Активный кроссовер для биампинга
Активный кроссовер для биампинга содержит два фильтра — фильтр нижних частот (ФНЧ — Low Pass) и фильтр верхних частот (ФВЧ — High Pass). Он разделяет входной сигнал на две полосы частот. Каждая полоса усиливается своим усилителем и подается на свой динамик. В результате получается биампинг, который создает очень хороший правильный звук.
Биампинг — очень хорошая штука, и наконец настала пора его внедрения в мою аппаратуру (в ресивер). Прошли все предварительные тесты и пробы. Ну и наконец появился новый вариант кроссовера. Это дальнейшее улучшение первой модели кроссовера. Разница в том, что я разработал его под качественные пленочные конденсаторы типа К73-17, К73-44, К78-16, EPCOS и др. (поэтому в плате много «лишних» отверстий для конденсаторов разных габаритов). Кроме того, чтобы уменьшить габариты платы, я использовал SMD резисторы размера 1206 — более мелкие погоды не сделают (конденсаторы-то все равно большие и именно они определяют размеры платы), а паять их сложнее. По этой же причине я использовал микросхемы в DIP корпусах — проще паять. SMD конденсаторы использовать нельзя — они керамические, и могут ухудшить качество звучания.
Схема практически не изменилась (это один канал стерео варианта), в кроссовере используются фильтры Баттерворта 3-го порядка ВЧ и НЧ:
Использование именно активного кроссовера для биампинга очень выгодно, а применение фильтров Баттерворта позволяет получить такие преимущества:
- Оба фильтра кроссовера (ВЧ и НЧ) имеют максимально плоскую амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) в полосе пропускания. Поэтому все частоты диапазона будут воспроизводиться с максимально одинаковой громкостью.
- Фильтры 3-го порядка дают хорошую скорость спада АЧХ в полосе затухания. В результате все «вредные» частоты будут хорошо подавляться.
- Сигнал с фильтра НЧ кроссовера через свой усилитель подается на НЧ/СЧ динамик (мидвуфер), а с фильтра ВЧ через свой усилитель подается на ВЧ динамик (твиттер). Звук каждого из динамиков суммируется и получается полный диапазон сигнала. Применение таких фильтров дает плоскую суммарную АЧХ. Это значит, что громкость всех частот получившегося звука будет одинакова.
Входной конденсатор С0 «отрезает» возможное постоянное напряжение на входе. И одновременно (совместно с резистором R0, который должен лежать в пределах 33…68 кОм) является сабсоник-фильтром — снижает уровень низких частот, ниже частоты среза, его можно рассчитать так:
С0 [мкФ] = (4…5) / Fmin [Гц]
Это для значения 47 кОм, если R0 имеет другое значение, то во сколько раз R0 больше, чем 47 кОм, во столько же раз С0 должен быть меньше, чем по формуле, и наоборот. Частоту среза лучше выбирать раза в 2…3 ниже, чем самая низкая рабочая частота вам требуется. Исключение составляют случаи, когда ну очень нужно обрезать низкие частоты, то в формулу подставляем нижнюю рабочую частоту.
Резистор R7 регулирует уровень верхних частот — обычно отдача ВЧ динамика выше, и сигнал для него приходится ослаблять. Это важно в биампинге — иначе возможен частотный дисбаланс. Здесь использован многооборотный подстроечный резистор — и герметичный (пыль не попадает и не изменяет сопротивления), и позволяет точно отрегулировать уровень сигнала. Резисторы R8, R9, R10 позволяют «отвязать» блок от источника питания и возможных земляных петель (чтобы кроссовер можно было бы без проблем встроить в уже существующую аппаратуру). Конденсаторы С7…С10 — фильтры питания. Они должны быть одинаковыми для «+» и «-» питания.
Номиналы некоторых деталей не указаны — они зависят от частоты среза фильтров. Сами фильтры можно рассчитать по этой программе расчета кроссовера. Только нужно, чтобы сопротивления резисторов лежали в пределах 10 кОм…1МОм (тогда будет меньше помех и влияния кроссовера на другие блоки).
Для себя я сделал фильтр с частотой раздела около 2,5 кГц. Вот его АЧХ — идеал! Я использовал это кроссовер для биампинга в своем ресивере, при помощи которого я смотрю кино и слушаю музыку. Про это можно почитать и посмотреть фотографии на странице Биампинг фронтальных каналов ресивера.
Я измерял АЧХ по старинке, при помощи генератора (с низкими искажениями), частотомера и электронного вольтметра. Точки, в который производились измерения показаны на линиях (черным и голубым цветом). Суммарная электрическая АЧХ — практически идеальная прямая с неравномерностью не более +-0,05 дБ.
Конденсаторы желательно по возможности подобрать по емкости, но я, например, сильно не усердствовал, более-менее близкие, и все тут. Резисторы я вообще не подбирал, и вот что получилось при рассматривании через микроскоп:
Очень хорошо. Неравномерность АЧХ фильтра НЧ в диапазоне от 20 Гц не более 0,3 дБ! Ниже частоты 50 Гц влияет входной конденсатор С0, а выше частоты 1000 Гц — это уже начинается нормальный спад фильтра НЧ.
Измерения искажений показали, что они (искажения) находятся на уровне предела измерений — менее 0,002%. Это при использовании микросхемы ОРА2134РА. Более «крутые» операционные усилители (ОУ) использовать не рекомендуется — разницы не услышите, но можете получить много проблем с устойчивостью и ВЧ помехами. Более «простые» ОУ будут работать весьма неплохо — глубина ООС большая и искажения хорошо компенсируются. Однако советую избегать применения микросхем типа 4558 — я исследовал линейность микросхем операционных усилителей, у этой микросхемы довольно плохая линейность и нагрузочные характеристики.
Сама плата в стерео варианте получилась чуть больше спичечного коробка. Я считаю, что стремиться сделать кроссовер еще более миниатюрным нет смысла: качественные конденсаторы все равно большие, а если элементы установить слишком тесно, то получатся лишние паразитные емкостные связи, да и «соплю» между дорожками легче заполучить.
Микросхемы и конденсаторы находятся с верхней стороны платы, резисторы (кроме R7) — с нижней.
Очень важный момент: плата двухсторонняя и отверстия имеют сквозную металлизацию. В любительских условиях ее сделать практически невозможно, а без металлизации может быть непропай и неконтакт.
Вот АЧХ динамиков в ближнем поле, каждый из которых подключен к своему собственному усилителю, а усилители включены через этот кроссовер. При измерении работали оба динамика, поэтому сигнал ВЧ присутствовал при снятии НЧ характеристики и наоборот, создавая некоторые помехи. Но эти помехи весьма малы. Суммарная АЧХ (вычисленная) — очень ровная. Видно, что у НЧ динамика на частоте 5…7 кГц резкий выброс, связанный с переходом диффузора в зонный режим работы. Фильтра 3-го порядка этот выброс успешно подавляет (на самом деле выброс еще меньше, это еще из ВЧ динамика сигнал попадает). Попробуйте так настроить пассивный фильтр! И учитывайте, что настолько сильно подавить выброс фильтром 2-го, а тем более 1-го порядка не получится!
Тестовые прослушивания были очень успешными: заслушивался! Вот сравнение АЧХ одной и той же колонки (колонка на своем штатном месте, микрофон в точке прослушивания) со встроенным пассивным кроссовером, и при биампинге с активным кроссовером (это другая колонка с другими динамиками). Волнистость АЧХ — влияние помещения (надо сказать вполне неплохое), а спад ниже 800 Гц — особенности измерения.
У пассивного кроссовера (красная линия) есть провал на границе стыковки полос 2…4 кГц. А у активного кроссовера такого провала нет!
Конечно, мне могут сказать, что кривоватая АЧХ с пассивным кроссовером (провал в области 2…6 кГц) — следствие недостаточно тщательной настройки пассивных фильтров. Я не отказываюсь! Еще пара недель настройки и возможно было бы лучше. На самом деле, настройке пассивного кроссовера сильно мешала зависимость сопротивления и индуктивности динамиков от частоты (а они еще и от амплитуды зависят!). Активный кроссовер параметры динамика вообще не чувствует, поэтому АЧХ получается наилучшей. Кроме того, если вспомнить, сколько для пассивного фильтра пришлось доматывать и отматывать катушки и параллелить конденсаторы! Жуть! А тут сразу раз, и заработало! Нужно было только выбрать частоту раздела, и подкрутить подстроечник, чтобы установить уровень на ВЧ.
PS. У меня есть платы промышленного изготовления, как заказать, см. Купить печатную плату.
Активный кроссовер.
Акустика
Настраиваем частоты среза на каждой частоте и вперед на усиление потом на акустику.
Вроде так.
Вопрос в том, что нужно иметь кроме слуха и этих аппаратов, чтобы все заиграло.
Нужно ли все-таки убирать фильтра из колонок и соединять на прямую с динамиками.
Ну и прочее.
//Нужно ли все-таки убирать фильтра из колонок и соединять на прямую с динамиками.
да. Что влечет за собой применение измерительной аппаратуры.
Вотименно.Реализация Кросса в Ас учитывают реальное сложное поведение головок, и переложение этой задачи на активное разделение,тем паче когда полос больше двух- тут нужно мерять и непосредственно акустически
Я использую. Триампинг на основе трех мощников Diatone: DA-A15DC — НЧ, DA-A10DC — СЧ, DA-A10 — ВЧ. Акустика — несерийная, экспериментальная модель Technics 1967 года выпуска, из которой я изъял штатный пассивный кроссовер. Все включено, разумеется, через активный кроссовер Pioneer:
C22 — Audio Research EC-2 — MC30x4 — A7
Активный кросс заметно лучше, чем пассивный на суперкомпонентах, при том, что активный кроссовер получается дешевле пасивного. Правда, цена концов Х2.
P.S. В моём случае изначально не было проблем с мощностью; биампинг реализован именно с целью уйти от пассивных фильтров.
Единственный недостаток би(три и т.д.)ампинга — цена вопроса.
// Единственный недостаток би(три и т.д.)ампинга — цена вопроса.
не вопрос. Его нужно было прояснять, это раз. И прояснять правильно, это два.
Вадим, вы » отрубали» кросс Альтеков? Напрямую на ДГ( что естессно?) цепляли ?
( ЗЫ. Без приколов, как батя учил, естессно!!)
У мультиампинга, кроме стоимости вопроса, есть гораздо более серьезный недостаток — ЖЕСТКАЯ НЕОБХОДИМОСТЬ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ за результатом, т.е. выражаясь проще, нужны измерения. Иначе дрянь получается такая, что ну его нах.
Само собой, а иначе какой смысл в биампинге?
| Цитата |
|---|
| гораздо более серьезный недостаток — ЖЕСТКАЯ НЕОБХОДИМОСТЬ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ за результатом, т.е. выражаясь проще, нужны измерения |
С необходимостью измерений спорить было бы глупо, но это вряд ли можно считать серьёзным недостатком, поскольку проблемой не является. Кроме того, имея определённый опыт, вполне можно отсроить систему и по розовому шуму, например (если, конечно, уши растут не на заднице).
Архив Форума Hi-Fi.ru
По 23-5-2020
Портал Hi-Fi.ru более не предоставляет возможностей и сервисов по общению пользователей