Redes cruzadas pasivas frente a activas

Para optimizar las capacidades de rendimiento de un altavoz, debe operar dentro del rango de frecuencia para el que fue diseñado. Un woofer o subwoofer no podrá reproducir frecuencias altas con precisión. Un tweeter se autodestruirá si le pides que intente reproducir frecuencias graves. Por este motivo, utilizamos sistemas de altavoces de tres y cuatro vías en la mayoría de los vehículos. Eso significa usar redes cruzadas.

El propósito de un cruce es dividir las frecuencias que lo atraviesan. Vamos a profundizar hasta la cintura en las ventajas y desventajas de los cruces comúnmente utilizados en los conjuntos de altavoces de los componentes del sistema de audio del automóvil.

Cómo funciona una red cruzada pasiva

Una red cruzada pasiva es un componente o grupo de componentes que se instala en los cables de los altavoces entre un amplificador y un altavoz. El comportamiento de estos componentes atenúa porciones de la señal que van al propio altavoz. Cuatro componentes se utilizan comúnmente en redes pasivas:condensadores, inductores, resistencias y dispositivos de protección.

La combinación y configuración de estos componentes se utilizan para crear una red de filtros de paso bajo, paso alto o paso banda. Las resistencias se utilizan para atenuar la salida de los dispositivos o, a veces, se utilizan como parte de un circuito de corrección de impedancia dependiente de la frecuencia llamado red Zobel. Algunos fabricantes incluyen bombillas, diodos o algún tipo de resistencia de temperatura positiva para limitar la cantidad de voltaje que recibe un tweeter. Han estado disponibles redes activas completamente pasivas (pero eso fue un largo tiempo atrás).

Cómo funciona un crossover activo

Un crossover activo es un dispositivo que modifica una señal de audio antes del amplificador. Funciona solo con señales de preamplificador o de nivel de línea. Los cruces activos combinan amplificadores operacionales, resistencias y condensadores para alterar diferentes rangos de frecuencia de la señal. A diferencia de las redes pasivas, los cruces activos pueden diseñarse para aumentar el nivel de la señal, pero solo en el caso de filtros autoamplificados. Las redes activas suelen incluir otras funciones, como controles de nivel remotos y circuitos de refuerzo de graves.

Beneficios de los cruces pasivos

Vale la pena señalar que cada red pasiva está diseñada para funcionar en una frecuencia específica para un altavoz específico. Si cambias de altavoz, el filtro no responderá de la misma manera. En algunos casos, si la impedancia del altavoz es significativamente diferente de aquella para la que se diseñó la red, el altavoz puede dañarse o partes de la red pueden dañarse.

Las redes pasivas son fáciles de usar. Pasa un cable desde su amplificador a la entrada de la red, luego conecta cada altavoz a la salida. Aparte de montar la red en un lugar seco que esté libre de vibraciones, eso es todo lo que debe considerar.

Algunas redes pasivas incluyen alguna forma de atenuación del nivel de salida. La mayoría usa un interruptor de dos o tres posiciones. Algunos usan puentes. Una red de gama extremadamente alta puede incluir un L-pad variable o un potenciómetro para capacidades de ajuste extremadamente fino.

Los cruces pasivos le permiten dividir la potencia de un solo canal de amplificador para controlar dos altavoces diferentes. Menos canales de amplificador pueden reducir drásticamente el costo del sistema, ya que solo necesita un par de canales de amplificador para hacer funcionar un conjunto completo de altavoces.

Limitaciones de cruces pasivos

Dado que una red de cruce pasivo está diseñada para una frecuencia específica, una vez que se eligen y ensamblan las piezas, no hay manera de cambiar esa frecuencia sin introducir piezas nuevas o adicionales.

Diseñar un crossover pasivo puede ser algo complejo. Las redes más simples se basan en algunas suposiciones básicas sobre la impedancia de cada altavoz en la frecuencia de cruce. Es difícil diseñar una red que compense la compleja carga reactiva que crean los altavoces a medida que se mueven. Requiere un software de modelado computarizado y una forma de medir la impedancia y la respuesta de frecuencia del altavoz a diferentes niveles de excitación.

Los cruces pasivos de alta calidad están diseñados para una distancia y un ángulo específicos entre el woofer y el tweeter. Si la red está diseñada para que los altavoces estén muy separados, acercar los altavoces hará que las señales se sumen incorrectamente. Incluso cambiar el ángulo de un altavoz puede tener un efecto dramático en la respuesta de frecuencia en el punto de cruce.

Las redes cruzadas pasivas tienen limitaciones en la cantidad de energía que pueden manejar. Los campos magnéticos creados en un inductor tienen un límite. El voltaje aplicado a un capacitor también tiene un límite. Las redes cruzadas pueden sobrecalentarse y fallar si se les envía demasiada energía.

Las redes cruzadas pasivas consumen energía. Usar un sistema de altavoces con una red pasiva no es tan eficiente como uno que usa una red de filtro activo. La eficiencia general de la red cruzada depende de su complejidad y la calidad de los componentes utilizados en la red.

Las redes cruzadas pasivas son algo susceptibles al ruido. Si pasa un cable con una señal de CA más allá del inductor en una red pasiva, la red puede captar fácilmente esa señal y agregarla a la señal de audio. Es importante elegir una ubicación segura para montar redes cruzadas pasivas.

Beneficios de los cruces activos

La mayoría de las redes cruzadas activas son ajustables. Eso significa que al girar una perilla o mover un interruptor, puede cambiar la frecuencia de cruce. Esta flexibilidad hace que los crossovers activos sean adecuados para usar con casi cualquier sistema de altavoces. La mayoría de los crossovers activos también incluyen controles de nivel, por lo que puede ajustar fácilmente el nivel del rango medio y el tweeter para compensar las diferentes ubicaciones de montaje.

A los crossovers activos no les importa cuán poderosos sean sus amplificadores porque procesan la señal antes de que ingrese al amplificador. Los cruces activos tampoco son muy sensibles a las variaciones de temperatura, por lo que pueden ser muy precisos todo el tiempo. Si uno de los canales de los amplificadores en un sistema de cruce activo se satura, la distorsión solo afecta a ese único canal.

Desafíos de los crossovers activos

Debido a que los crossovers activos tienen un diseño universal, poder establecer las frecuencias de cruce con precisión puede ser un desafío. Las etiquetas de los potenciómetros son notoriamente imprecisas. La mayoría de los cruces activos tienen pendientes de atenuación fijas. No puede cambiar estas pendientes para compensar las características de respuesta o las variaciones de ubicación. A menos que el fabricante de los parlantes lo proporcione, o usted tenga una amplia experiencia en la medición de la respuesta electromecánica y acústica del conjunto de parlantes, saber a qué frecuencia cruzar los parlantes puede ser difícil. Demasiado bajo y corre el riesgo de dañar el tweeter. Demasiado alto y obtienes distorsión desde el rango medio. Muchas combinaciones de altavoces también requieren la superposición o la superposición de las frecuencias de cruce para producir una respuesta plana.

Un crossover activo requiere un canal de amplificador dedicado para cada altavoz. Estos requisitos de canales adicionales pueden aumentar el costo de diseñar un sistema.

La solución perfecta

Si no hay límite para su presupuesto, la solución de cruce ideal para un conjunto de altavoces es un cruce activo con un Digital Procesador de sonido realizando el filtrado. Un DSP ofrecerá frecuencias de cruce ajustables, y la mayoría ofrece alineaciones y pendientes de cruce ajustables.

Independientemente de lo que elija, es una buena idea pasar algún tiempo con un RTA de alta resolución para asegurarse de que su sistema esté configurado para la respuesta más suave y plana posible en la frecuencia de cruce.