Мені здається, було б неправильно углублятся в автозвук без фундаментальних знань. Кому це нецікаво можуть просто проігнорувати цей запис і деякі інші тому всі ці записи пишуться для тих хто дійсно зацікавлений)))
Приклади будуть приводитися для умовних динаміків опором в 4 Ом кожен і частотою поділу в 4000 Hz. Як калькулятора використовував зарубіжний мережевий ресурс. досить цікавий ресурс, хто трохи знає англійську - рекомендую)
Кросовери - це пристрої в звукових системах, які створюють необхідні робочі частотні діапазони для динаміків. Динаміки сконструйовані таким чином, щоб працювати в певному частотному діапазоні. Вони не сприймають частоти, що не входять в ці рамки. Якщо на високочастотний динамік (твітер) подати низьку частоту, то звукова картина зіпсується, а якщо сигнал ще й потужний, то твітер "згорить". Високочастотні динаміки повинні працювати тільки з високими частотами, а низькочастотні динаміки повинні отримати від загального звукового сигналу тільки низькочастотний діапазон. Частина, що залишилася середня смуга дістається среднечастотним динаміків (мідвуфера). Отже, завдання кросоверів полягає в поділі звукового сигналу на потрібні (оптимальні) частотні смуги для відповідних типів динаміків.
Простіше кажучи, кросовер - це пара електричних фільтрів. Припустимо, кросовер має частоту зрізу дорівнює 1000 Гц. Це означає, що один з його фільтрів зрізає всі частоти нижче 1000 Гц і пропускає тільки частоти вище 1000 Гц. Такий фільтр називають high-pass фільтром. Інший фільтр, що пропускає частоти нижче 1000 Гц називається low-pass.
Точка перетину двох кривих є частота зрізу кросовера рівна 1000 Гц. У трьохполосних кроссоверах присутній ще і среднечастотний фільтр (band-pass), який пропускає тільки середній діапазон частот (приблизно від 600 Гц до 5000 Гц.) На малюнку зображена частотна характеристика трьохсмугового кросовера.
Порядок чутливості - це відношення інтенсивності вихідного сигналу (dB) кросовера до частоти вхідного сигналу за умови, що інтенсивність вхідного сигналу постійна. Зазвичай чутливість (крутизну зрізу) характеризують як відношення dB / octave. В силу багатьох математичних причин чутливість кросоверів завжди кратна 6 децибелам на октаву (6 dB / octave). Кросовер першого порядку має чутливість 6 dB / octave. Кросовер другого порядку має чутливість 12 dB / octave, третього порядку - 18 dB / octave, і чутливість кросоверів четвертого порядку дорівнює 24 dB на октаву.
Розглянемо low-pass фільтр третього порядку з частотою зрізу дорівнює 100 Гц. Як вже говорилося вище, цей кросовер пропустить тільки частоти нижче 100 Гц, а частоти вище 100 Гц зріже. Зрізання частот буде відбуватися таким чином: всі частоти вище 100 Гц будуть втрачати на виході з фільтра свою інтенсивність кратно 18 dB в залежності від октави, в яку вони входять. Тобто, частота в 200 Гц (перша октава вище частоти зрізу) втратить свою інтенсивність на 18 Дб, інтенсивність частоти в 400 Гц (друга октава) впаде 36 Гц, а третя октава (800 Гц) ослабне на 54 Дб. І так далі, всі наступні октави будуть слабшати кратно 18 Дб. Менш чутливий low-pass фільтр першого порядку з частотою зрізу в 100 Гц буде робити те ж саме, тільки непотрібні октави будуть слабшати нема на 18 Дб, а на 6 Дб.
Як бачимо, фільтри, з яких складаються кросовери, не можуть відразу зрізати непотрібні частоти, а роблять це поступово, з різною чутливістю в залежності від свого порядку.
Конденсатори - це найпростіші кросовери для поканального включення. Мідбаси підключаємо до однієї пари каналів безпосередньо, а твітери - до іншої пари каналів через конденсатори. У більшості випадків їх ємності складають близько 3-5 мкФ.
Кросовери першого порядку - це найпростіший пасивний кросовер, який складається з одного конденсатора, і однієї котушки індуктивності. Конденсатор працює як high-pass фільтр для захисту твітера від непотрібних низьких і середніх частот. Котушка використовується як low-pass фільтр. Чутливість кросоверів першого порядку низька - всього 6 Дб на октаву. Позитивна риса цих кросоверів -відсутність фазового зсуву між твитером і іншим динаміком.
Кросовери другого порядку. Їх також називають кросоверами Баттерворта, на ім'я создателяматематіческой моделі цих кросоверів. Конструктивно вони складаються з одного конденсатора і котушки на твітері та одного конденсатора і котушки на низькочастотному динаміці. Вони мають більш високу чутливість, що дорівнює 12 Дб на октаву, але дають фазовий зрушення в 180 градусів, що означає несинхронний хід мембран твітера і іншого динаміка. Для усунення цієї проблеми небхідно поміняти полярність підключення проводів на твітері.
Кросовери третього порядку. У таких кросоверів на твітері ставиться одна котушка і два конденсатора, тоді як на динаміці низької частоти навпаки. Чутливість таких кросоверів дорівнює 18 Дб на октаву, і вони мають хороші фазові характеристики при будь полярності. Негативна риса кросоверів III-го порядку - неприйнятність використання тимчасових затримок для усунення проблем, пов'язаних з динаміками не випромінює на одній і тій же вертикальній площині.
Кросовери четвертого порядку. Кросовери Баттерворта четвертого порядку мають високу чутливість рівну 24 дБ на октаву, що різко зменшує взаємовплив динаміків в області поділу частот. Зрушення по фазі становить 360 градусів, що фактично означає його відсутність. Однак величина фазового зсуву в даному випадку непостійна і може привести до нестійкої роботи кросовера. Ці кросовери практично не застосовуються на практиці.
Оптимізувати конструкцію кроссовера четвертого порядку вдалося Лінквіца і Рілі. Даний кросовер складається з двох послідовно з'єднаних кросоверів Баттерворта другого порядку для твітера, і те ж саме для басового динаміка. Чутливість їх також дорівнює 24 дБ на октаву, проте рівень вихідного сигналу на кожному фільтрі менше на 6 дБ, ніж рівень вихідного сигналу кросовера. Кросовер Лінквіца-Рілі не мати фазових зрушень і дозволяє проводити тимчасову корекцію для динаміків, які не працюють в одній фізичній площині. Ці кросовери в порівнянні з іншими конструкціями дають найкращі акустичні характеристики.
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)
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.
У цій таблиці наведено початкові величини частот зрізу для різних типів динаміків під час налаштування активних кросоверів.
Думаю трохи тут тих, хто дочитав))) Але якщо суть зрозуміли вже добре, кому цього мало варто почитати статтю про кросовері на сайті "АвтоЗвук". У них є чудова рубрика "Згадати все")