Кроссовер для акустики - что это такое и для чего предназначен. Апгрейд кроссовера в винтажных колонках Двухполосный кроссовер

Что такое кроссовер автозвук — наиболее значимыми элементами в составе высококачественной автомобильной акустики считается именно кроссовер и усилитель мощности звука. Также одним из самых важных факторов для создания идеальной звуковой картины в салоне автомобиля — это правильный выбор и квалифицированная установка в машине этих устройств, в противном случае получить качественный звук будет очень трудно.

Кроссовер

В основном плата устройства, состоящая из различных фильтров для разделения входящего звукового сигнала на частоты, размещается в небольшом корпусе. По высокой частоте при настройке как правило берут единицу от 80 до 100 Гц, а по низкой частоте и полосовой RC-фильтр настраивают от 2 до 6 кГц. Бывают такие приборы двух вариантов — активного и пассивного действия. p>

Что такое кроссовер автозвук — отличаются они друг от друга тем, что активный модуль выполнен на электронных элементах, таких как операционные усилители, микроконтроллеры и другие, для которых необходимо напряжение питания. Устройство для разделения частот пассивного действия собраны на компонентах не требующие источника питания. Помимо этого имеется некоторая особенность в инсталляции, например: активный кроссовер устанавливается только во входной в цепи усилителя, а пассивные располагаются где угодно, как перед усилителем так и после него, то есть впереди динамического излучателя.

Стоит отметить немаловажное достоинство кроссоверов пассивного действия, такое как его способность разграничивать звуковые сигналы для трех полосного громкоговорителя, при задействовании только двух каналов усилителя мощности. Отрицательным моментом считается невозможность настройки устройства без доработки схемы. Все наоборот у кроссоверов активного применения, его органы управления и настройки расположены на внешней стороне корпуса, поэтому такое конструктивное решение предоставляет максимум удобств при эксплуатации устройства.

Недостатком активного прибора разделения частот является его относительно высокая цена, необходимость наличия усилителя мощности на каждый канал, а также существующая возможность появления искажений, исходящих от активных компонентов. Что такое кроссовер автозвук — выбор кроссовера осуществляется исходя из параметров акустической системы и количества имеющихся у неё полос. Что касается именно выбора при покупке и выборе места установки, а также тонкой его настройке, то в этом случае целесообразнее будет пригласить опытного специалиста, что бы не было проблем в дальнейшем.

Усилитель мощности

Бывают случаи, когда после приобретения даже дорогой автомагнитолы усилитель в ней оказывается не достаточно качественный. А почему так бывает? Одной из важных причин является маленький объем места предназначенного для размещения магнитолы и как следствие, невозможность реализовать в системе усилитель с большей мощностью. Поэтому автовладельцы, желающие получить качественную звуковую картину, устанавливают дополнительный усилитель мощности .

Устанавливаемые в автомобиль усилители бывают как с одним каналом усиления (моноблок), так и двухканальными (стерео), трёхканальные (стерео + еще канал для сабвуфера), существуют еще четырехканальные, предназначенные для усиления звука во фронте и тылу акустической системы . Есть еще усилители на пять и шесть каналов.

По каким критериям нужно выбирать автоусилитель?

Что такое кроссовер автозвук — первое, на что нужно обращать внимание при покупке аппарата — это номинальная мощность, которая должна быть примерно на 15% меньше мощности громкоговорителей. В случае игнорирования этой зависимости, акустика просто может в скором времени «сгореть». Другим важным параметром является общее сопротивление нагрузки, с которой может эффективно работать устройство.

Комплекс из нескольких усилителей создает условия их включения по мостовой схеме, при которой общая выходная мощность возрастает пропорционально подключенным усилителям. В основном такая схема включения применяется для использования в своем составе сабвуфера. Промышленность выпускает большое количество усилительной техники с уже интегрированными кроссоверами, однако применение внешних устройств существенно облегчает настройку и обслуживание автомобильной акустики.

Специфика установки

Сравнительно маленькие габариты автоусилителя допускают его установку в разнообразных местах салона. Одним из таких вариантов можно назвать нижнюю часть задней полки, там можно закрепить с помощью саморезов либо в пространстве крыла. При самостоятельной сборке сабвуфера или его изготовление по заказу создается прекрасная возможность сразу вмонтировать внутрь корпуса и усилитель. Но при этом нужно учитывать, что он довольно сильно греется при работе, а следовательно необходимо обеспечить усилителю достаточное охлаждение.

Для того, чтобы установить акустический комплекс в свою машину при этом не неся очень больших затрат, то разумнее всего нужно будет брать коаксиальные либо широкополосные динамики, установив их в штатных местах машины, а для усиления звука использовать усилитель встроенный в автомагнитолу. В дальнейшем по необходимости установленную аудиосистему можно модернизировать, добавив к ней активный сабвуфер выполненный в собственном корпусе.

Кроссоверы, или разделительные частотные фильтры, впервые появляются в поле зрения тех, кто сталкивается с миром car audio, как часть комплекта компонентной акустики. Несложную функцию этих небольших коробочек без особых усилий сможет объяснить даже ученик продавца в магазине – разделяют сигнал в многополосных динамиках так, чтобы басовик получал низкие частоты, среднечастотник – средние, а «пищалка» – верхние. Но так ли все просто на практике, если кроссоверы занимают в каталогах производителей автомобильной аудиоаппаратуры не меньше страниц, чем усилители, а построить в автомобиле музыкальную систему уровня hi-fi без таких «коробочек» можно даже и не пытаться.

Виноваты динамики
Действительно, с кроссоверами далеко не все так просто, как могло показаться будущему менеджеру по продажам. Если основные компоненты акустической системы – динамики – любой специалист (или даже не совсем специалист) сможет подобрать, исходя из собственных предпочтений (из-за чего порой скрещиваются абсолютно разные по идеологии марки), то выбор разделительных фильтров часто оказывается камнем преткновения даже для опытных инсталляторов.

Каждый, кто хоть немного «в теме», четко знает, что самый значительный источник искажений звука – это динамики. Идеальным выходом из этого положения был бы динамик, способный один воспроизводить весь звуковой диапазон. К сожалению, сделать полноценный широкополосный излучатель никому пока не удалось. В результате самых удачных попыток появились динамики, которые способны работать в большей части диапазона, но не более чем удовлетворительно.

А нужно, чтобы динамик работал безукоризненно, и не в части диапазона, а во всем, иначе все усилия будут лишены практического смысла. В борьбе за идеальное качество звука общий диапазон частот приходится делить на части и ставить во главе каждой из них оптимизированный для каждой полосы частот динамик – сабвуфер, мидбас, среднечастотник или твиттер. Делением, собственно, и заведуют кроссоверы. А справедливость (читай «качество») их «дележки» зависит от интеллекта самих кроссоверов, среди которых иногда встречаются шибко умные экземпляры, а иногда так себе.

Вам пассивный или поактивнее?
Способов деления сигнала в автозвуке (как, впрочем, и в домашнем аудио) существует всего два. Можно делать это на выходе усилителя, что поручено широко распространенным пассивным кроссоверам. С точки зрения схемотехники это значительно более примитивные устройства, чем активные разделительные фильтры. В пассивных кроссоверах выделение нужной полосы доверено различным индуктивностям, емкостям и резисторам, то есть такой начинке, которая не нуждается в дополнительном питании. Другими словами, пассивные кроссоверы используют электрическую энергию линии, в которую включены.

Их основными преимуществами считают небольшую стоимость и гибкость при построении аудиосистемы в автомобиле. Используя пассивные кроссоверы, можно создать отличную акустическую систему на базе одного-единственного усилителя. Именно поэтому их нередко используют мастера высшего пилотажа car audio (и профессиональные инсталляторы, и спортсмены) – при наличии определенных навыков у сборщиков система из нескольких пассивных фильтров может выдавать на динамики почти идеальный сигнал, который, казалось бы, невозможно получить без применения дорогих электронных агрегатов.

Недостатки, естественно, тоже есть. Во-первых, в пассивном кроссовере практически невозможно изменять какие-либо настройки кроме ослабления сигнала на «пищалке». Во-вторых, это «транспортные потери», или ослабление звукового сигнала (имеющее аппетитное английское название damping), возникающие при прохождении сигнала через катушку индуктивности и из-за сопротивления кабеля. Это означает, что честно отданный усилителем сигнал попадает на динамики не только отфильтрованным, но и урезанным, причем в отдельных случаях урезанным весьма ощутимо.

Также не без основания считается, что близко расположенные к силовым линиям пассивные кроссоверы могут подхватывать индуктивные помехи, поэтому производители рекомендуют прятать пассивную разделительную аппаратуру от происков шального тока. При выборе пассивных кроссоверов первое, на что стоит обратить внимание, так это на их способность выдерживать пиковые нагрузки, создаваемые усилителем, так как перегрузки они переносят довольно плохо.

Чересчур интенсивный сигнал, поступающий от усилителя, может существенно изменять частоту среза пассивных фильтров, то есть на динамики в этом случае приходит необходимая им частота плюс немного соседней, что в случае с мидбасами может и не повлиять на качество звука (если вы не на соревнованиях), а вот пищалки подвергаются существенному риску «сгореть на работе».

В основном пассивные кроссоверы применяются для обработки сигнала твитеров и среднечастотных динамиков. Для низкочастотных динамиков и сабвуферов эти кроссоверы использовать можно, однако в этом случае резко возрастает требование в качеству конденсаторов и катушек индуктивности, что приводит к их удорожанию и увеличению в размерах.

Второй способ разделить сигнал – сделать это не после усилителя, а перед ним. Для этой, несомненно более ответственной, задачи используются активные кроссоверы. Такие устройства представляют собой множество активных фильтров, которыми можно управлять и легко изменять частоту среза любого канала. В большинстве случаев они расположены сразу за проигрывателем, настолько близко, насколько позволяет концепция конкретной инсталляции.

По сравнению с пассивными кроссоверами, преимуществ у активных больше, а явный недостаток всего один – стоят они значительно дороже. Первое и основное преимущество активных кроссоверов заключается в возможности настроить их параметры в соответствии с особенностями конкретных динамиков. Кроме настройки частот фильтров, современные активные кроссоверы обладают целой коллекцией дополнительных регулировок, способных должным образом подготовить сигнал перед тем, как он попадет в усилитель.

Главное, что следует сказать об активных кроссоверах: они не настолько универсальны, чтобы можно было обойтись без пассивных фильтров, но при выборе между регулируемыми кроссоверами и устройствами с фиксированными настройками в восьми случаях из десяти правильнее предпочесть первые. Это одно из немногих неписаных правил мира car audio.

Теперь о второстепенных недостатках. Их немного. В том случае, если активный кроссовер имеет раздельные выходы для каждой полосы частот, возникает необходимость использовать отдельные усилители для каждой полосы. Учитывая, что средняя стоимость активного кроссовера равна тремстам валютным единицам, а неплохой двухканальный усилитель потянет еще на двести, удовольствие оснастить свою аудиосистему активным делителем частот может существенно увеличить статью расхода.

Во-вторых, поскольку активный кроссовер по определению использует активные компоненты, он вносит в систему дополнительный шум, тогда как при использовании пассивного кроссовера этого не происходит. Наличие активного кроссовера в автомобильной аудиосистеме говорит о серьезном подходе к качеству звука. И если раньше считалось, что кроссоверы – привилегия дорогих инсталляций, то сегодня их можно встретить даже в аудиосистемах среднего уровня.

Наука и техника
Пассивные и активные фильтры разделяют на три вида. Первый – высокочастотные («high pass») кроссоверы, которые пропускают сигналы с частотой выше определенной без изменения, сигналы более низких частот проходят через него с ослаблением. Низкочастотные («low pass») кроссоверы, наоборот, пропускают низкие частоты и подавляют высокие. Третий тип кроссоверов – полосовой («band pass»). Это фильтры, пропускающие сигналы в определенном диапазоне частот и ослабляющие сигнал за его пределами. Как правило, бэндпасы используются для среднечастотных динамиков.

Кроме частоты среза, принципиальная характеристика кроссовера – его порядок. Нет, не в смысле того, насколько аккуратно уложены в корпус компоненты фильтра – в этом отношении кроссоверы – зверюшки исключительно чистоплотные. Порядком называют соотношение качества фильтрации и ослабления кроссовером полученного сигнала. Кроссоверы первого и второго порядков обладают фильтрами попроще и, соответственно, склонностью к несанкционированным манипуляциям с сигналом в момент их перегрузки.

Места их обитания – головные устройства стоимостью до 200 долларов или недорогие комплекты «разнесенных» динамиков без претензии на принадлежность к серьезному брэнду. Исключений сколько угодно, но общая статистика именно такова. Кроссоверы третьего порядка можно встретить во многих усилителях мощности, где они соседствуют с эквалайзерами и, если повезет, с цифровыми процессорами, разговор о которых еще впереди. Четвертый порядок кроссоверов говорит об их элитности. В большинстве случаев такие кроссоверы вынесены в отдельный корпус.

О том, насколько эффективно делитель четвертого порядка «отрезает» лишние частоты, среди установщиков аппаратуры не так давно ходили настоящие легенды. Эти фильтры никогда не «облажаются», поделившись средней частотой с твитером, и не удивят владельца неожиданным сигналом, подаваемым ими на усилитель. У кроссоверов четвертого порядка все строго и четко, как в лучших банках Швейцарии.

Самое важное в настройке кроссовера – это правильный выбор частоты среза. Если мы имеем трехполосный активный кроссовер, то, значит, перед нами стоит задача в определении двух точек деления. Первая точка определяет частоту среза для сабвуфера и начало среднечастотного диапазона для мидвуфера.

Вторая точка определяет частоту окончания среднего диапазона и отправную частоту высокочастотного диапазона для твитера. Если ошибиться с этими точками, качества звука не будет никакого, а твитеры, наглотавшись низких частот, сыграют в мусорный ящик. Именно поэтому подбор частотных фильтров куда более ответственный процесс, чем покупка и установка динамиков.

Вид вымирающий и вид появляющийся
В среде аудиофилов в последнее время все устойчивее ходит адаптированный вариант крылатого выражения. «Другие времена, другие децибелы» – говорят вчерашние ревностные сторонники аналоговой аппаратуры, отправляясь покупать проигрыватели MP3 и цифровые процессоры. Кроссоверы, по сути выполняющие лишь часть функций цифровых процессоров, по-прежнему пользуются устойчивым спросом, однако перспективы развития индустрии аналоговых фильтров довольно туманны.

Недавнее общее мнение, что, мол, процессор звукового сигнала просто забавная игрушка, хотя и может иметь некоторое применение, а cюрраунд-процессоры и устройства восстановления баса не более чем «бубнелки» и «свистелки», абсолютно не нужные в должным образом подобранной системе, сегодня полностью забыто. Звуковые процессоры победным маршем шествуют по стране car audio. Действительно, список опций не самого дорогого цифрового устройства бросает в трепет аудиофилов.

Помимо цифровых регуляторов уровня сигнала, процессоры обладают рядом эквалайзеров (не параметрических, а цифровых, разумеется), блоками задержки сигнала и блоками маршрутизации, которые наделяют каждый из каналов необходимыми для качественного воспроизведения конкретной мелодии свойствами. Активная цифровая фильтрация присутствует здесь, уже как нечто само собой разумеющееся.

Самый существенный недостаток цифровых фильтров заключается в том, что частенько их процессоры оказываются заваленными работой «по совместительству»: выделением определенной частоты, задержкой или даже усилением сигнала. В таких условиях качество фильтрации заметно снижается, поэтому большинство профессиональных систем включает в себя и сигнальный процессор, и аналоговый кроссовер.

Первый отвечает за разные эффекты и филигранные настройки звуковой картины, а второй по старинке делает то, что делал всегда, то есть качественно делит поступивший с процессора сигнал и передает его динамикам.

Некоторые профессиональные инсталляторы считают, что лишь высокая стоимость цифровой аудиоаппаратуры замедляет процесс вымирания аналоговых фильтров. Другие полагают, что как бы далеко ни зашел прогресс, в автомобильной аудиосистеме всегда найдется место для такого устройства, как хороший аналоговый кроссовер третьего или четвертого порядка. Оба мнения можно считать верными, не забывая при этом, что существует множество дорог, ведущих к качественному звуку, и кроссовер – необходимый элемент любой из них. А если так, то важно ли, будет в кроссовере процессор или нет? Главное, чтобы он сам был.

12 комментариев к статье: Что такое кроссовер?

У меня пропал звук с левого низкочастотника,средне-,и высоко-частотники работают.Можно ли сказать,что сгорел кроссовер?Или тогда не работала бы вся сторона.Просто контора,которая мне делала систему развалилась,и не хочеться попадать на деньги.Вложил 4 тысячим долларов-продолжать….так лутше застрелиться.Спрашиваю,во избежании обмана у других установщиков.

• В кроссовере много элементов, как правило это катушки, конденсаторы, резисторы, ничего дорогого и очень уж сложного… Скорее всего отпаялся или окислился какой либо из элементов на плате кроссовера. Думаю ничего серьезного не случилось. Просто снять крышку с кросса и внимательно рассмотреть…

Колонки с изюминкой: лаконичность схемы сочетается с тщательным исполнением корпуса.

Разрабатывая и изготавливая новую модель акустики, производитель пытается нарисовать портрет ее слушателя и оценить обстановку, в которой эта система будет установлена. Но я хочу описать конструкцию, идеологом создания которой стал ее будущий хозяин. Вот краткий перечень тех пожеланий, которые мы получили в качестве руководства к действию от очередного заказчика. Это должны быть напольные акустические системы для прослушивания спокойной музыки в уютной домашней обстановке. Они должны гармонировать с имеющимся интерьером, но иметь изюминку в дизайне.

Последним, но категоричным требованием было использование простейших разделительных фильтров первого порядка (похоже, сильно сказалось влияние на заказчика множества статей о вреде фильтров высоких порядков).

Вырисовывалась следующая картина:

1) низкочастотный динамик будет бумажным - порядок фильтра обязывает, хотя алюминиевый диффузор в сочетании с отделкой светлым дубом как нельзя лучше отвечал бы требованиям дизайна квартиры;

2) акустическое оформление - фазоинвертор, так как в результате прослушивания клиент однозначно отдал предпочтение этому типу;

3) система будет двухполосной;

4) интерьер комнаты подразумевал изготовление изделия с плавными линиями, и тут как нельзя лучше пригодилась уникальная методика «монолита», разработанная в нашей компании для производства корпусов. Все его грани получаются скругленными, что также благоприятно сказывается на проблеме дифракции в ВЧ-области.

И про изюминку не забыли: точеный дубовый тоннель фазоинвертора, выведенный на переднюю панель, как нельзя лучше дополнял плавные обводы углов.

Об авторe

Борис Пухов - выпускник Ленинградского Политехнического института, специалист по акустике в компании «Питер-Мьюзик». Принимает непосредственное участие в разработке АС по индивидуальным заказам, причем не только для Hi-Fi-систем, но и домашнего театра. Последнее достижение - запуск в производство автомобильных сабвуферов под торговой маркой Bloodhound.

Покопавшись в истории, мы решили взять за основу разработку пятнадцатилетней давности норвежской фирмы SEAS, благо сейчас в России с такими брэндами, как VIFA, SCANSPEAK и SEAS, проблем нет. Приятно было отметить, что восьмидюймовый бумажный вуфер Н333 и тканевый купольный высокочастотник H519 выпускаются и по сей день. Динамики были приобретены, и начался процесс воплощения в жизнь идеи клиента.

Корпус изготавливается из МДФ высокой плотности (боковые и задняя стенки 19 мм, передняя - 25 мм). После раскроя панели по периметру обклеиваются дубовым бруском таким образом, что в местах их стыков образуются лабиринты - 100-процентная гарантия от утечек. О герметичности конструкции свидетельствует и тот факт, что перед фанерованием приходится сверлить технологическое отверстие, т.к. колебание температуры воздуха приводит к втягиванию стенок. Таким способом и были собраны два 39-литровых корпуса.

Cтык «монолит»: 1 - дубовый брус, 2 - панель МДФ, 3 - шпон.

Особенностью метода «монолит» является то, что корпус получается неразборным, и поэтому перед установкой последней панели производится горячая накатка вибропоглощающего состава «визомат» на внутренние плоскости и установка фильтра. Наличие внутренних распорок придает конструкции дополнительную жесткость. Что характерно, при сборке не используется ни одного шурупа. Трехслойное покрытие матовым лаком надежно защищает корпус от колебаний влажности в помещении и подчеркивает рельефность структуры натурального дерева. Для установки на шипы-опоры в нижней панели на этапе производства монтируются потайные гайки М8.

Несколько слов о фильтре: катушки индуктивности с воздушным сердечником и межслойной пропиткой собственного производства. Конденсатор металлопленочный полипропиленовый К78-19, хорошо себя зарекомендовавший в акустических фильтрах.

Так как от этих колонок не требуется сильных смещений диффузора низкочастотной головки и «ветров» в тоннеле не предвидится, мы ограничились портом диаметром 70 мм. Длину подбирали экспериментально, настраивая корпус на собственную частоту резонанса головки (33 - 35 Гц). На время настройки устанавливался пластиковый тоннель, длина которого подбиралась экспериментально и получилась равной 150 мм. Учитывая скругленность краев точеного тоннеля, мы сделали его длиной 160 мм и вклеили его в корпус колонки. Динамики устанавливались в переднюю стенку на специально отфрезерованный посадочный пояс через прокладку из тонкой резины и закреплялись винтами с помощью саморазжимных бронзовых втулок.

Объем корпуса в нижней части был равномерно заполнен синтетической ватой, объем которой подбирался по минимальной резонансной частоте системы при заглушенном отверстии тоннеля. Все эксперименты и настройки проводились на одном корпусе, а второй был собран по образу и подобию, т.к. динамики фирмы SEAS славятся высокой стабильностью параметров однотипных изделий. Основным критерием качества готовых изделий клиент считал результат прослушивания. Оно производилось совместно с консервативным британским усилителем Musical Fidelity A220. Мягкий тембр, легкость и ажурность звучания с хорошей проработкой пространственной картинки позволяло длительно слушать музыку без признаков утомления, что вполне устраивало их хозяина. Мы все же решили снять АЧХ по звуковому давлению в ближнем поле с помощью спектроанализатора Audio Control SA-3055, используя встроенный генератор розового шума. Расположение микрофона не позволяло фиксировать работу фазоинвертора, о чем свидетельствует явный завал в НЧ области на светодиодном дисплее (шаг 1 дБ), в то время как при прослушивании проблем с басом не возникало. Чувствительность оказалась на уровне 89 дБ.

В завершение хочется отметить, что от качества изготовления корпуса в огромной степени зависит эмоциональное восприятие музыки и радовать глаз - не последняя задача современных акустических систем.

При установке современной стереосистемы в автомобиль владелец должен правильно подобрать кроссовер. Выбор этот достаточно прост, если знать и понимать, что это и для чего предназначено, а также в составе какой системы данное устройство будет работать. Итак, давайте разберемся, что такое кроссовер для акустики.

Характеристика, предназначение

Кроссовер - это специальное оборудование в комплекте главная функция которого заключается в подготовке нужного диапазона частот для каждого динамика. Как известно, любая разработана под конкретный диапазон рабочих частот. Выход сигнала, подающегося на колонку, за границы диапазона может привести к искажению звука.

Так, если подать на динамик слишком низкую для него частоту, тогда звуковая картина получится искаженной. Если частота будет слишком высокой, то владелец системы сможет столкнуться не только с искаженным звуком, но и с выходом из строя высокочастотного динамка. Последний попросту не сможет выдержать такой режим работы.

В обычных условиях функция высокочастотных динамиков - воспроизведение звуков только на высоких частотах. Низкочастотные работают отдельно. Иногда устанавливаются даже в разных местах салона. То же самое касается и звуков средней частоты. Они подаются только на динамик, выдающий средние частоты.

Поэтому для качественного воспроизведения музыкальных треков в автомобиле необходимо выделять определенные частоты и подавать их строго на конкретные динамики. Для этого и нужен кроссовер для акустики.

Как устроен

Конструкция устройства достаточно проста. Это два частотных фильтра, работающих по следующему принципу. Так, когда частота разделения составляет 1000 Гц, один из двух фильтров станет выделять частоты, которые ниже данного показателя. Второй же фильтр будет работать с полосой частот выше отметки. Фильтры имеют свои названия. Лоу-пасс предназначен для работы с низкими частотами до 1000 Гц. Хай-пасс будет обрабатывать только частоту, находящуюся в диапазоне выше 1000 Гц.

По такому принципу функционируют двухполосные устройства. Однако на современном рынке есть и трехполосный кроссовер. Главное отличие здесь - это еще один фильтр, способный обрабатывать средние частоты в диапазоне от 600 до 1000 Гц.

Больше каналов фильтрации звуковой частоты и подача их на соответствующие этим частотам динамики ведет к более качественному звуку в салоне автомобиля.

Технические особенности кроссоверов

Большинство современных приборов представляют собой катушки индуктивности и конденсаторы. В зависимости от числа и качества изготовления этих элементов формируется стоимость изделия.

Зачем в кроссовер для акустики входит конденсатор и катушка? Это наиболее простые реактивные детали. Они без особых затрат способны обрабатывать различные звуковые частоты.

Конденсатор может выделить и обработать высокую частоту, в то время как катушка индуктивности работает с низкими частотами. Производители грамотно используют эти свойства и изготавливают конструктивно простые, но достаточно эффективные устройства.

Число реактивных деталей влияет на разрядность фильтров: 1 - используется один элемент, 2 - два элемента. В зависимости от числа реактивных деталей, а также схемы кроссовера система фильтрует по-разному те частоты, которые не подходят для конкретных каналов. Можно предположить: чем больше в схеме будет реактивных элементов, тем лучше кроссоверы акустических систем будут фильтровать сигнал. Схемы фильтрации имеют определенную характеристику. Это так называемая «крутизна спада». Другими словами, это чувствительность. В зависимости от уровня «крутизны спада», всю представленную на рынке продукцию может разделить на модели первого, второго, третьего и четвертого класса.

Активное и пассивное оборудование

Пассивный кроссовер для акустики - это наиболее распространенное решение. Его часто можно встретить на современном рынке. Как видно из названия, для работы этому прибору не нужно дополнительное питание. Поэтому владельцу автомобиля будет гораздо быстрее и проще выполнить монтаж звуковой аппаратуры. Недостаток этой группы устройств в том, что простота не всегда является гарантией качества.

За счет пассивной схемы система берет часть энергии для обеспечения работы фильтра. В это же время реактивные детали меняют фазовый сдвиг. Естественно, это далеко не самый серьезный недостаток. Однако не получится максимально тонко выполнить частотную коррекцию.

Такого недостатка не имеет активный кроссовер. Дело в том, что несмотря на более сложную конструкцию, поток аудиочастот в них фильтруется гораздо лучше. За счет наличия в схеме не только нескольких катушек и конденсаторов, но и полупроводников, разработчики создают качественные устройства с более компактными размерами. Активный кроссовер редко встречается в виде отдельного модуля. Однако в любом усилителе имеются такие активные фильтры.

Как настроить устройство правильно?

Для того чтобы получить максимально качественный звук в автомобиле, необходимо правильно подобрать частоту, при которой все лишнее будет срезаться. В случае с активным прибором, рассчитанным на три полосы, нужно найти две точки среза. Первая обозначит грань в диапазоне между низкими и средними частотами. Вторая - это разница между средней и высокой частотой.

Как правильно рассчитать своими руками?

Расчет кроссовера для акустики - это важный процесс. Еще ни один производитель не смог изготовить идеальную которая бы могла качественно воспроизводить звук в разном диапазоне. Для низких частот используют сабвуферы. Для средних применяются среднечастотные динамики. Но когда весь этот комплекс начнет звучать, то может возникнуть определенная путаница. Вот для чего нужен кроссовер в акустике - чтобы на конкретную акустическую систему шел сигнал только определенной частоты.

Для получения двухполюсной системы или любой другой к первому каналу усилителя подключают устройство, делящее сигнал. Это и есть фильтр. В комплекте с акустическими системами уже есть пассивные кроссоверы, изготовленные и рассчитанные производителями.

Но как же быть, если нужно разделять звук на частоты по другому принципу? Вручную ничего считать не придется - в наше высокотехнологичное время даже для самых простых операций существует ПО. Вот и для этих расчетов существует программа, например Crossover Elements Calculator.

Первым делом в программу вводят показатель сопротивления динамиков НЧ и ВЧ, который зачастую составляет 4 Ома. Далее вводят частоту, которую прибор должен разделять. Тут же вводят и порядок кроссовера. Затем нажимают на кнопку и ждут, пока программа выдаст результат. В результате она выдаст схему, где будут указаны нужные конденсаторы и катушки под введенные параметры.

Особенности выбора

Рынок предлагает большой выбор устройств, которые различаются по качеству, стоимости, конкретным производителям. Выбрать кроссовер для акустики непросто - нельзя просто взять и купить то, что понравилось. Выбор делают под определенные

Представим, что у вас сабвуфер выдает низкую частоту в диапазоне от 18 до 200 Гц, среднечастотный динамик воспроизводит частоты от 200 до 1000 Гц, а высокочастотный - от 1000 до 16 000 Гц. При этом усилитель не имеет встроенного фильтра и воспроизводит частоты в диапазоне от 18 до 20 000 Гц. В данном конкретном случае нужен трехполосный кроссовер, способный реализовывать фильтрацию в этих диапазонах.

Также при выборе обращают внимание на число полос. Еще один важный параметр - диапазон частот. Обязательно следует учитывать пропускную способность. Многоуровневые устройства, обладающие высокой чувствительностью, способны значительно улучшить качество звука.

Заключение

Итак, мы выяснили, что собой представляет кроссовер и какие функции он выполняет. Как видите, это достаточно важный элемент в акустической системе автомобиля.

Магическая последовательность

«Фильтры» - понятие широкое. Даже электрические, даже частотно-разделительные, даже пассивные, даже предназначенные для использования в акустических системах. Всё равно пока - шире страны моей родной. Мы поставим задачу предельно конкретно, на 6 соток. Требуется разделить широкополосный сигнал с выхода усилителя таким образом, чтобы обеспечить оптимальную работу двух излучателей, специализирующихся на воспроизведении нижних и верхних частот звукового диапазона (то же самое, но короче - двухполоска).

Случай этот, в наш век трёхполосных фронтов и процессорных «голов», далеко не условный и не академический. Всё чаще (и далеко не по веянию моды) опытные мастера склоняются к 2,5-полосной топологии фронтальной акустики. Басовики (где-нибудь там, внизу) отфильтровали «головой», процессором или усилителем, а с СЧ/ВЧ начинается (и правильно, что начинается) священнодействие, которое очень нередко приводит к отказу от активной фильтрации в этой, чрезвычайно ранимой части звукового спектра. И здесь предмет нашего сегодняшнего обсуждения - один из очень перспективных методов борьбы за бескомпромиссный звук. Теперь - по порядку…

Наведение порядка

Про пассивные фильтры писано немало, переписано ещё больше, все всё в общих чертах знают. Бывают первого порядка, второго и так далее. Какой выбрать? Здесь давно сложились кланы «остроконечников» и «тупоконечников», и те и те и правы, и не правы одновременно, всё - по акустическим обстоятельствам. «Остроконечники» говорят: «Давайте разделим полосы между НЧ и ВЧ-излучателями как можно радикальнее, чтобы каждый занимался только присущим ему делом». Подход совершенно логичный: чем решительнее (а значит - с большей крутизной характеристики, а значит - фильтром более высокого порядка) ограничена полоса сигнала, подведенного, скажем, к мидбасу (будем всюду его называть мидбасом, потому что это короче всего, хотя из сказанного выше и того, что станет ясно чуть ниже, вытекает, что это, скорее всего, будет среднечастотник), тем меньше вылезет пакости, связанной с зонным режимом работы диффузора, в частности, окажется подавлен верхний, «кевларовый», резонанс жёстких диффузоров. Чем круче проходит АЧХ фильтра ВЧ, питающего сигналом пищалку, тем меньше на неё попадёт составляющих сигнала с частотой, близкой к её собственному резонансу, где ВЧ-головка производит максимум искажений. А главное - полоса, где головки излучают совместно, и где результат такой совместной работы менее всего предсказуем, тем уже, чем выше крутизна применённых фильтров. В общем, должна установиться полная гармония капиталистического образца: каждый занят своим делом, не лезет в чужие, с коллегой из другого частотного отдела встречается только во время обеденного перерыва, настолько короткого, что конфликту некогда развиться.

«А фаза? - кричат обычно на этом месте «тупоконечники. - Они же фазу крутят!» Чаще всего внятные протестные действия этими двумя выкриками и ограничиваются, ответ на встречный вопрос «ну и что?», как правило, даётся уже на языке жестов, из которых можно понять лишь уже сказанное: крутят, гады, нельзя же так. Да, действительно, чем выше порядок фильтра, тем быстрее происходит изменение фазового сдвига на выходе фильтра вблизи частоты раздела. «Ну и что? - стоят на своём «остроконечники. - Мы затем и свели к минимуму область совместной работы головок, где имеет значение разность фаз их излучения. А за пределами «обеденного перерыва» вступает в силу понятие абсолютной фазы, которую житель Земли на слух не воспринимает». Отсюда: в стане «остроконечников» есть очень сильные политические фигуры. Например, уже однажды приводившийся мной в пример элитной акустики Phoenix Gold («АЗ» №9/2002, вона когда было дело), все верхние модели CDT Audio, позже - EOS Opera, да и Зигфрид Линквиц, половина имени которого стала половиной имени знаменитых фильтров Линквица - Райли, менее как о четвёртом порядке и слышать не желает.

Тут, правда, «тупоконечники» достают из-за пазухи здоровенный булыжник, спорить с которым трудно и больно. Доказано умными людьми: только фильтры первого порядка корректно передают прямоугольный импульс. И ради этого (а это, кто сейчас поднял брови, надеюсь, таких немного - очень важно) приверженцы мягкой фильтрации готовы терпеть тяготы и лишения, связанные с неудовлетворительной фильтрацией внеполосного излучения. И широкой полосы совместной работы головок в двухполосной (как мы договорились) системе. Но ещё более умные из числа просто умных добавляют: хорошие импульсные характеристики двухполосной акустики с фильтрами первого порядка реализуются только при условии временной корректности излучения. То есть когда центры излучений НЧ и ВЧ-головок как минимум находятся близко друг к другу, как оптимум - размещены так, чтобы расстояние от центров излучения до измученных некогерентностью ушей было одинаковым.

Для справедливости отмечу: стану «тупоконечников» тоже есть кого предъявить, наиболее знаменитые приверженцы полного или частичного использования фильтров первого порядка в автомобильной акустике - Dynaudio, Morel и Eton. Сидите, сидите, не надо церемоний…

Теперь у нас есть практический ответ обоим непримиримым кланам одновременно: когда полосные излучатели находятся далеко друг от друга, никаких преимуществ фильтры первого порядка не имеют, одни недостатки. А когда близко - имеют. А это как раз случай «наших», автомобильных, трёхполосных систем. Когда басовик - там, внизу, а СЧ/ВЧ - у стойки, прижавшись друг к другу. В этом случае хорошие (подчёркнуто) пассивные фильтры первого порядка могли бы (мечтательно) вдохнуть новую жизнь и в незаслуженно (из-за нежелания возиться) забытую концепцию точечного излучателя, на манер, скажем, Morel Integra или (в меньшей, но далеко не нулевой степени) некоторых 4-дюймовых коаксиалов, у которых излучатели бывают очень неплохие (по отдельности), а вместе - ужас или максимум - полуужас, потому что фильтры - никакие, иногда - буквально. Теперь давайте выяснять, а можно ли сделать хороший фильтр первого порядка. Для этого…

Приведите детей

Рис. 1. Схема параллельного кроссовера.

Вряд ли они у вас совсем уж взрослые, так что подойдут. Известно из практики, что если работу какого-то устройства нельзя объяснить десятилетнему мальчику, оно, скорее всего, вообще не работает. Вот схема пассивного двухполосного фильтра первого порядка. Проще уже не бывает. Одна индуктивность, один конденсатор. Пришёл ваш сорванец? Теперь покажите ему рис. 1 и объясните правила игры: конденсатор С пропускает переменный ток тем лучше, чем выше частота. Индуктивность L тем лучше, чем частота ниже. Куда пойдёт ток с очень низкой частотой? Через индуктивность и на НЧ-головку. А на ВЧ - не пойдёт, она как бы заперта. Если частота будет повышаться, «кран», состоящий из индуктивности, будет постепенно закрываться, а второй, конденсатор - открываться, пока не окажется, что весь сигнал идёт на ВЧ-головку. Что нам и требовалось.

Рис. 2. Схема последовательного кроссовера

А теперь давайте эти же компоненты соединим по-другому (рис. 2). Вот пошёл от входа переменный ток низкой частоты. Как он может добраться до «земли» в низу схемы? Конденсатор на низкой частоте заперт, путь один - через НЧ-головку. Далее появляются два пути: через ВЧ-головку, у которой какое-никакое, а сопротивление, или же через индуктивность, у которой на низкой частоте сопротивления почти что никакого. На высоких частотах - всё наоборот, итог: через НЧ-головку идут низкие частоты, а высокие предпочитают более лёгкий обходной путь, через пищалку - высокие, потому что индуктивность не даёт им пройти мимо. Те же компоненты, но действуют они в другой манере. В первом кроссовере, параллельном, каждый из частотно-зависимых элементов вставал неодолимой преградой на пути «ненужных» частот, а два таких фильтра соединены параллельно и, вообще говоря, друг на друга никакого влияния не оказывают. Во втором, последовательном фильтре ёмкость и индуктивность шунтируют «лишние» частоты, а «нелишним» не оставляют иного пути, кроме как через предназначенную для них нагрузку. Интересно, давно это кому-то пришло в голову? И есть ли, собственно, разница?

Между Тилем и «Видеотоном»

Ответ на первый вопрос: давно. Кому первому, мне установить не удалось, но были два смутных воспоминания. Первое: схему последовательного кроссовера я видел в древнем (уже тогда) радиолюбительском справочнике, дававшем мне материал для размышлений в период обучения в средней школе (это глубоко в прошлом веке). Второе: такую же я видел в инструкции по эксплуатации колонок Videoton (130 руб. за пару, это тогда было грабежом) и уже, кажется, в роли студента, подивился остроумию схемы. Славу же таким фильтрам принёс небезызвестный джентльмен по имени Рихард Смолл. На рубеже 60-х и 70-х годов (то есть существенно после справочника, примерно одновременно с «Видеотоном» и заведомо, между прочим, до серии публикаций, после которых появилось понятие «параметры Тиля - Смолла») он сделал доклад на сессии Audio Engineering Society о любопытных деталях поведения таких фильтров, чем оживил интерес к ним.

Рис. 3. АЧХ кроссоверов первого порядка

Вопрос второй получит такой ответ: есть, хотя заметна становится не сразу. Приведу два графика АЧХ (рис. 3), оба получены для фильтров, показанных на рис. 1 и 2, для наглядности здесь и далее будем считать, что частота раздела кроссовера 1 кГц. Я знаю, что таких не делают, повторю - для наглядности. Говорите, там один график? Нет, два, полностью наложившихся друг на друга. Разницы в АЧХ не будет никакой, если номиналы элементов фильтра выбраны одинаковыми, по формулам для параллельных фильтров первого порядка с характеристикой Баттерворта (а у таких фильтров она, хоть ты тресни, другой не будет). Формулы суду известны, но чтобы вам не бегать, а мне потом не ссылаться:

L = R н /(2П ∙ F o) С = 1/(2П ∙ F o ∙ R н)

Рис. 4. Импеданс эквивалентов реальной нагрузки

При сопротивлении нагрузки Rн, скажем, 8 Ом и частоте раздела, как договаривались, 1 кГц получаем номиналы 1,27 мГн и 20 мкФ. Обратите внимание: в этом, абсолютно идеальном случае суммарная АЧХ кроссовера (чёрная линия) строго горизонтальна для обоих фильтров. Идеал же, как известно, недостижим. Как будут себя вести такие кроссоверы на реальной нагрузке с импедансом, зависящим от частоты? Для целей этого эссе я составил эквиваленты НЧ и ВЧ-головок с довольно типичными, ожидаемыми в реальной жизни параметрами. На рис. 4 - кривые их импеданса. В чём типичность: гипотетический мидбас - головка с резонансной частотой около 70 Гц (что, в общем-то, сейчас неважно) и довольно высокой индуктивностью звуковой катушки. А вот это - важно и типично для диффузорных НЧ/СЧ-головок. Пищалку я условно взял с резонансной частотой 650 Гц, что удобно для наших опытов, это всего на 2/3 октавы ниже запланированной частоты раздела. Резонансный пик - как у пищалки без демпфирования феррожидкостью, это отягчающее обстоятельство для кроссовера, индуктивность - умеренная, на практике часто бывает ещё ниже.

Рис. 5. Параллельный кроссовер на реальной нагрузке

Рис. 6. Последовательный кроссовер на реальной нагрузке

Как сработают наши фильтры-близнецы на такой нагрузке? Вот тут они и перестанут быть близнецами. На рис. 5 - АЧХ звеньев параллельного кроссовера и результат их суммирования, пунктиром показано, как должно было быть в идеале. В реале на АЧХ фильтра ВЧ вылез горб на частоте резонанса пищалки, он немедленно отразился на суммарной АЧХ, но это бы ещё ничего. Посмотрите, насколько упала эффективность ФНЧ оттого, что с ростом частоты импеданс его нагрузки (звуковой катушки мидбаса) растёт. Крутизна спада АЧХ, и так невеликая, ещё уменьшилась, а уже через октаву после частоты раздела фильтрация как таковая прекратилась. Суммарная АЧХ, как нетрудно заметить, слёзы да и только. Да, тут многие скажут: на то и придуманы цепи Цобеля, чтобы компенсировать индуктивность головки, при фильтрах низких порядков без Цобеля - кранты. Но ведь у нас пока одна индуктивность и одна ёмкость, попробуем что-нибудь сделать, оставаясь в рамках этого арсенала. Вот тот же набор АЧХ, но для последовательного фильтра (рис. 6). Посмотрите, совсем другой коленкор, почему, спрашивается? А потому: то, что было препятствием в работе параллельного фильтра, стало фактором повышения эффективности у последовательного. Мешала индуктивность НЧ-головки, а здесь, если вернуться к нашей аналогии с кранами, пропускающими (или задерживающими) различные частотные составляющие, когда с ростом частоты растёт сопротивление мидбаса, сигнал с ещё больше охотой идёт в обход, через ёмкость. Почему это не происходит в цепи пищалки, где эффект был бы обратным? Да потому, что в реальной жизни пищалок с большой индуктивностью нет.

А теперь - самое главное: как при замене резисторов эквивалентом реальных головок изменилась суммарная АЧХ? А никак. В этом - основное свойство последовательных фильтров, отсюда и название того, исторического, доклада Смолла: «Constant-Voltage Crossover Network Design». При любых обстоятельствах сумма напряжения на мидбасе и пищалке будет равна входному, то есть напряжению на выходе усилителя.

Рис. 7. Параллельный кроссовер, переменная активная нагрузка

Давайте сделаем такой опыт: пусть по какой-то причине сопротивление нагрузки одного из звеньев кроссовера оказалось отличным от расчётного. Ну мало ли, другой динамик подоткнули или у этого из-за нагрева возросло сопротивление звуковой катушки. Для ясности снова вернёмся к идеальной, омической нагрузке, потом, если захотите, покажу то же самое на реальной. На рис. 7 - результаты опыта с параллельным фильтром. Звено ФВЧ о происходящем в соседнем, ФНЧ, вообще ничего не знает, потому у него АЧХ остаётся неизменной. А у ФНЧ меняется (кривые соответствуют изменению нагрузки от 6 до 12 Ом), при этом двигается частота раздела, а суммарная АЧХ уже далеко не столь совершенна, как в случае расчётной нагрузки.

Рис. 8. Последовательный кроссовер, переменная активная нагрузка

Рис. 9. Параллельный кроссовер, переменная реальная нагрузка

Рис. 10. Последовательный кроссовер, переменная реальная нагрузка

Делаем то же самое с последовательным фильтром (рис. 8). Здесь изменение сопротивления одной из двух нагрузок влияет на АЧХ в обоих звеньях фильтра, однако суммарная АЧХ стоит как вкопанная в силу уже упомянутого обстоятельства. Constant-Voltage, как и было сказано. Раз настаиваете, вот тот же опыт на эквивалентах реальных головок. Рис. 9 - для параллельного кроссовера, фильтрация мидбаса не улучшилась, а при изменении омического сопротивления его звуковой катушки суммарная АЧХ меняется очень заметно. Рис. 10 - случай последовательного кроссовера, остальные условия - те же. В известных (и не катастрофических) пределах меняются обе составляющие АЧХ, сумма, как и прежде - кремень. Как видите, уже два практических результата мы имеем. А если ещё копнуть?

Греческая письменность

Есть такая греческая буква, называется «зета», пишется вот так: . Мощная буква, с её помощью можно сделать немыслимое: пользуясь всё тем же арсеналом частотно-зависимых элементов (одна индуктивность и одна ёмкость) строить кроссоверы с очень разными характеристиками. Для этого чудную букву мы вставим в уже приводившиеся формулы. Вот так:

L = ζ ∙ R н /(2П ∙ F o) С = 1/ζ (2П ∙ F o ∙ R н)

Рис 11. Параллельный кроссовер при различных значениях

Всё, что было раньше, предполагало, что= 1. Именно в этом случае на резистивной нагрузке параллельный и последовательный кроссоверы оказываются близнецами. А если греческий символ будет равен чему-нибудь другому? На это параллельный и последовательный кроссоверы будут реагировать совершенно по-разному. Если, скажем, менятьв диапазоне от 0,5 до 2 и выбирать номиналы элементов согласно этим значениям, с параллельным кроссовером произойдёт то единственное, что может произойти. При> 1 индуктивность будет больше расчётной, частота среза ФНЧ снизится, частота среза ФВЧ при уменьшенной (по формуле) ёмкости, наоборот, повысится. Формы АЧХ фильтров (рис. 11) останутся неизменными, а на суммарной АЧХ появится вполне ожидаемая «яма». При< 1 всё наоборот, кривые ФНЧ и ФВЧ сблизятся, на сумме - горб на частоте раздела.

Рис 12. Последовательный кроссовер при различных значениях

Проделаем то же самое с последовательным кроссовером (рис. 12). Как вам такое? Частота раздела - не шелохнулась, она в последовательном кроссовере исчерпывающим образом определяется величиной произведения L и С по известной формуле колебательного контура:

F o = 1/2П(L ∙ C) 1/2

Рис. 13. Сравнение с кроссовером 2-го порядка типа Баттерворта

Рис. 14. Сравнение с кроссовером 2-го порядка типа Линквица - Райли

Рис. 15. Сравнение с кроссовером 2-го порядка на реальной нагрузке

А оно при изменении останется неизменным. Зато будет меняться добротность контура, в результате форма АЧХ сигнала на ВЧ и НЧ-нагрузках будет существенно меняться. При> 1 (большая индуктивность, маленькая ёмкость) контур выйдет сильно демпфированным, АЧХ звеньев - иметь крутизну даже меньше 6 дБ/окт., область совместной работы головок станет широкой. Однако, как вы уже могли догадаться, суммарная АЧХ - снова горизонтальная прямая. При< 1 добротность контура возрастёт, при этом будет неуклонно возрастать крутизна спада АЧХ составляющих кроссовера. При= 0,7 она достигнет 9 дБ/окт., а при= 0,5 - всех 12 дБ/окт., фильтр первого порядка при этом становится сравним с фильтром второго. В качестве доказательства: на рис. 13 - АЧХ кроссовера второго порядка с фильтрами Баттерворта и АЧХ последовательного кроссовера на ту же частоту при= 0,5. Обратите внимание на горб высотой 3 дБ на суммарной АЧХ кроссовера второго порядка, таково его свойство: либо глубокий провал на частоте раздела (при синфазном подключении головок), либо невысокий горб - при противофазном. Такого горба нет у фильтра типа Линквица - Райли (рис. 14), здесь сопоставимой крутизны спада до уровня -15 - 20 дБ удалось достичь даже при менее решительном значении. И вновь, для проверки, заменим резисторы эквивалентом реальных головок (рис. 15). Столкновение с реальной жизнью тщательно (но теоретически) рассчитанному Баттерворту, как можно видеть, на пользу не пошло, а основанный на столь же теоретических расчётах и даже прощающий ошибки в определении, например, импеданса головок, последовательный фильтр сработал от «не хуже» до «лучше», в зависимости от того, на что смотреть.

Рис. 16. Зависимость входного сопротивления отна активной нагрузке

Рис. 17. Зависимость входного сопротивления отна реальной нагрузке

За счёт чего даётся последовательному фильтру такая гибкость, где-то и чем-то придётся же расплачиваться? В принципе - да, но кое-что из расплаты - недорого, а другое может оказаться не расплатой, а премией, если применить к месту. Расплата первая: чем ниже, то есть чем выше крутизна спада АЧХ фильтров, тем ниже падает импеданс на входе кроссовера вблизи частоты раздела, физические объяснение этому такое: при малых значенияхпоследовательный колебательный контур, образуемый двумя компонентами кроссовера, оказывается слабо демпфированным нагрузкой и начинает проявлять свойственный ему последовательный резонанс. Масштабы проблемы - на рис. 16, это - для идеальной, резистивной нагрузки. Если при= 1 импеданс на входе кроссовера не зависит от частоты и равен сопротивлению нагрузки НЧ и ВЧ-звена, то при предельно (на практике) низком значении= 0,5 импеданс на частоте раздела снизится вдвое. При> 1 - повысится, но этот случай нам меньше интересен. Случай реальной нагрузки - на рис. 17.

Рис. 18. Разность фаз между выходами кроссовера при различных

Рис. 19. Схема модифицированного кроссовера

Рис. 20. АЧХ кроссовера со «странным» резистором

Рис. 21. Зависимость фазового сдвига от значения RS

Второе: знаменитое «А фаза?!.» В идеальном случае (резистивная нагрузка,= 1), сдвиг фазы между выходами НЧ и ВЧ всюду равен 90 градусов, как и у параллельного фильтра, оттого им и фиолетово, в какой полярности подключены головки. При иных значенияхвеличина разности фаз сигналов НЧ и ВЧ будет меняться от частоты, на рис. 18 показано как, при крайних значениях греческой буквы. В умелых руках это не баг, а фича, здесь полярность включения начинает играть роль, а значит, появляется и дополнительный инструмент настройки (вспомним, если кто забыл, это про устройство, состоящее из двух деталей!). Кстати, кому этого мало, может добавить третью. Схема модифицированного кроссовера приведена на рис. 19. Здесь «поперечина», идущая к точке соединения конденсатора и катушки, заменена резистором RS. Почему «S» - узнаете. Выяснилось (не без некоторого удивления), что даже при небольших номиналах этого резистора, составляющих 5 - 15 % от сопротивления головок (в нашем случае 0,5 - 1,5 Ом), АЧХ звеньев фильтра заметно меняется, напоминая АЧХ так называемых «странных фильтров», нашедших применение в кроссоверах второго порядка (рис. 20). Суммарная АЧХ последовательного кроссовера от значения «странного резистора» RS, как обычно, не зависит, а вот фазовый сдвиг - зависит (рис. 21), значит - есть ещё одна степень свободы. Впрочем, кого ломает добавлять лишний элемент в элегантную простоту последовательного кроссовера, может попробовать что-нибудь отнять…

Убавить от неубавляемого

Рис. 22. Схема «бесконденсаторного» кроссовера Diaural

Рис. 23. АЧХ «бесконденсаторного» кроссовера

Рис. 24. Схема «антипатентного» кроссовера Acoustic Reality

Рис . 25. АЧХ кроссовера Acoustic Reality

Что, казалось бы? Два элемента, совесть надо иметь. Так вот это как раз про совесть. Как было уже написано, неизбежно присутствующая у мидбаса индуктивность в случае последовательного фильтра только помогает работе шунтирующего конденсатора. Вот тут кое-кому пришло в голову: а не обойтись ли только этой помощью, а конденсатор - выкинуть? Попробовали, причём не только в форме рацпредложения, но и на практике. Некто Эрик Александер, владелец компании Diaural (домашняя акустика по невменяемым ценам, США), подал заявку на патент под названием «Бесконденсаторный кроссовер». Там он признал, что да, последовательный кроссовер это здорово, даже упомянул, что их используют самые рафинированные изготовители домашней акустики (Sonus Faber, в частности, или Martin Logan), но вот конденсатор… Не любят их за что-то хай-эндщики. Вот дядя Эрик и решил конденсатор выкинуть, заменив его резистором, пусть мидбас себя фильтрует собственной индуктивностью. Пищалка же от попадания на неё низких частот по-прежнему защищена катушкой кроссовера, к индуктивностям у хай-эндщиков претензий куда меньше, тем более не последовательно включена, а параллельно, через неё идёт, стало быть, не полезный сигнал, а «слив». Вот иллюстрация к патенту, выданному в 2000 году (рис. 22), а на рис. 23 - результат нашего моделирования патентованного кроссовера. Как-то показалось, что не очень, ни на активной нагрузке (пунктир), ни на реальной, в отличие от обычного последовательного устройства. Но тут ещё - про совесть… Патент - могучий тормоз на пути распространения интересных технических решений, только cyнься - тебя на деньги. Науке неизвестно, совался ли кто-нибудь, или патент США за номером 6,115,475 остался украшением офиса компании, но, чтобы этот тормоз устранить насколько возможно, один датчанин опубликовал в Интернете свою схему аналогичного назначения. И объявил, зачем опубликовал: чтобы воспрепятствовать применению патентных ограничений, если некое знание является всеобщим достоянием, доказать нарушение патентных прав затруднительно, колесо никем не запатентовано именно по этой причине. Альтернатива - некоторая помесь обычного последовательного кроссовера и «бесконденсаторного» плюс дополнительный фильтр НЧ в цепи мидбаса, приводится на рис. 24. Ожидаемая АЧХ (рис. 25, пунктир - резистивная нагрузка, сплошные линии - реальная) тоже особого восторга не вызывает, тем более что исчезла магия «чистого» последовательного кроссовера - гарантированное суммирование ВЧ и НЧ-составляющих. Так что лучше пока оставаться на Клондайке, и здесь дел хватит…