Cuando comencé a instalar, todo instalador preparado tenía conocimientos básicos de lo que son los crossovers y era eventualmente capaz de construir alguno. Pasan los años, avanza la tecnología y los fabricantes nos dan todo “peladito y en la boca”. Con ello, cada vez fue menos necesario construir nuestros propios crossovers, razón por la cual la nueva oleada de instaladores prácticamente ya no posee estos conocimientos.

Pero todo cambia y el famoso Open Show, una vez más, nos da la oportunidad de innovar; nos encontramos con oferta de medios y tweeters sueltos, sin crossovers, y todos aquellos que no los dominan están en franca desventaja, y justamente lo contrario para quienes adquieran tales conocimientos. Con esta idea comienzo ahora una serie de artículos acerca de los crossovers.

Arrancamos con las bases, para que los más nuevos se familiaricen con el tema, pero los avanzados no se desesperen, que inmediatamente nos echaremos un clavado a otros aspectos más técnicos donde de seguro aprenderán algo nuevo.





Importancia de los crossovers

Puede decirse que ningún altavoz es capaz de reproducir el espectro completo de frecuencias de 20 a 20,000 Hertz y que además lo haga de manera satisfactoria. Por ello existen altavoces optimizados para cubrir diferentes rangos de frecuencias, específicos para la reproducción de bajos, medios y agudos, lo que correspondería a los subwoofers, medios y tweeters.

Tales altavoces funcionan mucho mejor si solamente se les suministran las frecuencias que van a reproducir, y es ahí donde entran los filtros o Crossovers. Se le llama crossover a la unión de dos filtros. En un sistema de dos vías, por ejemplo un medio-bajo con su tweeter, habrá un crossover digamos a 3,000 Hertz, el cual consistirá de un filtro pasa-altas a 3,000 Hertz que le mandará solamente agudos al tweeter, y un filtro pasa-bajas muy probablemente a esos mismos 3,000 Hertz, que le mandará de esa frecuencia hacia abajo al woofer.

Todos los altavoces se comportan bajo el principio de los resortes, básicamente son resortes. Siendo de tal manera, resulta que cuando se baja una octava en frecuencia, la excursión del cono o domo se cuadruplica. Si un woofer se encuentra oscilando 2 milímetros a 100 Hertz, con el mismo Voltaje de entrada oscilará 8 milímetros a 50 Hertz y 32 mm a 25 Hertz.

Este comportamiento es cierto hasta alcanzar la frecuencia de resonancia del altavoz. Una vez que se llega a ella, la excursión ya no se incrementa más al bajar de frecuencia, permanece constante y de hecho es por ello que comienza a atenuarse su salida. Bajo tal fenómeno del incremento en la excursión al bajar en frecuencia resulta claro que mandarle frecuencias a un altavoz por debajo de su rango de operación es peligroso, ya sea que se trate de tweeters o medios.

Desde este punto de vista los Crossovers se usan para evitar la destrucción del altavoz. Por ejemplo un tweeter, si es capaz de vibrar con facilidad digamos 10,000 veces por segundo, por supuesto que también será capaz de vibrar solamente 200 veces (200 Hertz), ¿no lo creen? El detalle es que, por el principio anterior, la excursión sería la máxima y el riesgo de daño inminente.

Así entonces el limitar las bajas frecuencias que le llegan a un altavoz se hace por protección. En el caso de las altas frecuencias, por ejemplo para un woofer, las cosas son diferentes. A un woofer no le pasa nada si le mandamos digamos 10,000 Hertz.

El detalle es que su masa no le va a permitir vibrar a tal velocidad, ¡pero lo intentará!, y al intentarlo fracasará, y al fracasar distorsionará o de alguna manera sonará mal, razón por la cual es valioso no hacerle llegar tales frecuencias fuera de su rango.

¿Qué tipo de crossovers existen?

Se le llama circuito pasivo a todo aquel que para su funcionamiento no toma energía de una fuente de poder externa, es decir, no está conectado a nada. Los crossovers pasivos son las bobinas, capacitores y resistencias que acompañan a nuestros sets de componentes, que si bien se conectan a la salida del amplificador de potencia, no se conectan a la batería del auto.

Los crossovers activos son los que llamamos Crossovers electrónicos, típicamente aparatos que trabajan a nivel señal, con cables RCA, que se ubican antes de los amplificadores o vienen integrados a ellos mismos, y sí se conectan a la batería del auto para su funcionamiento.

Se sabe que los filtros activos son superiores a los filtros pasivos EN TODOS los aspectos menos uno: el costo. Gracias a ello, los filtros pasivos se usan y se seguirán usando en muchísimas aplicaciones. Por supuesto hay filtros pasivos prácticamente tan buenos como un activo, pero tales filtros no suelen ser económicos, como los usados en los más finos altavoces de casa grado audiófilo.

Se le llama frecuencia de corte o F3 a la frecuencia donde la intensidad ya se atenuó 3 decibeles. A tal frecuencia se dice que está cortando el filtro. Los filtros pueden tener diferentes pendientes de atenuación, según se requiera para cada aplicación en particular, típicamente atenuaciones de 6, 12, 18 ó 24 decibeles por octava, las cuales corresponden a los filtros de 1º, 2º, 3º y 4º orden respectivamente. Existen filtros que atenúan aún más (tomen nota que siempre son múltiplos de 6 decibeles), pero para aplicaciones de audio los filtros de cuarto orden suelen ser mucho más que suficientes.

Veamos a continuación la curva de respuesta en frecuencia del libro de texto de un filtro pasa-bajas de primer orden, con una frecuencia de corte de 100 Hertz:

Veamos ahora cuatro diferentes curvas de respuesta en frecuencia para filtros pasa-bajas cortando a 200 Hertz, correspondientes a filtros de 1º, 2º, 3º, y 4º orden.

El filtro que más filtra por supuesto es el de cuarto orden. Sin embargo no necesariamente es el ideal. La pendiente de atenuación idónea depende de cada caso específico, por ejemplo el objetivo del sistema, las características de los altavoces y/o el sonido particular que se esté buscando.

Comentamos arriba que los Crossovers activos superan a los pasivos en todos los aspectos. Esto querría decir que si yo tengo un sistema de altavoces de calidad tipo componente, digamos un medio de 6.5”, su tweeter y la cajita con su crossover pasivo, podría pensarse que para la máxima calidad de sonido yo debería prescindir de tal crossover pasivo y sustituirlo por uno activo con sus correspondientes amplificadores independientes, uno para el medio y otro para el agudo.

Pues no tan rápido amigos: resulta que si bien es cierto que la acción de filtrar es más perfecta y eficiente al realizarse de forma activa, los Crossovers pasivos suelen ser mucho más que eso para sistemas de calidad.

 

Resulta que el ingeniero que los desarrolla suele jugar con los valores de los circuitos, haciéndolos interactuar con las características de los altavoces en cuestión, lo cual de alguna manera ecualiza el sistema. Y no solo eso, los crossovers pasivos pueden contener otros circuitos adicionales, no específicamente para atenuar la respuesta sino para compensar la impedancia del altavoz, corregir irregularidades en su respuesta, cambiar comportamientos y muchas otras cosas más.

Es decir, el crossovers pasivo de un sistema de calidad suele ser mucho más que un simple crossover, por lo que sustituirlo fríamente por un sistema activo suele ser un error, ya que automáticamente podríamos estar perdiendo todo el trabajo que el ingeniero le invirtió al sistema, y que quizá sea la razón de lo costoso y fino del mismo.

Crossovers; es un artículo del Ing. Juan Castillo Ortiz publicado en la revista impresa AudioCar #401

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