Υπολογισμός φίλτρων για μεγάφωνα τριών κατευθύνσεων. Φίλτρα υψηλής και χαμηλής διέλευσης (φίλτρο συχνότητας) Φίλτρα συχνότητας για ακουστικά συστήματα

Τα φίλτρα crossover με απόκριση επίπεδης συχνότητας έχουν πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με άλλους τύπους φίλτρων και επί του παρόντος είναι τα πιο χρησιμοποιούμενα στα ηχεία κατηγορίας HI-FI. Επομένως, μόνο αυτός ο τύπος φίλτρου θα ληφθεί υπόψη στη μεθοδολογία υπολογισμού. Η ουσία του υπολογισμού είναι ότι τα φίλτρα απομόνωσης υπολογίζονται πρώτα από την κατάσταση ενός ενεργού φορτίου και μιας πηγής τάσης με απειροελάχιστη αντίσταση εξόδου (πράγμα που ισχύει για τους σύγχρονους ενισχυτές ήχου). Στη συνέχεια λαμβάνονται μέτρα για τη μείωση της επίδρασης των παραμορφώσεων πλάτους-συχνότητας και συχνότητας φάσης των μεγαφώνων και της περίπλοκης φύσης της σύνθετης αντίστασης εισόδου τους στα χαρακτηριστικά των φίλτρων.

Ο υπολογισμός των φίλτρων crossover ξεκινά με τον προσδιορισμό της σειράς τους και την εύρεση των παραμέτρων των στοιχείων του πρωτότυπου φίλτρου χαμηλής διέλευσης σκάλας.

Ένα πρωτότυπο φίλτρο είναι ένα χαμηλοπερατό φίλτρο σκάλας, οι τιμές του οποίου κανονικοποιούνται σε σχέση με μια μονάδα συχνότητας αποκοπής και ένα ενεργό φορτίο μονάδας. Έχοντας υπολογίσει τα στοιχεία ενός χαμηλοπερατού φίλτρου συγκεκριμένης τάξης σε μια πραγματική συχνότητα και μια πραγματική τιμή αντίστασης φορτίου, είναι δυνατό, εφαρμόζοντας τη μετατροπή συχνότητας, να προσδιοριστεί το κύκλωμα και να υπολογιστούν οι τιμές των στοιχείων ενός υψηλοπερατό φίλτρο και ένα ζωνοπερατό φίλτρο της αντίστοιχης τάξης. Οι κανονικοποιημένες τιμές των στοιχείων ενός πρωτότυπου φίλτρου που λειτουργεί από μια πηγή τάσης προσδιορίζονται επεκτείνοντας την αγωγιμότητα εξόδου του σε ένα συνεχές κλάσμα. Οι κανονικοποιημένες τιμές των πρωτότυπων στοιχείων φίλτρου για τον υπολογισμό των φίλτρων διαχωρισμού "τύπου all-pass με επίπεδη απόκριση συχνότητας" της 1ης...6ης τάξης συνοψίζονται στον πίνακα:

Παραγγελία φίλτρου	Η τιμή των κανονικοποιημένων παραμέτρων τιμής z
	1	2	3	4	5	6
1	1,0	–	–	–	–	–
2	2,0	0,5	–	–	–	–
3	1,5	1,33	0,5	–	–	–
4	1,88	1,59	0,94	0,35	–	–
5	1,54	1,69	1,38	0,89	0,31	–
6	1,8	1,85	1,47	1,12	0,73	0,5

Το σχήμα 1 δείχνει ένα διάγραμμα ενός πρωτοτύπου φίλτρου έκτης τάξης. Πρωτότυπα κυκλώματα φίλτρων κατώτερης τάξης σχηματίζονται με την απόρριψη των αντίστοιχων στοιχείων − α (ξεκινώντας με μεγάλα) - για παράδειγμα, ένα πρωτότυπο φίλτρο 1ης τάξης αποτελείται από μία επαγωγή α 1 και φορτία R n.

Ρύζι. 1.Διάγραμμα κυκλώματος ενός πρωτοτύπου μονόδρομου φορτωμένου φίλτρου χαμηλής διέλευσης 6ης τάξης

Η τιμή των πραγματικών παραμέτρων των στοιχείων που αντιστοιχούν στην επιλεγμένη σειρά φίλτρων απομόνωσης, αντίσταση φορτίου R n(Ω) και συχνότητα αποκοπής φά ρε(Hz) υπολογίζονται ως εξής:

α) για ένα χαμηλοπερατό φίλτρο:

κάθε στοιχείο α -επαγωγήτο πρωτότυπο φίλτρο μετατρέπεται σε πραγματική αυτεπαγωγή (H), που υπολογίζεται από τον τύπο:

L=αR n/ 2πf ρε

κάθε στοιχείο α -χωρητικότητατο πρωτότυπο φίλτρο μετατρέπεται σε πραγματική χωρητικότητα (F), που υπολογίζεται από τον τύπο:

C=α/ 2πf ρεR n

β) για ένα φίλτρο υψηλής διέλευσης:

κάθε στοιχείο α -επαγωγήτο πρωτότυπο φίλτρο αντικαθίσταται από την πραγματική χωρητικότητα που υπολογίζεται από τον τύπο:

C= 1/ 2πf ρεαR n

κάθε στοιχείο α -χωρητικότηταΤο πρωτότυπο φίλτρο αντικαθίσταται από πραγματική επαγωγή, που υπολογίζεται από τον τύπο:

L=R n/ 2πf ρεα

γ) για ένα φίλτρο ζώνης:

κάθε στοιχείο α -επαγωγήαντικαθίσταται από ένα διαδοχικό κύκλωμα που αποτελείται από πραγματικό μεγάλο Και ντο -στοιχεία που υπολογίζονται με χρήση τύπων

L=αR n/ 2π (φά ρε 2 -φά ρε 1 )

Οπου φά ρε 2 Και φά ρε 1 – κατώτερες και ανώτερες συχνότητες αποκοπής του ζωνοπερατού φίλτρου, αντίστοιχα,

C= 1/ 4π 2 φά 0 2 μεγάλο

Οπου φά 0 =√φά ρε 1 φά ρε 2 – μέση συχνότητα του φίλτρου ζώνης.

Κάθε στοιχείο α - η χωρητικότητα αντικαθίσταται από ένα παράλληλο κύκλωμα που αποτελείται από πραγματικό μεγάλοΚαι ντο-στοιχεία που υπολογίζονται με τους τύπους:

С=α/ 2π(στ ρε 2 -φά ρε 1 ) R n,

L= 1/ 4π 2 φά 0 2 ντο

Παράδειγμα.Απαιτείται ο υπολογισμός των τιμών των στοιχείων ξεχωριστών φίλτρων για ένα σύστημα ηχείων τριών κατευθύνσεων.

Επιλέγουμε φίλτρα διαχωρισμού δεύτερης τάξης. Έστω οι επιλεγμένες συχνότητες crossover: μεταξύ του καναλιού χαμηλής και μεσαίας συχνότητας φά ρε 1 =500 Hz, μεταξύ μεσαίας και υψηλής συχνότητας φά ρε 2 =5000 Hz. Εμπέδηση ηχείου DC: χαμηλής συχνότητας και μεσαίας συχνότητας – 8 Ohm, υψηλής συχνότητας – 16 Ohm.

Ρύζι. 2.Ένα παράδειγμα υπολογισμού φίλτρων crossover για ηχείο τριών κατευθύνσεων ΕΝΑ)Απόκριση συχνότητας μεγαφώνων χωρίς φίλτρα. σι)Απόκριση συχνότητας μεγαφώνων με φίλτρα, κυκλώματα αντιστοίχισης και διόρθωσης. V)συνολική απόκριση συχνότητας των ηχείων στον άξονα εργασίας και όταν το μικρόφωνο μετατοπίζεται υπό γωνία ±10° στο κατακόρυφο επίπεδο

Τα χαρακτηριστικά πλάτους-συχνότητας των μεγαφώνων, μετρημένα σε ανηχοϊκό θάλαμο στον άξονα εργασίας του ηχείου σε απόσταση 1 m, φαίνονται στο Σχ. 2, α) (μεγάφωνο χαμηλής συχνότητας 100 GD-1, μεσαίας συχνότητας 30GD-8, υψηλή συχνότητα 10GD-43).

Ας υπολογίσουμε το χαμηλοπερατό φίλτρο:

Η τιμή των κανονικοποιημένων παραμέτρων των στοιχείων προσδιορίζεται από τον πίνακα: α 1 =2,0, α 2 =0,5.

Από το σχήμα 1 προσδιορίζουμε το κύκλωμα του πρωτότυπου φίλτρου χαμηλής διέλευσης: το φίλτρο αποτελείται από επαγωγή α 1 , δοχεία α 2 και φορτία R n.

Οι τιμές των πραγματικών στοιχείων των χαμηλοπερατών φίλτρων βρίσκονται χρησιμοποιώντας τις εκφράσεις και:

μεγάλο 1 LF=αR n/ 2πf ρε 1 =2,0 8,0/(2 3,14 500)=5,1 mH,

ντο 1 LF=α/ 2πf ρε 1 R n=0,5/(2·3,14·500·8,0)=20 μF.

Οι τιμές των στοιχείων φίλτρου ζώνης διέλευσης (για μεγάφωνο μέσης συχνότητας) καθορίζονται σύμφωνα με τις εκφράσεις ...:

μεγάλο 1 μεσαίου επιπέδου=α 1 R n / 2π (φά ρε 2 -φά ρε 1 )=2,0 8,0/2 3,14(5000-500)=0,566 mH(πλευρά HF)

ΜΕ 1 μεσαίου επιπέδου= 1/ 4π 2 φά 0 2 μεγάλο 1 MF =1/4 3,14 2 5000 500 5,66 10 -4 =18 μF(πλευρά μπάσου)

ΜΕ 2 μεσαίου επιπέδου=α 2 / 2π(στ ρε 2 -φά ρε 1 ) R n=0,5/2·3,14(5000-500)·8,0=2,2 μF(πλευρά HF)

μεγάλο 2 μεσαίου επιπέδου= 1/ 4π 2 φά 0 2 ντο 2 SF =1/4 3,14 2 5000 500 2,2 10 -6 =4,6 mH(πλευρά μπάσου)

Οι τιμές των στοιχείων φίλτρου υψηλής διέλευσης καθορίζονται σύμφωνα με τις εκφράσεις και:

ντο 1 HF= 1/ 2πf ρε 2 α 1 R n=1/(2·3,14·5000·2,0·16)=1,00 µF,

μεγάλο 2 HF=R n/ 2πf ρε 2 α 2 =16/(2·3,14·5000·2,0)=0,25 mH.

Για την αντιστοίχιση των φίλτρων με την αντίσταση εισόδου των μεγαφώνων, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα ειδικό κύκλωμα αντιστοίχισης. Ελλείψει αυτού του κυκλώματος, η σύνθετη αντίσταση εισόδου του μεγαφώνου επηρεάζει την απόκριση συχνότητας και την απόκριση φάσης των φίλτρων διασταύρωσης. Οι παράμετροι των στοιχείων του αντίστοιχου κυκλώματος που συνδέονται παράλληλα με το μεγάφωνο βρίσκονται από την συνθήκη:

Υ ντο(μικρό )+ Υ ΓΡ(μικρό )=1/ R μι,

Οπου Υ ντο(μικρό ) – αγωγιμότητα του αντίστοιχου κυκλώματος, Υ ΓΡ(μικρό ) – αγωγιμότητα εισόδου του μεγαφώνου, R μι– ηλεκτρική αντίσταση του μεγαφώνου σε συνεχές ρεύμα.

Το αντίστοιχο διάγραμμα κυκλώματος φαίνεται στο Σχ. 3. Το κύκλωμα είναι διπλό με το ισοδύναμο κύκλωμα ηχείων. Οι τιμές των στοιχείων του κυκλώματος καθορίζονται ως εξής:

R κ 1 = R μι,

ντο κ 1 = μεγάλο V.C./ R μι 2

R κ=R E 2 / R ES = Q ES RΜΙ/ QΚΥΡΙΑ.

ντο κ=μεγάλο CES/ R E 2 =1/ Q ES RΕ 2π φά μικρό,

μεγάλο κ=ντο MESR μι 2 =Q ES RΕ/2π φά μικρό,

Οπου μεγάλο V.C.– αυτεπαγωγή πηνίου φωνής, φά μικρό, ντο MES, μεγάλο CES, R ES– ηλεκτρομηχανικές παράμετροι του μεγαφώνου.

Για να αντισταθμιστεί η σύνθετη αντίσταση εισόδου ενός ηχείου χαμηλής συχνότητας, χρησιμοποιείται ένα απλοποιημένο κύκλωμα που αποτελείται από αντιστάσεις συνδεδεμένες σε σειρά RΚ1και δοχεία ντοΚ1. Αυτό συμβαίνει επειδή ο μηχανικός συντονισμός του μεγαφώνου δεν επηρεάζει τα χαρακτηριστικά του φίλτρου χαμηλής διέλευσης και αντισταθμίζει μόνο την επαγωγική φύση της σύνθετης αντίστασης εισόδου του ηχείου. Συνιστάται να συνδέσετε ένα πλήρες δίκτυο αντιστοίχισης σε μεγάφωνα υψηλής συχνότητας και μεσαίας εμβέλειας εάν η συχνότητα συντονισμού του μεγαφώνου είναι κοντά στη συχνότητα αποκοπής του υψηλοπερατού φίλτρου ή στη χαμηλή συχνότητα αποκοπής του φίλτρου ζώνης. Σε περίπτωση που οι συχνότητες αποκοπής των φίλτρων είναι σημαντικά υψηλότερες από τις συχνότητες συντονισμού των μεγαφώνων, αρκεί η συμπερίληψη ενός απλοποιημένου κυκλώματος.

Εικ.3. Ταίριασμα κυκλώματος για αντιστάθμιση της περίπλοκης φύσης της σύνθετης αντίστασης εισόδου μεγαφώνου

Η επίδραση της σύνθετης αντίστασης εισόδου των μεγαφώνων μπορεί να εξεταστεί χρησιμοποιώντας το παράδειγμα φίλτρων διαχωρισμού δεύτερης τάξης για υψηλές και χαμηλές συχνότητες (Εικ. 4).

Ρύζι. 4.Ηλεκτρικό ισοδύναμο κύκλωμα μεγαφώνου με φίλτρα crossover 2ης τάξης: α – με χαμηλοπερατό φίλτρο. β – με υψιπερατό φίλτρο. (1 - φίλτρο, 2 - μεγάφωνο)

Οι παράμετροι του μεγαφώνου χαμηλής συχνότητας επιλέγονται με τέτοιο τρόπο ώστε η απόκριση συχνότητάς του να αντιστοιχεί στην προσέγγιση Butterworth, δηλ. πλήρης παράγοντας ποιότητας Q ts =0,707. Η συχνότητα αποκοπής του φίλτρου χαμηλής διέλευσης επιλέγεται να είναι 10 φορές η συχνότητα συντονισμού του μεγαφώνου φά d =10 φάμικρό. Η επαγωγή του πηνίου φωνής επιλέγεται από την συνθήκη: Q VC=0,1, όπου Q V.C.– συντελεστής ποιότητας του πηνίου φωνής, που ορίζεται ως:

Q V.C.=μεγάλο VC 2 π φά μικρό/ R μι,

Οπου fs – συχνότητα συντονισμού του μεγαφώνου, R E – αντίσταση DC πηνίου φωνής, L VC– αυτεπαγωγή πηνίου φωνής.

Εννοια Q V.C.Το =0,1 αντιστοιχεί στη μέση τιμή της επαγωγής του πηνίου φωνής των ισχυρών μεγαφώνων χαμηλής συχνότητας. Ως αποτέλεσμα, μπορούμε να υποθέσουμε ότι η επαγωγή του πηνίου φωνής μεγάλο V.C.και ενεργητική αντίσταση R μισυνδέεται παράλληλα με τη δεξαμενή φίλτρου ντο 1 και σχηματίζουν ένα ευρύ μέγιστο στην απόκριση συχνότητας της αντίστασης εισόδου στην περιοχή της συχνότητας αποκοπής του φίλτρου, ακολουθούμενο από μια απότομη βύθιση (Εικ. 5α). Οι αντίστοιχες αλλαγές στην απόκριση συχνότητας του φίλτρου τάσης συνίστανται σε μια ελαφρά αύξηση της απόκρισης συχνότητας στη συχνότητα φά ≈ 2 φά μικρό(λόγω της επαγωγής του πηνίου φωνής) και μια ομαλή βύθιση, ακολουθούμενη από μια απότομη κορυφή στην απόκριση συχνότητας λόγω του συντονισμού του κυκλώματος που σχηματίζεται από την επαγωγή του πηνίου φωνής και τη χωρητικότητα του φίλτρου διασταύρωσης. Αντίστοιχες αλλαγές στην απόκριση συχνότητας και ΖΤο BX μετά την ενεργοποίηση του κυκλώματος αντιστοίχισης από μια αντίσταση και πυκνωτή συνδεδεμένη σε σειρά φαίνονται στο Σχ. 5, a (καμπύλες 2, 4, 6). Η συμπερίληψη ενός αντίστοιχου κυκλώματος φέρνει τη φύση της σύνθετης αντίστασης εισόδου του μεγαφώνου πιο κοντά στο ενεργό και την απόκριση συχνότητας του φίλτρου απομόνωσης σε τάση στην επιθυμητή. Ωστόσο, λόγω της επίδρασης της επαγωγής του πηνίου φωνής, η απόκριση συχνότητας ως προς την ηχητική πίεση διαφέρει από την επιθυμητή (καμπύλη 4), επομένως, ακόμη και μετά το κύκλωμα αντιστοίχισης, γίνεται μια ελαφρά προσαρμογή των στοιχείων του φίλτρου και του αντίστοιχου κυκλώματος. μερικές φορές απαιτείται.

Ρύζι. 5Απόκριση συχνότητας και σύνθετη αντίσταση εισόδου φίλτρων απομόνωσης 2ης τάξης που έχουν τοποθετηθεί σε μεγάφωνο: α) φίλτρο χαμηλής διέλευσης. β) φίλτρο υψηλής διέλευσης.

1. Απόκριση συχνότητας τάσης στην έξοδο του φίλτρου χωρίς αντίστοιχο κύκλωμα.
2. Απόκριση συχνότητας τάσης στην έξοδο του φίλτρου με αντίστοιχο κύκλωμα.
3. Απόκριση συχνότητας για ηχητική πίεση χωρίς αντίστοιχο κύκλωμα.
4. Απόκριση συχνότητας για ηχητική πίεση με αντίστοιχο κύκλωμα.
5. σύνθετη αντίσταση εισόδου φίλτρου με μεγάφωνο χωρίς αντίστοιχο κύκλωμα.
6. αντίσταση εισόδου φίλτρου με μεγάφωνο με αντίστοιχο δίκτυο.

Στην περίπτωση ενός φίλτρου υψηλής διέλευσης, η επίδραση της σύνθετης φύσης της σύνθετης αντίστασης εισόδου του μεγαφώνου στην σύνθετη αντίσταση εισόδου και στην απόκριση συχνότητας του φίλτρου είναι διαφορετικής φύσης. Εάν η συχνότητα αποκοπής του υψηλοπερατού φίλτρου είναι κοντά στη συχνότητα συντονισμού των ηχείων φά μικρό(περίπτωση που συναντάται μερικές φορές σε φίλτρα για μεγάφωνα μεσαίας συχνότητας, αλλά πρακτικά αδύνατη για μεγάφωνα υψηλής συχνότητας), η σύνθετη αντίσταση εισόδου ενός υψηλοπερατού φίλτρου με ένα μεγάφωνο χωρίς αντίστοιχο δίκτυο μπορεί να έχει βαθιά βύθιση λόγω του γεγονότος ότι στο μεγάφωνο συχνότητα συντονισμού φά μικρόΗ σύνθετη αντίσταση εισόδου του αυξάνεται σημαντικά και είναι καθαρά ενεργή. Το φίλτρο φαίνεται να είναι ρελαντί, λόγω μιας απότομης αύξησης της αντίστασης φορτίου και η αντίσταση εισόδου του καθορίζεται από τα στοιχεία που συνδέονται σε σειρά ντο 1 , μεγάλο 1 . Μια πιο συνηθισμένη κατάσταση είναι όταν η συχνότητα αποκοπής του υψηλοπερατού φίλτρου φά d σημαντικά υψηλότερη από τη συχνότητα συντονισμού του μεγαφώνου φά μικρό. Το σχήμα 5β δείχνει ένα παράδειγμα της επίδρασης της σύνθετης αντίστασης εισόδου ενός μεγαφώνου και της αντιστάθμισης της στην απόκριση συχνότητας ενός υψηλοπερατού φίλτρου ως προς την τάση και την ηχητική πίεση. Η συχνότητα αποκοπής του φίλτρου επιλέγεται σημαντικά υψηλότερη από τη συχνότητα συντονισμού του μεγαφώνου φά ρε≈8 φά μικρό, παράμετροι ηχείων Q Τ.Σ.=1,5 , Q Κυρία=10, Q VC =0,08.Μια αύξηση της απόκρισης συχνότητας στην ηχητική πίεση και τάση στην περιοχή υψηλής συχνότητας, συνοδευόμενη από πτώση της σύνθετης αντίστασης εισόδου, εξηγείται από την επίδραση της επαγωγής του πηνίου φωνής μεγάλο V.C.. Σε υψηλότερες συχνότητες, η απόκριση συχνότητας πέφτει και η σύνθετη αντίσταση εισόδου αυξάνεται λόγω της αύξησης της επαγωγικής αντίδρασης του πηνίου φωνής.

Οι καμπύλες 2, 4, 6 στο Σχ. 5β δείχνουν την επίδραση της αντιστοίχισης R.C.-αλυσίδες.

Η σύνθετη αντίσταση εξόδου του φίλτρου διασταύρωσης υψηλής διέλευσης, η οποία αυξάνεται με τη μείωση της συχνότητας, επηρεάζει τον ηλεκτρικό συντελεστή ποιότητας του μεγαφώνου, αυξάνοντάς τον και συνεπώς αυξάνει τον συντελεστή συνολικής ποιότητας και το σχήμα της απόκρισης συχνότητας ως προς την ηχητική πίεση. Με άλλα λόγια, υπάρχει μια επίδραση «αποσβέσεων» του μεγαφώνου. Για να το πετύχετε αυτό, πρέπει να επιλέξετε την κλίση της απόκρισης συχνότητας του φίλτρου και τη συχνότητα αποκοπής του υψηλοπερατού φίλτρου φά ρε>> φά μικρόώστε στη συχνότητα συντονισμού φά μικρόη εξασθένηση του σήματος ήταν τουλάχιστον 20 dB.

Κατά τον υπολογισμό των φίλτρων απομόνωσης στο παράδειγμα που συζητήθηκε παραπάνω, θεωρήθηκε ότι η φύση του φορτίου είναι ενεργή, επομένως θα υπολογίσουμε τα κυκλώματα που ταιριάζουν που αντισταθμίζουν τη σύνθετη φύση της σύνθετης αντίστασης εισόδου του μεγαφώνου.

Συχνότητα crossover καναλιών χαμηλής και μεσαίας συχνότητας φά ρε 1 επιλέγεται περίπου δύο οκτάβες πάνω από τη συχνότητα συντονισμού του μεγαφώνου μεσαίας εμβέλειας και τη συχνότητα διασταύρωσης των καναλιών μέσης και υψηλής συχνότητας φά ρε 2 – δύο οκτάβες πάνω από τη συχνότητα συντονισμού του τουίτερ. Επιπλέον, μπορεί να υποτεθεί ότι η επαγωγή του πηνίου φωνής ενός μεγαφώνου υψηλής συχνότητας είναι αμελητέα στο εύρος συχνοτήτων λειτουργίας και μπορεί να αγνοηθεί (αυτό ισχύει για τα περισσότερα μεγάφωνα υψηλής συχνότητας). Σε αυτήν την περίπτωση, μπορείτε να περιοριστείτε στη χρήση ενός απλοποιημένου κυκλώματος αντιστοίχισης για ηχεία χαμηλής και μεσαίας συχνότητας.

Παράδειγμα.Μετρημένες (ή προσδιορισμένες από την καμπύλη απόκρισης συχνότητας σύνθετης αντίστασης εισόδου) επαγωγικές επαγωγές πηνίου φωνής: γούφερ μεγάλο V.C.=3·10 -3 σολ=3 mH, ηχείο μεσαίας συχνότητας μεγάλο VC =0,5·10 -3 G=0,5 mH. Στη συνέχεια, η τιμή των στοιχείων των κυκλωμάτων αντιστάθμισης υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τους τύπους και:

για LF: R κ 1 – R π =8 Ohm; ΜΕΚ1 = μεγάλο V.C./ R 2 E =3·10 -3 /64=47 µF

για μεσαία κατηγορία: R' κ 1 = R μι-8 Ohm; ΜΕ'Κ1 = μεγάλο V.C./ R 2 E =0,5·10 -3 /64=8,0 μF.

Υπάρχει μια κορυφή στην απόκριση συχνότητας ενός μεγαφώνου μεσαίας συχνότητας, η οποία αυξάνει την ανομοιομορφία της συνολικής απόκρισης συχνότητας του ηχείου (Εικ. 2α). Σε αυτή την περίπτωση, συνιστάται να ενεργοποιήσετε τον διορθωτή πλάτους. Το στοιχείο απόρριψης (Εικ. 6) χρησιμοποιείται για τη διόρθωση των κορυφών στην απόκριση συχνότητας των μεγαφώνων ή ολόκληρου του συστήματος ηχείων. Αυτός ο σύνδεσμος έχει μια καθαρά ενεργή αντίσταση εισόδου ίση με την αντίσταση φορτίου R Hκαι επομένως μπορεί να συνδεθεί μεταξύ ενός φίλτρου και ενός μεγαφώνου με αντισταθμισμένη αντίσταση εισόδου. Εάν περιλαμβάνεται ένας απορριπτέας στην είσοδο AC, το κύκλωμα μπορεί να απλοποιηθεί, καθώς δεν χρειάζονται στοιχεία ντο q, μεγάλο q, R q, διασφαλίζοντας την ενεργή φύση της σύνθετης αντίστασης εισόδου του συνδέσμου. Οι τιμές των στοιχείων υπολογίζονται χρησιμοποιώντας τους τύπους:

R κ≈ R H(10 -0,05 Ν -1),

μεγάλο κ= R κ∆ φά /2π φά 0 2 ,

ντο K =1/ μεγάλοΚ 4 π 2 φά 0 2 ,

ντο q= μεγάλο κ/ R H 2 ,

μεγάλο q= ντο κR H 2 ,

R q= R H(1+ R H/ R κ),

Οπου R H– σύνθετη αντίσταση ηχείου (αντισταθμισμένη) ή σύνθετη αντίσταση εισόδου ηχείου (Ω) στην περιοχή της συχνότητας συντονισμού της ζεύξης απόρριψης.

∆ φά – ζώνη συχνοτήτων της ρυθμισμένης κορυφής απόκρισης συχνότητας (μετρούμενη με επίπεδο – 3 dB), Hz;

φά 0 – συχνότητα συντονισμού της εγκοπής, Hz;

Ν – μέγεθος της κορυφής απόκρισης συχνότητας, dB.

Ρύζι. 6.Σύνδεσμος μείωσης: α) σχηματικό διάγραμμα. β) απόκριση συχνότητας

Ας χρησιμοποιήσουμε έναν σύνδεσμο απόρριψης που συνδέεται μεταξύ του φίλτρου και του ηχείου μεσαίας συχνότητας με αντίστοιχο κύκλωμα.

Από την απόκριση συχνότητας ενός μεγαφώνου μεσαίας συχνότητας προσδιορίζουμε ∆ φά =1850 Hz, φά 0 =4000 Hz, Ν =6 dB. Αντίσταση μεγαφώνου μεσαίας συχνότητας με αντίστοιχο δίκτυο R H=8 Ωμ.

Οι τιμές των στοιχείων του συνδέσμου ελέγχου είναι οι εξής:

R κ≈ R H(10 -0,05 Ν -1)=8(10 -0,05·6 -1)=7,96 Ohm,

μεγάλο κ= R κ∆ φά /2π φά 0 2 =7,96·1850/2 π (4000) 2 =0,147 mH,

ντο κ=1/μεγάλοΚ 4 π 2 φά 0 2 =1/1,47·10 -4 (2 π 4000) 2 =11uF,

ντο q= μεγάλο κ/ R H 2 =1,47·10 -4 /64=2,3 µF,

μεγάλο q= ντο κR H 2 =10,8·10 -6 ·64=0,7 mH,

R q= R H(1+ R H/ R κ)=8(1+8/7,96)≈16,0 Ohm.

Στο υπό εξέταση παράδειγμα, η απόκριση συχνότητας του μεγαφώνου υψηλής συχνότητας και μέσης συχνότητας έχει μέσα επίπεδα που είναι περίπου 6 dB και, κατά συνέπεια, 3 dB υψηλότερα από την απόκριση συχνότητας του μεγαφώνου χαμηλής συχνότητας (η ηχητική πίεση καταγράφηκε όταν εφαρμόστηκε ημιτονοειδής τάση του ίδιου μεγέθους σε όλα τα μεγάφωνα). Σε αυτήν την περίπτωση, για να μειωθεί η ανομοιομορφία της συνολικής απόκρισης συχνότητας του ηχείου, είναι απαραίτητο να αποδυναμωθεί το επίπεδο των στοιχείων μέσης και υψηλής συχνότητας. Αυτό μπορεί να γίνει είτε χρησιμοποιώντας μια πρώτης τάξης διορθωτική σύνδεση υψηλής συχνότητας (Εικ. 7), τα στοιχεία της οποίας υπολογίζονται χρησιμοποιώντας τους τύπους:

R κ≈ R H(10 -0,05 Ν -1),

μεγάλο κ= R κ/2π φά ρε√(10 0,1 Ν -2), Ν≥3 dB,

Ή χρησιμοποιώντας παθητικούς εξασθενητές σχήματος L που παρέχουν ένα δεδομένο επίπεδο εξασθένησης Ν (dB) και καθορισμένη αντίσταση εισόδου R BX(Εικ. 8). Η τιμή των στοιχείων εξασθενητή υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τους τύπους:

R 1 ≈ R BX(1-10 -0,05 Ν ),

R 2 ≈ R HR BX10 -0,05 Ν /(R H– R BX10 -0,05 Ν ).

Ρύζι. 7.Σύνδεσμος 1ης τάξης, διόρθωση υψηλών συχνοτήτων: α) διάγραμμα κυκλώματος. β) απόκριση συχνότητας

Ρύζι. 8.Παθητικός εξασθενητής σε σχήμα L

Για παράδειγμα, ας υπολογίσουμε τις τιμές των στοιχείων εξασθενητή για την εξασθένηση ενός σήματος μεγαφώνου υψηλής συχνότητας κατά 6 dB. Αφήστε την σύνθετη αντίσταση εισόδου του μεγαφώνου με ενεργοποιημένο τον εξασθενητή να είναι ίση με την σύνθετη αντίσταση εισόδου του μεγαφώνου, δηλ. 16 Ω, λοιπόν:

R 1 ≈16(1-10 -0,05·6)≈8,0 Ohm,R 2 ≈16·10 -0,05·6 /(1-10 -0,05·6)≈16,0 Ohm.

Ας υπολογίσουμε ομοίως τις τιμές των στοιχείων εξασθενητή για ένα μεγάφωνο μεσαίας συχνότητας: R 1 =4,7 Ohm, R 2 =39 Ωμ. Οι εξασθενητές ενεργοποιούνται αμέσως μετά τα μεγάφωνα με αντίστοιχα κυκλώματα.

Το πλήρες κύκλωμα των φίλτρων απομόνωσης φαίνεται στο Σχ. 9, η απόκριση συχνότητας του ηχείου με τα υπολογισμένα φίλτρα φαίνεται στο Σχ. 2, γ.

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, τα φίλτρα ομοιόμορφης τάξης επιτρέπουν μόνο μία επιλογή για την πολικότητα της εναλλαγής μεγαφώνων· συγκεκριμένα, τα φίλτρα δεύτερης τάξης απαιτούν εναλλαγή σε αντιφάση. Για το υπό εξέταση παράδειγμα, τα ηχεία χαμηλής και υψηλής συχνότητας πρέπει να έχουν πανομοιότυπες πολικότητες μεταγωγής και το μεγάφωνο μεσαίας συχνότητας πρέπει να έχει την αντίθετη πολικότητα. Οι απαιτήσεις για την πολικότητα των μεγαφώνων συζητήθηκαν παραπάνω σε ένα μοντέλο ηχείων με ιδανικά μεγάφωνα. Επομένως, κατά την ενεργοποίηση πραγματικών μεγαφώνων που έχουν τη δική τους απόκριση φάσης ≠0 (στην περίπτωση επιλογής συχνοτήτων διασταύρωσης κοντά στις οριακές συχνότητες της περιοχής λειτουργίας των μεγαφώνων ή όταν η απόκριση συχνότητας των μεγαφώνων είναι εξαιρετικά άνιση), απαιτείται Η αντιστοίχιση της πραγματικής απόκρισης φάσης των καναλιών ενδέχεται να μην ικανοποιείται. Επομένως, για την παρακολούθηση της πραγματικής απόκρισης φάσης από την ηχητική πίεση των μεγαφώνων με φίλτρα, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιήσετε ένα μετρητή φάσης με γραμμή καθυστέρησης ή να προσδιορίσετε την κατάσταση αντιστοίχισης έμμεσα από τη φύση της συνολικής απόκρισης συχνότητας των ηχείων στον διαχωρισμό καναλιών συγκροτήματα. Η σωστή πολικότητα για την ενεργοποίηση των μεγαφώνων μπορεί να θεωρηθεί αυτή που αντιστοιχεί σε μικρότερη ανομοιομορφία της συνολικής απόκρισης συχνότητας στη ζώνη διαχωρισμού καναλιών. Η ακριβής αντιστοίχιση της απόκρισης φάσης των διαχωρισμένων καναλιών ικανοποιώντας όλες τις άλλες απαιτήσεις (απόκριση επίπεδης συχνότητας κ.λπ.) πραγματοποιείται με τη χρήση αριθμητικών μεθόδων για τη σύνθεση βέλτιστων φίλτρων διαχωρισμού-διορθωτών σε υπολογιστή.

Εικ.9.Σχηματικό διάγραμμα του ηχείου με υπολογισμένα φίλτρα απομόνωσης (χωρητικότητα σε microfarads, επαγωγή σε millihenries, αντίσταση σε ohms).

Στην ανάπτυξη φίλτρων παθητικής απομόνωσης, σημαντικό ρόλο παίζει ο σχεδιασμός τους, καθώς και η επιλογή του τύπου των συγκεκριμένων στοιχείων - πυκνωτές, επαγωγείς, αντιστάσεις, ιδίως η σχετική τοποθέτηση των επαγωγέων έχει μεγάλη επίδραση στην χαρακτηριστικά των ηχείων με φίλτρα· εάν είναι κακώς τοποθετημένα λόγω αμοιβαίας σύζευξης, είναι πιθανό σήμα παρεμβολής μεταξύ πηνίων σε κοντινή απόσταση. Για το λόγο αυτό, συνιστάται η τοποθέτησή τους κάθετα· μόνο μια τέτοια διάταξη μπορεί να ελαχιστοποιήσει την επιρροή τους μεταξύ τους. Οι επαγωγείς είναι ένα από τα πιο σημαντικά στοιχεία των φίλτρων παθητικής ζεύξης. Επί του παρόντος, πολλές ξένες εταιρείες χρησιμοποιούν επαγωγείς με πυρήνες από μαγνητικά υλικά, οι οποίοι παρέχουν μεγάλο δυναμικό εύρος, χαμηλό επίπεδο μη γραμμικής παραμόρφωσης και μικρές διαστάσεις των πηνίων. Ωστόσο, ο σχεδιασμός των πηνίων με μαγνητικούς πυρήνες περιλαμβάνει τη χρήση ειδικών υλικών, έτσι μέχρι τώρα πολλοί προγραμματιστές χρησιμοποιούν πηνία με πυρήνες αέρα, τα κύρια μειονεκτήματα των οποίων είναι οι μεγάλες διαστάσεις με χαμηλές απώλειες (ειδικά στο φίλτρο καναλιών χαμηλής συχνότητας), όπως καθώς και υψηλή κατανάλωση χαλκού. πλεονεκτήματα - αμελητέες μη γραμμικές παραμορφώσεις.

Η διαμόρφωση του επαγωγέα πυρήνα αέρα που φαίνεται στο Σχ. 10 είναι η βέλτιστη καθώς παρέχει μέγιστη αναλογία μεγάλο/R , δηλ. πηνίο με δεδομένη αυτεπαγωγή μεγάλο , τυλιγμένο με σύρμα της επιλεγμένης διαμέτρου, έχει τη μικρότερη αντίσταση για μια δεδομένη διαμόρφωση περιέλιξης R ή τον υψηλότερο παράγοντα ποιότητας σε σύγκριση με οποιονδήποτε άλλο. Στάση μεγάλο/R , που έχει τη διάσταση του χρόνου, σχετίζεται με τις διαστάσεις του πηνίου με τη σχέση:

μεγάλο /R=161,7αλκ/(6ένα+9μεγάλο+10ντο);

μεγάλο– στο microhenry, R- σε ωμ, ένα,μεγάλο,ντο - σε χιλιοστά.

Εικ. 10.Επαγωγικό πηνίο με πυρήνα αέρα βέλτιστης διαμόρφωσης: α) σε τομή. β) εμφάνιση.

Αναλογίες σχεδίασης για αυτήν τη διαμόρφωση πηνίου: ένα=1,5Με , μεγάλο=ντο ; παράμετρος σχεδίασης πηνίου ντο=√(μεγάλο/R 8,66) , αριθμός γύρων Ν=19,88√(μεγάλο / ντο ), διάμετρος σύρματος σε χιλιοστά, ρε=0,841ντο/√ Ν , μάζα σύρματος (υλικό - χαλκός) σε γραμμάρια, q = ντο 3 /21, μήκος σύρματος σε χιλιοστά, B=187,3√Lc . Εάν ο επαγωγέας υπολογίζεται με βάση ένα σύρμα δεδομένης διαμέτρου, οι κύριοι λόγοι υπολογισμού είναι οι εξής:

παράμετρος σχεδιασμού ντο = 5 √(ρε 4 19,88 2 μεγάλο /0,841 4)=3,8 5 √(ρε 4 μεγάλο ) , αντίσταση σύρματος R=μεγάλο/ντο 2 8,66 .

Ας βρούμε, για παράδειγμα, τις παραμέτρους του επαγωγέα του προηγουμένως υπολογισμένου φίλτρου χαμηλής διέλευσης. Η αυτεπαγωγή του πηνίου είναι μεγάλο 1LF =5,1 mg. Αντίσταση R Τα πηνία DC θα προσδιορίζονται από την επιτρεπόμενη εξασθένηση του σήματος που εισάγεται από ένα πραγματικό πηνίο σε χαμηλές συχνότητες. Αφήστε το σήμα να εξασθενήσει λόγω απωλειών R στο πηνίο είναι Ν≤1dB. Δεδομένου ότι η αντίσταση DC του γούφερ είναι Rμι=8 Ohm, τότε η επιτρεπόμενη αντίσταση πηνίου, που προσδιορίζεται από την έκφραση R≤R E (10 0,05 Ν -1), ανέρχεται σε R≤0,980 ohm; τότε η παράμετρος σχεδιασμού του πηνίου ντο =√5100/0,98·8,66=24,5 χλστ; αριθμός γύρων Ν=19,8√(5100/24,5)=287 στροφές; διάμετρος καλωδίου ρε=0,841·24,5/√287=1,2 χλστ; βάρος σύρματος q =24,5 3 /21,4≈697 γρ; μήκος σύρματος σι =187,3√(85,1·24,5)≈46 m.

Ένα άλλο σημαντικό στοιχείο των φίλτρων παθητικής ζεύξης είναι οι πυκνωτές. Συνήθως, στα φίλτρα χρησιμοποιούνται πυκνωτές χαρτιού ή φιλμ. Οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενοι πυκνωτές χαρτιού είναι οι εγχώριοι πυκνωτές MBGO. Το πλεονέκτημα αυτών των τύπων πυκνωτών είναι οι χαμηλές απώλειες, η σταθερότητα υψηλής θερμοκρασίας, το μειονέκτημα είναι οι μεγάλες διαστάσεις, η μείωση της επιτρεπόμενης μέγιστης τάσης σε υψηλές συχνότητες. Επί του παρόντος, τα φίλτρα ορισμένων ξένων ηχείων χρησιμοποιούν ηλεκτρολυτικούς μη πολικούς πυκνωτές με χαμηλές εσωτερικές απώλειες, συνδυάζοντας τα πλεονεκτήματα των πυκνωτών που εξετάζονται και χωρίς τα μειονεκτήματά τους.

Με βάση το υλικό του βιβλίου: "Υψηλής ποιότητας ακουστικά συστήματα και θερμαντικά σώματα"

(Aldoshina I.A., Voishvillo A.G.)

Η ψυχοακουστική (η επιστήμη που μελετά τον ήχο και την επίδρασή του στον άνθρωπο) έχει αποδείξει ότι το ανθρώπινο αυτί είναι ικανό να αντιλαμβάνεται ηχητικές δονήσεις στην περιοχή από 16 έως 20.000 Hz. Παρά το γεγονός ότι το εύρος είναι 16-20 Hz (χαμηλές συχνότητες), δεν γίνεται πλέον αντιληπτό από το ίδιο το αυτί, αλλά από τα όργανα αφής.

Πολλοί λάτρεις της μουσικής αντιμετωπίζουν το γεγονός ότι τα περισσότερα από τα παρεχόμενα συστήματα ηχείων δεν ικανοποιούν πλήρως τις ανάγκες τους. Υπάρχουν πάντα μικρές ατέλειες, δυσάρεστες αποχρώσεις κ.λπ., που σας ενθαρρύνουν να συναρμολογήσετε ηχεία και ενισχυτές με τα χέρια σας.

Μπορεί να υπάρχουν άλλοι λόγοι για τη συναρμολόγηση ενός υπογούφερ (επαγγελματικό ενδιαφέρον, χόμπι κ.λπ.).

Το υπογούφερ (από το αγγλικό "subwoofer") είναι ένα ηχείο χαμηλής συχνότητας που μπορεί να αναπαράγει ηχητικούς κραδασμούς στην περιοχή από 5-200 Hz (ανάλογα με τον τύπο σχεδίασης και το μοντέλο). Μπορεί να είναι παθητικό (χρησιμοποιεί το σήμα εξόδου από ξεχωριστό ενισχυτή) ή ενεργό (εξοπλισμένο με ενσωματωμένο ενισχυτή σήματος).

Οι χαμηλές συχνότητες (μπάσα), με τη σειρά τους, μπορούν να χωριστούν σε τρεις κύριους υποτύπους:

• Άνω (Αγγλικά: UpperBass) – από 80 έως 150-200 Hz.
• Μέσος όρος (αγγλ. MidBass / midbass) - από 40 έως 80 Hz.
• Deep ή sub-bass (eng. SubBass) – όλα κάτω από 40 Hz.

Τα φίλτρα συχνότητας χρησιμοποιούνται τόσο για ενεργά όσο και για παθητικά υπογούφερ.

Τα πλεονεκτήματα των ενεργών γούφερ είναι τα εξής:

• Ο ενεργός ενισχυτής υπογούφερ δεν φορτώνει επιπλέον το σύστημα ηχείων (καθώς τροφοδοτείται χωριστά).
• Το σήμα εισόδου μπορεί να φιλτραριστεί (εξαιρείται ο εξωτερικός θόρυβος από την αναπαραγωγή υψηλών συχνοτήτων, η λειτουργία της συσκευής επικεντρώνεται μόνο στην περιοχή στην οποία το ηχείο παρέχει την καλύτερη ποιότητα μετάδοσης κραδασμών).
• Ένας ενισχυτής με τη σωστή προσέγγιση σχεδιασμού μπορεί να διαμορφωθεί με ευελιξία.
• Το αρχικό φάσμα συχνοτήτων μπορεί να χωριστεί σε πολλά κανάλια, τα οποία μπορούν να εργαστούν ξεχωριστά - χαμηλές συχνότητες (στο υπογούφερ), μεσαίες, υψηλές και μερικές φορές υπερυψηλές συχνότητες.

Τύποι φίλτρων για χαμηλές συχνότητες (LF)

Με την υλοποίηση

• Αναλογικά κυκλώματα.
• Ψηφιακές συσκευές.
• Φίλτρα λογισμικού.

Τύπος

• Ενεργό φίλτρο για subwoofer(το λεγόμενο crossover, ένα υποχρεωτικό χαρακτηριστικό οποιουδήποτε ενεργού φίλτρου - μια πρόσθετη πηγή ενέργειας)
• Παθητικό φίλτρο (ένα τέτοιο φίλτρο για ένα παθητικό υπογούφερ φιλτράρει μόνο τις απαραίτητες χαμηλές συχνότητες σε ένα δεδομένο εύρος χωρίς να ενισχύει το σήμα).

Σύμφωνα με την απότομη πτώση

• Πρώτη σειρά (6 dB/οκτάβα)
• Δεύτερη σειρά (12 dB/οκτάβα)
• Τρίτη τάξη (18 dB/οκτάβα)
• Τέταρτη σειρά (24 dB/οκτάβα)

Κύρια χαρακτηριστικά των φίλτρων:

• Εύρος ζώνης (εύρος συχνοτήτων που έχουν περάσει).
• Stopband (εύρος σημαντικής καταστολής σήματος).
• Συχνότητα αποκοπής (η μετάβαση μεταξύ των ζωνών διέλευσης και διακοπής γίνεται μη γραμμικά. Η συχνότητα στην οποία το εκπεμπόμενο σήμα εξασθενεί κατά 3 dB ονομάζεται συχνότητα αποκοπής).

Πρόσθετες παράμετροι για την αξιολόγηση φίλτρων ακουστικού σήματος:

• Η κλίση της πτώσης του AHF (Amplitude-Frequency Characteristics of the signal).
• Ανομοιομορφία στο passband.
• Συχνότητα συντονισμού.
• Καλής ποιότητας.

Τα γραμμικά φίλτρα ηλεκτρονικών σημάτων διαφέρουν μεταξύ τους ως προς τον τύπο των καμπυλών απόκρισης συχνότητας (εξάρτηση των δεικτών).

Οι ποικιλίες τέτοιων φίλτρων ονομάζονται συχνότερα από τα ονόματα των επιστημόνων που προσδιόρισαν αυτά τα μοτίβα:

• Φίλτρο Butterworth (ομαλή απόκριση συχνότητας στη ζώνη διέλευσης),
• Φίλτρο Bessel (χαρακτηρίζεται από ομαλή καθυστέρηση ομάδας),
• Φίλτρο Chebyshev (απότομη πτώση στην απόκριση συχνότητας),
• Ελλειπτικό φίλτρο (κυματισμοί απόκρισης συχνότητας σε ζώνες διέλευσης και καταστολής),

Και άλλοι.

Το απλούστερο χαμηλοπερατό φίλτρο για υπογούφερη δεύτερη σειρά μοιάζει με αυτό: μια αυτεπαγωγή (πηνίο) συνδεδεμένη σε σειρά με το ηχείο και μια χωρητικότητα (πυκνωτής) παράλληλα. Αυτό είναι το λεγόμενο φίλτρο LC (L είναι η ονομασία για την επαγωγή στα ηλεκτρικά κυκλώματα και το C είναι για την χωρητικότητα).

Η αρχή λειτουργίας είναι η εξής:

1. Η επαγωγική αντίσταση είναι ευθέως ανάλογη με τη συχνότητα και επομένως το πηνίο περνάει χαμηλές συχνότητες και μπλοκάρει τις υψηλές συχνότητες (όσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα, τόσο μεγαλύτερη η επαγωγική αντίσταση).
2. Η αντίσταση χωρητικότητας είναι αντιστρόφως ανάλογη με τη συχνότητα του σήματος και επομένως οι ταλαντώσεις υψηλής συχνότητας εξασθενούν στην είσοδο του ηχείου.

Αυτός ο τύπος φίλτρου είναι παθητικός. Πιο δύσκολο να εφαρμοστούν είναι τα ενεργά φίλτρα.

Πώς να φτιάξετε ένα απλό φίλτρο για ένα υπογούφερ με τα χέρια σας

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, τα πιο απλά στη σχεδίαση είναι τα παθητικά φίλτρα. Περιέχουν μόνο λίγα στοιχεία (ο αριθμός εξαρτάται από την απαιτούμενη σειρά φίλτρου).

Μπορείτε να συναρμολογήσετε το δικό σας φίλτρο χαμηλής διέλευσης χρησιμοποιώντας έτοιμα κυκλώματα online ή χρησιμοποιώντας μεμονωμένες παραμέτρους μετά από λεπτομερείς υπολογισμούς των απαιτούμενων χαρακτηριστικών (για ευκολία, μπορείτε να βρείτε ειδικούς αριθμομηχανές για φίλτρα διαφορετικών τάξεων, με τους οποίους μπορείτε να υπολογίσετε γρήγορα τις παραμέτρους τα συστατικά στοιχεία - πηνία, πυκνωτές κ.λπ.).

Για ενεργά φίλτρα (crossover), μπορείτε να χρησιμοποιήσετε εξειδικευμένο λογισμικό, για παράδειγμα, "Crossover Elements Calculator".

Σε ορισμένες περιπτώσεις, μπορεί να χρειαστεί ένας αθροιστής φίλτρου κατά το σχεδιασμό ενός κυκλώματος.

Εδώ, και τα δύο κανάλια ήχου (στερεοφωνικό), για παράδειγμα, μετά την έξοδο από έναν ενισχυτή κ.λπ., πρέπει πρώτα να φιλτραριστούν (αφήνοντας μόνο χαμηλές συχνότητες) και στη συνέχεια να συνδυαστούν σε ένα χρησιμοποιώντας έναν αθροιστή (καθώς συνήθως είναι εγκατεστημένο μόνο ένα υπογούφερ) . Ή το αντίστροφο, πρώτα αθροίστε και μετά φιλτράρετε τις χαμηλές συχνότητες.

Για παράδειγμα, ας πάρουμε το απλούστερο παθητικό χαμηλοπερατό φίλτρο δεύτερης τάξης.

Εάν η αντίσταση του ηχείου είναι 4 Ohm, η αναμενόμενη συχνότητα αποκοπής είναι 150 Hz, τότε θα χρειαστεί φιλτράρισμα Butterworth.

Υπολογισμός crossover για ακουστική75

Ο υπολογισμός του crossover για την ακουστική, όπως γνωρίζετε, είναι μια πολύ σημαντική λειτουργία. Δεν υπάρχουν ιδανικά ακουστικά συστήματα στον κόσμο που να μπορούν να αναπαράγουν ολόκληρο το εύρος συχνοτήτων.
Και τότε ορισμένα μέρη του φάσματος των ηχείων έρχονται στη διάσωση. Για παράδειγμα, εάν χρειάζεται να αναπαράγετε χαμηλές συχνότητες, χρησιμοποιήστε ένα υπογούφερ και για να αναπαράγετε υψηλές συχνότητες, εγκαταστήστε midbass.
Όταν όλα αυτά τα ηχεία μαζί αρχίσουν να παίζουν, μπορεί να προκληθεί σύγχυση πριν φτάσει στον έναν ή τον άλλο πομπό. Για το λόγο αυτό, είναι απαραίτητο ένα ενεργό ή παθητικό crossover για την ακουστική.
Σε αυτό το άρθρο θα μάθουμε γιατί χρειάζονται υπολογισμοί φίλτρων, θα εξετάσουμε τις παθητικές διασταυρώσεις και θα μάθουμε πώς κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας επαγωγείς και πυκνωτές.

Υπολογισμός crossover

Για να συνδέσετε μια αμφίδρομη (δείτε) ή άλλη ακουστική με μεγάλο αριθμό ζωνών σε 1 κανάλι ενός ενισχυτή ή PG, χρειάζεστε κάποιο είδος ξεχωριστής συσκευής που διαχωρίζει το σήμα. Ταυτόχρονα, πρέπει να διαθέσει τις δικές του συχνότητες για κάθε μπάντα. Αυτές οι συσκευές ονομάζονται φίλτρα ή crossovers.

Σημείωση. Κατά κανόνα, τα ηχεία εξαρτημάτων έρχονται ήδη με παθητικό crossover. Παρασκευάστηκε από τον κατασκευαστή και σχεδιάστηκε από την αρχή.

Τι γίνεται όμως αν χρειαστεί να διαιρέσετε τις συχνότητες σύμφωνα με διαφορετικό σχήμα (για παράδειγμα, εάν ένα σύνολο ακουστικών συναρμολογείται από ξεχωριστά εξαρτήματα);
Σε αυτήν την περίπτωση, μιλάμε για τον υπολογισμό του crossover. Ας σημειώσουμε αμέσως ότι ο υπολογισμός του crossover δεν είναι καθόλου δύσκολος και μπορείς να το φτιάξεις και μόνος σου.

Ακολουθούν οδηγίες για τον τρόπο υπολογισμού του crossover:

• Κατεβάστε ένα ειδικό πρόγραμμα. Αυτό θα μπορούσε να είναι Crossover Elements Calculator στον υπολογιστή σας.

• Εισάγουμε την αντίσταση των ηχείων χαμηλής και υψηλής συχνότητας. Η σύνθετη αντίσταση είναι η ονομαστική τιμή της ακουστικής σύνθετης αντίστασης, εκφρασμένη σε Ohms. Συνήθως, η μέση τιμή είναι 4 ohms.
• Εισαγάγετε τη συχνότητα διασταύρωσης. Εδώ θα είναι χρήσιμο να γνωρίζουμε ότι η συχνότητα πρέπει να εισαχθεί σε Hz, αλλά σε καμία περίπτωση σε kHz.

Σημείωση. Εάν το crossover είναι δεύτερης τάξης, τότε πρέπει να εισάγετε και τον τύπο του crossover.

• Μπορείτε να πάρετε το αναμενόμενο αποτέλεσμα κάνοντας κλικ στο κουμπί υπολογισμού.

Επιπλέον, πρέπει να γνωρίζετε τα εξής:

• Η χωρητικότητα των πυκνωτών, ή μάλλον η τιμή τους, εισάγεται σε Farads.
• Η επαγωγή υπολογίζεται σε Henry (mH).

Το σχήμα υπολογισμού φίλτρου μοιάζει κάπως έτσι:

Φίλτρα διαφορετικής τάξης

Για να κατανοήσετε με σαφήνεια το σχήμα υπολογισμού διασταύρωσης (βλ.), πρέπει να κατανοήσετε τη διαφορά μεταξύ φίλτρων διαφορετικών παραγγελιών. Αυτό θα συζητηθεί παρακάτω.

Σημείωση. Υπάρχουν πολλές παραγγελίες crossover. Σε αυτήν την περίπτωση, η σειρά σημαίνει την παράμετρο διασταύρωσης, η οποία χαρακτηρίζει την ικανότητά της να μειώνει τα περιττά σήματα συχνότητας.

Πρώτη σειρά

Το κύκλωμα ενός crossover 2 κατευθύνσεων αυτής της σειράς μοιάζει με αυτό:

Το διάγραμμα δείχνει ότι το φίλτρο χαμηλής διέλευσης ή το φίλτρο χαμηλής διέλευσης είναι χτισμένο σε επαγωγέα και το υψιπερατό φίλτρο είναι χτισμένο σε πυκνωτή.

Σημείωση. Αυτή η επιλογή εξαρτημάτων δεν είναι τυχαία, αφού η αντίσταση του επαγωγέα αυξάνεται σε ευθεία αναλογία με την αύξηση της συχνότητας. Αλλά όσον αφορά τον πυκνωτή, είναι αντιστρόφως ανάλογος. Αποδεικνύεται ότι ένα τέτοιο πηνίο μεταδίδει τέλεια χαμηλές συχνότητες και ο πυκνωτής είναι υπεύθυνος για τη μετάδοση υψηλών συχνοτήτων. Όλα είναι απλά και πρωτότυπα.

Θα πρέπει επίσης να γνωρίζετε ότι τα crossover πρώτης τάξης, ή μάλλον η βαθμολογία τους, εξαρτώνται από την επιλεγμένη συχνότητα crossover και την τιμή της σύνθετης αντίστασης των ηχείων. Όταν σχεδιάζετε ένα χαμηλοπερατό φίλτρο, πρέπει πρώτα απ 'όλα να δώσετε προσοχή στη συχνότητα αποκοπής των ηχείων μπάσων και μεσαίων συχνοτήτων (βλ.).
Αλλά όταν σχεδιάζετε ένα φίλτρο υψηλής διέλευσης, πρέπει να κάνετε το ίδιο με το υψιπερατό φίλτρο.

Παθητικό crossover

Το παθητικό φιλτράρισμα θεωρείται το πιο προσιτό σήμερα, αφού είναι σχετικά απλό στην εφαρμογή του. Από την άλλη, δεν είναι όλα τόσο απλά.
Μιλάμε για τα ακόλουθα μειονεκτήματα:

• Ο συντονισμός των παραμέτρων και των τιμών των φίλτρων με τα χαρακτηριστικά των προγραμμάτων οδήγησης ηχείων είναι πολύ δύσκολο πράγμα.
• Κατά τη λειτουργία, μπορεί να παρατηρηθεί αστάθεια των παραμέτρων. Για παράδειγμα, εάν η αντίσταση του πηνίου φωνής αυξάνεται όταν θερμαίνεται. Από αυτή την άποψη, ο συντονισμός που θα επιτευχθεί κατά τη διαδικασία ανάπτυξης θα επιδεινωθεί σημαντικά.
• Το φίλτρο, έχοντας εσωτερική αντίσταση, αφαιρεί μέρος της ισχύος εξόδου του ενισχυτή. Ταυτόχρονα, η απόσβεση επιδεινώνεται και αυτό επηρεάζει την ποιότητα του ήχου και τη διαύγεια του κάτω καταχωρητή.

Όπως γνωρίζετε, σήμερα τα πιο κοινά ακουστικά συστήματα είναι επιλογές 2 συστατικών.
Σε αυτά, το φίλτρο χωρίζει το ηχητικό σήμα σε δύο περιοχές:

• Η πρώτη σειρά προορίζεται αποκλειστικά για χαμηλές και μεσαίες συχνότητες. Σε αυτή την περίπτωση, χρησιμοποιείται ένα χαμηλοπερατό crossover ή ένα χαμηλοπερατό φίλτρο.
• Το δεύτερο εύρος είναι για HF. Ένα άλλο υψηλοπερατό φίλτρο χρησιμοποιείται ήδη εδώ.

Σημείωση. Μπορεί να υπάρχουν πολλές επιλογές για την εφαρμογή ενός φίλτρου, αλλά όλα πρέπει να συμμορφώνονται με ορισμένους κανόνες.

Ακολουθεί μια λίστα απαιτήσεων που πρέπει να πληροί ένα crossover:

• Το φίλτρο δεν πρέπει να επηρεάζει το φάσμα συχνοτήτων και το μήκος κύματος του σήματος ήχου εξόδου.
• Πρέπει να δημιουργήσει ένα ενεργό φορτίο για τον ενισχυτή, ανεξάρτητα από τη συχνότητα.
• Πρέπει να είναι σε θέση να παρέχει σχηματισμό κατευθυντικών μοτίβων μαζί με ακουστικά συστήματα. Αυτό πρέπει να εφαρμοστεί με τέτοιο τρόπο ώστε η μέγιστη ακτινοβολία να φτάνει στον ακροατή.

Από το άρθρο μάθαμε πώς να υπολογίσουμε το crossover των συστημάτων ηχείων με τα χέρια σας. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εργασίας, θα είναι επίσης χρήσιμο να μελετήσετε τα διαγράμματα, να παρακολουθήσετε την ανασκόπηση βίντεο και το φωτογραφικό υλικό.
Εάν μάθετε πώς να υπολογίζετε μόνοι σας το φίλτρο, δεν θα χρειαστεί να πληρώσετε ειδικούς για υπηρεσίες. Έτσι, το κόστος της επέμβασης μειώνεται στο ελάχιστο, γιατί απλά χρειάζεται να κάνετε λίγη υπομονή και να αφιερώσετε λίγο χρόνο στη μελέτη.

Πρόκειται για συσκευές σε συστήματα ήχου που δημιουργούν τις απαιτούμενες περιοχές συχνοτήτων λειτουργίας για τα ηχεία. Τα ηχεία έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν εντός συγκεκριμένου εύρους συχνοτήτων. Δεν δέχονται συχνότητες εκτός αυτών των ορίων. Εάν εφαρμοστεί χαμηλή συχνότητα στο ηχείο υψηλής συχνότητας (tweeter), η εικόνα του ήχου θα επιδεινωθεί και εάν το σήμα είναι επίσης ισχυρό, το τουίτερ θα «καεί». Τα ηχεία υψηλής συχνότητας πρέπει να χειρίζονται μόνο υψηλές συχνότητες και τα γούφερ πρέπει να λαμβάνουν μόνο το εύρος χαμηλής συχνότητας από το συνολικό σήμα ήχου. Η υπόλοιπη μεσαία μπάντα πηγαίνει σε ηχεία μεσαίας εμβέλειας (midwoofers). Επομένως, το καθήκον των crossovers είναι να διαιρούν το σήμα ήχου στις επιθυμητές (βέλτιστες) ζώνες συχνοτήτων για τους αντίστοιχους τύπους ηχείων.

Με απλά λόγια, ένα crossover είναι ένα ζευγάρι ηλεκτρικών φίλτρα. Ας υποθέσουμε ότι το crossover έχει συχνότητα αποκοπής 1000 Hz. Αυτό σημαίνει ότι ένα από τα φίλτρα του κόβει όλες τις συχνότητες κάτω από 1000 Hz και επιτρέπει τη διέλευση μόνο συχνοτήτων άνω των 1000 Hz. Αυτό το φίλτρο ονομάζεται φίλτρο υψηλής διέλευσης. Ένα άλλο φίλτρο που διέρχεται συχνότητες κάτω από 1000 Hz ονομάζεται χαμηλοπερατό. Γραφικά, η λειτουργία αυτής της διασταύρωσης παρουσιάζεται στο Σχήμα 3. Το σημείο τομής των δύο καμπυλών είναι η συχνότητα διασταύρωσης ίση με 1000 Hz. Τα crossover τριών δρόμων έχουν επίσης ένα φίλτρο μεσαίας συχνότητας (band-pass), το οποίο διέρχεται μόνο το μεσαίο εύρος συχνοτήτων (περίπου 600 Hz έως 5000 Hz.) Το σχήμα δείχνει την απόκριση συχνότητας ενός crossover τριών κατευθύνσεων.

Crossover τρίτης τάξης. Τέτοια crossover έχουν ένα πηνίο και δύο πυκνωτές στο tweeter, ενώ το αντίθετο συμβαίνει στο ηχείο χαμηλής συχνότητας. Η ευαισθησία τέτοιων crossovers είναι 18 dB ανά οκτάβα και έχουν καλά χαρακτηριστικά φάσης σε οποιαδήποτε πολικότητα. Το μειονέκτημα των crossover τρίτης τάξης είναι ότι δεν μπορούν να χρησιμοποιήσουν χρονικές καθυστερήσεις για να εξαλείψουν προβλήματα που σχετίζονται με τα ηχεία που δεν εκπέμπουν στο ίδιο κατακόρυφο επίπεδο.

Crossover τέταρτης τάξης. Τα crossover τέταρτης τάξης Butterworth έχουν υψηλή ευαισθησία 24 dB ανά οκτάβα, η οποία μειώνει δραματικά τις παρεμβολές των ηχείων στην περιοχή διαχωρισμού συχνότητας. Μετατόπιση κατά φάσηείναι 360 μοίρες, που στην πραγματικότητα σημαίνει την απουσία του. Ωστόσο, το μέγεθος της μετατόπισης φάσης σε αυτή την περίπτωση δεν είναι σταθερό και μπορεί να οδηγήσει σε ασταθή λειτουργία του crossover. Αυτά τα crossover πρακτικά δεν χρησιμοποιούνται ποτέ στην πράξη.
Οι Linkwitz και Riley κατάφεραν να βελτιστοποιήσουν τη σχεδίαση του crossover τέταρτης τάξης. Αυτό το crossover αποτελείται από δύο crossover δεύτερης τάξης Butterworth συνδεδεμένα σε σειρά για το τουίτερ και το ίδιο για το γούφερ. Η ευαισθησία τους είναι επίσης 24 dB ανά οκτάβα, αλλά το επίπεδο εξόδου κάθε φίλτρου είναι 6 dB μικρότερο από το επίπεδο εξόδου crossover. Το crossover Linkwitz-Riley δεν έχει μετατοπίσεις φάσης και επιτρέπει τη διόρθωση χρόνου για ηχεία που δεν λειτουργούν στο ίδιο φυσικό επίπεδο. Αυτά τα crossover παρέχουν την καλύτερη ακουστική απόδοση σε σύγκριση με άλλα σχέδια.

Σχεδιάζοντας Παθητικά Crossover

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, ένα παθητικό crossover αποτελείται από πυκνωτές και επαγωγείς. Για να συναρμολογήσετε ένα παθητικό crossover πρώτης τάξης, πρέπει να έχετε έναν πυκνωτή και έναν επαγωγέα. Ο πυκνωτής εγκαθίσταται σε σειρά με το τουίτερ (υψηλοπερατό φίλτρο) και το πηνίο τοποθετείται σε σειρά με το γούφερ (χαμηλοπερατό φίλτρο). Οι ονομαστικές τιμές της επαγωγής ((H - microhenry) και της χωρητικότητας ((F - microfarads)) δίνονται στον πίνακα ανάλογα με την επιθυμητή συχνότητα διασταύρωσης και την αντίσταση του ηχείου.
Crossover πρώτης τάξης (6 dB/οκτάβα)

Για παράδειγμα, ας επιλέξουμε χωρητικότητα και επαγωγή για ένα crossover με συχνότητα αποκοπής 4000 Hz και σύνθετη αντίσταση ηχείου 4 ohms. Από τον παραπάνω πίνακα βρίσκουμε ότι η χωρητικότητα του πυκνωτή πρώτης τάξης πρέπει να είναι ίση με 10 mF και η επαγωγή του πηνίου πρέπει να είναι 0,2 mH.
Για να προσδιορίσετε τις ονομαστικές τιμές των εξαρτημάτων για ένα crossover δεύτερης τάξης (12 dB/οκτάβα), είναι απαραίτητο να πολλαπλασιάσετε τις τιμές από τον ίδιο πίνακα για τον πυκνωτή με έναν παράγοντα 0,7 και να πολλαπλασιάσετε την τιμή για ο επαγωγέας με συντελεστή 1,414. Πρέπει να θυμόμαστε ότι για ένα crossover δεύτερης τάξης χρειάζονται δύο πυκνωτές και δύο επαγωγείς. Ας δημιουργήσουμε ένα crossover δεύτερης τάξης για συχνότητα αποκοπής 4000 Hz. Για να προσδιορίσετε τις τιμές και για τους δύο πυκνωτές, πολλαπλασιάστε την τιμή από τον πίνακα 10 mF με έναν παράγοντα 0,7 και λάβετε 7 mF. Στη συνέχεια, πολλαπλασιάζουμε την τιμή αυτεπαγωγής των 0,2 mH με έναν συντελεστή 1,414 και παίρνουμε μια τιμή επαγωγής 0,28 mH για κάθε πηνίο. Ένας από αυτούς τους πυκνωτές είναι εγκατεστημένος σε σειρά στο τουίτερ και ο δεύτερος παράλληλα στο γούφερ. Το ένα πηνίο είναι παράλληλα για το τουίτερ και το άλλο σε σειρά για το γούφερ.

Παθητικά και ενεργητικά crossover

Η διαφορά μεταξύ αυτών των δύο τύπων crossover είναι πολύ απλή. Ένα ενεργό crossover απαιτεί εξωτερική παροχή ρεύματος, ενώ ένα παθητικό crossover όχι. Εξαιτίας αυτού, λαμβάνει χώρα μια ενεργή διασταύρωση στο ηχοσύστημα πριν από τον ενισχυτή, η οποία επεξεργάζεται το ηχητικό σήμα από τον προενισχυτή της κεντρικής μονάδας (για παράδειγμα, ραδιόφωνα αυτοκινήτου). Στη συνέχεια, μετά το ενεργό crossover, εγκαθίστανται δύο ή τρεις ενισχυτές ισχύος. Σε αυτήν την περίπτωση, δεν έχει εγκατασταθεί ένας ενισχυτής, καθώς δεν έχει νόημα να συνδυαστούν τα σήματα που χωρίζονται από ένα ενεργό crossover σε ένα μόνο σήμα στον ενισχυτή. Τα διαχωρισμένα σήματα πρέπει να ενισχύονται χωριστά. Όπως μπορείτε να δείτε, τα ενεργά crossover χρησιμοποιούνται σε ακριβά συστήματα ήχου υψηλής ποιότητας.
Τα παθητικά crossover επεξεργάζονται ένα ήδη ενισχυμένο σήμα και εγκαθίστανται μπροστά από τα ηχεία. Οι δυνατότητες των παθητικών crossover είναι περιορισμένες σε σύγκριση με τα ενεργά, αλλά η σωστή χρήση τους μπορεί να δώσει καλά αποτελέσματα με ελάχιστο οικονομικό κόστος. Τα παθητικά crossover έχουν καλή απόδοση όταν οι απαιτήσεις ευαισθησίας τάξης μεγέθους είναι μικρότερες από 18 dB ανά οκτάβα. Πάνω από αυτό το όριο, μόνο τα ενεργά crossover λειτουργούν καλά.

Τα παθητικά crossover χρησιμοποιούνται κυρίως για την επεξεργασία τουίτερ και μεσαίων συχνοτήτων. Ηχεία. Αυτά τα crossover μπορούν να χρησιμοποιηθούν για ηχεία χαμηλής συχνότητας, αλλά η ζήτηση για την ποιότητα των πυκνωτών και των επαγωγέων αυξάνεται απότομα, γεγονός που οδηγεί σε αύξηση της τιμής και αύξηση του μεγέθους τους. Τα παθητικά crossover δεν ανέχονται καλά τις υπερφορτώσεις. Οι μέγιστες εντάσεις σήματος που προέρχονται από τον ενισχυτή μπορούν να αλλάξουν τη συχνότητα αποκοπής των φίλτρων. Επιπλέον, ένα υπερφορτωμένο φίλτρο εξασθενεί ήχοςσήμα (απόσβεση). Επομένως, όταν επιλέγετε παθητικά crossover, δώστε προσοχή στην ικανότητά τους να αντέχουν τα φορτία αιχμής που δημιουργούνται από τον ενισχυτή.
Τα ενεργά (ή ηλεκτρονικά) crossovers είναι μια ποικιλία ενεργών φίλτρων που μπορούν να ελεγχθούν και να αλλάξουν εύκολα τη συχνότητα αποκοπής οποιουδήποτε καναλιού. Η ευαισθησία των ενεργών διασταυρώσεων μπορεί να είναι οποιασδήποτε τάξης μεγέθους, από 6 dB έως 72 dB ανά οκτάβα (και υψηλότερη). Οι ενεργές διασταυρώσεις χρησιμοποιούνται κυρίως για συστήματα ήχου αυτοκινήτουέχουν ευαισθησία 24 dB ανά οκτάβα. Με τέτοια ευαισθησία, η ανταλλαγή συχνότητας μεταξύ των ηχείων πρακτικά εξαλείφεται. Η εικόνα ήχου είναι πολύ υψηλής ποιότητας. Το μόνο μειονέκτημα των ενεργών crossover είναι το υψηλό κόστος τους σε σύγκριση με τα παθητικά.

Αλλαγή φάσης

Τώρα ας μιλήσουμε για μετατοπίσεις φάσης που μπορούν να συμβούν σε συστήματα ήχου που χρησιμοποιούν crossovers. Η μετατόπιση φάσης είναι ένα αναπόφευκτο φαινόμενο που προκύπτει από τα σχεδιαστικά χαρακτηριστικά των φίλτρων υψηλής διέλευσης, χαμηλής διέλευσης και ζώνης διέλευσης.
Φάση είναι η χρονική σχέση δύο σημάτων. Η φάση μετριέται σε μοίρες από 0 έως 360. Εάν δύο πανομοιότυπα ηχεία εκπέμπουν ηχητικά κύματα σε αντίθετη φάση (μετατόπιση φάσης 180 μοιρών), τότε ο ήχος εξασθενεί. Το πρόβλημα επιλύεται αλλάζοντας την πολικότητα σε ένα από τα ηχεία.
Όταν το ακουστικό σύστημα αποτελείται από διαφορετικά ηχεία που λειτουργούν σε διαφορετικά εύρη συχνοτήτων (tweeter και midwoofer), τότε η εξάλειψη της αλλαγής φάσης δεν λύνεται πάντα με απλή αλλαγή του "+" σε "-". Το μήκος κύματος από το tweeter είναι μικρότερο από ό,τι από το midwoofer. Επομένως, το μέτωπο κύματος υψηλής συχνότητας μπορεί να φτάσει στον ακροατή αργότερα (ή νωρίτερα) από το μέτωπο κύματος μέσης συχνότητας (ή χαμηλής συχνότητας). Αυτή η χρονική καθυστέρηση είναι συνέπεια της μετατόπισης φάσης. Σε αυτήν την περίπτωση, η εικόνα ήχου μπορεί να βελτιστοποιηθεί ευθυγραμμίζοντας φυσικά τα δύο ηχεία μεταξύ τους στο κατακόρυφο επίπεδο μέχρι να βελτιωθεί η εικόνα ήχου. Για παράδειγμα, σε συχνότητα κύματος 1000 Hz, μια χρονική καθυστέρηση ενός χιλιοστού του δευτερολέπτου εξαλείφεται μετακινώντας τα ηχεία μεταξύ τους κατά 30 cm.

Ρύθμιση ενεργού crossover

Το πιο σημαντικό πράγμα στη ρύθμιση ενός crossover είναι η επιλογή της σωστής συχνότητας αποκοπής. Εάν έχουμε ένα ενεργό crossover τριών κατευθύνσεων, τότε βρισκόμαστε αντιμέτωποι με το καθήκον να καθορίσουμε δύο σημεία αποκοπής (συχνότητες). Το πρώτο σημείο καθορίζει τη συχνότητα αποκοπής για το υπογούφερ (χαμηλοπερατό) και την αρχή του εύρους μεσαίας συχνότητας για το μεσαίο γούφερ (υψηλής διέλευσης). Το δεύτερο σημείο καθορίζει την τελική συχνότητα του μεσαίου εύρους (χαμηλή διέλευση) και την αρχική συχνότητα του εύρους υψηλής συχνότητας για το τουίτερ (υψηλής διέλευσης). Το πιο σημαντικό πράγμα είναι ότι κατά τη ρύθμιση των συχνοτήτων διασταύρωσης, να θυμάστε τα χαρακτηριστικά συχνότητας του ηχείου και σε καμία περίπτωση να μην φορτώσετε το ηχείο με συχνότητες που δεν βρίσκονται εντός του εύρους λειτουργίας του.
Για παράδειγμα, αν το υπογούφερ κροταλίζει λίγο ή κάνει ένα βουητό (δυσάρεστο συντονισμό του αμαξώματος του αυτοκινήτου), τότε είναι υπερφορτωμένο με ανεπιθύμητες μεσαίες συχνότητες (πάνω από 100 Hz). Μετακινήστε τη συχνότητα αποκοπής (χαμηλοπερατό) στα 75 Hz και/ή ρυθμίστε την ευαισθησία στα 18 dB ή 24 dB ανά οκτάβα, εάν είναι δυνατόν. Ας θυμηθούμε ότι η αύξηση της τάξης της ευαισθησίας διασταύρωσης (τιμή dB/οκτάβας) αποκόπτει πιο αποτελεσματικά τις περιττές συχνότητες, εμποδίζοντάς τις να διαρρεύσουν μέσω του φίλτρου. Η ευαισθησία των φίλτρων υψηλής διέλευσης για ένα midwoofer μπορεί να παραμείνει στα 12 dB/οκτάβα (για «μαλακά» ηχεία μεσαίας εμβέλειας). Αυτή η ενεργή ρύθμιση crossover ονομάζεται ασύμμετρη.

Αυτός ο πίνακας δείχνει τις συχνότητες αποκοπής εκκίνησης για διάφορους τύπους ηχείων κατά τη διαμόρφωση ενεργών crossovers.

Τα φίλτρα χαμηλής και υψηλής διέλευσης αποτελούν αναπόσπαστο μέρος οποιουδήποτε ενισχυτή. Συνήθως τοποθετούνται δίπλα στο ηλεκτρικό πηνίο. Δεν υπάρχουν κινούμενα στοιχεία σε αυτή την περίπτωση. Οι κύριες παράμετροι τέτοιων συσκευών περιλαμβάνουν το εύρος ζώνης. Επιπλέον, οι ειδικοί μπορούν να υπολογίσουν την υποκλοπή σήματος. Αν μιλάμε για φίλτρα χαμηλών κραδασμών, μπορούν να βρεθούν πιο συχνά σε υπογούφερ. Σε αυτή την περίπτωση, ο μετατροπέας εμπλέκεται στην αλλαγή κυμάτων υψηλής συχνότητας.

Πώς να φτιάξετε ένα απλό φίλτρο;

Για να συναρμολογήσετε ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης με τα χέρια σας, είναι καλύτερο να επιλέξετε αρχικά ένα μαγνητικό πλέγμα. Το ηλεκτρικό πηνίο σε αυτή την περίπτωση θα πρέπει να βρίσκεται πίσω από τις αντιστάσεις. Για να αυξηθεί το τρέχον εύρος ζώνης, χρησιμοποιείται ένας ειδικός προεπιλογέας. Επιπλέον, παίζει το ρόλο του αγωγού στη συσκευή. Η υποκλοπή σήματος του φίλτρου εξαρτάται αποκλειστικά από τους τύπους των πυκνωτών.

Τα μοντέλα πεδίου θεωρούνται τα πιο συνηθισμένα σήμερα. Η χωρητικότητά τους κυμαίνεται κατά μέσο όρο γύρω στα 3 pF. Όλα αυτά θα σταθεροποιήσουν τελικά τους παλμούς βραχέων κυμάτων στο κύκλωμα. Ένας αντηχητής χρησιμοποιείται για τη δημιουργία τεχνητών σημάτων. Η μετατροπή σε αυτήν την περίπτωση θα πρέπει να πραγματοποιηθεί χωρίς αλλαγή της περιοριστικής συχνότητας.

Υπολογισμός φίλτρου

Ο υπολογισμός του φίλτρου χαμηλής διέλευσης πραγματοποιείται μέσω ταλαντώσεων αποκοπής. Επιπλέον, ο τύπος λαμβάνει υπόψη τον σταθερό συντελεστή μετάδοσης σήματος. Αν μιλάμε για ενεργούς τύπους φίλτρων, λαμβάνεται επίσης υπόψη η χωρητικότητα των πυκνωτών. Για να ληφθεί υπόψη το πλάτος των ταλαντώσεων, υπολογίζεται επιπλέον η συνάρτηση μεταφοράς. Εάν η συχνότητα εξόδου υπερβεί τελικά τις αρχικές παραμέτρους, τότε το κέρδος DC θα είναι θετικό.

Ενεργοί τύποι φίλτρων

Το ενεργό χαμηλοπερατό φίλτρο διακρίνεται κυρίως από το υψηλό του εύρος ζώνης στα 5 Hz. Επιπλέον, στο σύστημα είναι εγκατεστημένα στοιχεία για υποκλοπή σήματος. Σε αυτή την περίπτωση, οι πυκνωτές συγκολλούνται σε ειδικό μαγνητικό πλέγμα. Τα τρανζίστορ χρησιμοποιούνται για τη ρύθμιση της περιοριστικής συχνότητας. Η επέκταση των δυνατοτήτων της συσκευής μπορεί να γίνει με την προσθήκη πυκνωτών στο κύκλωμα. Η χωρητικότητά τους πρέπει να είναι τουλάχιστον 40 pF.

Ένας αναλογικός διαμορφωτής χρησιμοποιείται για θετική ανάδραση. Τοποθετείται στο κύκλωμα μόνο πίσω από τους πυκνωτές. Τα ταλαντωτικά κυκλώματα στο σύστημα μπορούν να σταθεροποιηθούν χρησιμοποιώντας διόδους zener. Το εύρος ζώνης τους πρέπει να είναι τουλάχιστον 5 Hz. Σε αυτήν την περίπτωση, η παράμετρος αρνητικής αντίστασης εξαρτάται άμεσα από την επικάλυψη του εύρους συχνοτήτων.

Παθητικοί τύποι φίλτρων

Ένα παθητικό χαμηλοπερατό φίλτρο λειτουργεί με βάση την αρχή της παραμόρφωσης κραδασμών. Αυτό συμβαίνει με την εγκατάσταση μιας αντήχησης. Όλα τα στοιχεία κυκλώματος σε αυτή την περίπτωση βρίσκονται σε ένα μαγνητικό πλέγμα. Στα φίλτρα χρησιμοποιείται μεγάλη ποικιλία διαμορφωτών. Τα πιο συνηθισμένα σήμερα θεωρούνται ανάλογα διπλής όψης.

Μια περιοδική αλλαγή στις ταλαντώσεις μπορεί επιπλέον να συμβεί αλλάζοντας τη θέση των τρανζίστορ. Το φίλτρο πρέπει να έχει τρεις πυκνωτές συνολικά. Σε αυτή την περίπτωση, πολλά εξαρτώνται από το εύρος ζώνης του ίδιου του ενισχυτή. Εάν αυτή η παράμετρος υπερβαίνει τα 10 Hz, τότε πρέπει να υπάρχουν τουλάχιστον τέσσερις πυκνωτές στη συσκευή.

Επιπλέον, πριν την τοποθέτησή τους, υπολογίζεται η μέγιστη τάση. Για να γίνει αυτό, πρέπει να λάβετε το ονομαστικό ρεύμα του τροφοδοτικού και, λαμβάνοντας υπόψη την χωρητικότητα των πυκνωτών, να το συσχετίσετε με την εγκάρσια δέσμη. Για να ελαχιστοποιηθεί η ευαισθησία του φίλτρου, χρησιμοποιούνται ειδικά τετρόδια. Αυτά τα στοιχεία είναι αρκετά ακριβά, αλλά η ποιότητα μετάδοσης σήματος βελτιώνεται σημαντικά.

Συσκευές βασισμένες σε αντιστάσεις PR1

Ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης πρώτης τάξης με αυτές τις αντιστάσεις μπορεί να χειριστεί μέγιστη αντίσταση 4 ohms. Όλα τα στοιχεία του κυκλώματος, κατά κανόνα, βρίσκονται σε ένα μαγνητικό πλέγμα. Στο σύστημα μπορεί να εγκατασταθεί μεγάλη ποικιλία πυκνωτών. Σε αυτήν την περίπτωση, είναι σημαντικό να υπολογίσετε εκ των προτέρων τον δείκτη εύρους ζώνης. Εάν η χωρητικότητα των πυκνωτών υπερβαίνει τα 2 pF, τότε πρέπει να χρησιμοποιηθεί δίοδος zener.

Επιπλέον, ορισμένοι ειδικοί εγκαθιστούν έναν αντηχητή, ο οποίος μπορεί να μειώσει σημαντικά το εύρος των κραδασμών. Η ενδιάμεση συχνότητα σε αυτή την περίπτωση εξαρτάται αρκετά έντονα από τη σύζευξη των κυκλωμάτων. Η ονομαστική τάση του τροφοδοτικού πρέπει να είναι τουλάχιστον 20 V. Για να αντιμετωπίσει επιτυχώς τις παρεμβολές το φίλτρο χαμηλής διέλευσης, οι δίοδοι του συστήματος είναι τύπου πυριτίου. Εάν το τροφοδοτικό έχει ρυθμιστεί πάνω από 30 V, τα τρανζίστορ μπορεί τελικά να καούν.

Πώς να συναρμολογήσετε ένα μοντέλο με αντιστάσεις PR2;

Ένα απλό χαμηλοπερατό φίλτρο με αντιστάσεις αυτού του τύπου μπορεί να χρησιμοποιηθεί με αρκετή επιτυχία με τροφοδοτικό 30 V. Σε αυτήν την περίπτωση, η παράμετρος εύρους ζώνης πρέπει να είναι σε επίπεδο τουλάχιστον 40 Hz. Παρέχεται θετική ανάδραση στο σύστημα λόγω της σταθερότητας των ταλαντώσεων.

Η παράμετρος αρνητικής αντίστασης εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τον κύκλο λειτουργίας των παλμών. Ο υπολογισμός του φίλτρου χαμηλής διέλευσης σε αυτή την περίπτωση πρέπει να πραγματοποιείται λαμβάνοντας υπόψη τον δείκτη συγκέντρωσης. Είναι πιο σκόπιμο να εγκαταστήσετε πυκνωτές στο σύστημα χωρητικού τύπου. Οι διοδικές γέφυρες χρησιμοποιούνται αρκετά σπάνια σε συσκευές. Αυτό οφείλεται ακριβώς στην απουσία συχνοτήτων συντονισμού.

Μοντέλα με ισχυρούς μετατροπείς

Τα φίλτρα με ισχυρούς μετατροπείς μπορούν να αυξήσουν σημαντικά τη μετάδοση - έως και 33 Hz. Σε αυτή την περίπτωση, η αρνητική αντίσταση στο σύστημα δεν θα υπερβαίνει τα 4 ohms. Τα πηνία σε αυτή την περίπτωση είναι ηλεκτρικά. Τα κινητά στοιχεία, με τη σειρά τους, δεν χρησιμοποιούνται. Ο προεπιλογέας στο φίλτρο βρίσκεται συνήθως ακριβώς πίσω από το πηνίο. Για την ελαχιστοποίηση των κινδύνων από διάφορες βλάβες, χρησιμοποιούνται ειδικές δίοδοι zener.

Σε αυτή την περίπτωση, οι αντιστάσεις θα πρέπει να επιλέγονται αναλογικού τύπου. Για να μειωθεί η ανάδραση στη συσκευή, οι πυκνωτές εγκαθίστανται σε ζεύγη. Σε ορισμένες περιπτώσεις, χρησιμοποιούνται δίοδοι zener διπλής ενέργειας. Ωστόσο, έχουν και μειονεκτήματα. Πρώτα απ 'όλα, θα πρέπει να σημειώσουμε μια μάλλον απότομη αύξηση της ευαισθησίας της συσκευής.

Συσκευές με πυκνωτές

Τα φίλτρα με χωρητικούς πυκνωτές χαρακτηρίζονται από σταθερό συντονισμό κυκλώματος. Σε αυτή την περίπτωση, η παράμετρος εύρους ζώνης εξαρτάται άμεσα από τον τύπο του ηλεκτρικού πηνίου. Εάν λάβουμε υπόψη τα χρωματικά ανάλογα, διακρίνονται από την παράμετρο υψηλής περιοριστικής συχνότητάς τους. Επιπλέον, είναι σημαντικό να λάβετε υπόψη τον όγκο των πυκνωτών στο φίλτρο. Ο κύκλος λειτουργίας της ακολουθίας παλμών εξαρτάται μόνο από τον τύπο του μετατροπέα.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, το φίλτρο χαμηλής διέλευσης δεν λειτουργεί λόγω ξαφνικής αύξησης της θερμοκρασίας. Σε αυτή την περίπτωση, είναι απαραίτητο να εγκαταστήσετε επιπλέον ένα θυρίστορ κοντά στο πηνίο. Τα φίλτρα αυτού του τύπου δεν μπορούν να λειτουργήσουν με αδρανειακούς ενισχυτές. Επιπλέον, θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι το τροφοδοτικό πρέπει να αντέχει μέγιστη τάση τουλάχιστον 30 V.

Μοντέλα με πυκνωτές πεδίου

Το χαμηλοπερατό φιλτράρισμα με χρήση πυκνωτών πεδίου είναι αρκετά συνηθισμένο. Αυτό οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στη φθηνότητά του. Σε αυτήν την περίπτωση, η παράμετρος εύρους ζώνης θα είναι στα 5 Hz. Με τη σειρά του, η αρνητική αντίσταση του κυκλώματος εξαρτάται από τα εγκατεστημένα τρανζίστορ. Εάν χρησιμοποιείτε στοιχεία μονού καναλιού, θα μειώσουν σημαντικά την τάση αναφοράς.

Η απόκλιση της πραγματικής αυτεπαγωγής του φίλτρου εξαρτάται από την ευαισθησία της συσκευής. Οι δίοδοι Zener χρησιμοποιούνται αρκετά σπάνια στο σύστημα. Ωστόσο, εάν η παράμετρος αρνητικής αντίστασης υπερβαίνει τα 5 ohms, τότε θα πρέπει να χρησιμοποιηθούν. Επιπλέον, μπορείτε να σκεφτείτε τη χρήση θυρίστορ. Με πολλούς τρόπους, αυτά τα στοιχεία θα βοηθήσουν στην αντιμετώπιση του δίπολου στο σύστημα. Έτσι, η ευαισθησία της συσκευής θα μειωθεί σημαντικά.

Πώς να χρησιμοποιήσετε έναν διαμήκη συντονιστή;

Οι διαμήκεις συντονιστές εγκαθίστανται σε φίλτρα αρκετά σπάνια. Αυτές οι συσκευές προορίζονται για τη βελτίωση της διεπαφής των κυκλωμάτων. Ως αποτέλεσμα, η παράμετρος εύρους ζώνης μπορεί να αυξηθεί στα 40 Hz. Για να λειτουργεί σωστά το σύστημα, τοποθετούνται επιπλέον δίοδοι zener. Οι προεπιλογείς θα είναι άχρηστοι σε αυτή την περίπτωση. Επίσης, πριν εγκαταστήσετε μια δίοδο zener, πρέπει να σκεφτείτε την παράμετρο αρνητικής αντίστασης.

Εάν υπερβαίνει τα 5 ohms, τότε πρέπει να χρησιμοποιηθούν χωρητικοί πυκνωτές. Η ελαχιστοποίηση των αστοχιών του συστήματος μπορεί να γίνει με διάφορους τρόπους. Το πιο δημοφιλές από αυτά θεωρείται η εγκατάσταση σκανδάλων. Επιπλέον, πολλοί ειδικοί συμβουλεύουν την τοποθέτηση ειδικών περιοριστών κοντά στα πηνία. Αυτές οι συσκευές τελικά θα επιτρέψουν στο αντηχείο να λειτουργεί πιο σταθερά.

Η χρήση διηλεκτρικών αντιστάσεων σε ένα κύκλωμα

Οι διηλεκτρικές αντιστάσεις στα φίλτρα δεν είναι πολύ ασυνήθιστες. Έχουν σχεδιαστεί για να μειώνουν την παράμετρο αρνητικής αντίστασης. Ταυτόχρονα, είναι δυνατή η χρήση ισχυρών τροφοδοτικών. Οι δίοδοι σε αυτή την περίπτωση χρησιμοποιούνται κυρίως ως τύπος αναφοράς. Η αντιστοίχιση των συχνοτήτων συντονισμού εξαρτάται αποκλειστικά από την έξοδο της αντίστασης.

Οι πυκνωτές για το φίλτρο επιλέγονται με χωρητικότητα τουλάχιστον 5 pF. Αυτό είναι απαραίτητο για να αυξηθεί η παράμετρος εύρους ζώνης τουλάχιστον στα 3 Hz. Όλα αυτά θα ομαλοποιήσουν τελικά την ευαισθησία της συσκευής. Επιπλέον, ο δείκτης τάσης αναφοράς χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του φίλτρου. Κατά μέσο όρο είναι στα 30 V. Εάν δεν χρησιμοποιούνται θυρίστορ στο σύστημα, τότε οι αντιστάσεις μπορεί τελικά να υποφέρουν.

Μοντέλα με διαμορφωτές

Ένα χαμηλοπερατό φίλτρο με διαμορφωτή είναι απαραίτητο για να μπορεί ο χρήστης να συντονίσει τη συσκευή. Ωστόσο, η παράμετρος εύρους ζώνης τέτοιων συσκευών μπορεί να είναι διαφορετική. Ο διαμορφωτής συνήθως εγκαθίσταται σε μαγνητικό πλέγμα. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένας προεπιλογέας ζευγοποιημένος με το παραπάνω στοιχείο. Επιπλέον, θα πρέπει να σημειωθεί ότι ο διαμορφωτής σε ορισμένες περιπτώσεις είναι ικανός να δημιουργήσει παρεμβολές χαμηλών κυμάτων. Αυτό οφείλεται σε αύξηση της τάσης αναφοράς. Για να ελαχιστοποιήσετε τους κινδύνους, σε αυτήν την περίπτωση είναι προτιμότερο να εγκαταστήσετε μια δίοδο zener μέσης ισχύος δίπλα στον διαμορφωτή.

Αντιστάσεις φίλτρου ευρυζωνικότητας

Ένας ενισχυτής φίλτρου χαμηλής διέλευσης με αντιστάσεις ευρείας ζώνης έχει τόσο πλεονεκτήματα όσο και προφανή μειονεκτήματα. Αν λάβουμε υπόψη τα πλεονεκτήματα, είναι σημαντικό να σημειωθεί η υψηλή απόδοση του. Η σύνδεση καθόδου σε αυτή την περίπτωση γίνεται μέσω μιας μικρής πλάκας. Το μειονέκτημα τέτοιων αντιστάσεων θεωρείται ότι είναι η αυξημένη ευαισθησία.

Ως αποτέλεσμα, η λειτουργία των πυκνωτών γίνεται πολύ πιο δύσκολη. Σε ορισμένες περιπτώσεις, υπάρχει πρόσθετο φορτίο στο ηλεκτρικό πηνίο. Σε κάθε περίπτωση, για να ελαχιστοποιηθούν οι κίνδυνοι, είναι σημαντικό να υπολογίσετε το φίλτρο. Για να γίνει αυτό, λαμβάνεται υπόψη όχι μόνο ο συντελεστής μετάδοσης, αλλά και η χωρητικότητα των πυκνωτών που είναι εγκατεστημένοι στο σύστημα.