Los altavoces con más de un transductor necesitan un circuito electrónico que divida la señal musical a cada uno de los transductores. El crossover o filtro es el circuito que se encarga de realizar la división de frecuencias y puede ser pasivo o activo. El caso normal es el filtro pasivo, que viene integrado en todos los altavoces pasivos (que tengan más de un transductor) cualquiera que sea la marca. Pero, ¿Qué es y para que sirve? Descubre toda la información a continuación.

¿Qué es un filtro? ¿Cómo funciona?

"Los filtros son una herramienta electrónica que separa la señal de audio en dos o más rangos de frecuencia. Esto permite a las distintas frecuencias que llegan a la caja desde la fuente de audio dirigirse correctamente a los distintos transductores diseñados para operar a distintos rangos de frecuencia."

No todos los altavoces reproducen las frecuencias de la misma manera. Esta es la razón principal por la que los bafles tienen varios transductores, cada uno de ellos especializado en reproducir una determinada gama de frecuencias.

En el mercado, hay muchos tipos de bafles que incluyen diferentes altavoces. Los altavoces más comunes son los subwoofers, los woofers, midwoofers, medios y los tweeters. Los subwoofers reproducen las frecuencias de grave y subgrave, los woofers generalmente funcionan mejor para reproducir el grave y el medio-grave, los midwoofers tienen un rango de frecuencias amplio que incluye parte del grave y llega hasta el medio-alto, los medios están especializados en frecuencias de rango medio y los tweeters se destacan en la reproducción de agudos.

Cuando en casa nos disponemos a reproducir nuestras pistas de audio favoritas, los altavoces las reproducen incluyendo sonidos graves, medios y agudos para que la música suene lo mejor posible. Ahí es donde entran en juego los filtros. Nuestros bafles contienen los diferentes altavoces y el filtro dirige la señal (frecuencias) entre ellos, filtrándola a la/las frecuencia/s a las que haya sido diseñado.

Tipos de filtros: Filtros de cruce pasivo y filtros de cruce activos

Existen dos tipos de filtros, filtros pasivos y filtros activos:

Un filtro pasivo es el que se utiliza con más frecuencia y es la versión más simple del mismo. Estos utilizan una combinación de condensadores, inductores y resistencias para filtrar y dividir la señal proveniente del amplificador de potencia, para poder enviarla a dos o más altavoces (transductores). Este tipo de filtro se presenta en los altavoces estéreo, pero también son muy comunes en los altavoces de cine en casa.

Mientras que un filtro pasivo utiliza tan solo la electricidad presente en la señal que envía el amplificador, un filtro activo usa una fuente de alimentación separada.

Los equipos de Cine en casa y Surround utilizan un filtro de cruce para separar las frecuencias de subgrave y poder enviarlas al subwoofer, enviando el resto de frecuencias bajas, medias y altas al resto de bafles situados alrededor del oyente. Normalmente la señal recibida por cada bafle se separa por otro filtro de cruce pasivo para cada altavoz (transductor).

Debido a este requisito energético, los filtros de cruce activos se presentan en los altavoces que necesitan una fuente de alimentación (monitores auto amplificados o altavoces estéreo) También se aplican a barras de sonido, sistemas de cine en casa, sistemas de audio para todo el hogar y altavoces Bluetooth.

Construcción de un filtro

Pensar en como hacer el filtro es la parte más dura de construir un altavoz. Puede ser que ni siquiera exista un filtro que haga que dos altavoces funcionen juntos. Hay varias maneras de diseñar y confeccionar un filtro. Desgraciadamente, no vale con diseñar un filtro con el ordenador, construirlo y conectarlo directamente al altavoz. Trasladar la teoría a la realidad siempre requiere de unos conocimientos y resulta casi indispensable una herramienta que permita medir la respuesta que el filtro da al integrarse en el sistema transductores-recinto.

Por otro lado están los efectos no predecibles, en especial la capacidad del altavoz para reproducir parte de la banda que le corresponde sin crear distorsión o coloración. Esto sólo se puede comprobar experimentalmente.

En cuanto a las restricciones de potencia, si se pretenden realizar unos altavoces capaces de generar una presión sonora muy elevada y/o se van a utilizar en una sala muy grande, debe de tenerse en cuenta el modelo de tweeter utilizado y la frecuencia de corte del mismo debe situarse a una frecuencia elevada, y la pendiente del filtro debe ser como mínimo 12 dB/oct en todo caso. Hay otras restricciones derivadas que no son tan obvias. Por ejemplo, la resistencia DC de una bobina. Su potencia determina la cantidad de cobre de su sección, pero éste área es inversamente proporcional a su resistencia serie (Rdc), que interactúa de manera muy notable con los filtros.

Conviene tener la referencia auditiva de algún altavoz bueno o MUY bueno, porque después de horas de escucha, se pierde la noción de lo que está bien o mal.

Recomendaciones:

Es muy recomendable utilizar componentes de buena calidad.

Se recomienda utilizar resistencias de film metálico para la atenuación del tweeter.

Sobre las bobinas, a no ser que sea imprescindible, no es recomendable usar bobinas con núcleo de ferrita, sino de aire (el comportamiento de la ferrita no es del todo lineal frente a la corriente y se satura). La opción del núcleo de hierro es más interesante. Se usa para valores muy altos de inductancia, y no tiene buen comportamiento a alta frecuencia, pero para los filtros a frecuencias de menos de 350Hz es una opción adecuada. Una bobina con núcleo de aire de esos valores sería muy grande, y la relación calidad/precio no sería buena.

Otra cosa sobre las bobinas. En cualquier tipo de filtro, sea como sea, no se deben poner bobinas en el mismo plano NUNCA, los campos magnéticos se acoplan. Las bobinas deben colocarse perpendiculares, con ángulos de 90º. Esto reduce bastante la inducción entre ellas.

No es recomendable utilizar condensadores electrolíticos baratos, especialmente en agudos.

Para las mediciones, conviene tener algo que muestre la respuesta en frecuencia, como un buen micrófono, una grabación de ruido rosa y un analizador de frecuencias para el ordenador.

Los filtros se pueden montar sobre PCB, aunque las pistas tienen muy poco grosor y ofrecen más resistencia que los cables, además de que se degradan y se oxidan si no están protegidas con ceras o barnices. En el caso de que se oxiden, el óxido degrada la conducción del cobre muy rápido, por ser tan finas las pistas.

En caso de hacerlo en PCB, las pistas deben ser lo más grandes posible para evitar abrasiones del material.

Lo más recomendable es el cableado. Consiste en fijar los componentes sobre una tabla  y soldar los terminales con cable o directamente unos a otros.

También es recomendable usar conectores dorados de buena calidad, ya que los malos se oxidan y por ellos pueden pasar varios amperios.

Si tiene alguna duda o necesita una atención personalizada para crear su propio filtro, no dude en contactarnos.