Активные кроссоверы в автомобильной акустике
О ПОЛЬЗЕ РАЗДЕЛЬНОГО ПИТАНИЯ
активные кроссоверы по цене от 110 до 230 у.е.
ЕСТЬ ТАКАЯ КОНЦЕПЦИЯ: РАЗДЕЛЬНОЕ ПИТАНИЕ. ОКАЗЫВАЕТСЯ, ДЛЯ НАШЕГО ОРГАНИЗМА ПОЛЕЗНЕЕ ПИТАТЬСЯ НЕ ПО ПРИНЦИПУ «ВСЕГО ПОНЕМНОЖКУ», А СТРОГО ПО ОЧЕРЕДИ. ТО ЕСТЬ МЯСО С ГРИБАМИ НЕЛЬЗЯ, КУРОЧКУ, СКАЖЕМ, С РИСОМ — ТОЖЕ. И ЧТО ОБИДНО: САЛО С КАРТОШЕЧКОЙ — ВООБЩЕ ПОГИБЕЛЬ. ЕЖЕЛИ ПО УМУ, ТО НА ЗАВТРАК ВЫ ДОЛЖНЫ, К ПРИМЕРУ, КУШАТЬ МОЛОЧНЫЕ ПРОДУКТЫ (НО ТОГДА НИКАКОГО КОФЕ), ОБЕДАТЬ ЧИСТО КУСКОМ СТЕЙКА, А УЖИНАТЬ, СКАЖЕМ, ОВОЩНЫМ РАГУ. ЖИТЬ БУДЕТЕ ДОЛГО, НО БЕЗ УДОВОЛЬСТВИЯ.
Придя к неутешительному выводу, что большинство из нас ускоренными темпами мчится навстречу костлявой с косой, давайте тогда постараемся прожить немногое, что нам осталось, как можно лучше. С музыкой, пока мы быстро едем (а не когда тихо несут).
Итак, вернёмся к родной тематике. Оказывается, динамики тоже лучше «питать» раздельно, то есть каждую головку от своего канала усиления. Но здесь главное не в том, конечно, что тем самым продлятся её дни. (Здесь может повернуться и так, и эдак, о грустном — позже.) «Лучше» в данном случае означает, что лучше будет для звука. Усилитель, как и любое почти радиотехническое устройство, лучше себя ведёт, работая в узком диапазоне частот. Когда частоты сигналов сильно различаются, то в нём возникают специфические искажения, называемые интермодуляционными. Сейчас не важно, какова природа этих искажений, существенно лишь то, что спектр усиливаемого сигнала обогащается дополнительными составляющими, которые наиболее заметны именно тогда, когда исходные частоты различаются в десять и более раз. Если же на усилитель поступает сигнал с относительно узким спектром, то эта проблема практически отпадает. Есть особенности и более тонкого свойства. Как мы знаем (и вы тоже, поскольку читали материал «Диета для динамиков» в №11 за 2000 год), амплитуда низкочастотных составляющих в музыкальном сигнале заметно выше, чем высокочастотных. Как результат — большой низкочастотный ток вызывает импульсное выделение тепла на кристалле транзистора, изменяя его свойства, и на этом фоне слабосильный высокочастотный сигнал совершенно незаслуженно искажается. И в этом ещё один резон использовать для разных частотных полос хотя бы два усилителя. Добавим сюда ещё практический довод, состоящий в том, что при «раздельном питании» динамиков можно гораздо легче и точнее согласовать их по уровню. Вспомним: в пассивных кроссоверах обычно предусматривается аттенюатор твитера на два-три положения, но если отдача твитера недостаточна, то здесь он бессилен, а когда головки работают со своими усилителями, то всех делов-то — подкрутить усиление.
Теперь о факторе безопасности, как обещано. В принципе, при поканальном усилении и активной фильтрации вероятность перегрузки акустики резко уменьшается. Ведь как чаще всего гибнет акустика? Усилительный тракт перегружается мощными низкочастотными сигналами, возникает ограничение (клиппинг), при котором в выходном сигнале появляются гармоники, все как есть — высокочастотные. Они через пассивный кроссовер беспрепятственно проходят на пищалку, и она того. Здесь выходит, что чем меньше мощность усилителя и больше аппетит слушателя, тем более вероятна гибель ВЧ-излучателя от тех составляющих, которых в исходном музыкальном сигнале и не было. Активная фильтрация эту проблему снимает. Из исходного сигнала выделяются нижние, средние и верхние частоты, и перегрузка НЧ-канала никак не скажется на ВЧ-динамике. Все гармоники останутся на мидбасе, скажем, а ему это как слону дробина.
Есть, правда, обратная сторона фактора безопасности при поканальном усилении. В такой конфигурации пищалки подключены к выходу соответствующего усилителя напрямую, и появление на выходе даже небольшой постоянной составляющей, например, при переходных процессах включения-выключения, может повредить нежную звуковую катушку пищалки. Для предотвращения такой беды (тем менее вероятной, чем более породистый усилитель применяется в тракте) некоторые практики советуют в цепь пищалки все же устанавливать «страховочный» конденсатор.
Главный же минус поканального усиления — дополнительные расходы. Отдельный усилитель (усилители) плюс активный кроссовер — всё это стоит денег. Поэтому неслучайно, что в другом тесте этого номера подобрались усилители, которые как раз очень подойдут для многополосных активных систем. Есть ещё один минусок, о существовании коего многие подозревают, но доказать или опровергнуть не могут: пассивные кроссоверы лучших моделей акустики проектируются под конкретные головки и часто попутно корректируют их АЧХ. Активные фильтры в общем случае этого делать не могут. Не общий случай — это возможность, реализованная в большинстве грамотных активных кроссоверов, управлять суммарной АЧХ вблизи частоты раздела, сдвигая или раздвигая частоты среза ФВЧ и ФНЧ, а иногда и двигая частоту раздела. Погрешности АЧХ можно скорректировать и эквалайзером, но за это придётся заплатить не только презренным металлом, но и дополнительными шумами, искажением ФЧХ, переходной характеристики и ещё бог знает чего. В общем, простор для творчества и повод для его мук остаются, просто приобретают новый грани и более высокие идеалы.
Факт остаётся фактом: очень многие эксперты сходятся во мнении, что одна и та же акустика в активном варианте звучит лучше, чем в пассивном. В нашей отрасли выигрыш в качестве звучания, подозреваю, может быть востребован не всеми, но зато гибкость в настройке многополосных активных систем придётся как нельзя более кстати. Если постараться, то реализовать такую систему можно и с использованием встроенных кроссоверов усилителей, но во многих случаях их возможности для этого недостаточны. Например, для работы с пищалками верхнюю границу ФВЧ надо дотянуть до шести, лучше — до семи килогерц. Если «замахнуться» на передние басы, то ФВЧ должен иметь верхнюю границу хотя бы 350 Гц, а лучше все 500. Усилители, у которых фильтры имеют такие возможности, можно пересчитать по пальцам одной руки. А есть ещё полосовой фильтр, который нужен для работы с мидбасом или же среднечастотником. Верхняя граница тут будет совпадать с нижней границей ФВЧ твитера, то есть должна «добивать» до 6 — 7 кГц. А нижняя граница в идеале должна регулироваться в пределах от 80 и до 600 Гц. Если возможности регулирования ограничены диапазоном, скажем, 80 — 150 Гц, то сюда можно подключить только мидбас, то есть кроссовер рассчитан только на работу двухполосного фронта с сабвуфером. Если диапазон регулирования достигает 250 — 300 Гц, то такой кроссовер уже не грех использовать с «нормальной» трёхполосной системой: низкочастотник, среднечастотник (можно сказать и «мидрейндж», но мне это слово не нравится) и пищалка. Правда, не всякий среднечастотник справится с этим диапазоном. Если он с конусным диффузором — то да, без проблем, а вот с купольной головкой могут быть проблемы. Частота резонанса у купольного среднечастотника намного выше, чем у диффузорного, и нижняя граница рабочего диапазона должна соответствовать. Лучшие (по этому показателю) купольные головки могут играть от 400 — 450 Гц. Остальные требуют, чтобы полоса частот была ограничена снизу пределом 500 — 600 Гц. Вот тут-то и понадобятся значения, о которых шла речь.
Большинство кроссоверов, называемых в документации изготовителя трехполосными, предназначены, в первую очередь, не для работы в трёхполосной системе, а для системы Бас/Фронт/Тыл, то есть с одним ФНЧ и двумя ФВЧ. Конечно, для этого не обязательно огород городить: такую фильтрацию можно без проблем организовать и фильтрами усилителей, но будем считать, что это тот случай, когда активный кроссовер приобретается «на вырост». Есть и ещё одно достоинство такого варианта: если кроссовер позволяет повысить уровень сигнала, то таким манером можно понизить проникновение помех в систему. Главное, чтобы на приёмной стороне, в усилителях, хватило диапазона регулирования чувствительности. Вот поэтому мы в таблице технических характеристик приводим значения максимального коэффициента передачи кроссоверов — это отношение выходного напряжения к входному. Во многих «кроссах» этот коэффициент примерно равен единице, у других же несколько больше. Минимальное значение коэффициента передачи равно нулю, то есть установить любое необходимое ослабление сигнала проблем не составит. По жизни это может понадобиться лишь в том случае, если ваша «голова» имеет выходной сигнал с уровнем, превышающим возможности усилителя. Сами же кроссоверы (по крайней мере, те, что вошли в сегодняшний тест) без труда пропустят через себя сигнал любого уровня, который только может выдать головное устройство. У всех из них первые признаки перегрузки возникают при уровне выше 7 — 10 В (RMS). Для ориентира мы приводим в таблице показатели максимального входного и выходного сигнала.
Естественно, от максимального уровня будет зависеть и отношение сигнал/шум, даже при одном и том же напряжении шумов. Изготовители, пользуясь своим полным на это правом, приводят отношение сигнал/шум, отнесённое к максимальному «проходному» уровню. Загвоздка только в том, что головное устройство никогда не сможет (и слава Богу) «добить» до этого максимума. Скажем, если для кроссовера с максимальным уровнем сигнала 10 В приводится отношение сигнал/шум, равное 100 дБ, а головное устройство выдаёт лишь 1 В (таких немало), то для него уровень шумов кроссовера будет всего лишь -80 дБ, это по нынешним временам не восьмое чудо света. Поэтому мы для всех кроссоверов приводим отношение сигнал/шум, измеренное относительно сигнала 1 В при коэффициенте передачи, равном единице. Надо понимать это таким образом, что если у вашего источника на выходе, к примеру, двухвольтовый сигнал, то «для него» уровень шумов кроссовера будет на 6 дБ лучше, а если наоборот, 0,5 В, то на 6 дБ хуже. Говорено же было: «головы» с высоким уровнем выхода — лучше. Велико — не мало.
Переходное затухание, по моему сугубо личному мнению, является среди объективных показателей современной аппаратуры наиболее ощутимым субъективно. То есть, чем оно выше, тем лучше удаётся сохранить построение звуковой сцены. (И пожалуйста, не надо мне напоминать, что в виниловых проигрывателях — с головками MM — показатель в 30 дБ считался чуть не рекордным. Другие времена, знаете ли, другие децибелы.)
Значения этого и некоторых других показателей зависят от того, на что устройство нагружено. Для усилителя номинальная нагрузка составляет 4 Ом, здесь всё просто. Для кроссоверов и других малосигнальных устройств единого стандарта нет. Мы при измерении вход и выход замыкаем на резисторы 1 кОм. В реальных условиях выходное сопротивление предшествующего устройства часто меньше, а входное последующего — больше. И то и другое будет способствовать (хотя и ненамного) более низким шумам и более высокому переходному затуханию. Так что приведенные значения — случай пессимистический.
Рабочий частотный диапазон для кроссовера может означать только сумму диапазонов всех частотных полос, то есть нижняя граница берётся из низкочастотного канала, а верхняя из — высокочастотного. Для нас наибольший интерес представляет нижняя граница диапазона, которая сразу показывает, есть ли в НЧ-канале фильтр инфра-НЧ (он же «сабсоник»). Что же касается коэффициента нелинейных искажений, то мы его измеряли больше из интереса — очень уж привлекательные цифры фигурируют в некоторых наставлениях. Измерения проводились при сигнале 1 В и при коэффициенте передачи, равном единице. А раз уж померили, то и нет причин скрывать результаты от читателей: не в наших это правилах. Впрочем, эти цифры лишний раз подтверждают известный факт, что в правильно спроектированном слаботочном устройстве нелинейности практически отсутствуют.
Ну, а теперь посмотрим, что могут нынешние активные кроссоверы, как могут, и какое из них можно сделать практическое употребление.