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

Всем привет,

Чтобы не иметь сложностей с расчётом фильтра СЧ-ВЧ, возможно, представляется правильным, использовать, так называемый фильтр дополнительной функции (ФДФ) – дифференциальный усилитель, вычитающий из широкополосного (музыкального) сигнала тот, что был выделен фильтром низких частот (в нашем случае), а остаток – СЧ и ВЧ составляющие, передающий на свой выход.

Практические схемы кроссоверов с ФДФ подробно описаны в статьях журнала Радио:
1981г №5-6 стр 39 «Трёхполосный усилитель»
1987г №3 стр 35 «Блок фильтров трёхполосного усилителя ЗЧ»

Обратите внимание, в схеме "87/3, перед активным фильтром стоит повторитель напряжения на ОУ, каковой повторитель обладает низким выходным сопротивлением, а нагружен фильтр на ОУ (ФДФ) с высоким входным сопротивлением, что полезно для согласования фильтра со схемой, образующей кроссовер, в целом.

Частоту раздела, для двухполосного кроссовера, лучше выбрать в три раза больше, чем резонансная частота НЧ громкоговорителя. Если в качестве НЧ громкоговорителя используется широкополосный динамик, то раздел лучше провести выше 3,5 КГц (выше резонансной частоты выбранного ВЧ динамика).
Таблица с связывающая частоту раздела при биамплиннге с мощностью, которую нужно подвести к СЧ – ВЧ звену, приведена в Радио 2001 №9 стр. 10

Перед этим кроссовером, хорошо бы поставить ФВЧ с частотой среза 40Гц или менее – отрезать то, что Ваш НЧ динамик не может воспроизвести физически. Подробно об этом рассказано у Аудиокиллера electroclub.info/samodel/sub_pred.htm

Статья по измерению резонансной частоты громкоговорителей и их «Т-С параметров» при помощи звуковой карты компьютера, приведена здесь, на сайте..html

По теме двухполосного звуковоспроизведения (биамплинг), интересно прочитать статью В.Шорова из Радио 1994 №2 «Двухполосное звуковоспроизведение» и, если есть желание разобраться лучше – цикл статей А.Фрунзе «О повышение качества звучания АС» Радио 1992 9 – 12.

Хочу поблагодарить АудиоКиллера за программу для расчёта фильтров третьего порядка.
electroclub.info/mysoft.htm
По выполненным расчётам собрал комбинированный (на одном ОУ) полосовой фильтр 40 – 18000 Гц для УКВ приёмника. При точном подборе конденсаторов и резисторов, АЧХ фильтра совпала с желаемой без дополнительной настройки.

Начинающие, успешно собравшие макет схемы, могут избавить себя от хлопот травления печатных плат, используя НЕфольгированный стеклотекстолит (гетинакс или плотный картон) и тонкий лужёный провод, который заменяет дорожки, которые предполагалось травить. В программе LayOut рисуется печатная плата, с шириной дорожек 0,3 – 05 мм. – чтобы были видны. По распечатке рисунка платы, защищённой прозрачным скотчем, кернится и сверлится текстолит. Потом в отверстия, по порядку сборки, от входа у выходу, вставляются детали, их лужёные выводы отгибаются по направлению отрисованных дорожек и пропаиваются. Если длинны выводов не хватает, используют лужёный провод. Если проводники - «дорожки» лежат близко друг к другу и есть риск замыкания – можно одеть кембрик. Важно, что если потребуется переделка, например, 20% собранной схемы, не нужно срезать печатные дорожки – просто распаять участок, сделать новую сверловку и собрать заново – чисто, просто и технологично, как тротуарная плитка. При сборке ВЧ конструкций, слой фольги, обращённый к деталям, можно использовать как общий экран. Фольгу вокруг отверстий нужно зенковать, кроме «земляных» контактов.
Если интересно, пришлю фотографии плат, сделанных таким способом.

Есть у меня давний знакомый и партнер Андрей С. «в миру» профессионально занимающийся акустической подготовкой помещений для клубных вечеринок, домашних кинотеатров и студий звукозаписи. Дома он имеет простенькую систему с полочными колонками, предназначенную для фонового озвучивания спальни. Простенькая то она простенькая, но имеет в своем составе два авторских ламповых усилителя и виниловую вертушку. На мой вопрос, почему бы ему не собрать «взрослую» систему с напольными колонками, говорит, что музыки ему и на работе хватает. Возвращаясь домой после оглушительного рабочего дня в каком-нибудь клубе, он начинает эту музыку тихо ненавидеть, какая уж тут «взрослая» система... Ушам бы отдохнуть.

Бывая у него дома довольно часто и время от времени слушая систему, я замечал, что уровень обоих пар полочной акустики не соответствует идеологии лампового усиления. Колонки у него - довольно современные полочники JM-Lab и немецкие винтажные Karstadt Softline k-3000. Хоть фазоинверторные JM-Lab и выдают более широкую полосу частот (снизу от 40 Гц) чем закрытые ящики Karstadt, слушать он предпочитает именно их, добавляя самого низа с помощью сабвуфера. Да уж... винил, лампы и сабвуфер...

Звучало это все, как бы это помягче сказать... гнусаво-неестественно с «оторванным» сабвуферным басом. Полочники Karstadt k-3000 из-за малого объема корпуса, акустического оформления «закрытый ящик» и в связи с этим - низкой чувствительностью, с ламповым усилителем играли явно плохо, убивая саму идею лампового тракта и винилового источника. Сюда бы высокочувствительные широкополосники в оформлении ОЯ или Онкен и было бы самое то...

Родные кроссоверы

Но «шо маемо, то маемо» и поэтому единственное, что я увидел из того, что можно было бы с этой системой сделать, это влезть в полочные АС и посмотреть на их внутреннее содержание. Андрей сказал, что он делал им апгрейд, заменив «жиденькую» штатную проводку от кроссоверов к входным клеммам и динамикам на толстый 4 кв.мм. многожильный акустический провод немецкой кабельной фирмы «KLOTZ». Особого эффекта это не дало, что естественно т.к. наиболее узким местом в данной системе была не внутренняя проводка в колонках, а их кроссоверы.

Кроссоверы представляли собою в глазах аудиофила самое что ни на есть жалкое зрелище: печатная плата габаритами в пол пачки сигарет с малюсенькими катушками, намотанными проводом толщиной чуть-ли не в волос. Для дополнительной экономии медного провода катушки были снабжены ферромагнитными сердечниками. Довершали безрадостную картину сплошные электролитические конденсаторы. В общем, имелся полный бюджетный набор «внутренностей» довольно качественных винтажных полочников.

Хоть на электролитах были написаны номиналы, я их для надежности перемерил LCR-метром. Почти все конденсаторы - высохли и имели реальную емкость не больше половины от той, которая была написана на их корпусах. Естественно, параметры фильтров «уплыли», ничего другого от кроссовера, собранного на электролитах в 70-х годах прошлого века нельзя было и ожидать.

Схема кроссовера колонок была перерисована и оказалась для своего времени весьма продвинутой. Его СЧ/НЧ и ВЧ секции представляли собою довольно совершенные Г-образные фильтры 4-го и 2-го порядков. Параллельно основному динамику даже стоял вырезной фильтр, состоящий из катушки индуктивности 1,17 мГн и электролита номиналом 47 мкФ, теоретически настроенный на резонансную частоту головки. Для таких миниатюрных колонок - это «серьезный» кроссовер, но качество деталей в нем оказалось «аховое».

Набор элементов родных кроссоверов

• Проходные конденсаторы ВЧ звена кроссовера: 10 + 10 мкФ 40 В (полярные электролиты);
• Блокировочная катушка ВЧ звена кроссовера: 0,15 мГн (сечение провода 0,2 кв.мм. воздушная);
• Проходные катушки НЧ звена кроссовера: 0,63 + 0,63 мГн (сечение провода 0,4 кв.мм. на сердечниках);
• 1 блокировочный конденсатор НЧ звена кроссовера: 22 мкФ 63 В (полярный электролит);
• 2 блокировочный конденсатор НЧ звена кроссовера: 47 мкФ 63 В (полярный электролит);
• Катушка вырезного фильтра НЧ звена кроссовера: 1,17 мГн (сечение провода 0,2 кв.мм. воздушная);
• Конденсатор вырезного фильтра НЧ звена кроссовера: 47 мкФ 63 В (полярный электролит).

Испытательный кроссовер

Так как убедить коллегу в чем либо, чем занимаешься ты и он профессионально весьма сложно, я предложил Андрею поставить в его АС сначала один экспериментальный кроссовер, притом предложил сделать его из подручных материалов с ценой затрат, стремящейся к нулю. Из этих соображений в одном из клубов был добыт списанный фильтр от заэкранной акустической системы родом из СССР. Этот монструозный с виду, но сделанный по всем правилам акустической науки агрегат послужил донором для сборки испытательного фильтра.

Для намотки катушек были применены снятые с «заэкранного» кроссовера каркасы индуктивностей и их-же провод. Конденсаторы МБГО так же были взяты от него. В качестве основы применили обрезок плиты МДФ толщиной 10 мм. Параллельно батареям металобумажных МБГО я поставил подвернувшиеся под руку пленочные конденсаторы, емкостью в 10 % от их номинала.

Многожильный акустический провод KLOTZ от предыдущего апгрейда был безжалостно выкинут и заменен на моножилу одесского кабельного завода сечением 0,75 мм.

Первое прослушивание

Новый крупногабаритный кроссовер был с трудом инсталлирован в миниатюрную АС и мы приступили к сравнительному прослушиванию новой и штатной колонок. Для «честности» и исключения влияния помещения водрузили колонки одна на другую в горизонтальном положении.

Слушали винил - один канал, перекидывая его по очереди на обе колонки. Из музыкального материала наибольшее впечатление произвели: группа Кино, Салли Олдфилд и Фуга Баха Ре минор исполненная кем-то знаменитым на органе. В прослушивании участвовал Андрей, его супруга и я.

По словам Андрея «Виктор Цой запел другим - СВОИМ голосом...». У колонки пропало бубнение, голос вокалистов стал натуральным, низов, как ни странно - стало заметно больше. При том, что мы новым кроссовером «украли» как минимум пол литра дефицитного внутреннего объема миниатюрной колонки.

В общем, эксперимент удался, и Андрей принял решение - вторую колонку однозначно переделывать. Что и было реализовано во второй мой приезд к нему.

Второй новый кроссовер

Кроссовер во вторую колонку я решил сделать не так, как первый, а «по всем правилам» т.к. объема внутри АС было очень мало и «воровать» его крупными габаритами элементов фильтра не хотелось.

Для изготовления второго кроссовера металлобумажные конденсаторы МБГО были «раздеты», в результате чего их внешний габарит сильно уменьшился. Раздевание конденсаторов так-же однозначно благотворно влияет на звук.

В этот раз в ВЧ секцию параллельно металлобумажным блокам я поставил не первые попавшиеся пленочные конденсаторы, а «раздетые» дефицитные серебряно/слюдяные ССГ. В СЧ/НЧ секцию фильтра параллельно металлобумажным МБГО встали особо точные конденсаторы К71-7 с полистирольным диэлектриком (Они довольно высоко котируются у аудиофилов). Для влагозащиты конденсаторы обернуты изоляционной лентой.

Две катушки индуктивности были намотаны в виде «бубликов» на 0,5 литровой бутылке от Пепси-Колы, а две других на каркасах кросоверов, снятых с колонок S-90. В отличие от испытательного фильтра в постоянном - катушки по возможности разнесены друг от друга.

Фильтр конструктивно состоит из двух плат т.к. установить длинную плату в ограниченный по глубине корпус не представляется возможным (В первой колонке фильтр таки не влез по длине и его пришлось распилить на две части). Платы изготовлены из текстолита толщиной 2 мм, катушки индуктивности и блоки конденсаторов крепятся к ним нейлоновыми хомутами. Монтаж навесной, разводка - снизу платы, сделана преимущественно выводами самих элементов.

Для подключения кроссовера к входным клеммам и динамикам применена сдвоенная моножила сечением 0,75 кв.мм. Элементы фильтра и провода до установки на плату отслушаны по направлениям. В отслушивании катушек и проводов принимал участие владелец колонок.

Набор элементов нового кроссовера

• Проходные конденсаторы ВЧ звена кроссовера: 10 + 10 мкФ 40 В (раздетые металлобумажные МБГО);
• Конденсаторы, установленные в ВЧ звено параллельно МБГО: 0,1 + 0,1 мкФ 200 В (раздетые серебрено/слюдяные ССГ);
• Блокировочная катушка ВЧ звена кроссовера: 0,15 мГн (сечение провода 0,8 кв.мм. воздушная);
• Проходные катушки НЧ звена кроссовера: 0,63 + 0,63 мГн (сечение провода 0,9 кв.мм. воздушные);
• 1 блокировочный конденсатор НЧ звена кроссовера: 22 мкФ 160 В (раздетый металлобумажный МБГО);
• 2 блокировочный конденсатор НЧ звена кроссовера: 47 мкФ 160 В (раздетый металлобумажный МБГО);
• Конденсаторы, установленные в НЧ звено кроссовера параллельно МБГО: 0,33 + 0,33 мкФ 200 В (К71-7 полистирольные точные);
• Катушка вырезного фильтра НЧ звена кроссовера: 1,17 мГн (сечение провода 0,8 кв.мм. воздушная);
• Конденсатор вырезного фильтра НЧ звена кроссовера: 47 мкФ 160 В (раздетый металлобумажный МБГО);
• Блокировочный конденсатор вырезного фильтра: 0,33 мкФ 200 В (К71-7 полистирольный точный).

В монтаже второго варианта кроссовера Андрей принимал самое непосредственное участие. Он сверлил платы, крепил к ним элементы, потом собранный фильтр устанавливал в АС. Единственное, что делал я - это электрический монтаж кроссовера и подключение его к входным терминалам и динамикам колонки.

Кабель KLOTZ так-же как и в первый раз был заменен на моножилу сечением 2 х 0,75 кв.мм. одесского кабельного завода.

Прослушивание и выводы

Вторая колонка с кроссовером сделанным по всем правилам сыграла лучше первой, но конечно не с таким разрывом, какой мы услышали между не переделанной АС и АС с испытательным кроссовером.

В ней получилось немного больше низа, а голос вокалистов стал поестественнее, чем в первой. Вторая АС играет мягче и комфортнее, слушать ее хочется больше, чем первую. Андрей был несколько обескуражен тем, что раздевание конденсаторов и столь небольшие изменения в диэлектрике блокировочных конденсаторов могут так влиять на звук.

Диаметр провода катушек в первом и во втором фильтрах одинаков, количество витков тоже. Основные конденсаторы и их номиналы на испытательном и втором кроссоверах тоже совпадают. Единственное различие, это то, что в испытательном фильтре были установлены конденсаторы МБГО в штатном исполнении (в корпусах), а параллельно им подпаяны импортные конденсаторы с диэлектриком идентичным отечественным к-73 (не любимыми в среде аудиофилов).

Во втором же кроссовере установлены «раздетые» конденсаторы МБГО, к их секциям подпаяны высокоточные полистирольные к71-7 и моножильные провода, отслушанные по направлению. В ВЧ секции фильтра параллельно основным металлобумажным установлены дефицитные и тоже раздетые серебрено/слюдяные ССГ.

Отзыв владельца

Андрей = Переделкой моих стареньких Karstadt я не сильно горел. Музыку я на них слушаю не так часто, в основном эксплуатируя вторую пару полочников Canton. У Canton-ов очень хороший звук, возможно из-за этого и решился на эксперимент, ведь до этого я только слышал о подобной доработке колонок. Виталий предложил сделать одну колонку и сравнить, в любом случае, если не понравится, подумал я, все можно вернуть на место. После двух дней работы Виталий принёс переделанную колонку, которая стала почти в два раза тяжелее штатной. И тут все вопросы отпали сами собой. Звук стал не похожим на тот, который выдавала штатная, даже приблизительно. Голос Виктора Цоя на пластинке был другим, словно заменили солиста. В общем звук мне очень понравился. Моя девушка тоже отметила качественное улучшение, так что все остались довольны. Виталий получил задание и бюджет на переделку второй колонки, а я стал ждать полноценной переделанной системы, даже мои любимые кантоны как-то сами собой ушли на второй план по интересности звука. После переделки второй акустической системы звук меня обрадовал еще сильнее. В общем я остался очень довольным и порекомендовал эту опцию своим друзьям. Читайте про моего товарища Карла и переделку его студийных мониторов.

В промышленных конструкциях активных кроссоверов наибольшее распространение получили построенные на повторителях фильтры Баттерворта, Бесселя и Саллена-Ки.
Фильтры Бесселя обладают самой гладкой фазовой характеристикой (как у одиночной RC-цепи), но суммарная АЧХ имеет провал величиной 3 дБ на частоте раздела.
Фильтры Баттерворта обеспечивают плоскую суммарную АЧХ, но их фазовая характеристика более крутая.
Наконец, фильтры Саллена-Ки (равнокомпонентные фильтры) очень удобны в серийном производстве, поскольку (как следует из названия) для них требуются детали одинаковых номиналов и с большим допустимым отклонением, чего нельзя сказать о фильтрах Баттерворта и Бесселя, требующих точных деталей
Однако фазовая и частотная характеристики равнокомпонентных фильтров самые худшие, поэтому их используют только в бюджетных моделях.
Достаточно много есть схем фазолинейных активных кроссоверов, типа на ФНЧ Бесселя и фазокорректоре Делияниса (кроссовер Питера Ласки).... и так далее, но, как правило, это сложные и в расчетах и настройках, много ОУ, точных резисторов и конденсаторов.
В значительной степени свободен от перечисленных выше недостатков способ построения разделительных фильтров с применением так называемых комплементарных фильтров.... и наилучшие характеристики имеет разделительный фильтр на интеграторах, который из-за особенностей своего построения также является комплементарным фильтром и поэтому обладает всеми его достоинствами. Кроме этого, такой фильтр характеризуется высокой устойчивостью, низкой чувствительностью параметров фильтра к точности элементов, очень высокой идентичностью характеристик НЧ и ВЧ звеньев, ровной суммарной АЧХ и, наконец, простотой расчета частоты среза фильтра и небольшим количеством активных и пассивных элементов и что особенно радует - нет разделительных конденсаторов... во многих случаях можно избавится и от выходных разделительных емкостей в ресивере и входных в усилителе вплоть до выходного каскада УМ, что еще более линеаризует общую фазолинейность общего звукового тракта.

Мне очень нравится одна схема активного разделительного фильтра, которую я уже неоднократно изготавливал и устанавливал в разные автомобили.
Следы описания этого фильтра можно найти в инете:
http://www.digit-el.com/files/articles/crossover.pdf
После перевода с английского получилось, что его назвали как «фильтр с постоянным уровнем».

Но звучит оно как-то неправильно и я считаю, что вернее этот фильтр называть как "Активный разделительный фильтр с неизменённой суммарной АЧХ".

Чем он так мне приглянулся - во первых там нет никаких разделительных емкостей, а те конденсаторы, что определяют частоту раздела, стоят в обратных связях ОУ и имеют маленькую емкость. Подобрать такой номинал конденсатора, например, из пленочных - не составляет никакого труда.
Частота раздела точно соответствует номиналам элементов рассчитанных по указанной там формуле.
За основу можно брать резистор в пределах 24-47 кОм и подгонять частоту раздела под имеющиеся ёмкости.
Принципиальная схема двухканального активного разделительного фильтра с двухполярным блоком питания выглядит так:

Не так он прост, как кажется с первого взгляда, хотя бы даже из-за того, что требуется, как показал опыт, динамики, которые могут работать от частоты среза ниже/выше на 1,5-2 октавы (что в общем-то не очень большая проблема), также требуется подбор конкретного типа ОУ, которые будут работать в сумматоре и в интеграторах.....
Сразу скажу, что у меня получился пока самый лучший результат по общему тональному балансу и нейтральности звучания - это пара LM4562 и AD8066, как для бюджета можно смело ставить обе NE5532.
Немного об остальных ОУ, то что запечатлелось в памяти:
обе AD823 - сильное ослабление энергетики сигнала в НЧ/СЧ диапазоне
ОРА2132, ОРА2134, ОРА2604, JRC4580, JRC2068 в интегратор - плохие и резкие ВЧ, некоторые проблемы в СЧ.
две AD826 - может быть, но как-то слишком просветленно на СЧ/ВЧ...
LT1469, LT1364, LM833 и много-много других вариантов с вышеперечисленными ОУ - что-то промежуточное, и, наверное, каждый должен выбрать то, что ему больше понравится по звучанию с конкретным усилителем и конкретными динамиками.
Конденсаторы в цепях обратной связи слышно, самое лучшее, что звучит нейтрально - это ФТ, Эпкосы, неплохо К73-17....в любом случае лучше ставить пленку (а не керамику), хотя бы Wima FKP2 .
Перегрузочная способность - больше двух вольт среднего входного сигнала (при питании +/- 12 вольт) на такой фильтр лучше не подавать - иначе первый интегратор входит в клип... ну вот, пожалуй, и все самое главное об этом фильтре.

Далее просто фотки первого варианта фильтра:

Фотографии второго варианта фильтра (с регулируемым поканально выходом):

Активный двухполосный фильтр четвертого порядка.

Речь пойдет о двухполосном фазокогерентном фильтр с аппроксимацией по Linkwitz-Riley на State Variable Filter, описанных здесь:

Функциональная схема соединений аудио системы:

Схема крупнее:

Небольшие пояснения по функциональной схеме аудио системы:
1. Соединения оптики Toslink.

С головы и чейнджера цифровой сигнал выходит только тогда, когда устройство активировано.
То есть, если включена голова, цифра идет только с головы. Если включен чейнджер, то цифра выходит только с чейнджера.
Далее цифра поступает на ЦАП саба и через Машину времени на ЦАП фронта.
Таким образом нам необходимо цифру с двух источников превратить в два выхода цифры.
Схемка для соединения и разделения оптики сделана на микросхеме Hex Inverter 74NC04.
Про Машину времени (Процессор временных задержек с интерфейсом S/PDIF) можно почитать здесь:
http://sova-audio.blogspot.com/2012/07/2.html
Есть уже новый вариант Машины времени, которая может управляться дистанционно:
http://sova-audio.blogspot.com/2014/10/blog-post.html

В Машине времени цифровой сигнал будет задержан относительно саба и затем левый фронт будет задержан на необходимую величину относительно правого фронта.

2. Регуляторы громкости.
Применены регуляторы громкости Никитина (РГН) Att7+ и Att7 разработки от antecom:
http://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=48665
Про использование регуляторов громкости Никитина в автозвуке я описывал здесь:
http://halin-caraudio.blogspot.com/2013/12/16.html
Так как у усилителя MC420M я сделал входное сопротивления 20 кОм, то соответственно РГН я тоже согласовал на входное сопротивление 20 кОм.
2. Сам активный фильтр 4 порядка (двухполосный фазокогерентный фильтр с аппроксимацией по Linkwitz-Riley на State Variable Filter) сделан на частоту раздела в 3100 Гц.

Вот так выглядит собранный Блок активных фильтров и регуляторов громкости:

Регуляторы громкости запитываются от отдельного стабилизатора на 5 вольт.
Межблочные кабеля использованы Canare GS-6 BLK и Canare L-2T2S BLK.
Разъемы RCA - австрийские, фирмы Amphenol.

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…

Самодельный кроссовер для акустики

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

Что такое кроссовер и с чем его едят

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

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

Виды кроссоверов

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

Пассивный кроссовер, его плюсы и минусы

Итак:

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

• Подключение пассивных кроссоверов проходит непосредственно перед динамиками. Получается таким образом, что достаточно использование всего одного усилителя(см.), что является несомненным плюсом пассивных кроссоверов.

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

Активный кроссовер, его плюсы и минусы

Итак:

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

• Преимуществом активного кроссовера можно назвать то, что в отличие от пассивного, он дает возможность точной настройки срезов. Именно этот фактор и определяет в большей части стоимость такого кроссовера, который дороже своего оппонента.

Кроссовер однополосный

• Предназначен для среза канала сабвуфера(см.).

Кроссовер двухполосный

• Предназначен для двухполосной акустики, состоящей из твитера и мидбаса.

Кроссовер трехполосный

• Предназначен для трехполосной акустики, состоящей из твитера, СЧ-динамика и мидбаса.

Самодельные кроссоверы

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

Инструменты

Для начала вооружимся необходимыми инструментами:

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

Пошаговая инструкция

Начинаем процесс изготовления.

Итак:

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

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

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

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

Катушка индуктивности

Итак:

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

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

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

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

Делаем печатную плату

Итак:

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

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

• Сверлим сразу отверстия под электроды будущих деталей и проводов. Обязательно протравливаем плату. Это нужно сделать следующим образом: полуготовую плату поместить в раствор хлорного железа.

Сборка

• Платы нашего будущего кроссовера собираем согласно схеме установки.

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

Соединяем акустические провода

Итак:

• Соединяем акустические провода, используя обычный паяльник. В работе нужно быть крайне внимательным и не перепутать выходы для НЧ и ВЧ-динамика. Обратить внимание нужно и на полярность.
• Клей пригодится и здесь. Нужно залить «Моментом» провода, которые припаяли, что предохранит опять же от вибраций и возможных переломов.

Подключение

Итак:

• Проводим пробное подключение и убеждаемся в том, что сигнал подается на каждый динамик с соответствующего выхода самодельного кроссовера.
• Если это необходимо, то можно включить и резистор сопротивлением 4 Ом перед ВЧ-фильтром.

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

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