Crossover 3 Way-activa dos sistemas de altifalantesObter o melhor de seu sistema de colunas de 3 vias com este projeto fcil de construir alto desempenho.

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Design by Mick Gergos

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O tiro dentro da caixa revela a simplicidade de construo. Tudo, exceto o transformador um Conselho de um PC! O que um crossover ativo e por que voc quer um? Mais entusiastas hifi esto cientes de que sistemas de altifalantes de 2 vias e 3 vias conter redes passivas para dividir o espectro de udio em duas bandas de frequncia, no caso de sistemas de 2 vias e trs bandas no caso de 3 vias sistemas. Redes crossover passivo utilizar indutores, capacitores e resistores para dividir o udio em diversas bandas e definir os nveis de sinal para os vrios altifalantes. Por exemplo, o woofer muitas vezes menos sensvel do que o condutor midrange e tweeter e assim os sinais para os controladores ltimos tm de ser reduzido de modo que a produo total das trs condutores igual. Caractersticas

1 unidade rack Placa nica

15V +15 V 20VA transformador toroidal Mdulo Stereo Entrada em buffer e estgios de sada Individualmente sadas varivel (trimpots) On-board fonte de alimentao On-board conectores RCA Feita a partir de componentes padronizados

Nos alto-falantes de alta performance, as redes de crossover so frequentemente muito complexas e podem ser muito difceis de projetar e otimizar. E porque eles costumam fazer atenuar os mdios e os sinais de alta, isso significa que eles fazem potncia do amplificador de resduos. Eles tambm interpor uma rede complexa entre as colunas eo amplificador o que significa uma perda de fator de amortecimento, particularmente para as freqncias mais baixas, onde mais necessria, se voc for para alcanar baixo, apertado limpo e reproduo de mdio porte.

Fig.1: o diagrama de blocos mostra o layout geral do sistema. Ele substitui o crossover atualmente na caixa de som. OK, ento essa a abordagem passiva. Trata-se de apenas um amplificador estreo para conduzir as duas caixas acsticas em um sistema estreo. Em um sistema de "ativo", eliminamos as redes de crossover passivo e eletronicamente dividir cada um dos sinais dos canais esquerdo e direito em trs faixas de freqncia: de mdio porte, baixa e alta. Este o trabalho do "crossover ativo". Sinais de sada so alimentados a seis (sim, seis) amplificadores separados para dirigir as unidades de mdio porte woofer e tweeter em cada recinto de alto-falante. A disposio geral do sistema mostrado no diagrama de blocos da Fig. 1. Ento voc acaba com amplificadores muito mais do que em um sistema convencional, mas que lhe d muito mais flexibilidade. E, finalmente, voc pode acabar com um sistema com desempenho superior, incluindo os nveis de energia muito mais elevadas. A abordagem crossover ativo tambm significa que voc pode misturar os drivers 4 e 8 no mesmo sistema e igualar os nveis de facilidade, sem desperdcio de energia.

Crossover ativo

Fig.2: apenas 12 amplificadores operacionais e alguns componentes de outros compem cada canal do crossover ativo. As seis sadas (trs somente mostrado aqui, mais trs no canal direito) cada unidade amplificadores de potncia separados para os altifalantes de mdios tweeter, e baixo em seus alto-falantes. O crossover ativo aqui apresentado est inserido em um rack de 1 unidade de altura com apenas o interruptor no painel frontal. No h controles de usurio para o cruzamento; no muda para alterar as freqncias de crossover nem controles de nvel externo para os sinais de sada. Para alterar a unidade para os alto-falantes, voc precisar ajustar os controles de volume dos amplificadores driver. No painel traseiro existem quatro pares de RCA sockets, um par para os sinais de entrada estreo, enquanto os outros trs so para o baixo estreo (woofer), mdios e elevados (tweeter) sinais. Tambm no painel traseiro o IEC tomada de corrente elctrica e um porta-fusveis para o circuito primrio do transformador de potncia. Dentro da caixa, todos os circuitos em uma placa medindo 219 x 99mm e isso inclui a entrada RCA dupla e tomadas de sada. A fiao externa apenas para o conselho so as conexes secundrias para o poder transformador toroidal.

Descrio do circuitoAgora vamos ter um olhar para o circuito da Fig.2. Uma vez que ambos os canais so idnticos, isso mostra apenas o canal esquerdo. Embora o fornecimento de energia tambm est na placa do PC, mostrado na Figura 3.

Fig.3: o fornecimento de energia inteiramente convencional, utilizando-se positivos e negativos reguladores 15V para dar 15V rails. Tudo, desde a ponte sobre montado na placa do PC. Os sete capacitores 100nF so ignora distribudos em torno da placa PC. No total, o canal esquerdo usa 12 amplificadores operacionais, em trs TL074 quadentrada FET pacotes amp op. Quatro amplificadores operacionais e IC1a e IC1b, IC5a & IC5b, agem como entrada ou buffers de sada, enquanto os restantes oito amplificadores operacionais so LinkwitzRiley ativos estgios de filtro com 12dB/octave encostas de filtro. Em cada caso, dois filtros em cascata 12dB/octave so para dar uma inclinao global filtro de 24dB/oitava. Isto muito mais acentuada do que normalmente usado em redes de cruzamento passivo. O ganho de tenso de todas estas fases de filtro na banda de passagem a unidade.

Passa-baixa, passa altaAntes de irmos adiante, devemos explicar alguns termos que muitas vezes confundem os iniciantes: passa-baixa, passa alta e passa-banda. Um filtro passa-baixa aquela que permite freqncias baixas para passar e ele bloqueia as frequncias mais altas. Assim, um circuito para dirigir um subwoofer seria chamado de filtro passa-baixa, uma vez que s oferece freqncias abaixo de 200Hz ou menos.

Fig.4: o regime de base para a passagem baixa e os filtros passa-alto. Da mesma forma, um filtro passa-alto uma que permite que as altas frequncias para passar atravs e bloqueia frequncias baixas. Assim, a parte de uma rede que alimenta um cruzamento tweeter dito ser um filtro passa-alto, mesmo que ele pode ser constitudo por apenas um condensador. Se cascata (isto , ligar em srie) um filtro passa alto por um filtro passa-baixo, a combinao ir passar uma banda de frequncias e que, em seguida, referem-se a ele como um filtro passa-banda. Usamos um filtro passa-banda para a sada de midrange neste circuito cruzado activo. Os outros pontos que voc precisa saber sobre filtros passa altos e baixos so a chamada freqncia de corte e da inclinao do filtro. Os filtros usados neste circuito tm uma atenuao de 12dB/octave, esta a inclinao do filtro e aplica-se para frequncias aps a frequncia de corte. A frequncia de corte onde o sinal de sada -3dB para baixo sobre o nvel normal. Por exemplo, em um filtro passa baixo que pode ter uma frequncia de corte de 1 kHz (ie,-3dB ponto) ea partir da a inclinao do filtro pode ser 12dB/octave. Em teoria, isto significa que a resposta a 2 kHz (isto , uma oitava acima de 1 kHz) ser-15dB embora na prtica no pode ser bastante que boa. Os filtros usados no nosso circuito so da configurao Linkwitz-Riley e usamos oito destes filtros, quatro passa-alto e passa-baixo quatro, em cada canal. Cada filtro consiste de um amplificador operacional ligado como um seguidor de tenso, precedido por duas redes RC.

Fig. 5: Este grfico mostra as trs curvas de resposta do filtro, que foram desenhados separadamente. A curva de resposta global no topo (vermelho) foi traada usando o circuito misturador na Fig.8. A curva de resposta global extremamente suave. Como j observado, para cada passagem elevada e filtro passa-baixa que estamos usando dois filtros 12dB/octave em cascata, para fazer o rolo total fora 24dB/oitava (4 ordem) por estgio do filtro. As configuraes bsicas de filtro so mostrados na Fig. 4, juntamente com a frmula para calcular a frequncia de transio. Neste caso particular, o divisor de frequncias est no 6dB de ponto ea razo para isto que estamos em cascata de dois filtros para cada seco (2 x = 3 dB 6dB). Note-se que os condensadores no filtro passa baixo so mostrados com valores de C e 2C, enquanto no filtro de alta temos resistores com valores de R e 2R. No circuito principal de Fig.2 ir notar dois condensadores de valores iguais tm sido utilizados para o componente 2C, uma vez que difcil a obteno de valores de capacitores exactamente o dobro do outro. Por outro lado, as resistncias so muito mais fcil e de modo que tm valores de 10k para R e 20k para 2R. Agora, depois que o desvio pouco, vamos voltar ao circuito da Fig.2. A entrada para o canal esquerdo alimentado atravs de um filtro RC, a rolar para fora frequncias acima de 100kHz, e depois para op amp IC1a que est ligado como um tampo de ganho unitrio (ou seguidor de tenso). Dirige duas fases filtro de alta freqncia associados IC1d & IC1c, e dois filtros passa baixos associados IC3a & IC3d. Ambos passam estes baixo e filtros de alta passagem tm freqncias de corte estabelecidos para 5.1kHz. A sada do filtro passa alto segundo, IC1c, alimentado para a configurao de nvel trimpot VR1 e, em seguida, para op IC1b ampres que est ligado como um amplificador no-inversora com um ganho de dois. Ele comanda a sada esquerda de agudos (tweeter). Da o tweeter s fica freqncias acima de 5kHz.

Midrange passa-banda

Fig.6: a sobreposio de componentes, como visto de cima da placa. Observe a polaridade dos capacitores eletrolticos e ICs quando solda-los! A sada do filtro passa-baixo IC3d alimenta filtros de passagem elevados, com base em IC3c & iC3b, ambos com freqncias de corte de 239Hz. A sada do filtro passa-alto, iC3b, alimentado para trimpot VR2 e depois para op amp IC5a que tem um ganho de dois. Isso leva a sada de mdios esquerdo, que recebe a faixa de freqncias entre 239Hz e 5.1kHz. Bem como a conduo passa alta filtros IC3c & iC3b, op amp IC3d tambm impulsiona as cascata filtros passa-baixa com base em IC5d & IC5c, novamente com uma freqncia de corte de 239Hz. IC5c impulsiona trimpot VR3 e, em seguida IC5b amplificador operacional, que tem uma ganho de dois. Ele comanda a sada de graves esquerda, que apenas recebe sinais abaixo 239Hz. Todas as sadas de cada fase esto em fase nos pontos de cruzamento. Ganho de tenso na freqncia de cruzamento para cada seo -6dB (ou seja, metade do nvel de referncia). Assim, quando as curvas de resposta de todas as trs seces so adicionados em conjunto, o resultado uma resposta de frequncia extremamente plana, com um ganho geral da unidade. Apenas como isso funciona bem mostrado nas curvas de resposta de Fig.5. Ns traado das trs respostas de filtro e, em seguida, a curva resultante traada ao longo do topo. O circuito somador foi utilizado para fazer isso mostrado (por interesse apenas) no final deste artigo na Fig.8.

Fonte de alimentao

O circuito de fornecimento de energia mostrado na Fig.3. Ele usa um transformador de potncia 20VA toroidal com dois secundrios 15V de conduo uma ponte retificadora (diodos D1 - D4) e dois 1000F 25V capacitores para derivar fontes DC no regulados de cerca de +-22V DC. Estes so alimentados a 3 terminais-reguladores e reg1 REG2 para produzir material de 15V DC. Estes so cada contornado por um capacitor 100UF 25V e sete 100nF multi-camada de capacitores de cermica distribudos em torno da placa PC.

Construo

Fig.7: siga o esquema de ligaes e voc no dever ter problemas com a montagem final. Tenha muito cuidado com a fiao da rede - anotar o HEATSHRINK abrangendo todas as "bitey" bits! Como j mencionado, todos os circuitos em uma placa nica, de 219 x 99mm, assim que a construo muito simples. A nica complicao vai ocorrer se voc quiser definir as suas prprias freqncias de crossover. Se assim for, voc vai precisar selecionar valores da Tabela 1. Por exemplo, se voc decidir que quer uma frequncia de crossover tweeter de cerca de 3 kHz, ir a Tabela 1, passar o dedo para baixo na coluna do lado direito at chegar a 3100 e os valores de R e C esto em colunas 1 e 2. Na prtica, os condensadores 2.2nF nos filtros passa-alto e passa baixo associado com IC1 e IC3 agora tm de ser alterado para 3.3nF, enquanto que o aumento resistores 10k para 11k e os valores de 20k ir para 22k. Note-se que essencial que ambos os filtros de alta passagem (CID & IC1c) para o tweeter e os filtros de baixa passagem (IC3a & IC3d) para os mdios tm de ter exactamente as mesmas freqncias de corte caso contrrio voc no ter uma frequncia global plana resposta.

Da mesma forma, se voc quiser mudar o baixo freqncia de corte em torno de 350Hz (digamos), correr para baixo da coluna do lado direito da Tabela 1 a 347Hz. O R valoriza, em seguida, tornar-se 11k e 22k, enquanto os valores de C tornar-se 27nF. Alternativamente, se voc quiser fazer os clculos voc mesmo, visite www. sherlab.com / filtro / filter.htm para uma calculadora de filtro. Muito mais informaes sobre Linkwitz-Riley crossovers podem ser encontradas em www.rane.com/note107 .

Fig.8: aqui o circuito somador foi utilizado para produzir o diagrama mostrado na Fig.5. Voc no tem que fazer um desses a menos que voc est interessado em medir o seu prprio circuito. Aqui eles discutem erros lobing, alinhamento de condutor e fase de correo, de mudana de fase vs freqncia etc Tendo decidido em suas frequncias de crossover, voc pode comear a montagem da placa do PC por perto para verificar se cales entre as faixas, etc circuitos abertos, contra o oposto padro. Em seguida, instalar todas as resistncias, seguidos pelos capacitores e multi-voltas trimpots. Certifique-se que os capacitores eletrolticos so instalados da maneira certa ao redor. O bipolar electro-lytics no so polarizadas e pode ir de qualquer maneira. Idealmente, os condensadores de 1% deve ser utilizado em todos os circuitos de filtro. Como alternativa, comprar um saco de 100 capacitores do valor desejado e escolher os

20 que so o mais prximo do valor uns aos outros, usando um medidor de capacitncia ou DMM com intervalos de capacitncia. Em seguida, instale os dois reguladores que so deitadas na placa do PC. Tenha cuidado para no troc-los de outra forma o circuito definitivamente no vai funcionar e voc pode ter que substituir um bom nmero de semicondutores algumas danificadas. Finalmente, voc pode instalar os amplificadores operacionais e as tomadas RCA. Voc precisar, ento, conectar o transformador de potncia, usando o diagrama da Fig.7. Temporariamente instalar a placa no chassi e est pronto para algumas verificaes de tenso.

Verificao de TensoLigue o equipamento e verificar os trilhos de comercializao regulada com o multmetro digital. Eles devem estar perto de 15V DC. Em seguida, verificar que 15 V est presente no pino 4 de cada TL074 e que-15V est presente no pino 11 de cada IC. Toque levemente cada IC para garantir que nenhum deles est ficando quente - todos eles devero ser legal.

Esta foto de uma placa prottipo cedo PC mostra o layout geral de componentes. Deve notar-se que houve alteraes substanciais uma vez que esta fotografia foi tirada, particularmente ao longo do fundo (posterior) da placa. A sobreposio de componentes (Fig. 6) mostra a verso final. O prximo passo a alinhar todo o circuito usando os trimpots. Esta uma simples questo de criao de cada sada para ganho de unidade na sua faixa de passagem. Isto pode ser feito em trs frequncias, digamos 100Hz para o baixo, 1kHz para o midrange e 12kHz para os agudos. Voc vai precisar de um oscilador de udio e um multmetro digital com uma resposta de freqncia AC a 20kHz ou melhor. Ligue o oscilador de udio entrada RCA conector em um canal. Ajuste a freqncia de 100Hz, 1kHz ou 12kHz, dependendo de qual seo voc deseja alinhar. Defina o nvel do oscilador de 1V RMS. Em seguida, mea o nvel de sinal na sada do palco que voc est se ajustando. Para a sada de agudos, use 10kHz e ajustar trimpot VR1 (canal esquerdo) ou VR4 (canal direito) para obter 1V RMS no soquete de sada. Da mesma forma, para o midrange, use 1kHz e ajustar VR2 (canal esquerdo) ou VR5 (canal direito) para obter 1V RMS nas tomadas de sada.

Finalmente, para o baixo, usar 100Hz e ajustar VR3 (canal esquerdo) ou VR6 (canal direito) para obter 1V RMS na sada. Feito isso, agora uma questo de finalmente completar a fiao dentro do gabinete e verificar antes de ligar o aparelho a seus amplificadores.

Seus amplificadoresMencionamos antes que seis amplificadores so necessrios, uma para cada um dos oradores de mdio porte baixo, e agudos, duas vezes (em estreo). Mas o que voc deve usar amplificadores? Tipicamente, o amplificador woofer precisa de ser cerca de duas vezes a potncia dos amplificadores midrange e tweeter, para ter em conta o menor sensibilidade dos woofers.

O projeto concludo mostrando o painel traseiro arranjo, a cablagem de alimentao e colocao de placa de PC. Use este em conjunto com Fig.7 (acima) durante a montagem final. Ento, se voc tiver sido executando uma de 100W por canal amplificador estreo em seu sistema de colunas de 3 vias, voc ainda vai precisar de dois amplificadores de 100W para os woofers (por exemplo, o seu amplificador exisiting!), Mas voc pode comear afastado com dois amplificadores de 50W para cada um o midrange e tweeters (ou seja, quatro no total). Voc pode ser capaz de colocar de volta ao servio de um amplificador que voc aposentada como "fraca potncia". Ou, se voc quer ir o porco inteiro e construir novos amplificadores para ir com o seu novo crossover ativo, voc poderia fazer muito pior do que o mdulo amplificador novo SC480 destaque nesta edio para a mid-range e agudos. O LD Ultra (novembro, dezembro 2001, janeiro 2002) ou mesmo o mdulo de alimentao de plstico (Abril de 1996) faria um amplificador de baixo excelente.

Conexo

No h parafusos que prendem a placa no lugar. Em vez disso, senta-se em autoadesivas titulares (como o usado em muitos computadores) e os terminais RCA do painel traseiro so, eles prprios, realizada em por meio de parafusos. simplesmente uma questo de ligar as sadas estreo do Active 3-Way Cross-over para o apropriado baixo, mid-range e agudos entradas do amplificador estreo, em seguida, ligar os amplificadores de sadas directas para os drivers apropriados em cada uma das caixas altifalantes . Escusado ser dizer que a rede crossover existente nas caixas alto-falante desligado completamente - e voc ter que colocar um extra de dois conjuntos de terminais na parte traseira de seus gabinetes com cada um dos trs conectada diretamente a um driver (e rotulados). Os controles de tom deve ser idealmente plana sobre todos os amplificadores (embora isso pode ser uma questo de gosto individual -, mas o controle de agudos no vai fazer muito sobre o amplificador de baixo, nem o controle de graves do amplificador de agudos!). Controles de volume pode ser ajustado individualmente para obter o melhor equilbrio entre os falantes de mdio porte baixo, e agudos. Especificaes Ganho de Tenso: Resposta de freqncia Inclinao de atenuao do filtro Distoro harmnica total Relao sinal-rudo Separao entre canais Impedncia de entrada Impedncia de sada

Unidade Dentro de 1dB de 10Hz a 20kHz (ver Fig. 5) 24dB/oitava Tipicamente 0,003% a 1V RMS -94dB no ponderada (22Hz a 22kHz) em relao a 1V RMS Tipicamente melhor que-100dB de 10Hz a 20kHz 47k menos de 200

Lista de Peas Crossover 3 Way-Active 1 caso 1RU de montagem em rack, Altronics H-5011 ou equivalente 1 placa de PC, o cdigo 01101031, 219 x 99mm 1 IEC soquete de energia

1 porta-fusvel de segurana chassi de montagem (3AG ou M205 tipo) 1 fusvel 0.5A (3AG ou M205 tipo de acordo com porta-fusvel) 1 interruptor DPST com neon embutido (S1) 1 transformador toroidal 20VA com 2 secundrios 15V 1 3 vias bloco de terminais isolados 4 duplos banhados a ouro RCA PC-montagem soquetes, Altronics P-0212 ou equivalente 6 multi-voltas 100k trimpots (VR1-VR6) e Altronics R-2382A ou equivalente Semiconductors 6 TL074 quad-FET de entrada amplificadores operacionais (IC-IC6) 1 7815 regulador 3-terminal positivo Um regulador de 7915 3-terminal negativo 4 1N4004 diodos de silcio (D1-D4) Capacitores 2 1000F 25V PC eletroltico 2 100UF 25V PC eletroltico 2 1F 50V eletroltico bipolar 14 100nF (0.1) multi-camada de cermica (cdigo de 100n ou 104) 20 47nF (0,047 ) de polister metalizado (47N ou cdigo 473) 20 2.2nF (0,0022 uF) de polister metalizado (cdigo 2n2 ou 222) 2 cermico 220pF Resistores de filme metlico (1%) 2 47kW (amarelo, violeta laranja marrom ou amarelo, violeta preto vermelho castanho) 8 20k (vermelho, preto laranja marrom ou preto vermelho preto vermelho castanho) 38 10k (marrom preto laranja marrom ou preto marrom preto vermelho castanho) 4 100 (marrom marrom marrom marrom ou preto preto preto marrom) Tabela 1: Valores para R & C R (KW) 15 15 12 11 15 10 12 11 15 12 C (NF) 47 39 47 47 33 47 39 39 27 33 2R (KW) 30 30 24 22 30 20 24 22 30 24 Crossover Freqncia (Hz) 160 192 200 218 227 239 240 262 278 284

10 11 7,5 15 10 12 11 7,5 10 12 7,5 11 10 7,5 7,5 15 15 12 11 15 10 12 11 15 12 10 11 7,5 15 10 12 11 7,5 10 12 7,5 11 10 7,5 7,5

39 33 47 22 33 27 27 39 27 22 33 22 22 27 22 4,7 3,9 4,7 4,7 3,3 4,7 3,9 3,9 2,7 3,3 3,9 3,3 4,7 2,2 3,3 2,7 2,7 3,9 2,7 2,2 3,3 2,2 2,2 2,7 2,2

20 22 15 30 20 24 22 15 20 24 15 22 20 15 15 30 30 24 22 30 20 24 22 30 24 20 22 15 30 20 24 22 15 20 24 15 22 20 15 15

289 310 319 341 341 347 379 385 417 426 455 465 512 556 682 1596 1924 1995 2177 2274 2394 2405 2623 2779 2842 2886 3100 3193 3410 3410 3473 3789 3848 4168 4263 4547 4650 5115 5558 6821