Come determinare la frequenza di crossover degli altoparlanti
I crossover possono sicuramente creare un po' di confusione quando stai cercando di ottenere il miglior suono possibile. Sicuramente non aiuta il fatto che alcuni produttori di altoparlanti non forniscano informazioni chiare o utili!
In questo articolo di facile comprensione, ti spiego:
- Le basi importanti dei crossover degli altoparlanti
- Come determinare la frequenza di crossover degli altoparlanti di cui hai bisogno
- Come determinare la frequenza per molti tipi di crossover degli altoparlanti che vorresti utilizzare
- Utilissime tabelle delle frequenze di crossover che puoi utilizzare subito
Continua a leggere per scoprire cosa devi sapere per un suono migliore.
Cosa fa un crossover di altoparlanti? Perché sono utili?
I crossover degli altoparlanti hanno diverse funzioni con l'obiettivo principale di migliorare la qualità del suono:
- Blocca le frequenze sonore indesiderate che gli altoparlanti non possono produrre bene (e che causano distorsioni o possono danneggiarle).
- Dividi un segnale musicale per inviare determinate porzioni di suono all'altoparlante più adatto.
Ad esempio, i tweeter sono sensibili ai bassi e non possono produrre frequenze medie, quindi non vogliamo pilotarli con i bassi del subwoofer soprattutto con potenza elevata. Un crossover degli altoparlanti rende possibile il blocco di questi bassi dannosi (che causano distorsioni).
Allo stesso modo, altri tipi di altoparlanti come woofer o subwoofer suonano assolutamente terribilmente quando li guidi con frequenze più alte che sono più adatte per un tweeter. Allo stesso modo, possiamo utilizzare un crossover passa basso per filtrare (bloccare efficacemente) quella gamma di suoni indesiderata per un suono pulito e piacevole.
Ciò è particolarmente importante per i subwoofer poiché sono progettati e funzionano al meglio solo con bassi puri. In tal caso, viene utilizzato un crossover passa basso e impostato su una frequenza di taglio più bassa per ottenere quel suono eccezionale che ami.
I crossover degli altoparlanti sono molto, molto comuni in molti sistemi di altoparlanti domestici o per auto, in particolare nei cabinet per altoparlanti a 2 vie o nei set di altoparlanti componenti.
Come funzionano i crossover degli altoparlanti?
I crossover degli altoparlanti funzionano utilizzando un comportamento interessante che si trova nei condensatori e negli induttori:
- I condensatori passano più facilmente le frequenze più alte (al diminuire della frequenza aumenta la loro opposizione al flusso di elettricità). Ciò è dovuto a un principio chiamato reattanza capacitiva.
- Gli induttori passano più facilmente le frequenze più basse (con l'aumentare della frequenza aumenta la loro opposizione al flusso di elettricità). Ciò è dovuto alla reattanza induttiva.
Condensatori e induttori possono essere utilizzati insieme per creare filtri più efficaci e suddividere il suono nella gamma sonora prodotta da un altoparlante. Questo è estremamente comune nei sistemi di altoparlanti domestici o per auto a 2 vie.
Utilizzando formule matematiche, i progettisti di crossover possono scegliere i valori di parte corretti necessari per un particolare crossover di altoparlanti che è più adatto per gli altoparlanti da utilizzare.
Ad esempio, quando le frequenze musicali più basse (bassi) passano attraverso un filtro passa alto, la resistenza totale è molto alta, il che significa che c'è pochissima uscita per l'altoparlante. Quando sono presenti frequenze più alte, la resistenza è molto più bassa e questi segnali passano all'altoparlante senza problemi.
Gli altoparlanti hanno diverse gamme di suono per cui sono più adatti, noto anche come risposta in frequenza . Questa limitazione viene utilizzata quando si progettano crossover.Qual è il punto di crossover degli altoparlanti?
Il punto di crossover degli altoparlanti è normalmente chiamato frequenza di crossover , spesso scritto come "Fc .” Il punto di crossover degli altoparlanti è la frequenza di taglio oltre la quale alle frequenze audio viene impedito di raggiungere gli altoparlanti.
In termini tecnici, la frequenza di crossover si trova utilizzando il punto -3 decibel (dB) dall'uscita di un circuito di crossover. In termini di potenza elettrica, il punto di riduzione del volume di 3dB è la frequenza alla quale la potenza dell'altoparlante viene ridotta di 1/2.
Oltre la frequenza di crossover (il punto -3dB) l'uscita diminuirà sempre di più man mano che la frequenza del suono si allontana dal taglio. Ad esempio, per un crossover passa alto -6dB per ottava, se la frequenza di taglio è 1kHz:
- L'altoparlante avrà un'uscita di -3dB a 1kHz.
- A un'ottava di distanza (500Hz), l'uscita sarà -6dB.
- A frequenze ancora più lontane l'uscita sarà di quasi 0 decibel.
I crossover non sono perfetti nel modo in cui funzionano
In un mondo perfetto, i crossover bloccherebbero il 100% del suono che non vuoi che raggiunga gli altoparlanti oltre quel punto. Tuttavia, i crossover non sono perfetti. attenuano , o ridurre, l'uscita del suono oltre la frequenza di crossover. Per questo motivo hanno una pendenza leggermente curva che puoi visualizzare su un grafico.
Le pendenze di crossover sono descritte in termini di pendenza che descrive quanto siano efficaci nel bloccare le frequenze sonore. Sono elencati in termini di dB per ottava e sono sempre multipli di 6 dB. Questo perché i crossover utilizzano stadi, o sezioni, ognuno dei quali utilizza un singolo condensatore o induttore con una riduzione di 6dB per ciascuna sezione.
Nota: Un'ottava è un modo per descrivere un certo punto o una gamma di frequenze audio. Un'ottava è la metà o il doppio di una frequenza e di solito sono contrassegnate in frequenze standard.Esempio:60Hz, 120Hz…1KHz, 2KHz, ecc.
Cosa sono i crossover di 1°, 2° e 3° ordine?
I crossover di ordine superiore utilizzano sezioni di condensatore e induttore aggiuntive insieme che sono "impilate" per un taglio più efficace. Il crossover di ordine superiore utilizza una matematica leggermente diversa ma l'operazione di base è esattamente la stessa.
- I crossover -12dB/ottava sono tra i più comuni e sono un buon compromesso tra il blocco delle frequenze audio e il costo dei componenti. Molti amplificatori per auto o domestici con crossover elettronico integrato offrono una pendenza di 12dB.
- I crossover a -6dB/ottava sono il minimo da utilizzare e non sono efficaci come gli altri.
- I crossover a -18dB e di ordine superiore hanno un cutoff molto più ripido ma in molti casi non sono necessari.
Quando si tratta del punto di crossover per gli altoparlanti stessi, dipende da diverse cose, come vedrai di seguito.
Come determinare la frequenza di crossover per gli altoparlanti
Ci sono alcuni modi per sapere quali frequenze di crossover dovresti usare con gli altoparlanti:
- La risposta in frequenza dell'altoparlante trovata nelle specifiche, se fornita.
- Il tipo e le dimensioni degli altoparlanti che hai (tweeter vs woofer, diffusori a cono piccolo vs cono grande, ecc.).
- Consigli del produttore.
In molti casi, finirai per utilizzare 2 o più delle cose sopra per ottenere i migliori risultati. Per aiutare a mantenere le cose organizzate, suddividerò le informazioni di seguito in 2 tipi a seconda del tipo di crossover degli altoparlanti utilizzato.
1. Trovare la frequenza di crossover per i crossover di primo ordine (in linea)
I bass blocker, come vengono chiamati, sono un tipo di crossover in linea del 1° ordine (a stadio singolo) utilizzato con tweeter o altoparlanti più piccoli per bloccare i bassi. Se non conosci la frequenza di crossover puoi calcolarla tu stesso usando solo un po' di matematica.
I crossover del primo ordine utilizzano un singolo condensatore o induttore in linea. Alcuni degli usi più comuni sono:
- Utilizzo di un condensatore in linea per tweeter o di un condensatore grande per bloccare i bassi su altoparlanti piccoli.
- Utilizzo di un induttore in linea per filtrare gli alti su un altoparlante di gamma media.
Per dire di quale frequenza hai bisogno (supponendo che tu non sappia già di cosa si tratta) puoi iniziare controllando la valutazione della risposta in frequenza dell'altoparlante nelle specifiche. Il problema qui è che i produttori di altoparlanti a volte elencano le frequenze che un altoparlante può tecnicamente producono, non l'effettiva gamma di suoni che possono produrre bene.
Utilizzo di un grafico di risposta in frequenza
Quando hai a disposizione un grafico della risposta in frequenza, puoi vedere la gamma di suoni che un altoparlante può e non può produrre bene (come un volume del suono molto più basso emesso nella parte inferiore del grafico mostrato qui). Scegli una frequenza di crossover lontana da questo scarso intervallo di risposta.
Se sei abbastanza fortunato da avere un grafico di risposta in frequenza con gli altoparlanti che vorresti utilizzare, puoi vedere le aree in cui hanno un'uscita scadente. Queste sono le aree che vorrai evitare. Per farlo, scegli una frequenza di crossover lontana da questo intervallo.
Dall'esempio sopra, possiamo vedere che il tweeter mostrato ha una buona uscita fino a qualcosa al di sotto di 2 kiloHertz (2kHz). Sapendo che vorremo scegliere una frequenza di crossover che sia almeno 2kHz o superiore.
Utilizzo delle frequenze di crossover consigliate
Alcuni produttori includono un intervallo di frequenza consigliato per l'uso. In tal caso, è facile utilizzarlo come linea guida. Per l'esempio illustrato sopra, sceglieresti una frequenza di crossover di almeno 3,5 kHz che risulta essere molto comune.
A cosa prestare attenzione
Sfortunatamente, molti produttori elencano la risposta in frequenza (gamma) degli altoparlanti in base alla gamma di suoni che possono produrre ma non producono bene. Ad esempio:
- I piccoli altoparlanti full-range o midrange possono essere elencati con prestazioni fino a 35 Hz (gamma dei bassi di fascia bassa). Tuttavia, i piccoli altoparlanti non sono quasi mai in grado di produrre bene le regioni dei bassi più bassi.
- Gli altoparlanti di fascia media o i woofer per uso generale possono essere elencati come frequenze di supporto alte nella gamma degli alti (tweeter). Ad esempio, 4kHz o anche superiore. Tuttavia, i altoparlante woofer o midbass non funzionano quasi mai bene per le alte frequenze.
In entrambi i casi, ignora queste valutazioni insolite della risposta in frequenza più alta e controlla il grafico della risposta, se fornito.
Poiché alcune frequenze di crossover sono così comuni, ho creato una tabella (elencata di seguito, sezione successiva) che semplifica il lavoro per te. Puoi usarli come guida nella maggior parte dei casi.
2. Trovare la frequenza di crossover per i crossover di 2° ordine o superiori (sistemi di altoparlanti a 2 vie o più grandi)
Nel caso di sistemi di altoparlanti a 2 o 3 vie, è un po' più complicato ma non di molto. In questo caso, è un compromesso tra il giusto crossover sia per il woofer che il tweeter.
Per i sistemi di altoparlanti a 2 o 3 vie, la giusta frequenza di crossover è un punto medio che consente a entrambi di lavorare insieme senza interruzioni nel suono prodotto. In altre parole, ti consigliamo di scegliere una frequenza di crossover che consenta a entrambi di funzionare nella loro gamma ottimale.
Esempio di crossover di altoparlanti a 2 vie
Nell'immagine di esempio sopra puoi vedere alcuni diffusori tipici insieme alla loro gamma di utilizzo consigliata. Per determinare il crossover degli altoparlanti di cui abbiamo bisogno, possiamo sceglierne uno che sia una combinazione di:
- Al di sotto della frequenza massima consigliata per il woofer.
- Al di sopra della frequenza minima consigliata o specificata per il tweeter.
In questo caso, come spesso accade, si tratterebbe di un punto medio intorno ai 3.000 Hertz o 3.500 Hertz. Possiamo usarne uno in quanto è probabile che siano disponibili parti di crossover già pronte per l'acquisto, rendendo più facile mettere insieme il nostro sistema di altoparlanti.
Sistemi di altoparlanti a 3 vie
I sistemi di altoparlanti a 3 vie sono simili a quelli a 2 vie con la differenza che il crossover medio (midrange) è di tipo passa-banda. Simile a un set di altoparlanti a 2 vie, sceglieremo una frequenza di crossover intermedia nella gamma di lavoro della gamma media rispetto al tweeter e anche nella gamma media rispetto al woofer. (Vedi i miei consigli di seguito)
Qual è una buona frequenza di crossover per gli altoparlanti? Linee guida e tabella
Le buone notizie che più a volte andrai bene utilizzando le frequenze di taglio più comuni elencate di seguito in base alle dimensioni o al tipo di altoparlante. Questo perché gli altoparlanti e i sistemi di altoparlanti vengono spesso utilizzati nello stesso modo in cui di solito si applicano le frequenze di taglio più comuni.
Puoi determinare le frequenze di crossover per i tuoi altoparlanti, sia per l'auto che per l'audio domestico, utilizzando le tabelle che ho fornito di seguito.
Tabella delle frequenze di crossover degli altoparlanti stereo domestici
| Tipo/sistema di altoparlanti | Frequenza di crossover |
|---|---|
| Subwoofer | 80Hz basso passa. (Raccomandazioni audio THX anche) |
| Altoparlanti anteriori di tipo principale/a torre (piccoli) | 60 a 80 Hz passa-alto. Funziona meglio con un subwoofer per completarli. |
| Altoparlanti anteriori di tipo principale/a torre (grandi) | 40 – 60 Hz passa-alto. |
| Suono centrale o surround (piccolo) | 100-120Hz passa alto. Questi tipi di altoparlanti sono molto scadenti per i bassi. |
| Suono centrale o surround (medio/grande) | 50-60Hz passa alto. |
| Altoparlanti da parete o mini satellite | 100-120Hz passa alto. |
| Sistemi di altoparlanti a 2 vie | 3kHz a 3,5KHz. Frequenza di crossover molto comune |
| Sistemi di altoparlanti a 3 vie | 3,5 kHz (medi/alti) e 500 Hz (medi/woofer) |
Tabella delle frequenze di crossover degli altoparlanti dell'autoradio
| Tipo/sistema di altoparlanti | Frequenza di crossover |
|---|---|
| Subwoofer | 70-80Hz passa basso |
| Gamma completa anteriore/posteriore o componenti | ~56-60Hz passa alto per bloccare i bassi |
| Tweet | 3-3,5 kHz passa alto |
| Diffusori midrange o woofer (principali) | 1kHz-3.5kHz per bloccare i suoni della gamma del tweeter |
| Sistemi di altoparlanti a 2 vie | 3kHz a 3,5KHz. Frequenza di crossover molto comune |
| Sistemi di altoparlanti a 3 vie | 3,5 kHz (medi/alti) e 500 Hz (medi/woofer) |
Alcune linee guida generali sono:
- Per piccoli altoparlanti domestici o per auto (4″, 5 1/4″, 6 1/2″ ecc.) utilizzare un crossover passa-alto intorno a ~56-60Hz circa per bloccare i bassi di fascia bassa. Ciò contribuirà a prevenire la distorsione e potrai pilotare gli altoparlanti con più potenza e volume con una grande chiarezza del suono.
- I subwoofer necessitano di un segnale di bassi puri che puoi ottenere utilizzando un crossover passa basso da 70 a 80 Hz.
- I tweeter generalmente vanno bene per circa 3 kHz o superiori, quindi le frequenze di taglio di 3 kHz o 3,5 kHz sono generalmente un'ottima scelta.
Come trovare la frequenza di crossover da un crossover di altoparlanti
Cosa succede se hai già un crossover per altoparlanti ma non sai qual è la frequenza di crossover? La buona notizia è che in molti casi è possibile capire di cosa si tratta in base al valore della parte e all'impedenza dell'altoparlante.
Per farlo, devi sapere:
- Il valore di un condensatore (in Farad) o di una bobina dell'induttore (in Henries) per un singolo crossover in linea ("1° ordine").
- Per i crossover a 2 vie o altri altoparlanti è molto simile, ma richiede un po' più di indagine.
Come determinare la frequenza di crossover degli altoparlanti
1. Condensatori o induttori a un ordine (in linea)
Utilizzando le formule mostrate sopra puoi calcolare la frequenza di crossover per un dato altoparlante.
Per i crossover in linea passa-alto o passa-basso, possiamo calcolare la frequenza se conosciamo gli Ohm dell'altoparlante e la capacità o induttanza. Il processo è lo stesso in entrambi i casi.
Esempio 1Impedenza dell'altoparlante =8Ω, condensatore =47 microFarad.
FC =1/(2 x 3,14159 x 8 x 0,000047) =423 Hz (circa 400 Hz). Esempio #2
Impedenza dell'altoparlante =4Ω, induttore =4 milliHenries (.004H).
FC =4/(2 x 3,14159 x .004) =159 Hz (circa 150 Hz).
2. Crossover a 2 o 3 vie
I crossover a 2 e 3 vie sono leggermente diversi per diversi motivi. Sfortunatamente, poiché ne esistono di diversi tipi e poiché a volte i produttori hanno design o caratteristiche diversi, possono essere molto difficile da capire a volte. In altre parole, non c'è grande modo per capire la frequenza di taglio per un crossover a 2 o 3 vie.
Tuttavia, ci sono spesso alcune cose che puoi fare per scoprire la frequenza di crossover approssimativa e ottenerla all'interno del "campo di gioco". Userò un 2 vie come esempio poiché sono così comuni e perché quelli a 3 vie sono molto simili ma con una sezione crossover aggiuntiva.
Utilizzo di apparecchiature di prova per determinare una frequenza di crossover degli altoparlanti
Se sei abbastanza fortunato da avere a portata di mano apparecchiature di prova come un oscilloscopio e un generatore di segnale, puoi applicare un segnale in ingresso al lato di ingresso con altoparlanti o resistori dello stesso valore Ohm collegati. Modificare gradualmente la frequenza del generatore di segnali e annotare il punto in cui il segnale di uscita inizia a diminuire.
Quando la tensione in uscita diminuisce di 1/2, questo è il punto 3dB e hai trovato la frequenza di crossover. Sfortunatamente, la maggior parte delle persone non ha accesso alle apparecchiature di prova, quindi hanno bisogno di un approccio diverso.
Utilizzo di un calcolatore di crossover degli altoparlanti e "ipotesi plausibili"
Ho speso molto molto di tempo cercando di capire vari crossover di altoparlanti che ho posseduto e sfortunatamente, poiché possono variare così tanto, può essere estremamente difficile capire la loro frequenza di crossover. Ci sono diversi motivi per cui:
- Alcuni crossover riducono il volume del tweeter aggiungendo un resistore in linea. Ciò influisce sul valore delle parti utilizzate perché l'impedenza dell'altoparlante cambia il modo in cui funziona un crossover.
- Le parti installate in un crossover non sempre hanno i loro valori stampati su di esse.
- Diversi design di crossover (Linkwitz-Riley, Butterworth, Bessel, ecc.) utilizzano valori diversi.
- Può essere difficile capire il design di un crossover solo guardandolo.
- Alcuni crossover a 2 o 3 vie combinano tweeter di 2° ordine e crossover di woofer di 1° ordine nello stesso design.
Il mio consiglio è di provare a scegliere una frequenza di crossover migliore tra quelle che ho fornito in precedenza e inserire i valori degli ohm dell'altoparlante, quindi andare da lì.
Un buon (e semplice, facile da seguire) crossover per altoparlanti da usare è questo:https://www.erseaudio.com/Second-Order-2-Way
Come utilizzare il calcolatore crossover
Ad esempio, inizia con un numero intero come 3.000 Hz per un crossover a 2 vie per la frequenza di inizio "migliore ipotesi". Fare clic sul pulsante necessario per calcolare i valori di crossover degli altoparlanti per le diverse frequenze di crossover.
Controllare uno dei valori del condensatore (di solito quelli nella parte superiore della scheda del circuito sono per il tweeter) e modificare la frequenza di crossover di diverse centinaia di Hertz se inizialmente è modo off per il valore del condensatore risultante mostrato nei valori calcolati.
Dopo averlo fatto, prova a cambiare il crossover da 3.000 Hz a 2.500 Hz o 3.500 Hz se il valore del condensatore mostrato è molto diverso. Una volta che non è molto lontano, inizia a cambiarlo più da vicino (ad esempio, cambialo di 250 Hz alla volta o anche di 100 Hz).
Una volta che lo si avvicina relativamente, dovresti avere un'idea migliore di quale sia la frequenza di crossover approssimativa. Nota che se stanno usando un resistore in serie con l'uscita del tweeter dovresti aggiungerlo alla casella di immissione dell'impedenza dell'altoparlante (Ohm), perché questo fa la differenza del doppio.
(Nota: a causa dei diversi design disponibili, potrebbe essere necessario selezionare Linkwitz-Riley, Butterworth, Bessel o Chebechev e provare anche quelli, se disponibili)
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