Практическая реализация активного 3-х полосного кроссовера.

[anatol0]

Предлагаю практическую конструкцию 3-х полосного активного кроссовера с аппроксимацией по Linkwitz-Riley на State Variable Filter : http://www.rane.com/pdf/linriley.pdf

Основные особенности: суммарная плоская АЧХ, совпадение электрической фазы на частотах раздела НЧ/СЧ и СЧ/ВЧ, крутизна фильтров 24 дБ/октаву, что улучшает диаграмму направленности АС вблизи частот раздела.

Скрытый текст

Принципиально ничего нового, просто реализовано в железе. По сравнению с классической реализацией (ФВЧ/ФНЧ на 2-х последовательно включённых фильтрах Баттерворта) более удобно изменение частот раздела.
Каждый канал монтируется на отдельной плате размерами 82 х 119 мм. Используется двухсторонняя с металлизацией, маской и маркировкой печатная плата, рассчитанная на конденсаторы К71-7 или другие полистирольные или поликарбонатные габаритами до 20 х 10 мм, выводные резисторы в частотнозадающих цепях. В качестве ОУ используются NE5532 или другие сдвоенные, в корпусе DIP-8, подходящие для применения в звуковых цепях. Расчёт номиналов резисторов и конденсаторов проводится в приложенном экселевском файле. На плате кроссовера предусмотрена возможность установки винтовых клемм, в которые можно или оперативно устанавливать и заменять частотнозадающие резисторы, или установить дополнительную плату для подбора частот раздела.
При использовании в частотно-задающих цепях конденсаторов и резисторов с допуском 1% налаживание не требуется. Входной каскад выполнен по балансной схеме, так как предполагаемое основное использование кроссовера в активных АС, подключаемых длинными кабелями. При отсутствии необходимости баланса входной каскад выполняется по небалансной схеме. Вариант схемы приложен.
В схеме отсутствуют разделительные конденсаторы и устройства, предотвращающие щелчки при переходных процессах при включении/выключении. При выполнении кроссовера отдельным законченным изделием это необходимо учитывать.
Это уже второй вариант кроссовера, первый вариант был смонтирован и испытан, и показал хорошие результаты. В новом варианте незначительно изменён входной балансный каскад и в выходы полосовых буферов добавлены RC-цепочки для увеличения помехоустойчивости при работе на длинный кабель.

[свернуть]

Возможен 2-х полосный вариант, часть деталей не устанавливается, схема во вложениях. Так же 4-х полосный, на основе большего количества плат.
По вопросам приобретения можно обращаться в личку или на почту anatol0{}rambler(тчк)ru

В журнале "Радио" №7, 8 2017 вышла статья "Схемотехника активных кроссоверов"

Практическая конструкция активной трёхполоски с использованием этого кроссовера на базе АС "Электроника 50АС-61М и сравнение с исходным пассивным вариантом.

[пэмстн]

А.М. ,про оперы поподробнее...

[komradalik]

Анатолий, подскажите, можно ли прикрутить этот кроссовер с небалансным выходом к балансному входу мостового(BTL)усилителя без потери качества? Или надо покупать платы преобразования небаланс-баланс?

[anatol0]

Анатолий, подскажите, можно ли прикрутить этот кроссовер с небалансным выходом к балансному входу мостового(BTL)усилителя без потери качества? Или надо покупать платы преобразования небаланс-баланс?

Напрямую нельзя, необходимы дополнительные внешние преобразователи небаланс в баланс. Например, ОРА1632 или что-то подобное этой схеме:
Штатные буферные каскады можно не использовать, взяв сигнал с движка подстроечника.

[VladimirV]

Анатолий, почитал с интересом Вашу статью в "Радио". Там Вы пишете, что вовсе не склонны абсолютизировать активные кроссоверы и раздельное усиление по полосам.
Интересно, а почему? Я понимаю - в журнальной статье об этом не очень уместно писать, поскольку там сжатая подача материала. А тут, на форуме, можно ответить: какие недостатки есть у звукового тракта с раздельным усилением по полосам, если не брать во внимание вопросы стоимости? В сравнении с однополосным усилением и пассивным кроссовером.
Спасибо!

[OGP64]

В посте 469 была предложена практическая реализация 3-полосного фазолинейного АФЧ (подробно с концепцией можно ознакомиться здесь). Судя по частоткам АЧХ и фазы по всей полосе частот, а не только на частоте раздела, должна была получиться конфета. И она получилась! Словами это не передать, надо слышать. Возможно, причина ещё и в хороших динах. Что порадовало- лёгкость настройки и регулировки АЧХ. Подключаем измерительный микрофон к компу через микр.усилитель. Запускаем прогу, типа, Спектралаб и сиди себе-регулируй.
Даже несмотря на посредственные микросхемы временно использованные в АФЧ (TL072/071 и ОРА 2604/604) результат отличный. В дальнейшем заменю их на OPA2132/132 или подобные. Что не понравилось в Спектралабе-заваливает на Свипе и Розовом Шуме АЧХ с ростом частоты. Пришлось мерить на Белом Шуме, там хоть горизонталь сохранялась. По идее должен быть файл компенсации, но не до того было. А может просто надо попробовать другую прогу.
В качестве полосных УМ использованы клоны усилителя А.Никитина 5350.

[anatol0]

какие недостатки есть у звукового тракта с раздельным усилением по полосам, если не брать во внимание вопросы стоимости? В сравнении с однополосным усилением и пассивным кроссовером.

Просьба отнестись к следующему, как моему личному мнению.

Скрытый текст

Если не рассматривать вопросы сложности и стоимости, то построение активной многополосной АС предполагает практически жёсткую конфигурацию "динамики + многоканальный усилитель + активный кроссовер", что входит в противоречие со стандартной схемой "динамики +пассивный кроссовер + одноканальный стереоусилитель". Это связано с традицией в аудиостроении. Опять же, на мой взгляд, в индустрии выгоднее производить раздельные компоненты, чтобы можно было использовать большинство АС с большинством УНЧ. Это подбор с возможностью продажи/покупки компонентов, не говоря уже о пресловутых аксессуарах - кабелях, подставках и т.п. Любительское конструирование вынуждено всему этому следовать. Сделать, например, хороший УНЧ сейчас не то, чтобы проще - понятно, какие схемы и конструктивные решения использовать для любителей класса А, безООСных схем, Д-класса и т.п. Традиционно УНЧ является наиболее популярной конструкцией любителей, достаточно посмотреть статистику хотя бы этого форума по разделам. Для конструирования АС в любительских условиях всё гораздо сложнее, во многих случаях повторяются готовые конструкции, несмотря на возможности программного расчета и измерений. Выбор конструкций зачастую определяется возможностью приобретения именно тех головок, что использованы в опробированных конструкциях. И это несмотря на то, что именно АС с КДП определяет звучание. Кроме того, есть ещё фактор того, что УНЧ или пассивная АС являются законченным изделием, а сразу сделать в комлексе активную АС заметно сложнее. Я не отрицаю вклада усилителей, но это отдельная тема.
В настоящий момент мне наиболее привлекателен вариант из программного кроссовера на компьютере с многоканальным ЦАПом и многоканальным усилителем. Кроме того, есть ещё вариант активного аналогового кроссовера в сочетании с программной коррекцией, что позволяет получить важные дополнительные возможности коррекции АЧХ и ФЧХ (кроме порядка раздела) и использовать стереоЦАП.

[свернуть]

[VladimirV]

anatol0, Спасибо за развернутый ответ.
Собственно, меня в этом вопросе интересует более узкий аспект: в сегменте Hi-End сложность и стоимость настолько вторичны, насколько малозначима ориентация на массовый спрос. И тем не менее, превалирует именно однополосное усиление. Хотя оценивается на выставке - именно сет целиком. Загадка...

[uncleSE]

тем не менее, превалирует именно однополосное усиление

причина обозначена по моему

индустрии выгоднее производить раздельные компоненты

активная АС как бы не подлежит апгрейду

[OGP64]

Просьба отнестись к следующему, как моему личному мнению.

Полностью поддерживаю! Вопрос выбора между широкополосным и n-полосным воспроизведением для неискушённого потребителя казалось бы очевиден: зачем городить кучу усилителей (для каждой головки-свой) когда проще купить/сделать один супер-усилитель, к нему супер-АС, вкупе с прочими супер-фичами (кабели с руку толщиной, тумбы весом в тонну и пр.), чем активно пользуются маркетологи. А журналы-"Мурзилки" от аудио так зас..ут мозги имеющим деньги, что вопрос о многополосных системах звучит просто странно-чудят самоделкины, всё им неймётся).
Теперь понятно, почему

превалирует именно однополосное усиление. Хотя оценивается на выставке - именно сет целиком.

. Выставки для того и проводятся, чтобы продвинуть на рынке свою продукцию.

какие недостатки есть у звукового тракта с раздельным усилением по полосам, если не брать во внимание вопросы стоимости? В сравнении с однополосным усилением и пассивным кроссовером.

Их просто нет. По любому из аспектов создания системы УМ-АС. Начиная от отличия в работе УМ на АС из нескольких полос с пассивным разд. фильтром со сложной характеристикой комплексного сопротивления и работе того же УМ на одну головку, имеющую всего один пик резонансного импеданса.
Нет танцев на грани шаманства по доводке исходной схемы фильтра. Программ по расчёту море, но ни одна не работает! Всё надо доводить до ума вручную, тратя бесценное время, особенно, если опыта в этих делах маловато. Со временем появляется чуйка, но это-результат многих лет и дано не каждому.
Нет "верчения фазы". Какой бы ни был удачный пассивник, а от этого не свободен ни один. А в фазолинейном АФЧ с этим проблемы нет. Конечно, если он реально таковой, а не просто заявлен разработчиком. Поэтому и вынуждены ваятели пассивных АС издеваться над динамиками, заставляя их работать с фильтрами 1-го порядка в области частот для них непредназначенными. И это преподносится как круть. Пусть дерьмо, но зато на "Мундорфе" и катушках из серебряной фольги с позолотой!
Лёгкость в настройке по уровню зв.давления АС, состоящих из n головок с разной чувствительностью. Весь процесс в чистом виде занимает минут 15 на одну АС. Тогда как срастить головки пассивными фильтрами в условиях квартиры, без заглушенной комнаты очень сложно, если вообще возможно...
Теперь о цене. Разговоры о высокой стоимости от лукавого. Всё зависит от того где и сколько вы покупаете. Например, если покупать микруху AD845 в ЧиД, она обойдётся вам в 420руб., а если где-то на Али, то можно найти и за 60. То же и по остальным позициям.
Можно вообще поиграть со сборками, типа TDA 4293/4294/2030/2050 и т.п. Даже с ними звук приятно удивит в сравнении с "широкополосами" на пассивниках.
Так что

Загадка...

просто отгадывается

[Ртутный]

Мне кажется, более плодотворным в качестве предмета анализа и дальнейшего подражания выбрать принципы построения профессиональных (студийных) систем звуковоспроизведения. В этой сфере доминирование многополосных активных систем практически абсолютное. А техника высокого конца - сфера мутная, вряд ли там есть какая-то единая идеология, кроме стремления к удовлетворению шкурного интереса. Из последних «достижений» отрасли: копеечный цифровой усилитель засунули в баллон лампы, не забыли подсветить теплым ламповым светом, цена - космос. И что, теперь это «чудо» надо с точки зрения техники анализировать, голову ломать?!

[Алексей Коваленко]

Их просто нет. По любому из аспектов создания системы УМ-АС. Начиная от отличия в работе УМ на АС из нескольких полос с пассивным разд. фильтром со сложной характеристикой комплексного сопротивления и работе того же УМ на одну головку, имеющую всего один пик резонансного импеданса.
Нет танцев на грани шаманства по доводке исходной схемы фильтра. Программ по расчёту море, но ни одна не работает! Всё надо доводить до ума вручную, тратя бесценное время, особенно, если опыта в этих делах маловато. Со временем появляется чуйка, но это-результат многих лет и дано не каждому.
Нет "верчения фазы". Какой бы ни был удачный пассивник, а от этого не свободен ни один. А в фазолинейном АФЧ с этим проблемы нет. Конечно, если он реально таковой, а не просто заявлен разработчиком. Поэтому и вынуждены ваятели пассивных АС издеваться над динамиками, заставляя их работать с фильтрами 1-го порядка в области частот для них непредназначенными. И это преподносится как круть. Пусть дерьмо, но зато на "Мундорфе" и катушках из серебряной фольги с позолотой!
Лёгкость в настройке по уровню зв.давления АС, состоящих из n головок с разной чувствительностью. Весь процесс в чистом виде занимает минут 15 на одну АС. Тогда как срастить головки пассивными фильтрами в условиях квартиры, без заглушенной комнаты очень сложно, если вообще возможно...
Теперь о цене. Разговоры о высокой стоимости от лукавого. Всё зависит от того где и сколько вы покупаете. Например, если покупать микруху AD845 в ЧиД, она обойдётся вам в 420руб., а если где-то на Али, то можно найти и за 60. То же и по остальным позициям.
Можно вообще поиграть со сборками, типа TDA 4293/4294/2030/2050 и т.п. Даже с ними звук приятно удивит в сравнении с "широкополосами" на пассивниках.
Так что просто отгадывается

Вы, мягко говоря, заблуждаетесь. Использование активного кроссовера не освобождает от работы по сведению АС с микрофоном. И еще большая ошибка - утверждение о "фазолинейном АФЧ". Это только на электрической стороне, где не учитываются реальные головки и корпуса. Понятно, что поставил - включил, подстроил уровни по полосам..."все работает". Самое главное себя в этом убедить - 15 минут на АС .С таким же успехом можно и пассивный кросс от балды использовать - включил и "все работает".

[VladimirV]

активная АС как бы не подлежит апгрейду

Наоборот! С активным кроссовером нет вообще вопроса по чутью разных головок - т.е. менять можно какие угодно на какие угодно, с каким угодно сопротивлением. Гораздо проще передвигаются границы раздела. Т.е. активный кроссовер дает возможность тасовать головки с легкостью. Тональный баланс при этом в паре с измерительным микрофоном настраивается за пару минут.

---------- Сообщение добавлено 19:16 ---------- Предыдущее сообщение было 19:11 ----------

Их просто нет.

Вот тут гложет сомнение. Может есть какой секрет, а просто мы его не знаем. Как в известном анекдоте про заглохшую машину...
Поиск в сети на тему проблемного звучания многополосных АС с многополосным же усилением я не нашел.

[sia_2]

Причина очень простая.
Активные АС в домашней сфере неликвидны, их почти невозможно продать, когда захочется чего-то нового или нужны будут деньги.
Соответственно, почти никто их и не покупает, даже если звук конкурентоспособен с пассивом за те же деньги.
Тем не менее примеры активных промышленных АС есть, например, Kii Three. Инновация - кардиоидный бас, существенно менее "заводящий" комнату. https://www.kiiaudio.com/acoustics.php
Корректно повторить нечто подобное в любительских условиях получится существенно дороже, чем купить готовое, это реальный хайтек.

[OGP64]

Использование активного кроссовера не освобождает от работы по сведению АС с микрофоном.

Вам, Алексей,видимо, просто поспорить хочется... В посте 605 ясно сказано, что настройка производилась с использованием изм.микрофона, микр. усилителя и компа. По ходу дела в теме уже много говорилось и об "электрической стороне" и о том, что надо смотреть не на красивые горбы, а на реально сделанную систему УМ-АС. Какого бы лешего я с 14 января 2017, когда были уже готовы и представлены в посте 469 3-полосные АФЧ стал бы тянуть с объявлением результатов? Именно потому, что не было достойных полосных усилителей и акустической системы, способных реализовать весь потенциал АФЧ. И вот, наконец, всё есть. Собрано, настроено, измерено. Всё работает как и предполагалось До этого пробовались фильтры Чантурия, Фрунзе, Делияниса, ещё кого-то, всех не упомнишь. Но всё это было сыро, со странным звучанием, несмотря на "правильные" частотки.
И ещё. Говоря о 15 минутах, я уточнил, что речь идёт о "чистом времени". Если схема измерения собрана, на столе собранный многополосный УМ с АФЧ с тремя подстроечниками на канал, а перед глазами монитор с АЧХ-крутнуть туда-сюда пару подстроечников, учитывая то, что НЧ полоса-опорная, и по ней настраиваются СЧ и ВЧ-дело нескольких минут. Получил нужную АЧХ, включи реальный тестовый CD. Уши не обманут. Так что "пассивный кросс от балды" тут не прокатит, не тот уровень.

С активным кроссовером нет вообще вопроса по чутью разных головок - т.е. менять можно какие угодно на какие угодно, с каким угодно сопротивлением. Гораздо проще передвигаются границы раздела. Т.е. активный кроссовер дает возможность тасовать головки с легкостью. Тональный баланс при этом в паре с измерительным микрофоном настраивается за пару минут.

Именно! В своём посте 606 anatol0 как раз и говорил об использовании современных цифровых процессорах, позволяющих мгновенно смоделировать желаемую полосу раздела и амплитуду. А уж перевести полученный результат в аналоговое железо не составит труда. Такая приспособа в хозяйстве бы не помешала ).

Вот тут гложет сомнение. Может есть какой секрет, а просто мы его не знаем.

А чтобы не глодало, просто возьмите и сделайте. Имея на руках готовые схемы, платы, рекомендации, остаётся только купить "железо" и собрать. И всё станет понятно без "диванных гуру".

[VladimirV]

А чтобы не глодало, просто возьмите и сделайте.

Уже делаю. С кроссовером из этой темы. Как раз в стадии сборки.

[пэмстн]

OGP64, какой окончательный вариант схемы ?

[sewerin]

Активный аналоговый кроссовер - нечто среднее между цифроактивом и "старым добрым" пассивом.
От пассива отличается демократичностью в отношении чуйки динамиков, импеданса и типа излучателей. Ну, и заветная прямая связь между усилителями и нагрузкой.
При этом остаются всё те же аналоговые иир фильтры...

Вероятно, наиболее бескомпромиссен такой вариант. Активный аналоговый кроссовер + цифровая (прямая свёртка несколько секунд без децимации, в 64 битах) коррекция времени.

[VladimirV]

один ЦАП

Не обязательно. Может быть и винил, и студийный катушечник. Это - на любителя.

всё те же аналоговые иир фильтры

А чем плохи на слух иир фильтры?
В цифре принципы фильтрации те же самые. Единственный плюс цифры - легко добавить задержки - разные по полосам.

[OGP64]

OGP64, какой окончательный вариант схемы ?

Схемы чего? АФЧ, полосного усилителя? Если АФЧ, то ссылку на исходник с формулами есть в посте 605, а реализация в 469 на 24 странице.

[sewerin]

Единственный плюс цифры - легко добавить задержки - разные по полосам.

Легко компенсировать открут фазы - за "безвредными" иир фильтрами и за акустическим оформлением НЧ динамика.