تبلیغات
خرید بک لینک
 
خرید vpn ساکس پیش بینی مسابقات ورزشی
  • نویسنده : admin , نوشته شده در: ۲۴ دی۱۳۹۵
  • کراس اوور چیست؟ (Crossover)

    Crossover یک مدار الکتریکی که ترکیبی از فیلترهای بالاگذر، پایین گذر و میان است و طیف فرکانس های صوتی (۲۰Hz-20KHz) را برای اعمال به بلندگوها به چندین بخش تقسیم می کند. از آنجایی که امواج صوتی طول موجی از ۱۷٫۲ متر در فرکانس های پایین (Low) تا ۰٫۰۱۷۲ متر در فرکانس ها ی بالا (Hi) دارند، هیچ بلندگویی نمی تواند تمامی محدوده فرکانس های صوتی را به صورت کامل و خطی پخش نماید. بنابراین از حداقل، دو بلندگو و اغلب سه یا چندین بلندگو برای پخش تمامی فرکانس ها استفاده می شود. (البته بلندگوهایی با نام فول رنج وجود دارند که در بهترین شرایط قادر به بازتولید محدوده فرکانسی وسیعی از رنج فرکانسی قابل شنیدار برای انسان هستند که البته ضعفهایی دارند، در آینده به آنها خواهیم پرداخت)
    برای مثال یک  بلند گو به نام ووفر (Woofer) برای پخش فرکتنسهای زیر ۸۰۰Hz و دیگری به نامهای Tweeter با Midrange برای پخش فرکانسهای بالای ۸۰۰ Hz استفاده می شود. در این صورت به یک فیلتر بالاگذر با فرکانس قطع HZ 800 و یک فیلتر پایین گذر با فرکانس قطع ۸۰۰ Hz  نیاز است. فیاترهای Crossover براساس باند عبوری به انواع  (Butterworth,Bessel,Riely Linkwitz) تقسیم می شوند.همچنین شیب منحنی فیلترهای Crossover  که مشخص کننده نرخ تضعیف فرکانس ها بر حسبDB/Octave  و یاDB/Decade  است، پارامتر دیگری در تعیین نوع فیلترهای Crossover  می باشد. در نهایت وظیفه کراس اور فیلتر کردن بخشی از دامنه فرکانسی صدا است. به این معنا که دروازه ای وجود دارد که صدا از یک فرکانس به بالا  یا پایین  اجازه عبور کردن ندارد.

     

    دو نوع کراس اور داریم:

    HPF که در واقع (High Pass Filter) می باشد که از این کراس اور فقط فرکانس های بالا تر ( به عنوان مثال ۱۰۰ هرتز) قابلیت عبور رو دارند و فرکانس های پایین تر فیلتر می شوند.

    Cut off Frequency : فرکانسی که از این فرکانس به پایین فیلتر می شود را Cut off Frequency می نامند. که از مشخصات کراس اور می باشد. ( در اینجا Cut off Frequency فرکانس ۱۰۰ هرتز می باشد)

    LPF که در واقع (Low Pass Filter) می باشد که از این کراس اور فقط فرکانس های پایین تر ( به عنوان مثال ۸۰ هرتز) قابلیت عبور رو دارند و فرکانس های بالا تر فیلتر می شوند.

    Cut off Frequency: فرکانسی که از این فرکانس به بالا فیلتر می شود را Cut off Frequency می نامند. که از مشخصات کراس اور می باشد. ( در اینجا Cut off Frequency فرکانس ۸۰ هرتز می باشد)

    Band Pass Filter هم ترکیبی از هر دو نوع میباشد. بطوریکه هم HPF و هم LPF با هم در کار باشند. بنابر این ۲ تا Cut off Frequency داریم. به این معنا که فرکاس ها از یک حدی از پایین فیلتر میشوند و از یک حدی از بالا.

    Attenuation Slope یا شیب کاهش

    در نمودار زیر نحوه فیلترینگ یک Crossover بین ۳ باند فرکانسی آمده است . همانطور که مشخص شده این نوع  کراس اور در فرکانس های ۳۰۰Hz و ۳KHz باعث افت دامنه صوتی به مقدار حدود ۶dB شده است.  یکی از عوامل تفاوت های مانیتورهای حرفه ای صدا نوع کراس اور طراحی شده در آنها است که تاثیر مستقیم در نحوه پخش صدا و عملا نتیجه کار خواهد داشت.

     

    کراس اوری وجود ندارد که کاملا دقیق عمل کرده و از Cut off Frequency به آن طرف بطور کامل فرکانس رو حذف کند. کراس اور فقط فرکانس های بالا یا پایین تر از Cut off Frequency رو تضعیف می کند. حال هر چه از Cut off Frequency فاصله بگیریم این کاهش یا تضعیف بیشتر می شود. به شیب خطی که کراس اور فرکانس های بالا یا پایین تر از Cut off Frequency رو تضعیف می کند Attenuation Slope میگویند.

    هیج کراس اوری قادر به فیلتر کردن کامل نیست. و فقط میتواند فرکانس هایی ار که نمیخواهیم عبور کند را تضعیف نماید…

    هر چه شیب بیشتر باشد کراس اور مرغوب تر و دارای قدرت فیلترینگ بیشتری میباشد.کراس اور با شیب صفر به معنای فیلتر نشدن هیچ فرکانس و با شیب بی نهایت به معنای فیلتر شدن کامل تمامی فرکانس هایی که بالا یا پایین تر از Cut off Frequency قرار دارند میباشد.

    واحد Attenuation Slope دسیبل بر اکتاو میباشد (Db/oct) یعنی به ازای هر یک اکتاوی که از فرکانس Cut off فاصله بگیریم چند دسی بل از قدرت فرکانس های مزاحم کم میشود …

    (توضیح: هر اکتاو به معنای نصف شدن فرکانس میباشد. مثال: فرکانس ۱۶۰ یک اکتاو از فرکانس ۸۰ بالا تره و فرکانس ۸۰ یک اکتاو از فرکانس ۴۰ هرتز بالا تره و به همین ترتیب)

    یک مثال جامع:

    فرض کنیم یک دامنه فرکانسی کامل را با قدرت ۱۱۰ دسی بل داریم (موزیک واقعی). اگر از یک LPF با Cut off Frequency ا ۱۰۰ هرتز و Attenuation Slope ا ۱۲ Db/oct استفاده کنیم خواهیم داشت:

    تمامی فرکانس های زیر ۱۰۰ هرتز سر جای خود هستن (البته تقریبا) ولی فرکانس های بالای ۱۰۰ هرتز ضعیف میشوند بطوریکه فرکانس ۱۰۰ هرتز دارای همان قدرت ۱۱۰ دسی بل خواهد بود و فرکاس ۲۰۰ هرتز (یک اکتاو بالا تر از Cut off Frequency) به قدرت ۹۸ دسی بل (۱۲- ۱۱۰) خواهد رسد و همچنین فرکانس ۴۰۰ هرتز ( ۲ اکتاو بالا تر از Cut off Frequency) به قدرت ۸۶ (۱۲-۹۸) خواهد رسید. بدیهی میباشد قدرت فرکانس ۸۰۰ هرتز ۷۴ دسی بل خواهد بود.

    کراس اور اکتیو و پسیو (Passive & Active Crossover)

    به طور کلی دو نوع کراس اور داریم که روش ساخت و طراحی آنها متفاوت است. اگر چه عملکرد تقریبا یکسانی دارند ولی کاربری های متفاوت میتوانند داشته باشند.

    ۱- Active

    ۲- Passive

    کراس اور Active قبل از آمپلی فای کردن فرکانس ها قرار میگیرد و با ولتاژ و آمپراژ پایین (در حد میلی آمپر و ولتاژ در حد ۱الی ۲ ولت) کار میکند. در حالی که کراس اور Passive قبل از اسپیکر قرار میگیرد. یعنی زمانی که فرکانس ها آمپلی فای شدند و ولتاژ و آمپر خیلی بالاست (ولتاژ حتی در حد ۵۰ ولت و آمپر در حد حتی ۱۰۰۰۰ میلی آمپر)

     

    جعبه های کوچکی که قبل از اسپیکر ها قرار دارند باکس کراس اور Passive هستند. حتی اگر بلندگوی ضبط خانگی را باز کنید احتمالا کراس اور آن را می بینید (یک یا دو خازن یا سلف بسته به درجه فیلتریگ و نوع فیلتر)

    کراس اور ها از لحاظ قدرت فیلتر کردن درجه های مختلفی دارند: (چه Passive و چه Active )

    درجه ۱ (۱ Order): کراس اور ضعیف ، دارای شیب فیلترینگ ۶ دسیبل در هر اکتاو.

    درجه ۲ (۲ Order): کراس اور متوسط، دارای شیب فیلترینگ ۱۲دسیبل در هر اکتاو.

    درجه ۴ (۴ Order): کراس اور قدرتمند با شیب فیلترینگ ۲۴ دسیبل در هر اکتاو.

    کراس اوور بینابینی مثلا ۱۸ دسیبل در هر اکتاو یا بالاتر مثلا ۳۶ دسیبل در هر اکتاو هم وجود دارد…

    حتی بسته به اینکه از چه مداری استفاده شود نوع یا اسم تخصصی کراس اور تغییر میکند.

    نکته جالب توجه این است که در سیستمهایی که از ساب ووفر استفاده میکنند، از باکس ساب ووفرها هم به عنوان یک کراس اور مکانیکی نام می برند چراکه یک سری فرکانس بالا تر یا پایین تر را روی  یک شیب تضعیف می کنند.

    درکراس اوور Passive از خازن بای پلار ( Bipolar Capacitor) و سلف (Inductor) استفاده می شود.

    قبل از نوشتن روابط و توضیح مدار، مختصری راجع به رفتار خارن وسلف میپردازیم تا فلسفه استفاده از خازن و سلف مشخص شود:

    سلف:

    از یک کویل و سیم پیچ (به دور کویل) تشکیل شده است. اگه به دو سر سیم پیچ ولتاژ DC وصل کنیم، کویل به آهنربا تبدیل می شود و حول خود یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند. حال اگه جای مثبت و منفی ولتاژ را عوض کنیم جای قطبهای آهنربا و میدان مغناطیسی عوض می شود. می دانیم که ورودی اسپیکر ولتاژ متغیر می باشد و (بسته به نوع فرکانس ورودی) در هرثانیه بارها جهت ولتاژ عوض می شود. (مثال: به ازای فرکانس ۱۰۰۰ هرتز، در هرثانیه ۱۰۰۰ بار جهت ولتاژ عوض می شود)با عوض شدن ولتاژ میدان مغناطیسی هم مجبور به تغییر جهت می باشد. میدان مغناطیسی نسبت به این تغییر جهت کمی تنبل است و زیاد از تغییر جهت خوشش نمی آید. (چرا که در لحظه ای که ولتاژ تغییر جهت داده، هنوز میدان مغناطیسی از ولتاژ قبلی وجود دارد، بنابراین با ولتاژ جدید عوض شده ،مبارزه می کند.)به عبارت دیگه اگه یک سلف داشته باشیم و میدان مغناطیسی متناوب به آن اعمال کنیم، سلف برق تولید می کند. این برق تولید شده از تناوب میدان مغناطیسی با برق موجود در سیم پیچ در تضاد می باشد و سعی بر خنثی کردن آن دارد.هر چه فرکانس این تغییرجهت بیشترباشد، سلف مقاومت بیشتری نشان می دهد و هر چه فرکانس پایین تر باشد رفتار سلف از این تغییر جهت بی تفاوت تر می شود و مقاومت ظاهری اش کمتر.

    بنابر این از سلف به عنوان یک المان فیلتر کننده فرکانس بالا LPF استفاده می شود چراکه فرکانس های پایین راحت ازآن عبورمی کنند ولی در مقابل فرکانس های بالا مقاومت زیادی از خود نشان می دهد (مثل یک مقاومت متغییرعمل می کند که حساسیت مقاومت ظاهر شده به فرکانس ورودی مرتبط می شود)

    خازن:

    خازن یک ذخیره کننده بار الکتریکی محسوب می شود. 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 می شوند.میدانیم که از خازن هیچ جریانی نمیتواند عبور کند، فقط شارژ و دشارژ شدنش باعث ایجاد جریان در مدار می شود.اگه خازن را به یک ولتاژ DC وصل کنیم، بعد از زمان کوتاهی شارژ می شود و جریان قطع می شود و به قول معروف مدار باز می شود.حال اگر جهت جریان را عوض کنیم دوباره جریان در مدار ایجاد می شود تا خازن دشارژ شده  و در جهت دیگر شارژ شود.به عبارت دیگه خازن در مقابل ولتاژ DC بعد از شارژ شدن به عنوان کلید باز عمل می کند (مقاومت بینهایت)ولی با عوض شدن جهت ولتاژ دوباره جریان ایجاد می شود. هر چه تعداد تغییر جهت های ولتاژ بیشتر باشد خازن از خودش مقاومت کمتری نشان میدهد و بلعکس.بنابر این خازن در مقابل فرکانس های پایین مقاومت بیشتر و درمقابل فرکانس بالا مقاومت کمتر از خودش نشان می دهد. پس به عنوان یک HPF استفاده می شود.

    کراس اور Passive درجه یک (۱st Order):

    در این نوع کراس اور یک خازن به تیوتر به عنوان HPF و یک سلف به ووفر به عنوان LPF سری می شود.

    رابطه محاسبه سلف و خازن:

    L=159.15*Z/f

    (C=159155/(Z*f

    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 (۲th Order):

    در این نوع کراس اور از یک خازن بصورت سری و یک سلف بصورت موازی با تیوتربه عنوان HPF استفاده می شود. و همچنین یک سلف بصورت سری و یک خازن به صورت موازی با ووفر به عنوان LPF استفاده می شود.

    فلسفه این طریقه فیلتر بدین صورت است که در تیوتر خازن سری شده در مقابل فرکانس های پایین مقاومت زیادی از خود نشان می دهد و تا حدی(به مانند کراس اوور درجه ۱) فرکانس های پایین را حذف می کند 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 می دهد. توضیح اینکه در دو قطعه موازی، جریان از قطعه ای بیشتر عبور می کند که مقاومت کمتری دارد. (سلف و تیوتر موازی هستند). به عبارت دیگر ۲ بار فرکانس ها فیلتر می شوند.

    برای ووفر نیز همین توجیح قابل بیان است که سلف سری شده ، فرکانس های بالا را فیلتر می کند و خازن موازی شده فرکانس های بالا را (به علت پایین بودن مقاومت در فرکانس بالا) جذب خود می کند تا ووفر بهره کمتری ازفرکانس بالا ببرد.

    رابطه محاسبه سلف و خازن کراس اور  از درجه ۲:

    L1=225.08*Z/f

    L2=112.54*Z/f

    (C1=225079/(Z*f

    (C2=112539/(Z*f

    Z: مقاومت الکتریکی اسپیکر (تیوتر یا ووفر) به واحد اهم

    F: فرکانس Cut-off

    واحد :L میلی هانری

    واحد :C میکرو فاراد

    بزرگترین مزیت پسیو کراس اور هزینه کمتر ( بدلیل نیاز به تعداد کمتر آمپلی فایر ) و نصب آسان تر هست . اما عیب پسیو کراس اور این است که باعث افت کیفیت می شود و دقت کمتری نسبت به اکتیو دارد. همچنین حجم صدا در حالت پسیو پایین تر هم است .

    اما مزیت اکتیو کراس اور دقت بالا . حجم بیشتر و قدرت کات بالاتر می باشد و بزرگترین ایراد آن هزینه بسیار زیاد تر نسبت به پسیو است چرا که برای اعمال اکتیو کراس اور نیاز به یک پخش قدرتمند داریم ( چرا که همه پخش ها قابلیت ساپروت اکتیو کراس اور را ندارند ) در صورت داشتن پخش ضعیف باید یک پروسسور خرید که این قطعه هم قیمت بسیار بالایی دارد . همچنین برای اکتیو کراس اور باید ۲ برابر آمپ خرید مثلا برای بستن یک ست کامپوننت ۲way نیاز به ۱ آمپ ۴ کاناله یا ۲ آمپ ۲ کاناله است . اما اگر همین ست کامپوننت رو بخواهیم پسیو ببندیم فقط نیاز به ۱ آمپ ۲ کاناله داریم

  • برچسب‌ها, ,
  • نظرات درباره این مطلب