Cómo determinar la frecuencia de cruce de los altavoces

Los crossovers definitivamente pueden ser un poco confusos cuando intentas obtener el mejor sonido posible. ¡Seguro que no ayuda que algunos fabricantes de altavoces no brinden información clara o útil!

En este artículo fácil de entender, explicaré:

• Los aspectos básicos importantes de los cruces de altavoces
• Cómo determinar la frecuencia de cruce del altavoz que necesita
• Cómo saber la frecuencia de muchos tipos de cruces de altavoces que le gustaría usar
• Prácticas tablas de frecuencias cruzadas que puede usar de inmediato

Siga leyendo para aprender lo que necesita saber para obtener un mejor sonido.

¿Qué hace un cruce de parlantes? ¿Por qué son útiles?

Los cruces de parlantes tienen varias funciones con el objetivo principal de mejorar la calidad del sonido:

• Bloquea las 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 de rango medio, por lo que no queremos utilizarlos con graves de subwoofer especialmente con alta potencia. Un cruce de parlantes hace posible el bloqueo de estos graves dañinos (y que causan distorsiones).

Asimismo, otro tipo de altavoces como woofers o subwoofers suenan absolutamente horrible cuando los maneja con frecuencias más altas que son más adecuadas para un tweeter. Del mismo modo, podemos usar un cruce de paso bajo para filtrar (bloquear efectivamente) ese rango de sonido no deseado para obtener un sonido limpio y agradable.

Esto es especialmente importante para los subwoofers, ya que están diseñados y funcionan mejor solo con graves puros. En ese caso, se usa un cruce de paso bajo y se configura en una frecuencia de corte más baja para obtener ese gran sonido que amas.

Los cruces de parlantes son muy, muy comunes en muchos sistemas de parlantes para el hogar o el automóvil, especialmente en gabinetes de parlantes de 2 vías o conjuntos de parlantes de componentes.

¿Cómo funcionan los cruces de altavoces?

Los cruces de parlantes funcionan usando un comportamiento interesante que se encuentra en capacitores e inductores:

• Los capacitores pasan frecuencias más 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 pasan frecuencias más bajas más fácilmente (a medida que aumenta la frecuencia, aumenta su oposición al flujo de electricidad). Esto se debe a la reactancia inductiva.

Los condensadores y los inductores se pueden usar juntos para crear filtros más efectivos y dividir el rango de sonido producido por un altavoz. Esto es extremadamente común en los sistemas de altavoces de audio de 2 vías para el hogar o el automóvil.

Mediante el uso de fórmulas matemáticas, los diseñadores de cruces pueden elegir los valores correctos de las piezas necesarias para un cruce de parlantes en particular que se adapte mejor a los parlantes que se utilizarán.

Por ejemplo, cuando las frecuencias musicales más 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 más altas, la resistencia es mucho menor y estas señales pasan al altavoz sin problemas.

Los altavoces tienen diferentes rangos de sonido para los que son más adecuados, también conocidos como respuesta de frecuencia . Esta limitación se utiliza cuando se diseñan cruces.

¿Cuál es el punto de cruce del altavoz?

El punto de cruce del altavoz normalmente se denomina frecuencia de cruce , a menudo escrito como “Fc .” El punto de cruce de los altavoces es la frecuencia de corte más allá de la cual se bloquean las frecuencias de audio para que no lleguen a los altavoces.

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

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

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

Los crossovers no son perfectos en su funcionamiento

En un mundo perfecto, los cruces bloquearían el 100 % del sonido que no desea que llegue a los altavoces más allá de ese punto. Sin embargo, los cruces no son perfectos. atenuan , o reducir, la salida de sonido más allá de la frecuencia de cruce. Debido a esto, tienen una pendiente suavemente curvada que puedes visualizar en un gráfico.

Las pendientes de cruce se describen en términos de su inclinación, lo que describe cuán efectivos son para bloquear las frecuencias de sonido. Se enumeran en términos de dB por octava y siempre son múltiplos de 6dB. Esto se debe a que los cruces usan etapas o secciones, cada una de las cuales usa un solo capacitor o inductor con una reducción de 6dB para cada sección.

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

Ejemplo:60Hz, 120Hz…1KHz, 2KHz, etc.

¿Qué son los cruces de primer, segundo y tercer orden?

Los cruces de orden superior utilizan secciones adicionales de condensadores e inductores juntas que están "apiladas" para un corte más efectivo. Los cruces de orden superior usan matemáticas ligeramente diferentes, pero la operación básica es exactamente la misma.

Los cruces
• -12dB/octava son algunos de los más comunes y son un buen compromiso entre el bloqueo de frecuencias de audio y el costo de las piezas. Muchos amplificadores domésticos o para automóviles con cruce electrónico incorporado ofrecen una pendiente de 12 dB.
• Los cruces de -6dB/octava son los mínimos para usar y no son tan efectivos como otros.
• -18dB y cruces de orden superior son mucho más pronunciados en su corte, pero no son necesarios en muchos casos.

Cuando se trata del punto de cruce de los altavoces, depende de varias cosas diferentes, como verá a continuación.

Cómo determinar la frecuencia de cruce de los altavoces

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

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

En muchos casos, terminará usando 2 o más de las cosas anteriores para obtener los mejores resultados. Para ayudar a mantener las cosas organizadas, dividiré la información a continuación en 2 tipos según el tipo de cruce de altavoces utilizado.

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

Los bloqueadores de graves, como se les llama, son un tipo de cruce en línea de primer orden (etapa única) que se usa con tweeters o altavoces más pequeños para bloquear los graves. Si no conoce la frecuencia de cruce, puede calcularla usted mismo usando solo un poco de matemática.

Los cruces de primer orden utilizan 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 los graves en altavoces pequeños.
• Uso de un inductor en línea para filtrar los agudos a un altavoz de rango medio.

Para saber qué frecuencia necesita (suponiendo que aún no sepa cuál es), puede comenzar por verificar la calificación de respuesta de frecuencia del altavoz en las especificaciones. El problema aquí es que los fabricantes de parlantes a veces enumeran las frecuencias que un parlante puede técnicamente producir, no el rango real de sonido que pueden producir bien.

Usando un gráfico de respuesta de frecuencia

Cuando tiene un gráfico de respuesta de frecuencia disponible, puede ver el rango de sonido que un altavoz puede y no puede producir bien (como una salida de volumen de sonido mucho más baja en la parte inferior del gráfico que se muestra aquí). Elija una frecuencia de cruce alejada de este pobre rango de respuesta.

Si tiene la suerte de tener un gráfico de respuesta de frecuencia con los altavoces que le gustaría usar, puede ver las áreas donde tienen una salida deficiente. Estas son las áreas que querrás evitar. Para hacerlo, elija una frecuencia de cruce fuera de este rango.

En el ejemplo anterior, podemos ver que el tweeter que se muestra tiene una buena salida hasta por debajo de los 2 kilohercios (2 kHz). Sabiendo que querremos elegir una frecuencia de cruce de al menos 2 kHz o más.

Uso de las frecuencias de cruce recomendadas

Algunos fabricantes incluyen un rango de frecuencia recomendado para su uso. En ese caso, es fácil usar esto como una guía. Para el ejemplo que se muestra arriba, elegiría una frecuencia de cruce de al menos 3,5 kHz, que resulta ser muy común.

A qué prestar atención

Desafortunadamente, muchos fabricantes enumeran la respuesta de frecuencia (rango) de los altavoces en función del rango de sonido que pueden producir pero que no producen bien. Por ejemplo:

• Los altavoces pequeños de rango completo o de rango medio se pueden enumerar con un rendimiento de hasta 35 Hz (rango de graves de gama baja). Sin embargo, los altavoces pequeños casi nunca pueden producir bien regiones de bajos más bajos.
• Los altavoces de rango medio o los woofers de uso general pueden aparecer como soporte de frecuencias altas en el rango de agudos (tweeter). Por ejemplo, 4kHz o incluso más. Sin embargo, los altavoces de graves o medios bajos casi nunca funcionan bien para las frecuencias altas.

En ambos casos, ignore estas clasificaciones de respuesta de frecuencia más altas inusuales y verifique el gráfico de respuesta si se proporciona.

Debido a que algunas frecuencias de cruce son tan comunes, he creado una tabla (enumerada a continuación, en la siguiente sección) que le facilita el trabajo. Puede usarlos como guía en la mayoría de los casos.

2. Encontrar la frecuencia de cruce para cruces de segundo orden o superiores (sistemas de altavoces de 2 vías o más grandes)

En el caso de los 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 el woofer y el tuitero

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

Ejemplo de cruce de altavoces de 2 vías

En la imagen de ejemplo anterior, puede ver algunos altavoces típicos junto con su rango de uso recomendado. Para determinar el cruce de altavoces 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 suele ocurrir, sería un punto medio en torno a los 3.000 Hertz o los 3.500 Hertz. Podemos usar cualquiera de los dos, ya que es probable que haya piezas de crossover listas para comprar, lo que facilita la creación de nuestro propio sistema de altavoces.

Sistemas de altavoces de 3 vías

Los sistemas de altavoces de 3 vías son similares a los de 2 vías, con la diferencia de que el cruce medio (rango medio) es del tipo de paso de banda. De manera similar a un conjunto de altavoces de 2 vías, elegiremos una frecuencia de cruce intermedia en el rango de trabajo del rango medio frente al tweeter y el rango medio frente al woofer también. (Vea mis recomendaciones a continuación)

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

La buena noticia de que la mayoría la mayor parte del tiempo, podrá usar las frecuencias de corte más comunes que se enumeran a continuación según el tamaño o el tipo de altavoz. Esto se debe a que los parlantes y los sistemas de parlantes se usan con mucha frecuencia de la misma manera que se aplican las frecuencias de corte más comunes.

Puede determinar las frecuencias de cruce para sus altavoces, tanto para el automóvil como para el hogar, usando las tablas que proporcioné a continuación.

Tabla de frecuencias de cruce de altavoces estéreo domésticos

Tipo/sistema de altavoz	Frecuencia de cruce
Subwoofer	80 Hz bajo pasar. (Recomendación de sonido THX también)
Altavoces frontales tipo torre/principal (pequeños)	60 a 80 Hz de paso alto. Funciona mejor con un subwoofer para complementarlos.
Altavoces frontales tipo torre/principal (grandes)	40 - 60 Hz de paso alto.
Sonido central o envolvente (pequeño)	100-120Hz paso alto. Este tipo de altavoces son muy malos para los graves.
Sonido central o envolvente (mediano/grande)	50-60Hz paso alto.
Altavoces de pared o minisatélite	100-120 Hz paso alto.
Sistemas de altavoces de 2 vías	3kHz a 3.5KHz. Frecuencia de cruce muy común
Sistemas de altavoces de 3 vías	3,5 kHz (medios/agudos) y 500 Hz (medios/woofer)

Tabla de frecuencias cruzadas de los altavoces del estéreo del automóvil

Tipo/sistema de altavoz	Frecuencia de cruce
Subgraves	70-80Hz paso bajo
Frontal/trasero full-range o componentes	~56-60 Hz de paso alto para bloquear los graves graves
Twitters	3-3.5kHz paso alto
Altavoces de gama media o woofer (principal)	1kHz-3.5kHz para bloquear los sonidos del rango del tweeter
Sistemas de altavoces de 2 vías	3kHz a 3.5KHz. Frecuencia de cruce muy común
Sistemas de altavoces de 3 vías	3,5 kHz (medios/agudos) y 500 Hz (medios/woofer)

Algunas pautas generales son:

• Para altavoces pequeños para el hogar o el automóvil (4″, 5 1/4″, 6 1/2″, etc.), use un cruce de paso alto alrededor de ~56-60 Hz para bloquear los graves graves. Esto ayudará a evitar la distorsión y podrá impulsar los altavoces con más potencia y volumen con una gran claridad de sonido.
• Los subwoofers necesitan una señal de graves pura que puede lograr mediante el uso de un cruce de paso bajo alrededor de 70 a 80 Hz.
• Los tweeters generalmente son buenos para alrededor de 3kHz o más, por lo que las frecuencias de corte de 3kHz o 3,5kHz suelen ser excelentes opciones.

Cómo encontrar la frecuencia de cruce del cruce de un altavoz

¿Qué sucede si ya tiene un cruce de parlantes pero no sabe cuál es la frecuencia de cruce? La buena noticia es que, en muchos casos, puede averiguar cuál es en función del valor de la pieza y la impedancia del altavoz.

Para hacerlo, necesitará saber:

• El valor de un condensador (en faradios) o una bobina inductora (en Henries) para un cruce en línea simple ("primer orden").
• Para cruces de altavoces de 2 vías u otros, es muy similar pero requiere un poco más de investigación.

Cómo determinar la frecuencia de cruce de los altavoces

1. Cruces de condensadores o inductores de orden único (en línea)

Usando las fórmulas que se muestran arriba, puede calcular la frecuencia de cruce para un altavoz determinado.

Para cruces en línea de paso alto o paso bajo, podemos calcular la frecuencia si conocemos los ohmios del altavoz y la capacitancia o inductancia. Es el mismo proceso en cualquier caso.

Ejemplo 1

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

FC =1/(2 x 3,14159 x 8 x 0,000047) =423 Hz (alrededor de 400 Hz). Ejemplo #2

Impedancia del altavoz =4 Ω, inductor =4 miliHenries (0,004 H).

FC =4/(2 x 3,14159 x 0,004) =159 Hz (alrededor de 150 Hz).

2. Cruce de 2 o 3 vías

Los cruces de 2 y 3 vías son un poco diferentes por varias razones. Desafortunadamente, debido a que hay diferentes tipos y porque a veces los fabricantes tienen diferentes diseños o características, pueden ser muy difícil de entender a veces. En otras palabras, no hay gran manera de averiguar la frecuencia de corte para un cruce de 2 o 3 vías.

Sin embargo, a menudo hay algunas cosas que puede hacer para averiguar la frecuencia de cruce aproximada y colocarla dentro del “campo de béisbol”. Usaré uno de 2 vías como ejemplo ya que son muy comunes y porque los de 3 vías son muy similares pero con una sección cruzada adicional.

Uso de equipos de prueba para determinar la frecuencia de cruce de un altavoz

Si tiene la suerte de tener a mano equipos de prueba como un osciloscopio y un generador de señales, puede aplicar una entrada de señal al lado de entrada con altavoces o resistencias del mismo valor de ohmios conectados. Cambie gradualmente la frecuencia del generador de señal y observe el punto en el que la señal de salida comienza a disminuir.

Cuando la salida de voltaje disminuye a la mitad, ese es el punto de 3dB y ha encontrado la frecuencia de cruce. Desafortunadamente, la mayoría de las personas no tienen acceso a equipos de prueba, por lo que necesitan un enfoque diferente.

Uso de una calculadora de cruce de altavoces y "suposiciones fundamentadas"

Gasté mucho mucho de tiempo tratando de descubrir varios cruces de altavoces que he tenido y, lamentablemente, dado que pueden variar tanto, puede ser extremadamente difícil de averiguar su frecuencia de cruce. Hay varias razones por las que:

• Algunos cruces reducen el volumen del tweeter agregando una resistencia en línea. Esto afecta el valor de las partes utilizadas porque la impedancia del altavoz cambia la forma en que funciona un cruce.
• Las piezas instaladas en un crossover no siempre tienen sus valores impresos.
• Diferentes diseños de cruce (Linkwitz-Riley, Butterworth, Bessel, etc.) usan valores diferentes.
• Puede ser difícil descifrar el diseño de un crossover con solo mirarlo.
• Algunos cruces de 2 o 3 vías combinan tweeter de segundo orden y cruces de woofer de primer orden en el mismo diseño.

Mi consejo es intentar elegir la mejor frecuencia de cruce entre las que proporcioné anteriormente e ingresar los valores de ohmios del altavoz y luego continuar desde allí.

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

Cómo usar la calculadora de cruce

Por ejemplo, comience con un número entero como 3000 Hz para un cruce de 2 vías para la frecuencia de inicio de "mejor suposición". Haga clic en el botón necesario para calcular los valores de cruce de los altavoces para las diferentes frecuencias de cruce.

Compruebe uno de los valores del condensador (por lo general, los que se encuentran en la parte superior de la placa de circuito son para el tweeter) y cambie la frecuencia de cruce en varios cientos de hercios si inicialmente está camino. apagado para el valor del capacitor resultante que se muestra en los valores calculados.

Una vez que haya hecho eso, intente cambiar el cruce de 3000 Hz a 2500 Hz o 3500 Hz si el valor del capacitor que se muestra es muy diferente. Una vez que no esté muy lejos, comience a cambiarlo más de cerca (por ejemplo, cámbielo en 250 Hz a la vez o incluso en 100 Hz).

Una vez que lo acerque relativamente, debería tener una mejor idea de cuál es la frecuencia de cruce aproximada. Tenga en cuenta que si están usando una resistencia en serie con la salida del tweeter, debe agregarla al cuadro de entrada de impedancia del altavoz (ohmios) porque eso hace una diferencia el doble.

(Nota: debido a los diferentes diseños que existen, es posible que deba seleccionar Linkwitz-Riley, Butterworth, Bessel o Chebechev y probarlos también si están disponibles)

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