Кроссовер усилителя что это такое?

Кроссовер (Crossover) — фильтр с определенным диапазоном частот

Что такое кроссовер и для чего он нужен? Как он работает и какие типы их бывают? Рассмотрим эти вопросы в данной статье.

Кроссовер (Crossover)

Это набор полосовых фильтров, каждый из которых пропускает свою определённую полосу частот. Используется минимум два кроссовера в различных частотных диапазонах, чтобы воспроизводить полностью звуковой сигнал. Разделение происходит с помощью сопряжённых парных фильтров низких/высоких частот. Крутизна среза фильтра может быть от 12 до 96 dB/октаву.

Для чего нужен кроссовер

Известный факт, что создать идеальный громкоговоритель, который прекрасно воспроизводил бы все частотные диапазоны (низкие, средние, высокие) практически невозможно. Поэтому для качественного воспроизведения звука необходимо хотя бы двухполосная система (динамики для низких и высоких частот). В более дорогих системах добавляется третий динамик, для средних частот. В каждый из динамиков нужно подавать тот частотный диапазон, для которого он предназначен. Вот за эту функцию и отвечает кроссовер.

Если бы их не было, то попадание в динамик частотного диапазона не соответствующего для него не только бы искажало звуковую картину, но и могло бы стать причиной выхода его из строя. Например, слишком высокая частота может повлиять на твиттер (высокочастотный динамик), что приведёт к его поломки из-за перегрева.

Устройство кроссовера

Как мы уже поняли кроссовер включает несколько частотных фильтров, которые работают по следующему принципу: например, имеется определённая частота разделения и один из фильтров (Low Pass) выделяет частоты ниже этого показателя, другой выше (High Pass).

На рисунке три частоты разделения: 140 Hz, 2kHz, 10 kHz.

Классификация

В основном в проектах при сведении пользуются цифровыми кроссоверами, встроенными в различные плагины по обработке звука. Они имеются в различных многополосных эффектах, в которых разные частотные диапазоны звука могут обрабатываться отдельно. Однако, помимо цифровых существует ещё несколько типов. Рассмотрим их.

Пассивные кроссоверы

Пассивные кроссоверы располагаются обычно между выходом усилителя и громкоговорителями. Естественно пассивным кроссоверам не требуется дополнительное питание.

Профессиональные кроссоверы требуют очень качественных и точных по параметрам компонентов, которые способны работать на больших токах и высоком напряжении. Поэтому производство таких фильтров довольно трудоёмкий процесс, что естественно отражается на их высокой стоимости.

Состоят пассивные кроссоверы обычно из конденсаторов из полипропиленовой и полиэстеровой металлизированная фольги, бывают бумажные электролитические конденсаторы. В катушках индуктивности применяются полые, напылённые металлические, ферритовые или слоистые кремниевые сердечники с эмалированным медным проводом. В некоторых используются плавкие предохранители или выключатели, чтобы защитить громкоговорители от случайных повреждений большими перегрузками.

Visaton-HW-3120-NG8

Основные минусы пассивных кроссоверов следующие: пассивные цепи могут быть большими и влиять на падение мощности; имеется проблема взаимозаменяемости динамиков на другие (цепи сделаны под конкретные частоты и имеют определённое сопротивление); идеальное устройство такого типа довольно сложно в разработке.

Активные кроссоверы

Этот тип, а также следующий (цифровые кроссоверы), о которых мы поговорим далее, обрабатывают сигнал, поступающий с линейного выхода микшера, выхода устройства воспроизведения аудиосигнала или микрофонного усилителя. Далее сигналы, обработанные кроссовером поступают на входы отдельных усилителей, а уже потом на громкоговорители.

В активных кроссоверах содержаться активные электронные компоненты в фильтрах. Сегодня наиболее используемый активный элемент — операционные усилители, которые работают на уровнях, достаточных для входа усилителя мощности. Каждый из усилителей мощности работает для своей группы.

То есть, 2-полосый активный кроссовер требует двух усилителей — по одному для НЧ и ВЧ динамиков (называется биампинг). Если нужно стереофоническое воспроизведение, количество усилителей (каналов усилителя) удваивается. Всё это означает, что цена таких устройств будет дороже, чем с пассивным кроссовером.

Но для высоких результатов усиления полного частотного спектра эта система более предпочтительней.

BEHRINGER SUPER-X PRO CX2310

В чем же плюсы?

• частотная характеристика, не зависит от динамических изменений в электрических характеристиках динамика.
• зачастую, возможность легкость изменения или точной настройки каждого диапазона частот для конкретного динамика. Например, крутизной и типом фильтра (например, Бесселя, Баттерворта и т.д.)
• изоляция каждого динамика от остального частотного спектра, что позволяет снизить интермодуляционные искажения и перегрузку.
• усилитель мощности непосредственно связан с динамиками, обеспечивая тем самым максимальный контроль за демпфированием звуковой катушки динамика, уменьшая последствия динамических изменений в электрических характеристиках динамика, что улучшает характеристики переходных колебаний.
• сокращение потребляемой мощности усилителя. При отсутствии энергии потерянной в пассивных компонентах, требования усилителя значительно уменьшаются (до половины в некоторых случаях), уменьшая затраты энергии и существенно увеличивая качество воспроизведения.

Цифровые кроссоверы

С помощью микропроцессора активные кроссоверы могут быть реализованы в цифровом виде. Цифровые кроссоверы стараются приблизить к аналоговым схемам — это IIR фильтры (Бесселя, Баттерворта, Линквица-Райли и т.д.), либо используют фильтры Конечной Импульсной Характеристики (FIR — Finite impulse response).

Первые относительно нетребовательны к ресурсам центрального процессора и очень схожи с аналоговыми фильтрами. Они рекурсивные и те из них, которые не качественно спроектированы и не тщательно просчитаны, могут входить в предельные циклы, приводящие к нелинейным искажениям.

Вторые имеют более высокий порядок и соответственно более прожорливы к процессору. Кроме этого, чтобы достигнуть линейности фазовой характеристики, приходится увеличивать время задержки.

Механические кроссоверы

Подобный тип производит фильтрацию за счёт диффузора динамика. Они особенно распространены в тех местах, где необходимо звуковое покрытие больших пространств (гипермаркеты, аэропорты, железнодорожные вокзалы и т. п.).

Здесь диффузор динамика сцеплен с катушкой через секцию в виде маленького легкого конуса. Эта секция подвижная и даёт гарантию, что полный первичный диффузор играет только на низких частотах. При этом сама маленькая секция отвечает на все частоты. Но из-за своего небольшого размера даёт полезную нагрузку только в области высоких частот. Вот так и происходит механическое разделение кроссовером.

Подобный вид кроссоверов очень сложен в проектировании, особенно если нужна высокая эффективность. Здесь важно всё: какие материалы и их вес, используемые для диффузора, конуса, катушки динамика. Это и определяет частоту и порядок фильтра кроссовера. Поэтому для достижения высоких результатов требуется огромная работа методом проб и ошибок.

Источник: https://nssound.ru/svedenie-i-mastering/chastotnaja-filtracija/krossover-crossover-filtr-s-opredelennym-diapazonom-chastot/

Ликбез от What Hi-Fi: Сабвуферы. Кроссовер • LFE • Фаза

Сабвуфер – это АС большого размера, которая обычно продается отдельно; у нее один или несколько драйверов, специально приспособленных для излучения низкочастотных звуков, которые не под силу маленьким динамикам обычных колонок. Большинство современных активных моделей оснащены встроенными усилителями; их нужно подключать и к выходу аудиотракта, и к сети. Но встречаются и пассивные сабвуферы; им требуется внешний усилитель.

Для воспроизведения самых низких частот нужно уметь быстро и точно перемещать большие объемы воздуха. Звук должен быть не только громким и глубоким; хороший сабвуфер обязан точно прописывать каждую ноту, выдавая НЧ наиболее подходящим для музыки (или фильма) образом.

Не совсем. Каждый аспект конструкции жилища влияет на характер воспроизведения НЧ; сабвуфер по-разному будет реагировать на капитальную внешнюю стену и гипсокартонную внутреннюю переборку – во втором случае ему придется прилагать больше усилий. Установка в углу может сделать бас «жирным» и неконтролируемым; в общем случае ее лучше избегать, но если у вас маленький и слабый сабвуфер и большая комната, то дополнительное отражение звука от стен пойдет ему впрок. Подробнее – во врезке.

Для большинства сабвуферов вам понадобится один длинный кабель с RCA-разъемом: подключите его к выходу предусилителя AV-ресивера и входному разъему LFE (канала низкочастотных эффектов) сабвуфера. Некоторые модели оснащены стереовходами для правого и левого каналов; они обычно подключаются к соответствующим выходам предусилителя Hi-Fi-усилителя. Не часто, но встречаются сабвуферы с высокоуровневым подключением, как у АС: вам придется либо протянуть акустический кабель к сабвуферу и оттуда – к колонкам, либо использовать для соединения сабвуфера и усилителя второй комплект кабелей.

А для чего все эти регуляторы?

Большинство моделей оснащены тремя регуляторами. Первый отвечает за громкость (иногда говорят «коэффициент усиления»), и самая частая ошибка – установить его на максимум. Начните с положения «на 11 часов», включите хорошо знакомую музыку и прибавляйте мощность, пока НЧ не станут слишком навязчивыми; затем немного вернитесь назад.

Второй регулятор – для кроссовера. Если ваш AV-ресивер оснащен системой автокалибровки, установите этот регулятор у сабвуфера на максимум (если есть кнопка отключения кроссовера, нажмите ее). Для интегрированного усилителя или старой модели AV-ресивера вам придется поискать в паспорте данные об АХЧ колонок, а именно – частотный диапазон в герцах. Меньшее число говорит о самом низком звуке, на который способны ваши АС; установите кроссовер сабвуфера на значение чуть выше этой цифры.

И, наконец, регулировка фазы. В идеале диффузоры динамиков в колонках и сабвуфере должны двигаться вперед и назад синхронно; на практике этого удается добиться редко, из-за чего уровень НЧ резко падает. Попробуйте исправить ситуацию. Выключите усилитель и поменяйте местами положительные и отрицательные разъемы АС, чтобы они оказались не в фазе. Включите усилитель, сабвуфер и поставьте хорошо знакомую музыку с мощными НЧ. Займите удобное для прослушивания место и попросите друга покрутить регулятор фазы, пока басов не станет меньше. Отметьте это положение, выключите все и восстановите полярность АС.

Искусство сильных басов

Чтобы получить идеальные НЧ, найдите «узловую точку» комнаты с лучшим сочетанием конструкционных и акустических параметров. Для этого вначале поставьте сабвуфер там, где собираетесь чаще всего сидеть, подключите его к усилителю, отсоединив остальные АС, и включите. Затем поставьте музыку с сильной и плотной партией бас-гитары и пройдите вдоль границ комнаты, вслушиваясь в басы. Вы услышите «подъем» звука в некоторых точках и «спад» в других; постарайтесь установить сабвуфер в одной из таких точек подъема.

Излучающие вниз, фазоинверторные

• За: Обильные НЧ даже у недорогих и скромно оснащенных моделей; менее чувствительны к акустике комнаты – но покрытие пола имеет значение.
• Против: На большой мощности воздух громко пыхтит, проходя через порт фазоинвертора; скорость, подвижность и ударная сила уступают соперникам.

Излучающие вперед, закрытые

• За: Скорость и ударная сила обычно выше, чем у моделей первого типа; приличная глубина НЧ.
• Против: Динамику приходится тяжко, особенно в больших комнатах. Размер, мощность и качество драйвера решают проблему, но одновременно повышают цену.

«Пуш-пулльные», закрытые

• За: Экзотическая конструкция с двумя динамиками объединяет достоинства обоих подходов: глубина, скорость и ударная сила. Порта нет, так что нет и его шума.
• Против: Сложен в разработке (два динамика и более высокая мощность) и потому дорог.

Источник: https://www.dgl.ru/articles/likbez-ot-what-hi-fi-sabvufery-krossover-lfe-faza_1610.html

Как настроить усилитель (Gain, LPF, HPF)

Настройка усилителя для сабвуфера и остальной аудиосистемы может поставить новичка в тупик. Утонченная настройка — дело не простое и требует большого опыта или помощи профессионала.

На этой  странице мы разберем основные, базовые настройки — чтобы у вас ничего не сгорело, сабвуфер не пытался отыгрывать скрипку и все было на своих местах.

HPF / LPF (ФВЧ / ФНЧ)

Hight pass filter (HPF), он же фильтр высоких частот (ФВЧ) — отфильтровывает (отсекает) низкие частоты, оставляя высокие.

При настройке сабвуферного усилителя установите регулятор примерно на 20 Hz, чтобы отсечь инфразвук и не тратить энергию, так как вы все равно его не услышите. Для среднечастотных динамиков HPF выставляется в районе 80 Hz, чтобы убрать диапазон низких частот, для которого динамик не предназначен и не сможет его отыграть. Если у вас выделены отдельные каналы или даже отдельный усилитель для твиттеров (пищалок) — HPF выставляется в районе 3000 — 5000 Hz в зависимости от модели, что бы не спалить их.

Все приведенные цифры являются примерными, для получения более точных и безопасных значений изучите характеристики ваших динамиков!

HPF и LPF (полезная статья —(АЧХ) Амплитудно-частотная характеристика)

Low pass filter (LPF), он же фильтр низких частот (ФНЧ) — противоположен HPF и срезает верхние частоты, оставляя нижние.

Для сабвуферов устанавливается в районе 50-80 Hz в зависимости от типа оформления (ЗЯ, ФИ, и т.п.), чтобы отсечь частоты, для которых сабвуфер не предназначен. Аналогично и со среднечастотниками, для  них режьте в районе 1400-1600 Hz.

Если есть возможность, то можно  ограничить твиттеры на 20 000 Hz, но это не обязательно.

Gain \ Level

Gain (чувствительность)часто путают с громкостью, но это не совсем правильно.

Gain (гейн) — это регулировка входной чувствительности усилителя для согласования с магнитолой. Но не будем забираться в дебри и рассмотрим эту настройку с точки зрения полезной для пользователя.

Иногда значение Вольт (V)  указанное на регуляторе может ввести в заблуждение. Дело в том, что чувствительность измеряется в Вольтах. Чем меньше V — тем выше чувствительность — тем громче будет играть динамик и наоборот.

Для начала будет полезно посмотреть понятое видео про то, как работает гейн на усилителе:

Настройка гейна на слух (1 способ)

Имея хорошее сабовое звено, не пользуйтесь эквалайзером и различными басовыми улучшайзерами, забудьте про bassboost на усилителе — поэтому перед настройкой гейна проверьте чтобы все это было отключено!

Установите регулятор на минимум и включите музыку, которую вы обычно слушаете. Прибавляйте громкость магнитолы на 3/4 от максимума, услышав искажения в звучании саба раньше — остановитесь и убавьте громкость на пару делений. Переходите к усилителю. Попросите помощника медленно прибавлять регулятор гейна до появления новых искажений, а услышав их, остановите вращение и убавьте на 10 %.

Настройка гейна на слух (2 способ)

Если вы не доверяете своему слуху и боитесь во время не услышать изменения, тогда воспользуйтесь более точным способом — с помощью синусов.

Если вы настраиваете сабвуфер, то используйте 40 Гц, в случае если ваш корпус настроен выше 40 Гц или у вас закрытый ящик, тогда берите 50 Гц, (скачать синусы в разделе Загрузки). Для настройки гейна для усилителя мидбаса возьмите 315 Гц.

Установите гейн на минимум, включите ваш синус и прибавляйте громкость магнитолы. При изменении звучания тонового сигнала остановитесь и убавьте на пару делений (выставьте ограничение максимальной громкости на это значение, если в вашей магнитоле есть такая функция). Переходите к усилителю. Аналогично первому способу прибавляйте гейн. При изменении звучания остановитесь и убавьте на 10%.

Настройка гейна с помощью мультиметра или осциллографа

Настройка уровня гейна с помощью приборов является грамотным и точным согласованием. При этом не напрягается ни динамик ни ваши уши. Подробно о такой настройке показано в видео на нашем Ютуб канале:

Обратите внимание, что при настройке с помощью мультиметра вы должны быть уверены в мощности, заявленной производителем усилителя.

Subsonic

Subsonic — это тот же фильтр высоких частот (HPF) на сабовых усилителях (часто на моноблоках) — отрезает инфразвук. Устанавливайте его по умолчанию примерно на 20-25 Hz. При углубленной настройке, сабсоник выставляется для предотвращения чрезмерного хода диффузора. Поочередно включаются синусы ниже частоты настройки корпуса сабвуфера и по наблюдению за величиной хода диффузора выбирается нужное значение.

Bassboost

Bassboost — повышает громкость на определенной частоте, как правило это 40-45 Hz.

При использовании басбуста шанс спалить сабвуфер резко повышается, так как клипп наступает значительно раньше. В большинстве случаев bassboost не нужен и  если вы новичек, то просто примите правило «Басбуст не трогать!»

Опытными людьми он может использоваться для увеличения полки АЧХ, чтобы вытянуть провалы в определенных частотах, но это уже глубокие настройки и эффект не всегда оправдает риск.

X-over

X-over — переключатель фильтров. Присутствует в случае, когда у усилителя не предусмотрена регулировка для каждого фильтра в отдельности. HPF — режет снизу, LPF — режет сверху, Full / Flat — фильтры отключены.

Регулятор фазы (Phase)

Регулятор фазы — является частью углубленной настройки — меняет фазу динамика. Бывает фиксированный переключатель 0 / 180° и регулятор 0° — 180°. Читайте отдельную тему: Фаза сабвуфера — правильная настройка.

Master/Slave

Этот переключатель используется при мостовом подключения моноблоков. Master устанавливается на усилителе, к которому подходят RCA («тюльпаны») от магнитолы, Slave ставится на подсоединяемом моноблоке.

Читать еще:

Полезный материал? Поделитесь, если так:Нажмите кнопку, чтобы поделиться материалом:

Источник: https://doctorbass.ru/znaniya/nastroyka/kak-nastroit-usilitel-gain-lpf-hpf/

Активный кроссовер

Активный кроссовер служит для повышения эффективности работы аудиосистемы. В многополосных системах усиления обязательно применяется активный кроссовер.

В данной статье будет рассматриваться применение аналогового активного кроссовера в звуковых системах, используемых при работе на корпоративах, праздниках и различных музыкальных мероприятиях.

Назначение кроссовера

Предназначение активного кроссовера — разделение выходящего с микшерного пульта сигнала на несколько определённых частотных полос и подача каждой из них на соответствующие динамики. В любой многополосной колонке установлены пассивные кроссоверы в виде катушек индуктивности или сопротивлений.

Активные кроссоверы являются внешними приборами. Формулировка «активный» обозначает, что питание кроссовера осуществляется от сети напряжения. Именно с помощью активных кроссоверов достигаются гораздо лучшие результаты, чем при использовании широкополосных систем.

Устройство прибора

Передняя панель стерео прибора состоит из:

• регулятора входного сигнала на каждом канале;
• регулятора или регуляторов раздела частоты сигнала на каждом канале;
• регуляторов выходного усиления по каждой частотной полосе на каждом канале;
• регулятор времени задержки низкочастотного сигнала;
• кроме того, на некоторых моделях кроссоверов есть такие полезные опции, как световая индикация, кнопки заглушения Mute на каждой частотной полосе и настраиваемый лимитер.

На задней панели кроссовера находятся

• 2 входа XLR;
• выходы XLR — количество их зависит от модели прибора;
• кнопка выбора моно или стерео режима;
• такие полезные функции, как кнопки переключения фазы, кнопки суммирования низкочастотного сигнала в моно и кнопки для умножения выбранной частоты на 10.

О последней функции стоит рассказать отдельно. При нажатии этой кнопки установленная частота раздела повышается в 10 раз. Другими словами, если Вы установили частоту раздела на 800 Гц, после нажатия кнопки у Вас будет установлена частота 8000 Гц. Неумышленно нажав эту кнопку, вы будете гадать: куда же на сателлитах делись средние частоты, и почему колонки так неприятно пищат? Я с такими неприятностями сталкивался. После чего установил кроссовер в рэковую стойку, чтобы случайно нажать на эти кнопки было невозможно .

Как правило, аналоговые кроссоверы в стерео режиме бывают двухполосными или трёхполосными.

Двухполосные системы усиления

В двухполосных системах выходной сигнал микшера делится кроссовером на две частотных полосы: низкие частоты и средние-высокие частоты. Каждая частотная полоса подаётся на отдельный усилитель, а с каждого усилителя — на свой тип динамиков. Таким образом, составляющие двухполосной звуковой системы (в порядке прохождения сигнала) таковы:

• микшер;
• кроссовер;
• усилитель для сабвуфера и усилитель для сателлитов;
• сабвуфер и сателлиты.

Рекомендуемая частота раздела при использовании сабвуфера — 200 Гц, при использовании обычного низкочастотного динамика — 800 Гц.

Трёхполосные системы усиления

Из названия следует, что сигнал в этом случае делится на три полосы. Как правило, низкие (частота раздела 800 Гц), средние (2,5 кГц) и высокие. В этом случае сигнал с микшерного пульта, после прохождения через кроссовер, подаётся на три усилителя: для сабвуфера, для среднечастотного динамика и для высокочастотных динамиков — твиттеров.

Как в двухполосной, так и в трёхполосной звуковой системе уровнем выходного сигнала по каждой полосе можно управлять — и регуляторами выходных уровней кроссовера, и регуляторами громкости усилителя. Этим регулированием достигается оптимальный баланс громкости в каждом частотном диапазоне.

Подключение кроссовера

Как уже отмечалось, активный кроссовер подключается к выходам микшерного пульта. А каждый из выходов кроссовера коммутируется с соответствующим усилителем.

Есть вариант установки внешнего эквалайзера между микшером и кроссовером. В этом случае мы получим независимое управление частотами по каждому виду динамиков. То есть, подавление или усиление низкой частоты на эквалайзере никак не скажется на звуке с высокочастотного усилителя. И наоборот.

Таким образом, мы разобрали, что же такое активный кроссовер и как его следует и можно применять. Успехов!

Источник: http://nikolaev75.ru/aktivnyj-krossover/