Бесплатная техническая библиотека

Кроссовер и цена

Справочник / Искусство аудио

 Комментарии к статье

Давно известно, что незначительное изменение частот раздела полос НЧ и СЧ в трехполосной системе может оказывать заметное влияние на звучание. В разных участках диапазона слышимых частот человеческий слух использует разные способы определения направления на источник звука. В интересующем нас диапазоне средних частот преобладает фазовый механизм восприятия, основанный на разности расстояний между источником звука и ушами. Границы этого диапазона (от 350 до 1700 Гц) определяются размерами головы человека (а точнее - расстоянием между ушными раковинами). Впрочем, для нас сейчас важно то, что в этот критический диапазон попадают как частоты раздела полос НЧ и СЧ в трехполосной системе, так и их "окрестности".

Поскольку кроссовер не в состоянии обеспечить идеальное разделение полос, существует зона совместного действия, в которой одновременно звучат оба динамика. Фазовые сдвиги между воспроизводимыми ими сигналами оказывают существенное влияние на формирование сцены. Возникающая в этом диапазоне сумма сигналов может улучшать фокусировку стереообраза, а может и размывать сцену. Фазовые искажения высококачественной системы должны быть минимальными, но это только одна сторона проблемы, дающая пищу для рассуждений о музыкальности фильтров различных типов.. Важен не только вносимый фильтром абсолютный фазовый сдвиг, гораздо важнее относительный сдвиг между полосами частот на выходе фильтров. Но об этом далее.

 Фазовый сдвиг и крутизна спада амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) за пределами полосы пропускания фильтра определяются его порядком и составляют 90 градусов и 6 дБ/октава на каждый порядок. То есть фильтр первого порядка обеспечивает затухание 6дБ/октава при полном фазовом сдвиге 90 градусов, фильтр второго порядка - 180 градусов и 12 дБ/октава и так далее. На частоте среза затухание фильтра составляет 3 дБ, а фазовый сдвиг - половину от полного (т.е. 45 градусов для фильтра 1 порядка и 90 - для второго). От типа фильтра зависит только плавность изгиба частотной характеристики в области частоты среза и суммарная АЧХ системы, а также фазовые характеристики.

В промышленных конструкциях активных кроссоверов наибольшее распространение получили построенные на повторителях фильтры Баттерворта, Бесселя и Саллена-Ки. Как правило, используются фильтры второго порядка. Каждый из перечисленных типов имеет свои достоинства и недостатки. Фильтры Бесселя обладают самой гладкой фазовой характеристикой (как у одиночной RC-цепи), но суммарная АЧХ имеет провал величиной 3 дБ на частоте раздела. Фильтры Баттерворта обеспечивают плоскую суммарную АЧХ, но их фазовая характеристика более крутая. Наконец, фильтры Саллена-Ки (равнокомпонентные фильтры) очень удобны в серийном производстве, поскольку (как следует из названия) для них требуются детали одинаковых номиналов и с большим допустимым отклонением, чего нельзя сказать о фильтрах Баттерворта и Бесселя, требующих точных деталей.

Однако фазовая и частотная характеристики равнокомпонентных фильтров самые худшие, поэтому их используют только в бюджетных моделях.

Самое интересное (как и было обещано) заключается не в частотных и не в фазовых характеристиках, а в относительном фазовом сдвиге сигналов между выходами ФВЧ и ФНЧ. Для фильтров второго порядка он близок к 180 градусам во всей полосе частот, но сохраняется постоянным он только для фильтра Баттерворта. Для фильтров Бесселя и Саллена-Ки вблизи частоты раздела фазовый сдвиг уменьшается. Результат моделирования "идеальных" фильтров второго порядка с частотой раздела 400 Гц представлен на рисунке 2.

 Получившийся "горб" на фазовой характеристике указывает на то, что разность фаз в области частоты раздела достаточно резко изменяется, соответственно может меняться и локализация кажущегося источника звука. Такая же картина будет наблюдаться при изменении частоты среза одного из фильтров, что иногда применяется при настройке суммарной АЧХ системы. Фаза излученного динамической головкой сигнала имеет мало общего с фазой поданного на нее напряжения (индивидуальна для каждого типа головки), но искажения такого рода в кроссовере желательно минимизировать.

Любой фильтр (и активный, и пассивный) использует реактивные элементы - емкости и индуктивности, поэтому вносит в сигнал фазовые и временные искажения. Фильтры НЧ (Low Pass) вносят в сигнал запаздывание и отставание по фазе, которое можно в определенной мере скорректировать фазовращателем. При использовании фильтра Бесселя второго порядка в сочетании с таким фазовым корректором можно получить фильтр с абсолютно линейной фазовой характеристикой. Что же касается ФВЧ (High Pass), то они формируют фазовое опережение, которое принципиально невозможно состыковать с имеющимся ФНЧ.

Однако в этом случае можно воспользоваться для формирования сигнала полосы высших частот фильтром дополнительной функции (ФДФ). Выходной сигнал такого фильтра получается путем вычитания из входного сигнала его части, прошедшей через ФНЧ. Очевидно, что в этом случае происходит компенсация фазовых искажений и разность фаз сигналов на выходе ФНЧ и ФДФ сохраняется постоянной во всей полосе частот. Однако у фильтров дополнительной функции есть существенный недостаток - крутизна спада АЧХ составляет только 6 дБ/октава, что может иногда оказаться недостаточным. Кстати говоря, по такой схеме выполняют кроссоверы с синхронной регулировкой частоты раздела смежных полос. Регулируется только частота среза ФНЧ, а полоса ВЧ синхронно изменяется за счет использования фильтра дополнительной функции.

Для перестройки частоты среза в активном фильтре необходимо синхронно изменять величины частотозадающих звеньев. Для плавной регулировки частоты среза используют потенциометры. Нетрудно подсчитать, что для перестройки фильтра второго порядка требуется четырехсекционный потенциометр (для двух каналов). С целью удешевления в последнее время в бюджетных моделях усилителей все чаще используют упрощенные фильтры второго порядка, в которых перестраивается по частоте только одно звено. Такие фильтры нельзя отнести к какому-либо конкретному типу, потому что "идеологически выдержанный" фильтр получается только в одном из крайних положений регулятора.

Наконец, в басовом звене встроенных кроссоверов некоторых усилителей используются ФВЧ переменной добротности, позволяющие получить подъем АЧХ в районе частоты среза до 10 дБ. Такое решение позволяет исключить отдельный каскад бас-бустера, но одновременно вносит значительные фазовые искажения. В данном случае это вполне допустимо, потому что на частоте 30...40 Гц сдвиг фазы на слух не воспринимается.

Однако в диапазоне средних частот, где работает фазовый механизм локализации источника сигнала, для лучшего построения фронтальной сцены желательно использовать фазолинейные фильтры. Это исключит "размытость" сцены и повысит точность локализации кажущихся источников сигнала, особенно при пространственно разнесенных НЧ и СЧ излучателях.

Публикация: www.bluesmobil.com/shikhman

 Рекомендуем интересные статьи раздела Искусство аудио:

▪ Горбатого могила исправит

▪ Мичуринцы CAR AUDIO

▪ Звук в автомобиле

Смотрите другие статьи раздела Искусство аудио.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива Старикам полезны компьютерные игры 10.06.2006 Американский невролог Генри Манке, набрав группу из 95 человек средним возрастом 80 лет, попросил их на протяжении восьми недель ежедневно один час тратить на несложную компьютерную игру. Другая подобная группа в течение такого же времени использовала компьютер для слушания лекций на разные темы по Интернету. За время опыта игравшие улучшили результат стандартных тестов на память и внимание в среднем на 5, 5 балла, а смотревшие на лекторов - только на два балла. В целом по возможностям памяти и уровню внимания группа игроков как бы помолодела на 10 лет.

Другие интересные новости:

▪ Жесткие паруса из стали и композитного стекла

▪ Сахар опасен для мозга

▪ Золотой водоблоок

▪ Гонка летающих автомобилей

▪ Мечников ошибался

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Светодиоды. Подборка статей

▪ статья Халява. Крылатое выражение

▪ статья Как быстро растут ногти? Подробный ответ

▪ статья Луговой кресс. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Сварочные - на выбор. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Чувашские пословицы и поговорки. Большая подборка

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025