Hogyan határozzuk meg a hangszóró keresztezési frekvenciáját

A crossoverek határozottan zavaróak lehetnek, ha a lehető legjobb hangzást próbálja elérni. Az biztos, hogy nem segít, ha egyes hangszórógyártók nem adnak egyértelmű vagy hasznos információkat!

Ebben a könnyen érthető cikkben elmagyarázom:

• A hangsugárzó-crossover fontos alapjai
• Hogyan határozható meg a szükséges hangszóró keresztezési frekvenciája?
• Hogyan állapítható meg a frekvencia sokféle hangsugárzó-crossover esetében, amelyeket használni szeretne?
• Hasznos keresztezési frekvenciatáblázatok, amelyeket azonnal használhat

Olvasson tovább, hogy megtudja, mit kell tudnia a jobb hangzás érdekében.

Mit csinál a hangszóró-crossover? Miért hasznosak?

A hangszóró keresztezőknek számos funkciója van, amelyek fő célja a hangminőség javítása:

• A nem kívánt hangfrekvenciák blokkolása, amelyeket a hangszórók nem tudnak megfelelően előállítani (és amelyek torzítást okoznak vagy károsíthatják őket).
• Vasszon fel egy zenei jelet, hogy a hang bizonyos részeit a legmegfelelőbb hangszóróba küldje.

Például a magassugárzók érzékenyek a mélyhangokra, és nem tudnak középfrekvenciát produkálni, ezért nem szeretnénk őket mélysugárzó mélyhanggal működtetni, különösen nagy teljesítménnyel. A hangszóró keresztváltó lehetővé teszi ennek a káros (és torzítást okozó) mélyhang blokkolását.

Hasonlóképpen, más típusú hangsugárzók, például mélynyomók ​​vagy mélynyomók ​​teljesen borzasztóan szólnak. amikor a magassugárzókhoz leginkább megfelelő magasabb frekvenciákkal hajtja meg őket. Hasonlóképpen használhatunk egy aluláteresztő keresztezést, hogy kiszűrjük (hatékonyan blokkoljuk) a nem kívánt hangtartományt a tiszta, élvezetes hangzás érdekében.

Ez különösen fontos a mélynyomóknál, mivel ezeket kizárólag tiszta basszushoz tervezték, és a legjobban azokkal működnek. Ebben az esetben egy aluláteresztő keresztezést használnak, és alacsonyabb vágási frekvenciára állítják be, hogy megkapják azt a nagyszerű hangzást, amelyet szeretsz.

A hangsugárzó-keresztezés nagyon-nagyon elterjedt számos otthoni vagy autós hangsugárzórendszerben, különösen a kétutas hangsugárzószekrényekben vagy a komponens hangszórókészletekben.

Hogyan működnek a hangsugárzók keresztezései?

A hangszóró keresztezők a kondenzátorokban és induktorokban található érdekes viselkedést alkalmazva működnek:

• A kondenzátorok könnyebben átengedik a magasabb frekvenciákat (mivel a frekvencia csökken, az elektromos árammal szembeni ellenállásuk növekszik). Ez a kapacitív reaktancia elvnek köszönhető
• Az induktorok könnyebben átengedik az alacsonyabb frekvenciákat (mivel a frekvencia növekszik, az elektromos árammal szembeni ellenállásuk növekszik). Ennek oka az induktív reaktancia.

A kondenzátorok és az induktorok együtt használhatók hatékonyabb szűrők létrehozására, valamint a hang felosztására a hangszóró által keltett hangtartományban. Ez rendkívül gyakori a kétutas otthoni vagy autós hangszórórendszerekben.

Matematikai képletek használatával a crossover tervezői kiválaszthatják a megfelelő alkatrészértékeket, amelyek egy adott hangsugárzó-crossoverhez szükségesek, és amely a leginkább megfelel a használni kívánt hangsugárzóknak.

Például amikor alacsonyabb zenei frekvenciák (mélyhangok) haladnak át egy felüláteresztő szűrőn, a teljes ellenállás nagyon magas, ami azt jelenti, hogy nagyon kevés a hangsugárzó. Magasabb frekvenciák esetén az ellenállás sokkal kisebb, és ezek a jelek probléma nélkül továbbadnak a hangszórónak.

A hangszórók különböző hangtartományokkal rendelkeznek, amelyekhez a legalkalmasabbak, más néven frekvenciaválasz . Ezt a korlátozást crossoverek tervezésekor alkalmazzák.

Mi a hangszóró keresztezési pontja?

A hangszóró keresztezési pontját általában keresztezési frekvenciának nevezik , amelyet gyakran „Fcként írnak .” A hangszóró keresztezési pontja az a vágási frekvencia, amelyen túl a hangfrekvenciák nem jutnak el a hangszórókhoz.

Technikai értelemben a keresztezési frekvenciát a keresztező áramkör kimenetének -3 decibel (dB) pontjának felhasználásával lehet meghatározni. Elektromos teljesítmény szempontjából a 3 dB-es hangerőcsökkentési pont az a frekvencia, amelynél a hangszóró teljesítménye 1/2-rel csökken.

A keresztfrekvencián (a -3 dB ponton) túl a kimenet egyre jobban csökken, minél távolabb kerül a hangfrekvencia a határértéktől. Például egy -6 dB/oktávonkénti magas áteresztő keresztezésnél, ha a vágási frekvencia 1 kHz:

• A hangszóró -3 dB kimenettel rendelkezik 1 kHz-en.
• Egy oktávnyira (500 Hz) a kimenet -6 dB lesz.
• A még távolabbi frekvenciákon a kimenet közel 0 decibel lesz.

A crossoverek működése nem tökéletes

Egy tökéletes világban a crossoverek 100%-ban blokkolnák azt a hangot, amelyet nem szeretne elérni a hangszórókon ezen a ponton túl. A crossoverek azonban nem tökéletesek. Ezek csillapítják vagy csökkenti a hangkimenetet a keresztezési frekvencián túl. Emiatt enyhén ívelt lejtőjük van, amelyet grafikonon is megjeleníthet.

A keresztirányú lejtőket a meredekségük alapján írják le, amely leírja, hogy mennyire hatékonyak a hangfrekvenciák blokkolása terén. Oktávonkénti dB-ben vannak feltüntetve, és mindig a 6 dB többszörösei. Ennek az az oka, hogy a keresztváltók fokozatokat vagy szakaszokat használnak, amelyek mindegyike egyetlen kondenzátort vagy induktort használ, mindegyik szakaszhoz 6 dB-es csökkentés.

Megjegyzés: Az oktáv egy bizonyos pont vagy hangfrekvencia-tartomány leírásának módja. Az oktáv egy frekvencia fele vagy kétszerese, és általában szabványos frekvenciákon vannak jelölve.

Példa:60Hz, 120Hz…1KHz, 2KHz stb.

Mi az 1., 2. és 3. sorrendű keresztezés?

A magasabb rendű keresztváltók további kondenzátor- és indukciós részeket használnak, amelyek egymásra vannak helyezve a hatékonyabb levágás érdekében. A magasabb rendű crossoverek kissé eltérő matematikai módszereket használnak, de az alapművelet pontosan ugyanaz.

• A -12 dB/oktáv keresztváltók a leggyakoribbak, és jó kompromisszumot jelentenek a hangfrekvenciák blokkolása és az alkatrészek költsége között. Számos beépített elektronikus keresztváltóval rendelkező autós vagy otthoni erősítő 12 dB-es meredekséget kínál.
• A -6 dB/oktáv keresztváltók a minimálisan használhatók, és nem olyan hatékonyak, mint mások.
• A -18 dB-es és magasabb rendű crossoverek határértéke sokkal meredekebb, de sok esetben nem szükséges.

Ha maguknak a hangszóróknak a keresztezési pontjáról van szó, az számos különböző dologtól függ, amint azt alább láthatja.

Hogyan határozható meg a hangszórók keresztezési frekvenciája

Többféleképpen is megmondhatja, hogy milyen keresztezési frekvenciákat érdemes használni a hangszórókhoz:

• A hangszóró frekvenciaválasza a specifikációkban található, ha megadják.
• Az Ön által használt hangsugárzók típusa és mérete (magassugárzók vs. mélysugárzók, kis kúpos vs nagy kúpos hangszórók stb.).
• A gyártók ajánlásai.

Sok esetben a legjobb eredmény elérése érdekében a fentiek közül kettőt vagy többet kell használnia. A dolgok rendszerezése érdekében az alábbi információkat két típusra bontom a használt hangsugárzó-crossover típusától függően.

1. Az elsőrendű (inline) keresztezések keresztezési frekvenciájának megkeresése

A mélyhangblokkolók, ahogyan nevezik őket, a beépített elsőrendű (egyfokozatú) keresztváltó, amelyet magassugárzókkal vagy kisebb hangszórókkal használnak a mélyhangok blokkolására. Ha nem ismeri a keresztezési frekvenciát, saját maga is kiszámíthatja egy kis matematika segítségével.

Az elsőrendű keresztváltók egyetlen beépített kondenzátort vagy induktort használnak. A leggyakoribb felhasználási módok a következők:

• Beépített kondenzátor használata magassugárzókhoz vagy nagy kondenzátor használata a mélyhangok blokkolására a kis hangszóróknál.
• Inline induktor használata a magas hangok kiszűrésére egy közepes hangsugárzóra.

Annak megállapításához, hogy milyen frekvenciára van szüksége (feltételezve, hogy még nem tudja, mi az), először ellenőrizheti a hangszóró frekvenciaválasz-besorolását a specifikációkban. A probléma az, hogy a hangszórógyártók időnként felsorolják azokat a frekvenciákat, amelyeket egy hangsugárzó technikailag képes. nem a tényleges hangtartományt, amelyet jól tudnak produkálni

Frekvenciaválasz-grafikon használata

Ha rendelkezésre áll egy frekvencia átviteli grafikon, akkor láthatja, hogy a hangszóró milyen hangtartományt tud és nem képes jól produkálni (például az itt látható diagram alján sokkal alacsonyabb hangerősség). Válasszon keresztezési frekvenciát ettől a gyenge választartománytól.

Ha elég szerencsés vagy, hogy van egy frekvencia átviteli grafikonja a használni kívánt hangsugárzókkal, láthatja azokat a területeket, ahol gyenge a teljesítményük. Ezek azok a területek, amelyeket érdemes elkerülni. Ehhez válasszon egy keresztezési frekvenciát ettől a tartománytól távolabb.

A fenti példából láthatjuk, hogy a bemutatott magassugárzónak valahol 2 kiloHz (2kHz) alatti a kimenete. Tudva, hogy legalább 2 kHz-es vagy magasabb keresztezési frekvenciát szeretnénk választani.

Az ajánlott keresztezési frekvenciák használata

Egyes gyártók ajánlott frekvenciatartományt tartalmaznak a használatra. Ebben az esetben könnyű ezt útmutatóként használni. A fenti képen látható példában legalább 3,5 kHz-es keresztezési frekvenciát választana, ami történetesen nagyon gyakori.

Mire kell figyelni

Sajnos sok gyártó felsorolja a hangszórók frekvenciamenetét (tartományát) az alapján, hogy milyen hangtartományt tudnak produkálni, de nem adnak jól. Például:

• A kis, teljes vagy közepes tartományú hangszórók akár 35 Hz-ig (mélyhang-tartomány) alacsony teljesítményűek lehetnek. Azonban a kis hangszórók szinte soha nem képesek jól előállítani az alacsonyabb mélyhangtartományokat.
• A középső hangsugárzók vagy az általános használatú mélysugárzók a magas hangsugárzók (magassugárzók) tartományába eső támogatott frekvenciák között szerepelhetnek. Például 4 kHz vagy még magasabb. Azonban a mély- vagy középmélyhangszórók szinte soha nem teljesítenek jól magas frekvenciákon.

Mindkét esetben hagyja figyelmen kívül ezeket a szokatlanul magasabb frekvenciaválasz-besorolásokat, és ellenőrizze a válaszgrafikont, ha van.

Mivel egyes keresztezési frekvenciák olyan gyakoriak, ezért készítettem egy táblázatot (lásd lent, a következő részben), amely leveszi a szükséges munkát. Ezeket a legtöbb esetben útmutatóként használhatja.

2. A keresztezési frekvencia megkeresése másodrendű vagy magasabb szintű keresztezésekhez (kétutas vagy nagyobb hangsugárzórendszerek)

A 2- vagy 3-utas hangszórórendszerek esetében ez egy kicsit bonyolultabb, de nem sokkal. Ebben az esetben ez egy kompromisszum a megfelelő hangváltó között, mind a mélysugárzóhoz és a magassugárzó.

A két- vagy háromutas hangsugárzórendszereknél a megfelelő keresztezési frekvencia egy olyan felezőpont, amely lehetővé teszi, hogy a kettő együtt működjön anélkül, hogy az előállított hangban hézag lenne. Más szavakkal, olyan keresztezési frekvenciát kell választania, amely lehetővé teszi, hogy mindkettő az optimális tartományban teljesítsen.

Példa a kétutas hangszóró keresztezésére

A fenti példaképen néhány tipikus hangszórót láthat a javasolt használati tartományukkal együtt. A hangsugárzó keresztezésének meghatározásához kiválaszthatunk egyet, amely a következők kombinációja:

• A mélysugárzóhoz ajánlott maximális frekvencia alatt.
• A magassugárzó minimális ajánlott vagy meghatározott frekvenciája felett.

Ebben az esetben, ahogy ez gyakran megtörténik, ez 3000 vagy 3500 Hertz körüli középpont lenne. Bármelyiket használhatjuk, mivel valószínűleg megvásárolhatók kész crossover alkatrészek, amelyek megkönnyítik a saját hangszórórendszer összeállítását.

3-utas hangszórórendszerek

A 3-utas hangsugárzórendszerek hasonlóak a 2-utas hangsugárzókhoz, azzal a különbséggel, hogy a középső (középső) crossover sáváteresztő típusú. A 2-utas hangsugárzókészlethez hasonlóan középtávú keresztfrekvenciát választunk a közép-magassugárzó és a közép- és mélysugárzó működési tartományában is. (Lásd az alábbi javaslataimat)

Mi a jó keresztezési frekvencia a hangszórókhoz? Irányelvek és táblázat

A jó hír, hogy a legtöbb A hangszóró méretétől vagy típusától függően az alábbiakban felsorolt ​​leggyakoribb vágófrekvenciák használata jó. Ennek az az oka, hogy a hangszórókat és hangsugárzórendszereket olyan gyakran ugyanúgy használják, hogy általában a leggyakoribb vágási frekvenciák érvényesek.

Az alábbi táblázatok segítségével meghatározhatja hangsugárzóinak keresztezési frekvenciáit, mind az autós, mind az otthoni hangot.

Házi sztereó hangszóró keresztezési frekvenciatáblázata

Hangsugárzó típusa/rendszere	Keresztezési gyakoriság
Mélynyomó	80 Hz alacsony passz. (THX hangajánlás is)
Fő/torony típusú első hangsugárzók (kicsi)	60–80 Hz-es felüláteresztő. Legjobban egy mélynyomóval működik, amely kiegészíti őket.
Fő/torony típusú első hangsugárzók (nagy)	40–60 Hz-es felüláteresztő.
Középső vagy térhatású hang (kicsi)	100-120 Hz-es felüláteresztő. Az ilyen típusú hangszórók nagyon rosszak a basszusban.
Középső vagy térhatású hang (közepes/nagy)	50-60 Hz-es felüláteresztő.
Falra szerelt vagy mini műholdas hangszórók	100-120 Hz-es felüláteresztő.
Kétutas hangszórórendszerek	3 kHz és 3,5 kHz között. Nagyon gyakori keresztezési frekvencia
3-utas hangszórórendszerek	3,5 kHz (közepes/magas) és 500 Hz (közepes/hangsugárzó)

Autóhifi hangszóró keresztezési frekvenciatáblázata

Hangsugárzó típusa/rendszere	Keresztezési gyakoriság
Mélynyomók	70-80 Hz aluláteresztő
Első/hátsó teljes tartomány vagy alkatrészek	~56-60 Hz magas áteresztő az alacsony mélyhangok blokkolására
Magassugárzók	3-3,5 kHz felüláteresztő
Közép- vagy mélyhangsugárzók (fő)	1kHz–3,5kHz a magassugárzó-tartomány hangjainak blokkolásához
Kétutas hangszórórendszerek	3 kHz és 3,5 kHz között. Nagyon gyakori keresztezési frekvencia
3-utas hangszórórendszerek	3,5 kHz (közepes/magas) és 500 Hz (közepes/hangsugárzó)

Néhány általános irányelv:

• Kis otthoni vagy autós hangszórókhoz (4 hüvelykes, 5 1/4 hüvelykes, 6 1/2 hüvelykes stb.) használjon körülbelül 56-60 Hz körüli felüláteresztő keresztmetszetet a mély hangok blokkolására. Ez segít megelőzni a torzítást, és a hangszórókat nagyobb teljesítménnyel és hangerővel, kiváló hangminőséggel hajthatja meg.
• A mélysugárzóknak tiszta mélyhangra van szükségük amelyet 70–80 Hz körüli aluláteresztő keresztezéssel érhet el.
• A magassugárzók általában körülbelül 3 kHz-es vagy nagyobb frekvenciákhoz jók, így a 3 kHz-es vagy 3,5 kHz-es vágási frekvenciák általában nagyszerű választások.

Hogyan találhatja meg a keresztezési frekvenciát a hangszóró keresztezőjéből

Mi a teendő, ha már van hangszóró-crossover, de nem tudja, mi a keresztezési frekvencia? A jó hír az, hogy sok esetben az alkatrészérték és a hangszóró impedanciája alapján kitalálható, hogy mi ez.

Ehhez ismernie kell a következőket:

• Egy kondenzátor (Farad-ban) vagy induktortekercs (Henries-ben) értéke egyetlen („elsőrendű”) soros keresztezéshez.
• A kétutas vagy más hangsugárzók esetében nagyon hasonló, de egy kicsit több vizsgálatot igényel.

Hogyan határozható meg a hangszóró keresztezési frekvenciája

1. Egyrendű (inline) kondenzátoros vagy induktoros keresztváltók

A fenti képletek segítségével kiszámíthatja egy adott hangszóró keresztezési frekvenciáját.

A felül- vagy aluláteresztő inline keresztváltóknál a frekvenciát akkor tudjuk kiszámítani, ha ismerjük a hangszóró Ohm-át és a kapacitását vagy az induktivitását. Mindkét esetben ugyanaz a folyamat.

1. példa

Hangszóró impedancia =8Ω, kondenzátor =47 mikroFarad.

Fc =1/(2 x 3,14159 x 8 x 0,000047) =423 Hz (kb. 400 Hz). 2. példa

Hangszóró impedancia =4Ω, induktor =4 milliHenries (.004H).

Fc =4/(2 x 3,14159 x 0,004) =159 Hz (kb. 150 Hz).

2. 2- vagy 3-utas crossoverek

A 2- és 3-utas crossoverek több okból is különböznek egymástól. Sajnos, mivel különböző típusok léteznek, és mivel a gyártók néha eltérő kialakításúak vagy funkciókkal rendelkeznek, ezek nagyon lehetnek néha nehéz kitalálni. Más szóval, nincs nagyszerű módja annak, hogy kitaláljuk a 2- vagy 3-utas keresztezés vágási frekvenciáját.

Azonban gyakran van néhány dolog, amit megtehet, hogy megtudja a hozzávetőleges keresztezési frekvenciát, és elérje a „labdaparkon” belül. Példaként egy kétirányút fogok használni, mivel olyan gyakoriak, és mert a 3 utasok nagyon hasonlóak, de van egy további keresztirányú szakasz.

Tesztberendezés használata a hangszóró keresztezési frekvenciájának meghatározására

Ha olyan szerencsés, hogy kéznél van olyan tesztberendezés, mint az oszcilloszkóp és a jelgenerátor, akkor a bemeneti oldalon jelbemenetet alkalmazhat azonos ohmos értékű hangszórókkal vagy ellenállásokkal. Fokozatosan változtassa meg a jelgenerátor frekvenciáját, és jegyezze fel azt a pontot, ahol a kimeneti jel csökkenni kezd.

Ha a kimeneti feszültség 1/2-ével csökken, az a 3 dB pont, és megtalálta a keresztezési frekvenciát. Sajnos a legtöbb ember nem fér hozzá a tesztberendezésekhez, ezért más megközelítésre van szükségük.

Hangszóró keresztezési számológép és „megfontolt találgatások” használata

sokat költöttem Sok időből próbáltam kitalálni a saját tulajdonomban lévő hangsugárzó-crossovereket, és sajnos, mivel ezek nagyon eltérőek lehetnek, ez nagyon lehet nehéz kitalálni a keresztezési frekvenciájukat. Ennek több oka is van:

• Egyes keresztváltók beépített ellenállás hozzáadásával csökkentik a magassugárzó hangerejét. Ez befolyásolja a felhasznált alkatrészek értékét, mivel a hangszóró impedanciája megváltoztatja a keresztezés működését.
• A crossoverbe beépített alkatrészek értékei nem mindig vannak rányomtatva.
• A különböző crossover-tervek (Linkwitz-Riley, Butterworth, Bessel stb.) eltérő értékeket használnak.
• Nehéz lehet kitalálni egy crossover kialakítását, ha csak ránézünk.
• Néhány 2- vagy 3-utas keresztváltó keveri a 2. rendű magas- és az elsőrendű mélysugárzó keresztváltókat ugyanabban a kialakításban.

Azt tanácsolom, hogy próbáljon meg kiválasztani a legjobban feltételezett keresztezési frekvenciát a korábban megadottak közül, és adja meg a hangszóró ohmértékeit, majd lépjen tovább.

Egy jó (és egyszerű, könnyen követhető) hangszóró crossover a következő:https://www.erseaudio.com/Second-Order-2-Way

A crossover számológép használata

Például kezdjen egész számmal, például 3000 Hz-rel, ha kétirányú keresztezést szeretne elérni a „legjobb tipp” indítási frekvenciához. Kattintson a különböző keresztezési frekvenciák hangszóró-átkapcsolási értékeinek kiszámításához szükséges gombra.

Ellenőrizze az egyik kondenzátorértéket (általában az áramköri lap tetején lévők a magassugárzóhoz tartoznak), és módosítsa a keresztezési frekvenciát több száz Hertzcel, ha ez kezdetben úgy ki a kapott kondenzátorértékre, amely a számított értékekben látható.

Ha ezt megtette, próbálja meg módosítani a 3000 Hz-es keresztváltót 2500 Hz-re vagy 3500 Hz-re, ha a megjelenített kondenzátorérték nagyon eltérő. Ha már nincs túl messze, kezdje el alaposabban módosítani (például változtassa meg egyszerre 250 Hz-cel vagy akár 100 Hz-cel).

Ha viszonylag közel ért hozzá, jobb elképzelése van arról, hogy mi a hozzávetőleges keresztezési frekvencia. Vegye figyelembe, hogy ha ellenállást használnak sorba a magassugárzó kimenettel, akkor ezt hozzá kell adni a hangszóró impedancia (Ohm) beviteli mezőjéhez, mert ez kétszer akkora különbséget jelent.

(Megjegyzés: a különböző minták miatt előfordulhat, hogy ki kell választania a Linkwitz-Riley-t, a Butterworth-t, a Bessel-t vagy a Chebechevet, és ezeket is kipróbálnia, ha elérhető.)

További nagyszerű cikkek, amelyeket nem szabad kihagyni

Ne menj el – annyi minden van még olvasni és élvezni! Ne hagyja ki a többi nagyszerű cikkemet:

• Itt megtudhatja, hogyan kell megfelelően beszerelni és bekötni az autós hangsugárzó-keresztezőket.
• Nagyszerű hangzású rendszert szeretne? A következőképpen állíthatja be az autós audio crossover frekvenciáit.
• Ne rontsa el a hangját! Íme, mi történik, ha különböző impedanciákat használ egy keresztváltóval.
• Tanulja meg, hogyan kell bekötni az EQ-t és a crossovert az autóhangosításhoz – NAGYON KÉPES diagramokkal!