Разделительные фильтры трехполосных громкоговорителей
С целью снижения интермодуляционных искажений при звуковоспроизведении громкоговорители Hi-Fi систем составляют из низкочастотных, среднечастотных и высокочастотных динамических головок. Их подключают к выходам усилителей через разделительные фильтры, представляющие собой комбинации LC фильтров нижних и верхних частот.
Ниже приведена методика расчета трехполосного разделительного фильтра по наиболее распространенной схеме.
Частотная характеристика разделительного фильтра трехполосного громкоговорителя в общем виде показана на рис. 1. Здесь: N — относительный уровень напряжения на звуковых катушках головок: fн и fв — нижняя и верхняя граничные частоты воспроизводимой громкоговорителем полосы; fр1 и fр2 — частоты раздела.
В идеальном случае выходная мощность на частотах раздела должна распределяться поровну между двумя головками. Это условие выполняется, если на частоте раздела относительный уровень напряжения, поступающего на соответствующую головку, снижается на 3 дБ по сравнению с уровнем в средней части ее рабочей полосы частот.
Частоты раздела следует выбирать вне области наибольшей чувствительности уха (1… 3 кГц). При невыполнении этого условия, из-за разности фаз колебаний, излучаемых двумя головками на частоте раздела одновременно, может быть заметно «раздвоение» звука. Первая частота раздела обычно лежит в интервале частот 400… 800 Гц, а вторая — 4… 6 кГц. При этом низкочастотная головка будет воспроизводить частоты в диапазоне fн…fp1. среднечастотная — в диапазоне fp1… fр2 и высокочастотная — в диапазоне fр2…fв.
Один из распространенных вариантов электрической принципиальной схемы трехполосного громкоговорителя приведен на рис. 2. Здесь: B1 — низкочастотная динамическая головка, подключенная к выходу усилителя через фильтр нижних частот L1C1; В2 — среднечастотная головка, соединенная с выходом усилителя через полосовой фильтр, образованный фильтрами верхних частот C2L3 и нижних частот L2C3. На высокочастотную головку В3 сигнал подается через фильтры верхних частот C2L3 и C4L4.
Расчет емкостей конденсаторов и индуктивностей катушек производят исходя из номинального сопротивления головок громкоговорителя.
Поскольку номинальные сопротивления головок и номинальные емкости конденсаторов образуют ряды дискретных значений, а частоты раздела могут варьироваться в широких пределах, то расчет удобно производить в такой последовательности. Задавшись номинальным сопротивлением головок, подбирают емкости конденсаторов из ряда номинальных емкостей (или суммарную емкость нескольких конденсаторов из этого ряда) такими, чтобы получившаяся частота раздела попадала в указанные выше частотные интервалы.
В разделительных фильтрах обычно используют металлобумажные конденсаторы типов МБГО, МБГП и МБМ с допускаемым отклонением от номинальной емкости не более ± 10%. Наиболее подходящие для использования в фильтрах типономиналы конденсаторов приведены в табл 1.
Тип конденсатора | Емкость, мкф |
МБМ | 0,6 |
Емкости конденсаторов фильтров С1.
..С4 для различных сопротивлений головок и соответствующие значения частот раздела приведены в табл 2.
Zг,0м | 4.0 | 4.5 | 5.0 | 6.5 | 8.0 | 12,5 | 15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
С1,C2, мкф | 40 | 30 | 30 | 20 | 20 |
| 15 |
fp1, Гц | 700 | 840 | 790 | 580 | 700 | — | 520 |
|
|
|
|
|
|
|
|
С3,С4, мкф | 5 | 5 | 4 | 4 | 3 | 2 | 1 . |
5.8 | 5.2 | 5. | 4,4 | 4.8 | 4,6 | 5.4 |
5Легко видеть, что все значения емкостей могут быть либо непосредственно взяты из номинального ряда емкостей. либо получены параллельным соединением не более чем двух конденсаторов (см. табл. 1).
После того как емкости конденсаторов выбраны, определяют индуктивности катушек в миллигенри по формулам:
В обеих формулах: Zг-в омах; fp1, fр2 — в герцах.
Поскольку полное сопротивление головки является частотнозависимой величиной, для расчета обычно принимают указанное в паспорте головки номинальное сопротивление Zг, оно соответствует минимальному значению полного сопротивления головки в диапазоне частот выше частоты основного резонанса до верхней граничной частоты рабочей полосы.
В некоторых случаях радиолюбителям приходится использовать в качестве высокочастотных головок имеющиеся динамические головки с номинальным сопротивлением, отличающимся от номинальных сопротивлений низкочастотной и высокочастотной головок. При этом согласование сопротивлений осуществляют, подключая высокочастотную головку В3 и конденсатор С4 к различным выводам катушки L4 (рис. 2), т. е. эта катушка фильтра играет одновременно роль согласующего автотрансформатора. Катушки можно намотать на круглых деревянных, пластмассовых или картонных каркасах с щечками из гетинакса. Нижнюю щечку следует сделать квадратной; так ее удобно крепить к основанию — гетинаксовой плате, на которой крепят конденсаторы и катушки. Плату крепят шурупами ко дну ящика громкоговорителя. Во избежание дополнительных нелинейных искажений катушки должны выполняться без сердечников из магнитных материалов.
Пример расчета фильтра
В качестве низкочастотной головки громкоговорителя используется динамическая головка 6ГД-2, номинальное сопротивление которой Zг=8 Ом. в качестве среднечастотной — 4ГД-4 с таким же значением Zг и в качестве высокочастотной — ЗГД-15, для которой Zг=6,5 Ом. Согласно табл. 2 при Zг=8 Ом и емкости С1=С2=20 мкф fp1=700 Гц, а при емкости С3=С4=3 мкф fр2=4,8 кГц. В фильтре можно применить конденсаторы МБГО со стандартными емкостями (С3 и С4 составляют из двух конденсаторов).
По приведенным выше формулам находим: L1=L3=2,56 мГ; L2=L4=0,375 мГ (для автотрансформатора L4 — это значение индуктивности между выводами 1-3).
Коэффициент трансформации автотрансформатора
На рис. 3 показана зависимость уровня напряжения на звуковых катушках головок от частоты для трехполосной системы, соответствующей примеру расчета. Амплитудно-частотные характеристики низкочастотной, среднечастотной и высокочастотной областей фильтра обозначены соответственно НЧ, СЧ и ВЧ.
На частотах раздела затухание фильтра равно 3,5 дБ (при рекомендуемом затухании 3 дБ).
рис. 3
Отклонение объясняется отличием полных сопротивлений головок и емкостей конденсаторов от заданных (номинальных) значений и индуктивностей катушек от полученных расчетом. Крутизна спада кривых НЧ и СЧ составляет 9 дБ на октаву и кривой ВЧ — 11 дБ на октаву. Кривая ВЧ соответствует несогласованному включению громкоговорителя 1 ГД-3 (в точки 1-3). Как видно, в этом случае фильтр вносит дополнительные частотные искажения.
Примечание редакция. В приводимой методике расчета принято, что среднее звуковое давление при одной и той же подводимой электрической мощности для всех головок имеет примерно одинаковое значение. Вели же звуковое давление, создаваемое какой-либо головкой, заметно больше, то для выравнивания частотной характеристики громкоговорителя по звуковому давлению эту головку рекомендуется подключать к фильтру через делитель напряжения, входное сопротивление которого должно быть равно принятому при расчете номинальному сопротивлению головок.
(РАДИО N 9, 1977 г., с.37-38)
Кроссовер-фильтры в категории «Техника и электроника»
Войди и получай выгодные условия доставки
поиск в товарах / по продавцам
Усилители звука
Запчасти и аксессуары для аудиотехники
Автомобильная акустика
Акустические системы
Товары, общее
Микрофоны
Наборы и компоненты для самостоятельной сборки электроники
Устройства обработки звука
Электроизгороди, электропастухи
Вазелин
Бытовые фильтры обратного осмоса
Подсветки для книг
Штативы и крепления для фото-, видеотехники
Трансмиссионные и гидравлические масла
Запчасти и комплектующие для профессионального аудио-видео оборудования
Контроллеры и комплектующие для SATA, SAS, SCSI RAID
Фильтры топливные
Приспособления для инструментов
Комплектующие электрооборудования
Детские весы
Кроссовер фильтр 3х-полосный пассивный для акустики Hi-Fi 150Вт L-380C de
В наличии
809.
96 грн
1 051.90 грн
Купить
Кроссовер фильтр 3х-полосный пассивный для акустики 200Вт YLY-633 de
В наличии
544.97 грн
707.75 грн
Купить
Кроссовер фильтр 2х-полосный пассивный для акустики 80Вт D222 de
В наличии
262.69 грн
341.16 грн
Купить
Кроссовер фильтр 3х-полосный пассивный для акустики Hi-Fi 150Вт L-380C oo
В наличии
810.01 грн
1 051.96 грн
Купить
Кроссовер фильтр 3х-полосный пассивный для акустики 200Вт YLY-633 oo
В наличии
543.87 грн
706.32 грн
Купить
Кроссовер фильтр 2х-полосный пассивный для акустики 80Вт D222 oo
В наличии
260.36 грн
338.13 грн
Купить
Кроссовер фильтр 3х-полосный пассивный для акустики Hi-Fi 150Вт L-380C at
В наличии
811.12 грн
1 053.40 грн
Купить
Кроссовер фильтр 3х-полосный пассивный для акустики 200Вт YLY-633 at
В наличии
546.12 грн
709.25 грн
Купить
Кроссовер фильтр 2х-полосный пассивный для акустики 80Вт D222 at
В наличии
263.
84 грн
342.65 грн
Купить
Кроссовер фильтр 3х-полосный для акустики MHZ YLY-633 200Вт SP, код: 7688404
Готово к отправке
708.98 грн
1 010 грн
Купить
2
3
Вперед
Показано 1 — 29 товаров из 100+
Смотрите также
Кроссовер нч
Фильтр для акустики
Трехполосный фильтр для акустики
Двухполосный фильтр для акустики
16 динамики
Динамики 13
Колонка для автомобиля
Сабвуфер бочка
Автоакустика hertz
Сабвуфер динамик
Акустические колонки для компьютера
Динамики для авто
Динамики 16 см
Акустика Kicx
Колонки 13 см
Кроссовер-фильтры со скидкой
Кроссовер-фильтры оптом
Популярные категории
Техника и электроника
Аудиотехника и аксессуары
Усилители звука
Запчасти для техники и электроники
Запчасти и аксессуары для аудиотехники
Авто — мото
Автомобильная электроника
Автозвук
Автомобильная акустика
Акустические системы
Насколько вам
удобно на проме?
Активный сабвуфер + 3-полосные сателлиты с высококачественной акустикой LR8 и электрическим фильтром BW 6 или BW 7
#3
- #3
С другой стороны, выходной сигнал любого БИХ-фильтра имеет неравномерную задержку в зависимости от частоты, и это является источником искажения формы волны, если вам небезразличны такие вещи.
Когда разница между номинальной задержкой в полосе пропускания и пиковой задержкой велика, вы можете получить эффекты, подобные звону во временной области, и это может быть слышно на некоторых частотах (например, около 1 кГц).
Дополнительная литература:
https://www.linkwitzlab.com/frontiers.htm#F
#4
- #4
Я предполагаю, что с типами рупора, которые я использую, плюсов для крутых фильтров больше, чем минусов.
С настройкой динамиков ниже LR 8 не получилось, с KEF Coax Mid High я колебался между LR 2 и LR 4. Это старая картина с частично пассивными кроссоверами до покупки миниDSP.
Дело в том, что с KEF Coax LR 2 или LR 4 делайте прослушивание, а не с LR 8.
Последнее редактирование:
#5
- #5
Размещение драйверов может вызвать некоторые проблемы с ответом. Не ставьте колонки так близко к боковым стенам. Это похоже на довольно узкую комнату с глухими отражающими стенами — вы можете начать с обработки стен и перестановки динамиков.MEGB1262 сказал:
Насколько я понимаю, это очень сильно зависит от типа используемых динамиков.
Я предполагаю, что с типами рупора, которые я использую, плюсов для крутых фильтров больше, чем минусов.
С настройкой динамиков ниже LR 8 не получилось, с KEF Coax Mid High я не определился между LR 2 и LR 4.
Посмотреть вложение 1024342
Это старая картина с частично пассивными кроссоверами до покупки миниDSP.
Дело в том, что с KEF Coax LR 2 или LR 4 делайте прослушивание, а не с LR 8.Нажмите, чтобы развернуть…
Также (не на картинке) помогает, если стена позади вас (слушателя) акустически мертва. Эти изменения, вероятно, немного откроют звуковую сцену в этом пространстве. Затем следует переставить громкоговоритель — кажется, есть несколько возможностей. Вы можете переставить средние части (с черным прямоугольником под черными компонентами) наружу и поставить динамики на их место, рядом с сабвуферами. Вы также можете разместить сабвуферы у стен (при условии, что на стене нет соседей). с другой стороны) и переместите остальные внутрь, или поместите сабвуферы ниже другого драйвера, чтобы немного приподнять их (трехсторонний кажется немного коротким, не могу точно сказать), при этом стек перемещается внутрь от боковых стенок. Поскольку драйверы маленькие, они будут излучать во всех направлениях (не только по прямой) вплоть до относительно высоких частот, и даже если динамик находится далеко от стены и наклонен внутрь, вы получите отражение. Диффузор и, возможно, небольшая адсорбция там, где будет происходить отражение, действительно необходимы.
Вы можете найти точку, используя зеркало, размещенное на стене, и там, где вы можете видеть динамик в зеркале со своего кресла для прослушивания, будет место, где источник отражения будет самым сильным и где вам нужно найти какое-то лечение.Что касается типа фильтра — это не имеет значения, тип драйвера/динамика, аналоговые или цифровые БИХ-фильтры высокого порядка будут иметь пиковую групповую задержку, которая нанесет ущерб звуку. Сможете ли вы «услышать» это или заметить, зависит от вас и от того, насколько хорошо настроена остальная часть вашей системы (например, могут преобладать другие проблемы).
Вы делаете эти сравнения только на слух или также используете измерения или другие менее субъективные средства? Если на слух, то как вы можете знать, что происходит? Помимо «формы» фильтра, есть также проблемы с фазой и интеграцией драйверов вокруг каждой точки кроссовера, что очень важно, и ухо просто не является хорошим инструментом для этой стадии разработки кроссовера.
С многополосной системой почти невозможно добиться правильного результата, если вы просто переключаетесь между несколькими различными вариантами кроссовера и частотами, используя свои мини-DSP. Когда-то, много лет назад, я пытался сделать то же самое, используя Behringer DCX249.6, пока не понял, что это бесполезно, и не начал заниматься дизайном кроссовера.
#6
- #6
К сожалению, сама гостиная пока готова к использованию, в ней живет и моя жена.
Я пока доволен тем, что мне разрешено использовать эту сторону полностью для большого сабвуфера с открытой перегородкой с двумя 15-дюймовыми динамиками и меньшими корпусами-сателлитами для стереосистемы. Рано или поздно под крышей освободится еще одна комната, но это уже совсем другая история для большого домашнего кинотеатра.
#7
- #7
Возможно, вы даже сможете поднять его немного больше.Лично я стараюсь не превышать акустический уровень LR2, который часто является более низким электрическим порядком.
#8
- #8
Лично я никогда не использую меньше LR4, но и не больше. Я использую исключительно DSP и не беспокоюсь об «акустических» наклонах, как многие разработчики пассивных кроссоверов, которые надеются использовать как можно меньше компонентов. Пока фаза хорошо выравнивается в области кроссовера, я чувствую себя удовлетворенным, а 4-й порядок дает гораздо лучший контроль полосы пропускания и подавление вне полосы.
LR2 в большинстве случаев слишком мелкий, для многополосных динамиков более чем двухполосный. ИМО конечно. YMMV.
#9
- #9
Я использую звуковую карту RME с конвольвером vst и рефазой или изотопным озоном, может вас это заинтересует…
У вас больше вычислительной мощности и больше возможностей и гибкости. Минусы конечно есть (шт)…
Последнее редактирование:
#10
- #10
#11
- #11
- сабвуфер с открытой перегородкой и низкочастотным динамиком Sonido SCW400 (к сожалению, больше не продается)
- Басовый среднечастотный динамик Sonido SWR 250 без диффузора в закрытой коробке
- Высокочастотный рупор среднего диапазона и компрессионный драйвер Eighteensound XT1086 + NSD1095N
- супертвитер Visaton TL16H
#12
- #12
Большое спасибо за информацию
Сердечно
Себастьян
№13
- №13
Привет форумчане!
В Германии один из самых популярных магазинов колонок для самостоятельного изготовления принял дизайн с крутым кроссовером, здесь:
Thalion Acoustic
Тот факт, что один из крупнейших магазинов в Германии предлагает комплекты динамиков с таким подходом с крутым кроссовером, показывает мне, что это зависит от динамиков. б/у плюсов для крутого кроссовера больше, чем минусов.
Глядя на этот комплект здесь:
Accutop 36 дБ
указывает на то, что плюсы больше с разделом кроссовера среднего и высокого диапазона, где проблемы с групповой задержкой менее серьезны, и с высокочастотными динамиками с керамическими чрезвычайно жесткими мембранами громкоговорителей, где резонансы жесткого материала без крутых фильтров в любом случае необходимо будет отфильтровать с помощью абсорбционных цепей.
Мои собственные тесты прослушивания с кроссоверами DSP показали, что элементы PEQ с высокой добротностью могут серьезно ухудшить качество звука на выходе, особенно на средних частотах между 400 Гц и 4000 кГц. Больше недостатков, чем преимуществ, чтобы получить более линейную частотную характеристику по оси с отфильтрованными некоторыми резонансами мембраны громкоговорителя. Мои последние выводы, что крутая фильтрация не годится для сабвуфера, чтобы пинать басовый кроссовер около 150 Гц, вот последние тесты с менее крутой акустической фильтрацией LR 2 показали лучший результат.
Кстати, я не полагаюсь только на свои уши, а делаю первое доказательство концепции с помощью программного обеспечения для имитации громкоговорителей. Без первого запуска с симуляцией я был бы полностью потерян.
Последнее редактирование:
№14
- №14
Есть механические ограничения. Всегда неприятно идти на такие компромиссы по таким простым причинам, как эта, но иногда мы это делаем.
Как человек, который всегда стремился, чтобы этот класс ограничений не мешал тому, что я делаю, я смотрю на это и задаюсь вопросом, не делаете ли вы на самом деле то же самое?Чарли Лауб сказал:
Я использую исключительно DSP и не беспокоюсь об «акустических» наклонах, как многие разработчики пассивных кроссоверов, которые надеются использовать как можно меньше компонентов. Пока фаза хорошо выстраивается в области кроссовера, я чувствую себя удовлетворенным
Нажмите, чтобы развернуть…
№15
- №15
Привет,
Мегб, я думаю, что вы также экспериментируете с проблемами, связанными с DSP и вычислительной мощностью.
Низкочастотный кроссовер с высоким наклоном требует огромного количества процессора и отводов для получения хороших результатов. Они также генерируют хорошую задержку… вот почему я предложил использовать компьютер и звуковую карту rme…
Подобно любителям больших валторн и больших компрессионных драйверов, мы здесь согласны с тем, что критическая область голоса около 300 и 3000 должна быть покрыта одним и тем же драйвером… пользователи компрессии должны ставить крутые фильтры, потому что они уже находятся на пределе возможностей компонентов. Это достаточная причина, но я не думаю, что она единственная. Это было бы то же самое для купольного твитера, воспроизводящего самые низкие разумные частоты…
Лично мне не нравятся гармоники женского голоса, исходящие из вуфера. Когда я слушаю это в одиночестве, это звучит плохо…
Если вам нравится 150 Гц lr2, попробуйте более высокую и крутую отсечку…
Показать скрытый контент низкого качества
Вы должны войти или зарегистрироваться, чтобы ответить здесь.
Фейсбук Твиттер Реддит Пинтерест Тамблер WhatsApp Электронная почта Делиться Связь
Верх Низ
Электронный кроссовер Линквица-Райли
Электронный кроссовер Линквица-Райли| Продукция Elliott Sound | Проект 09 |
© 1999, Rod Elliott — ESP
Последнее обновление: октябрь 2018 г.
Печатные платы (редакция C) доступны для этого проекта. Нажмите на картинку для более подробной информации. (Подробнее о версии 12 дБ/октаву см. также в Проекте 81).
Введение
Представленный здесь фильтр Линквица-Райли имеет (почти) идеальную фазовую когерентность, без пиков или провалов на частоте кроссовера.
Конструкция адаптируется к 2-ходовой или 3-ходовой (или даже 4-ходовой) работе, и все формулы приведены ниже (или используйте программу расчета компонентов ESP-LR). Это был очень популярный проект с момента его публикации, и эта популярность сохраняется и по сей день. С хорошими операционными усилителями его производительность, как правило, будет лучше, чем (предположительно) эквивалентные реализации DSP (цифровой сигнальный процессор), поскольку нет необходимости преобразовывать сигнал из аналогового в цифровой и обратно.
Фотография готовой печатной платы P09 Rev-B (Rev-C выглядит почти идентично)
Обратите внимание, что версия кроссовера P09 на печатной плате представляет собой двухполосную стереосистему и имеет симметричные входные буферы (которые при желании можно подключить как несимметричные), фильтры верхних и нижних частот, регуляторы уровня и выходные буферы для каждого канала. Каждый выходной буфер настроен на переменное усиление, что позволяет правильно настроить вашу систему.
Предлагаемый источник питания — P05 Rev-B, который также имеет вспомогательный выход, подходящий для управления реле приглушения (см. ниже причины, по которым вы можете захотеть включить приглушение).
2-полосный кроссовер Linkwitz Riley
На рис. 1А показана общая концепция полной стереофонической версии с двумя идентичными секциями фильтра (но без симметричных входов). С показанными значениями компонентов частота кроссовера составляет 310 Гц (обратитесь к статье о двухканальном усилении, чтобы понять причину моего выбора частоты). Этот блок обеспечивает абсолютно ровную частотную характеристику на частоте кроссовера, при этом сигнал от обоих фильтров всегда остается в фазе. Обратите внимание, что частота, показанная здесь, является просто примером — она может быть любой в пределах звукового диапазона.
Рисунок 1A. Стереоверсия 2-полосного кроссовера LR
Обратите внимание, что версия печатной платы почти идентична, но предлагает выбор балансного или небалансного входного каскада.
Он не переключаемый, но режим выбирается перед построением, а перемычки или резисторы устанавливаются по мере необходимости.
2-полосный блок разделен на 3 секции на канал …
- Входной буфер — гарантирует, что все фильтры питаются от источника с низким импедансом, чтобы предотвратить частотные и фазовые сдвиги (печатная плата включает возможность балансного входа).
- High Pass — как показано, частота прибл. 310 Гц. Используйте приведенные ниже формулы или программу-калькулятор ESP, чтобы определить значения для других частот.
- Low Pass — как показано, частота прибл. 310 Гц. Как указано выше для разных частот.
В обеих версиях важно правильно согласовать фильтры как внутри отдельных фильтров, так и между каналами. Хотя небольшие различия между каналами не будут слышны, если секции верхних и нижних частот не будут точно согласованы, это приведет к фазовым и амплитудным ошибкам. На практике обычные допуски компонентов вызывают удивительно небольшие ошибки, но рекомендуется подбирать конденсаторы.
3-ходовой кроссовер Linkwitz Riley
На рис. 1B показан способ подключения 3-полосного кроссовера. Это устройство дает отличные результаты с хорошей фазовой когерентностью и ровной характеристикой во всем диапазоне частот.
Рисунок 1B — 3-полосный монофонический кроссовер LR (необходимо 2 для стерео)
Я знаю, что схемы выглядят сложными, но каждая из них в основном повторяет общий блок схемы — секцию фильтра. Поскольку все операционные усилители используются в качестве буферов с единичным коэффициентом усиления, использование устройств премиум-класса на самом деле не обязательно, поэтому тип TL072 будет вполне пригоден в этой роли (однако я рекомендую вам использовать что-то «лучшее»). Излишне говорить, что если вы хотите использовать более качественные устройства (даже дискретные операционные усилители), вы можете легко это сделать. Убедитесь, что любое используемое устройство стабильно для единичного усиления — это не всегда так с некоторыми устройствами, особенно когда используется внешняя компенсация.
В этом случае используйте рекомендуемое производителем значение предела стабильности для работы с единичным усилением.
| Соединения источника питания (и байпасные конденсаторы) не показаны, но на схеме показаны стандартные соединения для двойного операционного усилителя. ИС просматривается сверху. Мощность ±15 В Описанный блок питания (см. Проект 05 — Блок питания для предусилителей) также подходит для этого кроссовера и легко запитает ваш предусилитель и 3-полосный усилитель. вариант кроссовера. Для сдвоенных операционных усилителей питание подается на контакт 4 (-ve) и контакт 8 (+ve). Большинство операционных усилителей будут нормально работать при питании от ±5 В до ±15 В |
ПРИМЕЧАНИЕ: показан только один канал для 3-полосного — для стереосистемы требуются две идентичные схемы фильтров.
Как видно, 3-ходовой блок разделен на 4 секции…
- Входной буфер — обеспечивает питание всех фильтров от источника с низким импедансом для предотвращения частотных и фазовых сдвигов
- High Pass — как показано, частота прибл.
3100 Гц - Band Pass — как показано, используются частоты высоких частот 310 Гц и нижних частот 3100 Гц
- Low Pass — как показано, частота прибл. 310 Гц
3100 ГцВ 3-полосном режиме секция полосы пропускания должна иметь секцию верхних частот, частота которой точно равна частоте основного фильтра нижних частот (баса), и секцию нижних частот, частота которой равна частоте основного фильтра верхних частот (высоких частот). ) фильтр. (Нет, это не сбивает с толку, просто так выглядит.) См. приведенную выше таблицу для пояснений, если это кажется непонятным.
Если это поможет, я включил блок-схему, которая может прояснить ситуацию. Это показано ниже и имеет все разделы для 3-полосной кроссоверной сети. Опять же, это моно, поэтому для стереосистемы используются два полных блока.
Рисунок 1C – Блок-схема 3-полосного кроссовера
Показанные частоты приведены только для справки и соответствуют описанным выше. Естественно, их нужно будет изменить в соответствии с вашим приложением.
Обратите внимание на точечную связь между выходом входного буфера и входом фильтра нижних частот. Если бы вы подключили фильтры таким образом (а не как показано), фазовые сдвиги в системе приведут к тому, что суммарный выходной сигнал будет отличаться от ожидаемого. Разделы связаны друг с другом, чтобы дать наилучший результат — изменения вызовут неожиданные изменения, ни одно из которых, вероятно, не будет хорошим. Операционные усилители всегда добавляют некоторый фазовый сдвиг (хотя и небольшой), что может усугубить ситуацию.
Частотные характеристики каждой секции показаны ниже, обратите внимание, что частота кроссовера находится на уровне -6 дБ, а не на традиционной частоте -3 дБ. Это важное различие между фильтрами Баттерворта и Линквица-Райли, которое позволяет сигналам находиться в фазе во всем звуковом диапазоне, независимо от того, через какую секцию фильтра они проходят. Электрически (и акустически) суммарный выходной сигнал этого фильтра ровный, в нем нет ни пиков, ни провалов (если только вы не считаете 0,11 дБ «провалом»), и не производится инверсия фазы (в отличие от фильтров 12 дБ на октаву).
Простым тестом любого электронного кроссовера является подключение резистора 10 кОм к каждому выходу и соединение других концов вместе. Запустите развертку по частоте от звукового генератора на вход и наблюдайте за выходным уровнем на выходе схемы суммирования резисторов. Большинство традиционных кроссоверных сетей (обычно Баттерворта) демонстрируют увеличение частоты кроссовера на 3 дБ и возвращаются к опорному уровню примерно на октаву или около того с каждой стороны. Это далеко не идеальная ситуация, поскольку в большинстве случаев аналогичный эффект будет возникать из суммарного акустического выхода динамика — при условии, что драйверы «выровнены по времени», поэтому выход каждого из них находится в фазе (акустически) на частоте кроссовера. Если выравнивание по времени не выполнено, а разница в физическом расстоянии между звуковыми катушками громкоговорителей велика (более 0,1 длины волны рассматриваемой частоты), то другие акустические различия, вызванные фазой, будут иметь тенденцию затмевать любую аномалию в сети кроссовера.
Рис. 2. Частотная характеристика трехполосной перекрестной сети Linkwitz-Riley
Частотная характеристика показана в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц, хотя полоса пропускания намного шире (менее 1 Гц легко, а при использовании быстрых операционных усилителей можно ожидать 100 кГц и более. Вносимые потери равны 0 дБ, поскольку фильтры не вносят усиления или потерь). в их полосе пропускания. Точки пересечения определяются точками -6 дБ каждого фильтра и находятся на частотах 310 Гц и 3,1 кГц (как и ожидалось из приведенной выше схемы). Суммарная характеристика плоская, за исключением крошечного (0,11 дБ) провал чуть ниже 3 кГц. Это вызвано сдвигом фазы в секции высоких частот низкочастотного кроссовера.
Показанные соединения должны использоваться по назначению. Как отмечалось выше, фазовые аномалии обычно вызывают незначительные (но легко измеряемые) изменения отклика, если фильтры не каскадированы. Если вы используете платы ESP, правильная разводка показана в статье о конструкции.
Существуют и другие возможности подключения, но тот, который показан, использовался сотнями конструкторов и, как известно, действительно работает очень хорошо. одна из целей заключалась в том, чтобы обеспечить прохождение высоких частот через минимальное количество операционных усилителей, потому что на высоких частотах меньше обратной связи, и искажения могут быть немного выше, чем больше операционных усилителей включено в путь сигнала. На практике это редко возникает, но кажется достойной целью.
Обратите внимание, что приведенные выше комментарии относятся только к 3-полосной версии и не влияют на «стандартный» 2-полосный кроссовер. Он имеет абсолютно плоскую суммарную характеристику, независимо от частоты кроссовера.
Буферы вывода (и …. )
Когда вы используете электронный кроссовер, вам нужен какой-то способ выравнивания уровней каждого выхода, чтобы соответствовать чувствительности усилителя мощности и эффективности динамиков. Схема подходящего буфера показана на рис.
3. В ней нет ничего особенного, но она рассчитана на усиление, равное 2, для обеспечения максимальной гибкости и гарантирует, что импеданс потенциометров не вызывает потери высоких частот при длинные межсоединения. Коэффициент усиления можно изменить, изменяя номиналы резисторов (Rf1 и Rf2). Для усиления единства опустите Rf2 и используйте ссылку для Rf1.
Рис. 3. Буферная ступень. Требуется один на каждый выход
В этих буферах должны использоваться высококачественные операционные усилители, и на печатной плате предусмотрена возможность их установки, включая подстроечный резистор (см. фото в начале статьи).
Несколько человек (включая меня) обнаружили, что блок кроссовера издает короткий «чирп» или «щелчок» (в зависимости от характеристик операционного усилителя) при отключении питания, и это может сопровождаться некоторыми колебаниями постоянного тока. Если вы используете новую версию источника питания предусилителя P05B, вспомогательный выход можно использовать для активации 6-полюсного реле (или любого количества реле меньшего размера, если необходимо) для замыкания всех выходов на землю при отсутствии питания.
Нормально замкнутые контакты просто закорачивают выходы на землю, и при подаче питания короткое замыкание устраняется. Платы P05 (Rev-B и выше) имеют задержку включения и детектор потери переменного тока, которые отключают кроссовер на несколько секунд при включении питания и почти сразу же при выключении питания.
Поскольку все распространенные операционные усилители имеют защиту от короткого замыкания, это не приведет к повреждению, а ток дополнительно ограничивается выходными резисторами 100 Ом.
Кроссовер с регулируемой частотой
Как видно из принципиальной схемы, цепь Линквица-Райли 4-го порядка будет сложно превратить в переменную цепь из-за большого количества резисторов, которые необходимо заменить. Использование многоканальных потенциометров не рекомендуется из-за требований соответствия. Достаточно точные 8-местные потенциометры вряд ли будут доступны!
Формулы настройки
Если вы абсолютно настаиваете на самостоятельном выполнении расчетов, ниже приведены формулы.
Это довольно легко настроить с помощью электронной таблицы (OpenOffice, LibreOffice, Excel и т. д.) или вы можете использовать программу-калькулятор, которую я написал (подробнее см. ниже ).
(1) R = 1/(2π × 1,414 × f × C)Где R = сопротивление в Омах, π = 3,14159., 1,414 равно √2, f = частота в герцах и C = емкость в фарадах.
(2) C = 1/(2π × 1,414 × f × R)
(3) f = 1/(2π × 1,414 × R × C)
(1) Предполагается, что вы сначала выбрали емкость, которая является наиболее разумной. Колпачки доступны в меньшем количестве различных номиналов в каждом десятилетии, чем резисторы. Конденсаторы обычно соответствуют серии «E12», которая имеет 12 значений на декаду, поэтому:
1.0, 1.2, 1.5, 1.8, 2.2, 2.7, 3.3, 3.9, 4.7, 5.6, 6.8, 8.2, 10
Они умножаются на 10, 100 (и т. д.), чтобы получить все значения от 1 нФ до 10 нФ, 10 нФ до 100 нФ и 100 нФ до 1 мкФ. Значения выше 1 мкФ и ниже 1 нФ, как правило, доступны не во всех значениях, и их следует избегать для этой конструкции, поскольку очень большие или очень маленькие значения будут создавать импедансы, с которыми слишком сложно справиться.
Очень низкие значения конденсатора означают высокие значения резистора (шум), и даже небольшое количество паразитной емкости на дорожках печатной платы или проводке приведет к ошибкам. Большие значения емкости означают низкий импеданс, с которым многие операционные усилители не могут справиться без чрезмерных искажений или клиппирования.
(2) Наименее полезен, так как диапазон номиналов конденсаторов составляет менее половины диапазона значений резисторов 1 % (особенно если у вас есть доступ к резисторам серии «Е24» — 24 значения на декаду). Могут быть обеспечены действительно странные значения, которые потребуют параллельных комбинаций меньших заглавных букв — грязно и не нужно.
(3) Полезно проверить, что выбранные компоненты дадут вам частоту, о которой вы сначала подумали, или что-то достаточно близкое после того, как стандартные значения компонентов были заменены теоретическими значениями, которые вы получите при расчете. В целом вариация менее 1/3 октавы не вызовет никаких проблем.
Программа-калькулятор намного проще и веселее. (Конечно нравится — я написал!)
Значения конденсатора должны быть точными — стандартное предложение составляет ±10%, что на самом деле недостаточно. Если у вас есть измеритель емкости (или вы можете получить доступ к нему), просто купите больше, чем вам нужно (они недорогие), и выберите значения, которые будут в пределах 2% или лучше, если это возможно. Мой опыт показывает, что допуск большинства колпачков MKT и MKP на самом деле лучше, чем указано, но вам нужно проверить! Абсолютное значение не имеет особого значения, но необходимо достаточно точное согласование, чтобы обеспечить ровную характеристику на частоте кроссовера и сохранить стереофонический образ.
Самый простой способ получить значение «2C» — это подключить два конденсатора параллельно, каждый со значением «C». Плата предназначена для этого. Кроме того, на печатной плате также предусмотрены два места для каждого значения «2R», и они расположены последовательно.
Это означает, что вы всегда можете получить точное значение «2R», не прибегая к значениям E48 или E96, которые по-прежнему могут не обеспечивать точное необходимое значение.
Значения резисторов также должны быть точными, и 1% металлопленочные резисторы вполне приемлемы. Как правило, они доступны в серии E24 (24 значения на декаду), что обеспечивает гораздо более широкий выбор значений. Значения серий E12 и E24 доступны в калькуляторе компонентов (справочные значения) для справки. В некоторых магазинах (о, правда?) вы даже можете найти резисторы в E48 или E9.6 — они предлагают почти безграничный диапазон возможностей (48 или 96 значений на декаду — круто!), просто не рассчитывайте на это. Есть также серия E192, но ее, вероятно, будет сложнее найти.
Общие примечания …
- Хотя это и не упоминалось выше, P09 идеально подходит для сабвуферов. Хотя частота не регулируется, это не является серьезным ограничением при использовании полного кроссовера. используется сеть. В большинстве «пластинчатых» усилителей сабвуфера используется переменный фильтр просто потому, что фильтр всего один! Поэтому необходимо настроить частоту кроссовера и фазу.
чтобы получить плавную интеграцию с основной системой. В то время как некоторые усилители пластины до используют два фильтра, только один регулируемый — обычно тот, что питает сам сабвуфер.
P09 почти во всех случаях даст гораздо лучший результат для сабвуферов, потому что основная система может быстро скатиться ниже выбранной частоты. Это может дать значительное улучшение интермодуляционных искажений путем удаления всех частот, которые могут нагружать основные динамики. Это особенно важно, когда основные динамики двухполосные (включая конструкции МТМ).
- Как отмечалось выше, некоторые операционные усилители создают переходный сигнал при подаче или отключении питания. Поскольку это создаст громкий звук, многие строители могут захотеть включить задержку.
переключатель действия, чтобы убедиться, что выходы схемы не подключены к нагрузке до тех пор, пока рабочие условия не стабилизируются. Одно простое решение описано выше и будет
работать отлично. В качестве альтернативы блок питания P05 Rev-B имеет дополнительный выход, предназначенный для отключения звука. TL072 один
из худших для этой проблемы, и обычно это не проблема с операционными усилителями NE5532 или OPA2134.
Хотя переходные процессы вряд ли могут повредить какой-либо усилитель или громкоговоритель, они звучат не очень хорошо. Для системы, которую вы строите сами, есть большое удовлетворение в том, что он работает безупречно, поэтому, вероятно, стоит приложить небольшие усилия, чтобы использовать дополнительный выход источника питания P05-C для управления реле отключения звука.
- Описанный кроссовер является фазово-когерентным в том смысле, что фаза каждого сигнала, подаваемого на каждый динамик громкоговорителя, по существу находится в фазе со всеми другими сигналами, которые прошли
через кроссовер. Поскольку используются фильтры, кроссовер равен 9.0447 , а не нейтральная фаза — абсолютная фаза сильно варьируется при изменении частоты. Это
случай со всеми перекрестными сетями, от самых простых до самых сложных, активных или пассивных.
Я упоминаю об этом из-за возможных взаимодействий между основными (левым и правым) динамиками, а также центральным и задними динамиками в среде объемного звучания. Возможность существует что в некоторых обстоятельствах фазовые взаимодействия между этим кроссовером и другими кроссоверами в системе домашнего кинотеатра могут быть несовместимы с некоторым материалом. Эти взаимодействия будут всегда ( всегда! ) присутствовать, если только все динамики в системе не имеют идентичных сетей кроссовера — не просто одинаковые частоты кроссовера, а идентичные сети, драйверы и схемы шкафов. Это редко (если вообще когда-либо) имеет место в реальности.
- Если вы исследуете форму выходного сигнала, имейте в виду, что если ваш аудиогенератор имеет искажение более 0,1%, выходной сигнал верхних частот будет сильно искажен при выборе частоты.
более чем на одну октаву ниже частоты кроссовера. это не неисправность кроссовера. Поскольку основная частота ослабляется больше всего, гармоники эффективно усиливаются.
на 24 дБ (для второй гармоники) и около 36 дБ для третьей. Из-за этого форма выходного сигнала выглядит очень искаженной, но на осциллографе входной сигнал будет казаться чистым. Это
На осциллографе трудно увидеть какое-либо искажение ниже 1%, но такое количество искажений сделает вывод действительно очень неприятным. Не отчаивайтесь — все хорошо.
- Как правило, избегайте конденсаторов емкостью менее 2,2 нФ или более 470 нФ. Как отмечалось выше, низкие значения становятся восприимчивыми к паразитной емкости, а высокие значения могут привести к чрезмерному увеличению емкости операционных усилителей.
загрузка. Точно так же номиналы резисторов должны быть в пределах от 2,2 кОм до 22 кОм. Можно использовать более низкие значения, если операционные усилители могут управлять низким импедансом с минимальными искажениями (например, NE5532, OPA2134, LM4562,
и т. д.). Если вы используете операционные усилители TL072, поддерживайте значения резисторов выше 2,2 кОм и помните, что вам нужно будет включить схему отключения звука, чтобы предотвратить «щебетание» при отключении питания.
используется сеть. В большинстве «пластинчатых» усилителей сабвуфера используется переменный фильтр просто потому, что фильтр всего один! Поэтому необходимо настроить частоту кроссовера и фазу.
чтобы получить плавную интеграцию с основной системой. В то время как некоторые усилители пластины до используют два фильтра, только один регулируемый — обычно тот, что питает сам сабвуфер.
Одно простое решение описано выше и будет
работать отлично. В качестве альтернативы блок питания P05 Rev-B имеет дополнительный выход, предназначенный для отключения звука. TL072 один
из худших для этой проблемы, и обычно это не проблема с операционными усилителями NE5532 или OPA2134.
Это
случай со всеми перекрестными сетями, от самых простых до самых сложных, активных или пассивных.
это не неисправность кроссовера. Поскольку основная частота ослабляется больше всего, гармоники эффективно усиливаются.
на 24 дБ (для второй гармоники) и около 36 дБ для третьей. Из-за этого форма выходного сигнала выглядит очень искаженной, но на осциллографе входной сигнал будет казаться чистым. Это
На осциллографе трудно увидеть какое-либо искажение ниже 1%, но такое количество искажений сделает вывод действительно очень неприятным. Не отчаивайтесь — все хорошо.
д.). Если вы используете операционные усилители TL072, поддерживайте значения резисторов выше 2,2 кОм и помните, что вам нужно будет включить схему отключения звука, чтобы предотвратить «щебетание» при отключении питания.Фазовый сдвиг
Я слышал сообщение (видимо, озвученное где-то еще), что якобы есть проблема с фазовым сдвигом. Короткий ответ — «ерунда», но требуется чуть более подробное объяснение. Действительно может быть небольшая разность фаз между секциями высоких и низких частот, и если это так, то это из-за допусков компонентов (особенно конденсаторов). например, если два конденсатора в секции высоких частот имеют высоту 1% (используются конденсаторы 10 нФ и 10,1 нФ), вы получите фазовый сдвиг менее 1 ° между секциями высоких и низких частот. Это вызовет пик в 0,036 дБ — вряд ли стоит волноваться.
Рис. 4. Измеренный фазовый сдвиг платы прототипа P09
Выше показан измеренный отклик одного канала моего прототипа платы P09 (та, что на фото в начале этой страницы).
Курсоры указывают на то, что между двумя сигналами существует разница в 10 мкс (желтый — фильтр нижних частот, синий — фильтр верхних частот). При частоте 3 кГц 1 градус соответствует временной задержке 926 нс, поэтому 10 мкс — это чуть более 10°. 10-процентная разница между двумя колпачками вызывает фазовый сдвиг примерно на 7° и приводит к пику или провалу в 0,36 дБ. Ваши драйверы громкоговорителей будут иметь гораздо большие отклонения отклика даже в идеальных безэховых условиях, и в сочетании с акустикой помещения неразумно ожидать, что нормальные отклонения будут меньше 1 дБ (но обычно намного больше).
Чтобы свести к минимуму фазовый сдвиг, просто подберите конденсаторы как можно точнее. Если вы решите не беспокоиться, маловероятно, что вы услышите какую-либо разницу. Прототип был построен без попытки подобрать колпачки, кроме как убедиться, что они из одной партии (они были склеены вместе, потому что я покупаю оптом). Смещением частоты кроссовера можно пренебречь до такой степени, что его трудно точно измерить без сложного контрольно-измерительного оборудования.
Вы можете измерить небольшой провал (около 0,11 дБ) чуть ниже средней и высокой частоты кроссовера. Поскольку все динамики будут намного хуже, чем эта, не стоит заморачиваться по этому поводу. Фильтры можно перенастроить, чтобы переместить его чуть выше нижней и средней частоты кроссовера, но тогда у вас будет больше операционных усилителей, включенных последовательно с сигналом твитера, что может привести к небольшому увеличению искажений и/или увеличению шума.
Калькулятор компонентов ESP Linkwitz-Riley
Полный калькулятор компонентов Linkwitz-Riley доступен для загрузки. Он включает принципиальные схемы для секций верхних и нижних частот и имеет следующие особенности:
- Расчет сопротивления по известной частоте и емкости
- Расчет емкости по известной частоте и сопротивлению
- Расчет частоты по значениям сопротивления и емкости (хорошо для проверки после выбора стандартных компонентов)
- Включает таблицу для серий E12 и E24. Конденсаторы обычно соответствуют серии E12, а 1% металлопленочные резисторы всегда
доступен в серии E24.
- Рассчитать значения как фильтр нижних частот, затем выбрать фильтр верхних частот. Новые значения отображаются вместе с контуром.
- Рассчитывает фильтры 12 дБ/октаву и 24 дБ/октаву.
Конденсаторы обычно соответствуют серии E12, а 1% металлопленочные резисторы всегда
доступен в серии E24.Эта программа (ESP-LR13.EXE) является исполняемым файлом. Это версия 1.3 программы и весит 88 КБ, поэтому она не слишком велика. Программы установки нет, поэтому вам просто нужно решить, куда ее поставить, и создать свой собственный ярлык. Не стесняйтесь распространять программу среди друзей, так как я выпустил ее как бесплатное программное обеспечение — только ни в коем случае не меняйте программу, это все, о чем я прошу.
Для работы программы требуется библиотека времени выполнения Microsoft VB6, которую можно получить на веб-сайте Microsoft, если она не установлена на вашем компьютере. Обратите внимание, что программа 32-разрядная, поэтому она не будет работать в операционных системах до Win98.
Ниже приводится руководство по установке файла DLL (библиотеки динамической компоновки) …
Операционная система Местоположение файла поддержки VB6 Windows95 Не поддерживается Windows98 c:\windows\system 90 425 WindowsNT c:\winnt\system32 XP c:\windows\system32 Виста Должен быть предварительно установлен Windows7 См. ниже
Библиотека времени выполнения VB6 содержит следующие библиотеки DLL:
Asycfilt.dll
COMCAT.DLL
msvbvm60.dll
OLEAUT32.DLL
OLEPRO32.DLL
STDOLE2.TLB
Во всех случаях вышеприведенное предполагает, что диск C: является установочным диском. Обычно это так, но некоторые установки могут отличаться. Для пользователей Windows7 Microsoft предлагает в другом месте, что библиотека времени выполнения VB6 будет работать, но она не поддерживается для 64-битных версий.
Однако я использую его на 64-битной машине и не обнаружил проблем (программы работают нормально).
Примечание: Несмотря на то, что были предприняты все усилия, чтобы убедиться, что файл не содержит вирусов, ESP не может абсолютно гарантировать, что это так: на моей машине вирусов нет, но нельзя быть слишком осторожным. Как и в случае всех загружаемых исполняемых файлов, используйте свой собственный антивирусный сканер, чтобы проверить его перед выполнением.
Загрузить сейчас (88 КБ)
Основной индекс Указатель проектов
Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, помимо прочего, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторским правом © 1999. Воспроизведение или повторная публикация любыми средствами, будь то электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещены в соответствии с Международные законы об авторском праве.  |