mereni 1 (PDF)

ˇ REN
ˇ ´I NA REPRODUKTOROVYCH
´
´
´
ME
VYHYBK
ACH
´
Ukoly
1. Seznamte se s principy synt´ezy reproduktorov´
ych v´
yhybek.
2. Seznamte se s paraleln´ım zapojen´ım a v´
ypoˇctem prvk˚
u v´
yhybky 1. a 2. ˇra´du.
3. Vysvˇetlete pojmy: paraleln´ı/s´eriov´e zapojen´ı v´
yhybky, ˇra´d(strmost) v´
yhybky, dˇel´ıc´ı kmitoˇcet,
dvou/tˇr´ıp´asmov´a v´
yhybka, podm´ınka konstantn´ı amplitudy a f´aze, podm´ınka konstatn´ı
amplitudy, podm´ınka konstatn´ıho pˇr´ıkonu, podm´ınka konstantn´ıho zpoˇzdˇen´ı, aproximace typu Butterworth, Bessel, Linkwitz-Rilley.
4. Spoˇctˇete dˇel´ıc´ı kmitoˇcty pro sestaven´e v´
yhybky a subjektivnˇe porovnejte tyto hodnoty
s reprodukc´ı hudby pˇres pouˇzit´e v´
yhybky.
5. Navrhnˇete jin´e dˇel´ıc´ı kmitoˇcty a odzkouˇsejte na pˇr´ıpravku.

Teorie u
´ lohy

C

a)

hloubky

C

v´yˇsky
hloubky

L

v´yˇsky

Pokud chceme reprodukovat akustick´
y sign´al v cel´em slyˇsiteln´em kmitoˇctov´em p´asmu, ˇreknˇeme
od 30 Hz do 20 kHz, s n´ızk´
ym zkreslen´ım a dostateˇcn´
ym akustick´
ym v´
ykonem, mus´ıme
kmitoˇctov´e p´asmo rozdˇelit a pouˇz´ıt v´ıce reproduktor˚
u. K tomu n´am slouˇz´ı reproduktorov´a
v´
yhybka.

L

b)

Obr. 1: Rozd´ıl mezi s´eriov´ym (a) a paraleln´ım (b) zapojen´ım v´yhybky.

Na obr. 1 je na pˇr´ıkladˇe v´
yhybky 1. ˇra´du uk´az´an rozd´ıl mezi s´eriov´
ym a paraleln´ım zaˇ
pojen´ım. R´ad nebo strmost v´
yhybky je urˇcena pouˇz´ıt´ım ˇra´du filtru, kter´
y n´am rozdˇeluje
kmitoˇctov´e p´asmo. Pouˇzijeme-li filtry 1. ˇra´du z obr. 1, v´
yhybka m´a strmost 6 dB/okt. Vyh´
ybky
vyˇsˇs´ıch ˇra´d˚
u jsou uvedeny na obr. 2.
Dˇel´ıc´ım kmitoˇctem naz´
yv´ame zlomov´
y kmitoˇcet filtr˚
u. Chceme-li rozdˇelit kmitoˇctov´e p´asmo
do dvou reproduktor˚
u, pouˇzijeme doln´ı a horn´ı propust a v´
yhybku nazveme dvoup´asmovou.
Tˇr´ıp´asmov´a v´
yhybka rozdˇeluje kmitoˇctov´e p´asmo do tˇr´ı reproduktor˚
u a vyuˇz´ıv´a nav´ıc p´asmovou propust pro stˇredn´ı kmitoˇcty. Tedy u dvoup´asmov´e v´
yhybky je dˇel´ıc´ı kmitoˇcet jeden a je
spoleˇcn´
ym zlomov´
ym kmitoˇctem doln´ı i horn´ı propusti.
Necht’ L(jω) je pˇrenosov´a funkce doln´ı propusti a H(jω) pˇrenosov´a funkce horn´ı propusti
dvoup´asmov´e v´
yhybky. Obˇe funkce jsou komplexn´ı. Pro v´
yhybku m˚
uˇzeme stanovit n´asleduj´ıc´ı
podm´ınky:
ˇ
K337 CVUT
FEL: 37EAA Elektroakustika a aplikovan´a akustika

1

• Podm´ınka konstantn´ı amplitudy a f´aze
L(jω) + H(jω) = konst

(1)

Vyh´
ybka podle t´eto definice nen´ı kmitoˇctovˇe z´avisl´a a m´a nulov´e zpoˇzdˇen´ı. Praktick´a
realizace nen´ı moˇzn´a.
• Podm´ınka konstantn´ı amplitudy
|L(jω) + H(jω)| = konst

(2)

Filtry se naz´
yvaj´ı all-pass filtry nebo ˇcesky f´azovac´ı ˇcl´anky. Tuto podm´ınku splˇ
nuj´ı
napˇr´ıklad aproximace typu Linkwitz-Rilley.
• Podm´ınka konstantn´ıho pˇr´ıkonu

|L(jω)|2 + |H(jω)|2 = konst

(3)

Kdyby reproduktory mˇeli konstantn´ı, kmitoˇctovˇe nez´avislou impedanci, pak by reprosoustava odeb´ırala konstantn´ı pˇr´ıkon. Tuto podm´ınku a nav´ıc podm´ınku konstatn´ı amplitudy splˇ
nuj´ı filtry s Butterworthovou aproximac´ı lich´
ych ˇra´d˚
u.
• Podm´ınka konstantn´ıho zpoˇzdˇen´ı
6

[L(jω) + H(jω)] = konst.ω

(4)

Tento poˇzadavek je realizovateln´
y pomoc´ı FIR filtr˚
u.
V praxi se nejˇcastˇeji pouˇz´ıvaj´ı filtry typu Butterworth (Q = 0, 707), Bessel (Q = 0, 570) a
Linkwitz-Rilley (Q = 0, 500), kde Q je jakost filtru.
6 dB/okt
doln´ı
propust

L
L=

L

Zh
2πfd

C

horn´ı
propust
p´asmov´a
propust

12 dB/okt

C
C=

L

C

1
2πfh Zv

L=

Zs
2πfh

C=

1
2πfd Zs

C

L=

Zh
πfd

C=

1
4πfd Zh

L=

Zv
πfh

C=

1
4πfh Zv

L

L1
C1
C2

L2

q
h
f3 = fd fhf−f
d
√ √
f4 = fh fh − f d
L1 =

Zs
πf4

C2 =

1
4πf4 Zs

L2 =

Zs
πf3

C1 =

1
4πf3 Zs

Obr. 2: V´ypoˇcet prvk˚
u doln´ı, horn´ı a p´
asmov´e propusti u v´yhybek 1. a 2. ˇra
´du
odpov´ıdaj´ıc´ı aproximaci typu Linkwitz-Rilley.
Na obr. 2 jsou uvedeny vztahy pro v´
ypoˇcet prvk˚
u doln´ı, horn´ı a p´asmov´e propusti v´
yhybek
1. a 2. ˇra´du odpov´ıdaj´ıc´ı aproximace Linkwitz-Rilley. Zh je impedance hlubokot´onov´eho, Zv
v´
yˇskov´eho a Zs stˇredot´onov´eho reproduktoru, fd doln´ı dˇel´ıc´ı kmitoˇcet, fh horn´ı dˇel´ıc´ı kmitoˇcet
pro tˇr´ıp´asmovou v´
yhybku. V pˇr´ıpadˇe dvoup´asmov´e je fd = fh .
ˇ
K337 CVUT
FEL: 37EAA Elektroakustika a aplikovan´a akustika

2

Sch´
ema zapojen´ı pˇ
r´ıpravku
CD pˇrehr´avaˇc
zesilovaˇc
HP 1
HP 2
HP 3
DP 1
DP 2
DP 3
Obr. 3: Sch´ema zapojen´ı.

Reference
[1] Toman, K.: Reproduktory a reprosoustavy, 1. d´ıl. 1. vyd. Karvin´a: DEXON, 2001. 212 s.
[2] S´
ykora, B.: Reproduktory a reproduktorov´e soustavy trochu jinak. In Amat´ersk´e r´
adio,
B/5, 1993.
[3] Small, R.H.: Constant-Voltage Crossover Network Design. In Journal of the Audio Eng.
Soc. Vol. 19, Jan 1971, No. 1. s. 12-19.
[4] Dickason, V.: The Loudspeaker Design Cookbook. 5th ed. Peterborough: Radio Amateur
Press, 1995. 165 s. ISBN 1-882580-10-9.

–ML–, 6. prosince 2002.

ˇ
K337 CVUT
FEL: 37EAA Elektroakustika a aplikovan´a akustika

3