Pasivní, nebo aktivní výhybka: v čem je rozdíl a kdy se vyplatí DSP

Každá vícepásmová reprosoustava potřebuje výhybku. Basový reproduktor nesmí dostávat výšky, při kterých se jeho membrána láme a směruje zvuk do úzkého svazku. Výškový reproduktor zase nesmí dostat basy, které by ho poškodily. Výhybka rozdělí signál mezi reproduktory a zároveň vyrovná jejich hlasitost a fázi, aby v oblasti přechodu hrály jako jeden zdroj. Otázka nezní, zda ji potřebuješ, ale kde bude: za zesilovačem, nebo před ním.

Pasivní výhybka: cívky, kondenzátory a rezistory

Pasivní výhybka sedí v reprosoustavě mezi svorkami a reproduktory. Jeden zesilovač posílá plný signál a síť součástek ho dělí. Cívka v sérii s basovým reproduktorem propouští nízké kmitočty, kondenzátor v sérii s výškovým propouští vysoké. Odporové děliče sníží citlivější reproduktor na úroveň ostatních a další články upraví impedanci nebo odstraní rezonanční vrchol.

Výhody jsou zřejmé: reprosoustava potřebuje jen jeden kabel a jeden zesilovač, nepotřebuje napájení a vydrží desítky let. Proto je to stále nejčastější řešení.

Pasivní dělení má ale i omezení, která je dobré znát:

• Výhybka pracuje s impedancí reproduktoru. Ta se mění s kmitočtem, proto „učebnicové“ hodnoty téměř nikdy nesedí. Výhybku je třeba navrhnout na skutečnou impedanci konkrétního reproduktoru ve skříni.
• Ztráty. Cívka před basovým reproduktorem má odpor. Ten sníží tlumení reproduktoru zesilovačem i citlivost a při velkých hodnotách je cívka drahá a těžká.
• Tolerance a teplo. Součástky mají tolerance a při vysokém výkonu se kmitačka reproduktoru zahřeje. Její odpor stoupne a dělicí kmitočet se mírně posune.
• Každá změna znamená pájení. Doladění po měření je pomalé a každá iterace stojí součástky.

Aktivní výhybka: nejdřív dělit, potom zesilovat

Při aktivním dělení se signál rozdělí ještě před zesilovačem, na úrovni linkového signálu. Každý reproduktor má vlastní kanál zesilovače připojený přímo, bez součástek mezi ním a reproduktorem. Dělení obstarává analogový obvod, nebo dnes častěji digitální signálový procesor (DSP).

Co se tím změní:

• Přesné filtry. Strmost 24 nebo 48 dB na oktávu je v DSP jen nastavení. Filtr nezávisí na impedanci reproduktoru a nestárne.
• Časové srovnání. Akustická centra reproduktorů neleží v jedné rovině. DSP přidá zpoždění v mikrosekundách a reproduktory se sladí bez šikmé přední desky.
• Ekvalizace. Pokles basů pod přechodem z ozvučnice (baffle step), rezonanci reproduktoru nebo zvlnění charakteristiky opraví několik parametrických filtrů. Pasivně by to znamenalo další cívky a ztráty.
• Lepší tlumení a víc výkonu. Zesilovač „drží“ reproduktor přímo. Výkon se dělí mezi kanály, takže ani hlasitý basový tón nezahltí kanál výškového reproduktoru.
• Změny bez pájení. Nové nastavení nahraješ do procesoru za pár vteřin. Můžeš mít několik předvoleb, například pro umístění u stěny a volně v prostoru.

Proč tedy není všechno aktivní?

Aktivní reprosoustava potřebuje napájení, zesilovač a procesor pro každou sadu reproduktorů. To bývalo drahé a složité, s několika zesilovači a externím procesorem v racku. Další překážkou bylo programování: bez měření a zkušeností lze DSP nastavit stejně špatně jako pasivní výhybku.

To změnily moduly, které spojují zesilovač, DSP a zdroj do jedné desky montované na zadní stěnu reprosoustavy. Typickým příkladem je Hypex FusionAmp. Aktivní reprosoustava se pak připojuje jako běžný aktivní monitor: síťový kabel a signál z předzesilovače nebo přehrávače.

Srovnání v kostce

	Pasivní	Aktivní s DSP
Zesilovač	jeden na reprosoustavu, externí	kanál pro každý reproduktor, vestavěný
Filtry	závisí na impedanci reproduktoru	přesné, nezávislé na zátěži
Časové srovnání	jen mechanicky	zpoždění v DSP
Ekvalizace	další součástky se ztrátami	bez ztrát, libovolně
Doladění	pájení a nové součástky	nové nastavení v počítači
Napájení	není potřeba	síťový přívod v každé reprosoustavě
Cena	nižší u jednoduchých výhybek	vyšší za modul, ale odpadnou součástky i zesilovač

Kdy se vyplatí které řešení

Pasivní výhybka dává smysl, pokud už máš dobrý zesilovač, stavíš klasickou dvoupásmovou regálovku nebo chceš reprosoustavu bez elektroniky. Jednoduchá výhybka druhého řádu s pár součástkami je levná a s dobrými reproduktory hraje výborně.

Aktivní dělení se vyplatí u třípásmových beden, kde by pasivní výhybka měla desítky součástek, u velkých basových reproduktorů s velkými cívkami a u otevřených ozvučnic a dipólů, které potřebují silnou ekvalizaci basů. Pomůže i tehdy, když chceš bednu ladit podle místnosti. U třípásmové bedny bývá aktivní řešení často srovnatelně drahé jako kvalitní pasivní výhybka se samostatným zesilovačem.

Jak s tím pracuje Loudsmith

V kroku Výhybka přepneš mezi pasivním návrhem ze součástek a aktivním dělením s modulem Hypex. U pasivní výhybky aplikace vybere hodnoty z nabídky obchodu včetně odporu cívek, ukáže schéma a výslednou charakteristiku. U aktivní navrhne filtry, zpoždění, zisk a polaritu pro každý kanál a vytvoří FIR soubory k nahrání do zesilovače. Obě možnosti počítají se stejným modelem skříně, takže jejich výsledky můžeš přímo porovnat.

Model je odhad. U pasivní i aktivní výhybky dosáhneš nejlepšího výsledku, když reproduktory změříš v hotové skříni a měření FRD a ZMA načteš do aplikace.