کراس اوور(Xover) چیست و چگونه طراحی میشود.

[paymanonline]

سلام. چون مطلب طولانيه من طي چندين متن صحبت هامو كامل ميكنم.
وظيفه كراس اوور فيلتر كردن بخشي از دامنه فركانسي صدا (موزيك) هست. به اين معنا كه دروازه اي وجود داره كه صدا (يا موزيك) از يك فركانس به بالا (يا پايين) اجازه عبور كردن رو ندارد.

2 نوع كراس اوور داريم:

1-active
2-passive

2 هم فیلتر داریم:

1-LPF
2-HPF

HPF كه در واقع (High Pass Filter) ميباشد به اين معنا است كه از اين كراس اوور فقط فركانس هاي بالا تر ( به عنوان مثال 100 هرتز) قابليت عبور رو دارند و فركانس هاي پايين تر فيلتر ميشوند.
Cut off Frequency : فركانسي كه از اين فركانس به پايين فيلتر ميشود رو Cut off Frequency مي نامند. كه از مشخصات كراس اور ميباشد. ( در اينجا Cut off Frequency فركانس 100 هرتز ميباشد)

LPF كه در واقع (Low Pass Filter) ميباشد به اين معنا است كه از اين كراس اوور فقط فركانس هاي پايين تر ( به عنوان مثال 80 هرتز) قابليت عبور رو دارند و فركانس هاي بالا تر فيلتر ميشوند.

Cut off Frequency: فركانسي كه از اين فركانس به بالا فيلتر ميشود رو Cut off Frequency مي نامند. كه از مشخصات كراس اور ميباشد. ( در اينجا Cut off Frequency فركانس 80 هرتز ميباشد)

Band Pass Filter هم تركيبي از هر دو نوع ميباشد. بطوريكه هم HPF و هم LPF با هم در كار باشند. بنابر اين 2 تا Cut off Frequency داريم. به اين معنا كه فركاس ها از يك حدي از پايين فيلتر ميشوند و از يك حدي از بالا.

Attenuation Slope (شيب كاهش)
كراس اووري وجود ندارد كه كاملا دقيق عمل كرده و از Cut off Frequency به آن طرف بطور كامل فركانس رو حذف كنه. كراس اوور فقط فركانس هاي بالا يا پايين تر از Cut off Frequency رو تضعيف ميكنه. حال هر چه از Cut off Frequency فاصله بگيريم اين كاهش يا تضعيف بيشتر ميشه. به شيب خطي كه كراس اوور فركانس هاي بالا يا پايين تر از Cut off Frequency رو تضعيف ميكنه Attenuation Slope ميگن.
هيج كراس اووري قادر به فيلتر كردن كامل نيست. و فقط ميتونه فركانس هايي كه نميخواهيم عبور كنه رو تضعيف كنه...
هر چه شيب بيشتر باشه كراس اوور مرغوب تر و داراي قدرت فيلترينگ بيشتري ميباشد.
كراس اوور با شيب صفر به معناي فيلتر نشدن هيچ فركانس و با شيب بي نهايت به معناي فيلتر شدن كامل كامل تمامي فركانس هايي كه بالا يا پايين تر از Cut off Frequency قرار دارند ميباشد.
واحد Attenuation Slope دسيبل بر اكتاو ميباشد (Db/oct) يعني به ازاي هر يك اكتاوي كه از فركانس Cut off فاصله بگيريم چند دسي بل از قدرت فركانس هاي مزاحم كم ميشود ...
(توضيح: هر اكتاو به معناي نصف شدن فركانس ميباشد. مثال: فركانس 160 يك اكتاو از فركانس 80 بالا تره و فركانس 80 يك اكتاو از فركانس 40 هرتز بالا تره و به همين ترتيب)

يك مثال جامع:
فرض كنيم يك دامنه فركانسي كامل را با قدرت 110 دسي بل داريم (موزيك واقعي). اگر از يك LPF با Cut off Frequency ا 100 هرتز و Attenuation Slope ا 12 Db/oct استفاده كنيم خواهيم داشت:
تمامي فركانس هاي زير 100 هرتز سر جاي خود هستن (البته تقريبا) ولي فركانس هاي بالاي 100 هرتز ضعيف ميشوند بطوريكه فركانس 100 هرتز داراي همان قدرت 110 دسي بل خواهد بود و فركاس 200 هرتز (يك اكتاو بالا تر از Cut off Frequency) به قدرت 98 دسي بل (12- 110) خواهد رسد و همچنين فركانس 400 هرتز ( 2 اكتاو بالا تر از Cut off Frequency) به قدرت 86 (12-98) خواهد رسيد. بديهي ميباشد قدرت فركانس 800 هرتز 74 دسي بل خواهد بود.

ديدم كه كراس اوور فركانس رو فقط ضعيف ميكنه نه نابود.
در متن بعدي راجع به كراس اور Active و Passive توضيح داده ميشه. و در متن آخر روش طراحي و ساختشون

توضیح اینکه این مطلب نوشته دوست خوبم نیما (کسری) هست.
با تشکر از ایشون بابت مطلب مفید و خوبشون.

[paymanonline]

به طور كلي 2 نوع كراس اوور داريم كه كلا روش ساخت و طراحيشون متفاوته. اگرچه عكلكرد تقريبا يكساني دارند ولي كاربري هاي متفاوت ميتونن داشته باشن.

1- كراس اوور الكترونيكي يا Active
2- كراس اوور قدرتي يا Passive

از اسمشون هم پيداست كه اولي با مدار و قطعات الكترونيكي ساخته ميشه و دومي با قطعات قدرتي (مثل خارن ها و سلف ها با ولتاژ تحملي بالا)

كراس اوور Active قبل از آمپلي فاي كردن فركانس ها قرار ميگيره و با ولتاژ و آمپراژ پايين (در حد ميلي آمپر و ولتاژ در حد 1الي 2 ولت) كار ميكنه.
ولي كراس اوور Passive قبل از اسپيكر قرار ميگيره. يعني زماني كه فركانس ها آمپلي فاي شدن و ولتاژ و آمپر خيلي بالاست (ولتاژ حتي در حد 50 ولت و آمپر در حد حتي 10000 ميلي آمپر)

جعبه هاي كوچيكي كه قبل از اسپيكر ها قرار دارن كراس اوور Passive هستن.
حتي اگه بلندگوي ظبط خونگي تونو باز كنين احتمالا كراس اورشو ميبينين (يكي 2 تا خازن يا سلف بسته به درجه فيلتريگ و نوع فيلتر)

كراس اوور ها از لحاظ قدرت فيلتر كردن درجه هاي مختلفي دارند: (چه Passive و چه Active )

درجه 1 (1 Order): كراس اوور ضعيف به حساب مياد و شيب فيلترينگ 6 دسيبل در هر اكتاو هست.
درجه 2 (2 Order): كراس اوور متوسط. شيب فيلترينگ 12دسيبل در هر اكتاو.
درجه 4 (4 Order): كراس اوور قدرت مند. شيب فيلترينگ 24 دسيبل در هد اكتاو.

كراس اوور بينابيني مثلا 18 دسيبل در هر اكتاو يا بالاتر مثلا 36 دسيبل در هر اكتاو هم وجود داره...
حتي بسته به اينكه از چه مداري استفاده بشه نوع يا اسم تخصصي كراس اوور تغيير ميكنه.
جالب توجه كه از خود باكس ساب ها هم به عنوان يك كراس اوور مكانيكي نام ميبرند چراكه يك سري فركانس بالا تر يا پايين تر رو روي يك شيب تضعيف ميكنند.

متن بعدي راجع به ساخت كراس اوور پسيو خواهد بود.



این مطلب نوشته دوست خوبم نیما (کسری) هست.
با تشکر از ایشون بابت مطلب مفید و خوبشون.

[paymanonline]

طراحی کراس اوور Passive:
درکراس اوور Passive از خازن بای پلار ( Bipolar Capacitor) و سلف (Inductor) استفاده میشه.
قبل از نوشتن روابط و توضیح مدار، مختصری راجع به رفتار خارن وسلف میپردازیم تا فلسفه استفاده از خازن و سلف مشخص بشه:

سلف:
از یک کويل و سیم پیچ (به دور کویل) تشکیل شده. اگه به دو سر سیم پیچ ولتاژ DC وصل کنیم، کویل به آهنربا تبدیل میشود و حول خود یک میدان مغناطیسی ایجاد میکنه. حال اگه جای مثبت و منفی ولتاژ رو عوض کنیم جای قطبهای آهنربا و میدان مغناطیسی عوض میشه.
میدانیم که ورودی اسپیکر ولتاژ متغیر میباشد و (بسته به نوع فرکانس ورودی) در هرثانیه بار ها جهت ولتاژ عوض میشه. (مثال: به ازای فرکانس 1000 هرتز، در هرثانیه 1000 بار جهت ولتاژ عوض میشه)
با عوض شدن ولتاژ میدان مغناطیسی هم مجبور به تغییر جهت میباشد. میدان مغناطیسی نسبت به این تغییر جهت کمی تنبل هست و زیاد ازتغییر جهت خوشش نمیاد. (چرا که در لحظه ای که ولتاژ تغییر جهت داده، هنوز میدان مغناطیسی از ولتاژ قبلی وجود دارد، بنابر این با ولتاژ جدید عوض شده مبارزه میکنه.)
به عبارت دیگه اگه یک سلف داشته باشیم و میدان مغناطیسی متناوب به آن اعمال کنیم، سلف برق تولید میکنه. این برق تولید شده از تناوب میدان مغناطیسی با برق موجود در سیم پیچ در تضاد میباشد و سعی بر خنثی کردن اون داره.
هر چه فرکانس این تغییرجهت بیشترباشه، سلف مقاومت بیشتری نشون میده و هر چه فرکانس پایین تر باشه رفتار سلف از این تغییر جهت بی تفاوت تر میشه و مقاومت ظاهری اش کمتر.
بنابر این از سلف به عنوان یک المان فیلتر کننده فرکانس بالا LPF استفاده میشه چراکه فرکانس پایین راحت ازآن عبورمیکنن ولی در مقابل فرکانس بالا مقاومت زیادی از خود نشون میده (مثل یک مقاومت متغییرعمل میکنه که حساسیت مقاومت ظاهر شده به فرکانس ورودی مرتبت میشه)

خازن:
خازن یک ذخیره کننده بار الکتریکی محسوب میشه. در نوع ساده از دو صفحه تشکیل شده که بین دوصفحه یک ماده از جنس دی الکتریک وجود دارد. بار های الکتریکی بر روی این دو صفحه ذخبره میشوند.
میدانیم که از خازن هیچ جریانی نمیتونه عبور کنه، فقط شارژ و دشارژ شدنش باعث ایجاد جریان در مدار میشه.
اگه خازن رو به یک ولتاژ DC وصل کنیم، بعد از زمان کوتاهی شارژ میشود و جریان قطع میشه و به قول معروف مدار باز میشه.
حال اگر جهت جریان رو عوض کنیم دوباره جریان در مدار ایجاد میشود تا خازن دشارژ بشه و در جهت دیگه شارژ بشه.
به عبارت دیگه خازن در مقابل ولتاژ DC بعد از شارژ شدن به عنوان کلید باز عمل میکنه (مقاومت بینهایت)
ولی با عوض شدن جهت ولتاژ دوباره جریان ایجاد میشه. هر چه تعداد تغییر جهت های ولتاژ بیشتر باشه خازن از خودش مقاومت کمتری نشون میده و بلعکس.
بنابر این خازن در مقابل فرکانس های پایین مقاومت بیشتر و درمقابل فرکانس بالا مقاومت کمتر از خودش نشون میده. پس به عنوان یک HPF استفاده میشه.

کراس اوور Passive درجه یک (1st Order):
در این نوع کراس اوور یک خازن به تیوتر به عنوان HPF و یک سلف به ووفر به عنوان LPF سری میشود.
رابطه محاسبه سلف و خازن:
L=159.15*Z/f
(C=159155/(Z*f
http://i1.tinypic.com/o0xqus.gif
Z: مقاومت الکتریکی اسپیکر (تیوتر یا ووفر) به واحد اهم
F: فرکانس Cut-off
واحد :L میلی هانری
واحد :C میکرو فاراد

کراس اوور Passive درجه دو (2th Order):
در این نوع کراس اوور از یک خازن بصورت سری و یک سلف بصورت موازی با تیوتربه عنوان HPF استفاده میشه. و همچنین یک سلف بصورت سری و یک خازن به صورت موازی با ووفر به عنوان LPF استفاده میشود.
فلسفه این طریقه فیلتر بدین صورت است که در تیوتر خازن سری شده در مقابل فرکانس های پایین مقاومت زیادی از خود نشون میده و تا حدی(به مانند کراس اوور درجه 1) فرکانس های پایین رو حذف میکنه و سلف موازی شده (چون در مقابل فرکانس پایین مقاومت خیلی کمی دارد)، فرکانس های پایین را به جای عبور از تیوتر از خود عبور میده. توضیح اینکه در دو قطعه موازی، جریان از قطعه ای بیشتر عبور میکنه که مقاومت کمتری داره. (سلف و تیوتر موازی هستن). به عبارت دیگه 2 بار فرکانس ها فیلتر میشن.

برای ووفر نیز همین توجیح قابل بیان است که سلف سری شده فرکانس بالا روفیلتر میکنه و خازن موازی شده فرکانس های بالا رو (به علت پایین بودن مقاومت در فرکانس بالا) جذب خود میکنه تا ووفرنصیب کمتری ازفرکانس بالا ببره .

رابطه محاسبه سلف و خازن کراس اوور از درجه 2:
L1=225.08*Z/f
L2=112.54*Z/f
(C1=225079/(Z*f
(C2=112539/(Z*f

http://i1.tinypic.com/o0xr1d.gif
Z: مقاومت الکتریکی اسپیکر (تیوتر یا ووفر) به واحد اهم
F: فرکانس Cut-off
واحد :L میلی هانری
واحد :C میکرو فاراد

این مطلب نوشته دوست عزیزم نیما (کسری) میباشد.
با تشکر از ایشون بابت مطلب خوب و مفیدشون.

[Glimpser]

ممنون از اطلاعاتی که دادید حالا یک سوال
اگر توی یک سیستم DTS هم بشه از روی امپ این رقم رو تغییر داد هم از پشت ساب ووفر شما چه عددی رو پیشنهاد میکنید ؟

[paymanonline]

سیستم DTS چیه من نمیدونم.

کدوم رقم رو؟

[Glimpser]

دوست عزیز منظورم آمپ رسیور یا همون 6+1 هستش و توی اون میتونی یک عددی رو برای کراس اور تنظیم کنی پشت ساب ووفر ( اکتیور ) هم میتونی کراس اورو رو تنظیم کنی حالا چه عددی باید باشه اگر اشتباه نکنم دیفالت آمپ روی 80 بود ولی پیشنهاد شما چه عددیه ؟

[paymanonline]

من 80 رو برای ساب درون باکس و 125 رو برای ساب بیرون باکس پیشنهاد میدم
ببین ساب باید بین یه رنج فرکانسی باشه تا خوب بتونه کار کنه
از بالا باید بالای 80 یا 125 هرتز فیلتر بشه با LPF
از پایین بسته به تیونینگ فرکانس باکس و طراحیت باید از 23-30 هرتز به پایین با HPF فیلتر بشه
ناگفته نمونه که ساب و اسپیکر نباید تداخل فرکانسی داشته باشند یعنی اگه LPF رو روی 80 گذاشتی برای اسپیکر هم باید HPF 80 Hz بذاری و اگه ساب رو روی 125 تنظیم کردی باید اسپیکر هم برای بالای 125 تنظیم کنی

[حامدگلشن]

از پایین بسته به تیونینگ فرکانس باکس و طراحیت باید از 23-30 هرتز به پایین با HPF فیلتر بشه

منورت فیلتر ساب سونیک هست دیگه:icon_cool

[paymanonline]

آره منظورم همون بود:icon_surp

[mohammadian]

آقا پيمان يه سئوال : برا ساخت فيلتر ساب سونيك از نوع دوم ميخواستم بدونم اين خازنهاي به كار رفته خازن عدسي هستند يا خازن الكتروليت واگه الكتروليت هستند با چه ولتازي ؟ و موقعي كه ظرفيت سلف رو به دست آورديم آيا سلف آمذه داخل بازار گير مياد ؟
سئوال بعدي اينكه بعد از ساخت ؛ اين فيلتر رو بايد جايي كه شما متبت ومنفي گذاشتيد به متبت ومنفي ساب وصل كنم ؟ واينكه توي نقشه اين علامتهاي كه شكل بلندگو هست و كنارشون نوشتيد lo و hi چي هستند ؟
ببخشيد اگه زياد سوال كردم . متشكرم .

[paymanonline]

خازن بی پلار باید بگیری. الکترولیت هم فکر نکنم مشکلی به وجود بیاره.

اگه خازن و سلفتون تو بازار نباشه باید با سری و موازی کردن خازنهای مناسب این مقدار رو بسازید.

سلف آماده هست و هم میتونید بدید بپیچن.

LO یعنی ساب ووفر و LPF هست.
Hi یعنی تویتر و HPF هست.

برای ساب سونیک باید داخل فرمولهای Hi بگذارید

[mohammadian]

پيمان جان اين متبت و منفي توي نقشه بايد به كجا وصل بشن ؟
ساب رو كجا وصل كنم (آيا جاي lo ) بايد نصب شه ؟
آخر اينكه سلفها بايد هسته داشته باشند ( متل زغال فريت ) يا خير ؟

[paymanonline]

مثبت و منفی توی نقشه باید به آمپ وصل بشه منفی ساب هم باید به منفی آمپ و منفی روی نقشه وصل بشه.

سلفها هم سلف معمولیه به هسته دار نیازی نیست