В первой части статьи мы познакомились с последовательными пассивными кроссоверами, уяснили основные принципы их работы, достоинства и недостатки. Настало время рассмотреть пути практической реализации двухполосного последовательного кроссовера первого порядка для реальных головок.
Основными недостатками пассивных кроссоверов последовательной архитектуры являются низкая крутизна формируемых ими срезов АЧХ и практически полное отсутствие защиты пищалки от постоянного напряжения на выходе усилителя. с первым недостатком можно бороться, используя резонансные свойства последовательного кроссовера и подбирая элементы для получения квазивторого порядка, второй же (в рамках топологии 1 порядка) к сожалению, непобедим.
Стоит отметить, что здесь есть еще один "подводный камень" последовательной архитектуры, характерный только для нее, и не наблюдаемый в стандартном параллельном кроссовере. В последовательном кроссовере, некоторая часть наводимой в катушке НЧ динамика паразитной противо-ЭДС будет приложена к пищалке, что может привести к дополнительным интермодуляционным искажениям. С этим эффектом можно бороться только одним способом - снижением омического сопротивления катушки индуктивности, включенной параллельно твитеру, но, в любом случае, окончательно данную проблему последовательного кроссовера не искоренить. В случае параллельной архитектуры кроссовера противо-ЭДС НЧ головки замыкается через низкое выходное сопротивление усилителя, и не оказывает вредного воздействия на твитер.
Прежде чем приступить к практической реализации последовательного деления полос - несколько эмпирических рекомендаций и полезных советов. Весьма тщательно стоит отнестись к подбору динамических головок и предполагаемой частоты раздела последовательного кроссовера. Следует помнить, что данный тип кроссовера имеет весьма низкую крутизну срезов, особенно в случае высоких значений параметра Zeta. Низкие Zeta позволяют повысить защиту пищалки и сильнее "зарезать" возможные пики жесткости диффузора мидбаса, однако могут вызвать проблемы с устойчиостью усилителя мощности, который будет работать с проектируемой АС.
Желательно, чтобы динамики имели плоскую АЧХ в зоне предполагаемого деления полос (хотя корректировка их АЧХ возможна, о ее практической реализации будет чуть ниже), рабочие диапазоны должны перекрываться, по крайней мере на одну октаву в обе стороны от предполагаемой частоты раздела.
Также, крайне рекомендуется геометрически располагать динамики один над одним, сторого на одной вертикальной оси. Также, следует учесть, что в некоторых случаях оптимальным по включению будет реверсивное по фазе включение твитера, а окончательную настройку и доводку следует всегда проводить на слух...
Выбор оптимальной Zeta фильтра также следует проводить на слух. Практически удобнее будет рассчитать и изготовить пару кроссоверов для одной и той же частоты раздела, но с разной Zeta (скажем, Zeta =0.6-0.7 и 1.2-1.3), а потом уже двигаться в ту или иную сторону, подбирая номиналы элементов и контроллируя результат "ушами".
Эспирически установлено, что для качественных динамиков в зависимости от Zeta характерен следующий звуковой почерк:
- недодемпфированный фильтр с низкой Zeta дает слегка "выдвинутую" на слушателя сцену и, возможно, чуть более аккуратное звучание на средних частотах
- наиболее часто употребляемая Zeta=0.7 очень хорошо подходит для любителей ярко звучащих, "живых" фонограмм. Zeta=1.1-1.3 идеально подходит для "винила"
- передемпфированные последовательные кроссоверы с высоким Zeta обладают более спокойным, слегка отстраненным и "приукрашенным" звучанием и хорошо подходят для стандартного коммерческого "неаудиофильского" материала.
На рисунке 1. представлен стандартный последовательный кроссовер первого порядка для 2х полосной АС. Здесть и далее C1, L1 - основные фильтрующие элементы, формирующие собственно фильтр первого порядка. О путях и методах их подбора было сказано в первой части статьи.
Современные НЧ\СЧ головки имеют довольно высокую индуктивность, которая "отьедает" часть ВЧ диаппазона у твитера, даже несмотря на шунт в лице емкости C1. Для коррекции паразитной индуктивности мидбаса параллельно ему стоит ввести компенсатор Цобеля (элементы R1, C2 на Рис.2) Использование же подобной цепочки в плече твитера необязательно, необходимость ее введения целиком и полностью зависит от возможных "особенностей" импеданса применяемого ВЧ динамика.
В подавляющем большинстве случаев чувствительность твитера выше чувствительности НЧ\СЧ динамика. Для того, чтобы согласовать динамики по громкости и получить, по-возможности, горизонтальную АЧХ, нам потребуется "придушить" уровень ВЧ динамика при помощи аттеньюатора. Наиболее удобно это сделать так, как показано на рисунке 3.
Сопротивление R2 задает желаемый уровень аттеньюации, индуктивность L2 - нижнюю границу действия шунта. Для введения более сложных корректировок суммарной АЧХ на СЧ и ВЧ следует использовать сложный режекторный фильтр представленный на рисунке ниже.
Здесь мы вводим последовательную режекторную цепь L2, R2, C3, R3, C4. Сопротивление R2 задает желаемый уровень аттеньюации, L2 -нижнюю границу ее действия, а C3 - верхнюю. R3 вводится для дополнительной корректировки спада на ВЧ. Если требуется корректировка спада режектора в НЧ области, аналогичный резистор вводится последовательно L2б однако в его наличии зачастую нет практической необходимости. Обычно купольные твитеры имеют довольно ранний спад на ВЧ, и, для того чтобы форсировать "крайний верх" и добавить звучанию побольше "воздуха", можно использовать дополнительный "ВЧ-бустер" в лице элемента C4.
ВАЖНОЕ ЗАМЕЧАНИЕ!
Следует помнить, что, поскольку все перечисленные элементы режектора включены последовательно с нагрузкой, необходимо чтобы они выдерживали подводимую к динамикам мощность, и были самого высокого качества, дабы не ограничивать потенциал драйверов АС. Желательно использование неэлектролитических (симметричных) пленочных конденсаторов, резисторов с достаточно высокой мощностью рассеивания и катушек индуктивности с минимальным омическим сопротивлением (высокой добротностью).
Если используемый нами НЧ динамик требует дополнительной корректировки АЧХ в рабочем диаппазоне, в "земляное" плечо кроссовера можно включить еще один аналогичный последовательный режектор (элементы L3, R3, R4, C4) см. Рис.5
Невероятно, но факт - такое включение по звуку предпочтительнее чем последовательное включение двух режекторов в одном плече, друг за другом.
Шунтрирующий резистор R5 (50-100 Ом) позволяет стабилизировать нагрузку режекторных фильтров и в некоторой степени регулировать их добротность. (Рис.6)
Подключение подобных, довольно сложных кроссоверных схем к стандартным транзисторным усилителям, имеющим пренебрежимо малое выходное сопротивление, обычно не составляет никаких особых проблем. Другое дело, если подобная АС будет эксплуатироваться с ламповыми или транзисторными усилителями с малой глубиной ООС или вообще без оной. В этом случае, выходное споротивление усилителя будет достаточно высоким, и для нормальной работы подобной АС (с сохранением идеально настроенной нами АЧХ) потребуется ввести цепочку, линеаризирующую видимый усилителем сложный импеданс кроссовера. Например такую, как на рисунке 7.
Элементы L3, R5, R6, C5 призваны демпфировать горбы импеданса спроектированного нами кроссовера, таким образом, чтобы итоговое сопротивление между клеммами подключения по возможности было максимально ровным и независящим от частоты.
На этом, позвольте завершить мое повествование и пожелать всем успехов на тернистом построении АС высокой верности, для себя любимого. Надеюсь, что мои примеры позволят вам шире использовать кроссоверы последовательной архитектуры в ваших собственных проектах.
