Пассивные и активные перекрестные сети
Чтобы оптимизировать рабочие характеристики динамика, он должен работать в том диапазоне частот, для которого он был разработан. Низкочастотный динамик или сабвуфер не смогут точно воспроизвести высокие частоты. Твитер самоуничтожится, если вы попросите его попытаться воспроизвести низкие частоты. По этой причине мы используем трех- и четырехполосные акустические системы в большинстве автомобилей. Это означает использование перекрестных сетей.
Цель кроссовера состоит в том, чтобы разделить проходящие через него частоты. Мы собираемся углубиться в преимущества и недостатки кроссоверов, обычно используемых в автомобильных аудиосистемах.
Как работает пассивная кроссоверная сеть
Пассивная кроссоверная сеть — это компонент или группа компонентов, которые устанавливаются на акустические провода между усилителем и динамиком. Поведение этих компонентов ослабляет части сигнала, идущего к самому динамику. В пассивных сетях обычно используются четыре компонента:конденсаторы, катушки индуктивности, резисторы и защитные устройства.
Комбинация и конфигурация этих компонентов используются для создания сети фильтров нижних частот, верхних частот или полосовых фильтров. Резисторы используются для ослабления выходного сигнала устройств или иногда используются как часть частотно-зависимой схемы коррекции импеданса, называемой сетью Цобеля. Некоторые производители включают лампочки, диоды или какие-либо резисторы с положительной температурой, чтобы ограничить напряжение, которое получает твитер. Были доступны полностью пассивные активные сети (но это было долго время назад).
Как работает активный кроссовер
Активный кроссовер — это устройство, которое изменяет аудиосигнал перед усилителем. Он работает только с сигналами линейного уровня или предусилителя. Активные кроссоверы сочетают в себе операционные усилители, резисторы и конденсаторы для изменения различных частотных диапазонов сигнала. В отличие от пассивных сетей, активные кроссоверы могут быть предназначены для повышения уровня сигнала, но только в случае активных фильтров. Активные сети часто включают в себя другие функции, такие как дистанционное управление уровнем и схемы усиления басов.
Преимущества пассивных кроссоверов
Стоит отметить, что каждая пассивная сеть рассчитана на работу на определенной частоте для конкретного динамика. Если вы поменяете динамик, фильтр не будет реагировать таким же образом. В некоторых случаях, если импеданс динамика значительно отличается от того, для которого была разработана сеть, динамик может быть поврежден или часть сети может быть повреждена.
Пассивные сети просты в использовании. Вы протягиваете провод от вашего усилителя ко входу сети, затем подключаете каждый динамик к выходу. Помимо установки сети в сухом месте, где нет вибрации, это все, что вам нужно учитывать.
Некоторые пассивные сети включают некоторую форму затухания выходного уровня. Большинство используют двух- или трехпозиционный переключатель. Некоторые используют перемычки. Высококачественная сеть может включать регулируемый L-образный переключатель или потенциометр для экстремальных возможностей точной настройки.
Пассивные кроссоверы позволяют разделить мощность одного канала усилителя на два разных динамика. Меньшее количество каналов усилителя может значительно снизить стоимость системы, поскольку вам нужна только пара каналов усилителя для работы полного набора динамиков.
Ограничения пассивных кроссоверов
Поскольку пассивная кроссоверная сеть предназначена для определенной частоты, после выбора и сборки деталей невозможно изменить эту частоту без добавления новых или дополнительных деталей.
Разработка пассивного кроссовера может быть несколько сложной. Простейшие сети основаны на некоторых основных предположениях об импедансе каждого динамика на частоте кроссовера. Сложно разработать сеть, компенсирующую сложную реактивную нагрузку, создаваемую динамиками при их движении. Для этого требуется программное обеспечение для компьютерного моделирования и способ измерения импеданса и частотной характеристики динамика при различных уровнях возбуждения.
Качественные пассивные кроссоверы рассчитаны на определенное расстояние и угол между низкочастотным динамиком и твитером. Если сеть спроектирована таким образом, чтобы громкоговорители находились далеко друг от друга, сближение громкоговорителей приведет к неправильному суммированию сигналов. Даже изменение угла наклона динамика может существенно повлиять на частотную характеристику в точке кроссовера.
Пассивные перекрестные сети имеют ограничения по мощности, которую они могут выдержать. Магнитные поля, создаваемые в индукторе, имеют предел. Напряжение, подаваемое на конденсатор, также имеет предел. Перекрестные сети могут перегреваться и выходить из строя, если на них подается слишком много энергии.
Пассивные перекрестные сети потребляют энергию. Использование акустической системы с пассивной сетью не так эффективно, как использование активной сети фильтров. Общая эффективность перекрестной сети зависит от ее сложности и качества компонентов, используемых в сети.
Пассивные перекрестные сети несколько чувствительны к шуму. Если вы пропустите провод с сигналом переменного тока мимо катушки индуктивности в пассивной сети, сеть может легко уловить этот сигнал и добавить его к звуковому сигналу. Очень важно выбрать безопасное место для монтажа пассивных перекрестных сетей.
Преимущества активных кроссоверов
Большинство активных перекрестных сетей можно настраивать. Это означает, что, поворачивая ручку или перемещая переключатель, вы можете изменить частоту кроссовера. Эта гибкость делает активные кроссоверы пригодными для использования практически с любой акустической системой. Большинство активных кроссоверов также имеют регуляторы уровня, поэтому вы можете легко настроить уровень СЧ и ВЧ-динамика, чтобы компенсировать различные места установки.
Активным кроссоверам все равно, насколько мощные ваши усилители, потому что они обрабатывают сигнал до того, как он попадет в усилитель. Активные кроссоверы также не очень чувствительны к колебаниям температуры, поэтому они могут быть очень точными все время. Если один из каналов усилителя в системе активного кроссовера обрезается, искажение влияет только на этот единственный канал.
Проблемы активного кроссовера
Поскольку активные кроссоверы универсальны по своей конструкции, возможность точной установки частот кроссовера может оказаться непростой задачей. Метки на потенциометрах общеизвестно неточны. Большинство активных кроссоверов имеют фиксированные наклоны затухания. Вы не можете изменить эти наклоны, чтобы компенсировать характеристики отклика или варианты размещения. Если производитель динамиков не предоставляет его, или если у вас нет большого опыта в измерении электромеханических и акустических характеристик набора динамиков, определение того, на какой частоте пересекать динамики, может быть затруднено. Слишком низкое, и вы рискуете повредить твитер. Слишком высокие, и вы получите искажение на средних частотах. Для многих комбинаций динамиков также требуется перекрытие или перекрытие частот кроссовера для получения ровной характеристики.
Для активного кроссовера требуется выделенный канал усилителя для каждой колонки. Эти дополнительные требования к каналам могут увеличить стоимость разработки системы.
Идеальное решение
Если ваш бюджет не ограничен, идеальным кроссоверным решением для комплекта динамиков будет активный кроссовер с цифровым Звуковой процессор, выполняющий фильтрацию. DSP будет предлагать регулируемые частоты кроссовера, и большинство из них предлагают регулируемые наклоны кроссовера и выравнивание.
Независимо от того, что вы выберете, рекомендуется потратить некоторое время на RTA с высоким разрешением, чтобы убедиться, что ваша система настроена на максимально гладкую и плоскую характеристику на частоте кроссовера.