パッシブとアクティブのクロスオーバー ネットワーク

スピーカーの性能を最適化するには、スピーカーが設計された周波数範囲内で動作する必要があります。ウーファーまたはサブウーファーは高周波数を正確に再現できません。ツイーターに低音域を再生させようとすると、ツイーターは自爆します。このため、ほとんどの車両で 3 ウェイおよび 4 ウェイのスピーカー システムを使用しています。これは、クロスオーバー ネットワークを使用することを意味します。

クロスオーバーの目的は、通過する周波数を分割することです。カー オーディオ システムのコンポーネント スピーカー セットで一般的に使用されるクロスオーバーの利点と欠点を深く掘り下げます。

パッシブ クロスオーバー ネットワークの仕組み

パッシブ クロスオーバー ネットワークは、アンプとスピーカーの間のスピーカー ワイヤに取り付けられるコンポーネントまたはコンポーネントのグループです。これらのコンポーネントの動作により、スピーカー自体に送られる信号の一部が減衰します。パッシブ ネットワークでは、コンデンサ、インダクタ、抵抗、保護デバイスの 4 つのコンポーネントが一般的に使用されます。

これらのコンポーネントの組み合わせと構成は、ローパス、ハイパス、またはバンドパス フィルター ネットワークを作成するために使用されます。抵抗器は、デバイスの出力を減衰させるために使用されるか、Zobel ネットワークと呼ばれる周波数依存のインピーダンス補正回路の一部として使用されることがあります。一部のメーカーは、ツイーターが受け取る電圧の量を制限するために、電球、ダイオード、または何らかの形式の正温度抵抗器を含めています。完全にパッシブでアクティブなネットワークが利用可能です (しかし、それは長いものでした)

アクティブ クロスオーバーの仕組み

アクティブ クロスオーバーは、アンプの前でオーディオ信号を変更するデバイスです。ラインレベルまたはプリアンプ信号のみで機能します。アクティブ クロスオーバーは、オペアンプ、抵抗器、およびコンデンサを組み合わせて、信号のさまざまな周波数範囲を変更します。パッシブ ネットワークとは異なり、アクティブ クロスオーバーは信号レベルを上げるように設計できますが、パワード フィルターの場合のみです。アクティブなネットワークには、多くの場合、リモート レベル コントロールやバス ブースト回路などの他の機能が含まれています。

パッシブ クロスオーバーのメリット

各パッシブ ネットワークは、特定のスピーカーの特定の周波数で動作するように設計されていることに注意してください。スピーカーを変更すると、フィルターは同じように反応しなくなります。場合によっては、スピーカーのインピーダンスがネットワークが設計されたものと大幅に異なる場合、スピーカーが損傷したり、ネットワークの一部が損傷したりする可能性があります.

パッシブ ネットワークは使いやすいです。アンプからネットワークの入力に配線し、各スピーカーを出力に接続します。振動のない乾燥した場所にネットワークを取り付ける以外に、考慮しなければならないことはほぼすべてです。

一部のパッシブ ネットワークには、何らかの形式の出力レベル減衰が含まれています。ほとんどの場合、2 ポジションまたは 3 ポジションのスイッチを使用します。ジャンパーを使用するものもあります。非常にハイエンドなネットワークには、極端な微調整機能用の可変 L パッドまたはポテンショメータが含まれる場合があります。

パッシブ クロスオーバーを使用すると、1 つのアンプ チャンネルのパワーを分割して 2 つの異なるスピーカーを駆動できます。スピーカーのフル セットを実行するのに必要なアンプ チャネルは 2 つだけなので、アンプ チャネルを少なくすると、システム コストを大幅に削減できます。

パッシブ クロスオーバーの制限

パッシブ クロスオーバー ネットワークは特定の周波数用に設計されているため、パーツを選択して組み立てると、新しいパーツまたは追加のパーツを導入しない限り、その周波数を変更する方法はありません。

パッシブ クロスオーバーの設計はやや複雑になる場合があります。最も単純なネットワークは、クロスオーバー周波数での各スピーカーのインピーダンスに関するいくつかの基本的な仮定に依存しています。スピーカーが移動するときに発生する複雑な反応負荷を補償するネットワークを設計することは困難です。コンピュータ化されたモデリング ソフトウェアと、さまざまなドライブ レベルでスピーカーのインピーダンスと周波数応答を測定する方法が必要です。

高品質のパッシブ クロスオーバーは、ウーファーとツイーターの間の特定の距離と角度に合わせて設計されています。スピーカーが離れて配置されるようにネットワークが設計されている場合、スピーカーを互いに近づけると、信号が正しく加算されません。スピーカーの角度を変えるだけでも、クロスオーバー ポイントでの周波数応答に劇的な影響を与える可能性があります。

パッシブ クロスオーバー ネットワークには、処理できる電力量に制限があります。インダクタで生成される磁場には限界があります。コンデンサにかかる電圧にも限界があります。クロスオーバー ネットワークは、過大な電力が送られると過熱して故障する可能性があり、実際にそうします。

パッシブ クロスオーバー ネットワークはエネルギーを消費します。パッシブ ネットワークでスピーカー システムを使用することは、アクティブ フィルター ネットワークを使用する場合ほど効率的ではありません。クロスオーバー ネットワークの全体的な効率は、その複雑さとネットワークで使用されるコンポーネントの品質に依存します。

パッシブ クロスオーバー ネットワークは、ノイズの影響を多少受けます。パッシブ ネットワークのインダクターを通過する AC 信号を配線すると、ネットワークはその信号を簡単に拾い上げ、オーディオ信号に追加することができます。パッシブ クロスオーバー ネットワークを取り付ける安全な場所を選択することが重要です。

アクティブ クロスオーバーのメリット

アクティブなクロスオーバー ネットワークのほとんどは調整可能です。つまり、ノブを回したりスイッチを動かしたりすることで、クロスオーバー周波数を変更できます。この柔軟性により、アクティブ クロスオーバーはほぼすべてのスピーカー システムでの使用に適しています。ほとんどのアクティブ クロスオーバーにはレベル コントロールも含まれているため、ミッドレンジとツイーターのレベルを簡単に微調整して、さまざまな取り付け位置を補うことができます。

アクティブクロスオーバーは、アンプに入る前に信号を処理するため、アンプがどれほど強力かは気にしません。また、アクティブ クロスオーバーは温度変化の影響をあまり受けないため、常に非常に正確です。アクティブなクロスオーバー システムのアンプ チャンネルの 1 つがクリップした場合、歪みはその 1 つのチャンネルにのみ影響します。

アクティブ クロスオーバーの課題

アクティブ クロスオーバーは普遍的な設計であるため、クロスオーバー周波数を正確に設定することは困難な場合があります。ポテンショメータのラベルは不正確なことで知られています。ほとんどのアクティブなクロスオーバーには、減衰スロープが固定されています。これらのスロープを変更して、応答特性や配置の変動を補正することはできません。スピーカーのメーカーが提供するか、一連のスピーカーの電気機械的および音響的応答を測定する豊富な経験がない限り、スピーカーをクロスオーバーする周波数を知ることは困難な場合があります.低すぎると、ツイーターが損傷する危険があります。高すぎると中域が歪んでしまいます。多くのスピーカーの組み合わせでは、フラットな応答を生成するために、クロスオーバー周波数のオーバーラップまたはアンダーラップも必要です。

アクティブ クロスオーバーには、スピーカーごとに専用のアンプ チャンネルが必要です。これらの余分なチャネル要件により、システムの設計コストが増加する可能性があります。

完璧なソリューション

予算に制限がない場合、スピーカー セットの理想的なクロスオーバー ソリューションは、デジタル スピーカーとのアクティブ クロスオーバーです。フィルタリングを実行するサウンド プロセッサ。 DSP は調整可能なクロスオーバー周波数を提供し、ほとんどが調整可能なクロスオーバー スロープとアライメントを提供します。

何を選択しても、高解像度の RTA で時間をかけて、システムがクロスオーバー周波数で可能な限りスムーズでフラットなレスポンスに設定されていることを確認することをお勧めします。