3-Way Active Crossover with Linear-Phase Response

3w_cross_lin_phase_1.gif (16151 bytes)
Τα προβλήματα που υπάρχουν στα κοινά δικτυώματα διαχωρισμού είναι γνωστά. Το βαθυπερατό φίλτρο προκαλεί καθυστέρηση στο σήμα. Αντίθετα το υψιπερατό φίλτρο προκαλεί προπορεία στο σήμα που διέρχεται μεσα από αυτό. Έτσι στην συχνότητα διαχωρισμού δημιουργούνται ορισμένα προβλήματα όπως 1] σήματα των δυο φίλτρων αλληλοαναιρούνται 2] η μετάθεση φάσης μεταξύ των φίλτρων επηρεάζει την ακτινοβολία 3]το διάγραμμα ακτινοβολίας εξαρτάται από την συχνότητα. Το κυκλωμα του κροσόβερ προσπαθεί να λύσει πολλά από τα προβλήματα που ανέφερα πιο πάνω και βασίζεται σε μελέτη των S. Lipshitz και J. Vanderkooy που δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό JAES (Journal Audio Engineering Society). Ένα δικτύωμα διαχωρισμού γραμμικής φάσης χρησιμοποιει ένα βαθυπερατό τμήμα με την βοήθεια ενός κυκλώματος χρονικής καθυστέρησης και ενός κυκλώματος αφαίρεσης δίνει στην έξοδο σήμα με χαρακτηριστικα υψιπερατού φίλτρου. Η χρονική καθυστέρηση αυτή δεν είναι σταθερή για ολόκληρη την περιοχή συχνοτήτων, αλλά μεταβάλλεται πολύ αργά και κυρίως δεν υπάρχουν διαφορές φάσης μεταξύ των σημάτων των δυο εξόδων, ούτε ακόμη και κοντά στην συχνότητα διαχωρισμού.

 

Part List
R1-16=100Kohms R23-24-25-26=37.5Kohms [33K+4.7K] C12-13-20-21-22=1nF 100V MKT
R2-3-4-5=56Kohms R30-31-32-33-34-35-36=10Kohms C19-23-24-30-31-32-33=47nF 100V MKT
R6-27=37.5Kohms[33K+4.7K] R37-38-39-40-41-41=10Kohms C25-26-27-28-29=1nF 100V MKT
R8-9-12-13-14=10Kohms R42-43-44=47Kohms C36-37=1uF 100V MKT
R10-28=75Kohms (150K//150K) R45-46=47 ohms C38-39=47uF 25V
R11-29=NC TR1-2-3-4=47Kohms trimmer or pot. IC1=TL071
R15=56.3Kohms C1-34-35=2.2uF 100V MKT IC2-3-4-5-6-7=TL072-NE5532
R17=12Kohms C2-3-7-8-14-15-18=47nF 100V MKT
R18-19-20-21-22=10Kohms C4-5-6-9-10-11-16-17=10nF 100V MKT All the rsestors is 1/4W 1% metal film
.

3w_cross_lin_phase_2.gif (6620 bytes)

 
Το κυκλωμα διαχωρισμού αποτελείται όπως φαίνεται από το block διάγραμμα [Fig.2] από δυο βαθυπερατά φίλτρα τέταρτης τάξης, -24db/oct ένα για την γραμμή των σημάτων χαμηλής συχνότητας και ένα για την υψηλή συχνότητα διαχωρισμού. Στις ίδιες συχνότητες λειτουργούν και οι δυο μονάδες χρονικής καθυστέρησης Τ1 (για την χαμηλή συχνότητα F1) και Τ2 (για την υψηλή συχνότητα F2) και δίνουν τα ίδια χαρακτηριστικα φάσης με το βαθυπερατο τμήμα. Το κύκλωμα καθυστέρησης Τ1 μιμείται την χρονική καθυστέρηση που εισάγει το φίλτρο χαμηλών συχνοτήτων LPF1, ενώ το Τ2 μιμείται την χρονική καθυστέρηση που εισάγει το φίλτρο χαμηλών συχνοτήτων LPF2 που υπάρχει στην γραμμή των μεσαίων συχνοτήτων. Στην συνέχεια το σήμα που προέρχεται από τα βαθυπερατό φίλτρο αφαιρείται [IC7A-B] από το σήμα που έχει υποστεί καθυστέρηση, προκύπτει ένα σήμα που τα χαρακτηριστικά του είναι ίδια με ενός σήματος που έχει περάσει μεσα από ένα υψιπερατό φίλτρο. Στην έξοδο κάθε γραμμής βρίσκεται ένα τριμμερ με το οποιο μπορούμε να προσαρμόζουμε το επίπεδο στάθμης μεταξύ των μεγαφώνων. Η τροφοδοσία του κυκλώματος γίνεται από μια καλά σταθεροποιημένη τάση +/-15V. Η χρήση δικτυωμάτων διαχωρισμού τέταρτης τάξης Linkwitz αναγκάζει τις συχνότητες διαχωρισμού να βρίσκονται στα -6db [Fig.3].

3w_cross_lin_phase_3.gif (14537 bytes)

 

Στην εικόνα [Fig.4] φαίνονται τα βασικά κυκλώματα και οι αναγκαίοι τύποι υπολογισμού για τα βαθυπερατά φίλτρα καθώς επίσης και των δικτυωμάτων χρονικής καθυστέρησης . Επίσης υπάρχει ένα παράδειγμα υπολογισμού για συχνότητες διαχωρισμού 200ΗΖ και 3ΚΗΖ, που θα βοηθήσει στον υπολογισμό και την προσαρμογή στις ανάγκες σας. Το κύκλωμα προήρθε από σχετικό άρθρο του περιοδικού Elektor. Περισσότερες θεωρητικές λεπτομέρειες υπάρχουν σε άρθρο, καθώς επίσης στο σχετικά άρθρα των S. Lipshitz και J.Vanderkooy στο JAES.
 

  • A Family of Linear-Phase Crossover Networks of High Slope Derived by Time Delay Vol. 31, Number 1 pp. 2 (1983) Author: Stanley P. Lipshitz and John Vanderkooy Abstract: The design of linear-phase crossover networks has until now necessitated the use of crossovers, at least one of whose outputs suffers from either frequency response ripple in the passband or low rolloff rate in the stopband. It may be desirable, at leas

  • Use of Frequency Overlap and Equalization to Produce High-Slope Linear-Phase Loudspeaker Crossover Networks Vol. 33, Number 3 pp. 114 (1985) Author: Stanley P. Lipshitz and  John Vanderkooy Abstract: It has been shown that linear-phase crossovers of high slope can be synthesized by subtracting a suitable low-pass output from a time-delayed version of the input signal. It would be nice to be able to avoid the expense of such an electronic time-delay

  • 2-Way Active Crossover with Linear Phase Response

 

 

Sam Electronic Circuits 11/02