Калькулятор кроссовера акустики
Калькулятор считает каждый динамик постоянным сопротивлением на выбранной частоте. Для готового кроссовера нужны измеренные импеданс и акустическая характеристика в корпусе.
Выберите идеальную электрическую схему
Варианты описывают электрические фильтры с резистивной нагрузкой. Ни один не гарантирует итоговый акустический спад или суммарную АЧХ.
При переходе значения передаются этому сайту в URL и могут остаться в истории браузера. Не вводите конфиденциальные сведения.
Оцените номиналы конденсаторов и катушек для идеального пассивного двухполосного кроссовера. Выберите фильтр Баттерворта первого порядка, Баттерворта второго порядка или Линквица–Райли второго порядка, затем укажите частоту раздела и импеданс НЧ- и ВЧ-динамика на этой частоте. Результат, теоретическая отправная точка, а не готовая схема. У реальных динамиков импеданс зависит от частоты, различаются акустическая фаза и чувствительность, а корпус влияет на отклик. Рабочий кроссовер необходимо моделировать и измерять с фактически установленными динамиками.
Как оценить компоненты пассивного кроссовера
-
1
Выберите электрическую схему
Выберите секцию первого порядка 6 дБ/октаву либо Баттерворта или Линквица–Райли второго порядка 12 дБ/октаву. Это идеальная электрическая характеристика, а не итоговый акустический спад.
-
2
Введите частоту и импеданс
Укажите желаемую частоту раздела и, если возможно, измеренный модуль импеданса каждого динамика вблизи неё. Номинальный импеданс даёт лишь приближение.
-
3
Смоделируйте, соберите и измерьте
Используйте рассчитанные номиналы как начальные. Загрузите реальные АЧХ и импеданс в программу моделирования, соберите прототип, начните с малой громкости и измерьте обе полосы, акустическую сумму и полный импеданс системы.
Формулы пассивного кроссовера
Пусть f, частота раздела, ω = 2πf, а R, импеданс динамика, принятый в идеальном расчёте резистивной нагрузки.
Для секции первого порядка:
- Последовательная катушка ФНЧ НЧ-динамика:
L = R ÷ ω - Последовательный конденсатор ФВЧ ВЧ-динамика:
C = 1 ÷ (R × ω)
Для ФНЧ второго порядка:
- Последовательная катушка:
L = R ÷ (Q × ω) - Конденсатор параллельно НЧ-динамику:
C = Q ÷ (R × ω)
Для ФВЧ второго порядка:
- Последовательный конденсатор:
C = Q ÷ (R × ω) - Катушка параллельно ВЧ-динамику:
L = R ÷ (Q × ω)
Калькулятор использует Q = 1/√2 для Баттерворта второго порядка и Q = 0,5 для Линквица–Райли второго порядка. На выбранной частоте каждая идеальная секция Баттерворта ослаблена примерно на 3,01 дБ, а LR2, примерно на 6,02 дБ.
Пример для 2500 Гц
Для НЧ-динамика 8 Ω, ВЧ-динамика 8 Ω и частоты 2500 Гц идеальные номиналы составят:
| Электрическая схема | Последовательная L НЧ | Параллельная C НЧ | Последовательная C ВЧ | Параллельная L ВЧ |
|---|---|---|---|---|
| Баттерворт первого порядка | 0,5093 мГн | - | 7,9577 мкФ | - |
| Баттерворт второго порядка | 0,7203 мГн | 5,6270 мкФ | 5,6270 мкФ | 0,7203 мГн |
| Линквиц–Райли второго порядка | 1,0186 мГн | 3,9789 мкФ | 3,9789 мкФ | 1,0186 мГн |
Если импедансы динамиков различаются, номиналы в ветвях также будут разными. Поэтому калькулятор принимает два значения отдельно.
Почему номинального импеданса недостаточно
Динамик с маркировкой 8 Ω не является резистором 8 Ω во всём звуковом диапазоне. Резонанс, индуктивность звуковой катушки и корпус меняют импеданс и фазу. В документации Dayton Audio DATS показано, как рост импеданса НЧ-динамика на верхних частотах мешает простому ФНЧ получить расчётную частоту среза. Руководство OmniMic также объясняет, что для настройки кроссовера нужны АЧХ и импеданс, измеренные при согласованных уровне, задержке и расстоянии.
Электрические фильтры складываются с естественным акустическим спадом динамиков и их физическим смещением. Linkwitz отмечает, что электрический фильтр не даст нужного акустического результата без достаточного перекрытия полос, ровной характеристики и фазового согласования установленных динамиков. В идеальной модели LR2 электрические ветви разнесены на 180°, и одну ветвь меняют по полярности. Однако практическую полярность следует выбирать по измеренной акустической сумме и провалу при обратной полярности.
Ограничения компонентов и монтажа
Рассчитанные ёмкость и индуктивность не определяют допустимое напряжение конденсатора, ток катушки, сечение провода, мощность и тепловую безопасность. Реальные ESR конденсатора, DCR катушки и допуски меняют АЧХ и нагрузку усилителя. Перед изменением проводки отключите усилитель, разрядите конденсаторы, проверьте минимальную частоту раздела, рекомендованную производителем ВЧ-динамика, и начинайте испытания прототипа на малой громкости.
Технические источники: вывод нагруженного LC-фильтра Texas Instruments, заметки Linkwitz Lab о кроссоверах, заметки Linkwitz Lab о фильтрах, руководство Dayton Audio OmniMic и руководство Dayton Audio DATS LA.
Часто задаваемые вопросы
По возможности используйте модуль импеданса, измеренный вблизи частоты раздела. Номинальный импеданс: общая категория, а реальная величина меняется с частотой. Номинал пригоден для первой оценки, но не превращает расчёт в точную готовую схему.
Сами по себе: нет. Расчёт описывает идеальные электрические фильтры с резистивной нагрузкой. Результат зависит также от АЧХ, фазы, чувствительности, акустического смещения, направленности и корпуса каждого установленного динамика. Моделируйте по измеренным данным и проверяйте прототип.
Не применяйте универсальное правило без измерений. В идеальной модели LR2 ветви разнесены на 180°, но реальная фаза динамиков и их физическое смещение меняют акустическое соотношение. Измерьте нормальное и обратное включение и оцените сумму и провал.
Нет. Он рассчитывает только ёмкость и индуктивность. Подбирайте напряжение и тип конденсатора, провод, допустимый ток и DCR катушки под мощность усилителя и тепловые условия. Убедитесь, что готовая схема не создаёт опасной нагрузки для усилителя.
Нет. В прямом режиме значения передаются сайту через Livewire для обновления расчёта. В пошаговом режиме при переходе они попадают в URL и могут сохраниться в истории браузера. Не вводите конфиденциальные сведения.
Сопутствующие инструменты
Калькулятор балясин
Введите свободный пролёт перил, ширину балясины и максимально допустимый зазор, чтобы получить точное количество необходимых балясин и равный промежуток между каждой стойкой, не превышающий нормативный предел.
Калькулятор нумерологии
Рассчитайте нумерологические числа имени по пифагорейским или халдейским значениям букв: выражение, стремление души и личность.
Калькулятор длины дуги
Рассчитайте длину дуги окружности по радиусу и центральному углу или по хорде и радиусу, с результатами в градусах и радианах.
Калькулятор времени работы батареи
Рассчитайте, как долго прослужит батарея, исходя из её ёмкости в мА·ч, тока нагрузки в мА и коэффициента эффективности разряда. Получите время работы в часах, днях и минутах.
Калькулятор Social Security США
Оцените пенсионную выплату Social Security в США по PIA и возрасту начала получения. Сравните месячные и годовые суммы в 62 года, FRA 67 и 70 лет.
Калькулятор перцентиля ребенка
Проверьте перцентиль веса, длины и окружности головы ребенка по стандартам роста WHO от рождения до 24 месяцев.