Фильтры, они же активные кроссоверы все о них. Настройки и регулировки автомобильного усилителя подробно и в деталях
Важными элементами автомобильных усилителей являются кроссоверы и регулировки. Для чего они используются и что собой представляют, мы рассмотрим в данной статье.
Чтобы сразу все новички поняли о каких «крутилках» будем говорить пару ФОТО исключительно для наглядности, модели усилителей никакого значения не имеют, все что написано в этой статье справедливо для любого автомобильного усилителя.
1. Боковая панель моноблока MacAudio Fearless 1000D
2. Боковая панель Китайского 4-х канального усилителя PIONEER 78.4
Практически все современные модели автомобильных усилителей оснащены кроссоверами. Кроссовер – специальное устройство, представленное активным фильтром (активный кто не знает потому что реализован схемотехнически на операционных усилителях ОУ, т.е микросхемах), с помощью которого в исходящем аудиосигнале можно выделить нужный диапазон частот для последующего усиления в точности сосредоточиться на главном, а все лишнее отсечь — вот главная задача кроссовера. После таких фильтров сигнал поступает на кнопки где выбирается режим работы Full / L.P.F / H.P.F сразу после кнопок сигнал идет либо дополнительно в предварительный усилитель либо сразу в оконечный усилитель мощности, единого решения нет потому как у каждого производителя своя схемотехника, после мощника сигнал идет уже непосредственно на акустику или же сабвуфер смотря что выступает в роли нагрузки.
Для простой аудиосистемы вполне достаточно усилителя с минимальным набором фильтров, которые необходимы для разделения высоких и низких частот. Не стоит также забывать и о возможном будущем обновлении аудиосистемы. Поэтому, если такая вероятность или возможность в будущем не исключается, то лучше приобрести усилитель с дополнительным набором фильтров.
• Если у Вас дорогая автомагнитола элитного класса, скорее всего в ней имеется встроенный аудио процессор, так называемые процессорные головные устройства (магнитолы). Они с легкостью могут полностью заменить кроссовер, самостоятельно выполняя функции фильтрации аудио сигналов. В таком случае вполне подойдет усилитель без кроссовера т.е с прямым трактом кстати такие усилители очень приятно звучат. Усилители разного типа с одинаковым набором фильтров могут отличаться друг от друга по качеству звучания из-за применения разного качества комплектующих, а также удобству настройки. Это объясняется разными возможностями кроссовера на практике.
• Большинство недорогих усилителей имеют кроссоверы со встроенным заводским значением частоты среза, т.е уже внутри по схемотехнике «выставлена» фиксированная частота обычно производители ее выбирают 80 Гц и нифига)) Вы с ней не сделаете то есть не измените. Более дорогие модели позволяют самостоятельно регулировать данный параметр что в принципе намного лучше Вы сами можете подстроить фильтр непосредственно под свои конкретные компоненты системы и добиться лучшей отдачи в звуке. Такие усилители более предпочтительны и удобные в использовании, поскольку позволяют выбрать нужную частоту среза.
• Еще один важный параметр для кроссовера – крутизна затухания. Величина измеряется в дБ/окт. Минимальное значение характеристики среди допустимых, которое позволяет получить хороший звук, составляет 12/24 дБ/окт. Возможность для настраивания данного параметра также имеется в современных моделях усилителей. Более крутое значение спада устраняет эффект центра звучания баса сзади салона автомобиля. Это позволяет построить высокое качество звучания и получить полноценную звуковую сцену во всем диапазоне допустимых частот. Давайте рассмотрим более подробно:
Допустим, кроссовер имеет частоту среза равную 1000 Гц. Это означает, что один из его фильтров срезает все частоты ниже 1000 Гц и пропускает только частоты выше 1000 Гц. Такой фильтр называют high-pass фильтром. Другой фильтр, пропускающий частоты ниже 1000 Гц называется low-pass. Графически работа этого кроссовера представлена на рисунке слева. Точка пересечения двух кривых есть частота среза кроссовера равная 1000 Гц. В трехполосных кроссоверах присутствует еще и среднечастотный фильтр (band-pass), который пропускает только средний диапазон частот (приблизительно от 600 Гц до 5000 Гц.) На рисунке справа изображена частотная характеристика трехполосного кроссовера.
Порядок чувствительности — это отношение интенсивности выходного сигнала (dB) кроссовера к частоте входного сигнала при условии, что интенсивность входного сигнала постоянна. Обычно чувствительность (крутизну среза) характеризуют как отношение dB/octave. В силу многих математических причин чувствительность кроссоверов всегда кратна 6 децибелам на октаву (6 dB/octave). Кроссовер первого порядка имеет чувствительность 6 dB/octave. Кроссовер второго порядка имеет чувствительность 12 dB/octave, третьего порядка — 18 dB/octave, и чувствительность кроссоверов четвертого порядка равна 24 dB на октаву.
Рассмотрим low-pass фильтр третьего порядка с частотой среза равной 100 Гц. Этот кроссовер пропустит только частоты ниже 100 Гц, а частоты выше 100 Гц срежет. Срезание частот будет происходить следующим образом: все частоты выше 100 Гц будут терять на выходе из фильтра свою интенсивность кратно 18 dB в зависимости от октавы, в которую они входят. То есть, частота в 200 Гц (первая октава выше частоты среза) потеряет свою интенсивность на 18 Дб, интенсивность частоты в 400 Гц (вторая октава) упадет 36 Гц, а третья октава (800 Гц) ослабеет на 54 Дб. И так далее, все последующие октавы будут ослабевать кратно 18 Дб. Менее чувствительный low-pass фильтр первого порядка с частотой среза в 100 Гц будет делать тоже самое, только ненужные октавы будут ослабевать не на 18 Дб, а на 6 Дб. Как видим, фильтры, из которых состоят кроссоверы, не могут сразу срезать ненужные частоты, а делают это постепенно, с разной чувствительностью в зависимости от своего порядка. Ниже на картинках графики как это работает на практике в действии.
• Настройка активного кроссовера. Самое важное в настройке кроссовера — это правильный выбор частоты среза. Если мы имеем трех полосный активный кроссовер, то значит перед нами стоит задача в определении двух точек (частот) среза. Первая точка определяет частоту среза для сабвуфера (low-pass) и начало средне частотного диапазона для мидвуфера (high-pass). Вторая точка определяет частоту окончания среднего диапазона (low-pass) и отправную частоту высокочастотного диапазона для твитера (high-pass). Самое главное, при установке частот среза кроссовера помнить о частотных характеристиках динамика и не в коем случае не нагружать динамик частотами, которые не входят в его рабочий диапазон. К примеру, если сабвуфер немного гремит или издает гул (неприятный резонанс корпуса автомобиля) значит он перегружен нежелательными для него средними частотами (выше 100 Гц). Перенесите частоту среза (low-pass) на отметку 75 Гц и/или установите, если возможно, чувствительность на 18 Дб или 24 Дб на октаву. Напомню, что увеличение порядка чувствительности кроссовера (величина dB/octave) более качественно срезает ненужные частоты, не давая им просачиваться через фильтр. Порядок чувствительности high-pass фильтров для мидвуфера можно оставить на 12 Дб/октава (для «мягких» среднечастотных динамиков). Подобная настройка активного кроссовера называется асимметричной. В этой таблице приведены начальные величины частот среза для различных типов динамиков при настройке активных кроссоверов.
• В случае отсутствия на головном устройстве линейных выходов, полезным может стать наличие выходов на усилителе. Наибольшую гибкость имеют выходы, принимающие отфильтрованные сигналы. Примером устройства с данными характеристиками является двухканальный усилитель FP Dual Monitor высшего класса из серии Focal Power. Данная модель имеет встроенный цифро-аналоговый преобразователь (DAC) и современный сверхмощный цифровой аудио процессор.
• Одним из фильтров, которые используются в усилителях, является ФИНЧ (фильтр инфранизких частот). Он же известен как сабсоник Subsonic и особо полезен при наличии фазоинверторного сабвуфера. Предназначение ФИНЧа – удаление сверхнизких частот, которые совершенно бесполезны при воспроизведении музыки, во первых мы их не слышим от природы, во вторых это позволяет защитить динамик от чрезмерных колебаний диффузора и не дает израсходовать лишнюю мощность усилителя, продлевая срок его эксплуатации. Данный фильтр обычно отделяют от кроссовера и считают его самостоятельным компонентом аудиосистемы, но он практически ничем не отличается от других фильтров.
Естественно, кроссоверы отличаются друг от друга не только удобством использования и техническими возможностями, но и качеством. Усилители Hi-end класса существенно «выигрывают» по отношению к усилителям бюджетного варианта по качеству элементной базы, участию в процессе прохождения звукового сигнала, технике расположения схемы секций кроссовера. Ярким примером устройств элитного класса со встроенным кроссовером высококачественной реализации являются усилители Audison (модельный ряд Thesis TH). Данные усилители имеют широкие возможности настройки всех доступных параметров, способны устранять искажения при прохождении звукового сигнала.
Регулировки — еще один важный элемент автомобильных усилителей. Они бывают нескольких видов: Level, Full, Bass Boost, Low (High) Frequency, Subsonic, 4/3/2ch. Рассмотрим более конкретно каждый из них:
• Level – используется для согласования уровня чувствительности усилителя с автомагнитолой (громкость звучания).
• Фильтр Bass Boost (Bass EQ) — используется для усиления и корректирования низких частот (басов). Простые модели имеют встроенный переключатель частот с единичным значением уровня усиления (чаще всего +18 Дб). У более сложных моделей специальный регулятор позволяет плавно изменять уровень усиления.
• Фильтр типа High Frequency используется для выравнивания высоких частот. Диапазон частот, что находится ниже требуемого для фильтра значения, воспроизводится с помощью саба.
• Регулировка Low Frequency производит корректировку уровня низких частот. Диапазон частот, которые выше заданного значения отсекается и воспроизводится акустической системой автомобиля, т.е вашими колонками.
• Функция Full — используется для работы на широкополосный сигнал, еще его называют как звук в полную полосу.
• Фильтр Subsonic – используется для корректирования инфранизких частот воспроизведения. Это дает возможность предотвратить механические неисправности сабвуфера.
• Переключатель 4/3/2ch используется в 4-х канальных усилителях. Дает возможность переводить режим работы на 2, 3 или 4 канала в случае необходимости.