Фильтры, они же активные кроссоверы все о них. Настройки и регулировки автомобильного усилителя подробно и в деталях
Важными элементами автомобильных усилителей являются кроссоверы и регулировки. Для чего они используются и что собой представляют, мы рассмотрим в данной статье.
Чтобы сразу все новички поняли о каких «крутилках» будем говорить пару ФОТО исключительно для наглядности, модели усилителей никакого значения не имеют, все что написано в этой статье справедливо для любого автомобильного усилителя.
1. Боковая панель моноблока MacAudio Fearless 1000D
2. Боковая панель Китайского 4-х канального усилителя PIONEER 78.4 
Практически все современные модели автомобильных усилителей оснащены кроссоверами. Кроссовер – специальное устройство, представленное активным фильтром (активный кто не знает потому что реализован схемотехнически на операционных усилителях ОУ, т.е микросхемах), с помощью которого в исходящем аудиосигнале можно выделить нужный диапазон частот для последующего усиления в точности сосредоточиться на главном, а все лишнее отсечь — вот главная задача кроссовера. После таких фильтров сигнал поступает на кнопки где выбирается режим работы Full / L.P.F / H.P.F сразу после кнопок сигнал идет либо дополнительно в предварительный усилитель либо сразу в оконечный усилитель мощности, единого решения нет потому как у каждого производителя своя схемотехника, после мощника сигнал идет уже непосредственно на акустику или же сабвуфер смотря что выступает в роли нагрузки.
Для простой аудиосистемы вполне достаточно усилителя с минимальным набором фильтров, которые необходимы для разделения высоких и низких частот. Не стоит также забывать и о возможном будущем обновлении аудиосистемы. Поэтому, если такая вероятность или возможность в будущем не исключается, то лучше приобрести усилитель с дополнительным набором фильтров.
• Если у Вас дорогая автомагнитола элитного класса, скорее всего в ней имеется встроенный аудио процессор, так называемые процессорные головные устройства (магнитолы). Они с легкостью могут полностью заменить кроссовер, самостоятельно выполняя функции фильтрации аудио сигналов. В таком случае вполне подойдет усилитель без кроссовера т.е с прямым трактом кстати такие усилители очень приятно звучат. Усилители разного типа с одинаковым набором фильтров могут отличаться друг от друга по качеству звучания из-за применения разного качества комплектующих, а также удобству настройки. Это объясняется разными возможностями кроссовера на практике.
• Большинство недорогих усилителей имеют кроссоверы со встроенным заводским значением частоты среза, т.е уже внутри по схемотехнике «выставлена» фиксированная частота обычно производители ее выбирают 80 Гц и нифига)) Вы с ней не сделаете то есть не измените. Более дорогие модели позволяют самостоятельно регулировать данный параметр что в принципе намного лучше Вы сами можете подстроить фильтр непосредственно под свои конкретные компоненты системы и добиться лучшей отдачи в звуке. Такие усилители более предпочтительны и удобные в использовании, поскольку позволяют выбрать нужную частоту среза.
• Еще один важный параметр для кроссовера – крутизна затухания. Величина измеряется в дБ/окт. Минимальное значение характеристики среди допустимых, которое позволяет получить хороший звук, составляет 12/24 дБ/окт. Возможность для настраивания данного параметра также имеется в современных моделях усилителей. Более крутое значение спада устраняет эффект центра звучания баса сзади салона автомобиля. Это позволяет построить высокое качество звучания и получить полноценную звуковую сцену во всем диапазоне допустимых частот. Давайте рассмотрим более подробно:
Допустим, кроссовер имеет частоту среза равную 1000 Гц. Это означает, что один из его фильтров срезает все частоты ниже 1000 Гц и пропускает только частоты выше 1000 Гц. Такой фильтр называют high-pass фильтром. Другой фильтр, пропускающий частоты ниже 1000 Гц называется low-pass. Графически работа этого кроссовера представлена на рисунке слева. Точка пересечения двух кривых есть частота среза кроссовера равная 1000 Гц. В трехполосных кроссоверах присутствует еще и среднечастотный фильтр (band-pass), который пропускает только средний диапазон частот (приблизительно от 600 Гц до 5000 Гц.) На рисунке справа изображена частотная характеристика трехполосного кроссовера.
Порядок чувствительности — это отношение интенсивности выходного сигнала (dB) кроссовера к частоте входного сигнала при условии, что интенсивность входного сигнала постоянна. Обычно чувствительность (крутизну среза) характеризуют как отношение dB/octave. В силу многих математических причин чувствительность кроссоверов всегда кратна 6 децибелам на октаву (6 dB/octave). Кроссовер первого порядка имеет чувствительность 6 dB/octave. Кроссовер второго порядка имеет чувствительность 12 dB/octave, третьего порядка — 18 dB/octave, и чувствительность кроссоверов четвертого порядка равна 24 dB на октаву.
Рассмотрим low-pass фильтр третьего порядка с частотой среза равной 100 Гц. Этот кроссовер пропустит только частоты ниже 100 Гц, а частоты выше 100 Гц срежет. Срезание частот будет происходить следующим образом: все частоты выше 100 Гц будут терять на выходе из фильтра свою интенсивность кратно 18 dB в зависимости от октавы, в которую они входят. То есть, частота в 200 Гц (первая октава выше частоты среза) потеряет свою интенсивность на 18 Дб, интенсивность частоты в 400 Гц (вторая октава) упадет 36 Гц, а третья октава (800 Гц) ослабеет на 54 Дб. И так далее, все последующие октавы будут ослабевать кратно 18 Дб. Менее чувствительный low-pass фильтр первого порядка с частотой среза в 100 Гц будет делать тоже самое, только ненужные октавы будут ослабевать не на 18 Дб, а на 6 Дб. Как видим, фильтры, из которых состоят кроссоверы, не могут сразу срезать ненужные частоты, а делают это постепенно, с разной чувствительностью в зависимости от своего порядка. Ниже на картинках графики как это работает на практике в действии.
• Настройка активного кроссовера. Самое важное в настройке кроссовера — это правильный выбор частоты среза. Если мы имеем трех полосный активный кроссовер, то значит перед нами стоит задача в определении двух точек (частот) среза. Первая точка определяет частоту среза для сабвуфера (low-pass) и начало средне частотного диапазона для мидвуфера (high-pass). Вторая точка определяет частоту окончания среднего диапазона (low-pass) и отправную частоту высокочастотного диапазона для твитера (high-pass). Самое главное, при установке частот среза кроссовера помнить о частотных характеристиках динамика и не в коем случае не нагружать динамик частотами, которые не входят в его рабочий диапазон. К примеру, если сабвуфер немного гремит или издает гул (неприятный резонанс корпуса автомобиля) значит он перегружен нежелательными для него средними частотами (выше 100 Гц). Перенесите частоту среза (low-pass) на отметку 75 Гц и/или установите, если возможно, чувствительность на 18 Дб или 24 Дб на октаву. Напомню, что увеличение порядка чувствительности кроссовера (величина dB/octave) более качественно срезает ненужные частоты, не давая им просачиваться через фильтр. Порядок чувствительности high-pass фильтров для мидвуфера можно оставить на 12 Дб/октава (для «мягких» среднечастотных динамиков). Подобная настройка активного кроссовера называется асимметричной. В этой таблице приведены начальные величины частот среза для различных типов динамиков при настройке активных кроссоверов.
• В случае отсутствия на головном устройстве линейных выходов, полезным может стать наличие выходов на усилителе. Наибольшую гибкость имеют выходы, принимающие отфильтрованные сигналы. Примером устройства с данными характеристиками является двухканальный усилитель FP Dual Monitor высшего класса из серии Focal Power. Данная модель имеет встроенный цифро-аналоговый преобразователь (DAC) и современный сверхмощный цифровой аудио процессор.
• Одним из фильтров, которые используются в усилителях, является ФИНЧ (фильтр инфранизких частот). Он же известен как сабсоник Subsonic и особо полезен при наличии фазоинверторного сабвуфера. Предназначение ФИНЧа – удаление сверхнизких частот, которые совершенно бесполезны при воспроизведении музыки, во первых мы их не слышим от природы, во вторых это позволяет защитить динамик от чрезмерных колебаний диффузора и не дает израсходовать лишнюю мощность усилителя, продлевая срок его эксплуатации. Данный фильтр обычно отделяют от кроссовера и считают его самостоятельным компонентом аудиосистемы, но он практически ничем не отличается от других фильтров.
Естественно, кроссоверы отличаются друг от друга не только удобством использования и техническими возможностями, но и качеством. Усилители Hi-end класса существенно «выигрывают» по отношению к усилителям бюджетного варианта по качеству элементной базы, участию в процессе прохождения звукового сигнала, технике расположения схемы секций кроссовера. Ярким примером устройств элитного класса со встроенным кроссовером высококачественной реализации являются усилители Audison (модельный ряд Thesis TH). Данные усилители имеют широкие возможности настройки всех доступных параметров, способны устранять искажения при прохождении звукового сигнала.
Регулировки — еще один важный элемент автомобильных усилителей. Они бывают нескольких видов: Level, Full, Bass Boost, Low (High) Frequency, Subsonic, 4/3/2ch. Рассмотрим более конкретно каждый из них:
• Level – используется для согласования уровня чувствительности усилителя с автомагнитолой (громкость звучания).
• Фильтр Bass Boost (Bass EQ) — используется для усиления и корректирования низких частот (басов). Простые модели имеют встроенный переключатель частот с единичным значением уровня усиления (чаще всего +18 Дб). У более сложных моделей специальный регулятор позволяет плавно изменять уровень усиления.
• Фильтр типа High Frequency используется для выравнивания высоких частот. Диапазон частот, что находится ниже требуемого для фильтра значения, воспроизводится с помощью саба.
• Регулировка Low Frequency производит корректировку уровня низких частот. Диапазон частот, которые выше заданного значения отсекается и воспроизводится акустической системой автомобиля, т.е вашими колонками.
• Функция Full — используется для работы на широкополосный сигнал, еще его называют как звук в полную полосу.
• Фильтр Subsonic – используется для корректирования инфранизких частот воспроизведения. Это дает возможность предотвратить механические неисправности сабвуфера.
• Переключатель 4/3/2ch используется в 4-х канальных усилителях. Дает возможность переводить режим работы на 2, 3 или 4 канала в случае необходимости.
Источник
Настройка автозвука
Итак мы имеем либо уже давно существующую систему или вновь установленную. И очень хотим ее настроить. Тут рассмотрим самую сложную из обычных повседневных систем, а именно: фронт+тыл+ саб и все от усилков.
Для настройки более простой системы просто пропускайте пункты не относящиеся к вам. Треки с тестового диска для простоты работы имеют формат мп3 и имеют неплохое качество, но на мегасуперкачество не претендуют.
Начать я думаю нужно с большого отступления от темы. Я хочу вам рассказать от чего горят ваши динамики. Грубо говоря сгореть динамики могут от 2х явлений.
Частенько доводится слышать такие рассказы: «Купил дохлые блины, подключил к мафону раскачал на всю и они погорели нафиг. Только басовик бубнит теперь. Блины ваще дерьмо были…» И после этого случая человека абсолютно невозможно убедить в том что его магнитола отдает не больше 15-18Вт а блины были минимум 25Вт. Как не удивительно а именно в ЭТОМ и заключена суть проблемы.
Показывает синус низкой частоты поданный на усилитель. Как видите в обычном режиме сигнал для пищалок идет почти нулевой (фиолетовая зона).
В обычной многополосной системе пищалки имеют гораздо меньшую мощность чем басовик. Именно по этому в блине скажем на 20Вт мощность пищалки составит порядка 1-2 ватта и ее хватит за глаза. Сигнал басовой частоты отрезается от пищалки кроссовером и она на него абсолютно не реагирует. Где нет высоких пищалка молчит. Такая приятная картина будет наблюдаться до тех пор пока мы не перегрузим усилитель. После этого картина поменяется согласно графику 2.
Из-за своих особенностей работы усилитель при перегрузке начинает выбрасывать в высокочастотный диапазон искажения высокой мощности называемые гармониками. И чем сильнее усь перегружен тем большей мощности эти искажения достигнут. Поскольку они будут иметь достаточно высокие частоты кроссовер с чистой совестью их пропустит к пищалке.
Двухватная пищалка естественно не выдержит конской мощности ватт в 10-12 и моментально пыхнет. Она на такие мощности не рассчитана. В итоге из-за кривых рук владельца дохлая магнитола обретает статус мегамощной, а блины становятся «дерьмовыми». Еще хочу отметить что в условиях плохого питания магнитолы искажения усилок погонит гораздо раньше и блины погорят на гораздо меньшей громкости чем с толковым питанием.
Самым опасным и неприятным явление в автозвуке после короткого замыкания является КЛИПП усилителя на низких частотах. Любой усилитель мощности имеет блок питания и грубо говоря максимальная мощность отдаваемая усилителем в конце концов ограничится способностями блока питания. Пока усилитель будет работать в штатном режиме простейший звуковой сигнал будет иметь такую форму:
То есть, проще говоря, динамик будет двигаться в одну сторону до тех пор пока мощность не достигнет максимума, затем тут же возвращаться и двигаться в другую сторону на точно такую же величину. При этом можно заметить, что максимальная мощность будет подаваться на динамик лишь очень короткое время и в течение всего сигнала динамик будет двигаться охлаждая катушку и совершая максимум работы. Его КПД при этом будет максимальным, а нагрев минимальным.
Теперь мы немного перегружаем усилитель, амплитуда усилителя уже немного превышает способности блока питания и мы имеет вот такой график.
Поскольку мощности не может быть больше чем есть в питании, то сигнал перестанет расти и остановится на максимуме до того момента пока сигнал не пойдет на спад. Эта называется модулированием сигнала.
Что же происходит с сабом? Саб достигая предела максимальной амплитуды сигнала «зависает» в крайних положениях до того момента пока сигнал не пойдет на спад и двигается до следующего крайнего положения где снова зависает. В моменты зависания на катушку динамика подается максимальное напряжение и поскольку динамик висит не охлаждаясь и не совершая никакой работы, то вся энергия уходит на бестолковый нагрев катушки и магнитной системы.
При такой работе динамика мы в лучшем случае теряем эффективность работы динамика. Звук баса становиться более плоским и не выразительным, кроме того из-за нагрева повышается сопротивление катушки и после пары песен динамик начинает играть тише. Как правило это и влечет третий график и самый неприятный вариант. Мы делаем громче загоняя усь в жесткий клипп. Блины в этот момент как правило еще имеют запас и начинают чуть громче играть и нам кажется, что стало громче, но саб играть громче не стал он начал ЖАРИТЬСЯ!
Вот график №3 жесткий клип:
В таком режиме динамик резко взлетая зависает на большую часть времени сигнала, затем резко меняет положение и опять зависает, при этом усилитель нещадно жарит катушку динамика. Как правило через короткое время (от минуты до 4-5 минут в зависимости от живучести дина и разницы мощностей) катушка динамика дымя прогорает, скидывая видки, отжигая подводящие, вспенивая лак. Динамик приходит в полную негодность и нуждается в сложном ремонте.
Самая опасность клиппа в том, что во первых его неопытным слухом отловить достаточно сложно и во вторых вполне РЕАЛЬНО клиппом усилителя можно спалить саб который ВТРОЕ мощнее усилителя, что на первый взгляд кажется нереальным.
Подведя итог вышенаписанного можно сказать: динамики в 95% случаев горят от НЕХВАТКИ мощности и кривых рук.
Что касаемо сабов то от превышения мощности они горят достаточно редко. Рвутся, срывают витки, ломают диффузоры это да но не горят. И то пока саб порвется он будет аццки хрипеть и трещать, такое не услышать невозможно.
Именно этим свойством умело поользуются многие эс пи эльщики, ставя динамики в комфортные для подвижки условия и кратковременно подавая ВДВОЕ большую неклипованную мощность от допустимой на динамик.
Зная об этих вредных явлениях приступим к настройке системы.
Качаем отсюда архив с треками.
До начала настройки стоит проверить правильность подключения динамиков к усилителям и магнитоле. Все выводы на динамики промаркированы полярностью + и -. Динамики также имеют такую маркировку. Но проведя провода к магнитоле можно перепутать полярность. Ничего смертельного не произойдет. Все запоет. но динамики на низких частотах начнут прыгать по разному: один вперед другой назад перекачивая воздух друг в друга проваливая низкие частоты. а это плохо.
Чтоб этого избежать берем любую батарейку 1.5 вольт и цепляем на провода к каждому динамику по очереди. Если динамик выдвинулся вперед то полярность верная. Если динамик подвинулся назад то маркируем наоборот.
Теперь в соответствии с нашей маркировкой подключаем динамики к магнитоле. Заряжаем аккумулятор, глушим машину, выключаем в магнитоле всякого рода басс бусты, улучшайзеры звука и т. д., эквалайзеры ставим на 0 и включаем треки:
Если ваша система не новая и уже работала. то для сравнения можно прослушать все треки из папки «проверочные треки» до настройки и после. Ну и сравнить результаты.
Трек № 1, 2, 3 из корня архива. По ним определяем правильность подключения динамиков на низких средних и высоких частотах. Когда голос звучит в фазе то звук должен собираться в центре салона либо перед вами и вы четко должны слышать что он звучит посередине. Когда голос звучит в противофазе звук должен рассыпаться по салону и звучать слева и справа отдельно. Если у вас все получается наоборот то значит полярность какого то из динамиков перепутана.
Самый яркий эффект должен слышатся на низких частотах. На средних уже не так а на высоких разница между фазами очень часто вообще не слышима. Это в принципе нормально.
Итак, отключаем саб и задние динамики. Прогоняем трек на средней громкости только на передних, при необходимости поправляя полярность.
Потом отдельно прогоняем точно также задние динамики. Потом все 4 динамика. При этом можно попробовать поменять полярность обоих задних динамиков на противоположную, иногда после этого звук треков становится еще более сфокусированый.
После этого включаем саб и слушаем треки с ним. Потом меняем полярность подключения саба и снова слушаем. Как больше понравилось так и оставляем. С самым главным мы разобрались.
Давайте определимся со способностями передних и задних динамиков. Отключаем саб а регулятор громкости уся (GAIN) динамиков ставим в среднее положение. Кроссоверы усилка (или магнитолы, если усилка нет) переводим в режим full. громкость звука делаем небольшой и запускаем треки из папки «синусы» слушаем треки от 20гц и выше. Сначала звука практически не будет но на какой то определенной частоте гудение начнет появляться и будет резко увеличиваться с увеличением частоты. Запоминаем частоту трека на котором динамики уже гудят уверенно и их хорошо слышно. Переводим кроссовер усилителя в режим HPF и с помощью регуляторов на усилителе выставляем примерно ту частоту которую запомнили на треке. Если у вас на основные динамики идет 4х канальный усилитель, то тест нужно проводить отдельно для передних и задних динамиков и выставить соответственно фильтры для каждой пары каналов.
Далее определимся с громкостью основных динамиков. Отключаем саб, ставим регулятор громкости усилителя в минимум и запускаем трек «5 металл» из папки «проверочные треки». Прибавляем на магнитоле громкость до тех пор пока не услышим в динамиках искажений, делаем на 2-3 пункта тише и начинаем прибавлять регулятор громкости на усилителе. Увеличиваем до появления искажений, затем чуть делаем тише. Это и есть максимальная громкость наших основных динамиков (при 4х канальном усилителе проводим регулировку отдельно для передних и задних динамиков. Если динамики подключены к магнитоле, то с помощью настройки фейдера в магнитоле добиваемся чтоб все динамики начинали искажать звук одновременно.
Теперь необходимо определиться с максимальными возможностями сабвуфера.
Если саб в оформлении ФИ то сперва нужно установить срез сабсоники или фильтра инфранизких частот. Ставим среднюю громкость сабового усилка и небольшую магнитолы включаем синусы и смотрим на саб. С увеличением частоты синусов ход динамика будет уменьшатся, а громкость увеличиваться. Как только громкость станет максимальной а ход минимальным это и есть настройка фазика, смотрим частоту трека и по ней выставляем срез сабсоника. Если этого не сделать то есть риск порвать рано или поздно саб. Этот пункт нужно пропустить тем у кого саб в оформлении ЗЯ.
После этого выключаем все динамики чтоб не мешали и оставляем только сабвуфер. Кроссовер на сабвуферном усилителе переключаем в режим LPF (НЧ фильтр) и его срез выставляем максимально высоким, к примеру, герц на 100. Регулятор громкости уся (GAIN) ОБЯЗАТЕЛЬНО выставляем на минимум. Из папки «тест треки» запускаем трек «1 саб». Это всем знакомый гимн бассклуба. Бас в нем очень громкий и качает на повседневных частотах, что нам и необходимо. Сначала крутим громкость магнитолы до тех пор пока в сабе не услышим что сигнал стал изменяться и искажаться. Как только мы услышали искажения, делаем громкость на 2-3 пункта тише и начинаем потихоньку прибавлять уровень громкости на сабовом усилке, при этом прислушиваясь как саб увеличивает громкость. Как только услышали что звук начал меняться, либо перестал увеличивать громкость, отводим гейн чуть назад и оставляем так. Это Безопасный предел саба. Если есть возможность пощупать магнит динамика то можно погонять этот трек прощупывая нагрев магнита, если нет ощутимого нагрева и рука терпит значит настройка сделана верно. Такую настройку можно проводить после замены питающих проводов или усилителя.
После этого включаем саб и динамики. На сабовом усилке для начала в настройке фильтра LPF выставляем ту частоту которую мы срезали при настройке синусами основных динамиков. Запускаем снова синусы и слушаем поочереди. Особенно на частотах где мы сделали границу среза. Если при переходе частот от саба к основным динамиком ощутимо слышно снижение громкости то необходимо регулятор усиления сабового усилка сделать чуть потише и послушать снова до тех пор пока примерно не станет настолько сильно отличаться в громкости. Если при переходе частот слышно резкое увеличение громкости звука то нужно срез фильтра сабового усилка сделать пониже до тех пор пока звук на слух не выровняется.
С основной настройкой звука мы покончили. Перейдем к более персональной:
На средней громкости запускаем по очереди песни из папки «тест треки» и слушаем.
На треке «2. барабаны» можно оценить работу основных динамиков. Подрегулировать эквалайзером в магнитоле чтоб звук не был бубнящим, навязчивым, настойчивым. Был максимально четким и приятным. Аналогично слушаем треки «3.средние» и «4.пищалки» На последнем треке можно также настроить отражение пищалок от стекла или угол наклона напрямую, чтоб пищалки не «били по ушам» а были не навязчивыми и четкими.
Ну и последний этап: покрутите все треки из папки «проверочные треки» на разных громкостях оценивая звук и подстраивая понемногу все уже индивидуально на свой слух. При этом стоит поберечься увеличивать сильно громкость усилков дабы не попалить все к чертям).
Ну вот собственно и все. Наслаждайтесь! Осталось упомянуть что на заведенной машине при толковом питании как правило можно делать на одну единичку громче чем на заглушенной машине, а негров стоит слушать на 2-3 пункта тише чем всю остальную музыку.
Источник
