Навигация по сайту Моя кладовка

Активный кроссовер для биампинга

Программа для рассчета кроссовера

Я несколько обновил некоторые картинки - как оказалось, в схему и расположение деталей закралась небольшая перепутанница - ничего страшного, но нумерация элементов в монтаже не соответствовала схеме. Да и на самой схеме неправильно было показано подключение С4 (левый вывод). Теперь все правильно, и, самое главное, все это соответствует печатной плате. Печатная плата не изменилась! Там все правильно! Перепутанница была только на этой страничке сайта.

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. 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 на сделают (конденсаторы-то все равно большие и именно они определяют размеры платы), а паять их несложно. По этой же причине я использовал микросхемы в DIP корпусах - паять просто. SMD конденсаторы использовать нельзя - они керамические, и могут испорить качество звучания.

Схема практически не изменилась (это один канал стереоварианта) - фильтры Баттерворта 3-го порядка ВЧ и НЧ:

Входной конденсатор С0 "отрезает" постоянку 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 расчитать 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 фильтра. Сам фильтр можно рассчитать по этой программе. 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 измерял АЧХ по старинке, при помощи генератора (с низкими искажениями), частотометра 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" ОУ использовать не рекомендуется - разницы не услышите, а проблем с устойчивостью и ВЧ помехами огребете. Более "простые" ОУ будут работать весьма неплохо - глубина ООС большая и искажения хорошо компенсируются.

Сама плата в стереовариенте получилась чуть больше спичечного коробка. Я считаю, что стремиться сделать кроссовер еще более миниатюрным нет смысла: качественные конденсаторы все равно большие, а если элементы "притулить" слишком тесно, то получатся лишние паразитные емкостные связи, да и "соплю" между дорожками легче заполучить.

Скачать плату в формате SprintLayout 5.0, схему и монтаж

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) - ровная-преровная! Видно, что у НЧ динамика на частоте 5...7 кГц резкий выброс, связанный с переходом диффузора в зонный режим работы. И где он, этот выброс после фильтра 3-го порядка? (на самом деле выброс еще меньше, это еще из ВЧ динамика сигнал попадает). Попробуйте так настроить пассивный фильтр! И учитывайте, что подавить выброс 2-м, а тем более 1-м порядком не выйдет!

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. Это другая колонка с другими динамиками. Волнистость АЧХ - влияние помещения (надо сказать вполне неплохое), а спад ниже 800 Гц - особенности измерения.

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 - глядшь, и лучше было бы! На самом деле, настройке пассивного кросовера 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-отматывать катушек и параллелить конденсаторов! 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. здесь.

 

29.03.2009

Счетчик 

Яндекс.Метрика