Фильтр кроссовера как настроить

Подключение кроссовера к динамикам

В акустических системах автомобилей редко используется только один широкополосный динамик. Такая схема применяется только в исключительных случаях, так как один громкоговоритель даёт удовлетворительную звуковую картину, где присутствуют, в основном, средние частоты, а низкий и высокий диапазоны слабые и невыразительные. Компонентная акустика с двумя и более акустическими излучателями требует наличия кроссовера.

Обычно это пассивный фильтр на конденсаторах и катушках индуктивности, выполняющий подавление определённой полосы частот. Ограничитель для твиттера ослабляет или почти подавляет все частоты, лежащие ниже 2 500 Гц, и пропускает высокочастотную составляющую. Фильтр, предназначенный для подключения низкочастотной головки, обрезает частоты выше 150-200 Гц. Таким образом, диапазон воспроизводимых частот делится на две полосы, предназначенные для работы с конкретным динамиком.

Как подключить кроссоверы к колонкам авто

Пассивный разделительный модуль представляет собой небольшую плату с радиоэлементами. Обычный блок имеет 6 парных клемм:

• Выход УНЧ
• Подключение твиттера
• Подключение низкочастотного динамика

Схема подключения кроссовера к колонкам не составляет трудностей. Некоторые модели позволяют зажать провод под винт, а некоторые снабжены контактной колодкой.Клеммы, куда подключается выход усилителя, подписываются «Input» или «Amplifier», клеммы, предназначенные для высокочастотной «пищалки», помечены «Tweeter», а низкочастотный динамик включается в клеммы «Woofer». Более сложные устройства имеют дополнительную пару контактов для среднечастотного динамика. Таким образом, фильтр делит звуковой диапазон на три полосы. Схема подключения кроссовера к динамикам включает в себя правильную разводку проводов в салоне автомобиля.

Подключение колонок через кроссовер

Чтобы правильно подключить кроссоверы к колонкам, нужно соблюдать полярность, которая обозначена у каждой пары клемм. Для этого нужно использовать специальные кабели для акустических систем. Поскольку провод зажимается под винт, то между ограничителем и динамиком применяется многожильный медный провод в поливинилхлоридной изоляции. На качественных кабелях изоляция сделана из вспененного полипропилена, а самые лучшие кабели для разделительных устройств и громкоговорителей имеют тефлоновую изоляцию.

Как подключаются кроссоверы для колонок. Часто на форумах можно прочитать о бескислородной или монокристаллической меди, применение которой в акустических кабелях улучшает звучание и делает его более насыщенным. Это чисто маркетинговый ход. Все различия обыкновенной меди этими «престижными» сортами лежат вне человеческого восприятия и никакого влияния на качество звука не оказывают. Бесполезно использовать кабели из посеребрённой меди.

Подключение динамиков через кроссовер

Очень важным при включении динамиков через полосовой фильтр является сечение проводника. Оно напрямую зависит от мощности акустической системы и сопротивления динамической головки.Если опустить все расчёты получится, что для акустической колонки мощностью 100 ватт и сопротивлением 4 Ом нужен кабель с минимальным сечением 2,0 мм2. Чем меньше сопротивление акустики, тем больший ток будет протекать в цепи. При подключении громкоговорителей рекомендуется брать 20% запас по сечению кабеля.

Подключение кроссовера к колонкам должно выполняться только настоящим медным проводом. Особенно опасным при соединении элементов звуковой системы является использование дешёвого кабеля от некоторых китайских производителей. Вместо меди они используют медный сплав или обмеднённую сталь. То и другое категорически противопоказано в автомобильной акустике.Кроме низкого качества звука будет неконтролируемый нагрев соединительных проводов, что может привести к опасным последствиям.

Подключение кроссовера к динамикам без усилителя

Подключить колонки через кроссовер можно не только с выхода усилителя низкой частоты, но и с выхода музыкального центра или автомобильной магнитолы. Следует учесть то, что разделительные системы пассивного типа, выполнены на дискретных элементах, отчего уровень звука будет ниже, чем при работе с усилителя низкой частоты. В этом случае многое будет зависеть от применяемых громкоговорителей. Некоторые модели допускают качественную работу только в составе мощной системы с хорошим УНЧ.

Как установить кроcсоверы для колонок

Чтобы не было проблем, как подключить кроссовер для колонок, нужно соблюдать правила монтажа. Нельзя прокладывать вместе силовые и акустические кабели. Это может вызвать низкочастотные наводки в колонках. Такой же эффект вызывает перекрещивание кабелей.Полосовой ограничитель не является устройством, в работу которого требуется какое-либо вмешательство, поэтому блоки можно размещать в любом удобном месте. Главное чтобы туда не попадала пыль, грязь и не было повышенной температуры. Блоки не имеют герметичного корпуса, поэтому негативные внешние факторы могут привести к нарушению внутренних паек и отказу акустической системы. Концы медного кабеля, перед зажимом под винт, желательно облудить тонким слоем припоя. Это снизит окисление меди и возникновение оксидной плёнки. Особенно опасно нарушение контакта между динамиком и усилителем. Отсутствие нагрузки приводит к пробою выходных транзисторов.

Некоторые модификации кроссоверов состоят из двух последовательных фильтров первого порядка. Такие модели имеют на лицевой стороне переключатель ослабления сигнала. При подключении фильтра первого порядка ослабление ненужной полосы частот составляет 6 dB на октаву. Конструкция кроссовера позволяет подключить второе звено и получить ослабление уже 12 dB. При подключении кроссовера к динамикам желательно чтобы органы управления фильтром были доступными.

Источник

Кроссовер (Crossover) — фильтр с определенным диапазоном частот.

Что такое кроссовер и для чего он нужен? Как он работает и какие типы их бывают? Рассмотрим эти вопросы в данной статье.

Кроссовер (Crossover)

Это набор полосовых фильтров , каждый из которых пропускает свою определённую полосу частот. Используется минимум два кроссовера в различных частотных диапазонах, чтобы воспроизводить полностью звуковой сигнал. Разделение происходит с помощью сопряжённых парных фильтров низких/высоких частот. Крутизна среза фильтра может быть от 12 до 96 dB/октаву .

Для чего нужен кроссовер

Известный факт, что создать идеальный громкоговоритель, который прекрасно воспроизводил бы все частотные диапазоны (низкие, средние, высокие) практически невозможно. Поэтому для качественного воспроизведения звука необходимо хотя бы двухполосная система (динамики для низких и высоких частот). В более дорогих системах добавляется третий динамик, для средних частот. В каждый из динамиков нужно подавать тот частотный диапазон, для которого он предназначен. Вот за эту функцию и отвечает кроссовер.

Если бы их не было, то попадание в динамик частотного диапазона не соответствующего для него не только бы искажало звуковую картину, но и могло бы стать причиной выхода его из строя. Например, слишком высокая частота может повлиять на твиттер (высокочастотный динамик), что приведёт к его поломки из-за перегрева.

Устройство кроссовера

Как мы уже поняли кроссовер включает несколько частотных фильтров, которые работают по следующему принципу: например, имеется определённая частота разделения и один из фильтров (Low Pass) выделяет частоты ниже этого показателя, другой выше (High Pass).

На рисунке три частоты разделения: 140 Hz, 2kHz, 10 kHz.

Классификация

В основном в проектах при сведении пользуются цифровыми кроссоверами, встроенными в различные плагины по обработке звука. Они имеются в различных многополосных эффектах, в которых разные частотные диапазоны звука могут обрабатываться отдельно. Однако, помимо цифровых существует ещё несколько типов. Рассмотрим их.

Пассивные кроссоверы

Пассивные кроссоверы располагаются обычно между выходом усилителя и громкоговорителями. Естественно пассивным кроссоверам не требуется дополнительное питание.

Профессиональные кроссоверы требуют очень качественных и точных по параметрам компонентов, которые способны работать на больших токах и высоком напряжении. Поэтому производство таких фильтров довольно трудоёмкий процесс, что естественно отражается на их высокой стоимости.

Состоят пассивные кроссоверы обычно из конденсаторов из полипропиленовой и полиэстеровой металлизированная фольги, бывают бумажные электролитические конденсаторы. В катушках индуктивности применяются полые, напылённые металлические, ферритовые или слоистые кремниевые сердечники с эмалированным медным проводом. В некоторых используются плавкие предохранители или выключатели, чтобы защитить громкоговорители от случайных повреждений большими перегрузками.

В современных устройствах зачастую применяются цепи стабилизации, которые компенсируют изменение сопротивления с частотой, присущих практически всем громкоговорителям. Проблема непростая, так как часть изменений в сопротивлении (импедансе) происходит из-за изменений нагрузки полосы пропускания громкоговорителя.

Основные минусы пассивных кроссоверов следующие: пассивные цепи могут быть большими и влиять на падение мощности; имеется проблема взаимозаменяемости динамиков на другие (цепи сделаны под конкретные частоты и имеют определённое сопротивление); идеальное устройство такого типа довольно сложно в разработке.

Активные кроссоверы

Этот тип, а также следующий (цифровые кроссоверы), о которых мы поговорим далее, обрабатывают сигнал, поступающий с линейного выхода микшера, выхода устройства воспроизведения аудиосигнала или микрофонного усилителя. Далее сигналы, обработанные кроссовером поступают на входы отдельных усилителей, а уже потом на громкоговорители.

В активных кроссоверах содержаться активные электронные компоненты в фильтрах. Сегодня наиболее используемый активный элемент — операционные усилители, которые работают на уровнях, достаточных для входа усилителя мощности. Каждый из усилителей мощности работает для своей группы. То есть, 2-полосый активный кроссовер требует двух усилителей — по одному для НЧ и ВЧ динамиков (называется биампинг). Если нужно стереофоническое воспроизведение, количество усилителей (каналов усилителя) удваивается. Всё это означает, что цена таких устройств будет дороже, чем с пассивным кроссовером. Но для высоких результатов усиления полного частотного спектра эта система более предпочтительней.

BEHRINGER SUPER-X PRO CX2310

В чем же плюсы?

• частотная характеристика, не зависит от динамических изменений в электрических характеристиках динамика.
• зачастую, возможность легкость изменения или точной настройки каждого диапазона частот для конкретного динамика. Например, крутизной и типом фильтра (например, Бесселя, Баттерворта и т.д.)
• изоляция каждого динамика от остального частотного спектра, что позволяет снизить интермодуляционные искажения и перегрузку.
• усилитель мощности непосредственно связан с динамиками, обеспечивая тем самым максимальный контроль за демпфированием звуковой катушки динамика, уменьшая последствия динамических изменений в электрических характеристиках динамика, что улучшает характеристики переходных колебаний.
• сокращение потребляемой мощности усилителя. При отсутствии энергии потерянной в пассивных компонентах, требования усилителя значительно уменьшаются (до половины в некоторых случаях), уменьшая затраты энергии и существенно увеличивая качество воспроизведения.

С помощью микропроцессора активные кроссоверы могут быть реализованы в цифровом виде. Цифровые кроссоверы стараются приблизить к аналоговым схемам — это IIR фильтры (Бесселя, Баттерворта, Линквица-Райли и т.д.), либо используют фильтры Конечной Импульсной Характеристики ( FIR — Finite impulse response).

Первые относительно нетребовательны к ресурсам центрального процессора и очень схожи с аналоговыми фильтрами. Они рекурсивные и те из них, которые не качественно спроектированы и не тщательно просчитаны, могут входить в предельные циклы, приводящие к нелинейным искажениям.

Вторые имеют более высокий порядок и соответственно более прожорливы к процессору. Кроме этого, чтобы достигнуть линейности фазовой характеристики, приходится увеличивать время задержки.

Подобный тип производит фильтрацию за счёт диффузора динамика. Они особенно распространены в тех местах, где необходимо звуковое покрытие больших пространств (гипермаркеты, аэропорты, железнодорожные вокзалы и т. п.).

Здесь диффузор динамика сцеплен с катушкой через секцию в виде маленького легкого конуса. Эта секция подвижная и даёт гарантию, что полный первичный диффузор играет только на низких частотах. При этом сама маленькая секция отвечает на все частоты. Но из-за своего небольшого размера даёт полезную нагрузку только в области высоких частот. Вот так и происходит механическое разделение кроссовером.

Подобный вид кроссоверов очень сложен в проектировании, особенно если нужна высокая эффективность. Здесь важно всё: какие материалы и их вес, используемые для диффузора, конуса, катушки динамика. Это и определяет частоту и порядок фильтра кроссовера. Поэтому для достижения высоких результатов требуется огромная работа методом проб и ошибок.

Понравилась статья? Тогда делаем репосты. А чтобы подписаться на новости сайта нажмите сюда .

Источник

Настройка кроссовера АС

Звук аудиосистемы (далее системы) зависит от многих факторов и должен отвечать требованиям владельца. Кто занимается самостоятельным изготовлением компонентов системы, имеет возможность выполнения некоторых шагов по получению желаемого звучания. При самостоятельном изготовлении АС на базе пассивных кроссоверов доводка звучания системы выполняется изменением их параметров. Цель данной операции получить сбалансированное звучание конкретной системы.

Сбалансированное звучание не означает обеспечение плоской АЧХ.

Сбалансированное звучание – звук, который на удобных для слушателя уровнях громкости не имеет выраженных подъемов или завалов частот, тонально устраивающий слушателя, напоминающий реальные звуки, способный передать эмоции. Настройкой кроссовера иногда можно уменьшить влияние переотражений в конкретной комнате для прослушивания, уменьшить проявление стоящих волн или уплотнений баса. Настройкой кроссовера можно усилить эмоциональное воздействие звука системы или сделать его пресным, мониторным. Кроссовер – инструмент настройки и доводки звука, сродни настройки музыкального инструмента. Только настройкой кроссовера можно менять тональность звука всего слышимого диапазона.

Я люблю широкополосный звук.

Он отличается от многополосных систем, у которых три-четыре и более полос. Звук широкополосного динамика менее точный и тем самым более протяжный, более мелодичный, более певучий. Мне представляется, что он еще и ближе к натуральности, так как не дробит звук на части как в многополосной системе, воспроизводит его как единый источник. Такие дифирамбы широкополоснику не найдут отклика у поклонников современного подхода к многополосному звуку.

Не стану никого переубеждать.

Небольшое отклонение от темы настройки кроссовера. Если продолжить о звуке широкополосного, собственные ощущения таковы. Широкополосник может быть сильным источником звука. С ростом размера динамика, растет масштаб звуковых образов. Размер комнаты, где установлена система не стеснит звук большого динамика. Музыка далеко не всегда должна звучать как будто вы в первом ряду на рок концерте. Зато большой динамик монументально передаст драматические моменты музыки и на низкой громкости. Он делает это великолепно за счет большой площади излучения. Можно сказать о потере микро динамики за счет повышенной массы подвижной части. Такой эффект присутствует. Только большой размер обеспечивает больший реализм звука. Да, это компромисс и требуется собственный выбор какой звук вы хотите слушать. Не раз ловил себя на том, что у динамика малого размера слышно больше переходов звука, что звук меньшего динамика более яркий. Только переключая после этого музыку на АС с 15-ти дюймовым широкополосником, снова и снова возникает желание слушать именно его. Кто не имеет возможности провести такое сравнение, просто поверьте в высокий ресурс большого широкополосного динамика.

Здесь бы обратил внимание на выбор динамика для получения эмоционального звука. Будут иметь преимущества динамики с: малым ходом, мощным магнитом, низкой индуктивностью звуковой катушки, резонансной частотой 45-55Гц и запасом мощности. Есть мнение о преимуществе магнита Алнико перед другими типами магнитов. У меня таких предпочтений нет. Качество источника звука окажет доминирующее влияние, качество используемых кабелей – тоже важный фактор. Не могу уверенно сказать, что одного широкополосного динамика достаточно для всей полосы воспроизводимых частот. Когда в колонке установлен один динамик. Это вполне возможно при размерах 8-10дюймов. При большем размере диффузора ему сложнее достаточно хорошо передать высокие частоты и может возникнуть необходимость в установке дополнительного ВЧ динамика. В таком случае предпочитаю использование коаксиального динамика.

И снова кроссовер.

Для случая широкополосного динамика, работающего во всем диапазоне (до 20кГц) требуется использование корректирующего фильтра. Такой фильтр может быть выполнен в качестве вариантов L-R или L-R-C (см. приложенную схему). Индуктивность срезает излишнюю яркость на СЧ, сопротивление фиксирует средние частоты на выбранном уровне, а при необходимости конденсатор может выполнить подъем высоких частот на выбранном отрезке АЧХ. Если в АС используется коаксиальный динамик, или используется классическая двухполосная система – процедура немного меняется. Здесь присутствует разделительный кроссовер, который не только срезает выброс средних частот, но и согласует его совместную работу с ВЧ динамиком. Замечено, что корректировка АЧХ широкополосного динамика позволяет оптимизировать звучание АС, сбалансировать звук, сделать его солидным, не уступающим хайэндным системам. Все, как обычно, скрывается в мелочах.

Для получения лучшего звука нужны опыт и возможности: измерительные приборы для оценки полученного результата. Этот случай наверняка. Что делать, когда есть только желание иметь отличный звук и готовность построить самостоятельно колонки. Практика показывает то, что приложив усилия для получения плоской АЧХ новых колонок, относительно конечно, такой звук не принимается душой. Далее отстройка производится поиском новых параметров кроссовера/ фильтра до получения эмоционального отклика. Такая работа могла занимать мучительно долгое время. На каком-то этапе я начал использовать катушки индуктивности, а секрет сбалансированного звука находится во многом в ней, с промежуточными отводами. С такой катушкой появляется возможность быстрого перебора возможных вариантов звука и быстрой оценки результата изменений. Можно задержаться для детального прослушивания, можно вернуться или пойти дальше по номиналам. Изготовить такую катушку сложнее и дороже, но в целом такой подход обеспечит быстрый выход на результат. А если номиналов достаточно, выход на результат может быть максимально оптимизирован. Т.е. получить звук, у которого бас, СЧ и ВЧ имеют уровни, при которых они не мешают друг другу и, в то же время, четко слышны, обеспечивают музыкальность, певучесть и эмоциональность.

Какое-то время назад заметил продукцию голландской компании ДуэляндКогерентАудио. Их продукция изготавливается вручную, точно и она соответствует максимальному уровню требований по качеству звука. Естественно, ценник нешуточный. Применительно к катушкам индуктивности – выбирают качественный эмальпровод, выполняют точный номинал и заливают катушку в тубе эпоксидным компаундом. Цель – фиксация витков катушки, что важно при повышенной громкости прослушивания музыки. Точность передачи ударов барабана становится выше. Этот эффект усиливается для случая катушки с промежуточными отводами, так как рыхлость катушки с отводами выше. Сейчас для себя и своих заказчиков я делаю именно такие катушки. Не игнорируйте эту возможность, особенно для случаев использования качественных динамиков. Для заливки применяйте эпоксидные компаунды с высокой жидкотекучестью для лучшего проникновения в межвитковое пространство. Такие компаунды имеют более длительный период сушки, но гарантируют наилучший результат.

На фото ниже моя очередная продукция: катушки индуктивности залитые черным компаундом. Одни катушки с фиксированным номиналом – для ВЧ, другие для ШП – разбиты пополам, каждая половина выполнена на пять номиналов, а в результате до 30-ти номиналов значений общей индуктивности. Также приложены две возможные схемы кроссовера и корректирующего фильтра.

Источник