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크로스오버와 가격
350방향 시스템에서 저음과 중음역이 분리되는 주파수의 약간의 변화가 사운드에 눈에 띄는 영향을 미칠 수 있다는 것은 오랫동안 알려져 왔습니다. 가청 주파수 범위의 다양한 부분에서 인간의 청각은 음원의 방향을 결정하기 위해 다양한 방법을 사용합니다. 우리가 관심을 갖고 있는 중주파수 범위에서는 음원과 귀 사이의 거리 차이를 기반으로 인지의 위상 메커니즘이 우세합니다. 이 범위(1700~XNUMXHz)의 경계는 사람의 머리 크기(보다 정확하게는 귀 사이의 거리)에 따라 결정됩니다. 그러나 지금 우리에게 중요한 것은 이 임계 범위에 XNUMX대역 시스템의 LF와 MF 대역이 교차하는 주파수와 그 "주변"이 모두 포함된다는 것입니다. 크로스오버는 완벽한 대역 분리를 제공할 수 없기 때문에 두 스피커가 동시에 소리를 내는 공유 영역이 있습니다. 재생되는 신호 간의 위상 변화는 장면 형성에 큰 영향을 미칩니다. 이 범위에서 발생하는 신호의 합은 스테레오 이미지의 초점을 향상시키거나 장면을 흐리게 만들 수 있습니다. 고품질 시스템의 위상 왜곡은 최소화되어야 하지만 이는 문제의 한 측면일 뿐이며 다양한 유형의 필터의 음악성에 대한 추측을 위한 자료를 제공합니다. 중요한 점은 필터 출력에서 주파수 대역 간의 상대적 이동이 훨씬 더 중요하다는 것입니다. 그러나 이에 대해서는 나중에 자세히 설명합니다. 필터 통과 대역 외부의 AFC(진폭-주파수 응답)의 위상 변이 및 기울기는 차수에 따라 결정되며 각 차수에 대해 90도 및 6dB/옥타브의 양입니다. 즉, 6차 필터는 90도의 전체 위상 이동으로 180dB/옥타브의 감쇠를 제공하고, 12차 필터는 3도 및 45dB/옥타브 등을 제공합니다. 차단 주파수에서 필터 감쇠는 1dB이고 위상 편이는 전체의 절반입니다(즉, 90차 필터의 경우 XNUMX도, XNUMX차 필터의 경우 XNUMX도). 차단 주파수 영역에서의 주파수 응답 굴곡의 부드러움과 시스템의 전체 주파수 응답 및 위상 특성만이 필터 유형에 따라 달라집니다. 능동 크로스오버의 산업 설계에서 가장 널리 사용되는 필터는 중계기에 내장된 Butterworth, Bessel 및 Sallen-Key 필터입니다. 일반적으로 3차 필터가 사용됩니다. 나열된 각 유형에는 고유한 장점과 단점이 있습니다. 베셀 필터는 단일 RC 회로와 같이 가장 부드러운 위상 응답을 갖지만 전체 주파수 응답은 크로스오버 주파수에서 XNUMXdB의 딥을 갖습니다. 버터워스 필터는 전체적으로 평탄한 주파수 응답을 제공하지만 위상 응답은 더 가파릅니다. 마지막으로 Sallen-Key 필터(동등 성분 필터)는 이름에서 알 수 있듯이 동일한 등급과 큰 허용 오차를 갖는 부품이 필요하기 때문에 대량 생산에 매우 편리합니다. 이는 Butterworth 및 Bessel 필터의 경우에는 해당되지 않습니다. 정밀한 부품. 그러나 등성분 필터는 위상 및 주파수 특성이 가장 좋지 않아 예산 모델에서만 사용된다.
약속한 대로 가장 흥미로운 점은 주파수나 위상 특성이 아니라 고역 통과 필터의 출력과 저역 통과 필터 사이의 신호의 상대적인 위상 편이에 있습니다. 180차 필터의 경우 전체 주파수 대역에 걸쳐 400도에 가깝지만 버터워스 필터의 경우에만 일정하게 유지됩니다. Bessel 및 Sallen-Key 필터의 경우 위상 변이는 교차 주파수 근처에서 감소합니다. 크로스오버 주파수가 2Hz인 "이상적인" XNUMX차 필터를 모델링한 결과가 그림 XNUMX에 나와 있습니다.
위상 특성의 결과적인 "혹"은 크로스오버 주파수 영역의 위상차가 상당히 급격하게 변하고 이에 따라 겉보기 음원의 위치가 변할 수 있음을 나타냅니다. 시스템의 전체 주파수 응답을 조정할 때 때때로 사용되는 필터 중 하나의 차단 주파수를 변경할 때 동일한 그림이 관찰됩니다. 다이나믹 헤드에서 방출되는 신호의 위상은 인가되는 전압의 위상(각 헤드 유형에 따라 다름)과 공통점이 거의 없지만 크로스오버에서는 이러한 종류의 왜곡을 최소화하는 것이 바람직합니다. 모든 필터(능동 및 수동)는 반응 요소(커패시턴스 및 인덕턴스)를 사용하므로 신호에 위상 및 시간 왜곡이 발생합니다. 저역 통과 필터는 신호에 지연과 위상 지연을 도입하며 이는 위상 변환기를 사용하여 어느 정도 수정될 수 있습니다. 이러한 위상 보정기와 함께 XNUMX차 베셀 필터를 사용하면 절대적으로 선형인 위상 응답을 갖는 필터를 얻을 수 있습니다. HPF(High Pass)는 위상진행(Phase Advance)을 형성하는데, 이는 기존의 로우패스 필터와는 근본적으로 매칭이 불가능합니다. 하지만 이 경우에는 AFF(추가 기능 필터)를 사용하여 고주파 대역 신호를 생성할 수 있습니다. 이러한 필터의 출력 신호는 입력 신호에서 저역 통과 필터를 통과한 부분을 뺀 값입니다. 분명히 이 경우 위상 왜곡이 보상되고 저역 통과 필터의 출력 신호와 FDF 사이의 위상 차이가 전체 주파수 대역에 걸쳐 일정하게 유지됩니다. 그러나 추가 기능 필터에는 심각한 단점이 있습니다. 즉, 주파수 응답의 기울기가 6dB/옥타브에 불과하여 때로는 충분하지 않을 수 있습니다. 그건 그렇고, 크로스오버는 인접 대역의 크로스오버 주파수를 동기식으로 조정하여 이 방식을 사용하여 만들어집니다. 저역 통과 필터 차단 주파수만 조정되며, 고역 통과 대역폭은 추가 기능 필터를 사용하여 동기적으로 변경됩니다. 능동 필터에서 차단 주파수를 조정하려면 주파수 설정 링크의 값을 동기식으로 변경해야 합니다. 차단 주파수를 원활하게 조정하기 위해 전위차계를 사용합니다. XNUMX차 필터를 조정하려면 XNUMX섹션 전위차계(XNUMX채널용)가 필요하다는 것을 쉽게 계산할 수 있습니다. 비용을 줄이기 위해 최근 저예산 증폭기 모델에서는 하나의 링크만 주파수로 조정되는 단순화된 XNUMX차 필터를 점점 더 많이 사용하고 있습니다. 이러한 필터는 특정 유형에 속할 수 없습니다. "이데올로기적으로 일관된" 필터는 규제 기관의 극단적 위치 중 하나에서만 얻어지기 때문입니다.
마지막으로 일부 앰프의 내장 크로스오버의 저음 부분에는 가변 Q 고역 통과 필터가 사용되어 차단 주파수 영역의 주파수 응답을 최대 10dB까지 높일 수 있습니다. 이 솔루션을 사용하면 별도의 베이스 부스터 스테이지가 필요하지 않지만 동시에 상당한 위상 왜곡이 발생합니다. 이 경우 30~40Hz의 주파수에서는 위상 변화가 귀로 감지되지 않기 때문에 이는 상당히 허용됩니다. 그러나 신호 소스 위치를 파악하기 위한 위상 메커니즘이 작동하는 중간 주파수 범위에서는 정면 장면을 더 잘 구성하기 위해 위상 선형 필터를 사용하는 것이 좋습니다. 이렇게 하면 장면의 "흐림"이 제거되고 특히 공간적으로 분리된 LF 및 MF 이미터의 경우 명백한 신호 소스의 위치 파악 정확도가 높아집니다. 발행: www.bluesmobil.com/shikhman
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