Информация CEC - расчет элементов разделительных фильтров (кроссоверов)

Crossover Elements Calculator - расчет элементов разделительных фильтров (кроссоверов).
​

Радиолюбители, занимающиеся конструированием акустических систем по достоинству оценят данную программу предназначенную для облегчения расчетов. Crossover Elements Calculator предназначен для расчета элементов разделительных фильтров (кроссоверов) к акустическим систем и упрощения связанным с этим расчетов [1].

Программа Crossover Elements Calculator - рис.1 подсчитывает элементы:

• Упрощенной цепи Цобеля.
• L - Pad цепей для динамиков.
• Корректирующего звена чувствительности высоких частот.
• Все необходимые параметры катушки индуктивности.
• Встроенная утилита рутинного суммирования элементов "правилом резисторов".
• Рекомендует тип корпуса акустики под динамик.

Цепь Цобеля (Zobel)​

Для согласования фильтров с входным комплексным сопротивлением (импедансом) динамика (ГД) может применяться специальная согласующая цепь Цобеля (Zobel). При ее отсутствии входное сопротивление ГД (импеданс) оказывает влияние на АЧХ и ФЧХ разделительных фильтров, вплоть до полного нарушения их работы.

В случае низкочастотных ГД, их механический резонанс не оказывает влияния на характеристики фильтра нижних частот и компенсируется только индуктивный характер входного сопротивления ГД. К тому же, частоты среза НЧ фильтра, как правило, значительно выше резонансных частот ГД. Поэтому применяют упрощенную цепь, состоящую из последовательно включенных сопротивления Rz и емкости Cz, ее достаточно в большинстве случаев.

Однако, как показывает практика, цепь Цобеля необходима всегда, когда применяется фильтр нижних частот (срез верхних), т.к. импеданс любой головки динамического типа растет с ростом частоты.

Значения элементов рассчитываются по формулам:

Rz = Rвx , Cz = Lvc/R2вx , Qvc = (Lvc 2pfs)/Rвx, где:

• Rвx - номинальное сопротивление ГД или импеданс |Z).
• Lvc - индуктивность звуковой катушки ГД.
• Qvc -добротность звуковой катушки ГД.
• Fs - резонансная частота ГД

В связи с тем, что область работы фильтра редко начинается от частоты основного резонанса ГД, можно пренебречь полным расчетом цепи и высчитать лишь крайне необходимую часть, воспользовавшись только полями Rвх и Lvc, и кнопкой 'Расчет'. Это так же уменьшит емкость Cz.

Цепь Цобеля включается непосредственно перед динамиком.

​

Аттенюация​

Часто динамики имеют чувствительность (дБ) больше, чем необходимо. Чтобы сравнять им чувствительности (приведя им к чувствительности какого-то одного динамика) и тем самым уменьшить неравномерность суммарной АЧХ акустической системы, можно прибегнуть к помощи Г - образных пассивных аттенюаторов (L - Pad). обеспечивающим заданный уровень ослабления/аттенюации (N, дБ)

Значения элементов (резисторов R1 и R2) рассчитываются по формулам:

R1 = Rвх*(1-10-0,005N) ;

R2 = Rвх*(1-10-0,005N)/ 1-10-0,005N ;

Входное сопротивление динамика с включенным аттенюатором равняется номинальному сопротивлению динамика (импедансу) (Rвх, Z, Ом) Что можно проверить по формуле:

Rвх = R1 + 1/(1/Rвх+1/R2) ;

Альтернативой для снижения чувствительности ВЧ динамика может быть корректирующее высокочастотное звено первого порядка. Его элементы (катушка индуктивности Lк и резистор Rk) рассчитываются по следующим формулам:

Rк = Rвх (100,05N-1) ;

Lк = Rвх/2pfd√100.1N- 2 ; где fd - частота на которой должно "включиться" звено.

Логично, что это частота среза фильтра, после которой пропускаются только высокие частоты. Стоит отметить, что звено не может снижать чувствительность динамика меньше, чем на 4 дБ (N). Так же можно снизить чувствительность, используя всего лишь один последовательный резистор в примерном соотношении 1дБ/0,70м. Однако, у этого метода хромает точность и величину сопротивления приходится подбирать на собственный слух.

Аттенюаторы включаются непосредственно перед динамиком.

Катушка индуктивности L​

Катушки индуктивности с воздушными сердечниками обладают наименьшими нелинейными искажениями и потерями, по сравнению с другими типами, однако имеют большие габариты.

Конфигурация приведенной катушки является оптимальной, она имеет наибольшую добротность по сравнению с любой другой т.е. отношение L/R = 161,7alc / (6a + 9l + 10с) - максимальное (разброс порядка 0.1 %).

Параметры катушки и ее каркаса рассчитываются по формулам:
R = Rвх (100,005N-1) ;

R = L/c2 8.66 ;

c = √L/R8,66 ;

c = 3,85√d4L ;

N = 1988√L/c ;

d = 0,841*c /√N ;

g = c3/21 ;

B = 187,3√Lc ;

Катушки рекомендуется располагать взаимно перпендикулярно, чтобы свести к минимуму их влияние друг на друга. Крепятся катушки на клей или шурупы сбоку, но не в центре, иначе теряется их воздушная основа, там должен быть воздух. Чем меньше собственное сопротивление катушки индуктивности вообще, тем она лучше и происходит меньше потерь сигнала проходящего через нее.

Фазоинвертор/Закрытый ящик​

Низкочастотный динамик должен быть согласован с типом корпуса акустической системы. Каждый динамик имеет свойства, позволяющие ему работать лучше в каком то определенном оформлении корпуса.

Определить, для какого именно ящика лучше использовать конкретный динамик можно так частота основного резонанса динамика (Fs) делится на его полную добротность (Qtc), - а полученный коэффициент говорит, в каком корпусе нужно использовать динамик, чтобы достигнуть оптимальным результатов.

Коэффициент может принимать следующие значения:

• меньше 90 - рекомендуется корпус типа "закрытый ящик",
• больше 100 - Фазоинверсный корпус.
• больше 90 и меньше 100 - неопределенная область, в этом случае нельзя точно сказать что лучше, дилемма.

​

Программа в приложении

Интересненько. Попробую эту, хотя жэбээл вполне нормально считает...

Ну тут видишь как. Полной информации она не даст. Только предложит акустическое оформление (из двух).