Rabu, 11 November 2015

Crossover Active dan Pasive untuk Audio Sound System



.

Bagi anda yang memiliki sound system dengan banyak Loudspeaker maka kadang kita membutuhkan alat untuk pendistribusian sinyal audio dan frequency suara dengan menggunakan Crossover. Crossover Sound System adalah sebuah peralatan audio yang berguna untuk menyaring frekuensi pada bilah suara yang diperlukan dalam menyalurkan nada suara pada beberapa Loudspeaker. Penyaringan suara ini bisa berbentuk nada rendah, nada menengah, dan juga nada tinggi.

Perangakat sound system berupa Crossover ini adalah merupakan bagian dari pengembangan dari filter pada peralatan Elektronik yang digunakan dalam aplikasi audio. Sebagian besar  Loudspeaker kurang optimal dalam menghasilkan seluruh spektrum audio dari frekuensi rendah hingga frekuensi  tinggi dengan volume relatif yang dapat diterima dan tidak adanya distorsi, hal ini tentu sebagian sistem high fidelity speaker menggunakan kombinasi dari beberapa pengendali Loudspeaker  setiap pembagian untuk sebuah band frekuensi yang berbeda. Crossover membagi sinyal audio menjadi band frekuensi terpisah yang dapat dirutekan secara terpisah ke Amplifier yang dioptimalkan dalam band-band frekuensi.

Range Frequency pada Loudspeaker

Kita tahu bahwa speaker tentu memiliki respon audio tertentu pada media getarnya. Tak mungkin Horn drive/ tweeter mengeluarkan bunyi nada bass. Begitu juga Subwoofer 18 inch tak dapat mengeluarkan bunyi denting nada tinggi pada membrannya. Kecuali speakernya dirancang dengan frekunsi full range. Speaker full range biasanya terdapat semacam corong terbuat dari kertas diatas kumparan magnetiknya. respon frekuensinya dapat mengeluarkan suara Low, Middle dan Mid High. Namun sepertinya masih memiliki kekurangan pada nada tinggi dibandingkan bila menggunakan Horn/ Tweeter pada kontruksi box speaker anda. Maka pada box speaker selalu dikobinasikan menggunakan 1 buah Woofer dan 1 buah Horn Drive, sistim ini disebut 2 Way. Kadang pada sound system untuk solo keyboard, mereka merakit terpisah antara box Woofer, Box Middle dan Box Tweeter atau bisa juga antara Middle dan Tweeter dijadikan satu Box yang sama. Oleh sebab itu di dalam Box Middle dan tweeter ini dipasang pemisah frekuensi antara nada tengah dan nada tinggi dengan mengunakan komponen elektronik pasif berupa kumparan dan capacitor yang tersusun rapi dalam blok PCB (Printed Circuit Board).

Teori Dasar tentang Crossover

Untuk membuat sebuah piranti Crossover diperlukan pengetahuan dan hitungan tersendiri tentang LPF (Low Pass Filter), HPF (High Pass Filter) dan teori tentang Op Amp. Sebenarnya kita tak perlu repot untuk membuat dan menghitung sendiri nilai komponennya, karena perangkat ini banyak tersedia di toko-toko Elektronik, kita tinggal menghubungkan pendistribusian jalurnya dengan benar ke sistim Speaker anda.  namun bila anda ingin mengubah atau membuat sendiri peralatan ini maka tiada salahnya bila kita ingim mempelajarinya secara rinci. Salah satu teori ini mempergunakan sistim Butterworth dan Linkwitz Riley crossover filter. Memiliki output summed dari Butterworth filter + 3dB puncak di frekuensi crossover.  Di sisi lain, jika audio crossover memisahkan band audio di sebuah loudspeaker, ada tidak ada persyaratan untuk karakteristik matematis ideal dalam jarak crossover itu sendiri, sebagai  respon frekuensi dan fase loudspeaker driver dalam mounting mereka akan berhasil.
Banyak jenis berbeda crossover digunakan di audio, tetapi mereka umumnya milik salah satu kelas berikut.

Di dalam dunia sound sistem kita mengenal dua macam sistim kerja Crossover, yaitu;
  1. Crossover Passive
  2. Crossover Active 

Crossover aktif ini memiliki keunggulan dibandingkan menggunakan crossover pasif, namun juga memiliki keuntungan tersendiri karena kita tidak memerlukan untuk menggunakan banyak Power Amplifier dalam mendistribusikan suara. Dalam mendistribusikan suara pada cross over aktif diperlukan beberapa OP Amp sebagai jantung dari sebuah rangkaian filter aktif. rangkaian filter aktif ini berisi dari beberapa filter nada rendah atau Low Pass Filter(LPF), High Pass Filter (HPF), Band Pass Filter (BPF), Stop band Filter atau Notch Filter. Filter inilah yang menjadi dasar dari pembutan Cross Over Aktif dan juga Equalizer.

Aktif crossover sangat beda dari crossover pasif dalam membagi sinyal audio sebelum diperkuat. Aktif crossover datang dalam varietas digital maupun analog. Digital crossover aktif sering termasuk pemrosesan sinyal tambahan, seperti membatasi, penundaan dan pemerataan.   Sinyal crossover memungkinkan sinyal audio untuk membagi menjadi band yang diproses secara terpisah sebelum mereka  dicampur bersama-sama lagi. Beberapa contoh adalah dinamika multiband (kompresi, membatasi, de-essing), distorsi  multiband, peningkatan bass, frekuensi tinggi exciters, dan suara seperti Dolby A pengurangan kebisingan.
Prinsip kerja crossover merupakan pengembangan dari kerja Aplikasi filter aktif atau pasif.

Passive Crossover

Crossover pasif adalah seluruhnya terbuat dari komponen pasif, paling sering diatur dalam topologi Cauer untuk mencapai Butterworth filter. Pasif penyaring menggunakan resistor dikombinasikan dengan reaktif komponen seperti kapasitor dan induktor. Crossover pasif cenderung lebih mahal daripada crossover aktif sejak komponen individual yang mampu baik kinerja tinggi arus dan tegangan di pembicara yang sistem didorong kinerja yang sangat tinggi keras untuk membuat. Polypropylene, metalized poliester foil, kertas dan kapasitor elektrolitik yang umum. Induktor mungkin memiliki udara Core, bubuk logam Core, ferit Core atau Core dilaminasi silikon baja, dan sebagian luka dengan bewarna kawat tembaga. Beberapa jaringan pasif mencakup perangkat seperti sekering, PTC perangkat, lampu atau pemutus sirkuit untuk melindungi loudspeaker driver dari kuat disengaja. Crossover pasif modern semakin menggabungkan pemerataan jaringan (misalnya, Zobel jaringan) yang mengkompensasi perubahan dalam impedansi dengan frekuensi yang melekat dalam hampir semua pengeras suara. Masalahnya kompleks, sebagai bagian dari perubahan dalam impedansi karena akustik yang memuat perubahan di seluruh driver's passband.
Crossover Pasive untuk Audio Sound System

Di sisi negatif, pasif jaringan mungkin menjadi besar dan menyebabkan hilangnya kekuasaan. Mereka adalah tidak hanya frekuensi tertentu, tetapi juga impedansi spesifik. Hal ini mencegah interchangeability dengan sistem Loudspeaker  dari impedances yang berbeda. Filter ideal crossover, termasuk impedansi jaringan kompensasi dan pemerataan. Ini bisa sangat sulit untuk desain sebagai komponen berinteraksi dengan cara yang kompleks. Desain crossover ahli Siegfried Linkwitz mengatakan mereka bahwa "satu-satunya alasan untuk crossover pasif adalah biaya rendah mereka. Perubahan perilaku mereka dengan sinyal tingkat tergantung dinamika driver. Mereka memblokir power amplifier dari mengambil kontrol yang maksimum atas gerakan kumparan suara. Mereka adalah membuang-buang waktu, jika ketepatan reproduksi adalah tujuan." Selain itu, komponen pasif dapat dimanfaatkan untuk membangun filter sirkuit sebelum penguat. Ini disebut crossover pasif tingkat-baris.

Active Crossover

Crossover aktif berisi komponen filter aktif didalamnya. Dalam beberapa tahun terakhir, perangkat aktif yang paling umum digunakan adalah Op Amp. Aktif crossover dioperasikan pada tingkat yang sesuai untuk input penguat daya berbeda dengan crossover pasif yang beroperasi setelah output power amplifier. Di sisi lain, semua sirkuit dengan gain memperkenalkan kebisingan dan suara seperti itu memiliki efek yang merugikan ketika diperkenalkan sebelum sinyal sedang diperkuat oleh Power Amplifier. Penggunaan umum dari crossover aktif, meskipun crossover pasif dapat diposisikan sama sebelum amplifier. Aktif crossover selalu memerlukan penggunaan power amplifier untuk setiap band output. Dengan demikian crossover aktif 2 arah membutuhkan dua amplifier-masing-masing untuk woofer dan tweeter. Ini berarti bahwa sistem aktif crossover berbasis sering akan biaya lebih dari sistem crossover pasif yang berbasis. Meskipun kerugian biaya dan komplikasi, pada crossover aktif akan memberikan beberapa keunggulan dibandingkan dengan  yang pasif.  Respon frekuensi independen merubah karakteristik dinamis listrik dalam driver. Kemungkinan ada variasi cara mudah untuk mendengarkan setiap pita frekuensi ke driver tertentu yang digunakan.

Crossover Active Audio Sound System

Contoh akan lereng crossover, jenis filter (misalnya, Bessel, Butterworth, dll), tingkat yang relatif lebih baik isolasi setiap driver dari sinyal yang ditangani oleh Diver lain. Ini untuk mengurangi distorsi intermodulation  dan over driving. Daya Amplifier secara langsung berhubungan dengan driver pada loudspeaker, sehingga memaksimalkan  kontrol Amplifier untuk meredam kumparan Loudspeaker, mengurangi konsekuensi dari perubahan dinamis dalam karakteristik listrik pada Driver speaker. Semua respon cenderung meningkatkan   dari output sistem penguat daya. Dengan tidak ada energi yang hilang pada komponen pasif, penguat persyaratan berkurang jauh (sampai dengan 1/2 dalam beberapa kasus), mengurangi biaya, dan berpotensi meningkatkan kualitas.

3 (Three) Way Crossover

Tiga Jalur Out crossover dibangun sebagai kombinasi Low-Pass-Filter (LPF), Band-Pass-Filter (BPF) dan High-Pass Filter  (HPF) . Bagian BPF pada gilirannya adalah mengkombinasikan dari HPF dan LPF. 4 atau lebih  cara crossover tidak sangat umum dalam desain loudspeaker, terutama karena kompleksitas yang terlibat, yang umumnya tidak dibenarkan oleh kinerja akustik yang lebih baik.  Bagian HPF tambahan mungkin hadir di crossover loudspeaker  N-Way untuk melindungi driver frekuensi terendah dari frekuensi yang lebih rendah dari itu dapat ditangani. Crossover tersebut kemudian akan mem-bandpass filter pada driver frekuensi terendah. Demikian pula, driver frekuensi tertinggi mungkin memiliki bagian LPF pelindung untuk mencegah kerusakan frekuensi tinggi, meskipun ini jauh lebih umum.

Digital Cross Over

Crossover aktif dapat dilaksanakan secara digital menggunakan DSP chip atau mikroprosesor lainnya. Mereka menggunakan pendekatan digital sirkuit analog tradisional, dikenal sebagai IIR filter (Bessel, Butterworth, dll Linkwitz-Riley), atau mereka menggunakan dorongan Finite respon (FIR) filter. IIR filter memiliki banyak kesamaan dengan filter analog dan relatif ringan daya CPU; FIR filter di sisi lain biasanya memiliki suatu tatanan yang tinggi dan karena itu memerlukan lebih banyak sumber daya untuk karakteristik yang serupa. Mereka dapat dirancang dan dibangun sehingga mereka memiliki respon fase linier, yang dianggap diinginkan oleh banyak terlibat dalam reproduksi suara. Ada kekurangan meskipun  untuk mencapai respon fase linier, waktu tunda lagi timbul daripada akan diperlukan dengan minimum atau IIR tahap FIR filter.  IIR filter, yang secara rekursif alam memiliki kelemahan bahwa jika tidak hati-hati dirancang mereka dapat memasukkan siklus batas yang mengakibatkan non-linear distorsi.

Peralatan Crossover Sound System

Jenis crossover mekanis dan menggunakan sifat-sifat materi di diafragma driver untuk mencapai penyaringan diperlukan. Crossover tersebut umumnya ditemukan di full-range speaker yang dirancang untuk mencakup sebanyak band audio mungkin. Satu seperti itu dibangun oleh kopel kerucut pembicara untuk kumparan coil suara melalui bagian compliant dan langsung melekat kerucut kecil ringan whizzer gelendong. Bagian ini compliant berfungsi sebagai compliant filter, jadi kerucut utama tidak bergetar pada frekuensi yang lebih tinggi. Kerucut whizzer menanggapi semua frekuensi, tetapi karena ukurannya lebih kecil hanya memberikan output yang berguna pada frekuensi yang lebih tinggi, dengan demikian melaksanakan fungsi crossover mekanis. Hati-hati memilih bahan yang digunakan untuk Horn, whizzer dan unsur-unsur suspensi menentukan frekuensi crossover dan efektivitas crossover. Crossover mekanik seperti kompleks untuk desain terutama jika kesetiaan tinggi yang diinginkan. Desain dibantu komputer telah digantikan pendekatan trial and error yang melelahkan secara historis sudah digunakan. Selama beberapa tahun, kepatuhan materi dapat berubah yang mempengaruhi secara negatif respon frekuensi komponen Speaker.

Pendekatan yang lebih umum adalah untuk mempekerjakan tutup debu sebagai sebuah radiator frekuensi tinggi. Tutup debu memancarkan frekuensi rendah, bergerak sebagai bagian dari Majelis utama, tetapi karena redaman massa rendah dan berkurang, memancarkan energi meningkat pada frekuensi yang lebih tinggi. Sebagai dengan kerucut whizzer, hati-hati memilih bahan, bentuk dan posisi diwajibkan untuk memberikan output halus, diperpanjang. Frekuensi tinggi dispersi agak berbeda untuk pendekatan ini daripada untuk whizzer kerucut. Pendekatan yang terkait adalah bentuk utama kerucut dengan profil tersebut, dan bahan-bahan seperti, bahwa daerah leher tetap lebih kaku, memancarkan semua frekuensi, sementara daerah luar kerucut selektif dipisahkan, memancarkan hanya pada frekuensi yang lebih rendah. Kerucut profil dan bahan dapat dimodelkan dalam perangkat lunak FEA dan hasil diperkirakan toleransi yang sangat baik.

Speaker yang menggunakan crossover mekanik ini memiliki beberapa keuntungan dalam kualitas suara meskipun kesulitan merancang dan manufaktur mereka, dan meskipun keterbatasan output tak terelakkan. Driver full range memiliki pusat akustik tunggal, dan bisa relatif sederhana fase perubahan di seluruh spektrum audio. Untuk kinerja terbaik pada frekuensi rendah, driver ini memerlukan desain kandang berhati-hati. Ukurannya yang kecil (biasanya 165-200 mm) membutuhkan cukup cone excursion untuk mereproduksi bass secara efektif, tetapi kumparan suara singkat yang diperlukan untuk masuk akal frekuensi tinggi kinerja hanya bisa bergerak selama rentang yang terbatas. Namun demikian, dalam kendala ini, biaya dan komplikasi berkurang, seperti crossover tidak diperlukan.

Klasifikasi berdasarkan urutan penyaring atau lereng

Sama seperti filter memiliki perintah yang berbeda, jadi jangan crossover, tergantung pada lereng filter mereka melaksanakan. Lereng akustik akhir dapat sepenuhnya ditentukan oleh filter listrik atau dapat dicapai dengan menggabungkan filter listrik lereng dengan karakteristik alami sopir. Dalam kasus yang pertama, satu-satunya persyaratan adalah bahwa sopir masing-masing memiliki respons yang datar setidaknya ke titik di mana sinyal adalah sekitar −10dB turun dari passband. Dalam kasus terakhir, lereng akustik akhir biasanya lebih curam daripada penyaring listrik yang digunakan. Perintah ketiga atau keempat akustik crossover sering memiliki hanya kedua urutan listrik filter. Hal ini memerlukan bahwa driver menjadi baik berperilaku dengan cara yang cukup besar dari frekuensi nominal crossover, dan  lebih lanjut bahwa driver frekuensi tinggi akan mampu bertahan cukup masukan dalam rentang frekuensi di bawah titik crossover.  Hal ini sulit dalam prakteknya. Dalam diskusi di bawah ini, karakteristik listrik filter urutan dibincangkan, diikuti oleh diskusi crossover memiliki lereng akustik itu dan mereka keuntungan atau kerugian.

Terimakasih telah sudi melihat situs ini.


.

Share this

Artikel Terkait