오디오 크로스오버

Audio crossover
라우드스피커 전압에서 작동하도록 설계된 패시브 2방향 크로스오버입니다.

오디오 크로스오버는 오디오 신호를 2개 이상의 주파수 범위로 분할하는 일종의 전자 필터 회로입니다.이것에 의해, 다른 주파수 범위내에서 동작하도록 설계된 라우드스피커 드라이버에 신호가 송신할 수 있습니다.크로스오버 필터는 액티브 또는 [1]패시브 중 하나입니다.이들은 종종 2방향 또는 3방향으로 설명되며, 이는 각각 크로스오버가 주어진 신호를 2개의 주파수 범위 또는 3개의 주파수 [2]범위로 분할함을 나타냅니다.크로스오버는 라우드스피커 캐비닛, 가전제품(하이파이, 홈시네마 사운드 및 자동차 오디오)의 파워앰프, 프로 오디오 및 악기 앰프 제품에 사용됩니다.후자의 두 시장에서는 크로스오버가 베이스 앰프, 키보드 앰프, 베이스 및 키보드 스피커 인클로저 및 사운드 강화 시스템 장비(PA 스피커, 모니터 스피커, 서브우퍼 시스템 등)에 사용됩니다.

대부분의 개별 라우드스피커 드라이버는 허용 가능한 상대 음량 및 왜곡이 없는 저주파에서 고주파까지의 오디오 스펙트럼 전체를 커버할 수 없기 때문에 크로스오버가 사용됩니다.대부분의 하이파이 스피커 시스템과 사운드 강화 시스템 스피커 캐비닛은 각각 다른 주파수 대역에 대응하는 여러 개의 라우드스피커 드라이버를 조합하여 사용합니다.일반적인 간단한 예는 저주파 및 중간주파용 우퍼와 고주파용 트위터를 포함하는 Hi-Fi 및 PA 시스템 캐비닛입니다.CD 플레이어에서 녹음된 음악이나 오디오 콘솔에서 라이브 밴드의 혼합 주파수가 모두 결합되어 있기 때문에 크로스오버 회로를 사용하여 오디오 신호를 별도의 주파수 대역으로 분할하여 해당 주파수 대역에 최적화된 스피커, 트위터 또는 경음기에 별도로 라우팅할 수 있습니다.s.

패시브 크로스오버는[3] 가장 일반적인 유형의 오디오 크로스오버입니다.패시브 전기 구성 요소(예: 캐패시터, 인덕터 및 저항)의 네트워크를 사용하여 하나의 파워 앰프에서 나오는 증폭 신호를 분할하여 두 개 이상의 라우드스피커 드라이버(예: 우퍼 및 초저주파 서브우퍼, 우퍼 및 트위터 또는 우퍼-미드레인지-트위터 조합)로 전송할 수 있습니다.

액티브 크로스오버는 파워앰프 스테이지 전에 오디오 신호를 분할하여 각각 별도의 라우드스피커 [4][2]드라이버에 접속되어 있는2개 이상의 파워앰프에 송신할 수 있다는 점에서 패시브 크로스오버와 구별된다.홈시네마 5.1 서라운드 사운드 오디오 시스템은 초저주파 신호를 분리하여 서브우퍼로 전송하고 나머지 저주파, 중주파 및 고주파 주파수를 청취자 주위에 배치된 5개의 스피커로 전송합니다.일반적인 어플리케이션에서는 서라운드 스피커 캐비닛에 송신되는 신호는 패시브 크로스오버를 사용하여 로우/미드레인지 우퍼와 하이레인지 트위터로 더욱 분할된다.액티브 크로스오버에는 디지털과 아날로그의 종류가 있습니다.

디지털 액티브크로스버에는 많은 경우 제한, 지연, 등화 등의 추가 신호 처리가 포함됩니다.신호 크로스를 사용하면 오디오 신호가 다시 혼합되기 전에 별도로 처리되는 대역으로 분할될 수 있습니다.예를 들어 멀티밴드 압축, 제한, 디에싱, 멀티밴드 왜곡, 저음 확장, 고주파 여기자, 돌비 A 노이즈 감소 등의 노이즈 감소가 있습니다.

개요

2극 Butterworth와 Linkwitz-Riley 교차 필터의 규모 반응 비교.Butterworth 필터의 합계 출력은 교차 주파수에서 +3dB 피크를 가집니다.

이상적인 오디오 크로스오버의 정의는 작업 및 오디오애플리케이션에 따라 달라집니다.(멀티밴드 처리와 같이) 다른 대역을 다시 혼합하는 경우 이상적인 오디오크로스오버는 착신 오디오 신호를 오버랩 또는 상호 작용하지 않는 개별 대역으로 분할하여 출력 신호를 주파수, 상대 수준 및 위상 응답에서 변경하지 않습니다.이 이상적인 퍼포먼스는 대략적인 것 밖에 할 수 없습니다.최선의 근사치를 어떻게 구현하느냐는 활발한 토론의 문제이다.한편, 오디오 크로스오버가 라우드스피커에서 오디오 밴드를 분리하는 경우, 마운트 내 라우드스피커 드라이버의 주파수 및 위상 응답은 결과를 압도하므로 크로스오버 자체 내에서 수학적으로 이상적인 특성을 가질 필요가 없습니다.오디오 크로스오버와 인클로저 내 라우드스피커 드라이버를 포함한 전체 시스템의 양호한 출력이 설계 목표입니다.이러한 목표는 종종 이상적이지 않은 비대칭 교차 필터 [5]특성을 사용하여 달성됩니다.

오디오에는 다양한 크로스오버타입이 사용되지만 일반적으로 다음 클래스 중 하나에 속합니다.

분류

필터 섹션 수에 따른 분류

확성기는 종종 "N-way"로 분류됩니다. 여기서 N은 시스템 내 드라이버 수입니다.예를 들어 우퍼와 트위터가 있는 라우드스피커는 2방향 라우드스피커 시스템이다.N방향 라우드스피커는 보통 N방향 크로스오버를 통해 신호를 드라이버 간에 분배합니다.2방향 크로스오버는 로우패스 필터와 하이패스 필터로 구성됩니다.3방향 크로스오버는 로우패스, 밴드패스 및 하이패스 필터(각각 LPF, BPF 및 HPF)의 조합으로 구성됩니다.BPF 섹션은 HPF 섹션과 LPF 섹션의 조합입니다.4(또는 그 이상)의 크로스오버는 스피커 설계에서는 그다지 일반적이지 않습니다.주로 복잡성이 관련되어 있기 때문입니다.이것은 음향 퍼포먼스의 향상으로 일반적으로 정당화되지 않습니다.

"N-way" 확성기 크로스오버에는 가장 낮은 주파수의 운전자를 안전하게 다룰 수 있는 주파수보다 낮은 주파수로부터 보호하기 위해 추가적인 HPF 섹션이 존재할 수 있다.이러한 크로스오버에는 저주파 드라이버용 대역 필터가 있습니다.마찬가지로 고주파 드라이버에는 고주파 손상을 방지하기 위한 보호 LPF 섹션이 있을 수 있습니다.다만, 이것은 극히 일반적이지 않습니다.

최근 많은 제조업체들이 스테레오 확성기 크로스오버를 위해 종종 "N.5-way" 크로스오버 기술을 사용하기 시작했습니다.이것은 보통 메인 우퍼와 같은 베이스 음역을 연주하지만 메인 우퍼보다 훨씬 먼저 롤아웃되는 세컨드 우퍼가 추가되었음을 나타냅니다.

비고: 여기에 언급된 필터 섹션은 고차 필터로 구성된 개별 2극 필터 섹션과 혼동하지 마십시오.

컴포넌트에 따른 분류

크로스오버는 사용되는 컴포넌트의 종류에 따라 분류할 수도 있습니다.

수동적인

증폭된 신호를 저주파 신호 범위와 고주파 신호 범위로 분할하기 위해 수동형 크로스오버 회로가 스피커 인클로저에 탑재되는 경우가 많다.

패시브 크로스오버는 오디오 신호를 1개의 파워앰프로 증폭한 후 분할하여 증폭된 신호를 각각 다른 주파수 범위를 커버하는 2종 이상의 드라이버 타입으로 송신할 수 있도록 한다.이러한 크로스오버는 모두 패시브 컴포넌트와 회로로 구성되어 있습니다.패시브라는 용어는 회로에 추가 전원이 필요하지 않음을 의미합니다.패시브 크로스오버는 파워앰프 신호에 배선하여 연결하기만 하면 됩니다.패시브 크로스오버는 보통 Butterworth 필터 효과를 얻기 위해 Cauer 토폴로지에 배치됩니다.패시브 필터는 캐패시터 및 인덕터와 같은 무효 컴포넌트와 결합된 저항을 사용합니다.고성능 패시브 크로스오버는 스피커 시스템이 구동되는 고전류 및 전압에서 뛰어난 성능을 발휘할 수 있는 개별 컴포넌트를 만드는 것이 어렵기 때문에 액티브 크로스오버보다 비용이 많이 듭니다.

저렴한 가격의 홈시어터 박스 패키지나 저비용 붐박스 등 저렴한 가전제품은 저품질의 패시브 크로스오버를 사용합니다.많은 경우 컴포넌트가 적은 저차 필터 네트워크를 사용합니다.고가의 하이파이 스피커 시스템과 리시버는 고품질의 패시브 크로스오버를 사용하여 음질을 향상시키고 왜곡을 줄입니다.사운드 강화 시스템 기기, 악기 앰프 및 스피커 캐비닛에서도 동일한 가격/품질 접근방식이 사용됩니다.저가의 스테이지 모니터, PA 스피커 또는 베이스 앰프 스피커 캐비닛은 일반적으로 낮은 품질의 패시브 크로스 서버를 사용하는 반면, 고가의 고품질 캐비닛은 더 높은 품질의 크로스 서버를 사용합니다.패시브 크로스오버는 폴리프로필렌제 콘덴서, 금속화된 폴리에스테르박, 종이 및 전해 콘덴서 기술을 사용할 수 있습니다.인덕터에는 에어코어, 분말금속코어, 페라이트코어 또는 적층실리콘강코어가 있으며 대부분은 에나멜동선으로 감겨 있습니다.

일부 수동형 네트워크에는 우발적인 과전압(예: 갑작스런 서지 또는 스파이크)으로부터 확성기 드라이버를 보호하기 위한 퓨즈, PTC 장치, 전구 또는 회로 차단기와 같은 장치가 포함됩니다.현대의 수동 크로스오버는 거의 모든 확성기에 고유한 주파수로 임피던스의 변화를 보상하는 등화 네트워크(예: Zobel 네트워크)를 점차 통합하고 있습니다.이 문제는 복잡합니다.임피던스 변화의 일부는 운전자의 패스밴드 전체의 음향 부하 변화에 기인하기 때문입니다.

패시브 네트워크의 2가지 단점은 부피가 크고 전력 손실이 발생할 수 있다는 것입니다.주파수뿐만 아니라 임피던스도 고유합니다(즉, 응답은 연결된 전기 부하에 따라 다릅니다).이것에 의해, 임피던스가 다른 스피커 시스템과의 호환성이 없어집니다.임피던스 보정 및 등화 네트워크를 포함한 이상적인 크로스오버 필터는 컴포넌트가 복잡한 방식으로 상호작용하기 때문에 설계가 매우 어려울 수 있습니다.크로스오버 디자인 전문가 지그프리드 링크비츠는 "패시브 크로스오버에 대한 유일한 변명은 저렴한 비용이다.드라이버의 신호 레벨에 의존한 역학에 따라 동작이 변화합니다.파워앰프가 음성 코일 동작을 최대한 제어하지 못하도록 차단합니다.복제의 정확성이 [6]목표라면 시간 낭비입니다.혹은 수동적인 컴포넌트를 이용하여 증폭기 전에 필터 회로를 구축할 수 있다.이 실장은 패시브 회선 레벨 크로스오버라고 불립니다.

활동적인

스테레오 3방향 확성기 시스템과 함께 사용하기 위한 3방향 액티브 크로스오버 네트워크의 구현도.

액티브 크로스오버는 필터에 트랜지스터 및 연산 [1][2][7]증폭기와 같은 액티브 컴포넌트를 포함합니다.최근 몇 년 동안 가장 일반적으로 사용되는 활성 장치는 연산 증폭기입니다.고전류 및 경우에 따라서는 고전압에서 파워앰프의 출력 후에 작동하는 패시브 크로스오버와 달리 액티브 크로스오버는 파워앰프 입력에 적합한 수준에서 작동합니다.한편 게인을 가진 모든 회로는 노이즈를 발생시키며, 그러한 노이즈는 파워앰프에 의해 신호가 증폭되기 전에 도입되었을 때 유해한 영향을 미친다.

활성 크로스오버에서는 항상 각 출력 대역에 전력 증폭기를 사용해야 합니다.따라서 양방향 액티브 크로스오버에는 두 개의 앰프가 필요합니다. 하나는 우퍼용이고 다른 하나는 트위터용입니다.즉, 액티브 크로스오버 기반의 라우드스피커 시스템은 패시브 크로스오버 기반의 시스템보다 비용이 많이 듭니다.비용과 복잡성의 단점에도 불구하고 액티브크로스버는 패시브크로스버에 비해 다음과 같은 이점을 제공합니다.

액티브 크로스오버의 일반적인 사용법. 단, 패시브 크로스오버는 앰프 앞에 동일하게 배치할 수 있습니다.
  • 운전자의 전기적 특성의 동적 변화와는 무관한 주파수 응답(예를 들어 음성 코일의 가열)
  • 일반적으로 사용하는 특정 드라이버에 따라 각 주파수 대역을 쉽게 변경하거나 미세 조정할 수 있습니다.예로는 교차 경사, 필터 유형(예: 베셀, 버터워스, 링크비츠-릴리 등), 상대 수준 등이 있다.
  • 다른 운전자가 처리하는 신호로부터 각 드라이버를 더 잘 격리하여 상호 변조 왜곡 및 오버 드라이빙을 줄입니다.
  • 파워앰프가 스피커 드라이버에 직접 연결되어 스피커 보이스 코일의 앰프 댐핑 제어가 극대화되어 운전자의 전기적 특성이 동적으로 변화하는 결과를 줄입니다. 이 모든 것이 시스템의 과도 응답을 개선할 가능성이 높습니다.
  • 전력 증폭기 출력 요구사항의 감소.패시브 컴포넌트에서 에너지가 손실되지 않기 때문에 앰프 요건이 대폭 감소(경우에 따라서는 1/2까지)되어 비용이 절감되고 품질이 향상될 수 있습니다.

디지털.

액티브 크로스오버는 디지털 신호 프로세서 또는 기타 마이크로프로세서를 [8]사용하여 디지털 방식으로 구현할 수 있습니다.이들은 IIR 필터(베셀, 버터워스, 링크비츠-릴리 등)로 알려진 기존의 아날로그 회로에 대한 디지털 근사치를 사용하거나 유한 임펄스 응답([9][10]FIR) 필터를 사용합니다.IIR 필터는 아날로그 필터와 많은 유사점을 가지고 있어 CPU 자원의 부하가 비교적 낮습니다.반면 FIR 필터는 보통 높은 차수를 가지기 때문에 유사한 특성을 가지려면 더 많은 리소스가 필요합니다.이들은 선형 위상 응답을 가지도록 설계되고 제작될 수 있으며, 이는 소리 재생에 관련된 많은 사람들에게 바람직하다고 생각됩니다.단, 단점이 있습니다.선형 위상 응답을 실현하기 위해서는 IIR 또는 최소 위상 FIR 필터에서 필요한 것보다 긴 지연 시간이 발생합니다.IIR 필터는 본질적으로 재귀적이며 신중하게 설계하지 않으면 한계 사이클에 들어가 비선형 왜곡이 발생할 수 있다는 단점이 있습니다.

기계

이 크로스오버 유형은 기계식이며 운전자 다이어프램에 있는 재료의 특성을 사용하여 필요한 [11]필터링을 수행합니다.이러한 크로스오버는 가능한 한 많은 오디오 밴드를 커버하도록 설계된 풀레인지 스피커에서 흔히 볼 수 있습니다.스피커의 원뿔과 보이스코일 보빈을 준거부를 통해 결합하고 소형 경량 휘저콘을 보빈에 직접 부착하는 것으로 구성했다.이 준거 섹션은 준거 필터로서 기능하기 때문에, 메인 콘은 고주파에서 진동하지 않습니다.휘저 콘은 모든 주파수에 응답하지만 크기가 작기 때문에 더 높은 주파수에서만 유용한 출력을 제공하여 기계적 크로스오버 기능을 구현합니다.원뿔, 휘저 및 서스펜션 요소에 사용되는 재료를 신중하게 선택하여 교차 주파수와 교차 효과를 결정합니다.이러한 기계적 크로스오버는 특히 높은 충실도를 필요로 하는 경우 설계가 복잡합니다.컴퓨터 지원 설계는 과거에 사용되었던 힘든 시행착오 접근법을 대부분 대체했습니다.몇 년에 걸쳐 소재의 적합성이 변화하여 스피커의 주파수 응답에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

더 일반적인 접근 방식은 더스트 캡을 고주파 라디에이터로 사용하는 것입니다.더스트 캡은 저주파를 방사하여 메인 어셈블리의 일부로 이동하지만 낮은 질량과 감소된 댐핑으로 인해 높은 주파수에서 증가한 에너지를 방사합니다.휘저 원뿔과 마찬가지로 부드럽고 확장된 출력을 제공하기 위해 재료, 모양 및 위치를 신중하게 선택해야 합니다.고주파 분산은 이 접근법에서는 휘저 원뿔과 다소 다릅니다.이와 관련된 접근방식은 그러한 프로필과 그러한 재료로 주 원뿔을 형성하여 목 영역이 보다 견고하게 유지되어 모든 주파수를 방사하는 반면, 원뿔의 외부 영역은 선택적으로 분리되어 낮은 주파수에서만 방사된다.원추형 프로파일 및 재료는 유한요소해석 소프트웨어를 사용하여 모델링할 수 있으며, 그 결과는 우수한 공차로 예측된다.

이러한 기계식 크로스오버를 사용하는 스피커는 설계와 제조의 어려움과 불가피한 출력 제한에도 불구하고 음질에 몇 가지 이점이 있습니다.풀 레인지 드라이버는 단일 음향 센터를 갖추고 있어 오디오 스펙트럼 전체에서 비교적 약간의 위상 변화를 일으킬 수 있습니다.저주파수로 최고의 퍼포먼스를 발휘하려면 , 이러한 드라이버는 세심한 인클로저 설계가 필요합니다.작은 크기(일반적으로 165~200mm)로 저음을 효과적으로 재생하기 위해서는 상당한 원뿔 익스커전스가 필요하지만 적당한 고주파 퍼포먼스에 필요한 짧은 음성 코일은 제한된 범위 내에서만 이동할 수 있습니다.그럼에도 불구하고 이러한 제약 조건에서는 크로스 서버가 필요하지 않으므로 비용과 복잡성이 줄어듭니다.

필터 순서 또는 기울기에 따른 분류

필터가 다른 순서를 가지는 것과 같이, 크로스 서버도, 실장하는 필터의 기울기에 따라서 다릅니다.최종 음향 기울기는 전기 필터에 의해 완전히 결정될 수도 있고 전기 필터의 기울기와 운전자의 자연 특성을 결합하여 달성할 수도 있습니다.전자의 경우, 유일한 요건은 각 드라이버의 신호가 패스밴드로부터 약 -10dB 하강하는 지점까지 평탄한 응답을 갖는 것입니다.후자의 경우 최종 음향 경사는 일반적으로 사용되는 전기 필터보다 더 가파르다.3차 또는 4차 음향 크로스오버에는 종종 2차 전기 필터만 있습니다.따라서 스피커 드라이버는 공칭 크로스오버 주파수에서 상당히 올바르게 동작해야 하며, 나아가 고주파 드라이버는 크로스오버 포인트 이하의 주파수 범위에서 상당한 입력에서 살아남을 수 있어야 합니다.이것은 실제로 달성하기 어렵다.아래에서는 전기 필터 순서의 특성에 대해 논의한 후 음향 기울기를 갖는 크로스오버와 그 장점 또는 단점에 대해 논의합니다.

대부분의 오디오 크로스오버는 1차에서 4차 전기 필터를 사용합니다.고차순은 일반적으로 확성기용 수동 크로스버스에서 구현되지 않지만 상당한 비용과 복잡성이 정당화될 수 있는 상황에서 전자 장비에서 발견되기도 한다.

퍼스트 오더

1차 필터의 기울기는 20dB/decade(또는 6dB/옥타브)입니다.모든 1차 필터에는 Butterworth 필터 특성이 있습니다.1차 필터는 많은 오디오 애호가들에 의해 크로스오버에 이상적이라고 여겨진다.이는 이 필터 유형이 '과도적 완벽'이기 때문에,[12] 즉, 로우패스 출력과 하이패스 출력의 합계가 관심 범위에 걸쳐 진폭과 위상을 변경하지 않고 통과합니다.또한 가장 적은 부품을 사용하고 삽입 손실도 가장 낮습니다(패시브인 경우).1차 크로스오버에서는 고차 설정보다 불필요한 주파수로 구성된 신호 콘텐츠를 LPF 및 HPF 섹션에서 통과시킬 수 있습니다.우퍼는 이것을 간단하게 처리할 수 있지만(적절하게 재현할 수 있는 주파수보다 높은 주파수에서 왜곡이 발생하는 것을 제외하고), 작은 고주파 드라이버(특히 트위터)는 정격 크로스 포인트보다 낮은 주파수에서는 대량의 전력 입력을 처리할 수 없기 때문에 손상될 가능성이 높아집니다.

실제로 진정한 1차 음향 슬로프를 갖춘 스피커 시스템은 드라이버 대역폭이 크게 중복되어야 하기 때문에 설계가 어렵습니다.또한 슬로프가 얕기 때문에 비사고 드라이버는 넓은 주파수 범위를 간섭하여 축을 벗어나 큰 응답 시프트를 일으킵니다.

제2순서

2차 필터의 기울기는 40dB/decade(또는 12dB/옥타브)입니다.2차 필터는 설계 선택과 사용되는 구성요소에 따라 베셀, 링크비츠-릴리 또는 버터워스 특성을 가질 수 있다.이 순서는 복잡성, 응답성 및 고주파 드라이버 보호 사이의 적절한 균형을 제공하기 때문에 패시브크로스에서 일반적으로 사용됩니다.시간 정렬된 물리적 배치를 사용하여 설계된 경우, 이러한 크로스오버는 모든 짝수 순서 크로스오버와 마찬가지로 대칭적인 극성 응답을 가집니다.

일반적으로 (2차) 저역 통과 필터의 출력과 같은 크로스오버 주파수를 가진 하이패스 필터의 출력 사이에는 항상 180°의 위상차가 있다고 생각됩니다.따라서 2방향 시스템에서는 하이패스 섹션의 출력이 보통 고주파 드라이버 '반전'에 연결되어 이 위상 문제를 해결합니다.패시브 시스템의 경우 트위터가 우퍼와 반대 극성으로 배선되고, 액티브 크로스오버의 경우 하이패스 필터의 출력이 반전됩니다.3방향 시스템에서는 중간 범위 드라이버 또는 필터가 반전됩니다.그러나 이는 일반적으로 스피커의 응답 오버랩이 광범위하고 음향 중심이 물리적으로 정렬되어 있는 경우에만 해당됩니다.

삼차

3차 필터의 기울기는 60dB/decade(또는 18dB/옥타브)입니다.이러한 크로스오버는 보통 Butterworth 필터 특성을 가지고 있습니다. 위상 응답은 매우 좋으며 레벨 합계는 평탄하고 1차 크로스오버와 유사합니다.극성 반응은 비대칭입니다.원래의 D'Apolito MTM 배치에서는 3차 크로스오버를 사용할 때 대칭적인 축외 응답을 생성하기 위해 대칭적인 드라이버 배열을 사용합니다.3차 음향 크로스오버는 종종 1차 또는 2차 필터 회로에서 구축됩니다.

제4순서

Smaart 전달 함수 측정에 표시된 4차 교차 경사입니다.

4차 필터의 기울기는 80dB/decade(또는 24dB/옥타브)입니다.이러한 필터는 구성 요소들이 서로 상호작용하기 때문에 수동적 형태로 설계하는 것이 상대적으로 복잡하지만, 최신 컴퓨터 지원 교차 최적화 설계 소프트웨어는 정확한 [13][14][15]설계를 생성할 수 있습니다.가파른 경사의 패시브 네트워크는 부품 값의 편차나 허용오차에 대한 내성이 떨어지고 반응성 드라이버 부하에 의한 오종단에 대한 민감도가 높아집니다(단, 이는 낮은 차수의 크로스 서버에서도 문제가 됩니다).-6dB 크로스오버 포인트와 플랫섬을 가진 4차 크로스오버는 Linkwitz-Riley 크로스오버(발명자의[7] 이름을 딴 것)로도 알려져 있으며, 2차 버터워스 필터 섹션 2개를 캐스케이드하여 활성 형태로 구성할 수 있다.Linkwitz-Riley 크로스오버 유형의 저주파 및 고주파 출력 신호는 위상이 일치하므로 크로스오버 밴드 패스가 멀티밴드 컴프레서의 출력 단계 내에 있는 것처럼 전기적으로 합산될 경우 부분 위상 반전을 방지한다.확성기 설계에 사용되는 크로스오버는 필터 섹션의 위상이 일치할 필요가 없습니다.매끄러운 출력 특성은 종종 비이상적인 비대칭 크로스오버 필터 [5]특성을 사용하여 달성됩니다.베셀, 버터워스 및 체비셰프는 가능한 교차 위상 중 하나입니다.

그러한steep-slope 필터이지만 여러가지의 장점, 그들의 수동적인 형태에서조차, 더 낮은 교차 지점에 대한 가능성과 같은고, 운전자들 사이에는 더 적은의 오버랩으로, 크게 다중 lo의 주 로브의 이동을 줄이tweeters에 전력 처리 능력 증가한다. 그리고 진행 ringing[16]과 함께 더 많은 문제를 가지고 있다.udsp주파수와 [7]함께 발생하는 eaker 시스템의 방사선 패턴 또는 다른 반갑지 않은 축 이탈 효과.인접 드라이버간의 오버랩 주파수가 적어지기 때문에, 서로 상대적인 기하학적 위치가 덜 중요해지고, 스피커 시스템 화장품이나 (차내 오디오) 실제 설치의 제약이 커집니다.

고차

4차보다 높은 음향 기울기를 제공하는 수동 교차로는 비용과 복잡성 때문에 일반적이지 않습니다.옥타브당 최대 96dB의 기울기를 가진 필터는 능동 크로스오버 및 확성기 관리 시스템에서 사용할 수 있다.

혼재순서

크로스오버는 혼합 순서 필터로 구성할 수도 있습니다.예를 들어 2차 로우패스 필터를 3차 하이패스 필터와 조합할 수 있다.이들은 일반적으로 수동적이며 여러 가지 이유로 사용되며, 종종 컴퓨터 프로그램 최적화에 의해 구성요소 값이 발견될 때 사용됩니다.고차 트위터 크로스오버는 때때로 정렬되지 않은 음향 센터로 인해 발생하는 우퍼와 트위터 사이의 시간 오프셋을 보상하는 데 도움이 될 수 있습니다.

회로 토폴로지에 따른 분류

시리즈 및 병렬 크로스오버 토폴로지시리즈 크로스오버용 HPF 섹션과 LPF 섹션은 저주파 드라이버와 고주파 드라이버의 션트로 나타나기 때문에 병렬 크로스오버에 대해 서로 교환됩니다.

병렬

병렬 크로스오버는 단연코 가장 일반적입니다.전기적으로 필터는 병렬로 되어 있기 때문에 다양한 필터 섹션은 상호 작용하지 않습니다.이 경우 전기 임피던스 측면에서 각 섹션은 분리된 것으로 간주될 수 있으며 컴포넌트 톨러런스 편차는 격리되지만 모든 크로스오버와 마찬가지로 최종 설계는 음향적으로 보완되는 드라이버의 출력에 의존하기 때문에 신중하게 조합할 필요가 있습니다.기본 크로스오버의 진폭 및 위상.병렬 크로스오버는 스피커 드라이버를 바이와이어로 연결할 수 있는 이점도 있습니다.이 기능은 많은 논란이 되고 있습니다.

시리즈

이 토폴로지에서는, 개개의 필터가 직렬로 접속되어 드라이버 또는 드라이버의 편성이 각 필터에 병렬로 접속되어 있습니다.이러한 유형의 크로스오버에서 신호 경로를 이해하려면 "시리즈 크로스오버" 그림을 참조하여 특정 순간에 입력 단자가 입력 단자에 대해 양의 전압을 갖는 고주파 신호를 고려하십시오.로우패스 필터는 신호에 높은 임피던스를 제공하고 트위터는 낮은 임피던스를 나타내므로 신호가 트위터를 통과합니다.신호는 우퍼와 하이패스 필터 사이의 연결 지점까지 계속됩니다.여기서 HPF는 신호에 낮은 임피던스를 제공하기 때문에 신호가 HPF를 통과하여 아래쪽 입력 단자에 나타납니다.유사한 순간 전압 특성을 가진 저주파 신호가 먼저 LPF를 통과한 다음 우퍼를 통과하여 하단 입력 단자에 나타납니다.

파생된

파생 크로스오버는 하나의 크로스오버 응답이 차동 [17][18]증폭기를 사용하여 다른 응답으로부터 유도되는 액티브 크로스오버를 포함한다.예를 들어 입력 신호와 하이패스 구간의 출력의 차이는 로우패스 응답이다.따라서 차동 증폭기를 사용하여 이 차이를 추출하면 그 출력이 로우패스 필터 섹션을 구성합니다.파생 필터의 주요 장점은 어떤 [19]주파수에서도 하이패스 섹션과 로우패스 섹션 간에 위상차가 발생하지 않는다는 것입니다.단점은 다음 중 하나입니다.

  1. 하이패스 섹션과 로우패스 섹션의 정지 대역의 감쇠 수준이 다른 경우가 많다. 즉, 경사가 [19]비대칭이거나,
  2. 한쪽 또는 양쪽 섹션의 응답이 교차 주파수 [18][20]부근에 도달하거나 둘 다에 도달해야 합니다.

(1)의 경우, 통상적인 상황은 도출된 로우패스 응답이 고정 응답보다 훨씬 느린 속도로 감쇠하는 것입니다.이를 위해서는 물리적인 특성이 이상적이지 않을 수 있는 스톱밴드 깊숙이 있는 신호에 계속 응답해야 합니다.(2)의 경우 신호가 크로스 포인트에 가까워질수록 양쪽 스피커가 높은 음량으로 동작해야 합니다.이로 인해 앰프 파워가 증가하여 스피커 원뿔이 비선형 상태가 될 수 있습니다.

모델 및 시뮬레이션

전문가와 취미 생활자는 이전에는 이용할 수 없었던 다양한 컴퓨터 도구를 이용할 수 있습니다.이러한 컴퓨터 기반 측정 및 시뮬레이션 도구를 통해 스피커 시스템의 다양한 부분을 모델링 및 가상 설계할 수 있으므로 설계 프로세스를 크게 가속화하고 스피커의 품질을 향상시킬 수 있습니다.이러한 툴은 상용 제품에서 무료 제품까지 다양합니다.범위도 다양합니다.우퍼/캐비닛 설계 및 캐비닛 볼륨 및 포트(있는 경우)와 관련된 문제에 초점을 맞춘 경우도 있고 크로스오버 및 주파수 응답에 초점을 맞춘 경우도 있습니다.예를 들어 일부 도구는 배플 단계 응답만 시뮬레이션합니다.

컴퓨터 모델링을 통해 드라이버, 크로스 서버 및 캐비닛의 결합 효과를 저렴하고 신속하게 시뮬레이션할 수 있게 된 시기에는 스피커 설계자가 간과할 수 있는 많은 문제가 있었습니다.예를 들어, 간단한 3방향 크로스오버는 트위터/미드레인지 섹션과 다른 미드 레인지/우퍼 섹션의 쌍으로 설계되었습니다.이로 인해 미드레인지 출력에 과도한 게인과 '헤이스택' 응답이 발생할 수 있으며 입력 임피던스가 예상보다 낮을 수 있습니다.드라이버 임피던스 곡선의 부적절한 위상 매칭이나 불완전한 모델링 등의 다른 문제도 간과될 수 있습니다.이러한 문제는 해결할 수 없는 것이 아니라 오늘날보다 더 많은 반복, 시간 및 노력이 필요했습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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