Ses geçişi - Audio crossover

Pasif bir 2 yollu geçit, hoparlör voltajlar

Ses geçişleri bir çeşit elektronik filtre bir dizi ses uygulamalarında kullanılan devre. Bir ses sinyalini iki veya daha fazla frekans aralığına ayırırlar, böylece sinyaller farklı frekans aralıkları için tasarlanmış hoparlör sürücülerine gönderilebilir. Kesişmeler genellikle "iki yollu" veya "üç yollu" olarak tanımlanır ve bu, geçişin belirli bir sinyali iki frekans aralığına veya üç frekans aralığına böldüğünü gösterir. Geçitler kullanılır hoparlör dolaplar, güç amplifikatörleri içinde tüketici elektroniği (hi-fi, ev Sineması ses ve araba sesi ) ve profesyonel ses ve müzik aleti amplifikatör ürünleri. Son iki pazar için, geçitler bas amplifikatörleri, klavye amplifikatörleri, bas ve klavye hoparlör muhafazaları ve ses güçlendirme sistemi ekipman (PA hoparlörleri, monitör hoparlörleri, derin bas hoparlör sistemler vb.).

Geçitler kullanılır çünkü çoğu bireysel hoparlör sürücüleri bütününü örtmekten aciz ses spektrumu düşük frekanslardan kabul edilebilir bağıl hacme sahip yüksek frekanslara ve çarpıtma. Çoğu hi-fi hoparlör sistemleri ve ses güçlendirme sistemi hoparlör kabinleri, her biri farklı bir hoparlörle ikram eden birden çok hoparlör sürücüsünün bir kombinasyonunu kullanır. Frekans bandı. Standart basit bir örnek, aşağıdakileri içeren hi-fi ve PA sistem kabinetleridir. woofer düşük ve orta frekanslar için ve a tweeter yüksek frekanslar için. Bir ses sinyali kaynağından bu yana, bir CD çalar veya bir canlı müzik grubu karışımı ses konsolu, tüm düşük, orta ve yüksek frekansları bir araya getirdiğinde, ses sinyalini, bu frekans bantları için optimize edilmiş hoparlörlere, tweeter'lara veya boynuzlara ayrı ayrı yönlendirilebilen ayrı frekans bantlarına ayırmak için bir geçiş devresi kullanılır.

Pasif geçitler, muhtemelen en yaygın ses geçişi türüdür. Birinden gelen güçlendirilmiş bir sinyali bölmek için pasif elektrik bileşenleri (ör. Kapasitörler, indüktörler ve dirençler) ağı kullanırlar. güç amplifikatörü böylece iki veya daha fazla hoparlör sürücüsüne (örn. woofer ve çok düşük bir frekans derin bas hoparlör veya bir woofer ve a tweeter veya bir woofer-orta kademe-tweeter kombinasyonu).

Aktif geçitler, her biri ayrı bir hoparlör sürücüsüne bağlı olan iki veya daha fazla güç amplifikatörüne gönderilebilmesi için güç amplifikasyon aşamasından önce bir ses sinyalini böldüğü için pasif geçitler arasında ayırt edilir. Ev Sineması 5.1 surround ses ses sistemleri, çok düşük frekans sinyalini ayıran bir geçiş kullanır, böylece sinyal bir derin bas hoparlör ve sonra kalan düşük, orta ve yüksek aralıklı frekansları dinleyicinin etrafına yerleştirilmiş beş hoparlöre gönderir. Tipik bir uygulamada, surround hoparlör kabinlerine gönderilen sinyaller, pasif bir geçiş kullanılarak düşük / orta aralıklı bir woofer ve bir yüksek aralıklı tweeter olarak daha da bölünür. Aktif geçitler hem dijital hem de analog çeşitlerde gelir.

Dijital aktif geçitler genellikle sınırlama, gecikme ve eşitleme gibi ek sinyal işlemeyi içerir. Sinyal geçişleri, ses sinyalinin, tekrar karıştırılmadan önce ayrı olarak işlenen bantlara bölünmesine izin verir. Bazı örnekler, çok bantlı dinamiklerdir (sıkıştırma, sınırlayıcı, özünü giderme ), çok bantlı çarpıtma, bas güçlendirme, yüksek frekanslı uyarıcılar ve gürültü azaltma gibi Dolby A gürültü azaltma.

Genel Bakış

2'nin büyüklük cevabının karşılaştırılması kutup Butterworth ve Linkwitz-Riley çapraz geçiş filtreleri. Butterworth filtrelerinin toplam çıktısı, geçiş frekansında + 3dB zirveye sahiptir.

İdeal bir ses geçişinin tanımı, eldeki göreve ve ses uygulamasına göre değişir. Ayrı bantlar tekrar birlikte karıştırılacaksa (çok bantlı işlemede olduğu gibi), ideal ses geçişi, gelen ses sinyalini örtüşmeyen veya etkileşmeyen ve değişmeyen bir çıkış sinyali ile sonuçlanan ayrı bantlara böler. Sıklık, göreli seviyeler ve faz cevabı. Bu ideal performans yalnızca yaklaşık olarak tahmin edilebilir. En iyi yaklaşımın nasıl uygulanacağı canlı bir tartışma konusudur. Öte yandan, ses geçişi bir hoparlördeki ses bantlarını ayırırsa, bağlantılarındaki hoparlör sürücülerinin frekansı ve faz tepkisi sonuçları gölgede bırakacağından, geçişin kendi içinde matematiksel olarak ideal özelliklere gerek yoktur. Ses geçişini içeren eksiksiz sistemin tatmin edici çıkışı ve kasalarındaki hoparlör sürücüleri tasarım hedefidir. Böyle bir hedefe genellikle ideal olmayan, asimetrik çapraz filtre özellikleri kullanılarak ulaşılır.[1]

Seste birçok farklı geçiş türü kullanılır, ancak bunlar genellikle aşağıdaki sınıflardan birine aittir.

Sınıflandırma

Filtre bölümlerinin sayısına göre sınıflandırma

Hoparlörler genellikle "N-yollu" olarak sınıflandırılır; burada N, sistemdeki sürücü sayısıdır. Örneğin, woofer ve tweeter içeren bir hoparlör 2 yönlüdür. Bir N-yollu hoparlör, sinyali sürücüler arasında bölmek için genellikle N-yollu bir geçişe sahiptir. 2 yollu bir geçit şunlardan oluşur: düşük geçiş ve bir yüksek geçiş filtre. 3 yollu bir geçit, aşağıdakilerin bir kombinasyonu olarak inşa edilmiştir: düşük geçiş, bant geçişi ve yüksek geçiş filtreler (sırasıyla LPF, BPF ve HPF). BPF bölümü ise HPF ve LPF bölümlerinin bir kombinasyonudur. 4 (veya daha fazla) yol geçişleri, hoparlör tasarımında çok yaygın değildir, esas olarak karmaşıklıktan dolayı, bu genellikle daha iyi akustik performansla doğrulanmaz.

En düşük frekanslı sürücüyü güvenli bir şekilde idare edebileceğinden daha düşük frekanslardan korumak için "N-yollu" hoparlör geçişinde ekstra bir HPF bölümü bulunabilir. Böyle bir crossover daha sonra bir bant geçiren filtre en düşük frekanslı sürücü için. Benzer şekilde, en yüksek frekanslı sürücü, çok daha az yaygın olmasına rağmen, yüksek frekans hasarını önlemek için koruyucu bir LPF bölümüne sahip olabilir.

Son zamanlarda, bir dizi üretici stereo hoparlör geçişleri için genellikle "N.5-yollu" geçiş tekniklerini kullanmaya başladı. Bu genellikle ana woofer ile aynı bas aralığını çalan, ancak ana woofer'ın yapmasından çok önce yuvarlanan ikinci bir woofer'ın eklendiğini gösterir.

Not: Burada bahsedilen filtre bölümleri, daha yüksek dereceli bir filtrenin oluşturduğu ayrı 2 kutuplu filtre bölümleri ile karıştırılmamalıdır.

Bileşenlere göre sınıflandırma

Geçitler, kullanılan bileşenlerin türüne göre de sınıflandırılabilir.

Pasif

Pasif bir geçiş devresi genellikle bir hoparlör muhafazası yükseltilmiş sinyali daha düşük frekanslı bir sinyal aralığına ve daha yüksek frekanslı bir sinyal aralığına bölmek için.

Pasif bir geçiş, tek bir sinyalle güçlendirildikten sonra bir ses sinyalini böler. güç amplifikatörü, böylece güçlendirilmiş sinyal, her biri farklı frekans aralıklarını kapsayan iki veya daha fazla sürücü türüne gönderilebilir. Bu geçişler tamamen pasif bileşenlerden ve devrelerden yapılmıştır; "pasif" terimi, devre için ek bir güç kaynağına gerek olmadığı anlamına gelir. Pasif bir geçişin sadece güç amplifikatörü sinyaline bağlanarak bağlanması gerekir. Pasif geçitler genellikle bir Cauer topolojisi başarmak için Butterworth filtresi etki. Pasif filtreler kullanır dirençler gibi reaktif bileşenlerle birlikte kapasitörler ve indüktörler. Hoparlör sistemlerinin sürüldüğü yüksek akımlarda ve voltajlarda iyi performans gösterebilen tek tek bileşenlerin yapılması zor olduğundan, çok yüksek performanslı pasif geçitler muhtemelen aktif geçitlerinkinden daha pahalıdır.

Ucuz tüketici elektroniği bütçe fiyatlı gibi ürünler Kutuda ev sineması paketler ve düşük maliyetli bom kutuları daha düşük kaliteli pasif geçitler kullanın. Pahalı hi-fi hoparlör sistemleri ve alıcılar, iyileştirilmiş ses kalitesi ve daha düşük bozulma elde etmek için daha yüksek kaliteli pasif geçitler kullanır. Aynı fiyat / kalite yaklaşımı, ses güçlendirme sistemi ekipmanları ve müzik enstrümanı amplifikatörleri ve hoparlör kabinleri ile kullanılır; düşük fiyatlı sahne monitörü, PA hoparlör veya bas amplifikatör hoparlör kabini tipik olarak daha düşük kaliteli, daha düşük fiyatlı pasif geçitler kullanır, oysa yüksek fiyatlı, yüksek kaliteli kabinler daha kaliteli geçitler kullanır. Pasif geçitler, aşağıdakilerden yapılmış kapasitörler kullanabilir: polipropilen, metalize polyester folyo, kağıt ve elektrolitik kapasitör teknolojisi. İndüktörlerde hava çekirdekler, toz metal çekirdekler olabilir, ferrit çekirdekler veya lamine silikon çelik çekirdekler ve çoğu emaye ile sarılır bakır tel.

Bazı pasif ağlar aşağıdaki gibi cihazları içerir: sigortalar, PTC cihazları, ampuller veya Devre kesiciler hoparlör sürücülerini kazara aşırı güçlenmeye karşı korumak için (örneğin, ani dalgalanmalardan veya ani yükselmelerden). Modern pasif geçitler, eşitleme ağlarını giderek daha fazla birleştiriyor (ör. Zobel ağları ) neredeyse tüm hoparlörlerde bulunan frekansla empedanstaki değişiklikleri telafi eden. Empedanstaki değişikliğin bir parçası sürücünün geçiş bandındaki akustik yükleme değişikliklerinden kaynaklandığından, sorun karmaşıktır.

Olumsuz tarafı, pasif ağlar hantal olabilir ve güç kaybına neden olabilir. Sadece frekansa özgü değil, aynı zamanda iç direnç özel. Bu, farklı empedanslara sahip hoparlör sistemleri ile birbirlerinin yerine geçebilmelerini önler. Bileşenler karmaşık şekillerde etkileşime girdiğinden, empedans dengeleme ve eşitleme ağları dahil olmak üzere ideal geçiş filtrelerinin tasarlanması çok zor olabilir. Crossover tasarım uzmanı Siegfried Linkwitz "Pasif geçitler için tek bahane düşük maliyetleridir. Davranışları sürücülerin sinyal seviyesine bağlı dinamikleri ile değişir. Güç amplifikatörünün ses bobini hareketi üzerinde maksimum kontrolü ele almasını engellerler. Bunlar zaman kaybıdır. , eğer üremenin doğruluğu amaçsa. "[2] Alternatif olarak, yükselticiden önce filtre devreleri oluşturmak için pasif bileşenler kullanılabilir. Buna pasif hat seviyesinde geçiş denir.

Aktif

Aktif bir geçiş, filtrelerinde aktif bileşenler içerir. Son yıllarda en yaygın kullanılan aktif cihaz bir op-amp; aktif geçitler, güç amplifikatörünün çıkışından sonra çalışan pasif geçişlerin aksine, amplifikatör girişlerine güç sağlamak için uygun seviyelerde çalıştırılır. akım ve bazı durumlarda yüksek Voltaj. Öte yandan, tüm devreler kazanç takdim etmek gürültü, ses ve bu tür bir gürültü, sinyal güç amplifikatörleri tarafından yükseltilmeden önce eklendiğinde zararlı bir etkiye sahiptir.

Aktif bir geçişin tipik kullanımı, ancak pasif bir geçiş, amplifikatörlerden önce benzer şekilde konumlandırılabilir.

Aktif geçitler, her bir çıkış bandı için her zaman güç amplifikatörlerinin kullanılmasını gerektirir. Bu nedenle, 2 yollu aktif bir geçiş, iki amplifikatöre ihtiyaç duyar - her biri için bir woofer ve tweeter. Bu, aktif bir geçiş tabanlı sistemin genellikle pasif geçiş tabanlı bir sistemden daha pahalı olacağı anlamına gelir. Maliyet ve komplikasyon dezavantajlarına rağmen, aktif geçitler pasif olanlara göre aşağıdaki avantajları sağlar:

  • sürücünün elektriksel özelliklerindeki dinamik değişikliklerden bağımsız bir frekans tepkisi.
  • tipik olarak, her frekans bandını kullanılan belirli sürücülere göre değiştirmek veya ince ayar yapmak için kolay bir yol olasılığı. Örnekler, çapraz eğim, filtre türü (ör. Bessel, Butterworth, vb.), Göreceli seviyeler vb.
  • her sürücünün diğer sürücüler tarafından işlenen sinyallerden daha iyi yalıtılması, böylece azaltılır intermodülasyon bozulma ve aşırı hızlanma
  • güç amplifikatörleri doğrudan hoparlör sürücülerine bağlanır, böylece amplifikatörün hoparlör ses bobininin sönümleme kontrolünü en üst düzeye çıkarır, sürücünün elektriksel özelliklerindeki dinamik değişikliklerin sonuçlarını azaltır ve bunların tümü sistemin geçici yanıtını iyileştirme olasılığı yüksektir
  • güç amplifikatörü çıkış gereksiniminde azalma. Pasif bileşenlerde enerji kaybı olmadan, amplifikatör gereksinimleri önemli ölçüde azaltılır (bazı durumlarda 1 / 2'ye kadar), maliyetler azalır ve potansiyel olarak kalite artar.
Dijital

Aktif geçitler dijital olarak bir DSP çip veya diğer mikroişlemci. Ya kullanırlar dijital geleneksel olana yaklaşımlar analog olarak bilinen devreler IIR filtreler (Bessel, Butterworth, Linkwitz-Riley vb.) veya kullanıyorlar Sonlu dürtü yanıtı (FIR) filtreler. IIR filtrelerinin analog filtrelerle pek çok benzerliği vardır ve CPU kaynaklarını göreceli olarak iddiasızdır; Öte yandan FIR filtreleri genellikle daha yüksek sıraya sahiptir ve bu nedenle benzer özellikler için daha fazla kaynak gerektirir. Tasarım ve inşa edilebilirler, böylece doğrusal faz ses reprodüksiyonunda yer alan birçok kişi tarafından arzu edildiği düşünülen yanıt. Yine de bazı dezavantajlar vardır - doğrusal faz tepkisi elde etmek için, bir IIR veya minimum fazlı FIR filtrelerinde gerekenden daha uzun bir gecikme süresi oluşur. Doğası gereği yinelemeli olan IIR filtrelerinin dezavantajı, dikkatlice tasarlanmadıkları takdirde sınır döngülerine girerek doğrusal olmayan distorsiyona neden olabilir.

Mekanik

Bu geçiş tipi mekaniktir ve gerekli filtrelemeyi sağlamak için sürücü diyaframındaki malzemelerin özelliklerini kullanır. Bu tür geçitler genellikle tam aralıklı hoparlörler mümkün olduğunca fazla ses bandını kapsayacak şekilde tasarlanmıştır. Bunlardan biri, hoparlörün konisinin uyumlu bir bölüm aracılığıyla ses bobini bobinine bağlanması ve küçük bir hafif ağırlığın doğrudan bağlanmasıyla oluşturulur. vızıltı bobine koni. Bu uyumlu bölüm, uyumlu bir filtre görevi görür, böylece ana koni daha yüksek frekanslarda titreştirilmez. Whizzer konisi tüm frekanslara yanıt verir, ancak daha küçük boyutu nedeniyle yalnızca daha yüksek frekanslarda kullanışlı bir çıktı verir ve böylece mekanik bir geçiş işlevi uygular. Koni, vızıltı ve süspansiyon elemanları için kullanılan malzemelerin dikkatli seçimi, geçiş frekansını ve geçişin etkinliğini belirler. Bu tür mekanik geçitler, özellikle yüksek doğruluk isteniyorsa, tasarlamak karmaşıktır. Bilgisayar destekli tasarım, tarihsel olarak kullanılan zahmetli deneme yanılma yaklaşımının yerini büyük ölçüde almıştır. Birkaç yıl içinde materyallerin uyumu değişebilir ve konuşmacının frekans tepkisini olumsuz etkileyebilir.

Daha yaygın bir yaklaşım, toz kapağını yüksek frekanslı bir radyatör olarak kullanmaktır. Toz başlığı, ana tertibatın bir parçası olarak hareket ederek düşük frekanslar yayar, ancak düşük kütle ve azaltılmış sönümleme nedeniyle, daha yüksek frekanslarda artan enerji yayar. Whizzer konilerinde olduğu gibi, düzgün, uzatılmış çıktı sağlamak için dikkatli malzeme, şekil ve konum seçimi gerekir. Yüksek frekans dağılım bu yaklaşım için whizzer konilerinden biraz farklıdır. İlgili bir yaklaşım, ana koniyi bu tür bir profille ve bu tür malzemelerden şekillendirmektir, boyun bölgesi daha sert kalır, tüm frekansları yayar ve koninin dış alanları seçici olarak ayrıştırılır, yalnızca düşük frekanslarda yayılır. Koni profilleri ve malzemeleri modellenebilir FEA yazılım ve mükemmel toleranslar için tahmin edilen sonuçlar.

Bu mekanik geçişleri kullanan hoparlörler, tasarım ve imalat zorluklarına ve kaçınılmaz çıktı sınırlamalarına rağmen ses kalitesinde bazı avantajlara sahiptir. Tam aralıklı sürücülerin tek bir akustik merkezi vardır ve ses spektrumu boyunca nispeten mütevazı faz değişimine sahip olabilirler. Düşük frekanslarda en iyi performans için, bu sürücüler dikkatli bir muhafaza tasarımı gerektirir. Küçük boyutları (tipik olarak 165 ila 200 mm), bası etkili bir şekilde üretmek için önemli ölçüde koni gezinimi gerektirir, ancak makul yüksek frekans performansı için gereken kısa ses bobinleri yalnızca sınırlı bir aralıkta hareket edebilir. Bununla birlikte, bu kısıtlamalar dahilinde, geçiş gerekmediğinden maliyet ve komplikasyonlar azaltılır.

Filtre sırasına veya eğime göre sınıflandırma

Filtrelerin farklı sıraları olduğu gibi, uyguladıkları filtre eğimine bağlı olarak geçitler de değişir. Nihai akustik eğim, tamamen elektrikli filtre ile belirlenebilir veya elektrik filtresinin eğimi sürücünün doğal özellikleriyle birleştirilerek elde edilebilir. İlk durumda, tek gereklilik, her sürücünün, sinyalinin geçiş bandından yaklaşık −10dB aşağıda olduğu noktaya kadar düz bir yanıt almasıdır. İkinci durumda, nihai akustik eğim genellikle kullanılan elektrikli filtrelerin eğiminden daha diktir. Üçüncü veya dördüncü dereceden bir akustik geçiş genellikle sadece ikinci dereceden bir elektrik filtresine sahiptir. Bu, hoparlör sürücülerinin nominal geçiş frekansından önemli bir şekilde iyi davranmasını ve ayrıca yüksek frekans sürücüsünün, geçiş noktasının altındaki bir frekans aralığında önemli bir girişte hayatta kalabilmesini gerektirir. Gerçek uygulamada bu zordur. Aşağıdaki tartışmada, elektrikli filtre sırasının özellikleri tartışılmakta, ardından bu akustik eğime sahip olan geçitler ve bunların avantajları veya dezavantajları tartışılmaktadır.

Çoğu ses geçişleri, birinci ila dördüncü derece elektrikli filtreler kullanır. Daha yüksek siparişler genellikle hoparlörler için pasif geçişlerde uygulanmaz, ancak bazen önemli maliyet ve karmaşıklıklarının haklı gösterilebileceği durumlarda elektronik ekipmanda bulunur.

Birinci derece

Birinci dereceden filtreler 20 dB /onyıl (veya 6 dB /oktav ) eğim. Tüm birinci dereceden filtreler bir Butterworth filtre özelliğine sahiptir. Birinci dereceden filtreler birçok kişi tarafından kabul edilir odyofiller geçitler için ideal olması. Bunun nedeni, bu filtre tipinin 'geçici mükemmel' olmasıdır, yani ilgi aralığı boyunca hem genliği hem de fazı değişmeden geçirir. Aynı zamanda en az parçayı kullanır ve en düşük ekleme kaybına sahiptir (pasif ise). Birinci dereceden bir geçiş, istenmeyen frekansların daha fazla sinyalinin LPF ve HPF bölümlerinde, yüksek dereceli konfigürasyonlardan daha fazla geçmesine izin verir. Woofer'lar bunu kolayca halledebilirken (düzgün bir şekilde idare edebildiklerinin üzerindeki frekanslarda bozulma oluşturmanın dışında), daha küçük yüksek frekanslı sürücülerin (özellikle tweeter'ların) hasar görme olasılığı daha yüksektir, çünkü aşağıdaki frekanslarda büyük güç girişlerini idare edemezler onların derecelendirilmiş geçiş noktası.

Pratikte, gerçek birinci dereceden akustik eğimlere sahip hoparlör sistemlerinin tasarlanması zordur çünkü bunlar, üst üste binen büyük sürücü bant genişliği gerektirir ve sığ eğimler, çakışmayan sürücülerin geniş bir frekans aralığında müdahale ettiği ve eksen dışı büyük yanıt kaymalarına neden olduğu anlamına gelir.

İkinci emir

İkinci dereceden filtreler 40 dB / on yıl (veya 12 dB / oktav) eğime sahiptir. İkinci dereceden filtrelerde bir Bessel, Linkwitz-Riley veya Butterworth karakteristiği tasarım tercihlerine ve kullanılan bileşenlere bağlıdır. Bu sıra, karmaşıklık, yanıt ve daha yüksek frekanslı sürücü koruması arasında makul bir denge sağladığı için genellikle pasif geçişlerde kullanılır. Zamana göre hizalanmış fiziksel yerleşim ile tasarlandığında, bu geçitler simetrik kutup yanıt, tüm hatta sıra geçitler gibi.

Genelde her zaman bir evre (ikinci derece) bir alçak geçiren filtre ile aynı geçiş frekansına sahip bir yüksek geçiren filtrenin çıktıları arasında 180 ° 'lik fark. Ve bu nedenle, 2 yollu bir sistemde, bu faz problemini düzeltmek için, yüksek geçişli bölümün çıkışı genellikle yüksek frekanslı sürücüye 'ters çevrilmiş' bağlanır. Pasif sistemler için, tweeter woofer'a zıt kutupla bağlanır; aktif geçitler için yüksek geçiş filtresinin çıkışı tersine çevrilir. 3 yollu sistemlerde orta seviye sürücü veya filtre tersine çevrilir. Ancak, bu genellikle yalnızca hoparlörler geniş bir yanıt örtüşmesine sahip olduğunda ve akustik merkezler fiziksel olarak hizalandığında doğrudur.

Üçüncü düzen

Üçüncü dereceden filtreler 60 dB / on yıl (veya 18 dB / oktav) eğime sahiptir. Bu geçitler genellikle Butterworth filtre özelliklerine sahiptir; faz cevabı çok iyi, seviye toplamı düz ve fazda dördün, birinci dereceden bir crossover'a benzer. Kutupsal yanıt asimetriktir. Orjinalinde D'Appolito MTM düzenlemesi, üçüncü dereceden geçitler kullanılırken simetrik bir eksen dışı yanıt oluşturmak için simetrik bir sürücü düzenlemesi kullanılır. Üçüncü dereceden akustik geçitler genellikle birinci veya ikinci dereceden filtre devrelerinden yapılır.

Dördüncü derece

Dördüncü dereceden geçiş eğimleri, bir Smaart transfer fonksiyonu ölçümü

Dördüncü dereceden filtreler 80 dB / onluk (veya 24 dB / oktav) eğime sahiptir. Bu filtrelerin pasif biçimde tasarlanması karmaşıktır, çünkü bileşenler birbirleriyle etkileşim halindedir. Dik eğimli pasif ağlar, parça değeri sapmalarına veya toleranslarına daha az toleranslıdır ve reaktif sürücü yükleriyle yanlış sonlandırmaya karşı daha hassastır. −6 dB geçiş noktası ve düz toplama ile 4. dereceden bir geçiş, aynı zamanda Linkwitz-Riley geçişi (mucitlerinin adını almıştır[3]) ve iki 2. dereceden Butterworth filtre bölümü basamaklandırılarak aktif biçimde oluşturulabilir. Bu geçiş sırasının çıkış sinyalleri fazdadır, böylece çapraz bant geçişleri elektriksel olarak toplanırsa kısmi faz tersine çevrilmesinden kaçınılır, çünkü bunlar bir çok bantlı kompresör. Hoparlör tasarımında kullanılan geçitler, filtre bölümlerinin aynı fazda olmasını gerektirmez; düzgün çıkış özellikleri genellikle ideal olmayan, asimetrik geçiş filtresi özellikleri kullanılarak elde edilir.[1] Bessel, Butterworth ve Chebyshev olası geçiş topolojileri arasındadır.

Bu tür dik eğimli filtreler, aşma ve çınlama ile ilgili daha büyük problemlere sahiptir.[4] ancak pasif hallerinde bile daha düşük bir geçiş noktası potansiyeli ve daha yüksek güç kontrolü Tweeter'lar için, sürücüler arasında daha az örtüşme ile birlikte, lobu önemli ölçüde azaltıyor veya diğer istenmeyen eksen dışı etkiler. Bitişik sürücüler arasında daha az örtüşme ile, birbirlerine göre konumları daha az kritik hale gelir ve hoparlör sistemi kozmetiklerinde veya (araç ses sisteminde) pratik kurulum kısıtlamalarında daha fazla genişliğe izin verir.

Yüksek mertebeden

Dördüncü dereceden daha yüksek akustik eğimler veren pasif geçitler, maliyet ve karmaşıklık nedeniyle yaygın değildir. Oktav başına 96 dB'ye kadar filtreler, aktif geçitler ve hoparlör yönetim sistemlerinde mevcuttur.

Karışık düzen

Geçitler, karışık sıralı filtrelerle de inşa edilebilir. Örneğin, üçüncü dereceden bir yüksek geçiren filtre ile birleştirilmiş ikinci dereceden bir düşük geçiş. Bunlar genellikle pasiftir ve çeşitli nedenlerle kullanılır, genellikle bileşen değerleri bilgisayar programı optimizasyonu ile bulunduğunda. Daha yüksek sıralı bir tweeter crossover, hizalı olmayan akustik merkezlerin neden olduğu woofer ve tweeter arasındaki zaman kaymasını telafi etmeye bazen yardımcı olabilir.

Devre topolojisine göre sınıflandırma

Seri ve paralel geçiş topolojileri. Seri geçiş için HPF ve LPF bölümleri, düşük ve yüksek frekanslı sürücülerle şant halinde göründüklerinden paralel geçişe göre değiştirilir.

Paralel

Paralel geçitler en yaygın olanıdır. Elektriksel olarak filtreler paraleldir ve bu nedenle çeşitli filtre bölümleri etkileşmez. Bu, iki yönlü geçitlerin tasarlanmasını kolaylaştırır çünkü elektriksel empedans açısından bölümler ayrı kabul edilebilir ve bileşen tolerans varyasyonları izole edileceği için, ancak tüm geçitler gibi nihai tasarım, akustik olarak tamamlayıcı olması için sürücülerin çıkışına dayanır. ve bu da, altta yatan geçişin genlik ve fazında dikkatli bir eşleştirme gerektirir. Paralel geçitler ayrıca hoparlör sürücülerinin kullanılmasına izin verme avantajına da sahiptir. çift ​​kablolu, avantajları hararetle tartışılan bir özellik.

Dizi

Bu topolojide, ayrı filtreler seri olarak bağlanır ve her filtreye paralel olarak bir sürücü veya sürücü kombinasyonu bağlanır. Bu tür bir geçişte sinyal yolunu anlamak için, "Seri Geçiş" şekline bakın ve belirli bir anda, alt Giriş terminaline kıyasla üst Giriş terminalinde pozitif bir gerilime sahip olan yüksek frekanslı bir sinyali düşünün. Alçak geçiren filtre, sinyale yüksek bir empedans sunar ve tweeter, düşük bir empedans sunar; böylece sinyal tweeter'dan geçer. Sinyal, woofer ile yüksek geçişli filtre arasındaki bağlantı noktasına kadar devam eder. Orada, HPF, sinyale düşük bir empedans sunar, böylece sinyal, HPF'den geçer ve alt Giriş terminalinde görünür. Benzer bir anlık voltaj karakteristiğine sahip düşük frekanslı bir sinyal önce LPF'den, sonra woofer'dan geçer ve alt Giriş terminalinde görünür.

Türetilmiş

Türetilmiş geçitler arasında, çaprazlama yanıtlarından birinin diğerinden bir diferansiyel amplifikatör kullanılarak türetildiği aktif geçitler yer alır. Örneğin, giriş sinyali ile yüksek geçiş bölümünün çıkışı arasındaki fark, düşük geçişli bir yanıttır.[5] Bu nedenle, bu farkı çıkarmak için bir diferansiyel amplifikatör kullanıldığında, çıkışı alçak geçiren filtre bölümünü oluşturur. Türetilmiş filtrelerin temel avantajı, herhangi bir frekansta yüksek geçiren ve alçak geçiren bölümler arasında faz farkı oluşturmamalarıdır.[5] Dezavantajlar ya

  1. yüksek geçişli ve alçak geçiren bölümlerin durdurma bantlarında genellikle farklı zayıflama seviyelerine sahip olduğu, yani eğimlerinin asimetrik olduğu,[5] veya
  2. bölümlerden birinin veya her ikisinin tepkisinin geçiş frekansına yakın zirveye ulaştığı,[6]

Yukarıdaki (1) numaralı durumda, olağan durum, türetilen düşük geçişli yanıtın, sabit yanıttan çok daha yavaş bir hızda zayıflamasıdır. Bu, yönlendirildiği konuşmacının, fiziksel özelliklerinin ideal olamayabileceği durma bandının derinliklerindeki sinyallere yanıt vermeye devam etmesini gerektirir. Yukarıdaki (2) durumunda, sinyal geçiş noktalarına yaklaştıkça her iki hoparlörün daha yüksek ses seviyelerinde çalışması gerekir. Bu, daha fazla amplifikatör gücü kullanır ve hoparlör konilerini doğrusal olmayışa sürükleyebilir.

Modeller ve simülasyon

Profesyoneller ve hobiler, daha önce bulunmayan çeşitli bilgisayar araçlarına erişebilir. Bu bilgisayar tabanlı ölçüm ve simülasyon araçları, tasarım sürecini büyük ölçüde hızlandıran ve bir hoparlörün kalitesini artıran bir hoparlör sisteminin çeşitli parçalarının modellenmesine ve sanal tasarımına izin verir. Bu araçlar, ticari ürünlerden ücretsiz tekliflere kadar çeşitlilik gösterir. Kapsamları da değişir. Bazıları woofer / kabin tasarımına ve kabin hacmi ve bağlantı noktaları (varsa) ile ilgili sorunlara odaklanırken, diğerleri geçiş ve frekans tepkisine odaklanabilir. Örneğin bazı araçlar, yalnızca bölme adım yanıtını simüle eder.

Bilgisayar modellemesinin, sürücülerin, crossover'ların ve kabinlerin birleşik etkilerini simüle etmeyi uygun fiyatlı ve hızlı hale getirmesinden önceki dönemde, konuşmacı tasarımcısı bir dizi sorunu fark etmeyebilirdi. Örneğin, basit üç yollu geçitler, bir çift iki yönlü geçiş olarak tasarlandı: tweeter / orta menzil ve diğer orta menzil / woofer bölümleri. Bu, beklenenden daha düşük bir giriş empedansı ile birlikte, orta aralık çıkışında aşırı kazanç ve bir 'samanlık' yanıtı yaratabilir. Uygun olmayan faz eşleşmesi veya sürücü empedans eğrilerinin eksik modellenmesi gibi diğer sorunlar da fark edilmeyebilir. Bu sorunların çözülmesi imkansız değildi, ancak bugün olduğundan daha fazla yineleme, zaman ve çaba gerektiriyordu.

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ a b Hughes, Charles. "Gerçek Dünyada Geçitleri Kullanma ". Excelsior Ses Tasarımı ve Hizmetleri.
  2. ^ Linkwitz, Siegfried (Ekim 2009). "Geçitler". Alındı 31 Mart, 2010.
  3. ^ Linkwitz, Siegfrid H. Tesadüfi Olmayan Sürücüler için Aktif Crossover Ağları. Ses Mühendisliği Derneği Dergisi, Cilt. 24, No. 1, s. 2-8, Ocak / Şubat 1978. AES E-Kütüphanesi
  4. ^ Rane. RaneNote. Linkwitz-Riley Geçişleri: Bir Başlangıç. Erişim tarihi: Aralık 7, 2008
  5. ^ a b c Bohn, D. (Ed.), Sesli El Kitabı. National Semiconductor Corporation, Santa Clara, CA 95051, 1977, §5.2.4
  6. ^ Bak, Crawford, D., Bir Oda Ekolayzer Oluşturma, Audio Magazine, Eylül 1972 s. Eğimlerin simetrik olduğu 21, ve Ses Sayfaları, Çıkarmalı Çaprazlama Ağları. http://sound.whsites.net/articles/derived-xovers.htm Erişim tarihi: 11 Ağustos 2007.

Dış bağlantılar