . Препринт 2600, 84-я конференция AES, 1–4 марта.CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  7. ^ Schuck, Питер L .; Кловак, Грег (1988). Цифровые КИХ-фильтры для кроссоверных сетей громкоговорителей . Препринт 2702, 85-я конференция AES, 3–6 ноября.
  8. ^ Уилсон, Ронда; Адамс, Глин; Скотт, Джонатан (1989). «Применение цифровых фильтров в кроссоверных сетях громкоговорителей» . Журнал Общества звукорежиссеров . 37 (6): 455–464.CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  9. ^ Коэн, Абрахам Б. (1957). «Характеристики механического кроссовера в громкоговорителях с двойной диафрагмой». Журнал Общества звукорежиссеров . 5 (1): 11–17.
  10. ^ Эшли, Дж. Роберт (1962). «О переходном отклике идеальных кроссоверных сетей». Журнал Общества звукорежиссеров . 10 (3): 241–244.
  11. ^ Шук, Питер Л. (1986). «Проектирование оптимизированных кроссоверных сетей громкоговорителей с использованием персонального компьютера». Журнал Общества звукорежиссеров . 34 (3): 124–142.
  12. ^ Вальдман, Витольд (1988). «Моделирование и оптимизация многополосных акустических систем с использованием персонального компьютера». Журнал Общества звукорежиссеров . 36 (9): 651–663.
  13. ^ Linkwitz, Зигфрид Х. (1978). «Активные кроссоверные сети для несовпадающих драйверов» . Журнал Общества звукорежиссеров . 24 (1): 2–8.
  14. ^ Рейн. RaneNote. Линквиц-Райли Кроссоверы: Учебник . Проверено 7 декабря 2008 г.
  15. ^ Chalupa, Рудольф (1986). «Субтрактивная реализация дизайна кроссовера Линквица-Райли». Журнал Общества звукорежиссеров . 34 (7/8): 556–559.
  16. ^ а б Эллиот, Род (2017). «Субтрактивные /« производные »кроссоверные сети» . Elliot Sound Products. Архивировано 5 января 2021 года . Проверено 2021 января .
  17. ^ a b Бон, Д. (Ред.), Аудиокнига . Национальная полупроводниковая корпорация, Санта-Клара, Калифорния 95051, 1977, §5.2.4.
  18. ↑ Кроуфорд, Д., Создание комнатного эквалайзера , Audio Magazine, сентябрь 1972 г., стр. 18–22, см. Стр. 21, у которого наклоны симметричны. PDF .

Внешние ссылки [ править ]

  • Иллюстрированный обзор аудиокроссоверов Lenard Education о кроссоверах.
  • diyAudioAndVideo.com - сайт DIY Audio с информацией о создании кроссоверов. Включает калькулятор кроссовера для 15 различных типов кроссоверов.
  • KS Digital - производители нескольких динамиков с цифровыми кроссоверами
  • Статья об активных кроссоверах
  • Сравнение активных и пассивных кроссоверов
  • Сравнение последовательных и параллельных кроссоверов
  • Описание кроссовера LR
  • Статья о дизайне пассивного кроссовера
  • Linkwitz Lab Кроссоверы
  • Линквиц-Райли Кроссоверы: Учебник
  • Разработка цифровых линейно-фазовых КИХ кроссоверных систем
  • Полнодиапазонный драйвер и теория громкоговорителей
  • Audioholics.com Типы фильтров и кроссоверов
  • Кроссовер с фильтром Бесселя и его связь с другими
  • Конструкция активного фильтра нижних частот