Конструювання пасивних кросоверів
Як говорилося вище, пасивний кросовер складається з конденсаторів і котушок індуктивності. Для того, щоб зібрати пасивний кросовер першого порядку необхідно мати один конденсатор і одну котушку індуктивності. Конденсатор встановлюється послідовно на твітер (high-pass filter), а котушка послідовно на вуфер (low-pass filter). Номінальні значення індуктивності для котушки ((H - мікрогенрі) і ємності ((F - мікрофарад) наводяться в таблиці в залежності від бажаної частоти зрізу кросовера і опору динаміків.
Кросовер I порядку (6 dB / octave)
4 Ом динамік.
конденсатор F
4 Oм динамік.
котушка H
8 Ом динамік.
конденсатор F
8 Ом динамік.
котушка H
Наприклад, підберемо ємність і індуктивність для кросовера з частотою зрізу 4000 Гц при опорі динаміків 4 Ом. З вищенаведеної таблиці знаходимо, що ємність конденсатора першого порядку повинна бути рівною 10 мФ, а індуктивність котушки 0.2 мГ.
Для визначення номінальних значень компонентів для кросовера другого порядку (12 дБ / октава) необхідно значення з цієї ж таблиці для конденсатора помножити на коефіцієнт рівний 0.7, а значення для котушки індуктивності помножити на коефіцієнт 1.414. Треба пам'ятати, що для кросовера другого порядку необхідно два конденсатора і дві котушки індуктивності. Складемо кросовер другого порядку для частоти зрізу 4000 Гц. Для визначення значень для обох конденсаторів множимо значення з таблиці 10 мФ на коефіцієнт 0.7 і отримаємо 7мФ. Далі, значення індуктивності 0.2 мГ помножимо на коефіцієнт 1.414 і отримаємо значення індуктивності для кожної котушки 0.28 мГ. Один з цих конденсаторів встановлюється послідовно на твітер, а другий паралельно на вуфер. Одна котушка паралельно на твітер, а друга послідовно на вуфер.
Пасивні і активні кросовери
Відмінність між ці двома типами кросоверів дуже просте. Активний кросовер вимагає підведення живлення ззовні, а пасивний - немає. В силу цього активний кросовер займає місце в звуковій системі до підсилювача, обробляючи звуковий сигнал з підсилювача головного пристрою (припустимо, автомагнітоли). Далі, після активного кроссовера встановлюються два або три підсилювача потужності. Один підсилювач в цьому випадку не ставиться, так як немає сенсу розділені активним кросовером сигнали зводити в підсилювачі в єдиний сигнал. Розділені сигнали треба посилювати окремо. Як бачимо, активні кросовери застосовуються в дорогих звукових системах високої якості.
Пасивні кросовери обробляють вже посилений сигнал і встановлюються перед динаміками. Можливості пасивних кросоверів обмежені в порівнянні з активними, однак їх правильне застосування може дати хороші результати при мінімальних фінансових витратах. Пасивні кросовери добре себе зарекомендували при вимозі до порядку чутливості менше 18 дБ на октаву. Вище цієї межі добре працюють тільки активні кросовери.
Пасивні кросовери в основному застосовуються для обробки сигналу твитеров і середньо частотних динаміків. Для низькочастотних динаміків ці кросовери застосовувати можна, однак різко зростає вимога в якості конденсаторів і котушок індуктивності, що призводить до їх подорожчання і збільшення в розмірах. Пасивні кросовери погано переносять перевантаження. Пікові інтенсивності сигналу, що надходять від підсилювача, можуть змінювати частоту зрізу фільтрів. Крім того, перевантажений фільтр послаблює звуковий сигнал (damping). Тому при виборі пасивних кросоверів звертайте увагу на їх здатність витримувати пікові навантаження, створювані підсилювачем.
Активні (або електронні) кросовери представляють із себе безліч активних фільтрів, якими можна управляти і легко змінювати частоту зрізу будь-якого каналу. Порядок чутливості активних кросоверів може бути будь-яким, від 6 Дб до 72 Дб на октаву (і вище) .В основному активні кросовери для автомобільних аудіосистем мають чутливість 24 Дб на октаву. При такій чутливості обмін частотами між динаміками практично виключений. Звукова картина виходить дуже якісною. Єдиний недолік активних кросоверів, - це їх дорожнеча в порівнянні з пасивними.
Тепер поговоримо про фазових зрушеннях, які можуть виникати в звукових системах, які використовують кросовери. Фазовий зсув - це неминуче явище, яке є наслідком конструктивних особливостей high-pass, low-pass і band-pass фільтрів.
Фаза - це тимчасова зв'язок двох сигналів. Вимірюється фаза в градусах від 0 до 360. Якщо два однакових динаміка випромінюють звукові хвилі в протилежній фазі (фазовий зсув 180 градусів), то відбувається ослаблення звуку. Проблема усувається зміною полярності на одному з динаміків.
Коли акустична система складається їх різних динаміків, що працюють в різних частотних діапазонах (твітер і мідвуфера), то усунення фазового зсуву не завжди вирішується простою зміною "+" на "-". Довжина хвилі від твітера коротше, ніж від мідвуфера. Тому фронт високочастотної хвилі може досягти слухача пізніше (або раніше) фронту среднечастотной (або низькочастотної) хвилі. Ця тимчасова затримка є наслідком фазового зсуву. Оптимізувати звукову картину в даному випадку можна шляхом фізичного вирівнювання двох динаміків відносно один одного у вертикальній площині до моменту поліпшення звукової картини. Наприклад, при частоті хвилі 1000 Гц тимчасова затримка в одну мілісекунди усувається зрушенням динаміків один щодо одного на 30 см.
Налаштування активного кроссовера
Найважливіше в налаштуванні кросовера - це правильний вибір частоти зрізу. Якщо ми маємо трьохполосний активний кросовер, то значить перед нами стоїть завдання у визначенні двох точок (частот) зрізу. Перша точка визначає частоту зрізу для сабвуфера (low-pass) і початок среднечастотного діапазону для мідвуфера (high-pass). Друга точка визначає частоту закінчення середнього діапазону (low-pass) і відправну частоту високочастотного діапазону для твітера (high-pass). Найголовніше, при установці частот зрізу кросовера пам'ятати про частотні характеристики динаміка і не в якому разі не навантажувати динамік частотами, які не входять до його робочий діапазон.
Наприклад, якщо сабвуфер трохи гримить або видає гул (неприємний резонанс корпусу автомобіля) означає він перевантажений небажаними для нього середніми частотами (вище 100 Гц). Перенесіть частоту зрізу (low-pass) на позначку 75 Гц і / або встановіть, якщо можливо, чутливість на 18 Дб або 24 Дб на октаву. Нагадаємо, що збільшення порядку чутливості кросовера (величина dB / octave) більш якісно зрізає непотрібні частоти, не даючи їм просочуватися через фільтр. Порядок чутливості high-pass фільтрів для мідвуфера можна залишити на 12 Дб / октава (для "м'яких" среднечастотних динаміків). Подібна настройка активного кроссовера називається асиметричною.