Prilikom ugradnje modernog stereo sistema u automobil, vlasnik mora odabrati pravi crossover. Ovaj izbor je prilično jednostavan ako znate i razumete šta je i čemu je namenjen, kao i kao deo kog sistema ovaj uređajće raditi. Dakle, hajde da shvatimo šta je crossover za akustiku.
Karakteristike, namjena
Crossover je poseban dio opreme čija je glavna funkcija priprema potrebnog frekvencijskog opsega za svaki zvučnik. Kao što znate, bilo koja je dizajnirana za određeni raspon radnih frekvencija. Ako signal koji se dovodi u zvučnik prelazi granice opsega, zvuk može biti izobličen.
Dakle, ako na zvučnik primijenite prenisku frekvenciju, onda će zvučna slika biti izobličena. Ako je frekvencija previsoka, vlasnik sistema može naići ne samo na izobličen zvuk, već i na kvar visokofrekventnog zvučnika. Potonji jednostavno ne mogu izdržati ovaj način rada.
U normalnim uslovima, funkcija visokotonaca je da reprodukuju zvukove samo na visokim frekvencijama. Niske frekvencije rade odvojeno. Ponekad su čak instalirani na različitim mjestima u kabini. Isto važi i za zvukove srednje frekvencije. Napajaju se samo na zvučnik koji proizvodi srednje frekvencije.
Stoga je za kvalitetnu reprodukciju muzičkih zapisa u automobilu potrebno odabrati određene frekvencije i strogo ih hraniti određenim zvučnicima. Zbog toga vam je potreban crossover za akustiku.
Kako radi
Dizajn uređaja je prilično jednostavan. Ovo su dva frekventna filtera koji rade po sljedećem principu. Dakle, kada je frekvencija skretnice 1000 Hz, jedan od dva filtera će odabrati frekvencije koje su niže od ove vrijednosti. Drugi filter će raditi sa frekvencijskim opsegom iznad oznake. Filteri imaju svoja imena. Low pass je dizajniran za rad sa niskim frekvencijama do 1000 Hz. Hi-pass će nositi samo frekvencije iznad 1000 Hz.
Dvosmjerni uređaji rade na ovom principu. Međutim, na modernom tržištu postoji i trosmjerni crossover. Glavna razlika ovdje je još jedan filter koji je sposoban da obrađuje srednje frekvencije u rasponu od 600 do 1000 Hz.
Više kanala za filtriranje audio frekvencija a njihovo dovođenje do zvučnika koji odgovaraju ovim frekvencijama dovodi do kvalitetnijeg zvuka u automobilu.
Tehničke karakteristike crossovera
Većina modernih uređaja su induktori i kondenzatori. Ovisno o broju i kvaliteti izrade ovih elemenata formira se trošak proizvoda.
Zašto akustični crossover uključuje kondenzator i zavojnicu? Ovo su najjednostavniji reaktivni dijelovi. Mogu podnijeti različite audio frekvencije bez velikih troškova.
Kondenzator može izolirati i podnijeti visoke frekvencije, dok induktor upravlja niskim frekvencijama. Proizvođači mudro koriste ova svojstva i proizvode strukturno jednostavne, ali prilično učinkovite uređaje.
Broj reaktivnih delova utiče na kapacitet filtera: 1 - koristi se jedan element, 2 - dva elementa. U zavisnosti od broja reaktivnih delova, kao i mreže skretnica, sistem različito filtrira one frekvencije koje nisu pogodne za određene kanale. Može se pretpostaviti da što više reaktivnih elemenata ima u kolu, to će skretnice sistema zvučnika bolje filtrirati signal. Šeme filtriranja imaju određene karakteristike. Ovo je takozvani „nagib nagiba“. Drugim riječima, to je osjetljivost. U zavisnosti od stepena „strmine pada“, svi proizvodi na tržištu se mogu podeliti na modele prve, druge, treće i četvrte klase.
Aktivna i pasivna oprema
Pasivni crossover za akustiku je najčešće rješenje. Često se može naći na modernom tržištu. Kao što samo ime govori, ovom uređaju nije potrebno dodatno napajanje za rad. Stoga će vlasniku automobila biti mnogo brže i lakše instalirati zvučnu opremu. Nedostatak ove grupe uređaja je što jednostavnost nije uvijek garancija kvaliteta.
Zbog pasivnog kola, sistem uzima dio energije kako bi osigurao rad filtera. U isto vrijeme, reaktivni dijelovi mijenjaju svoj fazni pomak. Naravno, ovo je daleko od najozbiljnijeg nedostatka. Međutim, neće biti moguće izvršiti korekciju frekvencije što je finije moguće.
Aktivni crossover nema ovaj nedostatak. Činjenica je da se uprkos složenijem dizajnu, protok audio frekvencija u njima mnogo bolje filtrira. Zbog prisutnosti u krugu ne samo nekoliko zavojnica i kondenzatora, već i poluvodiča, programeri stvaraju visokokvalitetne uređaje s kompaktnijim dimenzijama. Aktivni crossover se rijetko nalazi u formi odvojeni modul. Međutim, svako pojačalo sadrži takve aktivne filtere.
Kako ispravno konfigurirati uređaj?
Da biste dobili najkvalitetniji zvuk u automobilu, morate odabrati pravu frekvenciju na kojoj će se sve nepotrebno odsjeći. U slučaju da aktivni uređaj, dizajniran za tri pruge, morate pronaći dvije točke reza. Prvi će označiti liniju u rasponu između niskih i srednjih frekvencija. Druga je razlika između srednje i visoke frekvencije.
Kako pravilno izračunati vlastitim rukama?
Proračun skretnice za akustiku je važan proces. Niti jedan proizvođač još nije uspio proizvesti idealan koji bi mogao precizno reproducirati zvuk u drugom rasponu. Subwooferi se koriste za niske frekvencije. Za srednje zvučnike koriste se zvučnici srednjeg tona. Ali kada cijeli ovaj kompleks počne zvučati, može nastati neka zabuna. Zbog toga je u akustici potrebna skretnica - tako da se samo signal određene frekvencije može poslati na određeni sistem zvučnika.
Da bi se dobio dvopolni sistem ili bilo koji drugi, na prvi kanal pojačala je priključen uređaj koji dijeli signal. Ovo je filter. Zajedno sa sistemima zvučnika već postoje pasivni crossoveri proizvedeni i dizajnirani od strane proizvođača.
Ali šta ako trebate podijeliti zvuk na frekvencije prema drugom principu? Ne morate ništa da brojite ručno - u našem vremenu visoke tehnologije, čak i za većinu jednostavne operacije postoji softver. Dakle, postoji program za ove proračune, na primjer Crossover Elements Calculator.
Prije svega, u program se unosi indikator otpora LF i HF zvučnika, koji je često 4 oma. Zatim unesite frekvenciju koju uređaj mora odvojiti. Ovdje je uveden i redoslijed crossovera. Zatim pritisnu dugme i čekaju da program proizvede rezultat. Kao rezultat, dat će dijagram na kojem će biti naznačeni potrebni kondenzatori i zavojnice za unesene parametre.
Karakteristike izbora
Tržište nudi veliki izbor uređaja koji se razlikuju po kvaliteti, cijeni i specifičnim proizvođačima. Odabir crossovera za akustiku nije lak - ne možete jednostavno izaći i kupiti ono što vam se sviđa. Izbor je napravljen sigurno
Zamislimo da vaš subwoofer proizvodi nisku frekvenciju u rasponu od 18 do 200 Hz, zvučnik srednjeg opsega reprodukuje frekvencije od 200 do 1000 Hz, a zvučnik visoke frekvencije od 1000 do 16.000 Hz. U ovom slučaju, pojačalo nema ugrađeni filter i reprodukuje frekvencije u rasponu od 18 do 20.000 Hz. U ovom konkretnom slučaju, potreban je trosmjerni crossover koji može implementirati filtriranje u ovim rasponima.
Također, pri odabiru obratite pažnju na broj pruga. Drugi važan parametar- frekvencijski opseg. Mora se uzeti u obzir propusnost. Uređaji na više nivoa s visokom osjetljivošću mogu značajno poboljšati kvalitetu zvuka.
Zaključak
Dakle, saznali smo što je crossover i koje funkcije obavlja. Kao što vidite, ovo je prilično važan element u akustičkom sistemu automobila.
Prilikom ugradnje modernog stereo sistema u vozilo, vlasnik treba da izabere pravi crossover. To nije teško učiniti ako se prvo upoznate s tim što je, čemu je namijenjen i šta sadrži. sistem zvučnika to će raditi.
Svrha
Crossover je poseban uređaj u strukturi sistema zvučnika, dizajniran da pripremi potreban privatni domet za svaki od ugrađenih zvučnika. Potonji su dizajnirani za rad unutar određenih frekvencijskih opsega. Ako frekvencija signala dostavljenog zvučniku prelazi opseg, to može dovesti, u najmanju ruku, do izobličenja reprodukovanog zvuka, na primjer:
- ako je frekvencija preniska, zvučna slika će biti izobličena;
- pri primjeni previsoke frekvencije, vlasnik stereo sistema će se suočiti ne samo sa izobličenjem zvuka, već i s kvarom visokofrekventnog zvučnika (visokofrekventni zvučnik, on jednostavno neće izdržati ovaj način rada).
U normalnim uslovima, zadatak visokotonca je da reprodukuje samo zvuk visoke frekvencije, odnosno zvuk niske frekvencije, odnosno niskofrekventni zvuk. Opseg srednje frekvencije se dovodi do srednjeg zvučnika - zvučnika odgovornog za zvuk srednjih frekvencija.
Na osnovu gore navedenog, da biste reproducirali zvuk automobila s visokim kvalitetom, morate odabrati odgovarajuće frekvencijske pojaseve i ubaciti ih u određene zvučnike. Za rješavanje ovog problema koristi se crossover.
Crossover uređaj
Strukturno, skretnica uključuje par frekvencijskih filtera koji rade na sljedeći način: na primjer, ako je frekvencija skretnice postavljena na 1000 Hz, jedan od filtera će istaknuti frekvencije ispod ovog indikatora. A drugi je da se obradi samo frekvencijski opseg koji prelazi datu oznaku. Filteri imaju svoja imena: niskopropusni - za obradu frekvencija ispod hiljadu herca; visokopropusni – za obradu frekvencija iznad hiljadu herca.
Dakle, princip po kojem radi dvosmjerni crossover je predstavljen gore. Na tržištu postoje i trosmjerni proizvodi. Glavna razlika, kao što naziv implicira, je treći filter, koji obrađuje srednje frekvencijski opseg, od šest stotina do pet hiljada herca.
U suštini, povećanje kanala za filtriranje zvučnog opsega i njihovo dovođenje do odgovarajućih zvučnika dovodi do većeg kvaliteta i prirodne reprodukcije zvuka u automobilu.
Tehničke karakteristike
Većina modernih skretnica sadrži induktore i kondenzatore. U zavisnosti od količine i kvaliteta izrade ovih reaktivnih elemenata, utvrđuje se i cena gotovog proizvoda. 
Zašto su kalemovi i kondenzatori uključeni u propusni crossover? Razlog je što su to najjednostavniji reaktivni elementi. Oni bez većih poteškoća obrađuju različite frekvencije audio signala.
Kondenzatori mogu izolirati i podnijeti visoke frekvencije, dok su zavojnice potrebne za regulaciju niskih frekvencija. Mudrom upotrebom ovih svojstava, rezultat može biti najjednostavniji frekvencijski filter. Nema smisla upuštati se u složene zakone fizike i navoditi formule kao primjere. Svi koji žele da se bolje upoznaju sa teorijskim osnovama mogu lako pronaći informacije u udžbenicima ili na internetu. Dovoljno je da specijalizirani stručnjaci osvježe svoje pamćenje o principu rada mreža tipa LC-CL.
Broj reaktivnih elemenata utiče na kapacitet ukrštanja. Broj 1 označava jedan element, 2 - dva. U zavisnosti od broja i dijagrama povezivanja elemenata, sistem na različite načine filtrira neprikladne frekvencije za određeni kanal.
Ima smisla to pretpostaviti velika količina Korišteni reaktivni elementi čine proces filtracije boljim. Kolo za filtriranje nepotrebnih frekvencija za određeni kanal ima svoju karakteristiku koja se zove nagib.
Filteri imaju svojstvo da odsijecaju nepotrebne frekvencije postupno, a ne trenutno.
To se zove osetljivost. Ovisno o ovom pokazatelju, proizvodi su podijeljeni u četiri kategorije:
- modeli prvog reda;
- modeli drugog reda;
- modeli trećeg reda;
- modeli četvrtog reda.
Razlike između aktivnih i pasivnih skretnica
Započnimo poređenje s pasivnim crossoverom. Iz prakse je poznato da je pasivni crossover najčešći i najčešće pronađen tip na tržištu. Na osnovu imena možete shvatiti da pasivni ne zahtijevaju dodatnu snagu. Shodno tome, vlasnik vozilo Lakše je i brže instalirati opremu u automobil. Ali, nažalost, brzina ne garantuje uvijek kvalitet.
Zbog pasivnog principa kola, sistem treba da uzme dio energije iz filtera kako bi osigurao svoj rad. U ovom slučaju, reaktivni elementi imaju tendenciju da promijene fazni pomak. Naravno, ovo nije najozbiljniji nedostatak, ali vlasnik neće moći fino podesiti frekvencije.
Rijetko se nalaze kao zasebna oprema, ali u bilo kojem automobilskom pojačalu, npr komponenta postoji aktivan filter. Zbog pasivnog principa kola, sistem treba da uzme dio energije iz filtera kako bi osigurao svoj rad. U ovom slučaju, reaktivni elementi imaju tendenciju da promijene fazni pomak. Naravno, ovo nije najozbiljniji nedostatak, ali vlasnik neće moći fino podesiti frekvencije. 
Aktivni crossoveri omogućavaju vam da se riješite ovog nedostatka. Činjenica je da, iako su mnogo složeniji od pasivnih, audio tok u njima se filtrira mnogo bolje. Zahvaljujući prisutnosti ne samo zavojnica i kondenzatora, već i dodatnih poluvodičkih elemenata, programeri su uspjeli značajno smanjiti veličinu uređaja.
Rijetko se nalaze kao zasebna oprema, ali svako auto pojačalo sadrži aktivni filter kao sastavni dio.
Također predlažemo da se upoznate sa pratećom temom “”.
Postavke Funkcije
Da biste kao rezultat dobili visokokvalitetan zvuk u automobilu, morate odabrati pravu graničnu frekvenciju. Kada se koristi aktivna trosmjerna skretnica, moraju se odrediti dvije granične frekvencije. Prva tačka će označiti liniju između niske i prosječna frekvencija, drugi je granica između srednjeg i visokog. Prije povezivanja crossovera, vlasnik automobila mora uvijek imati na umu da je potrebno pravilno odabrati frekvencijske karakteristike zvučnika.
Ni u kom slučaju na njih ne smijete primjenjivati frekvencije na kojima jednostavno ne mogu normalno raditi. U suprotnom, to ne samo da će dovesti do pogoršanja kvalitete zvuka, već i do smanjenja vijeka trajanja.
Shema povezivanja pasivne skretnice
Video: Čemu služi audio crossover?
Nadamo se da vam je ovaj članak pomogao da shvatite zašto je potreban crossover. Ocijenite članak na skali od 5 bodova, ako imate bilo kakve primjedbe, prijedloge ili znate nešto što nije naznačeno u ovom članku, javite nam! Ostavite svoj komentar ispod. To će pomoći da informacije na stranici budu još korisnije.
Vrijeme čitanja: 3 minute. Pregleda 2.4k.
Crossoveri se nazivaju filteri za razdvajanje frekvencija za akustiku automobila. Ovi filteri razdvajaju signal u višepojasnim zvučnicima na niske, srednje i visoke frekvencije. Prije popravke ili zamjene ugrađenog crossovera u radiju potrebno je uzeti u obzir da je ovo jedna od ključnih komponenti audio sistema automobila, zajedno sa pojačalom.
Šta je to i kako funkcionira?
Zbog njihovih karakteristike dizajna Zvučnici auto radija nisu u stanju da reprodukuju puni spektar frekvencija. Automobili su opremljeni sa nekoliko zvučnika, od kojih svaki radi u ograničenom dometu. Crossover u muzici je osnovna komponenta višesmjernog audio sistema. Zahvaljujući ovom dijelu, zvučnici dizajnirani za reprodukciju visokih frekvencija primaju signal koji im je namijenjen.
Da takav uređaj nije prisutan, visokotonci bi mogli primati signal koji je namijenjen za subwoofer. Što više kanala podržava uređaj, više zvučnika možete instalirati.
Skretnica zvučnika i subwoofera sastoji se od 2 glavne komponente: kondenzatora i induktora. Ovi najjednostavniji reaktivni elementi razlikuju signal.
Sorte i karakteristike
Krosoveri koji su dio audio sistema automobila podijeljeni su u 2 glavne kategorije: aktivni i pasivni. Pasivni element je češća sorta koja se češće nalazi u prodaji. Pasivni uređaj ne zahtijeva dodatnu snagu, vlasniku automobila ga je lakše i brže instalirati.
Nedostatak ovog elementa je niska kvaliteta. Zbog pasivnog principa rada, uređaj uzima dio energije filtera kako bi održao svoju funkcionalnost.
U ovom slučaju, reaktivni elementi uređaja koji rade na granici mijenjaju fazni pomak, zbog čega korisnik audio sistema ne može što preciznije podesiti frekvencije.
Aktivni elementi nemaju ovaj nedostatak. Imaju složeniju unutrašnju strukturu i zbog toga streaming audio bolje filtrira. Osim zavojnica i kondenzatora, takvi uređaji sadrže dodatne poluvodiče, ali istovremeno imaju kompaktnije dimenzije. Aktivni elementi se rijetko prodaju kao posebna oprema, ali se uvijek ugrađuju u pojačala automobila.
Crossoveri su uređaji u ozvučenje, koji stvaraju potrebne radne frekvencijske opsege za zvučnike. Zvučnici su dizajnirani da rade unutar određenog frekvencijskog opsega. Ne prihvataju frekvencije van ovih granica. Ako se na visokofrekventni zvučnik (visokotonac) primijeni niska frekvencija, zvučna slika će se pogoršati, a ako je i signal snažan, visokotonac će „pregorjeti“. Visokotonski zvučnici bi trebali podnijeti samo visoke frekvencije, a wooferi bi trebali primati samo niske frekvencije od ukupnog audio signala. frekvencijski opseg. Preostali srednji opseg ide na zvučnike srednjeg opsega (midwoofer). Stoga je zadatak skretnica da podijele audio signal u željene (optimalne) frekvencijske pojaseve za odgovarajuće tipove zvučnika.
Jednostavno rečeno, crossover je par električnih filtera. Recimo da skretnica ima graničnu frekvenciju od 1000 Hz. To znači da jedan od njegovih filtera odsijeca sve frekvencije ispod 1000 Hz i propušta samo frekvencije iznad 1000 Hz. Ovaj filter se naziva visokopropusni filter. Drugi filter koji propušta frekvencije ispod 1000 Hz naziva se niskopropusni. Grafički je rad ove skretnice prikazan na slici. Tačka presjeka dvije krive je granična frekvencija skretnice jednaka 1000 Hz. Trosmjerni skretnici također imaju filter srednje frekvencije (band-pass), koji prolazi samo srednji frekventni opseg (otprilike 600 Hz do 5000 Hz). Slika prikazuje frekvencijski odziv trosmjernog skretnice.
Redoslijed osjetljivosti je omjer intenziteta izlaznog signala (dB) skretnice i frekvencije ulaznog signala, pod pretpostavkom da je intenzitet ulaznog signala konstantan. Tipično, osjetljivost (granični nagib) se karakterizira kao omjer dB/oktava. Iz mnogih matematičkih razloga, osjetljivost skretnice je uvijek višestruka od 6 dB/oktava. Skretnica prvog reda ima osjetljivost od 6 dB/oktava. Skretnica drugog reda ima osjetljivost od 12 dB/oktava, treći red ima osjetljivost od 18 dB/oktava, a osjetljivost skretnice četvrtog reda je 24 dB po oktavi.
Razmotrite niskopropusni filter trećeg reda sa graničnom frekvencijom od 100 Hz. Kao što je gore spomenuto, ova skretnica će proći samo frekvencije ispod 100 Hz, a odsjeći će frekvencije iznad 100 Hz. Rezanje frekvencije će se dogoditi na sljedeći način: sve frekvencije iznad 100 Hz će izgubiti svoj intenzitet na izlazu filtera za višestruko 18 dB, ovisno o oktavi kojoj pripadaju. Odnosno, frekvencija od 200 Hz (prva oktava iznad granične frekvencije) će izgubiti svoj intenzitet za 18 dB, intenzitet frekvencije od 400 Hz (druga oktava) će pasti za 36 Hz, a treća oktava (800 Hz) će oslabiti za 54 dB. I tako dalje, sve naredne oktave će biti prigušene za višekratnik od 18 dB. Manje osjetljivi niskopropusni filtar prvog reda sa graničnom frekvencijom od 100 Hz će učiniti istu stvar, samo će nepotrebne oktave biti oslabljene ne za 18 dB, već za 6 dB.
Kao što vidite, filteri koji čine skretnice ne mogu odmah da odseku nepotrebne frekvencije, već to rade postepeno, sa različitim osetljivostima u zavisnosti od njihovog redosleda.
Skretnice prvog reda su najjednostavniji pasivni skretnici, koji se sastoje od jednog kondenzatora i jedne induktora. Kondenzator djeluje kao visokopropusni filter koji štiti visokotonac od nepotrebnih niskih i srednjih frekvencija. Zavojnica se koristi kao niskopropusni filter. Osetljivost skretnica prvog reda je niska - samo 6 dB po oktavi. Pozitivna karakteristika ovih skretnica je odsustvo faznog pomaka između visokotonca i drugog zvučnika.
Crossoveri drugog reda. Nazivaju se i Butterworth crossoveri, nazvani po tvorcu matematičkog modela ovih skretnica. Strukturno se sastoje od jednog kondenzatora i zavojnice na visokotoncu i jednog kondenzatora i zavojnice na wooferu. Imaju veću osetljivost od 12 dB po oktavi, ali daju fazni pomak od 180 stepeni, što znači da visokotonac i druge membrane zvučnika nisu sinhronizovani. Da biste riješili ovaj problem, morate promijeniti polaritet žica na visokotoncu.
Crossoveri trećeg reda. Takvi skretnici imaju jednu zavojnicu i dva kondenzatora na visokotoncu, dok je na niskofrekventnom zvučniku suprotno. Osjetljivost ovakvih skretnica je 18 dB po oktavi i imaju dobre fazne karakteristike u bilo kojem polaritetu. Loša strana skretnica trećeg reda je ta što ne mogu koristiti vremenska kašnjenja da isprave probleme povezane sa zvučnicima koji ne emituju u istoj vertikalnoj ravni.
Crossoveri četvrtog reda. Butterworth crossoveri četvrtog reda imaju visoku osjetljivost od 24 dB po oktavi, što dramatično smanjuje smetnje zvučnika u području razdvajanja frekvencija. Fazni pomak je 360 stepeni, što zapravo znači da nema pomaka faze. Međutim, veličina faznog pomaka u ovom slučaju nije konstantna i može dovesti do nestabilnog rada skretnice. Ove skretnice se praktično nikada ne koriste u praksi.
Linkwitz i Riley su uspjeli optimizirati dizajn krosovera četvrtog reda. Ova skretnica se sastoji od dva Butterworth skretnica drugog reda spojena u seriju za visokotonac i isto za woofer. Njihova osjetljivost je također 24 dB po oktavi, ali je izlazni nivo svakog filtera 6 dB manji od izlaznog nivoa skretnice. Linkwitz-Riley crossover nema faznih pomaka i omogućava korekciju vremena za zvučnike koji ne rade u istoj fizičkoj ravni. Ove skretnice pružaju najbolje akustičke performanse u odnosu na druge dizajne.
Pasivni crossover dizajn
Kao što je gore spomenuto, pasivni crossover se sastoji od kondenzatora i induktora. Da biste sastavili pasivni crossover prvog reda, morate imati jedan kondenzator i jednu induktor. Kondenzator se ugrađuje serijski sa visokotoncem (visokopropusnim filterom), a kalem se ugrađuje serijski sa wooferom (niskopropusnim filterom). Nominalne vrijednosti induktivnosti ((H - mikrohenri) i kapacitivnosti ((F - mikrofaradi)) date su u tabeli u zavisnosti od željene granične frekvencije skretnice i impedancije zvučnika.
Crossover prvog reda (6 dB/oktava)
Na primjer, izaberimo kapacitivnost i induktivnost za skretnicu s graničnom frekvencijom od 4000 Hz i impedancijom zvučnika od 4 oma. Iz gornje tabele nalazimo da bi kapacitivnost kondenzatora prvog reda trebala biti jednaka 10 mF, a induktivnost zavojnice 0,2 mH.
Da bi se odredile nominalne vrijednosti komponenti za skretnicu drugog reda (12 dB/oktava), vrijednosti iz iste tabele za kondenzator moraju se pomnožiti sa faktorom 0,7, a vrijednost za induktor mora pomnožiti sa faktorom 1,414. Moramo imati na umu da su za skretnicu drugog reda potrebna dva kondenzatora i dva induktora. Kreirajmo skretnicu drugog reda za graničnu frekvenciju od 4000 Hz. Da biste odredili vrijednosti za oba kondenzatora, pomnožite vrijednost iz tabele 10 mF sa faktorom 0,7 i dobijete 7 mF. Zatim pomnožimo vrijednost induktivnosti od 0,2 mH sa koeficijentom 1,414 i dobijemo vrijednost induktivnosti od 0,28 mH za svaki kalem. Jedan od ovih kondenzatora je instaliran serijski na visokotoncu, a drugi paralelno na wooferu. Jedna zavojnica je paralelna za visokotonac, a druga je u seriji za woofer.
Pasivni i aktivni crossoveri
Razlika između ova dva tipa crossovera je vrlo jednostavna. Aktivni crossover zahtijeva eksterno napajanje, dok pasivni crossover ne. Zbog toga se u zvučnom sistemu prije pojačala odvija aktivna skretnica koja obrađuje audio signal iz pretpojačala glavne jedinice (na primjer, auto radio). Zatim, nakon aktivnog crossovera, instaliraju se dva ili tri pojačala snage. U ovom slučaju, jedno pojačalo nije instalirano, jer nema smisla kombinirati signale odvojene aktivnim skretnicom u jedan signal u pojačalu. Razdvojeni signali moraju biti posebno pojačani. Kao što vidite, aktivni skretnici se koriste u skupim zvučnim sistemima Visoka kvaliteta.
Pasivne skretnice se već obrađuju pojačani signal i postavljeni su ispred zvučnika. Mogućnosti pasivne skretnice su ograničeni u odnosu na aktivne, ali njihova pravilna upotreba može dati dobre rezultate uz minimalno finansijski troškovi. Pasivne skretnice rade dobro kada su zahtjevi za osjetljivost reda veličine manji od 18 dB po oktavi. Iznad ove granice, samo aktivni crossoveri dobro rade.
Pasivne skretnice se uglavnom koriste za obradu signala visokotonaca i srednjetonskih zvučnika. Ove skretnice se mogu koristiti za niskofrekventne zvučnike, ali potražnja za kvalitetom kondenzatora i induktora naglo raste, što dovodi do njihovog porasta cijene i povećanja veličine. Pasivni skretnici ne podnose dobro preopterećenja. Maksimalni intenziteti signala koji dolaze iz pojačala mogu promijeniti graničnu frekvenciju filtera. Osim toga, preopterećen filter slabi audio signal (prigušenje). Stoga, kada birate pasivne skretnice, obratite pažnju na njihovu sposobnost da izdrže vršna opterećenja koja stvara pojačalo.
Aktivni (ili elektronski) skretnici su različiti aktivni filteri koji se mogu kontrolirati i lako mijenjati graničnu frekvenciju bilo kojeg kanala. Osetljivost aktivnih skretnica može biti bilo kog reda, od 6 dB do 72 dB po oktavi (i više). Sa takvom osjetljivošću, razmjena frekvencija između zvučnika je praktično eliminirana. Zvučna slika je vrlo kvalitetna. Jedini nedostatak aktivnih crossovera je njihova visoka cijena u odnosu na pasivne.
Fazni pomak
Hajde sada da razgovaramo o faznim pomacima koji se mogu pojaviti u zvučnim sistemima koji koriste skretnice. Fazni pomak je neizbježan fenomen koji je rezultat dizajnerskih karakteristika visokopropusnih, niskopropusnih i band-pass filtera.
Faza je vremenski odnos između dva signala. Faza se meri u stepenima od 0 do 360. Ako dva identična zvučnika emituju zvučne talase u suprotnoj fazi (fazni pomak od 180 stepeni), tada se zvuk slabi. Problem se rješava promjenom polariteta na jednom od zvučnika.
Kada se akustički sistem sastoji od različitih zvučnika koji rade u različitim frekventnim opsezima (visokotonac i midwoofer), onda eliminisanje faznog pomaka nije uvijek riješeno jednostavnom promjenom “+” u “-”. Talasna dužina iz visokotonca je kraća nego iz srednjeg zvučnika. Zbog toga, visokofrekventni talasni front može doći do slušaoca kasnije (ili ranije) od srednjeg (ili niskofrekventnog) talasnog fronta. Ovo vremensko kašnjenje je posledica pomaka faze. U ovom slučaju, zvučna slika se može optimizirati fizičkim poravnavanjem dva zvučnika jedan u odnosu na drugog u vertikalnoj ravni dok se zvučna slika ne poboljša. Na primjer, pri frekvenciji valova od 1000 Hz, vremensko kašnjenje od jedne milisekundi se eliminira pomicanjem zvučnika jedan u odnosu na drugi za 30 cm.
Postavljanje aktivnog crossovera
Najvažnija stvar u postavljanju crossovera je pravi izbor granične frekvencije. Ako imamo trosmjernu aktivnu skretnicu, onda smo suočeni sa zadatkom da odredimo dvije granične točke (frekvencije). Prva tačka određuje graničnu frekvenciju za subwoofer (niskopropusni) i početak raspona srednjih frekvencija za midwoofer (visokopropusni). Druga tačka određuje krajnju frekvenciju srednjeg opsega (niskopropusni) i početnu frekvenciju visokofrekventnog opsega za visokotonac (visokopropusni). Najvažnije je da prilikom postavljanja graničnih frekvencija skretnice zapamtite frekvencijske karakteristike zvučnika i ni u kojem slučaju ne opterećujete zvučnik frekvencijama koje nisu u njegovom radnom rasponu.
Na primjer, ako subwoofer malo zvecka ili zuji, to znači da je preopterećen neželjenim srednjim frekvencijama (iznad 100 Hz). Pomerite graničnu frekvenciju (niskopropusni) na 75 Hz i/ili podesite osetljivost na 18 dB ili 24 dB po oktavi, ako je moguće. Podsetimo se da povećanjem redosleda osetljivosti skretnice (dB/oktava vrednost) efikasnije seče nepotrebne frekvencije, sprečavajući njihovo curenje kroz filter. Osetljivost visokopropusnih filtera za midwoofer može se ostaviti na 12 dB/oktava (za „meke” zvučnike srednje frekvencije). Ova aktivna postavka skretnice naziva se asimetrična.
Ova tabela prikazuje početne granične frekvencije za razne vrste zvučnike prilikom postavljanja aktivnih skretnica.
Šta je crossover i zašto je potreban?Prije odgovora na ovo pitanje, prvo je potrebno napraviti kratak izlet u teoriju zvučnika i generalni pregled ocrtati problem. Kao što je poznato, gotovo svaki od zvučnika koji se trenutno proizvodi može učinkovito reproducirati samo uski frekvencijski opseg ograničen odozdo rezonantna frekvencija njegov pokretni sistem, a na vrhu - mehanička svojstva difuzora (masa, krutost). Iza granica ovog frekventnog opsega, zvučni pritisak koji stvara zvučnik značajno se smanjuje, a nivo izobličenja raste. Ovdje ne možemo govoriti o visokokvalitetnom zvuku. Dakle, za prenos čitavog spektra zvučni signali(20-20.000 Hz) mora se koristiti više zvučnika. Davno su akustičari shvatili ovu potrebu, a danas u svim oblastima audio tehnologije, bilo da se radi o kućnim ili automobilskim sistemima, velika većina sistema zvučnika implementirana je isključivo koristeći dizajn sa više drajvera.
U odnosu na audio sisteme automobila, mogu se razlikovati dvije prilično tipične konstrukcijske sheme s kojima su upoznati čak i manje ili više upućeni čitaoci. Prvi i najčešći se sastoji od tri zvučnika: subwoofera usmjerenog isključivo na bas (približno 20-100 Hz), woofera/srednjetonskog zvučnika za gornji bas i srednje frekvencijski opseg (100-3000 Hz) i visokotonca zaduženog za visoke frekvencije (od 3000 Hz i više). U više složene šeme, na primjer, u onima koje predstavljaju profesionalci na takmičenjima za zvuk automobila, povećava se broj zvučnika. Ovdje su zasebni zvučnici odgovorni za svaki frekvencijski raspon: donji bas, srednji/gornji bas, srednji i visoki. Ali, uprkos očiglednim razlikama, obje sheme podliježu istom zahtjevu: svaki zvučnik uključen u sistem zvučnika mora reproducirati samo svoj frekventni opseg i ne utjecati na susjedne. Da bi se ispunio ovaj zahtjev, električni filteri su uključeni u audio stazu, koji su odgovorni za isticanje nekih frekvencijskih opsega i potiskivanje drugih. Očigledno, ako akustični sistem koristi nekoliko zvučnika - subwoofer, nisko-/srednjefrekventni drajver, srednje-frekventni drajver i visokofrekventni drajver, postoji potreba za korištenjem nekoliko električnih filtera. Kombinacija nekoliko takvih filtera naziva se crossover.
Filteri
U prvoj aproksimaciji, svaki električni filter je kombinacija nekoliko elemenata koji imaju svojstvo selektivnog prenosa signala određenih frekvencija. Najjednostavniji krugovi koji imaju slična svojstva mogu se izgraditi pomoću induktora i kondenzatora. Princip rada ovih kola temelji se na ovisnosti otpora elemenata uključenih u njihov sastav o frekvenciji: za induktore otpor raste s povećanjem frekvencije signala, a za kondenzatore, naprotiv, opada. Zbog toga induktori dobro prenose niske frekvencije, a kondenzatori su visoki. Ova svojstva se koriste za izgradnju filtera - niskopropusnih filtera (LPF) i visoki tonovi(HPF). Pored niskopropusnih i visokopropusnih filtera, postoje i druge vrste filtera, na primjer, propusni - drugim riječima, propusni. Iz naziva je jasno da takvi filteri dobro prenose samo određeni frekvencijski opseg, a kroz njega prolazi sve što je izvan njega. pojasni filter(PF) potiskuje. Uobičajena uloga ovakvih filtera je da izoluju opseg srednje frekvencije za naknadno dovođenje filtriranog signala u zvučnik srednjeg tona. U skladu sa zadatkom koji se obavlja, sljedeći tip filtera je notch filter (RF) - sušta suprotnost od PF. Opseg frekvencija kroz koji PF prolazi bez promjena je potisnut notch filterom, otvarajući slobodan pristup signalima izvan ovog frekvencijskog opsega. Nešto drugačiji od svih navedenih tipova filtera su filteri za suzbijanje infra-niskih frekvencija (FINCH); u suštini, to su isti visokopropusni filteri, ali sa izuzetno niskom graničnom frekvencijom (10-30 Hz). Svrha FINCH-a je da zaštiti niskofrekventnu glavu (subwoofer) od infra-niskofrekventnih signala, što može dovesti do preopterećenja subwoofera, a ponekad i do njegovog kvara.
Svaki filter karakteriše nekoliko parametara. Prvi parametar filtera je njegov redosled. Redoslijed filtera odgovara broju reaktivnih elemenata u kolu (induktori, kondenzatori). Filter prvog reda, kao što ime govori, sadrži samo jedan reaktivni element. Filter drugog reda sadrži dva elementa, itd. Drugi indikator filtera direktno ovisi o redoslijedu - nagibu amplitudno-frekventnog odziva. Ovaj parametar pokazuje koliko oštro filter prigušuje signale izvan propusnog opsega, odnosno signale onih frekvencija koje ne bi trebale prevladati filtersku barijeru i doći do zvučnika. Nagib se mjeri u decibelima po oktavi (dB/oct). Oktava je frekvencijski pojas u kojem je gornja granična frekvencija dvostruko veća od donje frekvencije. Na primjer, oktava se može smatrati frekvencijskim intervalima od 100 do 200 Hz ili od 200 do 400 Hz. Lako je izračunati da čitav opseg zvučnih signala (20-20.000 Hz) sadrži otprilike deset oktava. Druga mjerna jedinica je decibel, nazvan po izumitelju telefona A. G. Bellu; ovo je logaritam omjera veličina (u ovom slučaju koeficijenti prijenosa filtera na graničnim frekvencijama oktave), koji pokazuje relativnu razliku između ovih veličina. Razlika od 6 dB znači da se nivoi razlikuju za faktor dva, 12 dB za faktor četiri, 20 dB za faktor deset, itd. Sada, vraćajući se na nagib amplitudno-frekventnog odziva, primjećujemo da numerički je direktno proporcionalan filteru reda i jednak je 6*N, gdje je N red filtera. Očigledno, nagib filtera prvog reda je 6 dB/okt, drugog - 12 dB/okt, trećeg - 18 dB/okt, itd., i što je veći, to su filteri efikasnije u stanju da potisnu nepotrebnih signala. Prilikom odabira reda filtera, uz oblik amplitudno-frekventne karakteristike, potrebno je uzeti u obzir i fazno-frekventnu karakteristiku. Idealno funkcionalna skretnica treba da obezbedi ujednačen ukupni frekventni odziv u smislu zvučnog pritiska, koji se zbraja od vibracija koje stvaraju sve glave sistema zvučnika. Prilikom sumiranja pojavljuju se i amplitudski i fazni odnosi, kao i položaj glava u odnosu na slušaoca. Optimalan rezultat se postiže upotrebom filtera vrlo specifičnog reda. Zainteresovani čitaoci mogu naći detaljnije informacije o ovom pitanju, na primer, u knjizi „Radio emitovanje i elektroakustika“ koju je uredio Yu A. Kovalgin, koju je objavila izdavačka kuća „Radio i komunikacije“ 1999. godine.
Istovremeno, funkciju filtera karakterizira ne samo red i strmina opadanja frekvencijskog odziva. Metoda aproksimacije na osnovu koje se određuje njegova prijenosna funkcija može puno reći o prirodi filtera. Danas postoji mnogo takvih metoda, a sve nose imena svojih kreatora: Butterworth, Bessel, Linkwitz-Ralley i mnogi drugi. Čini se da veliki broj metoda znači mnogo dizajnerskih razlika u implementaciji filtera čak i istog reda, ali ništa slično. Reaktivni elementi koji se mogu vidjeti na električni dijagrami Butterworth, Bessel, Linkwitz-Ralley filteri istog reda su isti, ali se ocjene ovih elemenata značajno razlikuju, što znači različito ponašanje amplitudnih i fazno-frekventnih karakteristika filtera. Kao rezultat toga, vremenske karakteristike su također različite.
Općenito, sve vrste filtera podijeljene su u još dvije prilično široke klase - aktivne i pasivne, i prema tome, skretnice koje uključuju ove filtere mogu biti pasivne i aktivne.
Pasivni skretnici se sastoje isključivo od reaktivnih elemenata - induktora i kondenzatora i ne zahtijevaju napajanje. Vrlo su nezahtjevni, a pod određenim uvjetima mogu se uključiti u bilo koji dio puta, kako prije tako i poslije pojačala. Ali najčešće se pasivnim skretnicama dodjeljuje strogo određeno područje - između pojačala snage i zvučnika. Koristeći skretnicu, moguće je povezati nekoliko glava koje rade u susjednim frekvencijskim opsezima na jedno pojačalo. Jeftino i veselo! Ali postoje i senke. Prisustvo skretnice na putu između pojačala snage i zvučnika dovodi do činjenice da se do deset posto korisne energije raspršuje na reaktivnim elementima i odgovarajućim otpornicima. Međutim, to je daleko od jedinog nedostatka pasivnih skretnica. Također ne treba zaboraviti da imaju vrlo ograničene mogućnosti za podešavanje zvuka, najčešće ograničene na kontrolu nivoa za pojedinačne frekvencijske opsege. Karakteristike pasivnih filtera značajno zavise od otpora opterećenja, tj električni otpor zvučnik. U radnom frekvencijskom opsegu je vrlo nestabilan, pa se ne mogu osigurati optimalni uvjeti usklađivanja, a frekvencijski odziv filtara se razlikuje od izračunatog. To se također ne može pripisati prednostima pasivnih skretnica.
Aktivni crossoveri u službi automobilskih pojačala
Ako su sva filterska kola koja se trenutno koriste u audio opremi izgrađena na pasivnim elementima, tada bi najvjerovatnije, s vremenom, rezerve bakra na planeti Zemlji bile ugrožene. Zašto? Da, jer proizvodnja čak i najjednostavnijeg niskopropusnog filtera prvog reda s niskom graničnom frekvencijom (100 Hz) na bazi induktora zahtijeva puno bakrene žice, i to ne samo jednostavne, već najozbiljnije: veliki poprečni presjek , sa malim gubicima i visokim kvalitetom. Nepoznato je s čime bismo se danas suočili da prije nekoliko desetljeća stručnjaci za elektroniku nisu izmislili aktivne filtere, gdje su glomazni induktori i kondenzatori zamijenjeni elektronskim elementima - tranzistorima i operacionim pojačalima, koji, kada su uključeni na određeni način, u kombinaciji sa otpornicima i kondenzatorima imaju ista svojstva kao i LC kola - identičan fazni pomak između struje i napona i ovisnost koeficijenta prijenosa od frekvencije.
Pojava fundamentalno novih filterskih kola, kao i svaka druga inovacija u audio tehnologiji, odmah je izazvala mnogo kontroverzi. Glavni val kritika potekao je iz redova pravih audiofila, koji su jednoglasno tvrdili da su aktivni filteri koji zahtijevaju napon napajanja ozbiljna prepreka prirodnom, prirodnom zvuku. U tome su dijelom bili u pravu, ali široka lista prednosti novouvedenih filtera postala je snažan argument u njihovu korist. I ubrzo su se ovi filteri počeli aktivno koristiti u ugrađenim crossoverima automobilskih pojačala. Takve skretnice se obično nalaze unutar kućišta pojačala, a njihovo mjesto u signalnoj putanji je na ulazu, odmah nakon krugova za kontrolu ulazne osjetljivosti, prije krugova za pretpojačavanje. Mora se reći da je važnu ulogu u ovoj transformaciji odigrala mogućnost implementacije aktivnih filtera u minimalističkim dimenzijama, što je do danas ostala utopija za pasivne analoge.
U proračunskim modelima pojačala, ugrađeni skretnici su bazirani na identičnim filterskim jedinicama. Ovaj tip filtera je pojednostavljena varijacija Beselovog filtera; vrlo je jednostavan za proizvodnju, jer je, za razliku od Linkwitz-Ralley, Bessel i Butterworth filtera, izgrađen na elementima iste nominalne vrijednosti i nije posebno kritičan za tolerancije odstupanja parametara, koja ponekad mogu doseći i nekoliko desetina posto. Očigledno je da su amplitudske i fazne frekvencijske karakteristike takvih filtara daleko od savršenih, u najmanju ruku - najgore. Sljedeća zamka na koju se može naići u dizajnu ugrađenih skretnica na nivou budžeta odnosi se na organizaciju izbora frekvencije skretnice. Kako bi smanjili cijenu skretnice, mnogi proizvođači namjerno minimiziraju broj elemenata za podešavanje, a kao rezultat toga, samo je jedna veza filtera drugog reda podešena po frekvenciji. Jasno je da je u ovom slučaju prilično teško govoriti o stabilnosti karakteristika crossovera u cijelom rasponu postavki.
U srednjim i visokim pojačivačima cjenovna kategorija skretnice se najčešće implementiraju na osnovu Linkwitz-Ralley, Butterworth i Bessel filtera - drugog, trećeg, a rjeđe četvrtog reda. Svaki od njih ima svoje prednosti i nedostatke, ali, pod jednakim uvjetima, općenito je prihvaćeno da Butterworthovi filtri imaju minimalnu neujednačenost frekvencijskog odziva, a Beselovi filtri fazni odziv. U ovoj klasi pojačala, kako bi osigurali precizno podešavanje granične frekvencije, mnogi renomirani proizvođači su usvojili tzv. “klik” metod. Njegova je suština u tome da se granična frekvencija visokopropusnog i niskopropusnog filtera podešava prema posebnoj tablici korespondencije "frekvencija klika", gdje, na primjer, krajnji lijevi položaj potenciometra može odgovarati graničnoj frekvenciji od 20 Hz, sljedeći - 22 Hz, itd., a potonji - pet, a ponekad i deset kiloherca. Ova metoda podešavanja odlikuje se vrlo visokom preciznošću rezultata; nalazi se u pojačalima "PPI" i "Orion" itd.
Nešto drugačiji pristup postavljanju granične frekvencije pokazuju pojačala italijanskih kompanija "Steg", "Audiosystem", kao i niz drugih kompanija. Ovdje se odabire željena granična frekvencija ugradnjom jednog ili drugog otpornog modula-čipa. Ova metoda je manje univerzalna od gore opisane, ali obećava dobre rezultate. Logičan nastavak ovog pristupa su skretnice, u kojima je granična frekvencija ograničena na nekoliko fiksnih vrijednosti. Ovo je prilično uobičajeno rješenje, koje se često nalazi u high-end pojačalima. Dobar primjer Mogu se koristiti mnoga vrhunska pojačala iz McIntosha. Ovdje je granična frekvencija oba filtera - visokopropusnog i niskopropusnog filtera - fiksna i ograničena na dvije vrijednosti - 80 i 120 Hz. Usput, koristeći ova pojačala kao primjer, možemo demonstrirati upotrebu notch filtera u ugrađenim skretnicama. U njima je notch filter podešen na prosječnu frekvenciju rezonancije unutrašnjosti automobila (150 Hz) i, u određenoj mjeri, omogućava vam da ispravite mogući porast amplitudno-frekventnog odziva.
Posebnu grupu čine skretnice, u kojima možete podesiti ne samo graničnu frekvenciju određenog filtera, već i nagib amplitudno-frekventnog odziva. Ovako široke mogućnosti su same po sebi retkost, ali njima se mogu pohvaliti japanska “hDimension” pojačala iz serije “Forte”, u kojima maksimalna moguća vrednost nagiba karakteristike slabljenja dostiže 48 dB/okt.
Ponekad u niskofrekventnom dijelu ugrađenih skretnica možete pronaći visokopropusni filter s podesivim faktorom kvalitete, koji vam omogućava da povećate frekvencijski odziv blizu granične frekvencije do 10 dB (Hawkinsov krug). Ovaj dizajn kola se često nalazi u Soundstream pojačalima; omogućava vam da isključite odvojenu fazu kola za pojačavanje basa iz putanje postavki.
Implementacija filtera za suzbijanje infra-niskih frekvencija u ugrađenim skretnicama jasno pokazuje prednosti aktivnog filtriranja. Takav filter na ploči mnogih pojačala zauzima zanemarivo područje, ali istovremeno vam omogućava da podesite graničnu frekvenciju u rasponu od 15 do 50 Hz, i sa nagibom karakteristike slabljenja od 18 do 24 dB/ okt. Istina, neki proizvođači ponekad namjerno smanjuju opcije prilagođavanja, ograničavajući se na nekoliko fiksnih, tipičnih vrijednosti. Kao što praksa pokazuje, ovo je više nego dovoljno.
Zaključak
Nakon što pročitaju ovu recenziju, mnogi čitatelji će vjerovatno poželjeti postaviti vrlo razumno pitanje: da li je korištenje ugrađenog crossovera u pojačala snage automobila opravdano ili je to samo još jedan način povlačenja „teško zarađenih“ sredstava? Na mnogo načina, odgovor na ovo pitanje zavisi od nivoa pojačala. Ako uređaj pripada budžetskoj ili početnoj klasi, onda bi svakako bilo naivno nadati se da ugrađeni crossover neće napraviti značajne promjene u signalu. Druga je stvar kada pojačalo pripada srednjoj, pa čak i elitnoj klasi. Ovdje proizvođači igraju po drugačijim pravilima. U pitanju je kredibilitet kompanije, a upotreba loših filtera za odvajanje, kao i drugih elemenata, može narušiti njen prestiž. Sasvim je očito da u ovom slučaju možete ozbiljno razmišljati o korištenju skretnice pojačala, pogotovo jer high-end pojačala obično imaju vrlo dobre mogućnosti. Naravno, takvo rješenje će dovesti do izgradnje audio sistema po principu višepojasnog pojačanja (bi-amping), što ne doprinosi uštedi budžeta, jer će biti potrebna najmanje četiri kanala za pojačavanje.
