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LIBROS Y ARTÍCULOS
Cruce y precio
Directorio / el arte del sonido Desde hace mucho tiempo se sabe que un ligero cambio en las frecuencias de cruce de las bandas de rango medio y bajo en un sistema de tres vías puede tener un efecto notable en el sonido. En diferentes partes del rango de frecuencias audibles, el oído humano usa diferentes formas para determinar la dirección hacia la fuente de sonido. En el rango de frecuencias medias que nos interesa, predomina el mecanismo de fase de percepción, basado en la diferencia de distancias entre la fuente de sonido y los oídos. Los límites de este rango (de 350 a 1700 Hz) están determinados por el tamaño de la cabeza humana (o más bien, la distancia entre las aurículas). Sin embargo, para nosotros ahora es importante que tanto las frecuencias de la sección de las bandas LF y MF en un sistema de tres bandas, como sus "vecindades" caigan dentro de este rango crítico. Como el crossover no puede proporcionar una separación perfecta de las bandas, existe una zona de acción conjunta en la que ambos altavoces suenan a la vez. Los cambios de fase entre las señales que reproducen tienen un impacto significativo en la formación de la escena. La suma de señales que surgen en este rango puede mejorar el enfoque de la imagen estéreo, o también puede desenfocar la escena. Las distorsiones de fase de un sistema de alta calidad deberían ser mínimas, pero esto es solo un lado del problema, lo que da pie para razonar sobre la musicalidad de los filtros de varios tipos. No solo es importante el cambio de fase absoluto introducido por el filtro, sino también el desplazamiento relativo entre las bandas de frecuencia a la salida de los filtros es mucho más importante. Pero más sobre eso más adelante. El cambio de fase y la pendiente de caída de la respuesta de frecuencia (AFC) fuera de la banda de paso del filtro están determinados por su orden y es de 90 grados y 6 dB/octava por orden. Es decir, el filtro de primer orden proporciona una atenuación de 6 dB/octava con un cambio de fase completo de 90 grados, el filtro de segundo orden proporciona 180 grados y 12 dB/octava, y así sucesivamente. En la frecuencia de corte, la atenuación del filtro es de 3 dB y el cambio de fase es la mitad del valor total (es decir, 45 grados para el filtro de primer orden y 1 para el segundo orden). Solo la suavidad de la flexión de la respuesta de frecuencia en la región de la frecuencia de corte y la respuesta de frecuencia total del sistema, así como las características de fase, dependen del tipo de filtro. En los diseños industriales de cruces activos, los filtros Butterworth, Bessel y Sallen-Key integrados en repetidores son los más utilizados. Por regla general, se utilizan filtros de segundo orden. Cada uno de estos tipos tiene sus propias ventajas y desventajas. Los filtros Bessel tienen la respuesta de fase más suave (como un solo circuito RC), pero la respuesta de frecuencia general tiene una caída de 3 dB en la frecuencia de cruce. Los filtros Butterworth proporcionan una respuesta de frecuencia general plana, pero su respuesta de fase es más pronunciada. Finalmente, los filtros Sallen-Key (filtros equicomponentes) son muy convenientes en la producción en masa porque (como su nombre lo indica) requieren partes de la misma clasificación y con una gran tolerancia, lo que no es el caso de los filtros Butterworth y Bessel, que requieren precisión. partes. Sin embargo, las características de fase y frecuencia de los filtros de componentes iguales son las peores, por lo que solo se utilizan en modelos económicos.
Lo más interesante (como prometí) no está en la frecuencia ni en las características de fase, sino en el cambio de fase relativo de las señales entre las salidas de HPF y LPF. Para los filtros de segundo orden, está cerca de los 180 grados en toda la banda de frecuencias, pero permanece constante solo para el filtro Butterworth. Para los filtros Bessel y Sallen-Key, el cambio de fase disminuye cerca de la frecuencia de cruce. El resultado de la simulación de filtros de segundo orden "ideales" con una frecuencia de cruce de 400 Hz se muestra en la Figura 2.
La "joroba" resultante en la característica de fase indica que la diferencia de fase en la región de la frecuencia de cruce cambia bastante bruscamente, y la localización de la fuente de sonido aparente también puede cambiar en consecuencia. La misma imagen se observará al cambiar la frecuencia de corte de uno de los filtros, que a veces se utiliza al ajustar la respuesta de frecuencia total del sistema. La fase de la señal emitida por el cabezal dinámico tiene poco en común con la fase del voltaje que se le aplica (es individual para cada tipo de cabezal), pero es deseable minimizar este tipo de distorsiones en el crossover. Cualquier filtro (tanto activo como pasivo) utiliza elementos reactivos - capacitancias e inductancias, por lo que introduce distorsiones de fase y tiempo en la señal. Los filtros LF (paso bajo) introducen retardo y desfase en la señal, que puede corregirse hasta cierto punto con el desfasador. Usando un filtro Bessel de segundo orden en combinación con un ecualizador de fase de este tipo, se puede obtener un filtro con una respuesta de fase perfectamente lineal. En cuanto al HPF (High Pass), forman un avance de fase, que es fundamentalmente imposible de igualar con el LPF existente. Sin embargo, en este caso, es posible utilizar un filtro de función adicional (AFF) para formar la señal de banda alta. La señal de salida de dicho filtro se obtiene restando de la señal de entrada la parte que ha pasado por el filtro de paso bajo. Obviamente, en este caso, las distorsiones de fase se compensan y la diferencia de fase de las señales a la salida de LPF y FDF permanece constante en toda la banda de frecuencia. Sin embargo, los filtros de la función adicional tienen un inconveniente importante: la pendiente de la caída de la respuesta de frecuencia es de solo 6 dB/octava, lo que a veces puede ser insuficiente. Por cierto, de acuerdo con este esquema, los cruces se realizan con un ajuste síncrono de la frecuencia de cruce de las bandas adyacentes. Solo se ajusta la frecuencia de corte de paso bajo y la banda de alta frecuencia se cambia sincrónicamente mediante el uso del filtro de función auxiliar. Para sintonizar la frecuencia de corte en el filtro activo, es necesario cambiar sincrónicamente los valores de los enlaces de configuración de frecuencia. Los potenciómetros se utilizan para ajustar suavemente la frecuencia de corte. Es fácil calcular que se requiere un potenciómetro de cuatro secciones (para dos canales) para sintonizar el filtro de segundo orden. Para reducir el costo en los últimos años, los modelos de amplificadores económicos utilizan cada vez más filtros de segundo orden simplificados, en los que solo un enlace está sintonizado en frecuencia. Dichos filtros no pueden atribuirse a ningún tipo específico, porque un filtro "ideológicamente consistente" se obtiene solo en una de las posiciones extremas del regulador.
Finalmente, en la sección de bajos de los crossovers incorporados de algunos amplificadores, se utiliza un filtro de paso alto de Q variable, que permite obtener un aumento en la respuesta de frecuencia en la región de la frecuencia de corte hasta 10 dB. Esta solución elimina una etapa de refuerzo de bajos separada, pero al mismo tiempo introduce distorsiones de fase significativas. En este caso, esto es bastante aceptable, porque a una frecuencia de 30 ... 40 Hz, el oído no percibe el cambio de fase. Sin embargo, en el rango de frecuencias medias, donde funciona el mecanismo de fase de localización de la fuente de la señal, es deseable utilizar filtros lineales de fase para construir mejor la escena frontal. Esto eliminará la "borrosidad" de la escena y aumentará la precisión de la localización de las fuentes de señal aparentes, especialmente con emisores de graves y medios separados espacialmente. Publicación: www.bluesmobil.com/shikhman
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