Легенды и мифы «последовательных миров» или, что такое последовательный кроссовер (обсуждение)

[SOVA]

Не всё так просто.
Первое:

Цитата:

Сообщение от Cobox

Как видно из рисунка, последовательные кроссоверы подобны своим параллельным «братьям» и состоят из одной емкости и одной индуктивности. Однако, в отличие от последних, (и в этом заключена вся их прелесть!) они сохраняют принцип тождественного равенства суммы подводимых к излучателям напряжений выходному напряжению усилителя
--
электрическая сумма напряжений, подводимых к звуковым катушкам излучателей, будет ВСЕГДА ТОЖДЕСТВЕННО РАВНА выходному напряжению усилителя.

Так вот, многие схемы имеют свойство дуализма. В данном случае параллельный кроссовер разделяет напряжения между динамиками, а последовательный соответственно токи. И если запитать параллельный кроссовер от источника напряжения, а последовательный от источника тока - то они по своим выходным функциям - соответственно выходному напряжению и току будут тождественны.

Второе

Цитата:

Сообщение от Cobox

Вернемся же к принципиальной схеме фильтра на Рис. 1. С первого взгляда, может показаться, что твитер включенный в последовательную цепь работает в полную полосу. Однако, включенная параллельно твитеру индуктивность выполняет в данном случае ту же роль, что и разделительный конденсатор в параллельном фильтре, защищая драйвер от НЧ. Здесь следует вспомнить об активном омическом сопротивлении катушки и важности ее практической минимизации. Чем ниже омическое сопротивление катушки шунта – тем лучше защищена пищалка. Однако, и это крайне важно, в отличие от конденсатора, катушка не сможет оградить пищалку от постоянного напряжения на выходе усилителя.

Это не совсем верно. Посмотрите на схему работы фильтра выше частоты раздела. Ток через ВЧ динамик проходит через емкость и параллельно через катушку НЧ динамика. Здесь очень важен импеданс НЧ динамика на этой частоте. Так как искажения, возникающие в цепи катушки НЧ динамика передаются на ВЧ динамик. Соответственно ниже частоты раздела все меняется местами.
И второе с буквой а) Подав на вход фильтра постоянное напряжение, на ВЧ динамике будет очень маленькое напряжение, вызванное активным сопротивлением катушки индуктивности. Поэтому этот фильтр защищает ВЧ динамик от постоянного напряжения на выходе.

Третье

Цитата:

Сообщение от Cobox

При Zeta=0.707, сопротивления емкости и индуктивности шунтирующих драйверы на прежней частоте раздела F0 синхронно снижаются и усилитель «видит» пониженное в 0.707 раз сопротивление.
При параметре Zeta=0.5, последовательный кроссовер еще глубже входит в зону резонанса последовательного контура, о котором упоминалось выше.
, а сопротивление «видимое» усилителем снижается до половины Rн. К такому случаю следует отнестись крайне осторожно, при использовании не очень устойчивого усилителя, последний может войти в режим возбуждения!

Однако, и в этом случае, результирующая суммарная АЧХ останется «гладкой».

В третьих, звуковое давление, развиваемое динамиком, пропорционально усилию линейного мотора (звуковой катушки в магнитном поле). А это усилие пропорционально току
через катушку динамика, а не напряжению. Поэтому, в случае Zeta=0,5 на частоте раздела будет горб АЧХ, апри Zeta = 2 на частоте раздела будет провал АЧХ. Такое бывает и в параллельных фильтрах.
Этого не будет, если такой кроссовер запитать от источника тока, а не напряжения.

Четвертое

Цитата:

Сообщение от Cobox

Итак, «сухой остаток»: последовательные кроссоверы вполне заслуживают права на существование.
Кроме того, такие кроссоверы позволяют избавится от такого «зла» как разделительные проходные конденсаторы в цепях твитера,

Как показано во втором пункте, выше частоты раздела фильтра ток через ВЧ динамик проходит через параллельно соединенные катушку НЧ динамика и конденсатор. Так что это ещё не панацея. На звучание ВЧ динамика влияет три элемента: катушка, конденсатор и НЧ динамик.

[Arrt]

Цитата:

Сообщение от SOVA

Не всё так просто.

Это не совсем верно. Посмотрите на схему работы фильтра выше частоты раздела. Ток через ВЧ динамик проходит через емкость и параллельно через катушку НЧ динамика. Здесь очень важен импеданс НЧ динамика на этой частоте. Так как искажения, возникающие в цепи катушки НЧ динамика передаются на ВЧ динамик.

"Не всё так просто" Обратные токи индукции пошли бы на ВЧ и на усилитель, если бы небыло конденсатора. Конденсатор шунтирует эти токи от НЧ динамика.

Цитата:

Сообщение от SOVA

Соответственно ниже частоты раздела все меняется местами.

А вот тут стоит все-таки учесть разницу между индуктивностью НЧ, с которой нужно бороться и индуктивность ВЧ динамика, которой вполне можно пренебречь.

Цитата:

Сообщение от SOVA

В третьих, звуковое давление, развиваемое динамиком, пропорционально усилию линейного мотора (звуковой катушки в магнитном поле). А это усилие пропорционально току
через катушку динамика, а не напряжению. Поэтому, в случае Zeta=0,5 на частоте раздела будет горб АЧХ, апри Zeta = 2 на частоте раздела будет провал АЧХ. Такое бывает и в параллельных фильтрах.
Этого не будет, если такой кроссовер запитать от источника тока, а не напряжения.

Самая распространенная ошибка - у последовательного фильтра нет явной частоты раздела. Если мы круче подрезаем один динамик, то пропрционально больше на этой частоте получает другой динамик.

Цитата:

Сообщение от SOVA

Как показано во втором пункте, выше частоты раздела фильтра ток через ВЧ динамик проходит через параллельно соединенные катушку НЧ динамика и конденсатор. Так что это ещё не панацея. На звучание ВЧ динамика влияет три элемента: катушка, конденсатор и НЧ динамик.

Если фильтр подобран правильно, то только конденсатор. Если неправильно то может добавится влияние НЧ динамика.

[Cobox]

Цитата:

Сообщение от Arrt

Самая распространенная ошибка - у последовательного фильтра нет явной частоты раздела. Если мы круче подрезаем один динамик, то пропрционально больше на этой частоте получает другой динамик.

Вот за что я люблю и уважаю последовательные фильра, так это за их самобалансировку. Вчера собрал два разных последовательных фильтра, один установил на правый борт (раздел 195Гц/400Гц), а второй на левый (раздел 195Гц/650Гц). Замеряли АЧХ - у обеих фильтров она ровная.
Если бы это были паральные фильтры, то мне не избежать было при этом провалов, но их нет.

[SOVA]

195/650 это трехполоска или такой разрыв между динамиками?
Кстати, если фильтр настроен с Zeta >1, то налицо наличие полосы совместной работы двух динамиков последовательно. А если Zeta <1, то есть полоса частот, в которой катушка с конденсатором шунтируют оба динамика сразу, и появляется провал в импедансной характеристике. Но в этом случае также есть полоса совместной работы двух динамиков.

Приведу пример дуальности:
Если параллельный фильтр запитать от источника тока, то при любых значениях частот среза ВЧ и НЧ в результате будет гладкая АЧХ. Кто может доказать?

[Cobox]

это разрыв между СЧ и ВЧ

[SOVA]

Интересная тема. эти последовательные фильтры, где-то раз в пол года проскакивает инфа о их "классности", однако ни у одного производителя я их до сих пор не вижу.
Вот и для себя решил разобраться, что к чему.
Есть отличная и правильная программа "MicroCAP", позволяющая моделировать любые электрические схемы. Вот и я нарисовал схему последовательного фильтра первого порядка с эквивалентными моделями динамиков. Параметры динамика НЧ Helix P206 измерены мной с помощью Speaker Work Shop, там же получены номиналы эквивалентной схемы. Модель пищалки простая - резистор и небольшая катушка индуктивности.
Вот схема:

Вначале просто прикинул, каким будет фильтр с частотами настройки 195 и 650 Гц, как в примере выше. Индуктивность катушки 0,98 миллигенгри, ёмкость конденсатора 200 микрофарад. Получилось вот что:

Совсем грустно. НЧ динамик не даёт спадать амплитуде ВЧ динамика до 150 Гц и образуется большая зона совместной работы двух динамиков.
В таком фильтре только Фостекс выживет, пищалка долго не протянет.
Немного подумав, добавил цепочку Цобеля параллельно НЧ динамику, и поступил, как в книжке написано:
Рассчитал фильтр для одной частоты 2,5 килогерца и разных значениях Zeta.
Вот какие расчёты получились:

Действительно, при zeta = 1,41 есть провал импеданса до 2-х ом и подьём АЧХ на частоте раздела. От усилителя потребляется бОльшая мощность и высокодобротный фильтр увеличивает амплитуду напряжений на динамиках больше, чем напряжение на клеммах усилителей. Это нормальный закон последовательного колебательного контура.
При Zeta < 1 наблюдается зона совместной работы двух динамиков с присущим такому режиму увеличением импеданса. Динамики - то соединены последовательно. Но при разных местах установки в авто это не очень хорошо из-за интерференции звуковых волн.
Наилучшая картина наблюдается при точной настройке, Zeta = 1, и компенсации нелинейного сопротивления динамиков (как минимум цепочкой Цобеля, а то и контуром, поглощающим резонансный пик).
Итог:
Не всё так просто, фильтры нужно знать и применять оправданно. Исходя из конкретных задач, мест установки и динамиков. Это не работа выходного дня.

"Знания, измерительные приборы и опыт нужны для этого."
(с) магистр Йода

[wollik]

Виживет не только фостекс, там вч изодинамика ,думаю ей все равно

[Arrt]

Цитата:

Сообщение от SOVA

"Знания, измерительные приборы и опыт нужны для этого."
(с) магистр Йода

Графики красивые, но масштаб неудачный, если поставить по Y хотя бы 60 Дб то будет более наглядным процент потерь. Перепад АЧХ в 3 Дб это очень мало даже в сравнении АЧХ мидбаса (в рабочей полосе) в салоне авто.
На самом деле основная проблема этого фильтра, да и не только этого, это зона совместного излучения динамиков но уже в конкретной акустической среде. Разнесенность динамиков между собой, их направленность, расстояние до слушателя, отражения, дают неравномерность АЧХ 10-20 Дб. Именно поэтому фильтр настраивается по-месту, т.е. с учетом установки динамиков и особенностей салона.