Рейтинг активных кроссоверов для звука. Последовательный кроссовер

Кроссо́вер
(англ. crossover
или х-over
, буквально: 1) скрещение, пересечение; 2) разделитель спектра сигнала).

Кроссовер
в электронике – разделительный фильтр (как правило – звуковых частот, например, фильтр многополосой акустической системы). Кроссовер – класс специальных фильтров, созданных специально для использования в различном звуковом оборудовании, например, Hi-Fi. Обычно, используемые в аудиосистемах динамические головки (динамики, громкоговорители), не способны воспроизводить весь спектр звуковых частот без искажений. Таким образом, кроссовер позволяет разделить частотный спектр на отдельные диапазоны частот (полосы), которые далее могут быть отыграны соответствующим динамиком, рассчитанным на этот диапазон (полосу), без искажений.

Другое применение кроссоверов – многополосая обработка сигнала, где каждая группа может обрабатываться отдельно с помощью динамических, эффектных и психоакустических процессоров (compression, limiting, de-essing, distortion, bass enhancement, exciting, noise reductions, echo, delaying, etc.)

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

Кроссовер

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

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

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

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

Усилитель мощности

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

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

По каким критериям нужно выбирать автоусилитель?

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

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

Специфика установки

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

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

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

Характеристика, предназначение

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

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

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

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

Как устроен

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

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

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

Технические особенности кроссоверов

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

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

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

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

Активное и пассивное оборудование

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

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

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

Как настроить устройство правильно?

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

Как правильно рассчитать своими руками?

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

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

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

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

Особенности выбора

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

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

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

Заключение

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

Расчет кроссовера для акустики75

Расчет кроссовера для акустики, как известно, очень важная операция. На свете не существует идеальных акустических систем, способных воспроизводить частотный диапазон полностью.
И тогда на помощь приходят отдельные участки спектра динамиков. К примеру, если надо воспроизводить НЧ, применяют сабвуфер, а чтобы воспроизвести ВЧ, устанавливают мидбасы.
Когда все эти динамики вместе взятые начинают играть, то может произойти путаница перед поступлением на тот или иной излучатель. По этой причине и необходим бывает активный или пассивный кроссовер для акустики.
В этой статье мы узнаем, для чего нужен расчет фильтра, рассмотрим пассивные кроссоверы, узнаем как они строятся на катушках индуктивности и конденсаторах.

Расчет кроссовера

Чтобы подключить 2-полосную(см.) или другую акустику с большим количеством полос к 1 каналу усилителя или ГУ, нужно некое отдельное устройство, разделяющее сигнал. При этом оно должно выделять для каждой полосы свои частоты. Именно такие устройства и называются фильтрами или кроссоверами.

Примечание. В комплекте с компонентной акустикой, как правило, уже идет пассивный кроссовер. Его готовил производитель и он рассчитан уже изначально.

Но что делать, если нужно разделить частоты по иной схеме (к примеру, если комплект акустики собран из отдельных компонентов)?
В этом случае речь идет о расчете кроссовера.Отметим сразу, что рассчитать кроссовер совершенно не сложно и даже можно самостоятельно изготовить его.

Ниже приводится инструкция о том, как рассчитать кроссовер:

Скачиваем специальную программу. Это может быть Crossover Elements Calculator на компьютер;

Вводим сопротивления низкочастотного и высокочастотного динамиков. Сопротивление – это номинальное значение сопротивления акустики, выражаемое в Ом. Как правило, средним значением является 4 Ом;
Вводим частоту раздела кроссовера. Здесь полезно будет знать, что частоту надо вводить в Гц, но ни в коем случае не в кГц.

Примечание. Если кроссовер второго порядка, то надо еще ввести тип кроссовера.

Получить ожидаемый результат можно, нажав на кнопку расчета.

Кроме того, надо знать следующее:

Емкость конденсаторов, а вернее их значение вводится в Фарадах;
Индуктивность рассчитывается в Генри (mH).

Схема расчета фильтра выглядит примерно так:

Фильтры разного порядка

Чтобы ясно понимать схему расчета кроссовера(см.), нужно понимать разницу между фильтрами разного порядка. Об этом и пойдет речь ниже.

Примечание. Существуют несколько порядков кроссовера. В данном случае порядок означает параметр кроссовера, который характеризует его способность ослаблять не нужные частотные сигналы.

Первый порядок

Схема 2-х полосного кроссовера этого порядка выглядит следующим образом:

По схеме видно, что ФНЧ или фильтр низких частот построен на катушке индуктивности, а фильтр высоких частот – на конденсаторе.

Примечание. Такой выбор компонентов не случаен, так как сопротивление катушки индуктивности повышается прямо пропорционально увеличению частоты. А вот что касается конденсатора, то здесь обратно пропорционально. Получается, что такая катушка отлично пропускает НЧ, а конденсатор отвечает за пропуск ВЧ. Все просто и оригинально.

Следует также знать, что кроссоверы первого порядка, а вернее их номинал, зависит от выбранной частоты разделения и величины сопротивления колонки. Проектируя ФНЧ, надо в первую очередь обратить внимание на частоту среза НЧ и СЧ динамиков(см.).
А вот проектируя ФВЧ, надо аналогичным образом поступить уже с ВЧ.

Пассивный кроссовер

Наиболее доступной на сегодня считается именно пассивная фильтрация, так как она сравнительно проста в реализации. С другой стороны, не все так просто.
Речь идет о следующих недостатках:

Согласовать параметры и значение фильтров с характеристиками излучателей колонок очень сложная штука;
В процессе эксплуатации может наблюдаться нестабильность параметров . К примеру, если повысится сопротивление звуковой катушки при нагреве. В связи с этим значительно ухудшится достигнутое в процессе разработки согласование;
Фильтр, обладая внутренним сопротивлением, забирает некоторую часть выходной мощности усилителя. Одновременно с этим ухудшается демпфирование, а это сказывается на качестве звучания и четкости передачи нижнего регистра.

Как известно, на сегодняшний день самыми распространенными акустическими системами считаются 2-х компонентные варианты.
В них фильтр разделяет звуковой сигнал на два диапазона:

Первый диапазон предназначается исключительно для низких и средних частот. В данном случае используется кроссовер для нижних частот или ФНЧ;
Второй диапазон предназначен для ВЧ. Здесь уже используется другой фильтр ФВЧ.

Примечание. Вариантов реализации фильтра может быть несколько, но он все должно отвечать определенным канонам.

Ниже приводится список требований, которым обязательно должен соответствовать кроссовер:

Фильтр не должен оказывать влияния на частотный спектр и волну выходящего аудиосигнала;
Должен создавать для усилителя, независимую от частоты нагрузку активного характера;
Должен суметь обеспечивать вместе с акустическими системами формирование диаграммы направленности. Это должно быть реализовано так, чтобы до слушателя доходило максимум излучения.

Из статьи мы узнали, как проводится расчет кроссовера акустических систем своими руками. В процессе работ будет полезно также изучить схемы, посмотреть видео обзор и фото – материалы.
Если научиться самостоятельно рассчитывать фильтр, платить за услуги специалистам не придется. Таким образом, цена операции сводится к минимуму, ведь надо только приложить немного терпения и уделить некоторое время изучению.

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.