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:

▪ Тонкомпенсированные регуляторы громкости

▪ Фильтры не по правилам

▪ Тесты и объективность

Смотрите другие статьи раздела Искусство аудио.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Чувства кота, ожидаюшего возвращения хозяина 16.07.2026

Многие владельцы кошек уверены, что их питомцы совершенно равнодушны к уходу человека из дома. Считается, что кошки - независимые существа, которые спокойно переносят одиночество и даже радуются, оставаясь одни. Однако испанские специалисты по поведению животных считают, что реальность гораздо сложнее. Реакция кошки на отсутствие хозяина зависит от ее индивидуального характера, степени привязанности к человеку и привычного распорядка дня. Кошки хорошо запоминают ежедневные ритуалы своих владельцев. Они способны связывать определенные звуки - звон ключей, шаги у двери или звук закрывающегося замка - с предстоящим уходом человека. Для одних животных эти сигналы означают возможность спокойно лечь спать, а для других становятся причиной беспокойства и длительного ожидания возвращения хозяина. Таким образом, кошка не просто "не замечает" уход, а активно реагирует на связанные с ним изменения в окружающей обстановке. Исследования поведения кошек показывают, что некоторые из них действи ...>>

Целесообразность приема пробиотиков после курса антибиотиков 16.07.2026

Антибиотики остаются одним из самых мощных инструментов современной медицины в борьбе с бактериальными инфекциями. Однако их действие не ограничивается уничтожением только вредных микроорганизмов. Эти препараты способны существенно влиять на состав кишечной микрофлоры, что часто вызывает вопросы у пациентов: насколько серьезны эти изменения, как долго они сохраняются и нужно ли после курса антибиотиков принимать пробиотики для восстановления. На эти вопросы попытались ответить исследователи, проанализировав имеющиеся научные данные. Во время приема антибиотиков многие люди сталкиваются с неприятными симптомами со стороны пищеварительной системы: тошнотой, болями или спазмами в животе, а также диареей. Такие реакции возникают потому, что препараты воздействуют не только на возбудителей инфекции, но и на полезные бактерии, которые населяют кишечник и участвуют в пищеварении, синтезе витаминов и поддержании иммунитета. Некоторые антибиотики, например азитромицин, могут напрямую влия ...>>

Резкое похудение и возврат веса могут навредить сердцу 15.07.2026

Многие люди, желая быстро избавиться от лишних килограммов, прибегают к строгим диетам с резким ограничением калорий. Достигнув желаемого результата, они часто постепенно или быстро возвращаются к прежнему рациону и прежнему весу. На первый взгляд это кажется лишь вопросом внешнего вида, однако ученые предупреждают: постоянные колебания массы тела могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ. Так называемый эффект йо-йо, когда периоды активного похудения сменяются повторным набором веса, становится все более распространенным явлением. Новые исследования указывают на возможную связь между такими циклами и ухудшением работы сердца. Организм способен адаптироваться к изменениям питания, но постоянное повторение резких переходов между ограничением калорий и перееданием создает дополнительную нагрузку на различные системы. В одном из экспериментов на лабораторных животных исследователи моделировали эффект йо-йо, периодически снижая калорийность рац ...>>

Случайная новость из Архива Роботы-медузы для очистки океанов от мусора 02.05.2023 Ученые в рамках кибернетики часто вдохновляются существами живой природы. Вот и в этот раз изобретатели из Института физики Общества Макса Планка (Германия) поразили медузами. Результатом этого вдохновения стал робот-медуза, который может удалять мусор из щекотливых океанических сред вроде коралловых рифов. Новые работы размером не больше ладони и состоят из шести приводов, заполненных искусственными мышцами. Эти мышцы наполнены маслом мешочки, покрытые электродами, и при подаче тока они получают положительный заряд. Затем они разряжают ток в окружающую отрицательно заряженную воду, из-за чего масло в мешочках начинает перемещаться и заставляет роботов совершать колебательные движения. Весь этот процесс создает в воде поток, напоминающий работу вантуза, и поднимает мелкие частицы, подхватываемые роботом. Благодаря этому робомедуза не только может собирать мусор и фильтровать воду, но и способна захватывать мелкие биологические образцы типа рыбной икры. При этом механизм совсем не загрязняет окружающую среду и совершенно бесшумный. Тем не менее, у замечательного робота есть один серьезный недостаток: он подключается к источнику питания с помощью проволоки, что серьезно ограничивает его подвижность. Исследовательская группа уже работает над образцом работы с батареей, чтобы механизм мог двигаться в любом направлении. А в будущем такие работы могут заниматься домашним хозяйством в океане и очищать воду.

Другие интересные новости:

▪ Антисонное устройство от Ford

▪ Гравитационный аккумулятор

▪ TLK1101E - эквалайзер 11,3 Гбит/с

▪ Клавиатура распознает жесты

▪ Футбол против диабета и гипертонии

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Нормативная документация по охране труда. Подборка статей

▪ статья Солнечные двигатели для моделей. Советы моделисту

▪ статья Что такое варикозные вены? Подробный ответ

▪ статья Таро. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Транзисторный УМЗЧ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Калмыцкие пословицы и поговорки. Большая подборка

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026