Crossover

Crossover audio masuk dalam katagori Filter elektronik yang digunakan dalam aplikasi audio.Kebanyakan  loudspeaker driver tidak mampu menutupi seluruh audio yang spektrum dari frekuensi rendah ke frekuensi tinggi dengan volume relatif diterima dan kurangnya distorsi sehingga sebagian hi-fi speaker sistem menggunakan kombinasi dari beberapa pengeras suara atau driver , masing-masing katering untuk sebuah band frekuensi yang berbeda. Crossover membagi sinyal audio menjadi terpisah frekuensi band yang dapat secara terpisah dialihkan ke pengeras suara dioptimalkan untuk band-band.

Crossover juga memungkinkan pemrosesan multiband dan amplifikasi beberapa tempat sinyal audio dibagi menjadi band yang disesuaikan ( menyamakan kedudukan , dikompresi,menggema , dll) secara terpisah sebelum mereka dicampur bersama lagi. Beberapa contoh adalah: multiband dinamika ( kompresi , membatasi , de-Essing ), multiband distorsi , peningkatan bass, exciters frekuensi tinggi, dan pengurangan kebisingan (misalnya: A Dolby Noise ruduction ).

Ikhtisar

Perbandingan respon besarnya 2 tiang Butterworth dan Linkwitz-Riley filter silang. Menyimpulkan output dari filter Butterworth memiliki puncak +3 dB pada frekuensi crossover.

Definisi dari sebuah crossover yang audio yang yang ideal perubahan relatif untuk tugas di tangan. Jika band-band yang terpisah untuk dicampur kembali bersama lagi (seperti dalam pengolahan multiband), maka crossover audio yang ideal akan membagi sinyal audio yang masuk ke dalam band yang terpisah yang tidak tumpang tindih atau berinteraksi dan yang menghasilkan sinyal output tidak berubah dalam frekuensi , relatif tingkat, dan respon fase . Ini kinerja yang ideal hanya dapat diperkirakan. Bagaimana menerapkan pendekatan terbaik adalah menjadi bahan perdebatan yang hidup. Di sisi lain, jika crossover audio yang memisahkan band audio di pengeras suara, tidak ada persyaratan untuk karakteristik matematis yang ideal dalam crossover itu sendiri, sebagai respons frekuensi dan fase dari driver loudspeaker dalam mounting mereka akan gerhana hasil.Output yang memuaskan dari sistem yang lengkap terdiri dari crossover audio dan driver pengeras suara di kandang mereka (s) adalah tujuan desain. Gol semacam itu sering dicapai dengan menggunakan non-ideal, karakteristik Crossover menyaring asimetris. ^[1]

Banyak jenis crossover yang berbeda digunakan di audio, tapi mereka umumnya berasal dari salah satu kelas berikut.

Klasifikasi didasarkan pada komponen

Crossover juga dapat diklasifikasikan berdasarkan pada pendekatan desain, dengan jenis komponen yang digunakan.

Pasif

Sebuah crossover passive

Sebuah crossover passive seluruhnya terbuat dari komponen pasif, diatur paling umum dalam topologi Cauer untuk mencapai filter Butterworth . Filter pasif menggunakan non-reaktif resistor dikombinasikan dengan komponen reaktif sepertikapasitor dan induktor . Kinerja yang sangat tinggi crossover pasif cenderung lebih mahal daripada crossover aktif sejak masing-masing komponen mampu kinerja yang baik pada arus tinggi dan tegangan di mana sistem speaker didorong sulit untuk membuat, dan mahal. Polipropilena , metalized poliester foil, dan kertas- elektrolitkapasitor yang umum. Induktor mungkin memiliki core udara, bubuk logam core,core ferit , atau dilaminasi silikon core baja, dan sebagian besar luka dengan enameltembaga kawat. Beberapa jaringan pasif termasuk perangkat seperti sekering , perangkat PTC, lampu atau pemutus sirkuit untuk melindungi driver loudspeaker dari kuat disengaja. Crossover pasif modern semakin menggabungkan jaringan pemerataan (misalnya, jaringan Zobel ) yang mengkompensasi perubahan impedansi dengan frekuensi yang melekat di hampir semua pengeras suara. Masalah ini kompleks, sebagai bagian dari perubahan impedansi ini disebabkan oleh perubahan beban akustik di passband pengemudi.

Di sisi negatif, jaringan pasif kemungkinan besar dan menyebabkan hilangnya daya. Mereka tidak hanya frekuensi tertentu, tetapi jugaimpedansi spesifik. Hal ini mencegah pertukaran dengan sistem speaker impedansi yang berbeda. Filter Crossover yang ideal, termasuk kompensasi impedansi dan pemerataan jaringan, bisa sangat sulit untuk desain, sebagai komponen berinteraksi dalam cara yang kompleks.Crossover desain ahli Siegfried Linkwitz mengatakan dari mereka yang "alasan hanya untuk crossover pasif adalah biaya rendah perilaku mereka berubah dengan dinamika level sinyal tergantung dari driver.. Mereka blok power amplifier dari mengambil kontrol yang maksimum atas gerak voice coil. Mereka adalah buang-buang waktu, jika akurasi reproduksi adalah tujuan ". ^[2]

Atau, komponen pasif dapat dimanfaatkan untuk membangun sirkuit filter sebelum penguat. Ini disebut line-level pasif crossover.

Aktif

Sebuah crossover yang aktif mengandung komponen aktif (yaitu, orang-orang dengan gain) dalam filter nya. Dalam beberapa tahun terakhir, perangkat aktif yang paling umum digunakan adalah amp-op ; crossover aktif dioperasikan pada tingkat cocok untuk input power amplifier berbeda dengan crossover pasif yang beroperasi setelah output power amplifier, pada tinggi saat ini dan dalam beberapa kasus tinggitegangan . Di sisi lain, semua sirkuit dengan keuntungan memperkenalkan kebisingan , dan kebisingan tersebut memiliki efek yang lebih buruk ketika diperkenalkan sebelum sinyal yang diperkuat oleh power amplifier.

Penggunaan khas dari sebuah crossover yang aktif, meskipun crossover pasif dapat diposisikan sama sebelum amplifier

Crossover aktif selalu memerlukan penggunaan power amplifier untuk setiap band output. Jadi crossover 2-arah yang aktif membutuhkan dua amplifier-masing-masing untuk woofer dan tweeter . Ini berarti bahwa sistem persilangan aktif berdasarkan seringkali lebih mahal daripada sistem berbasis crossover passive, meskipun tidak ada dari amplifier perlu memberikan output sebagai tinggi sebagai untuk tingkat suara yang setara penuh-frekuensi, power amplifier, yang mengurangi biaya.Kerugian biaya dan komplikasi dari crossover aktif diimbangi dengan keuntungan sebagai berikut:

• respon independen dari perubahan dinamis dalam karakteristik listrik pengemudi frekuensi.
• biasanya, kemungkinan cara mudah untuk mengubah atau fine tune setiap pita frekuensi untuk driver khusus yang digunakan. Contoh akan Crossover lereng, jenis saringan (misalnya, Bessel , Butterworth, dll), tingkat relatif, ...
• isolasi setiap driver dari sinyal ditangani oleh driver, sehingga mengurangi intermodulasi distorsi dan overdriving
• Power amplifier secara langsung terhubung ke driver pembicara, sehingga memaksimalkan kontrol penguat redaman kumparan suara pembicara, mengurangi konsekuensi dari perubahan dinamis dalam karakteristik pengemudi listrik, semua yang mungkin untuk meningkatkan respon transien sistem
• pengurangan kebutuhan daya output penguat. Dengan tidak ada energi yang hilang dalam komponen pasif, persyaratan penguat berkurang jauh (sampai 1 / 2 dalam beberapa kasus), mengurangi biaya, dan berpotensi meningkatkan kualitas.

Teknik

Jenis crossover mekanik dan menggunakan sifat-sifat bahan dalam diafragma driver untuk mencapai penyaringan yang diperlukan. Crossover tersebut biasanya ditemukan pada kisaran penuh speaker yang dirancang untuk menutupi sebanyak band audio yang mungkin. Salah satunya adalah dibangun oleh kopling kerucut speaker ke kumparan kumparan suara melalui bagian compliant dan langsung melampirkan kerucut whizzer kecil ringan untuk kumparan. Bagian ini sesuai berfungsi sebagai filter compliant, sehingga kerucut utama tidak bergetar pada frekuensi yang lebih tinggi. Whizzer kerucut merespon semua frekuensi, namun karena ukurannya lebih kecil hanya memberikan output yang berguna pada frekuensi yang lebih tinggi, sehingga pelaksanaan fungsi crossover yang mekanis. Hati-hati memilih bahan yang digunakan untuk unsur-unsur kerucut, whizzer dan suspensi menentukan frekuensi crossover dan efektivitas crossover. Crossover mekanis seperti yang kompleks untuk desain, terutama jika kesetiaan yang tinggi yang diinginkan. Desain komputer dibantu sebagian besar telah menggantikan pendekatan trial and error yang melelahkan historis digunakan. Selama beberapa tahun, kepatuhan bahan dapat berubah, negatif mempengaruhi respon frekuensi speaker.

Pendekatan yang lebih umum adalah untuk menggunakan topi debu sebagai radiator frekuensi tinggi. Tutup debu memancarkan frekuensi rendah, bergerak sebagai bagian dari perakitan utama, tapi karena redaman rendah massa dan mengurangi, memancarkan energi meningkat pada frekuensi tinggi. Seperti kerucut whizzer, pemilihan hati-hati dari bahan, bentuk dan posisi yang diperlukan untuk menyediakan halus, output yang diperpanjang. Frekuensi tinggi dispersi agak berbeda untuk pendekatan daripada kerucut whizzer. Pendekatan yang terkait adalah untuk membentuk kerucut utama dengan profil tersebut, dan bahan-bahan tersebut, bahwa daerah leher tetap lebih kaku, memancarkan semua frekuensi, sedangkan daerah luar kerucut adalah selektif dipisahkan, memancar hanya pada frekuensi yang lebih rendah. Cone profil dan bahan dapat dimodelkan dalam FEA software dan hasilnya diperkirakan toleransi yang sangat baik.

Speaker yang menggunakan crossover mekanik memiliki beberapa keuntungan dalam kualitas suara meskipun kesulitan merancang dan manufaktur mereka, dan meskipun keterbatasan output yang tak terelakkan. Full-range driver memiliki pusat akustik tunggal, dan dapat memiliki perubahan fasa relatif rendah di seluruh spektrum audio. Untuk performa terbaik pada frekuensi rendah, driver ini membutuhkan desain kandang hati-hati. Ukurannya yang kecil (biasanya 165-200 mm) membutuhkan perjalanan kerucut yang cukup untuk mereproduksi bass efektif, tetapi kumparan suara singkat diperlukan untuk kinerja tinggi frekuensi yang wajar hanya dapat bergerak pada kisaran terbatas.Namun demikian, dalam kendala ini, biaya dan komplikasi berkurang, karena tidak ada crossover diperlukan.

Saduran : Wikipedia