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¿Que es un crossover y para que sirve?

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¿Que es un crossover y para que sirve?

Mensaje por Admin el Mar Feb 26, 2013 10:35 am

Información general

Un filtro de cruce es un circuito divisor de frecuencias. Se trata de un dispositivo capaz de filtrar las frecuencias a la entrada, para obtener a la salida una determinada banda de frecuencias. El margen que ocupe esta banda dependerá de la configuración del propio sistema. Se trata de una red divisora de frecuencias, es decir, separa la señal procedente de una fuente de sonido en "franjas" de frecuencias (altas, altas-medias, medias, bajas, etc). En audio se utilizan dos tipos de crossovers: los Activos que dividen la señal antes de ser amplificada y los Pasivos que la dividen después de ser amplificadas (salida a los altavoces).

Existen varios tipos de filtros de cruce en acústica, pero por lo general pertenecen a una de las siguientes clases.


Clasificación
Clasificación basada en el número de secciones del filtro

En las especificaciones del altavoz, se ve a menudo un indicador clasificado como "N-way" de los altavoces. N es un número entero positivo mayor que 1, e indica el número de secciones del filtro. Un cruce de 2 vías consta de un paso bajo y un filtro de paso alto. Un crossover de 3 vías se construye como una combinación de paso bajo, paso-banda y filtros de paso alto (LPF, BPF y HPF, respectivamente). La sección de BPF es a su vez una combinación de secciones HPF y LPF. 4 (o más) crossovers manera no son muy comunes en el diseño de altavoces, principalmente debido a la complejidad que implica, que generalmente no se justifica por un mejor rendimiento acústico.

Una sección adicional HPF pueden estar presentes en una "N-way", un cruce de altavoces para proteger al conductor de menor frecuencia de frecuencias más bajas de lo que pueden manejar. Este cruce tendría un filtro pasa banda para el conductor de menor frecuencia. Del mismo modo, el conductor de mayor frecuencia pueden tener una sección de LPF de protección para evitar daños de alta frecuencia, aunque esto es mucho menos común.


Clasificación basada en componentes

Un crossover también se pueden clasificar con base en el enfoque de diseño, por el tipo de componentes utilizados.

Pasivos

Un crossover pasivo

Un crossover pasivo está hecho de componentes pasivos, organizado con mayor frecuencia en una tipología de Cauer para lograr un filtro Butterworth. los filtros pasivos usan resistencias no reactivas combinado con componentes reactivos, tales como condensadores e inductores. Muchos crossovers pasivos de alto rendimiento tienden a ser más caros que los filtros activos ya que los componentes individuales capaces de buen rendimiento con altos corrientes y voltajes en el que los sistemas de altavoces son conducidos son difíciles de hacer, y caro. Polipropileno, láminas de poliéster metalizado, y los condensadores electrolíticos de papel son comunes. Inductores pueden tener núcleos de aire, los núcleos de polvo de metal, núcleos de ferrita, o núcleos laminados de acero de silicio, y la mayoría son herida con hilo de cobre esmaltado. Algunas redes pasivas incluyen dispositivos tales como fusibles, dispositivos de PTC, bulbos o disyuntores para proteger a los conductores del altavoz. los crossovers pasivos más modernos incorporan redes de estabilización (por ejemplo, las redes Zobel) que compensan los cambios en la impedancia con la frecuencia inherente en prácticamente todos los altavoces. El tema es complejo, como parte del cambio en la impedancia es debido a los cambios de carga acústica a través de banda de paso del conductor.

Así, de forma negativa, las redes pasivas pueden ser voluminosos y causar la pérdida de potencia. No son sólo de la frecuencia específica, sino también de la impedancia específica. Esto evita que el intercambio con los sistemas de altavoces de diferentes impedancias. Ideal para filtros de cruce, incluida la compensación de la impedancia y las redes de la igualdad, puede ser muy difícil de diseñar, como los componentes que interactúan de maneras complejas. Un diseñador experto en crossovers Siegfried Linkwitz dijo de ellos que "la única excusa para usar crossovers pasivos es su bajo coste. Sus cambios de conducta con la dinámica de la señal dependiente del nivel de los controladores. Impiden que el amplificador de potencia pueda tomar el máximo control sobre el movimiento de la bobina de voz. Son una pérdida de tiempo, si la exactitud es el objetivo.

Por otra parte, los componentes pasivos pueden ser utilizados para la construcción de circuitos de filtro antes de que el amplificador. Esto se conoce como crossover pasivo de nivel de línea.

Activo

Un crossover activo contiene componentes activos (es decir, aquellos con ganancia) en sus filtros. En los últimos años, el dispositivo más comúnmente usado activo es un amplificador operacional; crossovers activos que son operados en los niveles adecuados para entradas del amplificador de potencia en contraste con crossovers pasivos que actúan después de la salida del amplificador de potencia de gran intensidad y en algunos casos de alto voltaje. Por otra parte, todos los circuitos con el aumento de introducir ruido y el ruido tiene un efecto más nocivo cuando se introduce antes de la señal que se amplifica por los amplificadores de potencia. El uso típico de un crossover activo, a través de un filtro pasivo puede ser colocado de manera similar antes de los amplificadores

Los filtros de cruce activos siempre requieren el uso de amplificadores de potencia para cada banda de salida. Así que, un cruce de 2 vías activa necesita dos amplificadores, uno para el woofer y otro para el tweeter. Esto significa que un sistema de cruce basado en activos a menudo va a costar más que un sistema de cruce de base pasiva, aunque ninguno de los amplificadores se necesita para proporcionar una salida lo más alto para un nivel sonoro equivalente del rango completo de frecuencias,con un amplificador de potencia, lo que reduce los precios. Las desventajas de precio y complicación de filtros activos se compensan con los beneficios siguientes:

Una respuesta independiente de la frecuencia de los cambios dinámicos en las características eléctricas de un conductor.
Por lo general, la posibilidad de una manera fácil de modificar o ajustar cada banda de frecuencia a los conductores específico usado. Ejemplos de ello serían la pendiente de cruce, tipo de filtro (por ejemplo, Bessel, Butterworth, etc), los niveles relativos, ...
Aislamiento de cada conductor de las señales a cargo de los conductores, lo que reduce la distorsión y las sobrecargas
Los amplificadores de potencia están conectados directamente a los controladores de los altavoces, lo que se maximiza la amortiguación del amplificador de control de la bobina móvil del altavoz, lo que reduce las consecuencias de los cambios dinámicos en las características del conductor eléctrico, todos los cuales tienden a mejorar la respuesta transitoria del sistema
Reducción en el requerimiento de potencia de salida del amplificador. Sin la energía que se pierde en componentes pasivos, los requisitos de amplificador se reducen considerablemente (hasta 1 / 2 en algunos casos), la reducción de costes y, potencialmente, incrementar la calidad.

Digital Divisores de frecuencia activos pueden ser implementados digitalmente usando un chip o microprocesador DSP entre otros. Se puede usar por lo tanto para aproximaciones digitales a los tradicionales circuitos analógicos, conocido como filtros IIR (Bessel, Butterworth, Linkwitz-Riley, etc), o que utilizan respuesta al impulso finita (FIR) de los filtros. filtros IIR tienen muchas similitudes con filtros analógicos y son relativamente poco exigente de recursos de CPU, filtros FIR por el contrario suelen tener un orden superior y por lo tanto requieren más recursos para las mismas características. Pueden ser diseñados y construidos para que tengan una respuesta de fase lineal, lo que se considera deseable por muchos implicados en la reproducción de sonido. Hay desventajas cuando-con el fin de lograr una respuesta de fase lineal, un tiempo de retardo ya se incurre en lo que sería necesario con un IIR o mínimo filtros FIR de fase. filtros IIR, que son por naturaleza recursiva tienen el inconveniente de que si no es cuidadosamente diseñado que puede entrar en los ciclos límite resultante de la distorsión no-lineal.

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