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Crossover e prezzo È noto da tempo che un leggero cambiamento nelle frequenze di crossover delle bande dei bassi e dei medi in un sistema a tre vie può avere un notevole effetto sul suono. In diverse parti della gamma di frequenze udibili, l'orecchio umano utilizza modi diversi per determinare la direzione della sorgente sonora. Nella gamma delle medie frequenze che ci interessano, predomina il meccanismo di fase della percezione, basato sulla differenza di distanze tra la sorgente sonora e le orecchie. I confini di questo intervallo (da 350 a 1700 Hz) sono determinati dalle dimensioni della testa umana (o meglio, dalla distanza tra i padiglioni auricolari). Tuttavia, per noi ora è importante che sia le frequenze della sezione delle bande LF e MF in un sistema a tre bande, sia le loro "vicinanze" rientrino in questo intervallo critico. Poiché il crossover non può fornire una perfetta separazione delle bande, esiste una zona di azione congiunta in cui entrambi gli altoparlanti suonano contemporaneamente. Gli sfasamenti tra i segnali da essi riprodotti hanno un impatto significativo sulla formazione della scena. La somma dei segnali che si generano in questo intervallo può migliorare la messa a fuoco dell'immagine stereo o può anche offuscare la scena. Le distorsioni di fase di un impianto di qualità dovrebbero essere minime, ma questo è solo un aspetto del problema, dando spunti di ragionamento sulla musicalità di filtri di vario tipo: non è importante solo lo sfasamento assoluto introdotto dal filtro, ma lo spostamento relativo tra le bande di frequenza all'uscita dei filtri è molto più importante. Ma ne parleremo più avanti. Lo spostamento di fase e la pendenza di roll-off della risposta in frequenza (AFC) al di fuori della banda passante del filtro è determinato dal suo ordine ed è di 90 gradi e 6 dB/ottava per ordine. Cioè, il filtro del primo ordine fornisce un'attenuazione di 6 dB/ottava con uno sfasamento completo di 90 gradi, il filtro del secondo ordine fornisce un'attenuazione di 180 gradi e 12 dB/ottava e così via. Alla frequenza di taglio, l'attenuazione del filtro è di 3 dB e lo sfasamento è la metà del valore completo (ovvero 45 gradi per il filtro del 1° ordine e 90 per il XNUMX° ordine). Solo la morbidezza della flessione della risposta in frequenza nella regione della frequenza di taglio e la risposta in frequenza totale del sistema, nonché le caratteristiche di fase, dipendono dal tipo di filtro. Nei progetti industriali di crossover attivi, i filtri Butterworth, Bessel e Sallen-Key costruiti su ripetitori sono i più utilizzati. Di norma vengono utilizzati filtri di secondo ordine. Ognuno di questi tipi ha i suoi vantaggi e svantaggi. I filtri Bessel hanno la risposta di fase più uniforme (come un singolo circuito RC), ma la risposta in frequenza complessiva ha un calo di 3 dB alla frequenza di crossover. I filtri Butterworth forniscono una risposta in frequenza complessiva piatta, ma la loro risposta in fase è più ripida. Infine, i filtri Sallen-Key (filtri equicomponenti) sono molto convenienti nella produzione di massa perché (come suggerisce il nome) richiedono parti dello stesso rating e con una grande tolleranza, cosa che non è il caso dei filtri Butterworth e Bessel, che richiedono precise parti. Tuttavia, le caratteristiche di fase e frequenza dei filtri a componenti uguali sono le peggiori, quindi vengono utilizzate solo nei modelli economici. La cosa più interessante (come promesso) non è nella frequenza e non nelle caratteristiche di fase, ma nello sfasamento relativo dei segnali tra le uscite dell'HPF e dell'LPF. Per i filtri di secondo ordine, è vicino a 180 gradi su tutta la banda di frequenza, ma rimane costante solo per il filtro Butterworth. Per i filtri Bessel e Sallen-Key, lo sfasamento diminuisce in prossimità della frequenza di crossover. Il risultato della simulazione di filtri "ideali" del secondo ordine con una frequenza di crossover di 400 Hz è mostrato nella Figura 2. La risultante "gobba" sulla caratteristica di fase indica che la differenza di fase nella regione della frequenza di crossover cambia in modo abbastanza netto e anche la localizzazione della sorgente sonora apparente può cambiare di conseguenza. La stessa immagine si osserverà quando si modifica la frequenza di taglio di uno dei filtri, che a volte viene utilizzata per regolare la risposta in frequenza totale del sistema. La fase del segnale emesso dalla testina dinamica ha poco in comune con la fase della tensione ad essa applicata (è individuale per ogni tipo di testina), ma è auspicabile minimizzare distorsioni di questo tipo nel crossover. Qualsiasi filtro (sia attivo che passivo) utilizza elementi reattivi - capacità e induttanze, quindi introduce distorsioni di fase e tempo nel segnale. I filtri LF (passa basso) introducono ritardo e ritardo di fase nel segnale, che possono essere corretti in una certa misura dallo sfasatore. Utilizzando un filtro di Bessel del secondo ordine in combinazione con un tale equalizzatore di fase, è possibile ottenere un filtro con una risposta di fase perfettamente lineare. Per quanto riguarda l'HPF (High Pass), formano un anticipo di fase, che è fondamentalmente impossibile da eguagliare con l'LPF esistente. Tuttavia, in questo caso, è possibile utilizzare un filtro funzionale aggiuntivo (AFF) per formare il segnale in banda alta. Il segnale di uscita di un tale filtro si ottiene sottraendo dal segnale di ingresso la sua parte che ha attraversato il filtro passa-basso. Ovviamente, in questo caso, le distorsioni di fase vengono compensate e la differenza di fase dei segnali all'uscita dell'LPF e dell'FDF rimane costante su tutta la banda di frequenza. Tuttavia, i filtri della funzione aggiuntiva presentano uno svantaggio significativo: la pendenza della caduta della risposta in frequenza è di soli 6 dB / ottava, che a volte può essere insufficiente. A proposito, secondo questo schema, i crossover vengono eseguiti con regolazione sincrona della frequenza di crossover delle bande adiacenti. Viene regolata solo la frequenza di taglio passa-basso e la banda delle alte frequenze viene modificata in modo sincrono utilizzando il filtro della funzione ausiliaria. Per sintonizzare la frequenza di taglio nel filtro attivo, è necessario modificare in modo sincrono i valori dei collegamenti di impostazione della frequenza. I potenziometri vengono utilizzati per regolare uniformemente la frequenza di taglio. È facile calcolare che per sintonizzare il filtro di secondo ordine è necessario un potenziometro a quattro sezioni (per due canali). Al fine di ridurre i costi negli ultimi anni, i modelli di amplificatori economici utilizzano sempre più filtri di secondo ordine semplificati, in cui solo un collegamento è sintonizzato in frequenza. Tali filtri non possono essere attribuiti a nessun tipo specifico, perché un filtro "ideologicamente coerente" si ottiene solo in una delle posizioni estreme del regolatore. Infine, nella sezione dei bassi dei crossover incorporati di alcuni amplificatori, viene utilizzato un filtro passa-alto a Q variabile, che consente di ottenere un aumento della risposta in frequenza nella regione della frequenza di taglio fino a 10 dB. Questa soluzione elimina uno stadio di amplificazione dei bassi separato, ma allo stesso tempo introduce significative distorsioni di fase. In questo caso, questo è abbastanza accettabile, perché a una frequenza di 30 ... 40 Hz, lo sfasamento non viene percepito a orecchio. Tuttavia, nella gamma delle frequenze medie, dove funziona il meccanismo di fase della localizzazione della sorgente del segnale, è desiderabile utilizzare filtri lineari di fase per costruire meglio la scena frontale. Ciò eliminerà la "sfocatura" della scena e aumenterà la precisione della localizzazione delle sorgenti di segnale apparente, in particolare con emettitori di bassi e medi separati spazialmente. Pubblicazione: www.bluesmobil.com/shikhman Ti consigliamo articoli interessanti sezione L'arte dell'audio: ▪ Come fare una piccola scatola grande o qualcosa di imbottitura ▪ Catturare le pulci scientificamente ▪ Amplificatore di riproduzione sul chip K157UL1 Vedi altri articoli sezione L'arte dell'audio. Leggere e scrivere utile commenti su questo articolo. 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