Reti crossover passive vs attive

Per ottimizzare le capacità di prestazione di un altoparlante, dovrebbe funzionare all'interno della gamma di frequenza per la quale è stato progettato. Un woofer o un subwoofer non saranno in grado di riprodurre accuratamente le alte frequenze. Un tweeter si autodistruggerà se gli chiedi di provare a riprodurre le basse frequenze. Per questo motivo, nella maggior parte dei veicoli utilizziamo sistemi di altoparlanti a tre e quattro vie. Ciò significa utilizzare reti incrociate.

Lo scopo di un crossover è dividere le frequenze che lo attraversano. Analizzeremo a fondo i vantaggi e gli svantaggi dei crossover comunemente usati nei set di altoparlanti per componenti di sistemi audio per auto.

Come funziona una rete crossover passiva

Una rete crossover passiva è un componente o un gruppo di componenti installato sui cavi degli altoparlanti tra un amplificatore e un altoparlante. Il comportamento di questi componenti attenua porzioni del segnale che vanno all'altoparlante stesso. Quattro componenti sono comunemente usati nelle reti passive:condensatori, induttori, resistori e dispositivi di protezione.

La combinazione e la configurazione di questi componenti vengono utilizzate per creare una rete di filtri passa-basso, passa-alto o passa-banda. I resistori vengono utilizzati per attenuare l'uscita dei dispositivi o talvolta utilizzati come parte di un circuito di correzione dell'impedenza dipendente dalla frequenza chiamato rete Zobel. Alcuni produttori includono lampadine, diodi o qualche forma di resistori di temperatura positivi per limitare la quantità di tensione ricevuta da un tweeter. Sono state disponibili reti attive completamente passive (ma è stato un lungo tempo fa).

Come funziona un crossover attivo

Un crossover attivo è un dispositivo che modifica un segnale audio prima dell'amplificatore. Funziona solo su segnali a livello di linea o preamplificatore. I crossover attivi combinano amplificatori operazionali, resistori e condensatori per alterare diverse gamme di frequenza del segnale. A differenza delle reti passive, i crossover attivi possono essere progettati per aumentare il livello del segnale, ma solo nel caso di filtri alimentati. Le reti attive spesso includono altre funzioni, come controlli di livello remoti e circuiti di amplificazione dei bassi.

Vantaggi dei crossover passivi

Vale la pena notare che ogni rete passiva è progettata per funzionare a una frequenza specifica per un altoparlante specifico. Se si cambia l'altoparlante, il filtro non risponderà allo stesso modo. In alcuni casi, se l'impedenza dell'altoparlante è significativamente diversa da quella per cui è stata progettata la rete, l'altoparlante potrebbe essere danneggiato o parti della rete potrebbero danneggiarsi.

Le reti passive sono facili da usare. Fai passare un cavo dal tuo amplificatore all'ingresso della rete, quindi collega ciascun altoparlante all'uscita. Oltre a montare la rete in un luogo asciutto e privo di vibrazioni, questo è tutto ciò che devi considerare.

Alcune reti passive includono una qualche forma di attenuazione del livello di uscita. La maggior parte usa un interruttore a due o tre posizioni. Alcuni usano i ponticelli. Una rete di fascia alta può includere un pad a L variabile o un potenziometro per capacità di ottimizzazione estrema.

I crossover passivi consentono di dividere la potenza di un singolo canale dell'amplificatore per pilotare due diversi altoparlanti. Un minor numero di canali dell'amplificatore può ridurre drasticamente i costi del sistema, poiché sono necessari solo un paio di canali dell'amplificatore per far funzionare un set completo di altoparlanti.

Limiti dei crossover passivi

Poiché una rete crossover passiva è progettata per una frequenza specifica, una volta scelte e assemblate le parti, non è possibile modificare tale frequenza senza introdurre parti nuove o aggiuntive.

La progettazione di un crossover passivo può essere alquanto complessa. La più semplice delle reti si basa su alcuni presupposti di base sull'impedenza di ciascun altoparlante alla frequenza di crossover. È difficile progettare una rete che compensi il carico reattivo complesso che gli altoparlanti creano mentre si muovono. Richiede un software di modellazione computerizzato e un modo per misurare l'impedenza e la risposta in frequenza dell'altoparlante a vari livelli di pilotaggio.

I crossover passivi di alta qualità sono progettati per una distanza e un angolo specifici tra il woofer e il tweeter. Se la rete è progettata in modo che gli altoparlanti siano distanti, avvicinandoli gli altoparlanti causerà una somma errata dei segnali. Anche la modifica dell'angolazione di un altoparlante può avere un effetto drammatico sulla risposta in frequenza nel punto di crossover.

Le reti crossover passive hanno limitazioni nella quantità di potenza che possono gestire. I campi magnetici creati in un induttore hanno un limite. Anche la tensione applicata a un condensatore ha un limite. Le reti crossover possono surriscaldarsi e fallire se viene inviata loro troppa potenza.

Le reti crossover passive consumano energia. L'uso di un sistema di altoparlanti con una rete passiva non è efficiente come uno che utilizza una rete di filtri attiva. L'efficienza complessiva della rete crossover dipende dalla sua complessità e dalla qualità dei componenti utilizzati nella rete.

Le reti crossover passive sono alquanto suscettibili al rumore. Se si esegue un cavo con un segnale CA oltre l'induttore in una rete passiva, la rete può facilmente raccogliere quel segnale e aggiungerlo al segnale audio. La scelta di una posizione sicura per montare reti crossover passive è importante.

Vantaggi dei crossover attivi

La maggior parte delle reti crossover attive sono regolabili. Ciò significa che ruotando una manopola o spostando un interruttore, è possibile modificare la frequenza di crossover. Questa flessibilità rende i crossover attivi adatti all'uso con quasi tutti i sistemi di altoparlanti. La maggior parte dei crossover attivi include anche controlli di livello, quindi puoi facilmente mettere a punto il livello della gamma media e del tweeter per compensare le diverse posizioni di montaggio.

I crossover attivi non si preoccupano della potenza dei tuoi amplificatori perché elaborano il segnale prima che entri nell'amplificatore. Anche i crossover attivi non sono molto sensibili alle variazioni di temperatura, quindi possono essere sempre molto precisi. Se uno degli amplificatori canalizza un clip di un sistema crossover attivo, la distorsione influisce solo su quel singolo canale.

Sfide dei crossover attivi

Poiché i crossover attivi sono universali nel design, essere in grado di impostare accuratamente le frequenze di crossover può essere difficile. Le etichette sui potenziometri sono notoriamente imprecise. La maggior parte dei crossover attivi ha pendenze di attenuazione fisse. Non è possibile modificare queste pendenze per compensare le caratteristiche di risposta o le variazioni di posizionamento. A meno che non lo fornisca il produttore degli altoparlanti, o se non si ha una vasta esperienza nella misurazione della risposta elettromeccanica e acustica del set di altoparlanti, sapere a quale frequenza incrociare gli altoparlanti può essere difficile. Troppo basso e rischi di danneggiare il tweeter. Troppo alto e ottieni distorsione dalla gamma media. Molte combinazioni di altoparlanti richiedono anche l'over-lap o under-lap delle frequenze di crossover per produrre una risposta piatta.

Un crossover attivo richiede un canale amplificatore dedicato per ciascun altoparlante. Questi requisiti di canale extra possono aumentare il costo della progettazione di un sistema.

La soluzione perfetta

Se non c'è limite al tuo budget, la soluzione crossover ideale per un set di altoparlanti è un crossover attivo con un Digital Processore del suono che esegue il filtraggio. Un DSP offrirà frequenze di crossover regolabili e la maggior parte offrirà inclinazioni e allineamenti di crossover regolabili.

Qualunque cosa tu scelga, è una buona idea dedicare del tempo con un RTA ad alta risoluzione per assicurarti che il tuo sistema sia impostato per la risposta più uniforme e piatta possibile alla frequenza di crossover.