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cruce de audio

Un filtro divisor de frecuencias pasivo de 2 vías diseñado para funcionar con los voltajes de los altavoces . Los crossovers de audio son un tipo de circuito de filtro electróni...

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Un filtro divisor de frecuencias pasivo de 2 vías diseñado para funcionar con los voltajes de los altavoces .

Los crossovers de audio son un tipo de circuito de filtro electrónico que divide una señal de audio en dos o más rangos de frecuencia, de modo que las señales puedan enviarse a los transductores de los altavoces diseñados para operar en diferentes rangos de frecuencia. Los filtros crossover pueden ser activos o pasivos . [ 1 ] A menudo se describen como de dos o tres vías , lo que indica, respectivamente, que el crossover divide una señal dada en dos o tres rangos de frecuencia. [ 2 ] Los crossovers se utilizan en cajas de altavoces , amplificadores de potencia en electrónica de consumo (como Hi-Fi , sonido de cine en casa y audio para automóviles ), y productos de audio profesional y amplificadores para instrumentos musicales. Para estos dos últimos mercados, los crossovers se utilizan en amplificadores de bajo , amplificadores de teclado , cajas de altavoces para bajo y teclado, y equipos de sistemas de refuerzo de sonido (altavoces PA, monitores, subwoofers , etc.).

Los crossovers se utilizan porque la mayoría de los transductores de altavoz individuales son incapaces de cubrir todo el espectro de audio, desde las frecuencias bajas hasta las altas, con un volumen relativo aceptable y sin distorsión . La mayoría de los sistemas de altavoces de alta fidelidad y las cajas acústicas de sistemas de refuerzo de sonido utilizan una combinación de varios transductores, cada uno adaptado a una banda de frecuencia diferente . Un ejemplo sencillo y estándar se encuentra en las cajas acústicas de sistemas de alta fidelidad y PA, que contienen un woofer para las frecuencias bajas y medias y un tweeter para las frecuencias altas. Dado que una fuente de señal de sonido, ya sea música grabada de un reproductor de CD o la mezcla de una banda en vivo desde una consola de audio , tiene todas las frecuencias bajas, medias y altas combinadas, se utiliza un circuito crossover para dividir la señal de audio en bandas de frecuencia separadas que se pueden enrutar por separado a altavoces, tweeters o bocinas optimizados para esas bandas de frecuencia.

Los crossovers pasivos [ 3 ] son ​​probablemente el tipo más común de crossover de audio. Utilizan una red de componentes eléctricos pasivos (por ejemplo, condensadores, inductores y resistencias) para dividir una señal amplificada proveniente de un amplificador de potencia para que pueda enviarse a dos o más transductores de altavoz (por ejemplo, un woofer y un subwoofer de muy baja frecuencia , o un woofer y un tweeter , o una combinación de woofer, rango medio y tweeter).

Los crossovers activos se distinguen de los pasivos en que dividen una señal de audio antes de la etapa de amplificación de potencia para que pueda enviarse a dos o más amplificadores de potencia, cada uno de los cuales está conectado a un controlador de altavoz independiente. [ 4 ] [ 2 ] Los sistemas de audio de sonido envolvente 5.1 para cine en casa utilizan un crossover que separa la señal de frecuencia muy baja, para que pueda enviarse a un subwoofer , y luego envía las frecuencias restantes de rango bajo, medio y alto a cinco altavoces que se colocan alrededor del oyente. En una aplicación típica, las señales enviadas a las cajas de altavoces de sonido envolvente se dividen aún más mediante un crossover pasivo en un woofer de rango bajo/medio y un tweeter de rango alto. Los crossovers activos están disponibles en versiones digitales y analógicas.

Los filtros divisores de frecuencia digitales activos suelen incluir procesamiento de señal adicional, como limitación, retardo y ecualización. Estos filtros permiten dividir la señal de audio en bandas que se procesan por separado antes de volver a mezclarse. Algunos ejemplos son la compresión multibanda , la limitación , la eliminación de sibilancias , la distorsión multibanda , la mejora de graves, los excitadores de alta frecuencia y la reducción de ruido, como la reducción de ruido Dolby A.

Descripción general

Comparación de la respuesta en magnitud de los filtros divisores de frecuencia Butterworth y Linkwitz-Riley de 2 polos . La salida sumada de los filtros Butterworth presenta un pico de +3 dB en la frecuencia de cruce.

The definition of an ideal audio crossover changes relative to the task and audio application at hand. If the separate bands are to be mixed back together again (as in multiband processing), then the ideal audio crossover would split the incoming audio signal into separate bands that do not overlap or interact and which result in an output signal unchanged in frequency, relative levels, and phase response. This ideal performance can only be approximated. How to implement the best approximation is a matter of lively debate. On the other hand, if the audio crossover separates the audio bands in a loudspeaker, there is no requirement for mathematically ideal characteristics within the crossover itself, as the frequency and phase response of the loudspeaker drivers within their mountings will eclipse the results. Satisfactory output of the complete system comprising the audio crossover and the loudspeaker drivers in their enclosure(s) is the design goal. Such a goal is often achieved using non-ideal, asymmetric crossover filter characteristics.[5]

Many different crossover types are used in audio, but they generally belong to one of the following classes.

Classification

Classification based on the number of filter sections

Loudspeakers are often classified as "N-way", where N is the number of drivers in the system. For instance, a loudspeaker with a woofer and a tweeter is a 2-way loudspeaker system. An N-way loudspeaker usually has an N-way crossover to divide the signal among the drivers. A 2-way crossover consists of a low-pass and a high-pass filter. A 3-way crossover is constructed as a combination of low-pass, band-pass and high-pass filters (LPF, BPF and HPF respectively). The BPF section is in turn a combination of HPF and LPF sections. 4 (or more) way crossovers are not very common in speaker design, primarily due to the complexity involved, which is not generally justified by better acoustic performance.

An extra HPF section may be present in an "N-way" loudspeaker crossover to protect the lowest-frequency driver from frequencies lower than it can safely handle. Such a crossover would then have a bandpass filter for the lowest-frequency driver. Similarly, the highest-frequency driver may have a protective LPF section to prevent high-frequency damage, though this is far less common.

Recently, a number of manufacturers have begun using what is often called "N.5-way" crossover techniques for stereo loudspeaker crossovers. This usually indicates the addition of a second woofer that plays the same bass range as the main woofer but rolls off far before the main woofer does.

Remark: Filter sections mentioned here is not to be confused with the individual 2-pole filter sections that a higher-order filter consists of.

Classification based on components

Crossovers can also be classified based on the type of components used.

Passive

A passive crossover circuit is often mounted in a speaker enclosure to split up the amplified signal into a lower-frequency signal range and a higher-frequency signal range.

A passive crossover splits up an audio signal after it is amplified by a single power amplifier, so that the amplified signal can be sent to two or more driver types, each of which cover different frequency ranges. These crossover are made entirely of passive components and circuitry; the term "passive" means that no additional power source is needed for the circuitry. A passive crossover just needs to be connected by wiring to the power amplifier signal. Passive crossovers are usually arranged in a Cauer topology to achieve a Butterworth filter effect. Passive filters use resistors combined with reactive components such as capacitors and inductors. Very high-performance passive crossovers are likely to be more expensive than active crossovers since individual components capable of good performance at the high currents and voltages at which speaker systems are driven are hard to make.

Inexpensive consumer electronics products, such as budget-priced Home theater in a box packages and low-cost boom boxes, may use lower quality passive crossovers, often utilizing lower-order filter networks with fewer components. Expensive hi-fi speaker systems and receivers may use higher quality passive crossovers, to obtain improved sound quality and lower distortion. The same price/quality approach is often used with sound reinforcement system equipment and musical instrument amplifiers and speaker cabinets; a low-priced stage monitor, PA speaker or bass amplifier speaker cabinet will typically use lower quality, lower priced passive crossovers, whereas high-priced, high-quality cabinets typically will use better quality crossovers. Passive crossovers may use polypropylene, metalized polyester foil, or electrolytic capacitors. Inductors may have air cores, powdered metal cores, ferrite cores, or laminated silicon steel cores, and most are wound with enameled copper wire.

Some passive networks include devices such as fuses, PTC devices, bulbs or circuit breakers to protect the loudspeaker drivers from accidental overpowering (e.g., from sudden surges or spikes). Modern passive crossovers increasingly incorporate equalization networks (e.g., Zobel networks) that compensate for the changes in impedance with frequency inherent in virtually all loudspeakers. The issue is complex, as part of the change in impedance is due to acoustic loading changes across a driver's passband.

Two disadvantages of passive networks are that they may be bulky and cause power loss. They are not only frequency specific, but also impedance specific (i.e. their response varies with the electrical load that they are connected to). This prevents their interchangeability with speaker systems of different impedances. Ideal crossover filters, including impedance compensation and equalization networks, can be very difficult to design, as the components interact in complex ways. Crossover design expert Siegfried Linkwitz said of them that "the only excuse for passive crossovers is their low cost. Their behavior changes with the signal level-dependent dynamics of the drivers. They block the power amplifier from taking maximum control over the voice coil motion. They are a waste of time, if accuracy of reproduction is the goal."[6] Alternatively, passive components can be utilized to construct filter circuits before the amplifier. This implementation is called a passive line-level crossover.

Active

Implementation schematic of a three-way active crossover network for use with a stereo three-way loudspeaker system.

An active crossover contains active components in its filters, such as transistors and operational amplifiers.[1][2][7] In recent years, the most commonly used active device is an operational amplifier. In contrast to passive crossovers, which operate after the power amplifier's output at high current and in some cases high voltage, active crossovers are operated at levels that are suited to power amplifier inputs. On the other hand, all circuits with gain introduce noise, and such noise has a deleterious effect when introduced prior to the signal being amplified by the power amplifiers.

Active crossovers always require the use of power amplifiers for each output band. Thus a 2-way active crossover needs two amplifiers—one for the woofer and one for the tweeter. This means that a loudspeaker system that is based on active crossovers will often cost more than a passive-crossover-based system. Despite the cost and complication disadvantages, active crossovers provide the following advantages over passive ones:

Typical usage of an active crossover, though a passive crossover can be positioned similarly before the amplifiers.
  • a frequency response independent of the dynamic changes in a driver's electrical characteristics (e.g. from heating of the voice coil)
  • typically, the possibility of an easy way to vary or fine-tune each frequency band to the specific drivers used. Examples would be crossover slope, filter type (e.g., Bessel, Butterworth, Linkwitz-Riley, etc.), relative levels, etc.
  • better isolation of each driver from the signals being handled by other drivers, thus reducing intermodulation distortion and overdriving
  • the power amplifiers are directly connected to the speaker drivers, thereby maximizing amplifier damping control of the speaker voice coil, reducing consequences of dynamic changes in driver electrical characteristics, all of which are likely to improve the transient response of the system
  • reduction in power amplifier output requirement. With no energy being lost in passive components, amplifier requirements are reduced considerably (up to 1/2 in some cases), reducing costs, and potentially increasing quality.

Digital

Los crossovers activos se pueden implementar digitalmente usando un procesador de señal digital u otro microprocesador . [ 8 ] Usan aproximaciones digitales a circuitos analógicos tradicionales, conocidos como filtros IIR ( Bessel , Butterworth, Linkwitz-Riley , etc.), o usan filtros de respuesta de impulso finito (FIR) . [ 9 ] [ 10 ] Los filtros IIR tienen muchas similitudes con los filtros analógicos y son relativamente poco exigentes en recursos de CPU; los filtros FIR por otro lado generalmente tienen un orden más alto y, por lo tanto, requieren más recursos para características similares. Se pueden diseñar y construir para que tengan una respuesta de fase lineal , lo cual es considerado deseable por muchos involucrados en la reproducción de sonido. Sin embargo, hay desventajas: para lograr una respuesta de fase lineal, se incurre en un tiempo de retardo más largo que el que sería necesario con un filtro IIR o FIR de fase mínima. Los filtros IIR, que son por naturaleza recursivos, tienen la desventaja de que, si no se diseñan cuidadosamente, pueden entrar en ciclos límite, lo que resulta en distorsión no lineal.

Mecánico

Este tipo de crossover es mecánico y utiliza las propiedades de los materiales en un diafragma de altavoz para lograr el filtrado necesario. [ 11 ] Estos crossovers se encuentran comúnmente en altavoces de rango completo diseñados para cubrir la mayor parte posible de la banda de audio. Al acoplar el cono del altavoz a la bobina móvil a través de una sección flexible, que actúa como filtro, y al conectar directamente un pequeño y ligero cono difusor a la bobina, el cono principal no vibra a frecuencias más altas. El cono difusor responde a todas las frecuencias, pero debido a su menor tamaño, solo proporciona una salida útil a frecuencias más altas, implementando así una función de crossover mecánico. La cuidadosa selección de los materiales utilizados para el cono, el difusor y los elementos de suspensión determina la frecuencia de cruce y la efectividad del crossover. Estos crossovers mecánicos son complejos de diseñar, especialmente si se desea alta fidelidad. El diseño asistido por computadora ha reemplazado en gran medida el laborioso método de prueba y error que se utilizaba históricamente. Con el paso de los años, la elasticidad de los materiales puede variar, afectando negativamente a la respuesta en frecuencia del altavoz.

A more common approach is to employ the dust cap as a high-frequency radiator. The dust cap radiates low frequencies, moving as part of the main assembly, but due to low mass and reduced damping, radiates increased energy at higher frequencies. As with whizzer cones, careful selection of material, shape and position are required to provide smooth, extended output. High frequency dispersion is somewhat different for this approach than for whizzer cones. A related approach is to shape the main cone with such profile, and of such materials, that the neck area remains more rigid, radiating all frequencies, while the outer areas of the cone are selectively decoupled, radiating only at lower frequencies. Cone profiles and materials can be modeled using finite element analysis software and the results are predicted to excellent tolerances.

Speakers which use these mechanical crossovers have some advantages in sound quality despite the difficulties of designing and manufacturing them and despite the inevitable output limitations. Full-range drivers have a single acoustic center and can have relatively modest phase change across the audio spectrum. For best performance at low frequencies, these drivers require careful enclosure design. Their small size (typically 165 to 200 mm) requires considerable cone excursion to reproduce bass effectively. However, the short voice coils, which are necessary for reasonable high-frequency performance, can only move over a limited range. Nevertheless, within these constraints, cost and complications are reduced, as no crossovers are required.

Classification based on filter order or slope

Just as filters have different orders, so do crossovers, depending on the filter slope they implement. The final acoustic slope may be completely determined by the electrical filter or may be achieved by combining the electrical filter's slope with the natural characteristics of the driver. In the former case, the only requirement is that each driver has a flat response at least to the point where its signal is approximately −10dB down from the passband. In the latter case, the final acoustic slope is usually steeper than that of the electrical filters used. A third- or fourth-order acoustic crossover often has just a second-order electrical filter. This requires that speaker drivers be well behaved a considerable way from the nominal crossover frequency, and further that the high-frequency driver be able to survive a considerable input in a frequency range below its crossover point. This is difficult to achieve in actual practice. In the discussion below, the characteristics of the electrical filter order are discussed, followed by a discussion of crossovers having that acoustic slope and their advantages or disadvantages.

La mayoría de los filtros divisores de frecuencia de audio utilizan filtros eléctricos de primer a cuarto orden. Los filtros de orden superior no suelen implementarse en filtros pasivos para altavoces, pero a veces se encuentran en equipos electrónicos en circunstancias en las que su considerable coste y complejidad están justificados.

Primer orden

Los filtros de primer orden tienen una pendiente de 20 dB/ década (o 6 dB/ octava ). Todos los filtros de primer orden tienen una característica de filtro Butterworth. Muchos audiófilos consideran que los filtros de primer orden son ideales para los crossovers. Esto se debe a que este tipo de filtro es "transitorio perfecto", lo que significa que la suma de las salidas de paso bajo y paso alto transmite tanto amplitud como fase sin cambios en todo el rango de interés. [ 12 ] También utiliza la menor cantidad de componentes y tiene la menor pérdida de inserción (si es pasivo). Un crossover de primer orden permite que pase más contenido de señal que consiste en frecuencias no deseadas en las secciones LPF y HPF que las configuraciones de orden superior. Si bien los woofers pueden manejar esto fácilmente (aparte de generar distorsión en frecuencias superiores a las que pueden reproducir correctamente), los drivers de alta frecuencia más pequeños (especialmente los tweeters) son más propensos a dañarse, ya que no son capaces de manejar grandes entradas de potencia en frecuencias inferiores a su punto de cruce nominal.

En la práctica, los sistemas de altavoces con pendientes acústicas de primer orden reales son difíciles de diseñar porque requieren un gran ancho de banda de transductores superpuestos, y las pendientes poco pronunciadas implican que los transductores no coincidentes interfieren en un amplio rango de frecuencias y provocan grandes desplazamientos de respuesta fuera del eje.

Segundo orden

Los filtros de segundo orden tienen una pendiente de 40 dB/década (o 12 dB/octava). Dependiendo del diseño y los componentes utilizados, pueden presentar características de Bessel , Linkwitz-Riley o Butterworth. Este orden se emplea comúnmente en crossovers pasivos, ya que ofrece un equilibrio adecuado entre complejidad, respuesta y protección de los transductores de alta frecuencia. Al diseñarse con una disposición física alineada en el tiempo, estos crossovers presentan una respuesta polar simétrica , al igual que todos los crossovers de orden par.

Se suele pensar que siempre habrá una diferencia de fase de 180° entre las salidas de un filtro paso bajo (de segundo orden) y un filtro paso alto con la misma frecuencia de cruce. Por ello, en un sistema de dos vías, la salida de la sección de paso alto se conecta al transductor de alta frecuencia de forma invertida para corregir este problema de fase. En sistemas pasivos, el tweeter se conecta con polaridad opuesta al woofer; en los crossovers activos, la salida del filtro paso alto se invierte. En sistemas de tres vías, el transductor o filtro de rango medio se invierte. Sin embargo, esto generalmente solo se cumple cuando los altavoces tienen una amplia superposición de respuesta y sus centros acústicos están físicamente alineados.

Tercer orden

Los filtros de tercer orden tienen una pendiente de 60 dB/década (o 18 dB/octava). Estos crossovers suelen tener características de filtro Butterworth; la respuesta de fase es muy buena, la suma de niveles es plana y está en cuadratura de fase , similar a un crossover de primer orden. La respuesta polar es asimétrica. En la configuración original D'Appolito MTM , se utiliza una disposición simétrica de los transductores para crear una respuesta fuera del eje simétrica al usar crossovers de tercer orden. Los crossovers acústicos de tercer orden a menudo se construyen a partir de circuitos de filtro de primer o segundo orden.

Cuarto orden

Pendientes de cruce de cuarto orden mostradas en una medición de la función de transferencia de Smaart .

Los filtros de cuarto orden tienen una pendiente de 80 dB/década (o 24 dB/octava). Estos filtros son relativamente complejos de diseñar en forma pasiva, porque los componentes interactúan entre sí, pero el software moderno de diseño de optimización de cruces asistido por computadora puede producir diseños precisos. [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] Las redes pasivas de pendiente pronunciada son menos tolerantes a las desviaciones o tolerancias de los valores de las piezas, y más sensibles a la terminación incorrecta con cargas de controladores reactivos (aunque esto también es un problema con los cruces de orden inferior). Un cruce de cuarto orden con un punto de cruce de −6 dB y suma plana también se conoce como un cruce Linkwitz-Riley (llamado así por sus inventores [ 7 ] ), y se puede construir en forma activa mediante la conexión en cascada de dos secciones de filtro Butterworth de segundo orden. Las señales de salida de baja y alta frecuencia del crossover tipo Linkwitz-Riley están en fase, evitando así la inversión parcial de fase si las bandas de paso del crossover se suman eléctricamente, como ocurriría en la etapa de salida de un compresor multibanda . Los crossovers utilizados en el diseño de altavoces no requieren que las secciones de filtro estén en fase; las características de salida suaves se suelen lograr utilizando características de filtro de crossover asimétricas y no ideales. [ 5 ] Bessel, Butterworth y Chebyshev se encuentran entre las posibles topologías de crossover.

Estos filtros de pendiente pronunciada tienen mayores problemas con el sobreimpulso y la resonancia [ 16 ], pero tienen varias ventajas clave, incluso en su forma pasiva, como el potencial de un punto de cruce más bajo y una mayor capacidad de manejo de potencia para los tweeters, junto con una menor superposición entre los transductores, lo que reduce drásticamente el desplazamiento del lóbulo principal del patrón de radiación de un sistema de altavoces multivía con la frecuencia, [ 7 ] u otros efectos fuera del eje no deseados. Con una menor superposición de frecuencia entre transductores adyacentes, su ubicación geométrica relativa entre sí se vuelve menos crítica y permite más flexibilidad en la estética del sistema de altavoces o (audio en el automóvil) limitaciones prácticas de instalación.

Orden superior

Los filtros divisores de frecuencia pasivos con pendientes acústicas superiores al cuarto orden no son comunes debido a su coste y complejidad. En los filtros divisores de frecuencia activos y los sistemas de gestión de altavoces se encuentran disponibles filtros con pendientes de hasta 96 dB por octava.

Pedido mixto

Los filtros divisores de frecuencia también pueden construirse con filtros de orden mixto. Por ejemplo, un filtro paso bajo de segundo orden puede combinarse con un filtro paso alto de tercer orden. Estos filtros suelen ser pasivos y se utilizan por diversas razones, a menudo cuando los valores de los componentes se obtienen mediante optimización por ordenador. Un filtro divisor de frecuencia de orden superior para el tweeter puede ayudar a compensar el desfase temporal entre el woofer y el tweeter, causado por la falta de alineación de los centros acústicos.

Mellado

Existe una clase de filtros de cruce que producen respuestas nulas en las salidas de paso alto y paso bajo a frecuencias cercanas a la frecuencia de cruce. Dentro de sus respectivas bandas de rechazo, las salidas presentan una alta tasa de atenuación inicial, mientras que la suma de sus salidas tiene una respuesta plana de paso total. Sus dos salidas mantienen una diferencia de fase cero constante a través de la transición, lo que mejora su rendimiento de lóbulos con transductores de altavoz no coincidentes. [ 17 ]

Clasificación basada en la topología del circuito

Topologías de cruce en serie y en paralelo. Las secciones de filtro paso alto (HPF) y filtro paso bajo (LPF) para el cruce en serie se intercambian con respecto al cruce en paralelo, ya que aparecen en paralelo con los transductores de baja y alta frecuencia.

Paralelo

Los filtros divisores de frecuencia en paralelo son, con diferencia, los más comunes. Eléctricamente, los filtros están en paralelo, por lo que las distintas secciones de filtro no interactúan entre sí. Esto facilita el diseño de filtros divisores de frecuencia de dos vías, ya que, en términos de impedancia eléctrica, las secciones pueden considerarse independientes y las variaciones de tolerancia de los componentes quedan aisladas. Sin embargo, como en todos los filtros divisores de frecuencia, el diseño final depende de que la salida de los transductores sea acústicamente complementaria, lo que, a su vez, requiere una cuidadosa coincidencia de amplitud y fase del filtro divisor de frecuencia subyacente. Los filtros divisores de frecuencia en paralelo también tienen la ventaja de permitir la bicableación de los transductores , una característica cuyos beneficios son objeto de intenso debate.

Serie

En esta topología, los filtros individuales están conectados en serie, y un transductor o combinación de transductores está conectado en paralelo con cada filtro. Para comprender la ruta de la señal en este tipo de crossover, consulte la figura "Crossover en serie" y considere una señal de alta frecuencia que, durante un momento dado, tiene un voltaje positivo en el terminal de entrada superior en comparación con el terminal de entrada inferior. El filtro de paso bajo presenta una alta impedancia a la señal, y el tweeter presenta una baja impedancia; por lo tanto, la señal pasa a través del tweeter. La señal continúa hasta el punto de conexión entre el woofer y el filtro de paso alto. Allí, el filtro de paso alto presenta una baja impedancia a la señal, por lo que la señal pasa a través del filtro de paso alto y aparece en el terminal de entrada inferior. Una señal de baja frecuencia con una característica de voltaje instantáneo similar pasa primero a través del filtro de paso bajo, luego del woofer y aparece en el terminal de entrada inferior.

Derivado

Los filtros divisores de frecuencia derivados incluyen filtros divisores de frecuencia activos en los que una de las respuestas de cruce se deriva de la otra mediante el uso de un amplificador diferencial. [ 18 ] [ 19 ] Por ejemplo, la diferencia entre la señal de entrada y la salida de la sección de paso alto es una respuesta de paso bajo. Por lo tanto, cuando se utiliza un amplificador diferencial para extraer esta diferencia, su salida constituye la sección del filtro de paso bajo. La principal ventaja de los filtros derivados es que no producen diferencia de fase entre las secciones de paso alto y paso bajo en ninguna frecuencia. [ 20 ] Las desventajas son:

  1. que las secciones de paso alto y paso bajo a menudo tienen diferentes niveles de atenuación en sus bandas de rechazo , es decir, sus pendientes son asimétricas, [ 20 ] o
  2. que la respuesta de una o ambas secciones alcanza su máximo cerca de la frecuencia de cruce, [ 19 ] [ 21 ] o ambas.

En el caso (1), la situación habitual es que la respuesta de paso bajo derivada se atenúa a un ritmo mucho más lento que la respuesta fija. Esto requiere que el altavoz al que se dirige continúe respondiendo a señales en la banda de rechazo, donde sus características físicas pueden no ser las ideales. En el caso (2), ambos altavoces deben operar a niveles de volumen más altos a medida que la señal se acerca a los puntos de cruce. Esto consume más potencia del amplificador y puede provocar que los conos de los altavoces entren en un estado no lineal.

Modelos y simulación

Profesionales y aficionados tienen acceso a una amplia gama de herramientas informáticas que antes no estaban disponibles. Estas herramientas de medición y simulación permiten modelar y diseñar virtualmente diversas partes de un sistema de altavoces, lo que acelera considerablemente el proceso de diseño y mejora la calidad del sonido. Existen herramientas tanto comerciales como gratuitas, y su alcance también varía. Algunas se centran en el diseño del woofer y la caja acústica, así como en aspectos relacionados con el volumen y los puertos (si los hay), mientras que otras se enfocan en el filtro divisor de frecuencias y la respuesta en frecuencia. Algunas herramientas, por ejemplo, solo simulan la respuesta escalón del bafle.

In the period before computer modeling made it affordable and quick to simulate the combined effects of drivers, crossovers and cabinets, a number of issues could go unnoticed by the speaker designer. For instance, simplistic three-way crossovers were designed as a pair of two-way crossovers: the tweeter/mid-range and the other the mid-range/woofer sections. This could create excess gain and a 'haystack' response in the mid-range output, together with a lower than anticipated input impedance. Other issues such as improper phase matching or incomplete modeling of the driver impedance curves could also go unnoticed. These problems were not impossible to solve but required more iterations, time and effort than they do today.

See also

References

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