2 way passive network что это такое
Подключение кроссовера к динамикам
В акустических системах автомобилей редко используется только один широкополосный динамик. Такая схема применяется только в исключительных случаях, так как один громкоговоритель даёт удовлетворительную звуковую картину, где присутствуют, в основном, средние частоты, а низкий и высокий диапазоны слабые и невыразительные. Компонентная акустика с двумя и более акустическими излучателями требует наличия кроссовера.
Обычно это пассивный фильтр на конденсаторах и катушках индуктивности, выполняющий подавление определённой полосы частот. Ограничитель для твиттера ослабляет или почти подавляет все частоты, лежащие ниже 2 500 Гц, и пропускает высокочастотную составляющую. Фильтр, предназначенный для подключения низкочастотной головки, обрезает частоты выше 150-200 Гц. Таким образом, диапазон воспроизводимых частот делится на две полосы, предназначенные для работы с конкретным динамиком.
Как подключить кроссоверы к колонкам авто
Пассивный разделительный модуль представляет собой небольшую плату с радиоэлементами. Обычный блок имеет 6 парных клемм:
Схема подключения кроссовера к колонкам не составляет трудностей. Некоторые модели позволяют зажать провод под винт, а некоторые снабжены контактной колодкой.Клеммы, куда подключается выход усилителя, подписываются «Input» или «Amplifier», клеммы, предназначенные для высокочастотной «пищалки», помечены «Tweeter», а низкочастотный динамик включается в клеммы «Woofer». Более сложные устройства имеют дополнительную пару контактов для среднечастотного динамика. Таким образом, фильтр делит звуковой диапазон на три полосы. Схема подключения кроссовера к динамикам включает в себя правильную разводку проводов в салоне автомобиля.
Подключение колонок через кроссовер
Чтобы правильно подключить кроссоверы к колонкам, нужно соблюдать полярность, которая обозначена у каждой пары клемм. Для этого нужно использовать специальные кабели для акустических систем. Поскольку провод зажимается под винт, то между ограничителем и динамиком применяется многожильный медный провод в поливинилхлоридной изоляции. На качественных кабелях изоляция сделана из вспененного полипропилена, а самые лучшие кабели для разделительных устройств и громкоговорителей имеют тефлоновую изоляцию.
Как подключаются кроссоверы для колонок. Часто на форумах можно прочитать о бескислородной или монокристаллической меди, применение которой в акустических кабелях улучшает звучание и делает его более насыщенным. Это чисто маркетинговый ход. Все различия обыкновенной меди этими «престижными» сортами лежат вне человеческого восприятия и никакого влияния на качество звука не оказывают. Бесполезно использовать кабели из посеребрённой меди.
Подключение динамиков через кроссовер
Очень важным при включении динамиков через полосовой фильтр является сечение проводника. Оно напрямую зависит от мощности акустической системы и сопротивления динамической головки.Если опустить все расчёты получится, что для акустической колонки мощностью 100 ватт и сопротивлением 4 Ом нужен кабель с минимальным сечением 2,0 мм2. Чем меньше сопротивление акустики, тем больший ток будет протекать в цепи. При подключении громкоговорителей рекомендуется брать 20% запас по сечению кабеля.
Подключение кроссовера к колонкам должно выполняться только настоящим медным проводом. Особенно опасным при соединении элементов звуковой системы является использование дешёвого кабеля от некоторых китайских производителей. Вместо меди они используют медный сплав или обмеднённую сталь. То и другое категорически противопоказано в автомобильной акустике.Кроме низкого качества звука будет неконтролируемый нагрев соединительных проводов, что может привести к опасным последствиям.
Подключение кроссовера к динамикам без усилителя
Подключить колонки через кроссовер можно не только с выхода усилителя низкой частоты, но и с выхода музыкального центра или автомобильной магнитолы. Следует учесть то, что разделительные системы пассивного типа, выполнены на дискретных элементах, отчего уровень звука будет ниже, чем при работе с усилителя низкой частоты. В этом случае многое будет зависеть от применяемых громкоговорителей. Некоторые модели допускают качественную работу только в составе мощной системы с хорошим УНЧ.
Как установить кроcсоверы для колонок
Чтобы не было проблем, как подключить кроссовер для колонок, нужно соблюдать правила монтажа. Нельзя прокладывать вместе силовые и акустические кабели. Это может вызвать низкочастотные наводки в колонках. Такой же эффект вызывает перекрещивание кабелей.Полосовой ограничитель не является устройством, в работу которого требуется какое-либо вмешательство, поэтому блоки можно размещать в любом удобном месте. Главное чтобы туда не попадала пыль, грязь и не было повышенной температуры. Блоки не имеют герметичного корпуса, поэтому негативные внешние факторы могут привести к нарушению внутренних паек и отказу акустической системы. Концы медного кабеля, перед зажимом под винт, желательно облудить тонким слоем припоя. Это снизит окисление меди и возникновение оксидной плёнки. Особенно опасно нарушение контакта между динамиком и усилителем. Отсутствие нагрузки приводит к пробою выходных транзисторов.
Некоторые модификации кроссоверов состоят из двух последовательных фильтров первого порядка. Такие модели имеют на лицевой стороне переключатель ослабления сигнала. При подключении фильтра первого порядка ослабление ненужной полосы частот составляет 6 dB на октаву. Конструкция кроссовера позволяет подключить второе звено и получить ослабление уже 12 dB. При подключении кроссовера к динамикам желательно чтобы органы управления фильтром были доступными.
Поканалка, в которой пассивный кроссовер – не лишнее звено. Тест 2-полосных компонентных акустических систем Focal 165W-XP Passive
А так ли актуальна сейчас топовая акустика с пассивными кроссоверами? На первый взгляд, не очень, ведь процессоры нынче умеют обрабатывать сигнал в высоком разрешении, обзавелись FIR-фильтрами и даже фазу allpass-фильтрами вертят – делай с сигналом «что хошь». На самом же деле пассивные кроссы просто мало кто умеет делать правильно. В основном их рассматривают как отдельный элемент, а при грамотном подходе пассивные цепи составляют с динамиками единое целое, усилитель взаимодействует с этой системой уже иначе, причём получившийся результат не всегда достижим процессорными методами. Тонкие материи, однако. Так что пасскроссы рано списывать со счетов. Да это вы сейчас и сами увидите.
«Пассивный» комплект Focal 165W-XP появился в семействе Utopia совсем недавно. Его цена на момент теста составляет 79900 рублей. Предлагается только так, с кроссоверами, купить эти динамики по-отдельности не получится.
НЧ/СЧ динамики уж очень напоминают предыдущее поколение Utopia, но я бы воздержался от прямых аналогий – надо измерять, анализировать и, главное, слушать. А то любят у нас отдельные «эксперты» выводы по внешнему виду делать.
Впрочем, некоторые оригинальные технологии переходят от модели к модели. Например, верхний подвес с кольцевыми утолщениями. Их основная задача – гасить паразитные колебания в самом подвесе и попутно – воздействие этих колебаний обратно на края диффузора. Как следствие, уменьшение искажений. Технология называется TMD – Tuned Mass Damping.
Корзины во многом напоминают серию К2 с некоторыми косметическими вариациями. Можно сказать, фамильные формы.
Диффузор – уже известный сэндвич с внутренним слоем из вспененного материала Rohacell. Как частенько заявляется в описаниях, «пришедшего прямиком из космической промышленности». Немного пафосно, но зарекомендовал себя хорошо. Во внешних слоях используются стекловолокно и арамидное волокно.
Центрирующие шайбы имеют прогрессивный профиль, т. е. с переменным шагом «волн». Задача – обеспечить механическую линейность при перемещении диффузора. Вообще, при разработке своих динамиков Focal широко используют измерительный комплекс Klippel, он позволяет хорошо отслеживать и анализировать подобные вещи.
Грили в комплекте идут зачётные – с металлической основой, не пластик какой-нибудь. Вещь.
Твитеры Focal TBXP свои защитные сетки уже несут с собой. И это правильно. Кто познал боль примагнитившейся отвёртки или биты, прорвавшей бериллиевый купол, тот оценит по достоинству. К слову, высокочастотники внешне очень похожи на Focal TBM (из линейки Focal Utopia M), но по своей сути они принципиально иные, потом на измерениях сами увидите.
Корпуса – уже ставшие традиционными «утопийные» металлические литые чашки.
Тыльные стороны самих твитеров неразборные (в отличие от тех же TBM). Присутствует небольшая акустическая камера.
Кроссоверы довольно крупные по нынешним меркам. Впрочем, для систем такого уровня это неважно, в красивом инсталле их не грех и напоказ выставить.
Важный момент – возможность поканального подключения. Или, если хотите, биампинга. По факту кроссовер не отменяет процессор в системе, а дополняет его, просто задачу сведения полос берёт на себя. Вернее, не только сведения полос, но и коррекции характеристик динамиков – как раз то, о чём я сказал в самом начале.
На плате предусмотрены два переключателя. Один отвечает за уровень твитеров (как потом будет видно, корректирует сигнал на самом-самом верху, выше 10 кГц)…
…а второй – за частоту среза. Точнее, за поведение характеристики ФВЧ вблизи стыка полос.
ИЗМЕРЕНИЯ И АНАЛИЗ РАБОТЫ ДИНАМИКОВ
Во-первых, сразу отмечу – акустика имеет номинальный импеданс 2 Ом. Он определяется импедансом НЧ/СЧ динамика, при выборе усилительного звена этот факт нужно учесть. И да, с масштабами на графике всё в порядке – твитер действительно имеет резонансный пик выше, чем у НЧ/СЧ динамика.
Заявленные / фактические параметры Focal 165W-XP:
Fs (собственная резонансная частота) – 58,5 Гц / 56 Гц
Vas (эквивалентный объем) – 11,3 л / 14,0 л
Qms (механическая добротность) – 5,52 / 5,01
Qes (электрическая добротность) – 0,67 / 0,55
Qts (полная добротность) – 0,60 / 0,50
Mms (эффективная масса подвижной системы) – 16,3 г / 15,9 г
BL (коэффициент электромеханической связи) – 4,2 Тл м / 4,2 Тл м
Re (сопротивление звуковой катушки постоянному току) – 1,9 Ом / 1,9 Ом
dBspl (опорная чувствительность, 1м, 1Вт) – 89,0 дБ / 88,5 дБ
Если коротко, то динамики мягкие, подвижка не самая лёгкая, но по нынешним временам её и тяжёлой не назвать – средняя. Эти два фактора обусловили низкую (для 6,5-дюймового калибра) резонансную частоту. Мотор достаточно сильный, BL можно считать выше среднего для 2-омных динамиков. Добротность низкая, причём даже ниже, чем заявлено. Похоже, кроме дверной установки динамикам не противопоказана и корпусная.
НЧ/СЧ динамики Focal 165W-XP
АЧХ на удивление ровная, небольшой выброс на верхнем краю рабочего диапазона погоды не делает и легко может нивелироваться настройками кроссовера. Направленность, как и полагается для 6,5-дюймового калибра, до 2 кГц проявляется слабо. Глядя на АЧХ, верхнюю границу диапазона беспроблемной работы динамика можно принять 3-3,5 кГц.
Внизу спад плавный, но это следствие невысокой полной добротности, в реальности отдача на НЧ будет зависеть от многих факторов. В том числе свою лепту внесёт и кроссовер, чуть дальше увидите.
А вообще, динамику и корпус не противопоказан. В закрытом ящике большой отдачи внизу не получить, а вот ФИ получается интересным. Размеры корпуса, правда, не особо удобные, но инсталляции бывают разные, вдруг и такой вариант пригодится.
График акустической фазы до отметки 3 кГц ведёт себя на редкость линейно. Это говорит в первую очередь о том, что в диффузоре и подвесах никаких паразитных резонансных колебаний не возникает.
По искажениям – тоже никаких поводов для придирок. Третья гармоника порой «догоняет» вторую, но в целом уровень нелинейных искажений довольно низок.
Твитеры Focal TBXP
Без кроссоверов АЧХ твитеров выглядит непривычно – с наклоном. Правда, относительно равномерным, без особых горбов и провалов. А наклон – это уже вопрос к правильности подбора фильтров, чуть позже тоже это увидите.
Фаза ведёт себя вполне предсказуемо для жёсткого обращённого купола. Впрочем, бериллиевый купол и не должен был трепыхаться как тряпка, тут всё закономерно.
Искажения – до неприличия низкие. Причём основной вклад вносит вторая гармоника, третья где-то совсем на дне плещется. С понижением частоты рост искажений плавный, без скачков. Причём к отметке 1% приближаются только к 2 кГц.
Признаюсь, такого поворота я не ожидал – прежние высокочастотники, так или иначе относящиеся к линейке Utopia, больше тяготели к трёхполосным системам и не умели «спускаться» так низко по частоте. Да и нынешняя Utopia M эту особенность сохранила. А тут вон оно как…
Включение с пассивным кроссовером
С потенциалом отдельных динамиков всё более-менее ясно, теперь собираю систему целиком.
Фильтр в НЧ звене решительно расправляется с выбросом АЧХ на верхнем краю рабочего диапазона. Наличие последовательно включенной катушки индуктивности слегка раздемпфирует динамик, но в нашем случае с низкой исходной Qts это идёт на пользу – АЧХ внизу чуть подравнялась, спад уже не столь заметен. Опять же, при установке в дверь динамик по добротности ещё немного «подожмётся», с таким Vas это будет заметно. В общем, красота, да и только.
С фильтром ВЧ всё тоже не так просто. Уже никакого пугающего спада АЧХ, даже наоборот – лёгкий относительно равномерный подъём с ростом частоты. Переключатели на кроссовере работают аккуратно – не вносят радикальных изменений, принципиально рушащих всю картину, а лишь корректно сдвигают частоту среза и слегка меняют отдачу твитера на самом верху.
Словом, объективные измерения не выявили каких-то откровенных промахов или инженерных компромиссов. Оно и понятно – уровень акустики обязывает к тому, чтобы всё было безупречно. Теперь постараюсь оценить, как всё это ложится на слух.
Разумеется, описывать совсем уж тонкие нюансы не стану, в реальной системе многое будет зависеть от особенностей инсталла. Но потенциал компонентов и в целом их звуковой характер оценить можно и нужно. Тем более, наличие пассивного кроссовера избавляет, как минимум, от необходимости настраивать стык полос.
Первое общее впечатление – открытые СЧ и лёгкие ВЧ, но при этом без чрезмерной легковесности, нижняя середина передаётся основательно. Тонально всё очень ровно, детальность отменная. Вокал не лезет на передние планы, но звучит ясно и живо, без «мыла». Никакой жёсткости, характерной, к примеру, К-серии.
В который раз убеждаюсь, бериллий – сила, проработка ВЧ диапазона редкая. В зоне стыка с мидбасовым динамиком TBXP ведут себя явно корректнее, нежели твитеры предыдущего поколения Utopia BE. И никакой «звенючести» даже в положении переключателя 2,5 кГц.
Бас аккуратный. Без тяжеловесности, но при этом достаточно глубокий, что характерно для динамиков с невысокой исходной Qts и невысокой Fs. На джазе контрабас прорисовывается чётко, на быстром роке к бас-гитаре тоже без претензий, но от бас-бочки хочется чуть больше панча, порой не хватает того самого «концертного» удара, толкающего в грудь. При этом на хаус-музыке и трансе, где бас сам по себе акцентирован, он плотный, массивный и основательный.
И снова обращу внимание, это потенциал НЧ/СЧ динамика, вопрос лишь в том, как реализовать его на деле. В реальности подиумы и пространство за динамиком часто образуют «воздушную подушку», которая по факту ещё немного повышает добротность и «уплотняет» бас. Ну и, опять же, не стоит отбрасывать вариант с корпусной установкой.
Да, пассивные кроссоверы рано списывать со счетов, порой даже при наличии процессора их применение может оказаться весьма кстати. Конкретно в случае с Focal 165W-XP Passive их задача – не просто стыковать полосы между собой, но и нивелировать индивидуальные особенности динамиков. Кроссоверы здесь – не отдельные элементы, которые можно выкинуть или оставить по своему усмотрению. Они образуют с динамиками цельную систему, взаимодействующую с усилителем, без них было бы точно «не то пальто». Это объясняет, почему Focal 165W-XP Passive предлагается только так, комплектом.
И да, специально для тех, кто любит использовать «удачные» кроссоверы везде, где только можно (есть такие любители, чего уж там) – не вздумайте бездумно копировать их для работы с другими динамиками. Ещё раз подчеркну – они сделаны с учётом конкретных особенностей НЧ/СЧ динамиков Focal 165W-XP и твитеров Focal TBXP.
Ну а скептикам, признающим только активные фильтры в процессорах и не признающим пассивные кроссоверы, я сказал бы так – вы сначала скорректируйте характеристики динамиков и сведите полосы так же, как это делают пасскроссы в Focal 165W-XP, а потом уж и обсудим.
Плюсы:
Высокое качество изготовления динамиков и кроссоверов
Возможность использования в поканальных системах
Бериллиевые твитеры имеют расширенный вниз частотный диапазон
Кроссоверы идеально нивелируют индивидуальные особенности динамиков
Минусы:
Да как-то и не обнаружил серьёзных минусов…
Passive crossover network explanation
The active crossover
It has many advantages versus the passive crossover, but it is more complex to build and requires more amplifier channels to drive the system. While the passive crossover has fewer components, it is more difficult to design. There is more to it than just splitting frequencies. The crossovers need to correct some frequency response imbalances of the drivers, the roll-off slopes need to be on point, so that the transition between low and high frequencies, at the crossover point, is done as flat as possible, with no response dips or peaks, phase corrections etc. Nevertheless, a crossover will make or break a high quality speaker.
Here is a graphical explanation of the active and passive crossovers :
For the rest of this article we will focus on the passive network. Although it has its disadvantages, it is more convenient and more widespread.
Depending on the frequency it filters, the crossovers are split into 3 categories :
Properties of the passive crossover
The passive crossover is a circuit board on which you will find capacitors, inductors and resistors. The main characteristics of a crossover network is its inductance (L) and capacitance (C). The inductance and capacitance are frequency dependent, and on different frequencies, they provide a different AC resistance or reactance :
Acoustics 101 : Speaker design basics and enclosure design
Acoustics 201 : Loudspeaker measurements
Loudspeaker engineering : How to design speaker crossovers
There are 3 properties that describe a crossover :
Filter resonance
This describes the frequency where the component reactance are equal. It is the actual crossover frequency / crossover point. The formula which dictates the crossover frequency is dependent of (L x C). If you give different values to L or C, but their produce is the same as before, the crossover frequency remains the same.
The slope of the roll-off
This describes the attenuation, measured in db / octave. Near the crossover point, the frequency response will start to roll-off. Depending on the components used in the crossover network the roll-off can be gentle or steep : 6, 12, 18 or 24 db / octave. Sometimes more than 24 db/ octave, but very rarely. The type of slope dictates the order of the crossover :
Q
This describes the shape of the “knee” when the frequency starts to roll off. The Q shapes are exactly the same as Qtc discussed at closed box. This means that a Q=0.7 will give somewhat a flat knee before roll-off, while a Q=1 will give a slight peak before roll-off. Also, the different values of Q have different names, corresponding to those who pioneered these response shapes :
These names should be remembered, because they are mentioned in passive crossover descriptions. For example : LR4 means a 4th order Linkwitz – Riley crossover.
Explanation of terms
The next graph is a 2 way passive crossover with a visual description:
Crossover point
When 2 sound sources play the same sound and are in phase, it will combine for a +6 db louder sound. So, the woofer compliments the tweeter at the crossover point to make a smooth transition and yield a flat response (of 90 db). To choose the correct crossover point, so that the sound system will be flat, phase is a determining factor.