crossover xn02

CROSSOVER XN02
DESCRIZIONE TECNICA E INFORMAZIONI SUL PRODOTTO.
DI BELLINO ALBERTO – [email protected]
Il filtro crossover XN02 è la proposta AUDIOJAM2 rivolta agli autocostruttori che non hanno la
possibilità pratica di progettare un filtro crossover specifico per i propri diffusori.
Come è ormai chiaro alla maggior parte degli appassionati, il crossover dovrebbe sempre essere
progettato e costruito in base alle caratteristiche elettiche ed acustiche del sistema altoparlanti +
cabinet acustico.
Alcune volte però, per varie problematiche ( impossibilità di trasporto diffusori, mancanza di
parametri specifici dei diffusori, estrema economicità del progetto ecc..) non è possibile o
economicamente sostenibile la creazione di un filtro specifico. Allora si deve giocoforza impiegare
un crossover dalle caratteristiche più “universali”, in grado di poter garantire lo stesso una buona
transizione di frequenza tra l’altoparlante delle frequenze basse o medio-basse e il tweeter, una
stabilità dei livelli adeguata e un comportamento sicuro in termini di impedenza elettrica..
Vi sono in commercio numerose proposte di crossover già assemblati e pronti all’utilizzo, ma
spesso i risultati sonori che questi filtri garantiscono sono assai modesti.
Questo principalmente per due motivi. O i filtri sono, per così dire, ottimizzati da una azienda per
essere impiegati solamente con certi altoparlanti realizzati dalla stessa azienda che propone il filtro,
oppure i filtri non sono per nulla ottimizzati e costruiti in maniera errata e la loro funzione di
trasferimento non è adatta al progetto di diffusori in questione.
La maggior parte dei filtri “universali” viene realizzata in maniera matematica e “tabellare”, ovvero
impiegando semplici formule matematiche inserite in un programma di simulazione. Un esempio
qua sotto :
Molto semplice vero ? Peccato però che questo genere di progettazione è solamente teorico e
impiegabile come primissima base di partenza per poi perfezionare ed adattare qualsiasi rete di
filtro crossover.
Vi assicuro però che in commercio vi sono filtri realizzati e venduti a prezzi spropositati, progettati
in questa maniera !
Il filtro XN02 parte da presupposti completamente diversi.
Esso è rivolto alla costruzione di diffusori due vie impieganti “normali” midwoofer e “normali”
tweeter, i primi, in grado di garantire una risposta ottimale compresa tra il loro limite inferiore e
almeno 2KHZ, i secondi, in grado di emettere regolarmente da almeno 1000 Hz fino al loro limite
superiore.
Quindi per diametri di woofer compresi tra 3,5 pollici ( 87 mm ) e 10 pollici ( 250 mm ) e per
tweeter a cupola da ½ pollice ( 12 mm ) fino a 1,5 pollici ( 38 mm ) o tweeter a cono di diametro da
50 a 100 mm ) o tweeter a nastro isodinamici con caratteristiche analoghe in termini di risposta e
frequenza utile di emissione.
Cosa vuol dire “normali” midwoofer o tweeter ? Significa che questi prodotti sono costruiti in
maniera abbastanza “standardizzata” pur con molte differenze del caso, la maggior parte di questi
trasduttori presenta le seguenti caratteristiche :
Midwoofer :
- Risposta discretamente regolare da 200Hz fino a 1KHz e leggermente in salita al salire della
frequenza
- Presenza in maniera maggiore o minore di fenomeni di break-up all’approssimarsi del limite
di frequenza superiore utilmente emesso.
- Resistenza bobina mobile compresa tra i 5 e i 7,5 ohm
- Induttanza bobina compresa tra i 0,3 mH e 1 mH ( 1KHz)
Tweeter :
- Risposta più o meno regolare dai 3KHz fino al limite superiore , solitamente in leggera salita
- Difficoltà ad emettere in maniera acusticamente gradevole frequenze al di sotto di un’ottava
superiore alla frequenza di risonanza ( ad esempio : frequenza di risonanza 1000 Hz,
comportamento ottimale oltre i 2000-2500 Hz )
- Resistenza bobina mobile compresa tra i 5 e i 7,5 ohm
- Induttanza bobina molto bassa, inferiore a 0,1 mH ( 1KHz)
- Efficienza media di alcuni dB superiore al midwoofer impiegato
Tale analisi dei fatti inizia a farci capire come dovrebbe essere concepita una rete di filtro “ad
ampio spettro” acusticamente efficace, sonicamente gradevole ed elettricamente sicura.
Vediamo quindi su che principi è stato ideato il filtro XN02 :
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La grande bobina di filtro del ramo passa basso ( 3,5 mH ) permette di controllare
molto bene la tipica risposta in salita al salire della frequenza emessa, tipica della
maggior parte dei midwoofer commerciali, soprattutto se inseriti in diffusori
bookshelf e quindi soggetti al “baffle step” ( transizione di emissione acustica che
avviene quando le frequenze de emesse risultano più corte della dimensione minima
del baffle )
Il piccolo condensatore in parallelo alla bobina ( 10 uF ) forma una cella passa basso
a basso Q ( intorno a 0,5 ) e quindi fornisce una ridotta pendenza della curva di
attenuazione, evitando il presentarsi di picchi di risposta in media frequenza, picchi
molto sgradevoli all’ascolto ed evitando zone “buie” di transizione di frequenza tra
midwoofer e tweeter
Il passa alto del tweeter presenta ben tre resistenze in parallelo, due delle quali
facilmente asportabili, per cui l’attenuazione è regolabile in tre livelli diversi. La
resistenza complessiva agente sul tweeter può quindi essere pari a 2,2 – 3,4 – 6,8
ohm, potendosi quindi adattare meglio ai differenti tweeter presenti sul mercato. Nel
caso ci si trovasse di fronte ad una coppia di altoparlanti la quale presentasse lo
stesso livello di efficienza e il gruppo di resistenze fosse quindi superfluo, si potrà
semplicemente cortocircuitare il gruppo resistivo mediante un piccolo spezzone di
cavo elettrico. Avere l’attenuazione a MONTE del ramo passa alto comporta un
notevole vantaggio : modificando le resistenze si modifica solamente il livello
complessivo di emissione del tweeter e non la sua forma d’onda.
Il ramo passa alto dovrebbe fornire una risposta ottimale con tweeter dalla risposta
piatta o leggermente in salita. La cella di Zobel presente in questo ramo permette di
controllare le eventuali esuberanze dei tweeter sia in termini acustici che elettrici.
Simulando i valori dei componenti del filtro XN02 mediante un semplice software matematico del
tipo di quello visto poc’anzi, ci si accorge della relativa “stranezza” dei valori di taglio e pendenze
dei due rami.
E’ la dimostrazione che il filtro deve poi essere “sgrossato” ed adattato a quelle che sono la maggior
parte delle caratteristiche di emissione sonora dei midwoofer e tweeter presenti sul mercato e non
solamente abbozzato mediante un calcolatore, con due o tre dati matematici.
Nella maggior parte dei casi, utilizzando il filtro XN02 e facendo un po’ di test sull’attenuazione (
regolabile ) del tweeter, non è assolutamente difficile o improbabile ottenere risposte come questa ;
Curva ottenuta con un midwoofer da 6,5” ( 170mm ) e un tweeter a cupola morbida da 1 pollice (
26mm ).
Tale risultato ( preso a caso tra i tanti ottenuti ) dimostra che questo filtro permette facilmente di
arrivare a risultati ottenibili solamente mediante una rete di filtro ben più impegnativa e costruita ad
hoc, oppure a superare con disinvoltura le prestazioni sonore di molti diffusori commerciali, i quali
non arrivano a garantire risposte acustiche di tale pregio.
La rete di filtro AUDIOJAM2 XN02 potrebbe essere indispensabile per realizzare un sistema due
vie di tipo economico, oppure come crossover provvisorio per un diffusore-tipo, in attesa di poter
costruire un filtro più efficace, o ancora come base di partenza per poi affinare il filtro con
componenti di valore dedicato.
Questa è la versione per altoparlanti ad 8 ohm :
Questa invece è la versione per altoparlanti a 4 ohm :
Ovviamente è possibile utilizzare ad esempio due woofer in parallelo, da 8 ohm, per una impedenza
totale di 4 ohm, anche con tweeter da 8 ohm nominali, semplicemente prendendo i due rami dei due
schemi a diversa impedenza.
Qui di seguito un semplice schema di realizzazione “in aria” del filtro :
Qualche informazione sulla componentistica. Ovviamente essendo un filtro “universale” magari
utilizzato su di un diffusore dalle modeste pretese o magari come filtro provvisorio, non è il caso di
eccedere nella spesa acquisto componenti.
Le bobine potranno essere di buona qualità, avvolte in aria, con filo da 1 mm o poco meno, quella
da 3,5mH ( 2mH per 4 ohm ) può anche essere su nucleo sinterizzato o di lamierini, quella da 0,16
mH può avere il filo anche da 0,6-0,7 mm di sezione.
Le resistenze potranno essere tutte ceramiche wirewound da 5 watt di dissipazione e al 10% di
tolleranza.
I condensatori : quello da 10uF ( 15uF per 4 ohm ) può essere tranquillamente un elettrolitico non
polarizzato da 63-100V di isolamento e al 10% di tolleranza, stessa cosa per il piccolo 2,2uF della
cella Zobel.
Il 6,8 uF in serie al tweeter lo consiglio in film plastico, poliestere o polipropilene metallizzato, il
piccolo valore di capacità non determina una spesa aggiuntiva rilevante ma il dielettrico migliore
permette una gamma alta molto più precisa e lucida.
Il supporto può essere una basetta di masonite o MDF da 6-10mm di spessore. Tutta la
componentistica solitamente sta su una piastra da 10 x 15 cm di dimensioni esterne.
Il filtro va poi fissato all’interno del cabinet mediante 4 viti. Per testare l’attenuazione tweeter, si
consiglia di lasciare temporaneamente il filtro al di fuori del cabinet e di collegare lo stesso agli
altoparlanti facendo passare il lungo cablaggio provvisorio attraverso il condotto reflex, o nel caso
di una cassa chiusa, in un piccolo foro nel cabinet, foro che poi andrà perfettamente sigillato una
volta terminato il test.
Consiglio di utilizzare come cablaggio interno un buon cavo audio da almeno 1,5 - 2 mmq di
sezione ( 16 – 14 AWG ) e di fare sempre il cavo woofer e il cavo tweeter di eguale lunghezza.
I componenti vanno bene saldati tra loro e incollati sulla basetta mediante colla a caldo a basso
punto di fusione o collante tipo Bostik. Prima però di fissare le resistenze da 6R8 di attenuazione
tweeter, verificare quante ne servono per ottenere il giusto livello di risposta acustica del tweeter e,
a quel punto, si può procedere al fissaggio definitivo.
Per collegare tra loro i vari componenti si piò comperare qualche metro di conduttore rosso e blu (
positivo e negativo ) di almeno 1-1,5 mm di sezione, preferibilmente in rame OFC.
Se qualcuno lo desidera, posso fornire tale filtro già montato e testato, in aria o su basetta in
vetronite con relativo circuito in rame,
utilizzando componenti di ottima qualità e, se
necessario, posso fornirlo già completo di cablaggio, morsetti capicorda e vaschetta
portacontatti o Binding post posteriori.
Buon lavoro e buoni ascolti da Alberto.
STUDIO ELETTROACUSTICA AUDIOJAM2
di Bellino Alberto
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