Fig 1: Gabinete 3 vías.
Es sabido que ningún altoparlante es capaz de reproducir por si solo todo el rango de frecuencias que somos capaces de oír. Es por esto que en general los gabinetes acústicos, o los sistemas de sonido, se diseñan con más de un componente. En general se necesitan por lo menos dos componentes (dos vías) para reproducir la mayor parte del espectro, aunque no es raro hablar de sistemas de tres, cuatro y hasta cinco vías.
Los divisores (crossovers) son filtros que se diseñan para separar el rango de frecuencias que cada vía va a reproducir. También sirven para evitar aplicar potencia en el espectro donde el altoparlante no funciona, evitando el desperdicio de energía y posibles daños (por ejemplo bajas frecuencias a un tweeter). Idealmente el resultado final con todos los componentes en funcionamiento debería ser una respuesta en frecuencia plana, es decir sin valles ni picos.
Cuando hablamos de divisores pasivos nos referimos a filtros realizados con capacitores e inductores, estos pueden tener varias propiedades dentro de las cuales quizá la más importante sea la pendiente. Esto es la atenuación por octava que va a efectuar el filtro, un primer orden refiere a 6 dB/oct, segundo orden a 12 dB/oct, y por cada orden agregado se incrementa la pendiente en 6 dB/oct. En un filtro pasivo el número de orden se configura con la cantidad de componentes (capacitores e inductores) utilizados.
Fig 2: Filtro eléctrico de primer orden (6dB/Oct).
Un divisor de primer orden cuenta con un solo componente, un capacitor en el caso de los pasa-altos, y un inductor en el caso de los pasa-bajos. En la figura 2 se muestra su configuración y la respectiva fórmula para calcular el valor necesario a la frecuencia de cruce deseada. Cabe aclarar que por definición la frecuencia de cruce se define a -3dB, y que R hace referencia a la impedancia presentada por el altoparlante en esa frecuencia.
Dado que los filtros de primer orden presentan una amplia zona de solapamiento, y poca atenuación si hablamos de proteger un altoparlante, es común utilizar filtros de segundo (12dB/oct) o mayor orden.
Fig 3: Filtro de segundo orden (12dB/Oct).
En la figura 3 se observa la configuración y las fórmulas para el cálculo de un filtro de segundo orden. En este caso aparece el concepto de Q (factor de calidad), que va a controlar la respuesta del filtro, debido a la resonancia causada por los componentes reactivos, en general es aceptado un Q=0,7 como el ideal (filtro Butterworth).
En el próximo post se desarrollara más en profundidad la configuración y los resultados de este tipo de divisores.
Ing. Eduardo Sacerdoti
Investigación & Desarrollo – Equaphon