Réseaux croisés passifs et actifs

Pour optimiser les capacités de performance d'un haut-parleur, il doit fonctionner dans la plage de fréquences pour laquelle il a été conçu. Un woofer ou un subwoofer ne pourra pas reproduire les hautes fréquences avec précision. Un tweeter s'autodétruira si vous lui demandez d'essayer de jouer des basses fréquences. Pour cette raison, nous utilisons des systèmes de haut-parleurs à trois et quatre voies dans la plupart des véhicules. Cela signifie utiliser des réseaux croisés.

Le but d'un crossover est de diviser les fréquences qui le traversent. Nous allons approfondir jusqu'à la taille les avantages et les inconvénients des crossovers couramment utilisés dans les ensembles de haut-parleurs des composants du système audio de voiture.

Comment fonctionne un réseau croisé passif

Un réseau croisé passif est un composant ou un groupe de composants qui est installé sur les fils des haut-parleurs entre un amplificateur et un haut-parleur. Le comportement de ces composants atténue des parties du signal allant au haut-parleur lui-même. Quatre composants sont couramment utilisés dans les réseaux passifs :les condensateurs, les inductances, les résistances et les dispositifs de protection.

La combinaison et la configuration de ces composants sont utilisées pour créer un réseau de filtres passe-bas, passe-haut ou passe-bande. Les résistances sont utilisées pour atténuer la sortie des appareils, ou parfois utilisées dans le cadre d'un circuit de correction d'impédance dépendant de la fréquence appelé réseau Zobel. Certains fabricants incluent des ampoules, des diodes ou une certaine forme de résistances à température positive pour limiter la quantité de tension reçue par un tweeter. Des réseaux actifs complètement passifs ont été disponibles (mais cela a été long il y a un certain temps).

Fonctionnement d'un crossover actif

Un crossover actif est un dispositif qui modifie un signal audio avant l'amplificateur. Il fonctionne uniquement sur les signaux de niveau ligne ou de préampli. Les croisements actifs combinent des amplificateurs opérationnels, des résistances et des condensateurs pour modifier différentes plages de fréquences du signal. Contrairement aux réseaux passifs, les croisements actifs peuvent être conçus pour augmenter le niveau du signal, mais uniquement dans le cas de filtres alimentés. Les réseaux actifs incluent souvent d'autres fonctions, telles que des commandes de niveau à distance et des circuits d'amplification des basses.

Avantages des croisements passifs

Il convient de noter que chaque réseau passif est conçu pour fonctionner à une fréquence spécifique pour un locuteur spécifique. Si vous changez d'enceinte, le filtre ne répondra pas de la même manière. Dans certains cas, si l'impédance du haut-parleur est très différente de celle pour laquelle le réseau a été conçu, le haut-parleur peut être endommagé ou des parties du réseau peuvent être endommagées.

Les réseaux passifs sont faciles à utiliser. Vous faites passer un fil de votre amplificateur à l'entrée du réseau, puis connectez chaque haut-parleur à la sortie. À part le montage du réseau dans un endroit sec et exempt de vibrations, c'est à peu près tout ce que vous devez prendre en compte.

Certains réseaux passifs incluent une certaine forme d'atténuation du niveau de sortie. La plupart utilisent un interrupteur à deux ou trois positions. Certains utilisent des cavaliers. Un réseau extrêmement haut de gamme peut inclure un pavé en L variable ou un potentiomètre pour des capacités de réglage extrêmement précises.

Les crossovers passifs vous permettent de diviser la puissance d'un seul canal d'amplificateur pour piloter deux haut-parleurs différents. Moins de canaux d'amplification peut réduire considérablement le coût du système, car vous n'avez besoin que d'une paire de canaux d'amplification pour faire fonctionner un ensemble complet d'enceintes.

Limites des croisements passifs

Étant donné qu'un réseau de croisement passif est conçu pour une fréquence spécifique, une fois les pièces choisies et assemblées, il n'y a aucun moyen de changer cette fréquence sans introduire de nouvelles pièces ou des pièces supplémentaires.

Concevoir un crossover passif peut être quelque peu complexe. Le plus simple des réseaux repose sur certaines hypothèses de base concernant l'impédance de chaque haut-parleur à la fréquence de croisement. Concevoir un réseau qui compense la charge réactive complexe que les haut-parleurs créent lorsqu'ils se déplacent est difficile. Cela nécessite un logiciel de modélisation informatisé et un moyen de mesurer l'impédance et la réponse en fréquence du haut-parleur à différents niveaux d'entraînement.

Les filtres passifs de haute qualité sont conçus pour une distance et un angle spécifiques entre le woofer et le tweeter. Si le réseau est conçu pour que les haut-parleurs soient éloignés l'un de l'autre, le fait de rapprocher les haut-parleurs entraînera une somme incorrecte des signaux. Même la modification de l'angle d'un haut-parleur peut avoir un effet considérable sur la réponse en fréquence au point de croisement.

Les réseaux croisés passifs ont des limites quant à la quantité d'énergie qu'ils peuvent gérer. Les champs magnétiques créés dans une inductance ont une limite. La tension appliquée à un condensateur a également une limite. Les réseaux croisés peuvent surchauffer et tomber en panne si trop d'énergie leur est envoyée.

Les réseaux croisés passifs consomment de l'énergie. L'utilisation d'un système de haut-parleurs avec un réseau passif n'est pas aussi efficace qu'un système utilisant un réseau de filtres actifs. L'efficacité globale du réseau croisé dépend de sa complexité et de la qualité des composants utilisés dans le réseau.

Les réseaux croisés passifs sont quelque peu sensibles au bruit. Si vous faites passer un fil avec un signal CA dessus au-delà de l'inductance dans un réseau passif, le réseau peut facilement capter ce signal et l'ajouter au signal audio. Il est important de choisir un emplacement sûr pour monter des réseaux croisés passifs.

Avantages des croisements actifs

La plupart des réseaux de croisement actifs sont réglables. Cela signifie qu'en tournant un bouton ou en déplaçant un commutateur, vous pouvez modifier la fréquence de croisement. Cette flexibilité rend les crossovers actifs utilisables avec presque tous les systèmes d'enceintes. La plupart des crossovers actifs incluent également des commandes de niveau, ce qui vous permet d'ajuster facilement le niveau du médium et du tweeter pour compenser les différents emplacements de montage.

Les crossovers actifs ne se soucient pas de la puissance de vos amplificateurs car ils traitent le signal avant qu'il n'entre dans l'amplificateur. Les crossovers actifs sont également peu sensibles aux variations de température, ils peuvent donc être très précis, tout le temps. Si l'un des canaux d'amplificateurs d'un système de croisement actif écrête, la distorsion n'affecte que ce seul canal.

Défis des crossovers actifs

Étant donné que les croisements actifs sont de conception universelle, il peut être difficile de régler avec précision les fréquences de croisement. Les étiquettes sur les potentiomètres sont notoirement inexactes. La plupart des croisements actifs ont des pentes d'atténuation fixes. Vous ne pouvez pas modifier ces pentes pour compenser les caractéristiques de réponse ou les variations de placement. À moins que le fabricant de haut-parleurs ne le fournisse ou que vous n'ayez une vaste expérience dans la mesure de la réponse électromécanique et acoustique de l'ensemble de haut-parleurs, il peut être difficile de savoir à quelle fréquence croiser les haut-parleurs. Trop bas et vous risquez d'abîmer le tweeter. Trop élevé et vous obtenez une distorsion du milieu de gamme. De nombreuses combinaisons d'enceintes nécessitent également le chevauchement supérieur ou inférieur des fréquences de croisement pour produire une réponse plate.

Un crossover actif nécessite un canal d'amplification dédié pour chaque enceinte. Ces exigences de canaux supplémentaires peuvent augmenter le coût de conception d'un système.

La solution parfaite

S'il n'y a pas de limite à votre budget, la solution de croisement idéale pour un ensemble d'enceintes est un croisement actif avec un Digital Processeur de son effectuant le filtrage. Un DSP offrira des fréquences de croisement réglables, et la plupart offrent des pentes et des alignements de croisement réglables.

Peu importe ce que vous choisissez, c'est une bonne idée de passer du temps avec un RTA haute résolution pour vous assurer que votre système est configuré pour la réponse la plus fluide et la plus plate possible à la fréquence de croisement.