В прошлом номере “C&M” мы начали обсуждать подробности из жизни кроссоверов. Удалось показать, что разделительные фильтры 1-го порядка обладают немаловажными достоинствами: · они простые – в каждой полосе используется только один реактивный элемент; · нагружают усилитель мощности не зависящим от частоты сопротивлением; · обладают равномерной АЧХ, то есть при наличии идеальных динамиков обеспечивают звуковое давление, не зависящее от частоты. Есть у них и недостатки. Во-первых, в окрестности частоты разделения при неодинаковом расстоянии от слушателя до НЧ/СЧ- и ВЧ-головок наблюдается искажение диаграммы направленности излучения: ее максимум оказывается направленным вверх, а не вдоль оси излучения. Во-вторых, из-за малого порядка разделительного фильтра его избирательность невысока, и полоса частот, в которой заметную мощность излучают оба динамика, мешая друг другу, получается достаточно широкой. Хотя некоторые производители и используют кроссоверы 1-го порядка, в большинстве высококлассных АС они все же отдают предпочтение фильтрам более высоких порядков. В теории цепей известны разнообразные типы фильтров: Баттерворта, Чебышева, Золотарева-Кауэра и др. Каждый их них отличается особенностями своих частотных и временных характеристик. Если во главу угла поставить требование высокого качества звука, то приходится выбирать такие типы фильтров, которые обеспечивают при хорошей избирательности наиболее равномерную АЧХ. И здесь остаются только два варианта: фильтры Баттерворта и фильтры Линквица-Райли. Поговорим о них подробнее. Основным свойством фильтров Баттерворта является гладкость их АЧХ. Это означает, что переход от полосы пропускания к полосе задерживания происходит плавно. |
Зная порядок фильтра, вычислить скорость спада его АЧХ в дБ/окт. можно по простой формуле 6xn, где n – порядок фильтра. Результаты расчета для фильтров с порядками от 1-го до 4-го приведены в табл. 1. Там же указана скорость спада в раз/окт., показывающая, во сколько раз уменьшается сигнал при увеличении частоты на октаву. |
Таблица 1. |
Как выглядит АЧХ фильтров верхних частот, можно представить, зная, что она получается, если все точки АЧХ ФНЧ, показанной на рис.1, зеркально отразить относительно вертикальной линии, пересекающей ось частот в точке 1700 Гц. Чтобы определить АЧХ суммарного звукового давления идеальных НЧ/СЧ- и ВЧ-головок, работающих с кроссоверами разных порядков, приходится учитывать не только значение спада АЧХ, но и фазовые сдвиги выходных сигналов. Сформулируем несложное правило, которое позволит понять особенности применения фильтров высоких порядков. Разность фаз звуковых волн ВЧ- и НЧ/СЧ-динамиков на частоте разделения связана с порядком кроссовера следующим соотношением: ∆φ=90°·n |
Таблица 2. |
Интересный вывод можно сделать, обратив внимание на значение разности фаз для фильтра 2-го порядка. Оказывается, на частоте разделения НЧ/СЧ- и ВЧ-динамики будут работать в противофазе, так как фазовый сдвиг составит 180°. Это означает, что направления движения их диффузоров будут противоположны. В то время как один из них будет двигаться в направлении слушателя, создавая сгущение воздуха, второй переместится в противоположную сторону, создавая разрежение. Из-за этого на АЧХ суммарного звукового давления возникнет провал. Чтобы получить более-менее равномерную АЧХ, приходится включать динамики в противофазе, как это показано на рис. 2 при помощи знаков “+” и “-“. Противофазное включение достигается простой «переполюсовкой» одного из динамиков. Обратите внимание также на схемы фильтров: в каждом из них используется по два реактивных элемента, поскольку это фильтры 2-го порядка. |
В соответствии с приведенной выше формулой разность сигналов на выходах кроссовера 4-го порядка составит 360°, то есть они снова окажутся синфазными, и изменения полярности включения одного из динамиков не понадобится. Кроссовер 6-го порядка с его разностью фаз 540° (360°+180°) в этом отношении будет похож на разделительный фильтр 2-го порядка: для получения максимально горизонтальной АЧХ в нем также придется изменять полярность подключения одного из динамиков. |
Давайте выясним, откуда он берется. На частоте разделения фазовый сдвиг кроссовера 180° и противофазное включение головок дают в сумме нулевую разность фаз. В связи с этим происходит суммирование одинаковых фаз волн звукового давления. Сумма получается ровно вдвое больше слагаемых. На частоте разделения, то есть на краю полосы пропускания, звуковое давление падает на 3 дБ по сравнению со значениями в середине полосы пропускания. Это означает уменьшение в 0,707 раза. Если просуммировать две синфазных звуковых волны, то их сумма окажется в 1,414 раза больше давления на частотах в середине полос пропускания, что соответствует подъему в 3 дБ. Человеческий слух отчетливо услышит такую неравномерность АЧХ, так как она очень велика – соответствует 2-кратному изменению акустической мощности. |
Как и следовало ожидать, увеличение расстояния между динамиками приводит к увеличению направленности на частоте разделения. При некоторых углах появляются глубокие провалы, что непременно приводит к зависимости тембра звучания от положения слушателя. Интересную информацию можно получить, сравнив представленную диаграмму с аналогичными графиками для АС с кроссовером 1-го порядка (они приведены на рис.6 в первой части статьи). Сопоставив рисунки, можно сделать вывод о более благоприятных особенностях диаграммы направленности АС с кроссовером 2-го порядка. При очень близком расположении динамиков она практически идеальна – направленность почти отсутствует. При разнесении динамиков направленность появляется, но центральный лепесток ориентирован по оси излучения АС, а не отклонен вверх или вниз, как это наблюдалось для кроссоверов 1-го порядка. Без доказательства сформулируем следующую закономерность. Обнаруженные нами особенности диаграммы направленности АС с кроссовером 1-го порядка справедливы для случаев с использованием фильтров любого нечетного порядка (3-го, 5-го). Аналогично характерные свойства диаграммы направленности АС с кроссовером 2-го порядка проявляются и при использовании фильтров любого четного порядка (4-го, 6-го). Если не верите на слово, проверьте самостоятельно. Как – автор может рассказать любому интересующемуся персонально. Источник: журнал "Car&Music", №4/2005. Текст: Владимир Харитонов |
Подскажите что выбрать Rainbow W165 SLC или Eton PRO 160 X, под усилитель Phoenix Gold XS2300, интересует
Последнее сообщение от: Remus-520i 10.05.2024, 22:04
Отдельный усилитель не нужен. Тест головного устройства 2DIN со встроенным усилителем повышенной мощности Prology PRM-120