Кроссовер
Материал из МагВики::Справочник по автозвуку и электронике
sam01 (Обсуждение | вклад) | sam01 (Обсуждение | вклад) | ||
| Строка 40: | Строка 40: | ||
Некоторые пассивные сети включают такие устройства, как плавкие предохранители, устройства PTC (PTC - Положительный Температурный Коэффициент - тепловая защита), предохранители или выключатели, чтобы защитить громкоговорители от случайного повреждения большими перегрузками. | Некоторые пассивные сети включают такие устройства, как плавкие предохранители, устройства PTC (PTC - Положительный Температурный Коэффициент - тепловая защита), предохранители или выключатели, чтобы защитить громкоговорители от случайного повреждения большими перегрузками. | ||
| - | Современные пассивные кроссоверы все | + | Современные пассивные кроссоверы все более включают в себя цепи стабилизации (например, [[Цепи Цобеля|цепи Цобеля]]), которые компенсируют изменение сопротивления с частотой, присущих практически всем громкоговорителям. |
| + | Проблема сложна, поскольку часть изменений в сопротивлении (импедансе) происходит из-за изменений нагрузки полосы пропускания громкоговорителя. | ||
| + | |||
| + | '''Минусы:''' | ||
| + | * Пассивные цепи могут быть большими и вызвать падение мощности. | ||
| + | * Цепи сделаны не только под конкретные частоты, но имеют конкретные сопротивления. Это препятствует взаимозаменяемости динамиков из других систем. | ||
| + | * Идеальный кроссовер по фильтрам, компенсации сопротивления и выравнивающим цепям, может быть очень сложным в разработке, так как компоненты взаимодействуют друг с другом по сложнейшей схеме. | ||
| + | Строительство качественных пассивных кроссоверов - это та область, в которой тщательное компьютерное моделирование может быть очень полезным. | ||
| + | |||
| + | |||
| + | '''Активные кроссоверы''' | ||
| + | |||
| + | Активный кроссовер содержит активные электронные компоненты (т.е. с усилением сигнала) в своих фильтрах. В последние годы, самый используемый активный элемент в активном кроссовере - операционные усилители, | ||
| + | которые работают на уровнях, достаточных для входа усилителя мощности, в отличии от пассивных кроссоверов, которые работают на выходе усилителя мощности, на высоких токах и напряжениях. | ||
| + | С другой стороны, все схемы с предусилителями вносят шумы и такие шумы имеют более пагубное влияние на качество воспроизведения. | ||
| + | |||
| + | Активный кроссовер всегда требует использования усилителей мощности на каждом выходе группы. Таким образом, 2-полосый активный кроссовер требует двух усилителей - по одному для НЧ и ВЧ динамиков. | ||
| + | В случае стереофонического воспроизведения, количество усилителей (каналов усилителя) удваивается. | ||
| + | Это означает, что система с использованием активного кроссовера будет стоить дороже, чем система с пассивным кроссовером, но для обеспечения высоких результатов усиления полного частотного спектра, такая система будет более приемлемая, что в конечном итоге существенно снижает стоимость. | ||
| + | |||
| + | Стоимость и сложность активных кроссоверов оборачиваются следующей выгодой: | ||
| + | |||
| + | * частотная характеристика, независит от динамических изменений в электрических характеристиках динамика. | ||
| + | * как правило, 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 динамический 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. | ||
| + | |||
| + | |||
| + | '''Цифровые кроссоверы''' | ||
| + | |||
[[Category:Словарь терминов]] | [[Category:Словарь терминов]] | ||
Версия 03:49, 17 февраля 2010
Кроссо́вер (англ. crossover или х-over, буквально: 1) скрещение, пересечение; 2) разделитель спектра сигнала).
Кроссовер в электронике — разделительный фильтр (как правило — звуковых частот, например, фильтр многополосой акустической системы). Кроссовер - класс специальных фильтров, созданных специально для использования в различном звуковом оборудовании, например, Hi-Fi. Обычно, используемые в аудиосистемах динамические головки (динамики, громкоговорители), не способны воспроизводить весь спектр звуковых частот без искажений. Таким образом, кроссовер позволяет разделить частотный спектр на отдельные диапазоны частот (полосы), которые далее могут быть отыграны соответствующим динамиком, рассчитанным на этот диапазон (полосу), без искажений.
Другое применение кроссоверов - многополосая обработка сигнала, где каждая группа может обрабатываться отдельно с помощью динамических, эффектных и психоакустических процессоров (compression, limiting, de-essing, distortion, bass enhancement, exciting, noise reductions, echo, delaying, etc.)
Классификация кроссоверов
Классификация, основанная на числе секций фильтра.
В спецификации громкоговорителя, можно увидеть его спектр, классифицированный как N-полоса, где N - положительное целое число, больше чем 1 и указывающее число секций (полос) фильтра.
2-полосый кроссовер, как правило, состоит из Фильтра Низких Частот (ФНЧ, Low-Pass Filter (LPF)) и Фильтра Высоких Частот (ФВЧ, High-Pass Filter, HPF).
3-полосый кроссовер построен как комбинация ФНЧ, Полосового Фильтра (Band-Pass Filter, BPF) и ФВЧ. Секция Полосового фильтра, в свою очередь, комбинация ФНЧ и ФВЧ.
4 и более полосые кроссоверы, не очень распространены в построении акустических систем, ввиду своей сложности и зачастую не оправданного улучшения работы акустических систем и сложности настройки подобной системы. Тем не менее, таковые существуют и работают в немногочисленных аудио системах.
Так же, в секции ФНЧ может присутствовать дополнительный фильтр самого низкого спектра, защищающий громкоговоритель от повреждений в самом низу частотного диапазона. Такой фильтр может иметь внутри себя полосовой фильтр, комбинацию ФНЧ и ФВЧ. Как правило, такой фильтр носит название - Инфразвуковой Фильтр (Subsonic Filter). Подобным фильтром может быть оснащён верхний диапазон частот, что бы предотвратить повреждение ВЧ динамика. Но такие фильтры практически не применяются.
Классификация, основанная на компонентах
Кроссоверы могут быть классифицированы по типам используемых компонентов.
Пассивные кроссоверы
Пассивный кроссовер сделан полностью на пассивных компонентах, устроенных в топологии Cauer, для достижения параметров фильтра Баттерворта (Butterworth) Пассивные фильтры используют как не реактивные компоненты, например, резисторы, так и реактивные компоненты, такие как конденсаторы и катушки индуктивности. Высокоэффективные пассивные кроссоверы, как правило, требуют высококачественных и точных по параметрам компонентов, способных работать на больших токах и высоком напряжении, вследствии чего, такие фильтры могут быть трудны в производстве и высоки по стоимости.
В пассивных кроссоверах широко используются: конденсаторы из полипропиленовой и полиэстеровая металлизированная фольги, бумажные электролитические конденсаторы. У катушек индуктивности могут быть полые, напылённые металлические, ферритовые или слоистые кремниевые сердечники с эмалированным медным проводом. Некоторые пассивные сети включают такие устройства, как плавкие предохранители, устройства PTC (PTC - Положительный Температурный Коэффициент - тепловая защита), предохранители или выключатели, чтобы защитить громкоговорители от случайного повреждения большими перегрузками.
Современные пассивные кроссоверы все более включают в себя цепи стабилизации (например, цепи Цобеля), которые компенсируют изменение сопротивления с частотой, присущих практически всем громкоговорителям. Проблема сложна, поскольку часть изменений в сопротивлении (импедансе) происходит из-за изменений нагрузки полосы пропускания громкоговорителя.
Минусы:
- Пассивные цепи могут быть большими и вызвать падение мощности.
- Цепи сделаны не только под конкретные частоты, но имеют конкретные сопротивления. Это препятствует взаимозаменяемости динамиков из других систем.
- Идеальный кроссовер по фильтрам, компенсации сопротивления и выравнивающим цепям, может быть очень сложным в разработке, так как компоненты взаимодействуют друг с другом по сложнейшей схеме.
Строительство качественных пассивных кроссоверов - это та область, в которой тщательное компьютерное моделирование может быть очень полезным.
Активные кроссоверы
Активный кроссовер содержит активные электронные компоненты (т.е. с усилением сигнала) в своих фильтрах. В последние годы, самый используемый активный элемент в активном кроссовере - операционные усилители, которые работают на уровнях, достаточных для входа усилителя мощности, в отличии от пассивных кроссоверов, которые работают на выходе усилителя мощности, на высоких токах и напряжениях. С другой стороны, все схемы с предусилителями вносят шумы и такие шумы имеют более пагубное влияние на качество воспроизведения.
Активный кроссовер всегда требует использования усилителей мощности на каждом выходе группы. Таким образом, 2-полосый активный кроссовер требует двух усилителей - по одному для НЧ и ВЧ динамиков. В случае стереофонического воспроизведения, количество усилителей (каналов усилителя) удваивается. Это означает, что система с использованием активного кроссовера будет стоить дороже, чем система с пассивным кроссовером, но для обеспечения высоких результатов усиления полного частотного спектра, такая система будет более приемлемая, что в конечном итоге существенно снижает стоимость.
Стоимость и сложность активных кроссоверов оборачиваются следующей выгодой:
- частотная характеристика, независит от динамических изменений в электрических характеристиках динамика.
- как правило, 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 динамический 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.
Цифровые кроссоверы
