Нч фильтр для сабвуфера своими руками пассивный: Фильтр для сабвуфера своими руками. Фильтр низких частот для саба

Содержание

Фильтр для сабвуфера своими руками. Фильтр низких частот для саба

Автор admin На чтение 5 мин. Просмотров 1.3k. Опубликовано

Низкочастотная акустическая система предназначена для воспроизведения определённого участка звукового диапазона. Этот участок находится ближе к нижним границам зоны слышимости и составляет интервал от 20 до 100-200 Гц. Басовая колонка представляет собой прочный ящик, в котором установлены один или два мощных динамика. Благодаря особенностям воспроизведения низких частот диффузоры имеют большой диаметр, а подвес обеспечивает сильную амплитуду качания звуковой катушки и диффузора. Для того чтобы на катушку низкочастотного громкоговорителя не попадали лишние частоты, на входе системы ставится пассивный или активный фильтр-кроссовер. Фильтр для сабвуфера можно купить или сделать своими руками.

Фильтр низких частот для сабвуфера своими руками

Фильтр низких частот для сабвуфера представляет собой простую схему, которую можно сделать самостоятельно.

Это устройство, в самом простом варианте, содержит катушку индуктивности и конденсатор, поэтому конструкция называется LC-фильтром. Индуктивности и ёмкостиявляются реактивными элементами, поэтому изменяют своё сопротивление в зависимости от частоты сигнала. Конденсатор меняет своё сопротивление обратно пропорционально частоте. При включении ёмкости параллельно нагрузке, высокочастотная составляющая сигнала, закорачивается на землю, а низкие частоты будут беспрепятственно проходить на динамик. Частота, на которой начинается подавление сигнала, называется частотой среза.

Идеальный низкочастотный фильтр для сабвуфера должен мгновенно «гасить» определённые частот. На снимке это показано жёлтой линией. Реальная схема фильтра для сабвуфера отличается тем, что спад происходит плавно. Простейшее устройство из двух элементов называется фильтр первого порядка. Он обеспечивает подавление частот выше порога среза в 6 dBна октаву. Схема второго порядка с дополнительными элементами увеличивает крутизну подавления до 12 dBна октаву, а каждое последующее звено добавляет по 6 dB.

Чем больше звеньев, тем круче происходит подавление лишней полосы звукового диапазона.

Схема фильтра для сабвуфера сделанного своими руками, может включать в себя любое число звеньев. Устройство может быть пассивным или активным.

Пассивный фильтр НЧ для сабвуфера схема

Пассивный фильтр НЧ для сабвуфера своими руками можно сделать за короткое время. Схема не содержит дефицитных деталей и правильно собранная не требует настройки. Простой фильтр низких частот для сабвуфера состоит всего из двух деталей. Это катушка индуктивности и конденсатор. Для того чтобы определить электрические величины этих элементов лучше всего воспользоваться онлайн калькулятором. Для этого нужно набрать в строке поиска «Расчёт LC-фильтров. Онлайн калькулятор». Далее в окне нужно найти следующую таблицу.

Здесь достаточно указать нужную частоту среза, сопротивление нагрузки и нажать «Вычислить». Например, при сопротивлении динамика 4 Ома и частоте среза 220 Гц калькулятор выдаст ёмкость конденсатора в 255,7 микрофарад, а индуктивность 4,09 миллигенри. При сопротивлении головки 8 ом и подавлении «верхов» начиная с 250 Гц, данные будут 112,5 мкф и 7,2 мГн. Сделать фильтр низких частот для сабвуфера можно на простой печатной плате или использовать пластину из текстолита с контактными площадками.

В качестве конденсаторов используется ёмкость ближайшая по номиналу. В фильтре частот для сабвуфера можно использовать электролитические конденсаторы, но лучше поставить бумажные типа «МБГО», К73-16 или специально предназначенные для акустических систем полипропиленовые ёмкости К78-34. Для получения нужного номинала конденсаторы можно соединять параллельно. Катушки индуктивности можно купить готовые или намотать самостоятельно.

Активный фильтр для сабвуфера своими руками

По сравнению с пассивными конструкциями, активные схемы выравнивают амплитудно- частотную характеристику низкочастотного сигнала, корректируя пики и спады, негативно влияющие на прослушивание музыки. Простой фильтр для сабвуфера своими руками можно сделать на малошумящем операционном усилителе.

Схема фильтра НЧ для сабвуфера, сделанного своими руками, состоит из двух операционных усилителей и небольшого числа дискретных элементов. В качестве основного элемента используется интегральная микросхема LM324, которая содержит четыре операционных усилителя с однополярным питанием, что особенно удобно, если сабвуфер будет использоваться в автомобиле. Активное устройство обеспечивает подавление высокочастотной части звукового диапазона, начиная с 120 Гц. Существует много схем разного уровня сложности, которые сделаны на микросхемах или транзисторах. Интегральные схемы требуют меньшего количества деталей и не критичны к изменению напряжения питания.

Более качественную схему можно сделать на специализированной микросхеме РТ2351. Сигналы с выходов стереофонического усилителя поступают на входные каскады, микшируются и поступают на активный блок подавления низких частот. Точка начала подавления высокочастотной части спектра определяется величиной конденсаторов С3 и С7.

Буферный каскад позволяет подключать устройство непосредственно к акустической системе.

Сигнал с двух каналов стереофонического усилителя через RCцепочки поступает на соответствующие входы интегральной микросхемы. Благодаря стабилизатору микросхему можно питать от любого однополярного источника постоянного тока напряжением до 20 вольт. Порог среза активного устройства составляет примерно 70 Гц. Для некоторых акустических систем эта величина подавления может быть слишком низкой. Для величины подавления 200 Гц номиналы конденсаторов должны быть следующими:

  • С1 – 0,47 мкф
  • С2 – 0,47 мкф
  • С3 – 0,047 мкф
  • С7 – 0, 068 мкф

Активный блок ограничения высокочастотной части звукового диапазонаможет использоваться как для домашнего звукового комплекса, так и в автомобиле. Недостатком данной схемы можно считать отсутствие плавной регулировки полосы пропускания, но для работы звукового комплекса это не так важно.

своими руками, низких частот, активный, схема, НЧ, пассивный, саба

Многие меломаны сталкиваются с проблемой низкого качества звука, который выдает акустическая система. Для решения проблемы применяется специальный фильтр для сабвуфера. Он может быть приобретен в специализированном магазине или изготовлен собственным силами для экономии. Фильтры для низкочастотных динамиков могут отличаться по большом количеству признаков. Выбор правильного позволит избежать многих проблем, сделать акустическую систему более эффективной.

Предназначение

Рассматриваемое устройство предназначено для того, чтобы сделать звук более качественным, оно часто называется кроссовером.

Предназначение заключается в повышении эффективности воспроизведения требуемой частоты.

Поэтому низкокачественные динамики могут звучать намного лучше.

Различные НЧ-фильтры для сабвуфера устанавливаются для достижения хорошего качества звучания аудиосистемы. Поэтому есть необходимость в подборе наиболее подходящего изделия. Если в продаже не встречается подходящий кроссовер для саба, то его можно изготовить самостоятельно. Динамики автомобильной акустической системы могут снабжаться еще сумматором.

Как сделать своими руками

Проще всего изготовить пассивный фильтр низких частот. Это связано с тем, что он изготавливается при применении всего нескольких элементов. Среди особенностей проведения работы своими руками отметим следующее:

  • Проводятся подробные расчеты. Повысить удобство можно путем применения специальных калькуляторов, с помощью которых проводится расчет параметров основных элементов изделия.
  • Выбирается наиболее подходящая схема. Она предусматривает применение специального разделителя, который изготавливается в виде сумматора. Качественного звука в этом случае не достигнуть, но устройство прослужит долго.

Простой фильтр для 2-полосного усилителя собрать просто. Инструкция по проведению работы следующая:

  1. Подается сигнал на вход операционного усилителя.
  2. Подается сигнал на МС2.
  3. С выхода ФНЧ переводится сигнал на МС2.
  4. Блок стабилизации напряжения создается на основе резистора, конденсатора и стабилизатора.
  5. При напряжении питания менее 15В из схемы исключается резистор R11. На компонентах R1, R2, C1, C2 собирается сумматор входного сигнала. Этот элемент отключается в том случае, если подается моносигнал. Подключение источника сигнала проводится напрямую ко второму контакту.
  6. Конденсатор C7 предназначается для фильтрации выходного сигнала. Регулятор сигнала основан на R9, R10, C8.
  7. Для получения устройства потребуется печатная плата. Изготовить ее можно самостоятельно из стеклотекстиля, рекомендуемые размеры листа 2 на 4 см.
  8. Поверхность шлифуется до блеска, после чего обезжиривается. Распечатанный рисунок схемы переносится на поверхность.
  9. Выполняется травлене при применении специального состава. Лишняя медь растворяется, после чего поверхность промывается чистой водой.

Для соединения отдельных элементов проводится пайка. При правильной сборке схемы она должна заработать сразу, при этом дополнительная настройка не требуется. Если звука нет, то придется проверить надежность всех соединений. При работе есть вероятность повреждения основных элементов.

Активный фильтр

Большое широкое распространение получил активный фильтр сабвуфера. Подобная схема обладает следующими особенностями:

  • Активный элемент не нагружает акустическую систему.
  • Входной сигнал фильтруется. За счет этого есть возможность устранить шумы.
  • При правильном подходе можно гибко настроить усилитель.
  • Исходный спектр часто разделяется на несколько каналов. Схема активного фильтра позволяет выбрать низкие и средние, высокие частоты.

Изготовить самостоятельно активный фильтр можно, для этого не требуется специальное оборудование.

Пассивный фильтр

Пассивное устройство проще в изготовлении, но обладает менее привлекательными характеристиками. Его особенности заключаются в следующем:

  • Предназначено для отсеивания низких частот в заданном диапазоне.
  • Не усиливает сигнал.

В продаже встречается большое количество пассивных фильтров. Они могут прослужить в течение длительного периода и имеют относительно небольшие размеры.

Готовые решения

В продаже встречается большое количество ФНЧ. Купить их можно через интернет-магазин. Среди особенностей отметим:

  • Самые дешевые предложения можно встретить в китайском интернет-магазине, но прослужат они недолго.
  • Производством кроссоверов занимается большое количество компаний. Следует отдавать предпочтение продукции популярных производителей.
  • Готовые решения выбираются в зависимости от того, в каком диапазоне устройству предстоит работать.

Средняя стоимость кроссовера составляет 4$. При этом схема может иметь различные размеры и эксплуатационные характеристики. Подключение проводится при помощи проводов путем пайки. Поэтому требуется паяльник с тонким жалом и подходящим припоем.

Кроссовер для сабвуфера своими руками

Психоакустика (наука, изучающая звук и его влияние на человека) установила, что человеческое ухо способно воспринимать звуковые колебания в диапазоне от 16 до 20000 Гц. При том, что диапазон 16-20 Гц (низкие частоты), воспринимается уже не самим ухом, а органами осязания.

Многие меломаны сталкиваются с тем, что большинство поставляемых акустических систем не удовлетворяет их потребности в полной мере. Всегда находятся мелкие недоработки, неприятные нюансы и т.п., которые побуждают собирать колонки с усилителями своими руками.

Еще одна категория людей, которые предпочитают делать звуковое оборудование самостоятельно – автовладельцы. Сборка и запуск мощной акустической системы в машине – непростое и весьма дорогостоящее мероприятие.

Возможны и другие причины сборки сабвуфера (профессиональный интерес, хобби и т.п).

Сабвуфер (от англ. «subwoofer») – низкочастотный динамик, который может воспроизводить звуковые колебания в диапазоне 5-200 Гц (в зависимости от типа конструкции и модели). Может быть пассивным (использует выходной сигнал с отдельного усилителя) или активным (оснащается встроенным усилителем сигнала).

Низкие частоты (басы) в свою очередь можно разделить на три основные подвида:

  • Верхние (англ. UpperBass) – от 80 до 150-200 Гц.
  • Средние (англ. M >

Функции и принцип работы фильтров для сабвуфера

Фильтры частот применяются как для работы активных сабвуферов, так и пассивных.

Преимущества активных низкочастотных динамиков заключается в следующем:

  • Активный усилитель сабвуфера не нагружает дополнительно акустическую систему (так как питается отдельно).
  • Входной сигнал может фильтроваться (исключаются посторонние шумы от воспроизведения высоких частот, работа устройства концентрируется только на том диапазоне, в котором динамик обеспечивает наилучшее качество передачи колебаний).
  • Усилитель при правильном подходе к конструкции может гибко настраиваться.
  • Исходный спектр частот можно разделить на несколько каналов, с которыми можно уже работать по-отдельности – низкие частоты (на сабвуфер), средние, высокие, а иногда и сверхвысокие частоты.

Виды фильтров для низких частот (НЧ)

  • Аналоговые схемы.
  • Цифровые устройства.
  • Программные фильтры.
  • Активный фильтр для сабвуфера (так называемый кроссовер, обязательный атрибут любого активного фильтра – дополнительный источник питания)
  • Пассивный фильтр (такой фильтр для пассивного сабвуфера лишь отсеивает необходимые низкие часты в заданном диапазоне, не усиливая сигнала).

По крутизне спада

  • Первого порядка (6 дБ/октав.)
  • Второго порядка (12 дБ/октав.)
  • Третьего порядка (18 дБ/октав.)
  • Четвертого порядка (24 дБ/октав.)

Основные характеристики фильтров:

  • Полоса пропускания (диапазон пропускаемых частот).
  • Полоса задерживания (диапазон существенного подавления сигнала).
  • Частота среза (переход между полосами пропускания и задерживания происходит. нелинейно. Частота, на которой пропускаемый сигнал ослабляется на 3 дБ, называется частотой среза).

Дополнительные параметры оценки фильтров акустических сигналов:

  • Крутизна спада АХЧ (Амплитудно-Частотная Характеристика сигнала).
  • Неравномерность в полосе пропускания.
  • Резонансная частота.
  • Добротность.

Линейные фильтры электронных сигналов различаются между собой по типу кривых (зависимости показателей) АЧХ.

Разновидности таких фильтров чаще всего называются по фамилиям ученых, выявившим эти закономерности:

  • Фильтр Баттерворта (гладкая АЧХ в полосе пропускания),
  • Фильтр Бесселя (характерна гладкая групповая задержка),
  • Фильтр Чебышёва (крутой спад АЧХ),
  • Эллиптический фильтр (пульсации АЧХ в полосах пропускания и подавления),

Простейший НЧ фильтр для сабвуфера второго порядка выглядит следующим образом: последовательно подключенная к динамику индуктивность (катушка) и параллельно – емкость (конденсатор). Это так называемый LC-фильтр (L — обозначение индуктивности на электрических схемах, а C – емкости).

Принцип работы заключается в следующем:

  1. Сопротивление индуктивности прямо пропорционально частоте и поэтому катушка пропускает низкие частоты и задерживает высокие (чем выше частота, тем выше сопротивление индуктивности).
  2. Сопротивление емкости обратно пропорционально частоте сигнала и поэтому высокочастотные колебания затухают на входе динамика.

Такой тип фильтров – пассивный. Более сложные в реализации – активные фильтры.

Как сделать простой фильтр для сабвуфера своими руками

Как и было сказано выше, самые простые в конструкции – пассивные фильтры. Они имеют в составе всего несколько элементов (количество зависит от требуемого порядка фильтра).

Собрать свой собственный фильтр НЧ можно по готовым схемам в сети или по индивидуальным параметрам после подробных расчетов требуемых характеристик (для удобства можно найти специальные калькуляторы для фильтров разных порядков, с помощью которых можно быстро рассчитать параметры составляющих элементов – катушек, емкостей и т.п.).

Для активных фильтров (кроссоверов) можно использовать специализированное программное обеспечение, например, такое как «Crossover Elements Calculator».

В некоторых случаях при проектировании схемы может понадобиться фильтр-сумматор.

Здесь оба канала звука (стерео), например, после выхода с усилителя и т.п., необходимо сначала отфильтровать (оставить только НЧ), а потом объединить в один с помощью сумматора (так как сабвуфер чаще устанавливается всего один). Или наоборот, сначала суммировать, а затем отфильтровать НЧ.

В качестве примера возьмем простейший пассивный НЧ фильтр второго порядка.

Если сопротивление динамика будет 4 Ом, предполагаемая частота среза – 150 Гц, то для типа фильтрации по Баттерворту нужны будут:

  • L (индуктивность) = 6.003 mH
  • С (емкость) = 187.5 µF

Если конденсатор можно подобрать под требуемый параметр из готовых или собрать блок из нескольких параллельно соединенных, то катушку лучше всего намотать своими руками. Для этого необходимо предварительно рассчитать параметры индукции с помощью тех же готовых калькуляторов.

Так, что получения катушки с индуктивностью 6 мГн, из обмоточного медного провода диаметром 1 мм, понадобится стержень диаметром 1 см и длиной 6 см. На выходе получится бобина из 1002 витков. Проволока длиной 84 метра будет уложена в 17 слоев. Итоговые габариты – диам. 44 мм, длина – 6 см.

Катушка и конденсатор подключаются к динамику по схеме, обозначенной выше, и мы получаем сабвуфер с пассивным НЧ фильтром.

Ситуация такая, в гараже валялись 3 пары динамиков:
-Штатный вуфер Bose (от Mazda cx-7)
-СЧ Ivolga CS-2.5 mid
-ВЧ Vibe BlackAir V1

характеристики данных динамиков можно найти в инете, кроме конечно же вуфера босе, о них видимо знают только в самой компании))) но предположительно динамик на 100 Вт(?) с импедансом 4 ом(100%).

И из сего добра решил я слепить фронт .
СЧ+ВЧ в стойки лобового стекла, вуфер на своё место в двери. Вуферы питаются от 3 и 4 каналов 4-х канального усилителя Soundstream rub 4.500, 1 и 2 каналы питают соответственно сч+вч.

Вуферы режу Low pass фильтром на частоте 800 Гц (диапазон 50-800 Гц), а сч+вч режу на этой же частоте только уже high pass фильтром (диапазон 800-…Гц), а вот чтоб разделить между собой СЧ и ВЧ динамик решил сделать самодельный кроссовер 2 порядка с частотой среза в 3500 Гц.

Именно такие частоты срезов были выбраны после прочтения кучи литературы и практики …

Итак начнем…
Для начала необходимо определить сопротивление динамиков Z на частоте раздела в 3500 Гц. Для примера рассмотрим расчет для ВЧ динамика Vibe…

Подвешиваем динамик(я повесил на люстру)))

Самодельный кроссовер для акустики

Самодельные кроссоверы для акустики нужны для разделения частотных диапазонов динамиков. Они выравнивают эти самые диапазоны по громкости звучания.
Самодельный кроссовер для акустики изготовить не так уж и сложно, если знать некоторые секреты.

Что такое кроссовер и с чем его едят

Схемы кроссоверов для акустики

Для начала узнаем, а зачем нужен кроссовер?
Это специальное устройство, предназначенное для разделения ауди частот. Кроссоверы как бы убирают ненужные частоты, фильтруют их.

Как подключить кроссовер к акустике

К примеру, существуют такие динамики(см. Как выбрать динамики для автомагнитолы своими силами), как пищалки. Если бы не было кроссоверов, то на пищалки бы подавались все частоты, полный их пакет, вместе с НЧ и СЧ. Понятно, что это в итоге отрицательно скажется на детальности музыки.
ВЧ динамики, каковыми являются пищалки, не способны воспроизводить низкие и средние звуки и присутствие несвойственных частот станет в этом случае опасной проблемой.

Схема кроссовера для акустики

Виды кроссоверов

Кроссоверы принято разделять на активные и пассивные, а также на однополосные, двухполосные и т.д.

Пассивный кроссовер, его плюсы и минусы
  • Пассивный кроссовер фильтрует сигнал своими конденсаторами, резисторами и катушками. В результате именно этого и выявляется первый недостаток таких кроссоверов – потеря мощности.

Кроссоверы акустических систем

  • Подключение пассивных кроссоверов проходит непосредственно перед динамиками. Получается таким образом, что достаточно использование всего одного усилителя(см. Как подключить к автомагнитоле усилитель и сабвуфер: сам себе мастер), что является несомненным плюсом пассивных кроссоверов.

  • Пассивные кроссоверы продаются отдельными блоками или в комплекте с акустикой, обычно двухполосной или более.
  • Среди недостатков пассивных кроссоверов можно выделить ограниченную пиковую нагрузку, что влечет за собой скорый выход из строя.

Пассивный цифровой кроссовер

Активный кроссовер, его плюсы и минусы
  • Используется активный кроссовер перед усилителем. Поэтому использование одного усилителя в данном случае просто невозможно.
    В случае с активным кроссовером каждый динамик, будь то пищалка или НЧ динамик, используют отдельный канал усилителя.

  • Преимуществом активного кроссовера можно назвать то, что в отличие от пассивного, он дает возможность точной настройки срезов. Именно этот фактор и определяет в большей части стоимость такого кроссовера, который дороже своего оппонента.
Кроссовер однополосный
  • Предназначен для среза канала сабвуфера(см.Как подключить сабвуфер к автомагнитоле: уроки для любителей).
Кроссовер двухполосный
  • Предназначен для двухполосной акустики, состоящей из твитера и мидбаса.
Кроссовер трехполосный
  • Предназначен для трехполосной акустики, состоящей из твитера, СЧ-динамика и мидбаса.

Самодельные кроссоверы

Случается, что став обладателем дорогой автомобильной акустики, владелец обнаруживает, что в комплекте нет кроссоверов. Понятно, что без них обойтись будет невозможно, так как ВЧ динамики могут просто напросто сгореть.
Что делать? Ответ до смешного прост – изготовить их своими руками.

Инструменты

Для начала вооружимся необходимыми инструментами:

  • Хорошим и удобным паяльником.
  • Специальным прибором, измеряющим индуктивность.
  • Клеем «Момент».
  • Хлорным железом.
  • Фольгированным стеклотекстолитом.
  • Термоусадочной трубкой.
  • Силиконовым герметиком.

Пошаговая инструкция

Начинаем процесс изготовления.

Схема кроссовера
  • В первую очередь, надо тщательнейшим образом изучить теххарактеристики купленных динамиков. Особое внимание рекомендуется уделить низким частотам пищалок, а также уровню характеристической чувствительности НЧ и ВЧ динамиков.
  • Затем нужно подобрать правильную электрическую схему, подразумевающую подключение кроссовера.

Примечание. По мнению специалистов желательно отдать предпочтение фильтрам 2-ого порядка, ведь в тесном салоне авто наблюдается сильный подъем частотной характеристики на средне-высоких частотах.

  • Надо помнить, что ВЧ-динамики, которые подключаются через фильтр 1-ого порядка, сильно подчеркивают шипение, а НЧ-динамики чрезмерно выделяют яркие звуки. В итоге, складываясь вместе, получится кавардак, в котором будет много яркого и шипящего звучания.

Примечание. При этом, чем шире салон авто, тем удастся более минимизировать эти недостатки.

Катушка индуктивности

Катушки индуктивности в кроссовере

  • Наматываем катушки индуктивности для динамиков. Отметим, что делая это для НЧ-динамика, лучше пользоваться медной проволокой, имеющей диаметр 1 мм и изолированной специальным лаком.

Совет. При изготовлении катушек рекомендуется пользоваться ферритовыми сердечниками. Это даст возможность получить меньшие габариты и вес, а также сократить расход недешевой медной проволоки. Кроме того, удастся уменьшить также активное сопротивление катушки.

  • Получившуюся индуктивность рекомендуется контролировать с помощью уникального прибора для измерения.

Совет. При наматывании проволоки крайне желательно делать виток и витку, а затем фиксировать клеем. Это даст возможность избежать проблем, с которыми часто сталкиваются новички.

Делаем печатную плату
  • Пришло самое время начертить плату на бумаге. Делать это нужно, исходя из размеров получившихся катушек и резисторов.
  • Чертим плату и переносим ее на лист специального материала.

Примечание. В качестве такого материала неплохо было бы выбрать фольгированный стеклотекстолит.

  • Сверлим сразу отверстия под электроды будущих деталей и проводов. Обязательно протравливаем плату. Это нужно сделать следующим образом: полуготовую плату поместить в раствор хлорного железа.
Сборка
  • Платы нашего будущего кроссовера собираем согласно схеме установки.

Кроссовер, собранный по стандартной схеме

Примечание. Катушки индуктивности и конденсаторы тщательно клеим к плате. Рекомендуется использовать хороший клей, такой как «Момент». Хорошая фиксация позволит самодельному разделителю длительное время работать безотказно в условиях вибрации и тряски.

Соединяем акустические провода
  • Соединяем акустические провода, используя обычный паяльник. В работе нужно быть крайне внимательным и не перепутать выходы для НЧ и ВЧ-динамика. Обратить внимание нужно и на полярность.
  • Клей пригодится и здесь. Нужно залить «Моментом» провода, которые припаяли, что предохранит опять же от вибраций и возможных переломов.
Подключение
  • Проводим пробное подключение и убеждаемся в том, что сигнал подается на каждый динамик с соответствующего выхода самодельного кроссовера.
  • Если это необходимо, то можно включить и резистор сопротивлением 4 Ом перед ВЧ-фильтром.

Примечание. Помним, что чувствительность ВЧ-динамиков на несколько децибел превышает чувствительность динамика, воспроизводящего низкие частоты – в итоге, пищалки играют громче НЧ-динамика.

Кроссовер акустический автомобильный

Готовый своими руками кроссовер обтягиваем термоусадочной трубкой, соблюдая нужные размеры. Заливаем края обязательно силиконом, чтобы внутрь кроссовера не попала влага или пыль.
Представленная инструкция поможет изготовить самодельный кроссовер для акустики без особых проблем. В процессе операции рекомендуется изучить дополнительно фото и видео – материалы.
Что касается цены на расходные материалы, то она зависит от количества катушек и выходов под динамики. Немаловажное значение имеет и материал, который используется.

Фильтр НЧ для сабвуфера своими руками

Когда мы говорим «Фильтр для сабвуфера» — имеется в виду активный фильтр нижних частот. Он особенно полезен при расширении стереофонической звуковой системы на дополнительный динамик воспроизводящий только самые низкие частоты. Данный проект состоит из активного фильтра второго порядка с регулируемой граничной частотой 50 — 250 Гц, входного усилителя с регулировкой усиления (0.5 — 1.5) и выходных каскадов.

Конструкция обеспечивает прямое подключение к усилителю с мостовой схемой, так как сигналы сдвинуты относительно друг друга по фазе на 180 градусов. Благодаря встроенному источнику питания, стабилизатору на плате, можно обеспечить питание фильтра симметричным напряжением от усилители мощности — как правило это двухполярка 20 — 70 В. Фильтр НЧ идеально подходит для совместной работы с промышленными и самодельными усилителями и предусилителями.

Принципиальная схема ФНЧ

Схема фильтра для сабвуфера показана на рисунке. Работает он на основе двух операционных усилителей U1-U2 (NE5532). Первый из них отвечает за суммирование и фильтрацию сигнала, в то время как второй обеспечивает его кэширование.

Принципиальная схема ФНЧ к сабу

Стереофонический входной сигнал подается на разъем GP1, а дальше через конденсаторы C1 (470nF) и C2 (470nF), резистора R3 (100k) и R4 (100k) попадает на инвертирующий вход усилителя U1A. На этом элементе реализован сумматор сигнала с регулируемым коэффициентом усиления, собранный по классической схеме. Резистор R6 (27k) вместе с P1 (50k) позволяют провести регулировку усиления в диапазоне от 0. 5 до 1.5, что позволит подобрать усиления сабвуфера в целом.


Резистор R9 (100k) улучшает стабильность работы усилителя U1A и обеспечивает его хорошую поляризацию в случае отсутствия входного сигнала.

Сигнал с выхода усилителя попадает на активный фильтр нижних частот второго порядка, построенный U1B. Это типичная архитектура Sallen-Key, которая позволяет получить фильтры с разной крутизной и амплитудной. На форму этой характеристики напрямую влияют конденсаторы C8 (22nF), C9 (22nF) и резисторы R10 (22k), R13 (22k) и потенциометр P2 (100k). Логарифмическая шкала потенциометра позволяет добиться линейного изменения граничной частоты во время вращения ручки. Широкий диапазон частот (до 260 Гц) достигается при крайнем левом положении потенциометра P2, поворачивая вправо вызываем сужения полосы частот до 50 Гц. На рисунке далее показана измеренная амплитудная характеристика всей схемы для двух крайних и среднего положения потенциометра P2. В каждом из случаев потенциометр P1 был установлен в среднем положении, обеспечивающим усиление 1 (0 дб).

Сигнал с выхода фильтра обрабатывается с помощью усилителя U2. Элементы C16 (10pF) и R17 (56k) обеспечивают стабильную работу м/с U2A. Резисторы R15-R16 (56k) определяют усиление U2B, а C15 (10pF) повышает его стабильность. На обоих выходах схемы используются фильтры, состоящие из элементов R18-R19 (100 Ом), C17-C18 (10uF/50V) и R20-R21 (100k), через которые сигналы поступают на выходной разъем GP3. Благодаря такой конструкции, на выходе мы получаем два сигнала сдвинутых по фазе на 180 градусов, что позволяет осуществлять прямое подключение двух усилителей и усилителя с мостовой схемой.

В фильтре используется простой блок питания с двухполярным напряжением, основанный на стабилитронах D1 (BZX55-C16V), D2 (BZX55-C16V) и двух транзисторах T1 (BD140) и T2 (BD139). Резисторы R2 (4,7k) и R8 (4,7k) представляют собой ограничители тока стабилитронов, и были подобраны таким образом, чтобы при минимальном напряжении питания ток составлял около 1 мА, а при максимальном был безопасен для D1 и D2.

Элементы R5 (510 Ом), C4 (47uF/25V), R7 (510 Ом), C6 (47uF/25V) представляют собой простые фильтры сглаживания напряжения на базах T1 и T2. Резисторы R1 (10 Ом), R11 (10 Ом) и конденсаторы C3 (100uF/25V), C7 (100uF/25V) представляют собой также фильтр напряжения питания. Разъем питания — GP2.

Подключение сабвуферного фильтра

Стоит отметить, что модуль фильтра для сабвуфера должен быть присоединен к выходу предварительного усилителя после регулятора громкости, что позволит улучшить регулировку громкости всей системы. Потенциометром усиления можно отрегулировать соотношение громкости сабвуфера к громкости всего сигнального тракта. К выходу модуля необходимо подключить любой усилитель мощности, работающий в классической конфигурации, например такой. При необходимости используйте только один из выходных сигналов, сдвинутых по фазе на 180 градусов относительно друг друга. Оба выходные сигнала можно использовать, если нужно построить усилитель в мостовой конфигурации.


⚡️Фильтр для сабвуфера своими руками

На чтение 8 мин Опубликовано Обновлено

Тем, кто обладает большой жилплощадью и не стеснен материально, нетрудно создать условия для слушания любимой музыки в качественном, самом естественном звучании.

Полагаем, однако, что среди читателей найдется немало таких любителей, которые, за неимением «пухлого» кошелька и крупногабаритной квартиры, не могут установить громкоговорители высокого качества и при прослушивании музыки вынуждены смириться с посредственным звуковоспроизведением.

Основные проблемы возникают при воспроизведении низких частот. Условием естественного воспроизведения низких звуков является перемещение больших воздушных масс. Избежать этого, как мы знаем, никак не удается. В соответствии с этим применяемый громкоговоритель должен обладать большой поверхностью диффузора и допускать его большой ход (смещение).

Не стоит забывать и о том, что громкоговоритель ниже собственной резонансной частоты также не обеспечивает значительной отдели. Поэтому размеры корпуса акустической системы нужно выбирать так, чтобы сместить резонансную частоту вниз, насколько это возможно. Решить эту задачу поможет специальный басовый (низкочастотный) громкоговоритель сабвуфер.

Хорошее звучание при этом обеспечивает электронный корректор АЧХ и корпус, спроектированный надлежащим образом для используемого громкоговорителя. Термин «сабвуфер» — английского происхождения. Называемый так звукоизлучатель покрывает область самых низких звуковых частот. В этой области (ниже 150 Гц) человеческое ухо не способно к направленному восприятию звуков.

Локализация направления на источник (стереоэффект) возникает на более высоких частотах, поэтому можно ограничиться одним сабвуфером. Такое разделяется более пологими изломы АЧХ и ФЧХ излучения в районе низшей рабочей частоты. К увеличению Qпс приводит увеличение Rвых до 0.5Rзк.

Если с помощью корректора сгладить образовавшийся при увеличении Rвых до 0.5Rзк подъем АЧХ в районе высокочастотного горба, то по качеству звуковоспроизведения такое модернизированное ЗВУ будет заметно превосходить «правильную» систему УН-ФИ. Очевидно, что задача снижения модуляции Qпс и fря для ФИ не менее актуальна, чем для ЗЯ, поскольку в ФИ модуляции подвергается еще и Qпф.

Но в ФИ снижать Qмя до столь малых значений, как это рекомендовано выше, можно только снижением механической добротности, например, нанесением на подвес вязких материалов. В противном случае снизится Qаф, а это, как уже указывалось, крайне нежелательно, поскольку приводит к значительному снижению отдачи ФИ на низших частотах.

Горбы на АЧХ входного сопротивления ГГ приводят не только к «бубнению», но и создают трудности для УМЗЧ. При совместной работе с ФИ больше всего «неприятностей» усилителю доставляет низкочастотный склон низкочастотного горба АЧХ. Аналогичный характер нагрузки в районе высокочастотного горба АЧХ УМЗЧ преодолевает почти вдвое легче.

Немало неприятностей доставляют вышеуказанные горбы и конструкторам многополосных пассивных ГГ. Перечисленные факторы стали причиной широкого применения глубокого механоакустического демпфирования подвижной системы не только ВЧ и СЧ, но и НЧ-головок. Хотя при этом снижается КПД громкоговорителя, но в «классическом» ЗВУ эта мера оправдана, конечно, при разборчивости в выборе способов снижения Zвн.

При глубоком демпфировании механического резонанса Qмя сравнима с Qэя, при этом увеличение Rвых (до Rвых = 0.2…0.3Rзк) не оказывает заметного влияния ни на форму АЧХ излучения, ни на переходную характеристику ЗВУ. Это позволяет использовать для питания многой от оси ого ГГ усилитель тока (УТ), охваченный неглубокой ООС по напряжению (например, ламповый усилитель). Такой ГГ становится универсальным, способным одинаково хорошо работать и с транзисторными, и с ламповыми УМЗЧ.

Если же горб подавлен полностью, то для совместной работы с ГГ можно использовать даже «чистый» УТ. однако столь «прямолинейный» способ повышения качества звучания ЗВУ приводит к многократному снижению его КПД в широком диапазоне частот.

Приведенный выше анализ показывает, что значительного улучшения качественных показателей ЗВУ при одновременном сохранении высокого КПД громкоговорителя в районе частоты fря можно достичь заменой нелинейного элемента НЭ1 в петле ОС линейным. Для этого вначале нужно «заблокировать» действие нелинейной петли ОС, что достигается при питании ГГ от УТ, а затем систему УТ-ГГ нужно охватить линейной ОС. т.е. петлей ЭМОС.

Повышенный эффект от использования в системе УТ-ЗЯ петли ЭМОС достигается в том случае, когда ее используют для снижения нелинейных искажений и повышения динамической стабильности формы АЧХ излучения, а не для ее выравнивания. Сгладить АЧХ излучения системы УМЗЧ-ЗЯ можно и с помощью корректора.

Максимальный же эффект от применения ЭМОС в системе УТ-ЗЯ достигается в том случае, когда с ее помощью реализуются функции, традиционно выполняемые конструкцией ДГ. Улучшения качества звучания можно достичь и охватом петлей ЭМОС системы УТ-ФИ. Для формирования сигнала ЭМОС следует использовать лишь один датчик, а с заведомо худшей ФЧХ системы с ФИ, видимо, нужно смириться. Петля ЭМОС в таком устройстве используется для снижения Qпс до 1…1.5, т.е. выполняет ту же функцию, что и Rвых в классическом ЗВУ, но выполняет ее более корректно.

При изготовлении сабвуфера своими руками можно пойти двумя путями. Во-первых, использовать пассивный разделительный фильтр, встраиваемый в корпус громкоговорителя. Во-вторых, изготовить активный фильтр в виде отдельной схемы, включаемой на входе тракта, а затем использовать оконечный каскад (УМЗЧ) необходимой мощности и качества. Здесь мы опишем решение по последнему варианту.

Как видно из схемы, приведенной на рис.1. плата фильтра имеет 4 входа. Поскольку в наше время «в домашнем хозяйстве» используется множество различных плейеров, магнитофонов и прочих источников сигнала, нельзя знать точно, какого уровня сигнал мы будем подавать на схему.

Поэтому входной каскад следует сформировать в соответствии с этими возможностями. Эту задачу решает комплекс С1…С4, R1…R4, Р1. К парным входам с обозначением «Н» можно подключить выходы обоих каналов стереоусилителя, а к “L” его линейные выходы. Потенциометром Р1 устанавливается необходимый уровень сигнала, поступающего на вход усилителя (на ICa).

С его выхода сигнал разветвляется. Один путь ведет к переключателю К4. другой к усилителю ICb. Это инвертор с коэффициентом усиления Au= -1, выход которого также связан с К4. В соответствии с этим на контактах К4 имеется сигнал той же амплитуды, но с разностью фаз 180°. Для чего все это нужно? Объяснение простое.

Как правило, мы точно не знаем суммарного фазового сдвига в усилительной цепи. Для получения корректной звуковой картинки важным условием является излучение с одинаковой фазой всех громкоговорителей, включая сабвуфер, поэтому нужно позаботиться о том, чтобы можно было скорректировать его фазу.

Установка необходимой фазы производится во время прослушивания. Общий контакт К4 присоединяется к т.н. «корректору Линквица» (ICс и его пассивные цепи). Этот корректор создает частотно-зависимое усиление, компенсирующее падение кривой излучения громкоговорителя.

Теоретически это эквивалентно корректору RIAA у грампластинок. Поскольку громкоговорители не одинаковы, фильтры нужно индивидуально подстраивать под имеющуюся АС (согласно параметрам Thiele-Schmall). Знание этих параметров важно в силу того, что они характеризуют работу низкочастотного звукоизлучателя. встроенного в корпус.

Значения, указанные на схеме, даются для громкоговорителя типа KEVLAR SBX 2030. Корректор Линквица соединен с низкочастотным фильтром Баттер-ворта (R13…R24, С9…С11, ICd). Частоту среза фильтра можно изменять дискретно. Данное решение выбрано потому, что для настройки фильтра третьего порядка нельзя найти элемент настройки, приемлемый по цене и качеству. Применяемые для коммутации реле с 4 группами контактов полностью решают эту задачу.

Три переключателя К1. К2 и КЗ задают частоту среза фильтра. Фильтр для сабвуфера размещается на односторонней плате. Чертеж платы приведен на рис.2, а расположение элементов на рис.3. После изготовления платы перед установкой элементов освещаем ее яркой лампой и проверяем, нет ли где на ней разрывов или замыканий печатных дорожек.

Сначала припаиваем 3 перемычки, обозначенные на рис.3 непрерывными и пунктирной линиями, соединяющими по две точки. После этого последовательно припаиваем резисторы, конденсаторы, панельку под ИМС, реле, начиная с самых малогабаритных. Сопротивления резисторов лучше измерять омметром, а не определять по их цветовому коду.

После завершения монтажа проверяем качество пайки, правильность установки элементов, отсутствие замыканий дорожек. К отмеченным точкам подключаем напряжения питания (±12 В). Потребляемый ток зависит от количества включенных реле, но не может превосходить 150 мА.

Проверяем выходы операционных усилителей, постоянный уровень на каждом из них должен быть близок к 0. Если это имеет место, то схема готова к работе. С помощью осциллографа и звукового генератора контролируем АЧХ Она должна соответствовать рис.4 Порядковые номера кривых, соответствующих комбинациям переключателей К1…КЗ, указаны возле диаграмм.

Фильтр для малой громкости

При прослушивании музыки на малой громкости сильно не хватает низких и высоких частот. Регуляторы тембра часто не обеспечивают необходимого выравнивания характеристики. В этом случае можно воспользоваться предлагаемым корректирующим фильтром, который включается перед громкоговорителем. В зависимости от положения движка R1 меняется затухание фильтра на средних частотах, т.е. происходит относительный подъем низких и высоких частот.

Резонансная частота фильтра около 3 кГц. Резистор R1 лучше взять проволочный, типа ПЭВР, мощностью не менее 5 Вт Катушка индуктивности L1 наматывается на диэлектрическом каркасе диаметром 36 мм и содержит 180 витков провода ПЭЛ диаметром 1,5 мм. По краям каркаса на расстоянии 40 мм друг от друга закрепляются щечки диаметром 75 мм. Между слоями обмотки прокладывается изоляция из лакоткани или бумаги.

Фнч своими руками | Assa59.ru

НЧ ФИЛЬТР ДЛЯ САБВУФЕРА

Здравствуйте, уважаемые радиолюбители! Сегодня хочу вам предложить схему фильтра НЧ для любого самодельного сабвуфера. Мною было опробовано не мало схем фильтров, из этого количества некоторые либо не устраивали по звуку, либо запускались с танцами под бубен, либо запускались вообще броском об стену! И вот в один прекрасный день лазил по одному форуму, и наткнулся на пост со схемой. Как писали, схема была найдена на каком-то форуме в давно забытой теме и очень его порадовала своей повторяемостью и хорошим звучанием баса. Большое спасибо этому человеку! Решил и я повторить эту схемку, так как давно в поисках хорошего ФНЧ и нужная микросхема была в наличии.

Схема электрическая фильтра НЧ

Скопируйте для увеличения

Сердце схемы, хорошо себя зарекомендовавшая TL074 (084), один сдвоенный переменный резистор, в таком нестандартном для меня включении, и немного пассивных компонентов (резисторы и конденсаторы). Решил, что для питания откажусь от всяких лишних стабилизаторов (7815 и 7915) – потребления схемы небольшое, и поэтому решено запитать схему по простому – пара стабилитронов (применил 1N4712), пара ограничивающих резисторов (1.5 kom у меня), небольшие электролиты по питанию и шунтирующие конденсаторы по 0,1 мкф – все это к основному питанию УНЧ сабвуфера (+-35 вольт в моём случае).

Монтаж выполнен на печатной плате из текстолита – скачать файл. Печатку немного подкорректировал под себя и добавил стабилитроны. Все элементы подписаны, наводите курсор на элементы – показывается его номинал. Переменные резисторы, регулирующий частоту среза и регулировки громкости, в моём варианте выведены с платы на проводках.

Схема работает сразу, делал уже раз десять этот ФНЧ – естественно если не путать номиналы и не оставлять сопельки между дорожек. Также хочу сказать что чувствительности фильтра хватает, чтобы подключать портативные источники звука такие как: сотовый телефон, mp3 плеер и подобные устройства.

Приготовили плату? Тогда берём паяльник, и первым делом запаивайте стабилитроны с ограничивающими резисторами и конденсаторы, панельку для TL-ки. Подключите плату к источнику питания вашего УНЧ (у меня +-35 вольт) – удостоверьтесь что к 4 и 11 ножки микросхемы на панельки поступает +-12 вольт. Если всё правильно – паяем конденсаторы, резисторы.

Не забываем, что конденсаторы нужно ставить пленочные в такие схемы, не считая электролитов и шунтирующих по питанию.

Переменный резистор, на регулировку среза частоты – нужно подключать именно как нарисовано по схеме. Повторюсь, что схема не нуждается в настройках, правильный монтаж и чистка платки от флюса, если использовали упомянутый.

Теперь в своих конструкциях сабвуферов, всегда использую этот фильтр за его хорошее качество баса и простую схему. Также без лишних ненужных наворотов. Рекомендую, как говорится к повторению, с вами был Akplex.

Обсудить статью НЧ ФИЛЬТР ДЛЯ САБВУФЕРА

Содержание драгоценных металлов в отечественных автомобилях – ГАЗ, ЗИЛ, МАЗ.

2 Схемы

Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов

Фильтр НЧ для сабвуфера своими руками

Когда мы говорим «Фильтр для сабвуфера» — имеется в виду активный фильтр нижних частот. Он особенно полезен при расширении стереофонической звуковой системы на дополнительный динамик воспроизводящий только самые низкие частоты. Данный проект состоит из активного фильтра второго порядка с регулируемой граничной частотой 50 — 250 Гц, входного усилителя с регулировкой усиления (0. 5 — 1.5) и выходных каскадов.

Конструкция обеспечивает прямое подключение к усилителю с мостовой схемой, так как сигналы сдвинуты относительно друг друга по фазе на 180 градусов. Благодаря встроенному источнику питания, стабилизатору на плате, можно обеспечить питание фильтра симметричным напряжением от усилители мощности — как правило это двухполярка 20 — 70 В. Фильтр НЧ идеально подходит для совместной работы с промышленными и самодельными усилителями и предусилителями.

Принципиальная схема ФНЧ

Схема фильтра для сабвуфера показана на рисунке. Работает он на основе двух операционных усилителей U1-U2 (NE5532). Первый из них отвечает за суммирование и фильтрацию сигнала, в то время как второй обеспечивает его кэширование.

Принципиальная схема ФНЧ к сабу

Стереофонический входной сигнал подается на разъем GP1, а дальше через конденсаторы C1 (470nF) и C2 (470nF), резистора R3 (100k) и R4 (100k) попадает на инвертирующий вход усилителя U1A. На этом элементе реализован сумматор сигнала с регулируемым коэффициентом усиления, собранный по классической схеме. Резистор R6 (27k) вместе с P1 (50k) позволяют провести регулировку усиления в диапазоне от 0.5 до 1.5, что позволит подобрать усиления сабвуфера в целом.

Резистор R9 (100k) улучшает стабильность работы усилителя U1A и обеспечивает его хорошую поляризацию в случае отсутствия входного сигнала.

Сигнал с выхода усилителя попадает на активный фильтр нижних частот второго порядка, построенный U1B. Это типичная архитектура Sallen-Key, которая позволяет получить фильтры с разной крутизной и амплитудной. На форму этой характеристики напрямую влияют конденсаторы C8 (22nF), C9 (22nF) и резисторы R10 (22k), R13 (22k) и потенциометр P2 (100k). Логарифмическая шкала потенциометра позволяет добиться линейного изменения граничной частоты во время вращения ручки. Широкий диапазон частот (до 260 Гц) достигается при крайнем левом положении потенциометра P2, поворачивая вправо вызываем сужения полосы частот до 50 Гц. На рисунке далее показана измеренная амплитудная характеристика всей схемы для двух крайних и среднего положения потенциометра P2. В каждом из случаев потенциометр P1 был установлен в среднем положении, обеспечивающим усиление 1 (0 дб).

Сигнал с выхода фильтра обрабатывается с помощью усилителя U2. Элементы C16 (10pF) и R17 (56k) обеспечивают стабильную работу м/с U2A. Резисторы R15-R16 (56k) определяют усиление U2B, а C15 (10pF) повышает его стабильность. На обоих выходах схемы используются фильтры, состоящие из элементов R18-R19 (100 Ом), C17-C18 (10uF/50V) и R20-R21 (100k), через которые сигналы поступают на выходной разъем GP3. Благодаря такой конструкции, на выходе мы получаем два сигнала сдвинутых по фазе на 180 градусов, что позволяет осуществлять прямое подключение двух усилителей и усилителя с мостовой схемой.

В фильтре используется простой блок питания с двухполярным напряжением, основанный на стабилитронах D1 (BZX55-C16V), D2 (BZX55-C16V) и двух транзисторах T1 (BD140) и T2 (BD139). Резисторы R2 (4,7k) и R8 (4,7k) представляют собой ограничители тока стабилитронов, и были подобраны таким образом, чтобы при минимальном напряжении питания ток составлял около 1 мА, а при максимальном был безопасен для D1 и D2.

Элементы R5 (510 Ом), C4 (47uF/25V), R7 (510 Ом), C6 (47uF/25V) представляют собой простые фильтры сглаживания напряжения на базах T1 и T2. Резисторы R1 (10 Ом), R11 (10 Ом) и конденсаторы C3 (100uF/25V), C7 (100uF/25V) представляют собой также фильтр напряжения питания. Разъем питания — GP2.

Подключение сабвуферного фильтра

Стоит отметить, что модуль фильтра для сабвуфера должен быть присоединен к выходу предварительного усилителя после регулятора громкости, что позволит улучшить регулировку громкости всей системы. Потенциометром усиления можно отрегулировать соотношение громкости сабвуфера к громкости всего сигнального тракта. К выходу модуля необходимо подключить любой усилитель мощности, работающий в классической конфигурации, например такой. При необходимости используйте только один из выходных сигналов, сдвинутых по фазе на 180 градусов относительно друг друга. Оба выходные сигнала можно использовать, если нужно построить усилитель в мостовой конфигурации.

Фильтр для сабвуфера своими руками

Психоакустика (наука, изучающая звук и его влияние на человека) установила, что человеческое ухо способно воспринимать звуковые колебания в диапазоне от 16 до 20000 Гц. При том, что диапазон 16-20 Гц (низкие частоты), воспринимается уже не самим ухом, а органами осязания.

Многие меломаны сталкиваются с тем, что большинство поставляемых акустических систем не удовлетворяет их потребности в полной мере. Всегда находятся мелкие недоработки, неприятные нюансы и т.п., которые побуждают собирать колонки с усилителями своими руками.

Еще одна категория людей, которые предпочитают делать звуковое оборудование самостоятельно – автовладельцы. Сборка и запуск мощной акустической системы в машине – непростое и весьма дорогостоящее мероприятие.

Возможны и другие причины сборки сабвуфера (профессиональный интерес, хобби и т.п).

Сабвуфер (от англ. «subwoofer») – низкочастотный динамик, который может воспроизводить звуковые колебания в диапазоне 5-200 Гц (в зависимости от типа конструкции и модели). Может быть пассивным (использует выходной сигнал с отдельного усилителя) или активным (оснащается встроенным усилителем сигнала).

Низкие частоты (басы) в свою очередь можно разделить на три основные подвида:

  • Верхние (англ. UpperBass) – от 80 до 150-200 Гц.
  • Средние (англ. M >

Функции и принцип работы фильтров для сабвуфера

Фильтры частот применяются как для работы активных сабвуферов, так и пассивных.

Преимущества активных низкочастотных динамиков заключается в следующем:

  • Активный усилитель сабвуфера не нагружает дополнительно акустическую систему (так как питается отдельно).
  • Входной сигнал может фильтроваться (исключаются посторонние шумы от воспроизведения высоких частот, работа устройства концентрируется только на том диапазоне, в котором динамик обеспечивает наилучшее качество передачи колебаний).
  • Усилитель при правильном подходе к конструкции может гибко настраиваться.
  • Исходный спектр частот можно разделить на несколько каналов, с которыми можно уже работать по-отдельности – низкие частоты (на сабвуфер), средние, высокие, а иногда и сверхвысокие частоты.

Виды фильтров для низких частот (НЧ)

  • Аналоговые схемы.
  • Цифровые устройства.
  • Программные фильтры.
  • Активный фильтр для сабвуфера (так называемый кроссовер, обязательный атрибут любого активного фильтра – дополнительный источник питания)
  • Пассивный фильтр (такой фильтр для пассивного сабвуфера лишь отсеивает необходимые низкие часты в заданном диапазоне, не усиливая сигнала).

По крутизне спада

  • Первого порядка (6 дБ/октав.)
  • Второго порядка (12 дБ/октав.)
  • Третьего порядка (18 дБ/октав.)
  • Четвертого порядка (24 дБ/октав.)

Основные характеристики фильтров:

  • Полоса пропускания (диапазон пропускаемых частот).
  • Полоса задерживания (диапазон существенного подавления сигнала).
  • Частота среза (переход между полосами пропускания и задерживания происходит. нелинейно. Частота, на которой пропускаемый сигнал ослабляется на 3 дБ, называется частотой среза).

Дополнительные параметры оценки фильтров акустических сигналов:

  • Крутизна спада АХЧ (Амплитудно-Частотная Характеристика сигнала).
  • Неравномерность в полосе пропускания.
  • Резонансная частота.
  • Добротность.

Линейные фильтры электронных сигналов различаются между собой по типу кривых (зависимости показателей) АЧХ.

Разновидности таких фильтров чаще всего называются по фамилиям ученых, выявившим эти закономерности:

  • Фильтр Баттерворта (гладкая АЧХ в полосе пропускания),
  • Фильтр Бесселя (характерна гладкая групповая задержка),
  • Фильтр Чебышёва (крутой спад АЧХ),
  • Эллиптический фильтр (пульсации АЧХ в полосах пропускания и подавления),

Простейший НЧ фильтр для сабвуфера второго порядка выглядит следующим образом: последовательно подключенная к динамику индуктивность (катушка) и параллельно – емкость (конденсатор). Это так называемый LC-фильтр (L — обозначение индуктивности на электрических схемах, а C – емкости).

Принцип работы заключается в следующем:

  1. Сопротивление индуктивности прямо пропорционально частоте и поэтому катушка пропускает низкие частоты и задерживает высокие (чем выше частота, тем выше сопротивление индуктивности).
  2. Сопротивление емкости обратно пропорционально частоте сигнала и поэтому высокочастотные колебания затухают на входе динамика.

Такой тип фильтров – пассивный. Более сложные в реализации – активные фильтры.

Как сделать простой фильтр для сабвуфера своими руками

Как и было сказано выше, самые простые в конструкции – пассивные фильтры. Они имеют в составе всего несколько элементов (количество зависит от требуемого порядка фильтра).

Собрать свой собственный фильтр НЧ можно по готовым схемам в сети или по индивидуальным параметрам после подробных расчетов требуемых характеристик (для удобства можно найти специальные калькуляторы для фильтров разных порядков, с помощью которых можно быстро рассчитать параметры составляющих элементов – катушек, емкостей и т. п.).

Для активных фильтров (кроссоверов) можно использовать специализированное программное обеспечение, например, такое как «Crossover Elements Calculator».

В некоторых случаях при проектировании схемы может понадобиться фильтр-сумматор.

Здесь оба канала звука (стерео), например, после выхода с усилителя и т.п., необходимо сначала отфильтровать (оставить только НЧ), а потом объединить в один с помощью сумматора (так как сабвуфер чаще устанавливается всего один). Или наоборот, сначала суммировать, а затем отфильтровать НЧ.

В качестве примера возьмем простейший пассивный НЧ фильтр второго порядка.

Если сопротивление динамика будет 4 Ом, предполагаемая частота среза – 150 Гц, то для типа фильтрации по Баттерворту нужны будут:

  • L (индуктивность) = 6.003 mH
  • С (емкость) = 187.5 µF

Если конденсатор можно подобрать под требуемый параметр из готовых или собрать блок из нескольких параллельно соединенных, то катушку лучше всего намотать своими руками. Для этого необходимо предварительно рассчитать параметры индукции с помощью тех же готовых калькуляторов.

Так, что получения катушки с индуктивностью 6 мГн, из обмоточного медного провода диаметром 1 мм, понадобится стержень диаметром 1 см и длиной 6 см. На выходе получится бобина из 1002 витков. Проволока длиной 84 метра будет уложена в 17 слоев. Итоговые габариты – диам. 44 мм, длина – 6 см.

Катушка и конденсатор подключаются к динамику по схеме, обозначенной выше, и мы получаем сабвуфер с пассивным НЧ фильтром.

Фильтр низких частот для активного и пассивного сабвуфера своими руками

Многие меломаны сталкиваются с тем, что качество автомобильных акустических систем невысокое. Фильтр для сабвуфера может быть создан своими руками, для чего требуется небольшой набор инструментов и материалов.

Предназначение

Сабвуфер — динамик для вывода низкочастотных колебаний в диапазоне 5-200 Гц. В продаже встречаются пассивный и активный варианты исполнения. При этом частоты делятся на 3 основные категории:

Фильтры предназначены для разделения звука и повышения качества. Он устанавливается для саба пассивного и активного типа, может использоваться как сумматор, который делает систему более эффективной.

Предназначение системы заключается в распределении частот между несколькими элементам вывода. Сабвуфер способен выводить только низкий диапазон, для которого он отделяется от всего потока.

Схема фильтра

При создании устройства могут применяться различные схемы. Простейший НЧ фильтр для сабвуфера называют LC. Его принцип работы обладает следующими особенностями:

  • Создаваемое сопротивление индуктивности сравнимо с частотой звука. Этот момент определяет то, что катушка пропускает низкие частоты и отделяет высокие. С повышением значения частоты увеличивается и сопротивление индуктивности.
  • Сопротивление емкости имеет обратную пропорциональность частоте сигнала, и колебания с высокой частотой затухают на входе.

Подобный пассивный фильтр НЧ прост в исполнении, поэтому его изготавливают чаще других. Более сложна в реализации схема активного фильтра. Она предусматривает применение активного элемента, который повышает эффективность устройства.

Классификация устройств проводится по основным параметрам. Порядок свидетельствует о количестве катушек. Крутизна спада АЧХ определяет то, насколько резко фильтр подавляет сигналы, которые могут стать причиной помехи.

При выборе фильтра также уделяется внимание тому, какая схема расположения динамиков применяется в автомобиле. Наибольшее распространение получили следующие:

  • 3 динамика: басовик, средний и низкие частоты, твитер. В большинстве случаев этого достаточно для реализации поставленной задачи.
  • Более сложная схема предусматривает использование отдельных динамиков для воспроизведения своей частоты.

Полосно-пропускающие, или полосовые устройства эффективно пропускают свою частоту. Полная противоположность — режекторный вариант исполнения, так как полосы вне интервала усиливаются.

Как сделать своими руками

Пассивный фильтр для сабвуфера своими руками просто изготовить благодаря использованию небольшого количества элементов. Фильтр низких частот собирается с учетом нижеприведенных моментов:

  • Сборка может проводиться по схеме, которая скачивается из сети или создается своими руками. В интернете встречается большое количество различных калькуляторов. Их применение существенно упрощает расчеты. Для этого достаточно ввести исходную информацию, и программа при применении формул рассчитывает требуемые показатели.
  • Основными параметрами, применяемыми при расчетах, являются индуктивность и емкость.
  • Простейшая схема представлена сочетанием конденсатора или катушки. Первый элемент можно приобрести в специализированном магазине, для повышения показателя проводится соединение нескольких. Катушка часто изготавливается самостоятельно, для этого применяется медная проволока и стержень из специального сплава.
  • Пайка отдельных элементов должна проводиться с особой осторожностью. Это связано с тем, что слишком высокая температура может привести к перегреву платы и некоторым другим проблемам.

После создания самодельной конструкции следует провести подключение фильтра к сабвуферу. Подключение выполняется следующим образом:

  • Фильтр подключается к сабвуферу через выход предварительного усилителя после регулятора, который отвечает за регулировку громкости. Это позволяет существенно повысить качество звука.
  • Потенциометр применяется для регулирования соотношения громкости сабвуфера и всего сигнального тракта.
  • К выходу проводится подключение усилителя мощности, который работает по классической схеме. Оба применяются для мостового соединения.

Финишный этап заключается в герметизации всех соединительных элементов. В противном случае на контактах со временем может появиться коррозия, которая станет причиной снижения проводимости. Активный изготавливается с применением управляющей платы.

Фильтр для нч динамика

Трёхполосные акустические системы, состоящие из трёх динамиков, являются самым удачным решением для высококачественного звуковоспроизведения. В них используются три типа звуковых головок. Они отличаются по размеру, конструктивным особенностям и полосе воспроизводимых частот. Для разделения всего частотного диапазона выдаваемого усилителем низкой частоты используются полосовые фильтры-кроссоверы. В них используются конденсаторы дроссели и, реже, резисторы.

Сделать своими руками фильтр для динамика НЧ очень просто.Основным элементом устройства является индуктивность или дроссель. Катушка включается последовательно с низкочастотным динамиком.

Фильтр для низкочастотного динамика

Фильтр нижних частот из дросселя и конденсатора большой ёмкости называется схемой Баттерворта второго порядка. Он обеспечивает спад частот выше частоты среза до 12 dBна октаву. Схема работает следующим образом. Индуктивность в LC контуре выполняет функцию переменного резистора. Его сопротивление прямо пропорционально частоте ивозрастает с увеличением диапазона. Поэтому высокие частоты практически не попадают на НЧ динамик. Такую же функцию выполняет и конденсатор. Его сопротивление обратно пропорционально частоте и он включается параллельно громкоговорителю.

Поскольку схема устройства должна хорошо пропускать низкие частоты и обрезать высокие, то конденсаторы такого устройства имеют большую ёмкость.Пассивный фильтр для динамика может быть выполнен по более сложной схеме. Если соединить две схемы Баттерворта последовательно, то получится устройство четвёртого порядка из двух индуктивностей и двух конденсаторов. Оно обеспечивает спад частотной характеристики низкочастотного громкоговорителя в 24 децибела на октаву.

Для того чтобы выровнять частотную характеристику и более точно согласовать схему Баттерворта и динамик, между катушкой индуктивности и конденсатором, включается резистор с небольшим сопротивлением. Для этой цели лучше использовать проволочные резисторы.

Фильтры для динамиков своими руками

Сделать фильтр для динамика совсем не сложно. Он состоит всего из двух элементов – конденсатора и катушки индуктивности. Рассчитать параметры радиоэлементов для пассивной схемы низкой частоты второго порядка проще всего на онлайн калькуляторе. Там можно задать желаемый уровень среза и сопротивление акустической головки. Программа выдаст требуемую ёмкость конденсатора и индуктивность катушки. Например, выбран уровень среза 150 Гц, а сопротивление динамика равно 4 Ом. Калькулятор выдаст следующие значения:

  • Ёмкость конденсатора – 187 мкф
  • Индуктивность катушки – 6,003 мГн

Требуемую ёмкость можно получить из параллельно соединённых конденсаторов К78-34, которые специально разработаны для работы в акустических системах. Кроме того есть обновлённая линейка конденсаторов аналогичного типа. Это KZKWhiteLine. В качестве недорогих аналогов, радиолюбители часто используют конденсаторы типа МБГО или МБГП.

Катушка индуктивности на 6 мГн наматывается на оправке диаметром 1 см и длиной 6 см. Поскольку катушка не имеет магнитного сердечника в качестве бобины можно использовать цилиндр из любого материала, на который для удобства намотки, нужно сделать щёчки. Для намотки используется медный провод типа ПЭЛ диаметром 1 мм. Длина проволоки 84 метра. Намотку нужно делать виток к витку.

Простой активный фильтр НЧ с регулировками для усилителя сабвуфера. Сборка и подключение

Приветствую, Самоделкины!
В этой статье мы затронем тему сабвуферов, а точнее тему сборки фильтра НЧ.

Как мы знаем: сабвуфер — это по сути колонка, которая лучше всего играет низкие частоты. Но музыка состоит не только лишь из одних низких частот, есть еще средние и высокие частоты. Низкочастотному динамику (сабвуферу) эти частоты по сути не нужны, они только зря будут нагружать динамик, и их желательно убрать. Именно для этого и придуманы фильтры НЧ, которые срезают ненужные сабвуферу средние и высокие частоты, тем самым выделяя низкочастотный диапазон.


Усилитель сабвуфера отличается от обычного усилителя только тем, что у него имеется фильтр НЧ. В качестве усилителя сабвуфера подойдут усилители АВ класса, Д класса и т.д. Далее мы рассмотрим, как можно собрать активный фильтр НЧ для сборки усилителя сабвуфера.
Дальнейшая инструкция взята с YouTube канала «Radio-Lab». Активный фильтр НЧ требует наличия питания. На изображении ниже представлена схема фильтра НЧ.

Данную схему автор нашел в интернете на одном из форумов.
Автор разработал и нарисовал вот такую печатную плату.

Готовая плата будущего фильтра НЧ для усилителя сабвуфера выглядит так:


Номиналы деталей, а также что и куда подключать промаркировано на самой плате. Все необходимые радиодетали (их не так много) можно найти практически в любом магазине радиодеталей или при необходимости заказать через интернет.

Приступаем к сборке. Начать удобнее всего с постоянных резисторов. Номинал можно определить мультиметром или использовать ESR тестер (у автора именно такой).

Один резистор установлен, аналогичным образом устанавливаем остальные резисторы, здесь нет ничего сложного, главное не спешить, чтобы ничего не напутать.


Резистор на 22кОм со звездочкой можно менять на другой резистор с сопротивлением больше или меньше, в зависимости от необходимого уровня ограничения входного сигнала.

Постоянные резисторы установлены. Далее приступаем к запайке неполярных конденсаторов. Полярность в данном случае не важна, просто становим их на свои места и запаиваем.



Конденсатора номиналом 330пФ в наличии не было, его автор заменил конденсатором на 390пФ, для данной схемы это не критично.
Защитный диод один, устанавливаем его по соответствующей метке анода.

Далее необходимо установить на плату панельку для микросхемы сдвоенного операционного усилителя TL072. Панельку на плату нужно устанавливать по меткам ключа на панельке и на плате. Затем, так же по ключу, нужно установить в панельку и саму микросхему.


Далее займемся светодиодом. Установку производим соблюдая полярность.

Затем можно установить полярные электролитические конденсаторы. При установке необходимо соблюдать полярность. Номинал есть на корпусе. Необходимо использовать конденсаторы с напряжением не ниже напряжения питания.

Когда полярные конденсаторы установлены, можно установить клеммники.


А последними будут установлены переменные резисторы.


Для переменных резисторов также были приобретены вот такие вот ручки.

Сборка завершена, вот такой вот получился фильтр НЧ для усилителя сабвуфера с двумя регуляторами.

Ручкой с красной меткой можно будет регулировать уровень громкости баса, а ручкой с синей меткой – частоту среза. Расстояние между осями переменных резисторов примерно 52мм.

На изображении ниже представлены основные характеристики собранного фильтра НЧ.


Данный фильтр сабвуфера питается от однополярного источника питания в диапазоне от 9 до 18В. Это позволяет использовать его как в автомобиле, так и для портативной или стационарной акустики. Ну что ж, осталось только подключить собранный фильтр и проверить его работоспособность.

Подключение собранного фильтра предельно простое: есть вход, выход и питание. Плюс к тому же все необходимые обозначения нанесены на плату.

Для примера возьмем пару усилителей с однополярным питанием, один АВ класса на микросхеме ТДА7377, а другой Д класса на микросхеме ТРА3118.


Сначала попробуем подключить усилитель АВ класса на микросхеме ТДА7377, усилитель стерео, но по сути, два сигнальных входных контакта запараллелены по входу, и получается как бы 2 одинаковых моно усилителя из стерео усилителя (иногда это нужно для постройки сабвуферов на два динамика). Для лучшего понимания ниже представлена схема.


Питаться все это будет от аккумулятора с напряжением 12В.

Для запитки можно использовать любой подходящий блок питания с напряжением на выходе 12В. Когда питание подано, платы сигнализируют об этом светодиодными индикаторами.

Схема запитана. На данном этапе можно подключать источник звука (смастфон) и динамик (или два динамика), чтобы протестировать работоспособность сборки. Более подробно о процессе сборке, а так же испытаниях низкочастотного фильтра, в этом видеоролике:


В динамике слышен только низкочастотный диапазон, собранный фильтр НЧ и схема усилителя сабвуфера работает. Регулировки тоже работают, справа уровень громкости баса, а слева частота среза.

Теперь давайте подключим усилитель Д класса на микросхеме ТРА3118. Подключение полностью аналогичное, схема представлена ниже:

И с этим усилителем схема прекрасно работает. По сути это уже готовый усилитель сабвуфера, который осталось установить в корпус и можно использовать, например, в автомобиле и все будет работать. В качестве усилителя можно использовать так же и усилитель на микросхеме TDA7377, просто он АВ класса и будет сильнее греться.
При напряжении питания 24В мощность усилитель на микросхеме ТРА3118 будет около 50Вт на нагрузку 4Ом. А напряжение питания фильтра сабвуфера ниже, и при питании 24В он может сгореть. Чтобы схема заработала при питании от 24В, то фильтр сабвуфера нужно запить через понижающий стабилизатор. Можно использовать L7812.

Это линейный понижающий стабилизатор с выходом 12В, который включается в разрыв по питанию фильтра сабвуфера.


Модули запитаны. ВНИМАНИЕ! На блоке питания напряжение 220В, не забывайте о правилах техники безопасности.


При питании 24В на минимальной громкости появился посторонний фоновый гул, чтобы от него избавиться, сборку необходимо будет установить в металлический корпус. Такой корпус послужит экраном и защитит фильтр и усилитель.

В такой схеме при напряжении питания 24В мощность усилителя будет около 50Вт. Можно также подключить этот усилитель, например, уже к имеющейся активной акустике и тем самым увеличить уровень баса.

Так же при желании можно собрать систему 2.1 и запитать ее от аккумулятора или блока питания с напряжением 12В.


В общем можно много чего собрать, это ограничено только вашей фантазией. На этом все. Благодарю за внимание. До новых встреч!

Источник (Source) Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь. Цепь фильтра нижних частот

для сабвуфера

В сообщении объясняется простая схема фильтра нижних частот, которая может использоваться в сочетании с усилителями сабвуфера для получения экстремальных срезов или низких частот в регулируемом диапазоне частот 30 и 200 Гц.

Как это работает

Несколько схем фильтра нижних частот для сабвуфера представлены повсюду в сети, однако этот пример является модернизированным.

В схеме, представленной здесь, используется высокоэффективный операционный усилитель TL062 от ST Micro electronics.TL062 — это двойной операционный усилитель J-FET с высоким входным сопротивлением, демонстрирующий минимальное энергопотребление и большую скорость нарастания напряжения.

Операционный усилитель обладает выдающимися цифровыми атрибутами, а также исключительно совместим с этой схемой.

Между двумя операционными усилителями внутри TLC062 один подключен в виде смесителя с каскадом предварительного усилителя. Левый / правый каналы связаны с инвертирующим входом IC1a для микширования.

Коэффициент усиления первого каскада можно настроить с помощью POT R3. Выход 1-го каскада подключается к входу следующего каскада через схему фильтра, содержащую части R5, R6, R7, R8, C4 и C5.

Второй операционный усилитель (IC1b) функционирует как буфер, а отфильтрованный выходной сигнал может быть получен на выводе 7 TLC062.

Если вы хотите создать свой собственный фильтр нижних частот с одной микросхемой IC 741 и настроить его, то следующее обсуждение может помочь!

Простая активная схема фильтра нижних частот с использованием микросхемы IC 741

В электронике схемы фильтров в основном используются для ограничения прохождения определенного диапазона частот, в то же время допуская использование некоторого другого диапазона частот в последующих каскадах схемы.

Типы фильтров нижних частот

В первую очередь существует три типа частотных фильтров, которые используются для вышеупомянутых операций.

Это: фильтр низких частот, фильтр высоких частот и полосовой фильтр.
Как следует из названия, схема фильтра нижних частот позволяет использовать все частоты ниже определенного установленного диапазона частот.

Схема фильтра верхних частот разрешает только частоты, которые выше, чем предпочтительный установленный диапазон частот, в то время как полосовой фильтр разрешает только промежуточную полосу частот переходить к следующему этапу, запрещая все частоты, которые могут быть вне этого диапазона. установить диапазон колебаний.

Фильтры обычно изготавливаются с двумя типами конфигураций, активным типом и пассивным типом.
Фильтр пассивного типа менее эффективен и включает сложные цепи катушек индуктивности и конденсаторов, что делает устройство громоздким и нежелательным.

Однако для их работы не потребуется какое-либо энергопотребление, а это преимущество слишком мало, чтобы считаться действительно полезным.

В отличие от этого активного типа фильтры очень эффективны, могут быть оптимизированы до точки и менее сложны с точки зрения количества компонентов и расчетов.

В этой статье мы обсуждаем очень простую схему фильтра нижних частот, которую попросил один из наших заядлых читателей господин Буржуазия.

Глядя на принципиальную схему, мы можем увидеть очень простую конфигурацию, состоящую из одного операционного усилителя в качестве основного активного компонента.
Резисторы и конденсаторы имеют дискретные размеры для отключения на 50 Гц, что означает, что никакая частота выше 50 Гц не может проходить через цепь на выход.

Принципиальная схема

Фильтр нижних частот сабвуфера с использованием транзисторов

На принципиальной схеме показана схема активного фильтра нижних частот, которой можно назначить любую предпочтительную точку отсечки в большом диапазоне, легко вычислив пару величин для четыре конденсатора.Фильтр включает RC-сеть и пару NPN / PNP BJT.

Указанные характеристики транзистора могут быть сразу заменены некоторыми другими разновидностями без изменения функциональности схемы. Используемое напряжение питания должно быть от 6 до 12 В.

Значения конденсаторов, выбранные для C1 — C4, определяют частоту среза. Эти величины могут быть получены из следующих двух формул:

C1 = C2 = C3 = 7,56 / fC

C4 = 4.46 / fC

Здесь fC обеспечивает желаемую частоту среза (в герцах). В этой формуле амплитудный отклик уменьшается на 3 дБ, а значения для C1 — C4 рассчитываются в микрофарадах (если мы используем единицы измерения в кГц, результат будет представлен в значениях нанофарад, а установка МГц создаст единицы пикофарады). Например, рассчитанный эффект показан для фильтра, построенного с C1 = C2 = C3 = 5n6 и C4 = 3n3.

«Точка -3 дБ» в этом сценарии развивается на частоте 1350 Гц.На октаву больше, при 2700 Гц затухание уже составляет 19 дБ.

Для технического объяснения схемы вы можете обратиться к данным, представленным здесь.

Пассивных фильтров: 4 ступени

Изображение с сайта xkcd.com.

Этот шаг предназначен только для удовлетворения вашего научного любопытства и ни в коем случае не является необходимым для создания полезных схем фильтрации.


Делители напряжения


Что такое делитель напряжения?

Делитель напряжения, как следует из названия, представляет собой схему, которая принимает входное напряжение и выдает выходное напряжение, равное некоторой части входного напряжения.Сама схема представляет собой просто источник напряжения, подключенный к двум последовательно подключенным резисторам, с выходом между двумя резисторами, как показано ниже.

Как работает эта схема?

Ключом к пониманию того, как работает делитель напряжения, является знание того, что ток, I , должен быть одинаковым на обоих резисторах, если на выходе нет тока. Используя закон Ома ( В = IR , напряжение = ток x сопротивление), мы видим, что падение напряжения на каждом из двух резисторов пропорционально его сопротивлению. Например, входное напряжение равномерно распределяется между обоими резисторами, если резисторы имеют одинаковое сопротивление. Другими словами (и фактически получим формулу для выходного напряжения) давайте вычислим ток схемы через входное напряжение и полное сопротивление, используя закон Ома.

Теперь вычислите ток цепи через выходное напряжение, снова используя закон Ома.

Падение напряжения на втором резисторе равно выходному напряжению.Обратите внимание, что эти два тока равны, как мы говорили ранее, поэтому мы можем приравнять два уравнения друг другу и решить для выходного напряжения.

Это показывает, что выходное напряжение определяется отношением сопротивления второго резистора к общему сопротивлению двух резисторов.

Быстрый пример


Импеданс конденсатора


Как вы могли заметить, наши фильтры верхних и нижних частот были просто делителями напряжения с одним из резисторов, замененным конденсатором. Следовательно, теоретически мы можем провести тот же анализ, что и выше, чтобы выяснить, как работают наши фильтры, но сначала нам нужно понять импедансы.

Импеданс можно рассматривать как обобщенное сопротивление. Например, как вы знаете, сопротивление резистора называется сопротивлением. Импеданс резистора равен R, величине сопротивления, но каков импеданс конденсатора? Конденсаторы колодца имеют импедансы, которые представлены комплексным значением, 1 / (jωC), где C — емкость конденсатора, ω — частота сигнала, проходящего через конденсатор, в радианах (ω = 2π f , где f — частота в герцах), а j — это просто мнимое число i = √-1 (мы используем j вместо i, чтобы не путать его с током).

Обратите внимание, что импеданс конденсатора зависит от частоты. Для частот, близких к нулю, импеданс конденсатора стремится к бесконечности, однако для очень высоких частот импеданс стремится к нулю. Другими словами, сопротивление конденсатора выглядит как большой резистор на низких частотах и ​​как простой провод без сопротивления на высоких частотах.


Общие сведения о схемах высоких и низких частот


Вы помните уравнение, которое определяет выход делителя напряжения,

Если мы обобщим это для импедансов, мы получим что-то вроде

, где Z — это просто сопротивление элементов нашей схемы, а тильды или волнистые линии просто означают, что мы имеем дело с комплексными числами.Для фильтра нижних частот у нас есть резистор вверху и конденсатор внизу, так что

Это довольно неприятно, но если мы упростим, мы получим

Неплохо, правда?

Эта последняя формула является ключом к пониманию того, почему фильтр нижних частот фильтрует только высокие частоты. Обратите внимание, что для низких частот jωRC приблизительно равно нулю, поэтому выходное напряжение приблизительно равно входному напряжению. Теперь для высоких частот jωRC примерно бесконечно, и мы получаем, что выходное напряжение почти равно нулю.Посмотрите, как это работает? Когда наше комплексное напряжение (состоящее из различных волн с разными частотами) служит входным напряжением для нашего фильтра, высокочастотные части напряжения создают выходное напряжение, равное нулю, в то время как низкочастотные части создают выходное напряжение, равное входному. напряжение (т.е. мы получаем обратно только низкочастотную часть нашего сигнала).

Тот же аргумент, который мы применили к фильтрам нижних частот, можно использовать и в фильтрах верхних частот, просто поменяйте расположение резистора и конденсатора.Мы по-прежнему используем ту же формулу

Однако на этот раз

Если мы упростим, мы должны получить

Опять же, для высоких частот мы в основном получаем jωRC ≈ jωRC + 1, поэтому мы должны получить выходное напряжение, равное наше входное напряжение. Для низких частот jωRC ≈ 0, поэтому выходное напряжение практически равно нулю. Как видите, как и было обещано, мы пропустили наши высокие частоты и отфильтровали только низкие частоты.


Частота среза


Как упоминалось ранее, частота среза является очень важным значением для схемы фильтра высоких или низких частот.Но как мы на самом деле его находим? Частота среза определяется как частота, при которой выходное напряжение составляет ровно 1 / √2 входного напряжения. Это точка, с которой фильтр начинает ослаблять входной сигнал. Если вы решите эту частоту с помощью приведенных выше уравнений, вы найдете

, где ω = 2π f . Как видите, частота среза определяется строго значениями, которые мы выбираем для нашего сопротивления и емкости, поэтому мы можем выбрать, где именно мы хотим, чтобы наша схема начала фильтрацию сигналов.

Низкочастотные, высокочастотные и кроссоверные динамики — высокочастотные, средне- и низкочастотные динамики и кроссоверные сети

Колонки замечательные штуки. Вы подключаете их к электронному оборудованию, и они воспроизводят звук. Неважно, о компьютере ли вы говорите, о домашнем развлекательном центре или о смартфоне; пока есть звук, они будут его воспроизводить.

Сегодняшний скромный оратор начал свою карьеру в 1920-х годах, почти столетие назад.Хотя были предприняты усилия по замене электромагнитных громкоговорителей на более новую технологию, ничто не повлияло на точность воспроизведения звука и цены. Если не считать незначительных изменений в материалах и дизайне, сегодняшняя акустическая система по сути такая же, как и первая, разработанная так давно.

Громкоговорители преобразуют сложный сигнал переменного тока (переменного тока) в механическую энергию в виде звуковых волн. Звуковые волны — это не что иное, как движущийся воздух. Этот воздух попадает в наши барабанные перепонки и снова преобразуется в неврологические сигналы, которые наш мозг интерпретирует как звуки.

Чтобы создать звуковые волны, динамик должен двигаться. Электрическое соединение прикреплено к катушке, что делает ее электромагнитом. Этот электромагнит находится в фиксированном магнитном поле, создаваемом постоянным магнитом. Поскольку сигнал к электромагнитной катушке является сигналом переменного тока, положительный и отрицательный полюса электромагнита постоянно меняются. Подчиняясь законам физики, это заставляет катушку двигаться в фиксированном магнитном поле. Конус динамика, прикрепленный к концу катушки, движется вперед и назад, создавая звуковые волны.

Если в динамик подать идеальную синусоидальную волну, он будет издавать жужжащий звук. Тон этого звука будет зависеть от частоты синусоидальной волны. Чем выше частота, тем выше тон. Громкость этого гула будет зависеть от амплитуды синусоидальной волны или от того, насколько высоким было напряжение синусоидальной волны.

Однако большинство звуков намного сложнее простой синусоидальной волны. Если вы рассматриваете игру оркестра, одновременно будет воспроизводиться несколько частот.Будет присутствовать несколько разных уровней громкости. Более того, каждый тип инструмента привносит в звуковую волну свои уникальные характеристики, изменяя ее так, чтобы мы могли идентифицировать этот инструмент. Один и тот же динамик должен иметь возможность воспроизводить все это одновременно.

Войдите в кроссоверную сеть

Чем сложнее звуковая волна, тем сложнее динамику точно воспроизвести звук. Даже в этом случае они обычно замечательно справляются с этим. Настоящая проблема возникает, когда динамик должен воспроизводить частоты или тона, которые резко отличаются друг от друга в одно и то же время. Это все равно, что просить его вибрировать 100 раз в секунду и 10 000 раз в секунду одновременно.

Человеческое ухо может слышать диапазон тонов, который обычно составляет от 20 Гц до 20 000 Гц (Гц или «герц» означает количество циклов в секунду). Чтобы дать вам представление о том, что это означает, самая низкая нота на фортепиано резонирует на частоте 27,5 Гц, а самая высокая нота на фортепиано резонирует на частоте 4186.01 Гц. Таким образом, мы можем слышать диапазон нот, который варьируется от самой низкой ноты фортепиано до гораздо более высокой, чем может достичь любой музыкальный инструмент.

Для точного воспроизведения такого широкого диапазона тонов нормально использовать более одного динамика одновременно, создавая «акустическую систему». Такая система может воспроизводить более точный звук, разделяя полный частотный спектр на разные части, при этом каждый динамик принимает сигнал только для определенного частотного диапазона. Это снижает нагрузку на каждую колонку, помогая ей более точно воспроизводить тона с меньшим общим искажением.

Работа по разделению частот и отправке их на каждый отдельный динамик в системе выполняется с помощью кроссоверной сети. По сути, это серия фильтров, которые отфильтровывают частоты, которые не должны поступать в каждый динамик. Самый распространенный вид кроссоверной сети — это так называемый пассивный двухполосный кроссовер. Кроссовер этого типа обычно встроен в корпус динамика, и его выходы идут на каждую из динамиков, установленных в корпусе.

В 2-полосном кроссовере есть фильтр нижних частот и фильтр верхних частот.«Пропуск» в этих названиях означает, что он позволяет определенной части сигнала проходить через фильтр. Таким образом, выходной сигнал фильтра нижних частот поступает на динамик, который отвечает за воспроизведение низкочастотных звуков; а выходной сигнал фильтра высоких частот поступает в динамик, который отвечает за воспроизведение высокочастотных звуков.

Мы можем добавить к акустической системе столько разных динамиков, сколько захотим, разделив сигнал на все меньшие и меньшие полосы частот.Эти дополнительные фильтры в кроссовере называются «полосовыми фильтрами». Полосовой фильтр по сути представляет собой комбинацию фильтра нижних частот и фильтра верхних частот вместе, оба из которых предназначены для того, чтобы оставить определенную полосу частот, на которую не влияет.

Не все кроссоверы созданы одинаково. Помимо количества полос, создаваемых фильтром, существуют различия в степени фильтрации, которую они обеспечивают. Это определяется как «порядок» фильтра.Для фильтров используются четыре основных порядка:

Первый заказ

20 дБ / декада

6 дБ / октава

Второй заказ

40 дБ / декада

12 дБ / октава

Третий порядок

60 дБ / декада

18 дБ / октава

Четвертый заказ

80 дБ / декада

24 дБ / октава

Фильтры первого порядка являются наиболее распространенными, хотя все они используются в акустических системах. Цифры в таблице показывают, какую фильтрацию кроссовер обеспечивает на каждые 10 000 Гц или октаву. Если учесть, что каждые 3 дБ (децибела) примерно эквивалентны уменьшению сигнала вдвое, мы видим, что фильтр первого порядка по-прежнему пропускает 1/4 нежелательной частоты, тогда как фильтр четвертого порядка пропускает только 1/32 частоты. сигнал пройти.

При проектировании и изготовлении акустической системы важно, чтобы выбранный кроссовер не только соответствовал количеству и типу динамиков, установленных в корпусе, но и чтобы он мог выдерживать общую мощность (измеряемую в ваттах), которая должна быть отправлено на акустическую систему.

Активные кроссоверы

Для более крупных систем, таких как те, которые используются для выступлений рок-групп, вместо пассивных кроссоверов используются активные кроссоверы. Активный кроссовер разделяет сигнал перед заключительной стадией усиления, по существу работая с сигналом, который выходит из платы звукового микшера, прежде чем он будет отправлен на усилитель.

Некоторые активные кроссоверы имеют собственные встроенные оконечные усилители; однако чаще всего их используют вместе с внешним усилителем.Даже для тех случаев, когда используется внешний усилитель. Кроссовер имеет минимальное усиление, чтобы компенсировать потерю сигнала через фильтры.

Большинство активных кроссоверов предлагают определенный уровень контроля, так что звукорежиссер может выбрать точную точку кроссовера для фильтров, количество полос, которые он хочет создать, и то, создает ли он стерео или моно звук.

Затем выходы активного кроссовера отправляются на отдельные усилители; по одному для каждой создаваемой полосы частот.В такой конфигурации все громкоговорители в корпусе громкоговорителей принимают и воспроизводят один и тот же сигнал. В стеках динамиков, которые обычно используются для таких выступлений, будет несколько динамиков, предназначенных для каждой из полос.

НЧ и ВЧ динамики

Поскольку аудиосигнал разбивается на разные частотные диапазоны для отправки на разные громкоговорители, имеет смысл только то, что громкоговорители предназначены для работы в этих частотных диапазонах. Вот где вступают в игру низкочастотные и высокочастотные динамики. Низкочастотный динамик — это динамик, предназначенный для низкочастотных звуков, а высокочастотный динамик — это динамик, предназначенный для высокочастотных звуков.

НЧ-динамики

На первый взгляд, основное различие между вуферами и твитерами заключается в том, что вуферы намного больше, чем твитеры. Хороший низкочастотный динамик может иметь диаметр 12 дюймов или больше. На это есть несколько причин. Прежде всего, динамик должен двигаться медленнее, а диафрагма (диффузор динамика) должна двигаться дальше, чтобы создать звуковую волну.Во-вторых, динамик должен издавать более высокий уровень звука, поскольку низкочастотные звуковые волны не распространяются так же хорошо, как высокочастотные, и с большей вероятностью рассеиваются и поглощаются поверхностями, с которыми они соприкасаются.

Корпус динамика и низкочастотный динамик взаимодействуют друг с другом; поэтому корпус динамика обычно разрабатывается специально для сабвуфера. Существует несколько типов конструкций, но две основные категории — это герметичный корпус и корпус с отверстиями.Герметичные корпуса стараются улавливать звук, исходящий от тыльной стороны динамика, обеспечивая чистейшее и четкое звучание басов. Однако громкость звука ниже.

Переносные динамики предназначены для ускользания звука и увеличения громкости. Однако звук, исходящий из задней части динамика, на 180 градусов не совпадает по фазе со звуком, исходящим из передней части динамика. Это может привести к тому, что звуковые волны нейтрализуют друг друга. Однако дополнительное расстояние, которое должны пройти звуковые волны, исходящие от задней части динамика, предотвращает это.Вместо этого звук становится менее отчетливым и «мутным» из-за фазового сдвига между двумя наборами звуковых волн.

Настроенные порты используются в некоторых корпусах динамиков. Эти порты созданы с определенным размером, так что они заставят звук достигать области перед динамиком ровно на один цикл позже, чем звук, исходящий из передней части динамика. Хотя это все еще создает искажения, они меньше, чем вызванные неповоротным портом.

ВЧ-динамики

Твитеры вообще не взаимодействуют со своими кабинетами и иногда используются без корпуса.Хотя конструкция аналогична стандартному электромагнитному динамику, в них обычно используется куполообразная диафрагма вместо диффузора динамика. Они называются «купольные твитеры». Эта диафрагма может быть изготовлена ​​из пластика, шелка, пропитанного пластиком, алюминия или титана. Каждый тип материала дает свои уникальные звуковые характеристики.

Так как твитеры очень маленькие, они не создают большой громкости. Чтобы помочь в этом, многие прикрепляют к рогу. Этот рог резонирует или вибрирует с твитером, механически усиливая звук, который он производит, почти так же, как труба или другой духовой инструмент усиливает жужжание губ музыканта.

СЧ

Как упоминалось ранее, в некоторых акустических системах используются три или более динамиков. В этих случаях среднечастотные динамики присоединяются к каждому из полосовых фильтров. Среднечастотный динамик по сути такой же по внешнему виду, как полнодиапазонный динамик или низкочастотный динамик. Основное отличие состоит в том, что среднечастотный динамик будет не таким большим, как низкочастотный динамик, а всего лишь от 5 до 8 дюймов в диаметре.

Рич Мерфи

Как установить частоты кроссовера для автомобильной аудиосистемы

Кроссоверы

— это потрясающие для получения лучшего звука даже из дешевых динамиков.Но что такое кроссоверы, чем они полезны и каковы лучшие настройки кроссовера для автомобильной аудиосистемы?

В этой статье я покажу вам, как установить частоты кроссовера для автомобильной аудиосистемы , а также другую полезную информацию:

  • Как работают кроссоверы и почему они имеют большое значение
  • Лучшие настройки частоты кроссовера для автомобильной аудиосистемы (имеется таблица)
  • Схемы, показывающие, как настроить кроссоверы автомобильного усилителя

… и многое другое. Есть, что рассказать, так что приступим!

Для чего нужен кроссовер? Частота кроссовера, крутизны и многое другое объяснение

Люди склонны говорить о кроссоверах, как будто они полностью «блокируют» звуки, которые вы не хотите передавать в динамики. На самом деле кроссоверы — это фильтры, которые значительно уменьшают количество нежелательных звуковых частот, передаваемых в динамики.

Чем кроссоверы полезны для динамиков?

Кроссоверы

очень важны для автомобильной аудиосистемы, так как они помогают нам справиться с плохими корпусами, в которых они используются, а также с недостатками, которые есть у маленьких динамиков.Некоторые из наиболее распространенных размеров динамиков, устанавливаемых на заводе или продаваемых для вторичного использования, например, размеры 3,5 ″, 4 ″ и 5,25 ″, могут быть ужасными для воспроизведения низких частот, приводя к плохому звуку и уродливым искажениям.

Что еще хуже, громкоговорители в автомобилях, грузовиках и даже на лодках часто устанавливаются в местах, где невозможно получить отличный звук, потому что они пропускают воздух и не образуют хороший корпус для правильной передачи звука, в отличие от домашних стереодинамиков. . Это означает, что они плохо пропускают воздух и могут легко «выйти на дно», например, при сильном воздействии басовых звуков.

Одна из причин, по которой кроссоверы так полезны, заключается в том, что мы можем использовать их для блокировки ужасно звучащих звуковых частот, которые обычно вызывают эти и другие проблемы.

Основные сведения о кроссовере

Когда мы думаем о музыкальных сигналах, мы не всегда осознаем важные вещи, происходящие за кулисами. Фактически, вы почти никогда не найдете и никогда не найдете в акустической системы с хорошим звуком, в которой не использовались бы один или несколько типов кроссоверов; — вот насколько они важны для отличного звука.

Кроссовер (кроссовер аудио) — это электрическая или электронная компонентная схема, состоящая из частей, которые реагируют на определенные частоты и предназначенные для устранения нежелательных диапазонов звука, попадающих в динамики.

Кроссоверы позволяют желаемому диапазону звука проходить без изменений и эффективно блокируют звуковые диапазоны, превышающие предел, называемый частотой среза.

Схема кроссовера может использоваться только для одного канала динамика или в сочетании с другим для разделения и направления звука наиболее подходящими для его воспроизведения динамиками.В автомобильной аудиосистеме наиболее распространенные кроссоверы динамиков используются в 2-полосных коаксиальных и компонентных динамиках.

Простые кроссоверы динамиков также могут быть добавлены в ряд с динамиками, чтобы также блокировать низкие частоты.

Какие 3 типа кроссоверов используются в автомобильной аудиосистеме?

Есть 3 типа кроссоверов:

  1. Активные (электронные) кроссоверы — работают в сигнальном тракте (линейные сигналы)
  2. Пассивные (динамические) кроссоверы — работают в усиленном тракте динамиков после усилителя
  3. Цифровые (программные) кроссоверы — они работают со звуком в области цифровой музыки

1.Активные (электронные) кроссоверы

Пример внешнего (дополнительного) электронного (активного) двухполосного кроссовера. По сути, они такие же, как электронные кроссоверы, встроенные во многие усилители, которые вы можете купить сегодня. Некоторые предлагают еще несколько вариантов, но, в отличие от прошлых лет, в наши дни они все менее и менее важны. Большинство современных усилителей включают в себя то, что вам уже нужно.

В активных кроссоверах

используются электрические компоненты, такие как транзисторные микросхемы, называемые операционными усилителями (операционные усилители), которые ведут себя так же, как их гораздо более крупные и гораздо менее эффективные кроссоверы для динамиков.

Они предлагают множество преимуществ (особенно их компактный размер) и могут быть спроектированы так, чтобы позволить вам выбирать между использованием без кроссовера, высоких или низких частот. В отличие от пассивных кроссоверов, им и требуется питание для работы и изменения сигнала, отсюда и название «активные».

Активные кроссоверы работают с сигналом линейного уровня (RCA) либо перед входами RCA усилителя (в дополнительных внешних кроссоверах, которые вы можете купить), либо внутри усилителя. Выходной сигнал электронного кроссовера должен быть усилен, в отличие от динамических (пассивных) кроссоверов, которые вы подключаете между усилителем и динамиками.

2. Пассивные (акустические) кроссоверы

«Пассивные» кроссоверы — это кроссоверы, в которых без источника питания используются катушка индуктивности и конденсаторы, чтобы отфильтровать звуки, которые вы не хотите доносить до динамиков. Обычно они используются для небольших динамиков, таких как твитеры, 2-полосные коаксиальные динамики и компонентные акустические системы, потому что они относительно доступны в таких ситуациях.

Пассивные динамики не используются для блокировки средних и высоких частот («высоких») от сабвуферов, потому что размер необходимых катушек индуктивности был бы очень большим — и к тому же дорогим! Кроме того, в этом случае они на намного на менее эффективны, чем электронные.

Это одна из причин, по которой встроенные кроссоверы низкочастотного динамика в усилителях так хороши.

3. Цифровые (программные) кроссоверы

Программные эквалайзеры и кроссоверы используют расширенные программные процедуры для изменения звука в «цифровой области». Это означает, что они могут изменять звук (или фильтровать его, как это делают кроссоверы), работая только с цифровым музыкальным сигналом. Это делает их более сложными, но экономит место и деньги, поскольку уменьшает размер и необходимую электронику.

Этот тип реализован в программном коде ресиверов домашнего кинотеатра, автомагнитол или цифровых аудиопроцессоров. Программные кроссоверы обычно работают за счет реализации математических функций, которые изменяют выходной сигнал в зависимости от его частоты.

Это , действительно, сложная тема, но основные концепции понять нетрудно. Используя специальные формулы, можно реализовать не только различные типы кроссоверов, но и эквалайзеры, которые будут работать с музыкальным сигналом, представленным в виде двоичного цифрового числа.

Это функция, позволяющая сэкономить средства и место, поскольку для ее работы требуется всего несколько частей, если они вообще есть. Однако для этого обычно требуются более специализированные микропроцессоры или микросхемы процессора цифровых сигналов (DSP).

Какие частоты кроссовера подходят для автомобильной аудиосистемы?

В пределах диапазона звука, который могут слышать ваши уши, в большинстве случаев частоты кроссовера обычно попадают в небольшой диапазон, который вы, вероятно, будете использовать для высокочастотных динамиков (верхний проход), широкополосных динамиков (верхний проход) и сабвуферов (низкочастотный). проходить).

По правде говоря, не существует «идеального» набора частот кроссовера, который работал бы для на каждые динамиков в каждом автомобиле. Это практически невозможно, потому что почти все используют разные динамики, разную настройку и так далее.

Однако — это одни из наиболее распространенных частот, которые хорошо работают во многих случаях.

Таблица рекомендуемых частот кроссовера

Тип динамика / системы Частота кроссовера.& Тип Банкноты
Сабвуферы 70-80 Гц (низкие частоты)

Хороший низкочастотный диапазон для низких частот сабвуфера и блокирования среднечастотных звуков. Лучше всего для чистых, чистых басов, которые «поражают».»

Автомобильные основные (широкополосные) динамики 56-60 Гц (высокие частоты)

Блокирует низкие частоты, вызывающие искажение звука или выход динамиков. Отличный компромисс между широкополосным звуком и среднечастотными басами.

Твитеры или 2-полосные динамики 3-3.5 кГц (высокие частоты или высокие / низкие частоты)

Большинство 2-полосных или однополосных кроссоверов (твитеров) используют частоту, близкую к этой, так как большинство твитеров не могут обрабатывать звуки ниже этого диапазона. То же самое для вуферов выше этого диапазона.

СЧ / НЧ динамик 1–3,5 кГц (низкие частоты)

Низкочастотные динамики и многие среднечастотные динамики не работают выше этого общего диапазона.Они плохие для высоких частот, и нужно добавить твитер.

3-ходовая система 500 Гц и 3,5 кГц (точки кроссовера вуфера / твитера)

Подобно 2-ходовым системам, верхняя частота. будет то же самое. Среднечастотные драйверы в 3-полосной системе часто не работают при частотах ниже 500 Гц или 250 Гц во многих случаях.

Как установить частоту кроссовера для динамиков на усилителе

Как настроить параметры фильтра высоких частот на усилителе (для основных динамиков)

Большинство людей обычно используют автомобильный усилитель в одной из нескольких основных систем:

  1. Передние и задние широкополосные динамики без сабвуфера
  2. Передние и задние широкополосные динамики плюс сабвуфер
  3. Схема сабвуфера

Для случаев № 1 и 2, если ваш усилитель имеет встроенный кроссовер, вы можете использовать кроссовер с пропусканием верхних частот, чтобы блокировать низкие частоты, которые маленькие колонки просто не могут воспроизводить хорошо, если вообще воспроизводят. В результате вы сможете использовать основные динамики с большей громкостью и меньшими искажениями.

Мы хотим заблокировать только тот определенный диапазон низких частот, с которым могут работать сабвуферы. Мы не хотим блокировать низкие частоты в нижней части среднего диапазона, как вокал в музыке (например, около 100–120 Гц или около того). 60–70 Гц или около того — довольно распространенные частоты кроссовера, которые обычно хорошо работают.

Регулировка кроссовера высоких частот усилителя

Для усилителей с регулируемыми кроссоверами выполните следующие шаги:

  • Отключить эквалайзер или функции усиления низких частот
  • Установите переключатели кроссовера переднего канала или переднего и заднего (если используются оба) в положение «HP» или как бы они ни были обозначены для функции пропускания высоких частот.
  • Установите регулятор частоты кроссовера на самое низкое значение (обычно это около 50 Гц для большинства усилителей).
  • С помощью небольшой отвертки слегка поверните — примерно на 1/8 оборота. Это должно быть в диапазоне 60-70 Гц.

Примечание: Не все усилители имеют регулируемое управление. В некоторых (особенно сверхкомпактных моделях) используются только фиксированные частоты и переключатели. В этом случае попробуйте использовать положение переключателя, наиболее близкое к высокочастотному диапазону 60–70 Гц.

Как установить параметры частоты кроссовера сабвуфера

Аналогичным образом выполните следующие действия для настройки частоты сабвуфера и кроссовера:

  • Отключить эквалайзер или функции усиления низких частот
  • Установите переключатель кроссовера в положение «LP» или другое обозначение для низких частот
  • Установите регулятор частоты кроссовера на самое низкое значение (обычно это около 50 Гц для большинства усилителей).
  • С помощью небольшой отвертки слегка поверните — примерно на 1/8 оборота. Это должно быть около 70 Гц
  • При необходимости отрегулируйте: Если вас не устраивает нижний диапазон (диапазон воспроизводимых басов), не бойтесь немного отрегулировать регулятор частоты.
СОВЕТ: При приличной мощности и хорошем корпусе динамика, правильно подобранном для сабвуфера, у должны быть чистые, чистые басы.

Тем не менее, я видел много случаев, когда сабвуфер, установленный в корпусе сабвуфера неправильного типа, воспроизводил мягкий плохой звук.Кроссовер не может решить эту проблему.

Какой кроссовер мне нужен? Есть ли разница?

В некоторых случаях вы можете выбрать один из нескольких кроссоверов крутизны (крутизна среза) на вашем усилителе или других компонентах. Как я упоминал ранее, крутизна, насколько эффективен кроссовер, позволяет меньшему количеству нежелательных звуков достигать ваших динамиков, при этом более высокие значения более эффективны.

И, как я уже упоминал ранее, -12 дБ на октаву («-12 дБ / октава») очень часто встречается в автомобильной аудиосистеме.Хотя может показаться, что здесь применимо правило «чем больше, тем лучше», правда в том, что большую часть времени крутизна кроссовера 12 дБ или 18 дБ / октава — это все, что вам нужно.

Почему некоторые электронные устройства предлагают больше крутых спусков?

Некоторые усилители, головные устройства и цифровые процессоры / эквалайзеры для автомобильной аудиосистемы предлагают больше возможностей кроссовера для людей, которым требуется расширенное управление, особенно если вы работаете над аудиосистемой высокого класса. Например, при двухканальном усилении громкоговорителей (с использованием электронного кроссовера и отдельных каналов усилителя для высокочастотного динамика, среднечастотного динамика и т. Д.) Вы можете воспользоваться естественным поведением каждого динамика и получить сверхдетальный контроль над посылаемыми вами сигналами. им.

Это, кстати, гораздо более сложная тема, и она заслуживает отдельной статьи.

Тем не менее, вот основные правила для кроссоверов, которые подойдут для 90% людей:

  • Настройка 12 / дБ является хорошей и в большинстве случаев подойдет для сабвуферов (нижних частот) и широкополосных динамиков (верхних частот).
  • Однако 18 дБ / октава может быть лучше для некоторых сабвуферов в зависимости от вашего конкретного сабвуфера, корпуса и того, как ваш автомобиль изменяет звук.В этом случае поэкспериментируйте с настройкой -18 дБ и посмотрите, как это звучит.
  • 6 дБ / октава — это немного плохо и пропускает звуки, которые могут «замутить» звук и просто недостаточно хороши для низкочастотных динамиков. Я не рекомендую это в большинстве случаев.

В большинстве случаев основная цель состоит в том, чтобы иметь одинаковый порог среза на одной и той же частоте. Цель в идеальных условиях состоит в том, чтобы динамики точно соответствовали друг другу, чтобы в их звуке не было большого перекрытия и пробелов.

Однако в реальном мире это определенно на много и на сложнее. Однако, по моему опыту, 12 дБ на октаву работают хорошо и достаточно эффективны, чтобы существенно повлиять на звучание вашей системы.

Больше информации о динамиках и кроссовере, чтобы увидеть

Ознакомьтесь с другими моими замечательными статьями, которые вам понравятся:

Есть вопросы или предложения, с которыми я могу помочь? Оставьте комментарий ниже или отправьте сообщение через мою страницу контактов. Спасибо!

Как установить частоту кроссовера для автомобильной аудиосистемы

Если вы похожи на большинство людей, вам нравится играть в стереосистему в машине во время вождения.Слушаете ли вы подкаст во время утренней поездки на работу или увеличиваете громкость любимых песен, наши автомобильные аудиосистемы являются неотъемлемой частью общего впечатления от вождения.

Автомобильная аудиосистема лучше всего звучит, когда все настроено правильно и находится в оптимальном рабочем состоянии. Многие не знают, что установка кроссовера в вашем автомобиле может сделать вашу звуковую систему еще лучше. Так что же такое частоты кроссовера? Как они работают? А как бы вы установили частоту кроссовера для автомобильной аудиосистемы?

Хотя на первый взгляд все это может показаться немного запутанным, подробное объяснение этих терминов значительно упростит понимание того, почему кроссоверы так заметны в наших автомобильных аудиосистемах.

Что такое частота?

В физике частота определяется как количество волн, которые проходят фиксированную точку за единицу времени. Он также определяется как количество циклов или вибраций, которым подвергается тело в периодическом движении за одну единицу времени.

«Неподвижным местом» может быть любое количество мест, включая наушники, динамики, усилители или любой акустический компонент. Частотная характеристика показывает, насколько хорошо конкретный производитель звука может воспроизводить все тона, которые мы слышим.

Частота измеряется в герцах (Гц), а диапазон слышимости человека составляет от 20 Гц до 20 кГц. Частотная характеристика разделена на три основных сегмента: низкие, средние и высокие частоты.

Что такое частота кроссовера?

Проще говоря, кроссовер — это частота, на которой звук переходит от одного источника звука к другому, часто к динамику. В пассивном динамике компоненты электронного кроссовера определяют переход звука от каналов динамика к сабвуферу.

Каждый динамик в вашей автомобильной аудиосистеме имеет частоту кроссовера, которая обычно устанавливается в AV-ресивере процессором. Этот процессор отфильтровывает низкие частоты из каналов динамиков и перенаправляет их на канал сабвуфера. Этот процесс называется цифровым управлением басами, и он создает бесшовное сочетание звука между сабвуфером и каналами динамиков.

Во многих случаях частоты кроссовера устанавливаются для каждого канала AV-процессором во время автокалибровки. Однако частоту кроссовера можно также установить вручную, когда необходима дальнейшая оптимизация.

Зачем динамикам в наших автомобилях нужны кроссоверы?

Хотя наши автомобильные динамики могут воспроизводить наши любимые мелодии одним поворотом циферблата, они не лишены недостатков.

Наиболее распространенные размеры динамиков, устанавливаемых на заводе, — 3,5 дюйма, 4 дюйма или 5,25 дюйма. Эти меньшие размеры динамиков обеспечивают минимальное воздействие низких частот, что затрудняет слышимость (или ощущение) ваших басовых тонов при воспроизведении звука.Хуже того, они могут искажать звук, когда вы пытаетесь устранить проблему с помощью ручной настройки эквалайзера. Кроссоверы помогают, потому что они блокируют ужасно звучащие звуковые частоты, которые вызывают только проблемы.

Кроссоверы — это электронные компоненты, предназначенные для реагирования на определенные частоты. С точки зрения непрофессионала, каждый кроссовер может быть настроен на желаемый спектр звука, при котором проходят только частоты в этом конкретном диапазоне.

Типы частот кроссовера для автомобильной аудиосистемы

Существует три типа кроссоверов:

  • Активные (электронные) кроссоверы используют твердотельные компоненты и часто встроены в усилители (но также могут быть приобретены отдельно ).Термин «активные» означает, что для их работы необходимо питание.
  • Пассивные кроссоверы (динамики) не требуют источника питания для работы, как активные кроссоверы. Вместо этого они располагаются между усилителем и динамиками, где отфильтровывают нежелательные частоты. Пассивные кроссоверы часто бывают в виде встроенных динамиков.
  • Цифровые (программные) кроссоверы работают в области цифровой музыки. Этот тип кроссовера реализован в программном коде автомагнитол.

Имейте в виду, что не существует идеального набора частот кроссовера, который работал бы для каждой колонки в каждой машине. Практически во всех ситуациях кроссоверы потребуют некоторой настройки для оптимизации их эффективности.

Рекомендуемые частоты кроссовера

В зависимости от конкретного типа акустической системы в вашем автомобиле эти частоты могут незначительно отличаться. Но мы создали список частотных диапазонов, которые будут хорошо работать в большинстве ситуаций:

  • Сабвуферы: 70-80 Гц (низкие частоты), самая важная цель кроссовера сабвуфера — блокировать звуки среднего диапазона
  • Основные динамики автомобиля : 50-60 Гц, наиболее важным элементом кроссоверов для основных динамиков является блокировка низких частот (частоты 80 Гц и ниже)
  • 2-полосные динамики: 3–3.5 кГц (верхний проход)
  • Среднечастотный диапазон: 1-3,5 кГц
  • 3-полосная система: 300 Гц и 3,5 кГц

Настройка частоты кроссовера

Если в вашем автомобиле есть современный AV-ресивер с автоматическим эквалайзером программа, считайте, что вам повезло. Автомобили, на которых установлена ​​эта программа, автоматически назначают правильную частоту кроссовера, поэтому лучше оставить эти настройки такими, какие они есть, поскольку они уже специально адаптированы к вашей автомобильной аудиосистеме.

Для автомобилей без современного AV-ресивера самостоятельная установка частоты кроссовера требует немного времени и терпения.Это процесс, который требует длительного прослушивания и настройки, пока вы не добьетесь наилучшего звучания.

Вот шаги для установки частоты кроссовера:

  • Определите частотный диапазон ваших динамиков. Воспроизведите музыку или звук с динамическим частотным диапазоном (что-то с низкими, средними и высокими звуками). Послушайте немного и определите, в каком диапазоне сейчас звучит лучше всего.
  • Установите точку кроссовера примерно на 10 Гц ниже самой низкой частоты, которую ваши динамики могут воспроизводить без проблем.(имейте в виду, что наиболее частая рекомендация для частоты кроссовера — 80 Гц).
  • Еще раз включите музыку. Но на этот раз медленно увеличивайте громкость ресивера, пока не услышите, что звук начинает искажаться. Как только вы достигнете уровня громкости, на котором начинается искажение, уменьшите громкость до тех пор, пока музыка снова не станет чистой, и обратите внимание на громкость ресивера в этот момент. Это значение представляет собой пороговое значение громкости вашего ресивера.
  • Теперь установите усиление усилителя сабвуфера на минимально возможное значение (полностью против часовой стрелки).Оттуда включите фильтр нижних частот и установите его на максимальную мощность (по часовой стрелке).
  • Включите звук. Слушайте и ждите плавного перехода между динамиками и сабвуфером. В идеальном случае вы не различите самостоятельно басовый сигнал; должно звучать так, как будто все играет в унисон.
  • Если вы слышите басы при установке частоты кроссовера, попробуйте отрегулировать громкость до тех пор, пока он не будет соответствовать выходному сигналу ваших основных динамиков. Для этого увеличьте громкость ресивера до максимального значения без искажений (пороговое значение).С этого момента медленно увеличивайте усиление на усилителе сабвуфера, пока басы не будут сбалансированы с остальным звуковым спектром.

Вам нужен профессионал?

Хотя это может показаться довольно сложным, установка кроссоверов не так уж и сложна, если вы вооружены соответствующими знаниями. Пассивные кроссоверы относительно просты, поскольку вам нужно только подключить кроссовер между усилителем и динамиками. С другой стороны, установка активного кроссовера требует нескольких дополнительных шагов и может потребовать определенного уровня знаний.Активным кроссоверам требуется питание, поэтому вам придется подвести провода питания и заземления к каждому устройству. Если вы собираетесь делать это самостоятельно, лучше всего заземлить кроссовер в том же месте, где вы заземлили свой усилитель.

Ответ на вопрос, нужен ли вам профессионал, заключается в ваших знаниях и опыте работы с автомобильными аудиосистемами. Предположим, у вас практически нет практического опыта в установке автомобильных аудиосистем. В таком случае мы предлагаем вам воспользоваться услугами специалиста по автомобильной аудиосистеме и настроить кроссоверы у профессионалов.

Сводка

Понимание того, как правильно установить частоту кроссовера для автомобильной аудиосистемы, начинается со всесторонних знаний о том, как сконфигурирована ваша аудиосистема. Тип ресивера и громкоговорителей напрямую влияет на частоту кроссовера. Хотя мы изложили основные шаги, имейте в виду, что могут быть и другие рекомендации, отличные от упомянутых выше. В конце концов, точная настройка — самый важный элемент успешного кроссовера.Пусть эти рекомендации будут общим руководством, но учтите, что окончательные настройки зависят от вашей тонкой настройки и качества звука, которое вы считаете наиболее идеальным.

Что такое кроссоверная сеть для динамиков? (Активный и пассивный) — Мой новый микрофон

Знаем мы о них или нет, кроссоверные сети используются почти во всех наших громкоговорителях и играют важную роль в том, как мы слышим драйверы громкоговорителей.

Что такое кроссоверная сеть динамиков? Кроссовер динамика — это сеть фильтров, которые разделяют полосы частот входного аудиосигнала и выводят каждую полосу на драйвер, который лучше всего подходит для ее воспроизведения.Например, низкие частоты отправляются на низкочастотный динамик, средние частоты отправляются на среднечастотный динамик, а высокие — на высокочастотный динамик.

В этой статье мы подробно обсудим кроссоверы динамиков. Мы коснемся дизайна и функциональности пассивных и активных кроссоверов, а также того, как они вписываются в дизайн динамиков.


Что такое кроссовер для динамиков?

К сожалению, драйверы динамиков плохо воспроизводят весь диапазон слышимых частот.Поэтому обычно требуется несколько динамиков для покрытия от 20 Гц до 20 000 Гц.

При правильной конструкции динамиков кроссоверные сети эффективно разделяют полнодиапазонный аудиосигнал на меньшие полосы частот, которые каждый динамик может точно воспроизвести. Следовательно, они критически важны для правильной работы динамика.

Есть 3 типа фильтров, которые мы можем найти в кроссоверной сети динамиков. Их:

  • Фильтр нижних частот: фильтр нижних частот (также известный как фильтр верхних частот) позволяет низким частотам проходить без фильтрации, в то время как он отфильтровывает или «обрезает» высокие частоты.
  • Фильтр высоких частот: фильтр высоких частот (также известный как фильтр низких частот) позволяет пропускать высокие частоты без фильтрации, в то время как он фильтрует или «обрезает» низкие частоты.
  • Полосовой фильтр: полосовой фильтр можно рассматривать как комбинацию LPF и HPF. Это позволяет пропускать конкретную полосу частот, отфильтровывая частоты выше верхней точки полосы и частоты ниже нижней точки полосы.

Для получения дополнительной информации об упомянутых выше фильтрах ознакомьтесь со следующими статьями «Мой новый микрофон»:
• Audio EQ: что такое фильтр низких частот и как работают фильтры LPF?
• Audio EQ: что такое фильтр высоких частот и как работают фильтры высоких частот?
• Что такое микрофонный фильтр высоких частот и зачем он нужен?
• Audio EQ: что такое полосовой фильтр и как работают фильтры BPF?

Об аудио фильтрах нужно много знать.Настолько, что они заслуживают нескольких статей для себя.

Для этой статьи просто знайте, что они работают для удаления частот в аудиосигнале выше и / или ниже определенных точек отсечки.

Многодрайверные динамики

Как уже упоминалось, динамикам почти всегда требуется несколько драйверов для воспроизведения всего слышимого диапазона частот. Так обстоит дело с динамиками с подвижной катушкой, которые составляют подавляющее большинство динамиков на рынке.

У каждого драйвера, к сожалению, ограниченная частотная характеристика.Он может воспроизводить только определенный диапазон частот с четкостью, громкостью и эффективностью, необходимыми для громкоговорителя.

Итак, динамики обычно конструируются с несколькими драйверами. Они известны как:

  • 2-полосные динамики: эти динамики имеют 2 динамика (обычно низкочастотный динамик и высокочастотный динамик) и основаны на двухполосном кроссовере (низкие и высокие частоты).
  • 3-полосные динамики: эти динамики имеют 3 динамика (обычно низкочастотный динамик, среднечастотный динамик и высокочастотный динамик) и используют трехполосный кроссовер (низкие, средние и высокие частоты).
  • 4-полосные динамики: эти динамики имеют 4 динамика (часто низкочастотный динамик, среднечастотный динамик, высокочастотный динамик и сверхвысокочастотный динамик) и основаны на 4-полосном кроссовере (низкие, средние / низкие-средние, высокие / высокие частоты). -середина, высокие / сверхвысокие частоты)

И так далее…

Сабвуферы обычно делятся отдельно из-за их особых требований (большие корпуса, дополнительное усиление / мощность, расположение в помещении и т. Д.). Однако сабвуферы также используют кроссоверы, чтобы управлять только самыми низкими частотами аудиосигнала.

Чтобы узнать больше о различных типах динамиков, ознакомьтесь с моей подробной статьей Различия между среднечастотными динамиками, твитерами и вуферами

Зачем нужны кроссоверные сети для динамиков?

Справедливый вопрос, который можно задать, звучит примерно так:

«Если драйверы динамика предназначены только для воспроизведения определенной полосы частот, почему мы не можем просто послать им полный аудиосигнал и позволить им воспроизводить только то, что они могут?»

Ответ на этот вопрос касается эффективности и долговечности динамиков, а также общей частотной характеристики динамика в целом.

Допустим, у нас есть 3-полосный динамик без кроссовера. Вот проблемы, которые могут возникнуть:

Каждый драйвер будет тратить энергию, пытаясь воспроизвести частоты, для которых он не предназначен.

Эта потеря энергии делает всю систему менее эффективной и может даже вызвать повреждение, о котором мы скоро поговорим.

Пределы частотной характеристики каждого драйвера могут частично перекрываться с соседним драйвером.

Например, будет перекрытие между верхним диапазоном частотной характеристики низкочастотного динамика и нижним диапазоном частотной характеристики среднечастотного динамика.То же самое касается среднечастотного динамика и твитера.

Обратите внимание, что в противном случае динамик будет иметь характерные выемки в общей частотной характеристике и, вероятно, будет звучать ужасно.

Наконец, энергия нижних частот аудиосигнала вполне может взорвать динамик твитера на достаточно высоком уровне. Избыточная потраченная впустую энергия может нагреться и расплавить звуковую катушку твитера. Точно так же чрезмерное отклонение, вызванное высокой амплитудой низких частот, может повредить твитер.

Итак, кроссоверы для динамиков необходимы по трем основным причинам:

  • Для повышения эффективности.
  • Чтобы избежать перепроизводства «промежуточных» частот.
  • Во избежание повреждения меньших драйверов.

Однажды я слышал, как кто-то сравнил аудио кроссовер с гаишником, и мне понравилась аналогия.

Кроссовер, как и координатор трафика, отправляет частоты туда, куда им нужно.При этом он делает систему более эффективной, позволяет избежать пробок в определенных точках частотной характеристики и помогает предотвратить несчастные случаи.


Активный Против. Кроссоверы с пассивными динамиками

Теперь, когда мы понимаем, что такое кроссоверы для динамиков, мы можем взглянуть на различные типы.

Так же, как есть активные и пассивные динамики, есть также кроссоверы для активных и пассивных динамиков.

Как вы можете догадаться, активные кроссоверы используются в активных динамиках, а пассивные кроссоверы используются в пассивных динамиках.

Для получения дополнительной информации о пассивных и активных динамиках ознакомьтесь с моей статьей В чем разница между пассивными и активными динамиками?

Так в чем разница между активными и пассивными кроссоверами? В следующей таблице представлен общий обзор, прежде чем мы будем сравнивать и сравнивать:

Активные кроссоверы Пассивные кроссоверы
Для работы требуется внешнее питание. Не требует внешнего питания для работы.
Обработка аудиосигналов линейного уровня на их входе. Работа со звуковыми сигналами уровня динамиков.
Фильтр перед усилением. У каждого драйвера есть свой усилитель. Фильтрация уже усиленных сигналов. Положитесь на внешние усилители.
Большой контроль над громкостью каждой полосы. Нет контроля громкости каждой полосы.

Требования к питанию

Пассивные кроссоверы

состоят из пассивных электрических компонентов (катушек индуктивности, конденсаторов и резисторов) и, следовательно, не требуют внешнего питания для работы.

С другой стороны, активные кроссоверы

имеют компоненты операционного усилителя (ОУ), которым для правильной работы требуется питание. У них также есть вышеупомянутые катушки индуктивности, конденсаторы и резисторы.

Обратите внимание, что активные динамики также требуют отдельного усилителя мощности между каждой полосой кроссовера и предполагаемым драйвером. Этим усилителям также требуется питание.

Входные уровни

Активные кроссоверы устанавливаются между источником звука и усилителями или активным динамиком.Следовательно, они предназначены для работы со звуком линейного уровня на своих входах и в цепях.

Упрощенный поток сигналов активного динамика

Относительно низкое напряжение сигналов линейного уровня позволяет активным кроссоверам использовать в своей конструкции операционные усилители и иметь менее надежные катушки индуктивности, конденсаторы и резисторы.

Пассивные кроссоверы

, наоборот, предназначены для обработки уже усиленного звука уровня динамиков на их входах, когда они помещаются между усилителем и драйверами пассивного динамика.

Упрощенный поток сигналов пассивных динамиков

Существуют ограничения, с которыми могут справиться мощные пассивные кроссоверы.

Катушки индуктивности ограничены в создаваемых ими магнитных полях. Конденсаторы имеют максимальное допустимое напряжение. Пассивные кроссоверные сети могут перегреться и выйти из строя, если уровень сигнала динамика слишком велик.

Усилитель (и)

Продолжая сказанное выше, пассивные кроссоверы ставятся после усилителя в сигнальной цепи, а активные кроссоверы ставятся перед усилителями в сигнальной цепи.

Пассивный динамик основан на усилителе мощности, который усиливает весь аудиосигнал, прежде чем он попадет на кроссовер. Как упоминалось ранее, этот сигнал уровня динамика может плохо сказаться на пассивном кроссовере. Пассивный кроссовер нуждается в надежных компонентах, чтобы справиться с этим сильным сигналом.

Активные кроссоверные сети разделяют аудиосигнал на полосы перед отправкой каждой полосы на собственный выделенный усилитель. Это означает, что усилители будут более эффективными и будут тратить меньше энергии, поскольку не будут усиливать частоты, которые в конечном итоге не будут воспроизводиться драйвером.

Наличие отдельных усилителей позволяет лучше контролировать каждую полосу частот. Это также означает, что если какой-либо из диапазонов зажимается, это повлияет только на один драйвер.

Наличие усилителей между активными фильтрами кроссовера и драйверами также помогает упростить согласование импеданса между усилителями и драйверами.

Пассивный кроссовер эффективно устанавливает катушки индуктивности, конденсаторы и резисторы между усилителями и драйверами громкоговорителей, которые будут влиять на полное сопротивление нагрузки, подаваемое на усилитель.Эта нагрузка не всегда может быть постоянной.

С другой стороны, любой компонент, обеспечивающий усиление (например, операционные усилители), также вносит шум в сигнал. Введение шума в сигнал перед усилителями мощности делает шум еще хуже. Это минус активных ораторов.

Контроль

Пассивные кроссоверные сети

предназначены для работы в определенных точках кроссовера и часто создаются из определенных динамиков.

У активных кроссоверов больше контроля.Этот элемент управления включает в себя регулировки громкости и даже регулировки частоты для изменения уровня и частоты среза полос кроссовера. Это позволяет более универсально использовать их с динамиками.


Рядные кроссоверы

Линейные кроссоверы

технически пассивны еще и потому, что для их работы не требуется питание.

Однако линейные кроссоверы устанавливаются в линию перед усилителем, а не между усилителем и драйверами динамиков.

Эти кроссоверы отфильтровывают ненужные частоты из звука, прежде чем он достигнет усилителя и динамика, тем самым уменьшая энергию, которую усилитель мог бы потратить впустую.

Линейные кроссоверы

обычно используются просто как фильтры нижних частот, которые подключаются к усилителям сабвуфера.


Активные кроссоверы DSP

На рынке также представлены кроссоверы DSP (Digital Signal Processing). Эти кроссоверы по своей сути активны, поскольку АЦП и ЦАП (аналого-цифровые преобразователи и цифро-аналоговые преобразователи) необходимы и требуют питания.

С цифровой обработкой мы можем гораздо лучше контролировать пределы и уровни частотных полос кроссовера.


Плюсы и минусы пассивных и активных кроссоверов

Рискуя повториться, давайте рассмотрим все плюсы и минусы пассивных кроссоверов и активных кроссоверов. Начнем с пассивного дизайна.

Плюсы и минусы пассивных кроссоверов

Ниже приводится список плюсов и минусов пассивных кроссоверов:

Плюсы Минусы
Простой (plug and play) Перекрестная помеха (обратная ЭДС) с сигналом усилителя
Кабель одного динамика (на динамик) Потеря демпфирования динамика и прямое управление усилителем драйвером, особенно вблизи частоты кроссовера
Один стереоусилитель Большая нагрузка на усилитель с большими потерями, требующими большей мощности
Обычно дешевле Неравномерный фазовый сдвиг между драйверами с разным импедансом
Переменные и нелинейные характеристики при изменении мощности и температуры
Более высокий коэффициент нелинейных искажений и интермодуляционные искажения, интерференционные картины, неравномерность амплитуды, резонансы драйвера, разрушение диффузора и ухудшенная внеосевая характеристика
Более высокая вероятность отсечки усилителя и повреждения драйвера из-за более высокой мощности и сложных нагрузок с полным сопротивлением.

Плюсы и минусы активных кроссоверов

А теперь о плюсах и минусах активных кроссоверов:

Плюсы Минусы
Прямое управление каждым драйвером каждым каналом усилителя По своей сути более сложный
Простая и легкая загрузка импеданса на усилителе Потенциально повышенный шум
Отсутствие паразитных потерь мощности Количество кабелей как минимум в два раза больше
Без потери демпфирования (управление драйвером) Требуется несколько усилителей или усилителей с несколькими каналами
Меньшая вероятность отсечения при отсечении ограничена одним драйвером Обычно дороже
Согласованное поведение кроссовера независимо от уровня мощности или содержания сигнала
Меньшая нагрузка на каждый усилитель при распределении нагрузки между несколькими усилителями
Меньше искажений
Высокая гибкость и адаптируемость, особенно с технологией DSP

Какой тип кроссовера динамика лучше?

Исходя из приведенных выше утверждений, мы делаем вывод, что кроссоверы активных динамиков работают лучше.

Активные кроссоверы (вообще говоря) просто лучше звучат и решают многие проблемы, присущие пассивным кроссоверам. Единственный серьезный недостаток — это цена, которая может иметь для вас или не иметь большое значение.


Кроссоверы для встроенных и внешних динамиков

Подавляющее большинство многодрайверных динамиков, представленных сегодня на рынке (как активных, так и пассивных), имеют встроенные кроссоверные сети.

Однако существует множество сценариев, в которых требуются кроссоверы для внешних автономных динамиков, в том числе:

  • Самостоятельная сборка динамика с отдельными драйверами, корпусом, кроссовером и усилителем (ами).
  • Разделение звука перед отправкой на «обычные» динамики и сабвуфер.
  • Автомобильная аудиосистема.
  • Многодрайверные динамики без кроссовера.

Давайте теперь рассмотрим несколько примеров кроссоверов динамиков.


Примеры кроссовера динамиков

В этом разделе мы рассмотрим следующие кроссоверы динамиков:

Rane Коммерческий AC 23S

Rane Commercial AC 23S (ссылка, чтобы узнать цену на B&H Photo / Video) — это активный кроссовер, монтируемый в стойку, который может быть настроен как стерео 2-полосный или 3-полосный, или как моно 4-полосный или 5-полосный Кстати кроссовер.

Рейн AC 23S
  • Активный или пассивный: Активный
  • Входы: 2 балансных XLR (сопротивление 20 кОм)
  • Выходы: 6 балансных XLR (сопротивление 200 Ом)
    • Левый высокий
    • Левый средний / низкий
    • Левый низкий
    • Правый высокий
    • Правый средний / низкий
    • Правый низкий
  • Точки кроссовера:
    • 3-полосный диапазон низких и средних частот: 70 Гц — 1 кГц (24 дБ на октаву)
    • 3 -Полосный диапазон средних и высоких частот: 190 Гц — 7 кГц (24 дБ на октаву)
    • 2-полосный диапазон низких и средних частот: 190 Гц — 7 кГц (24 дБ на октаву)

Audiopipe CRX-203

Audiopipe CRX-203 (ссылка, чтобы узнать цену на Amazon) — это двусторонняя пассивная кроссоверная сеть, предназначенная для автомобильной аудиосистемы.

  • Активный или пассивный: Пассивный
  • Входы: 1 пара позолоченных винтовых клемм (IN– и IN +)
  • Выходы: 2 пары позолоченных винтовых клемм
    • W– и W + ( низкочастотный динамик)
    • T– и T + (твитер)
  • Точка кроссовера:
    • Низкочастотный динамик: 20 Гц — 5,6 кГц
    • Частота высокочастотного динамика: 5 кГц-20 кГц
  • Максимальная мощность на каждые кроссовер (600 Вт на пару)
  • Управляемая мощность RMS: 150 Вт на кроссовер (300 Вт на пару)
  • Eminence PXB3

    Eminence PXB3 (ссылка, чтобы узнать цену на Amazon) — это пассивный трехполосный кроссовер с точками кроссовера на 500 Гц и 5000 Гц.

    Eminence PXB3
    • Активный или пассивный: Пассивный
    • Входы: 1 пара клемм (IN + и IN–)
    • Выходы: 3 пары клемм
      • M + и M– (среднечастотный динамик)
      • W + и W– (низкочастотный динамик)
      • T + и T– (высокочастотный динамик)
    • Точки кроссовера:
      • Низкие-средние: 500 Гц
      • Средне-высокие: 5 кГц
    • Среднеквадратичная мощность: 400 Вт

    Обратите внимание, что, как и в Audiopipe CRX-203, мы можем видеть на печатной плате катушки индуктивности и конденсаторы Eminence PXB3.

    SPL Кроссовер

    SPL Crossover (ссылка, чтобы узнать цену на B&H Photo / Video) — это активный аналоговый двухполосный кроссовер для координации ваших основных динамиков с сабвуфером, причем это делается без какого-либо DSP или аналого-цифровой технологии.

    SPL кроссовер

    Устройство разделяет ваш сигнал, направляя звук средних и высоких частот на основные мониторы, а низкие частоты направляет на сабвуфер. В конструкции используется технология шины 120 В SPL для обеспечения высокого запаса по уровню и кристально чистых характеристик, а также используются переключатели и потенциометры для выбора между частотами кроссовера, фазовыми положениями, низким уровнем и т. Д.

    Он разработан для работы как с конфигурациями 2.1, так и с 2.2, поэтому, если вы используете стереофонические сабвуферы, это устройство будет подходящим для вас.

    • Активный или пассивный: Активный
    • Входы:
      • 2 (левый и правый) симметричный XLR (импеданс 20 кОм)
      • 2 (левый и правый) несимметричный RCS (импеданс 20 кОм)
      • 1 TS 3,5 мм (контроль)
    • Выходы:
      • 4 балансных XLR
        • Низкий выход, левый
        • Низкий выход, правый
        • Средне-высокий выход, левый
        • Средне-высокий выход, правый
      • 4 ТУ 3.5 мм (элемент управления)
        • Низкий выходной сигнал слева
        • Низкий выходной сигнал справа
        • Средне-высокий выходной сигнал слева
        • Средне-высокий выходной сигнал справа
    • Точки кроссовера: от 50 до 120 Гц с 6 различными ступенями (12 дБ или 24 дБ / октава)
      • 50 Гц
      • 60 Гц
      • 70 Гц
      • 85 Гц
      • 100 Гц
      • от 120 Гц до 300 кГц бесступенчатая

    Harrison Labs FMOD In-Line

    Линия FMOD компании

    Harrison Labs имеет линейный ФНЧ 50 Гц (ссылка, чтобы узнать цену на Amazon) и линейный фильтр высоких частот 50 Гц (ссылка, чтобы проверить цену на Amazon).Каждый из этих «линейных кроссоверов» поставляется в виде набора из двух и подключается через RCA

    . Harrison Labs FMOD 50 Гц LPF (слева) и HPF (справа)

    miniDSP 2 × 4

    miniDSP 2 × 4 (ссылка, чтобы узнать цену на Amazon) в коробке представляет собой гибкий карманный процессор DSP с 2 аналоговыми входами и 4 аналоговыми выходами.

    miniDSP 2 × 4

    В сочетании с дополнительным программным обеспечением для программирования, можно настроить встроенные фильтры обработки звука в реальном времени из среды ПК или Mac.

    После настройки платы устройство работает автономно и больше не требует компьютера.

    Этот 2-полосный или 4-полосный цифровой кроссовер отлично подходит в качестве процессора сабвуфера; как автомобильный аудиокроссовер, так и в аудиопроектах DIY.

    • Активный или пассивный: Активный (DSP)
    • Входы: 2 (левый и правый) небалансных RCA (импеданс 6 кОм)
    • Выходы: 4 несимметричных RCA (импеданс 560 Ом)
    • Точки кроссовера: от 50 до 120 Гц с 6 различными ступенями (12 дБ или 24
    • Разрешение данных АЦП / ЦАП: 24 бита
    • Процессор цифрового сигнала: 28/56 бит DSP процессор с обработкой двойной точности

    В чем разница между активным и пассивным динамиком? Простая разница между активными и пассивными динамиками заключается в том, что активные динамики требуют питания, а пассивные — нет.Это связано с тем, что активные модели имеют встроенные усилители, а пассивные модели требуют внешних усилителей.

    Для получения дополнительной информации о пассивных и активных динамиках ознакомьтесь с моей статьей В чем разница между пассивными и активными динамиками?

    Можно ли подключить пассивный динамик к активному? Нет. Усилители в активном динамике спроектированы в контексте активной кроссоверной сети и предназначены для управления отдельным драйвером (ами) активного динамика.Подключение пассивного динамика к активному не будет работать последовательно по этой причине и не будет работать параллельно, так как он будет принимать только линейный уровень (иначе активный динамик будет получать уровень динамика от внешнего усилителя пассивного динамика).

    Как сделать кроссовер для динамиков

    Теперь, когда динамиков собраны и закончены, я могу перейти к проектированию и сборке кроссовера. На самом деле, я разработал это до начала сборки, так как это действительно хорошая идея, чтобы проработать все детали, прежде чем вы начнете вырезать части.

    «Я поясню — заголовок должен гласить, как сделать (простой) кроссовер для динамика»

    Перед проектированием кроссовера вам необходимо знать частоту кроссовера и насколько крутым будет спад. В моем случае у меня есть низкочастотный динамик с эффективным частотным диапазоном примерно до 4000 Гц. Диапазон частот твитера, который я использую, составляет от 2200 Гц до 20 000 Гц. Так что где-то в диапазоне от 2500 Гц до 3000 Гц должно быть лучшим выбором для точки кроссовера. Я выбрал более низкий, основываясь на том, что я знаю о низкочастотном динамике и размере купола высокочастотного динамика (1 дюйм).

    Наклон — это порядок фильтра. Первый порядок — 6 дБ на октаву, второй — 12 дБ на октаву и так далее, и для них существует несколько различных выравниваний. Я выбрал так называемый Linkwitz — Riley 2-го порядка , и его преимущества заключаются в умеренно крутом спаде и ровном отклике в области кроссовера.

    Голова еще кружится? Это сложная тема, и здесь на много и на больше, чем у меня есть время, чтобы вдаваться в подробности. Я поясню — заголовок должен гласить «Как сделать (простой) кроссовер для колонок», потому что я на самом деле лишь поверхностно коснусь темы в этой статье.

    Если вы действительно хотите глубже погрузиться в тонкости дизайна кроссовера, приготовьтесь к многим часам чтения. Хороший ресурс — от самого человека, Linkwitz Lab содержит массу точной информации.
    И поскольку это тема, связанная со звуком, чем глубже вы пойдете, тем больше вы познакомитесь с чрезмерным акцентом на важность всего, что связано с ней, от качества компонентов до химического состава покрытия на магнитной проволоке, используемой для катушек.

    Я не шучу.

    К счастью, если ваши ожидания могут быть поставлены на ступень или две ниже, вы можете получить вполне адекватные результаты, используя базовые конструкции и детали хорошего качества.

    Вот график точки пересечения для моего:

    Не в реальном масштабе, но показывает, как работают фильтры нижних и верхних частот, ограничивая частотный диапазон, передаваемый каждому драйверу. Высокочастотный динамик передает на твитер все, что выше 2500 Гц, а низкочастотный динамик получает все, что ниже.

    Теперь, когда я определился с частотой кроссовера и настройкой, я могу спроектировать сам кроссовер. Я использовал удобный онлайн-калькулятор , чтобы получить значения компонентов:

    Не показан на этой схеме, но твитер (или вуфер) должен быть подключен в обратном порядке, так как фильтры будут выводить сигналы, сдвинутые по фазе на 180 градусов.

    Твитеры, которые я использую, имеют более высокую чувствительность, чем низкочастотный динамик, и обычно вы добавляете так называемую «L-pad», чтобы уменьшить ее до нужного уровня.Но мой слух уже не тот, что был раньше, особенно на высоких частотах, поэтому я оставлю это как часть встроенной эквализации. Эти колонки будут в основном использоваться в моем офисе для редактирования видео, которое я снимаю.

    Для давних читателей не будет сюрпризом, когда я скажу, что собираюсь использовать то, что у меня уже есть. Раньше я гораздо больше увлекался созданием акустических систем, поэтому у меня уже есть большое количество деталей. Хорошим примером является эта пара катушек 2,2 мГн (миллигенри — единица измерения индуктивности), которые я могу разделить на две части, чтобы сделать нужные мне меньшего размера:

    Я сделал простую форму намотки из ДВП и дюбеля 3/4 ″:

    И поместите полную катушку на быстро сделанную оснастку, чтобы удерживать ее, пока она разматывается:

    Технически я должен измерить фактическую индуктивность катушек, которые я пытаюсь сделать, но я полагаю, что вес даст мне приблизительную оценку.Я взвесил всю катушку, и получилось 257 грамм:

    Смотал чуть меньше половины, на оригинале осталось 141 грамм:

    Затем я мог точно настроить вес каждой катушки, чтобы приблизить ее к цели. И я должен отметить, что существует множество факторов, которые влияют на величину индуктивности катушки, от плотности ветра до диаметра отверстия и высоты ветра. Так что да, это довольно грубо, но я думаю, что это в пределах моего «достаточно близкого» диапазона.

    Четыре катушки настроены и готовы к использованию:

    Каждый кроссовер имеет одну катушку меньшего размера и одну большую.Кроме того, в нем есть два конденсатора, и, к счастью, у меня были те, которые снова были «достаточно близки» для использования:

    Для печатной платы я решил использовать несколько кусочков прозрачного акрила толщиной 1/4 дюйма.

    Отверстия посередине предназначены для стяжных лент, удерживающих катушки и конденсаторы на месте. Отверстия по краям нарезаны резьбой для крепежных винтов № 8-32, которые будут соединительными клеммами:

    Компоненты нижних частот на месте:

    Хотя это выглядит очень красиво (за исключением, может быть, небрежно намотанной катушки), было проделано много работы, чтобы собрать все это воедино.Одна из проблем заключалась в коротких выводах на (использованных) конденсаторах, которые мне пришлось удлинить:

    Сделав это таким образом, будет легче заменить компоненты, если вы не совсем довольны результатами. Действительно, дизайнер кроссовера высокого качества проведет несколько комбинаций или небольших изменений, прежде чем остановится на окончательном «озвучивании» динамика. Однако я менее требователен и вполне реалистичен в том, как легко обмануть даже исключительный слух.

    Мне нравится использовать банановые гнезда на задней панели для подключения провода динамика.Они придают аккуратный, низкий профиль и устанавливаются быстро и легко:

    Чтобы гайки, удерживающие домкрат, не открутились, я накапал немного термоклея:

    Еще один более аккуратный вариант — использовать утолщенный суперклей, но он находится внутри коробки и больше его никогда не увидят.

    Для установки кроссоверных плат внутри коробки я сделал стойки из куска пластиковой трубки 1/4 ″:

    Затем вбил четыре винта, по одному в каждом углу:

    Справа вы можете увидеть провода, идущие от банановых разъемов, а слева провода, идущие к низкочастотному и высокочастотному динамикам.

    Вы могли бы сказать: «Эй, вы можете купить готовые кроссоверы онлайн за копейки! Зачем создавать свои собственные? » И этот комментарий может относиться ко всему, что вы можете найти на этом веб-сайте — это не обладание, а действие.

    Кроме того, недорогие модели не дают возможности настраивать их и изготавливаются из компонентов низкого качества, таких как катушки с магнитным сердечником. Способ увеличить индуктивность и использовать меньше проводов — это добавить ферритовый сердечник, но катушки, сделанные таким образом, могут насыщаться и могут вызывать слышимые искажения.

    Я купил их, чтобы попробовать бок о бок с моими самодельными и, возможно, вытащить осциллограф и генератор функций, чтобы измерить, насколько точен отклик фильтра на обоих.

    Вперед! Наполнение коробки приведет к смачиванию (но не к отсыреванию — в ней нет воды!) Некоторые резонансы внутри коробки, а также заставят коробку «казаться» больше. Не вдаваясь в подробности этого эффекта, он связан с тем, что набивочный материал поглощает тепло (в форме звуковой энергии) более эффективно, чем коробчатая коробка, заполненная только воздухом.
    Вы можете рассчитывать, что это увеличение кажущегося объема будет где-то в диапазоне от 15 до 25%, поэтому это необходимо решить перед проектированием коробки, чтобы вы могли сделать ее нужного размера. Идеальный «Qtc» для запечатанного бокса — 0,7, и добавление начинки снизит Qtc для того же бокса тома. Я использовал обычный утеплитель для стен — стекловолокно — обрезанный по размеру, чтобы аккуратно поместиться внутри:

    При разработке коробки я считал увеличение громкости примерно равным объему, уменьшенному задней стороной динамиков и кроссовера, поэтому нет чистого изменения в расчетном объеме.

    С высококачественной начинкой я могу установить драйверы, начиная с твитера. Мне сначала пришлось сделать прокладку, чтобы предотвратить утечку:

    Низкочастотный динамик уже имеет прокладку, полоску самоклеящейся пены вокруг фланца. Это то, что я обычно использую, но под рукой не было:

    Еще одно замечание по драйверам: они обычно имеют только прямые отверстия, но я люблю зенковать, а затем закрашивать свежий срез черным маркером:

    Таким образом, винты сидят заподлицо и выглядят намного аккуратнее:

    Когда первый готов и установлен, я настроил тест прослушивания, и вы можете услышать его результаты в конце этого видео сборки: