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Cruzamento e preço Há muito se sabe que uma ligeira mudança nas frequências nas quais as bandas graves e médias se separam em um sistema de três vias pode ter um efeito perceptível no som. Em diferentes partes da faixa de frequência audível, a audição humana utiliza diferentes métodos para determinar a direção da fonte sonora. Na faixa de frequência média que nos interessa, predomina o mecanismo de percepção de fase, baseado na diferença de distâncias entre a fonte sonora e os ouvidos. Os limites desta faixa (de 350 a 1700 Hz) são determinados pelo tamanho da cabeça humana (mais precisamente, pela distância entre as orelhas). No entanto, o que é importante para nós agora é que esta faixa crítica inclua tanto as frequências na intersecção das bandas LF e MF num sistema de três bandas, como também os seus “arredores”. Como um crossover não pode fornecer uma separação de banda perfeita, existe uma zona compartilhada na qual ambos os alto-falantes soam simultaneamente. As mudanças de fase entre os sinais que reproduzem têm um impacto significativo na formação da cena. A soma dos sinais que surgem nesta faixa pode melhorar o foco da imagem estéreo ou pode desfocar a cena. A distorção de fase de um sistema de alta qualidade deveria ser mínima, mas este é apenas um lado do problema, fornecendo alimento para especulações sobre a musicalidade de vários tipos de filtros. Não é apenas a mudança de fase absoluta introduzida pelo filtro que é importante, a mudança relativa entre as bandas de frequência na saída dos filtros é muito mais importante. Mas falaremos mais sobre isso mais tarde. A mudança de fase e a inclinação da resposta de amplitude-frequência (AFC) fora da banda passante do filtro são determinadas por sua ordem e equivalem a 90 graus e 6 dB/oitava para cada ordem. Ou seja, um filtro de primeira ordem fornece uma atenuação de 6 dB/oitava com uma mudança de fase total de 90 graus, um filtro de segunda ordem - 180 graus e 12 dB/oitava e assim por diante. Na frequência de corte, a atenuação do filtro é de 3 dB e a mudança de fase é metade da completa (ou seja, 45 graus para o filtro de 1ª ordem e 90 para o segundo). Apenas a suavidade da curvatura da resposta em frequência na região da frequência de corte e a resposta em frequência total do sistema, bem como as características da fase, dependem do tipo de filtro. Em projetos industriais de crossovers ativos, os filtros mais utilizados são os filtros Butterworth, Bessel e Sallen-Key construídos em repetidores. Via de regra, são utilizados filtros de segunda ordem. Cada um dos tipos listados tem suas próprias vantagens e desvantagens. Os filtros Bessel têm a resposta de fase mais suave (como um único circuito RC), mas a resposta de frequência total tem uma queda de 3 dB na frequência de cruzamento. Os filtros Butterworth fornecem uma resposta de frequência geral plana, mas sua resposta de fase é mais acentuada. Finalmente, os filtros Sallen-Key (filtros de componentes iguais) são muito convenientes para produção em massa porque (como o nome sugere) requerem peças da mesma classificação e com uma grande tolerância, o que não é o caso dos filtros Butterworth e Bessel, que requerem peças precisas. No entanto, as características de fase e frequência dos filtros de componentes iguais são as piores, por isso são utilizados apenas em modelos orçamentários. O mais interessante (como prometido) não está nas características de frequência ou fase, mas na mudança de fase relativa dos sinais entre as saídas do filtro passa-alta e do filtro passa-baixa. Para filtros de segunda ordem é próximo de 180 graus em toda a banda de frequência, mas permanece constante apenas para o filtro Butterworth. Para filtros Bessel e Sallen-Key, a mudança de fase diminui próximo à frequência de cruzamento. O resultado da modelagem de filtros de segunda ordem “ideais” com frequência de cruzamento de 400 Hz é apresentado na Figura 2. A “protuberância” resultante na característica de fase indica que a diferença de fase na região de frequência de cruzamento muda bastante e a localização da fonte sonora aparente pode mudar de acordo. A mesma imagem será observada ao alterar a frequência de corte de um dos filtros, que às vezes é usado para ajustar a resposta de frequência total do sistema. A fase do sinal emitido pela cabeça dinâmica tem pouco em comum com a fase da tensão aplicada a ela (individual para cada tipo de cabeça), mas é desejável minimizar distorções deste tipo no crossover. Qualquer filtro (ativo e passivo) usa elementos reativos - capacitância e indutância e, portanto, introduz distorções de fase e tempo no sinal. Os filtros passa-baixo introduzem atraso e atraso de fase no sinal, que podem ser corrigidos até certo ponto com um deslocador de fase. Ao usar um filtro Bessel de segunda ordem em combinação com tal corretor de fase, um filtro com uma resposta de fase absolutamente linear pode ser obtido. Quanto ao HPF (High Pass), eles formam um avanço de fase, que é fundamentalmente impossível de igualar com o filtro passa-baixo existente. No entanto, neste caso, você pode usar um filtro de função adicional (AFF) para gerar um sinal de banda de alta frequência. O sinal de saída de tal filtro é obtido subtraindo do sinal de entrada a parte que passou pelo filtro passa-baixa. Obviamente, neste caso, a distorção de fase é compensada e a diferença de fase entre os sinais na saída do filtro passa-baixa e o FDF permanece constante em toda a banda de frequência. No entanto, os filtros funcionais adicionais têm uma desvantagem significativa - a inclinação da resposta de frequência é de apenas 6 dB/oitava, o que às vezes pode ser insuficiente. A propósito, os cruzamentos são feitos usando este esquema com ajuste síncrono da frequência de cruzamento das bandas adjacentes. Apenas a frequência de corte do filtro passa-baixa é ajustada e a largura de banda passa-alta é alterada de forma síncrona através do uso de um filtro de função adicional. Para ajustar a frequência de corte em um filtro ativo, é necessário alterar de forma síncrona os valores dos links de ajuste de frequência. Potenciômetros são usados para ajustar suavemente a frequência de corte. É fácil calcular que para sintonizar um filtro de segunda ordem é necessário um potenciômetro de quatro seções (para dois canais). Para reduzir o custo, recentemente, nos modelos de amplificadores econômicos, estão cada vez mais utilizando filtros simplificados de segunda ordem, nos quais apenas um link é sintonizado em frequência. Tais filtros não podem ser atribuídos a nenhum tipo específico, pois um filtro “ideologicamente consistente” é obtido apenas em uma das posições extremas do regulador. Por fim, na seção de graves dos crossovers integrados de alguns amplificadores, são utilizados filtros passa-alto Q variável, que permitem aumentar a resposta de frequência na região da frequência de corte em até 10 dB. Esta solução elimina a necessidade de um estágio de reforço de graves separado, mas ao mesmo tempo introduz uma distorção de fase significativa. Neste caso, isto é bastante aceitável, porque a uma frequência de 30...40 Hz a mudança de fase não é perceptível pelo ouvido. Porém, na faixa de média frequência, onde atua o mecanismo de fase de localização da fonte do sinal, é aconselhável utilizar filtros fase-lineares para melhor construir a cena frontal. Isto eliminará o “desfoque” da cena e aumentará a precisão da localização de fontes de sinal aparentes, especialmente com emissores LF e MF separados espacialmente. Publicação: www.bluesmobil.com/shikhman Recomendamos artigos interessantes seção A arte do áudio: ▪ Controles de volume altamente compensados ▪ Configurando a acústica em um carro usando gravações mono Veja outros artigos seção A arte do áudio. Leia e escreva útil comentários sobre este artigo. Últimas notícias de ciência e tecnologia, nova eletrônica: Máquina para desbastar flores em jardins
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