Cómo determinar la frecuencia de cruce de los altavoces: Guía completa

Los crossovers (divisores de frecuencia) pueden ser definitivamente un poco confusos cuando intentas conseguir el mejor sonido posible. ¡Desde luego no ayuda que algunos fabricantes de altavoces no den información clara o útil!

En este artículo fácil de entender, te explicaré:

• Los fundamentos importantes de los crossovers de altavoces
• Cómo determinar la frecuencia de cruce que necesitas
• Cómo saber la frecuencia para muchos tipos de crossovers que quieras usar
• Tablas prácticas de frecuencias de cruce que puedes usar ya mismo

Sigue leyendo para aprender lo que necesitas para un mejor sonido.

¿Qué hace un crossover de altavoz? ¿Por qué son útiles?

Los crossovers de altavoz tienen varias funciones con el objetivo principal de mejorar la calidad de sonido:

• Bloquear frecuencias de sonido no deseadas que los altavoces no pueden producir bien (y que causan distorsión o pueden dañarlos).
• Dividir una señal musical para enviar ciertas porciones de sonido al altavoz más adecuado para ello.

Por ejemplo, los tweeters son sensibles a los graves y no pueden producir frecuencias medias, así que no queremos alimentarlos con graves de subwoofer especialmente con alta potencia. Un crossover hace posible bloquear estos graves dañinos (y causantes de distorsión).

Del mismo modo, otros tipos de altavoces como woofers o subwoofers suenan terriblemente cuando los alimentas con frecuencias altas que son más adecuadas para un tweeter. De forma similar, podemos usar un crossover de paso bajo para filtrar (bloquear efectivamente) ese rango de sonido no deseado para un sonido limpio y agradable.

Esto es especialmente importante para subwoofers ya que están diseñados para y funcionan mejor con graves puros solamente. En ese caso, se usa un crossover de paso bajo y se ajusta a una frecuencia de corte más baja para conseguir ese gran sonido que te encanta.

Los crossovers de altavoz son muy, muy comunes en muchos sistemas de altavoces domésticos o de coche, especialmente gabinetes de 2 vías o sets de componentes.

¿Cómo funcionan los crossovers de altavoz?

Los crossovers funcionan usando un comportamiento interesante encontrado en condensadores e inductores:

• Los condensadores dejan pasar frecuencias altas más fácilmente (a medida que la frecuencia disminuye, su oposición al flujo de electricidad aumenta). Esto se debe a un principio llamado reactancia capacitiva.
• Los inductores dejan pasar frecuencias bajas más fácilmente (a medida que la frecuencia aumenta, su oposición al flujo de electricidad aumenta). Esto es debido a la reactancia inductiva.

Los condensadores e inductores pueden usarse juntos para crear filtros más efectivos y dividir el rango de sonido producido por un altavoz. Esto es extremadamente común en sistemas de altavoces de 2 vías domésticos o de coche.

Usando fórmulas matemáticas, los diseñadores de crossovers pueden elegir los valores de componentes correctos necesarios para un crossover particular que sea el más adecuado para los altavoces a usar.

Por ejemplo, cuando frecuencias musicales bajas (graves) pasan a través de un filtro de paso alto, la resistencia total es muy alta, lo que significa que hay muy poca salida al altavoz. Cuando hay frecuencias altas presentes, la resistencia es mucho menor y estas señales pasan al altavoz sin problema.

Los altavoces tienen diferentes rangos de sonido para los que están mejor adaptados, también conocido como respuesta en frecuencia. Esta limitación se usa cuando se diseñan los crossovers.

¿Qué es el punto de cruce del altavoz?

El punto de cruce del altavoz normalmente se llama frecuencia de cruce, a menudo escrito como "Fc". El punto de cruce del altavoz es la frecuencia de corte más allá de la cual las frecuencias de audio son bloqueadas para que no lleguen a los altavoces.

En términos técnicos, la frecuencia de cruce se encuentra usando el punto de -3 decibelios (dB) desde la salida de un circuito de crossover. En términos de potencia eléctrica, el punto de reducción de 3dB es la frecuencia a la que la potencia al altavoz se reduce a la mitad.

Más allá de la frecuencia de cruce (el punto -3dB), la salida disminuirá cada vez más cuanto más lejos esté la frecuencia de sonido del corte. Por ejemplo, para un crossover de paso alto de -6dB por octava, si la frecuencia de corte es 1kHz:

• El altavoz tendrá una salida de -3dB a 1kHz.
• A una octava de distancia (500Hz), la salida será -6dB.
• En frecuencias aún más lejanas, la salida será casi 0 decibelios.

Los crossovers no son perfectos en su funcionamiento

En un mundo perfecto, los crossovers bloquearían el 100% del sonido que no quieres que llegue a los altavoces pasado ese punto. Sin embargo, los crossovers no son perfectos. Atenúan, o reducen, la salida de sonido pasado la frecuencia de cruce. Por esto tienen una pendiente suavemente curvada que puedes visualizar en un gráfico.

Las pendientes de crossover se describen en términos de su pronunciación, lo que describe qué tan efectivos son bloqueando frecuencias de sonido. Se enumeran en términos de dB por octava y siempre son múltiplos de 6dB. Eso es porque los crossovers usan etapas, o secciones, cada una de las cuales usa un solo condensador o inductor con una reducción de 6dB por cada sección.

Nota: Una octava es una forma de describir un punto o rango de frecuencias de audio. Una octava es la mitad o el doble de una frecuencia y suelen marcarse en frecuencias estándar.

Ejemplo: 60Hz, 120Hz… 1KHz, 2KHz, etc.

¿Qué son crossovers de 1er, 2do y 3er orden?

Los crossovers de orden superior usan secciones adicionales de condensador e inductor juntas que se "apilan" para un corte más efectivo. Los crossovers de orden superior usan matemáticas ligeramente diferentes pero la operación básica es exactamente la misma.

• Crossovers de -12dB/octava son de los más comunes y son un buen compromiso entre bloquear frecuencias de audio y coste de componentes. Muchos amplificadores de coche o domésticos con crossover electrónico integrado ofrecen pendiente de 12dB.
• Crossovers de -6dB/octava son el mínimo a usar y no tan efectivos como otros.
• Crossovers de -18dB y orden superior son mucho más pronunciados en su corte pero no necesarios en muchos casos.

Cuando se trata del punto de cruce para los propios altavoces, depende de varias cosas diferentes como verás abajo.

Cómo determinar la frecuencia de cruce para altavoces

Hay algunas formas de saber qué frecuencias de cruce deberías usar con altavoces:

• La respuesta en frecuencia del altavoz encontrada en las especificaciones si se proporciona.
• El tipo y tamaño de los altavoces que tienes (tweeters vs woofers, cono pequeño vs cono grande, etc.).
• Recomendaciones del fabricante.

En muchos casos, acabarás usando 2 o más de las cosas arriba para obtener los mejores resultados. Para mantener las cosas organizadas, dividiré la info abajo en 2 tipos según el tipo de crossover usado.

1. Encontrar la frecuencia de cruce para crossovers de primer orden (en línea)

Los bloqueadores de graves como se les llama son un tipo de crossover en línea de 1er orden (etapa única) usado con tweeters o altavoces pequeños para bloquear graves. Si no sabes la frecuencia de cruce, puedes calcularla tú mismo con solo un poco de matemáticas.

Los crossovers de primer orden usan un solo condensador o inductor en línea. Algunos de los usos más comunes son:

• Usar un condensador en línea para tweeters o un condensador grande para bloquear graves a altavoces pequeños.
• Usar un inductor en línea para filtrar agudos a un altavoz de medios.

Para saber qué frecuencia necesitas (asumiendo que no sabes ya cuál es), puedes empezar revisando la calificación de respuesta en frecuencia del altavoz en las especificaciones. El problema aquí es que los fabricantes a veces listan las frecuencias que un altavoz puede técnicamente producir, no el rango real de sonido que pueden producir bien.

Usando un gráfico de respuesta en frecuencia

Cuando tienes un gráfico de respuesta en frecuencia disponible, puedes ver el rango de sonido que un altavoz puede y no puede producir bien (como una salida de volumen mucho menor en la parte inferior del gráfico mostrado aquí). Elige una frecuencia de cruce alejada de este rango de respuesta pobre.

Si tienes la suerte de tener un gráfico de respuesta en frecuencia con los altavoces que quieres usar, puedes ver las áreas donde tienen una salida pobre. Estas son las áreas que querrás evitar. Para hacerlo, elige una frecuencia de cruce alejada de este rango.

Del ejemplo arriba, vemos que el tweeter mostrado tiene buena salida hasta alrededor de 2 kiloHertz (2kHz). Sabiendo eso, querrremos elegir una frecuencia de cruce que sea al menos 2kHz o superior.

Usando frecuencias de cruce recomendadas

Algunos fabricantes incluyen un rango de frecuencia recomendado para uso. En ese caso, es fácil usar esto como guía. Para el ejemplo de arriba, elegirías una frecuencia de cruce de al menos 3.5kHz, que resulta ser una muy común.

Qué tener en cuenta

Por desgracia, muchos fabricantes listan la respuesta en frecuencia (rango) de los altavoces basándose en el rango de sonido que pueden producir pero no producen bien. Por ejemplo:

• Altavoces pequeños de rango completo o medios pueden listarse como funcionando hasta 35Hz (rango de graves bajos). Sin embargo, los altavoces pequeños casi nunca pueden producir regiones de graves bajos bien.
• Altavoces de medios o woofers de uso general pueden listarse como soportando frecuencias altas en el rango de agudos (tweeter). Por ejemplo, 4kHz o incluso más. Sin embargo, los woofers o altavoces de medio-graves casi nunca rinden bien para frecuencias altas.

En ambos casos, ignora estas calificaciones inusuales de respuesta en frecuencia alta y revisa el gráfico de respuesta si se proporciona.

Como algunas frecuencias de cruce son tan comunes, he hecho una tabla (listada abajo, siguiente sección) que te quita el trabajo. Puedes usarlas como guía en la mayoría de casos.

2. Encontrar la frecuencia de cruce para crossovers de 2do orden o superior (sistemas de 2 vías o mayores)

En el caso de sistemas de altavoces de 2 o 3 vías, es un poco más complicado pero no mucho. En este caso, es un compromiso entre el crossover correcto para tanto el woofer como el tweeter.

Para sistemas de altavoces de 2 o 3 vías, la frecuencia de cruce correcta es un punto medio que permite a ambos trabajar juntos sin hueco en el sonido producido. En otras palabras, querrrás elegir una frecuencia de cruce que permita a ambos rendir en su rango óptimo.

Ejemplo de crossover de 2 vías

En la imagen de ejemplo arriba puedes ver algunos altavoces típicos junto con su rango de uso recomendado. Para determinar el crossover que necesitamos, podemos elegir uno que sea una combinación de:

• Por debajo de la frecuencia máxima recomendada para el woofer.
• Por encima de la frecuencia mínima recomendada o especificada para el tweeter.

En este caso, como a menudo ocurre, esto sería un punto medio alrededor de 3,000 Hertz o 3,500 Hertz. Podemos usar cualquiera ya que es probable que haya piezas de crossover listas para comprar, facilitando armar nuestro propio sistema de altavoces.

Sistemas de 3 vías

Los sistemas de 3 vías son similares a los de 2 vías con la diferencia de que el crossover del medio (midrange) es de tipo paso banda. Similar a un set de 2 vías, elegiremos una frecuencia de cruce intermedia en el rango de trabajo del midrange vs tweeter y del midrange vs woofer también. (Ver mis recomendaciones abajo)

¿Cuál es una buena frecuencia de cruce para altavoces? Guías y tabla

La buena noticia es que la mayoría de las veces estarás bien usando las frecuencias de corte más comunes listadas abajo basadas en el tamaño o tipo de altavoz. Eso es porque los altavoces y sistemas de altavoces se usan tan a menudo de la misma manera que las frecuencias de corte más comunes suelen aplicarse.

Puedes determinar frecuencias de cruce para tus altavoces, tanto de coche como domésticos, usando las tablas que he proporcionado abajo.

Tabla de frecuencias de cruce para altavoces de estéreo doméstico

Tipo de altavoz/sistema	Frecuencia de cruce
Subwoofer	80Hz paso bajo. (Recomendación THX también)
Altavoces frontales principales/torre (pequeños)	60 a 80Hz paso alto. Funcionan mejor con subwoofer para complementarlos.
Altavoces frontales principales/torre (grandes)	40 – 60Hz paso alto.
Central o surround (pequeños)	100-120Hz paso alto. Estos altavoces son muy pobres para graves.
Central o surround (medianos/grandes)	50-60Hz paso alto.
Altavoces de pared o satélite mini	100-120Hz paso alto.
Sistemas de 2 vías	3kHz a 3.5kHz. Frecuencia de cruce muy común
Sistemas de 3 vías	3.5kHz (medio/agudo) & 500Hz (medio/grave)

Tabla de frecuencias de cruce para altavoces de estéreo de coche

Tipo de altavoz/sistema	Frecuencia de cruce
Subwoofers	70-80Hz paso bajo
Altavoces frontales/traseros rango completo o componentes	~56-60Hz paso alto para bloquear graves bajos
Tweeters	3-3.5kHz paso alto
Altavoces de medios/woofer (principales)	1kHz-3.5kHz para bloquear sonidos de rango tweeter
Sistemas de 2 vías	3kHz a 3.5kHz. Frecuencia de cruce muy común
Sistemas de 3 vías	3.5kHz (medio/agudo) & 500Hz (medio/grave)

Algunas pautas generales son:

• Para altavoces pequeños domésticos o de coche (4", 5 1/4", 6 1/2" etc) usa un crossover de paso alto alrededor de ~56-60Hz para bloquear graves de baja frecuencia. Esto ayudará a prevenir distorsión y podrás alimentar los altavoces con más potencia y volumen con gran claridad de sonido.
• Los subwoofers necesitan una señal de graves pura que puedes conseguir usando un crossover de paso bajo alrededor de 70 a 80Hz.
• Los tweeters generalmente son buenos para 3kHz o superior, así que frecuencias de corte de 3kHz o 3.5kHz suelen ser excelentes opciones.

Cómo encontrar la frecuencia de cruce desde un crossover de altavoz

¿Qué pasa si ya tienes un crossover de altavoz pero no sabes cuál es la frecuencia de cruce? La buena noticia es que en muchos casos puedes averiguarlo basándote en el valor del componente y la impedancia del altavoz.

Para hacerlo, necesitarás saber:

• El valor de un condensador (en Faradios) o bobina de inductor (en Henrios) para un crossover en línea simple ("1er orden").
• Para crossovers de 2 vías u otros es muy similar pero requiere un poco más de investigación.

Cómo determinar la frecuencia de cruce del altavoz

1. Crossovers de condensador o inductor de orden único (en línea)

Usando las fórmulas mostradas arriba puedes calcular la frecuencia de cruce para un altavoz dado.

Para crossovers en línea de paso alto o paso bajo, podemos calcular la frecuencia si sabemos los Ohmios del altavoz y la capacitancia o inductancia. El proceso es el mismo en ambos casos.

Ejemplo #1

Impedancia del altavoz = 8Ω, condensador = 47 microFaradios.

Fc = 1/(2 x 3.14159 x 8 x .000047) = 423Hz (aprox 400Hz).

Ejemplo #2

Impedancia del altavoz = 4Ω, inductor = 4 miliHenrios (.004H).

Fc = 4/(2 x 3.14159 x .004) = 159Hz (aprox 150Hz).

2. Crossovers de 2 vías o 3 vías

Los crossovers de 2 y 3 vías son un poco diferentes por varias razones. Por desgracia, porque hay diferentes tipos y a veces los fabricantes tienen diseños o características diferentes, pueden ser muy difíciles de averiguar a veces. En otras palabras, no hay una buena forma de averiguar la frecuencia de corte para un crossover de 2 o 3 vías.

Sin embargo, a menudo hay algunas cosas que puedes hacer para averiguar la frecuencia de cruce aproximada y llegar "al terreno de juego". Usaré un de 2 vías como ejemplo ya que son tan comunes y porque los de 3 vías son muy similares pero con una sección de crossover adicional.

Usando equipo de prueba para determinar frecuencia de cruce

Si tienes la suerte de tener equipo de prueba como osciloscopio y generador de señal a mano, puedes aplicar una señal de entrada al lado de entrada con altavoces o resistencias del mismo valor de Ohmios adjuntos. Cambia gradualmente la frecuencia del generador y anota el punto en que la señal de salida comienza a disminuir.

Cuando la tensión de salida disminuye a la mitad, ese es el punto de 3dB y has encontrado la frecuencia de cruce. Por desgracia, la mayoría de gente no tiene acceso a equipo de prueba, así que necesitan un enfoque diferente.

Usando calculadora de crossover y "conjeturas educadas"

Pasé mucho tiempo intentando averiguar varios crossovers que he tenido y por desgracia, como pueden variar tanto, puede ser extremadamente difícil averiguar su frecuencia de cruce. Hay varias razones:

• Algunos crossovers reducen el volumen en el tweeter añadiendo una resistencia en línea. Esto afecta al valor de las piezas usadas porque la impedancia del altavoz cambia cómo funciona un crossover.
• Las piezas instaladas en un crossover no siempre tienen sus valores impresos.
• Diferentes diseños de crossover (Linkwitz-Riley, Butterworth, Bessel, etc.) usan diferentes valores.
• Puede ser difícil averiguar el diseño de un crossover solo mirándolo.
• Algunos crossovers de 2 o 3 vías mezclan crossover de 2º orden para tweeter y 1er orden para woofer en el mismo diseño.

Mi consejo es intentar elegir una mejor frecuencia de cruce de las que proporcioné antes e introducir los valores de Ohmios del altavoz y seguir desde ahí.

Un buen crossover (simple y fácil de seguir) para usar es este: https://www.erseaudio.com/Second-Order-2-Way

Cómo usar la calculadora de crossover

Por ejemplo, empieza con un número entero como 3,000 Hz para un crossover de 2 vías para la frecuencia de "mejor conjetura". Pulsa el botón necesario para calcular valores de crossover para las diferentes frecuencias.

Revisa uno de los valores de condensador (normalmente los de la parte superior de la placa son para el tweeter) y cambia la frecuencia de cruce por varios cientos de Hertz si inicialmente está muy lejos del valor de condensador resultante mostrado en los valores calculados.

Una vez hecho eso, intenta cambiar los 3,000 Hz a 2,500 Hz o 3,500 Hz si el valor de condensador mostrado es muy diferente. Una vez no esté extremadamente lejos, empieza a cambiarlo más de cerca (por ejemplo, cámbialo en 250Hz cada vez o incluso 100Hz).

Una vez que lo tengas relativamente cerca, deberías tener una mejor idea de cuál es la frecuencia de cruce aproximada. Ten en cuenta que si están usando una resistencia en serie con la salida del tweeter, deberías añadir eso a la casilla de entrada de impedancia (Ohmios) del altavoz porque eso hace diferencia por el doble.

(Nota: debido a los diferentes diseños que hay, puede que necesites seleccionar Linkwitz-Riley, Butterworth, Bessel, o Chebechev y probar esos también si están disponibles)

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