Maykol Rey
Ing. Electrónico
08/08/2024
Crossover pasivos para audio
El objetivo de este trabajo es definir los principios de funcionamiento de los filtros de señales de audio, en este caso hablaré de los filtros pasa bajo y pasa altas.
vamos a diseñar juntos un crossover, que filtre solo bajos y medios-altos.
Si estás aquí asumiré que ya sabes que es un filtro, así que me iré por lo más importante, sus ecuaciones para calcular.
Filtros pasivos de primer orden
En primer lugar tenemos los filtros pasivos de primer orden, son filtros hechos con componentes pasivos tales como: resistencias, capacitores inductores de ahí su nombre.
A su vez estos filtros se pueden clasificar en varios grupos. Filtro LC, RC, LC no estoy seguro si existen más tipos, lo cierto es que estas configuraciones sirven tanto para filtro pasa bajo, pasa alta, pasa banda.. y todos los demás.
Estos filtros suele ser implementados en los sistemas de audios, no se si han visto los filtros de videorockola pues bien eso es un filtro pasivo.
Esta configuración no es más que una serie de filtros de primer orden pasivos. Una de las desventajas es que no filtra muy bien la frecuencia a la que fue configurado esto se debe a que solo atenúa 6dB por octava. Esto genera una curva pronunciada en la que se pueden colar las otras frecuencias.
Como pueden ver, el filtro de primer orden llega a su frecuencia de corte pero deja pasar más frecuencias después de ahí. sin embargo en filtro de segundo orden tiene un corte más exacto.
Otra desventaja de los filtros de primer orden pasivos, es que no son capaces de dar ganancia a la señal de entrada, esto quiere decir que siempre van a atenuar la señal. Una ventaja de esto es que su respuesta es siempre plana. es decir es incapaz de introducir ruidos al sistema por oscilaciones.
Ya para terminar con los filtros pasivos calcularemos el filtro que propone videorockola y veamos que tan bueno es.
Primera etapa: subwoofer
Esto es un filtro RL, asumiendo que la bobina del parlante se comporta solo como resistencia.
la función de transferencia para este filtro es:
Donde:
- = Función de transferencia.
- = Impedancia del inductor a la frecuencia de corte
- = Impedancia del parlante
La representa la función de transferencia, es decir, describe el comportamiento que tendrá el filtro a las distintas frecuencias. De esta función de transferencia podemos obtener la frecuencia de corte, que es la frecuencia donde el filtro pierde 3 dB de señal.
Entonces la frecuencia de corte para este filtro es:
Donde:
- = Impedancia del parlante
- = inductancia
- = Frecuencia de corte
Ahora si sustituimos los valores propuestos por ampletos tenemos una frecuencia de corte de:
Es una frecuencia muy elevada para un subwoofer según la poca experiencia que tengo, tal vez si el parlante fuera de 4 Ohm funcionaria mejor.
Segunda etapa: Medios
En esta etapa podemos ver un filtro RLC, es decir, resistencia (parlante) , inductor y capacitor. Esto debe ser un filtro pasa banda. veamos…
La frecuencia central, en este caso, está definida por:
Esto nos da una frecuencia central de:
Tercera etapa: Altos
En este caso estamos en presencia de un filtro RC pasa altas. la frecuencia de corte se calcula de la siguiente manera:
su valor es:
Es un valor increíblemente alto.. el oído humano no lo escucha y un parlante creo que tampoco lo reproduce. :
El resultado de esto me dejó pensando, en qué forma se hicieron los cálculos, estaré equivocado?
ahora dejare esto hasta aquí.. en un próximo artículo continuó con la explicación
En esta última imagen se puede ver las 3 gráficas juntas.
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