Introducción a los parlantes 2-Crossover (Filtros de cruce)

Es normal que cuando se hable de filtros se nos venga a la cabeza su función básica que es retener algún tipo de partículas no deseada. Pero la verdad es que además de los filtros o separadores de partículas y sustancias hay otro tipo de filtros que permiten filtrar no necesariamente cosas físicas si no señales o algún conjunto de datos.

Los filtros de los cuales trataremos en este blog son los archi-nombrados Crossovers, presentes muy probablemente en los parlantes que tenemos frente a nosotros y no sabemos que están ahí o como trabajan.

Los Crossover se encargan de separar una señal de entrada de audio en diferentes bandas de frecuencia, con el fin de reproducirlas eficientemente. Las frecuencias fuera de cada rango designado son atenuadas o bloqueadas. Esto es debido a que es difícil que un solo transductor electroacústico cubra enteramente el espectro de frecuencias audible por el ser humano con una buena relación señal/ruido.

Cada sistema de “drivers” necesita un filtro de cruce de algún tipo. La gran mayoría de parlantes incluye un crossover interno en el que las buenas marcas invierten horas en su correcta “afinación”.

Por ello, con la ayuda del crossover se han ido desarrollando los sistemas de Alta Fidelidad los cuales cuentan con una combinación de varios drivers, cada uno atendiendo a una banda de frecuencias diferente.

Un solo driver eventualmente podría ser de rango completo, pero usualmente es más fácil lograr una respuesta de frecuencia completa y precisa usando drivers especializados en una parte del rango de sonido y hacerles trabajar conjuntamente.

Entonces hay subwoofers, woofers, rango medio y tweeters que se pueden combinar de distintas formas para un resultado perfecto.

Si se alimenta un driver de agudos con una señal de rango completo, aún con muy poca potencia este se podría quemar o al menos entrar en resonancia y dañarse, por tanto es esencial remover las frecuencias graves de una señal que va a ser enviada a un tweeter.

Por lo tanto, el crossover, será quién se encargue de dividir la señal de audio en bandas de frecuencia independientes las cuales serán enviadas por separado a cada driver optimizado para dichas bandas. Además, el crossover, permite el procesado multibanda, donde una vez dividida la señal de audio en varias bandas de frecuencia, nos permite actuar sobre cada una de ellas, es decir, ajustarlas (comprimirlas, limitarlas, reverberarlas, etc.) y amplificarlas por separado incluso antes de mezclarlas de nuevo.

Desde un punto de vista de la potencia, a mayor frecuencia menor potencia necesitamos para lograr un sonido equilibrado. Entonces un MUY BÁSICO crossover de primer orden es simplemente un condensador conectado en serie con el tweeter, que disminuye gradualmente el paso de la señal grave a partir de una cierta frecuencia, dependiendo de la capacitancia del condensador. Pero no es suficiente para un buen sonido.

Usualmente un buen woofer tiene una capacidad de respuesta de frecuencia que se adentra en el área donde el tweeter se especializa, y si no se remueve esa respuesta, se genera un mayor énfasis y algunos fenómenos de interferencia en las frecuencias que se reproducen en forma simultánea desde los dos parlantes. Por ello, es frecuente la utilización de crossover que junto con limitar la reproducción de bajos en el tweeter, limitan la reproducción de agudos en el woofer, y si la atenuación de estas frecuencias es más brusca, mejor es el efecto de separación y la reducción de los efectos indeseados, por ello usualmente se usan diseños de segundo y tercer orden.

En el extremo activo, un procesamiento digital de la señal para separarla, amplificar por separado y ajustar de manera independiente los parámetros para cada parlante permite llegar a un resultado mucho más preciso, aunque a un costo mucho mayor.

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Desde sus orígenes este dispositivo tuvo lugar gracias a la creación del filtro de cruce, inventado y patentado por Paul. W Klipsch. Seguidamente fue desarrollado por demás autores, como Christopher E. Combest, quien ideó el circuito crossover a partir del filtro de cruce hasta hoy en día.

El crossover tiene muchas aplicaciones, aunque todas en el campo del sonido, dando forma a lo que ahora conocemos como sistemas de alta fidelidad estéreo o como también en sistemas de cine multicanal.

Basados en el número de secciones del filtro. Esta clasificación viene denominada como "N vías", donde N es un número entero mayor que 1 e indica el número de secciones del filtro. De esta forma un crossover de 2 vías consiste en dos filtros, paso-bajos y paso-altos. Un crossover de 3 vías estará construido como una combinación de 3 filtros: paso-bajos, paso-banda y paso-altos (LPF, BPF y HPF respectivamente). La sección paso-banda es a su vez una combinación de las secciones paso-bajos y paso-altos. Crossovers de 4 o más vías no son muy comunes en el diseño de parlantes, principalmente debido a la complejidad que implica, y que generalmente no se traduce en un mejor rendimiento.

Filtro paso alto. (HPF)

El condensador tiene una impedancia más baja para las altas frecuencias. Actúa bloqueando las bajas frecuencias y permitiendo que pasen las altas.

Filtro paso bajo. (LPF)

La inductancia tiene una impedancia más baja para las bajas frecuencias. Actúa bloqueando las altas frecuencias y permitiendo que pasen las bajas.

Filtro paso banda. (BPF)

Un condensador y una inductancia en serie, actúan bloqueando ambas, las muy altas y muy bajas frecuencias.

Lo Ideal es que los parlantes que elijas incluyan de fabrica un buen crossover y que en conjunto con los “drivers” caja y otros factores, logren un sonido que sea de tu agrado. De manera general si requieres cambiar los filtros para tus parlantes,  debes consultar con los expertos ya que dependiendo del tipo de sistema seguramente vas a necesitar un filtro diferente.

Lo bueno es que en el mundo del HI-FI siempre vas a poder encontrar a alguien con bastantes conocimientos que te pueda indicar cual es el filtro que puedes comprar, así que no dudes en preguntar todo lo que desees antes de comprar cualquiera de estos filtros.