t6 cajas acusticas

CAJAS ACÚSTICAS FILTROS DIVISORES

DE FRECUENCIA

INTRODUCCIÓN

BAFLE (DEFLECTOR) : Dispositivo que impide la interacción perjudicialentre las dos ondas generadas en la cara anterior y posterior de un altavoz,aumentando la distancia entre las dos caras de la membrana.

Cuando la longitud de la onda acústica que seva a reproducir es grande respecto de ladimensiones del altavoz

CORTOCIRCUITO ACÚSTICO

difracción alrededor del cono

Este fenómeno atenúa el nivel de sonido y provoca un rendimiento muypobre en las bajas frecuencias.

FILTROS DIVISORES DE FRECUENCIA

Para reproducir toda la gama de frecuencias de audio, lo lógico, es utilizarvarios altavoces para que cada uno de ellos trabaje en su zona adecuada.

FILTROS DIVISORES DE FRECUENCIAS : Su misión es separar lasfrecuencias del espectro de audio para entregar cada gama de frecuencias alaltavoz apropiado que saque el mayor rendimiento de ellas.

Clasificación:

� Filtros activos

� Filtros pasivos: estos se clasifican en:

• Filtros Paso-Bajos

• Filtros Paso-Altos

• Filtros-Paso-Banda

FILTROS DE CRUCE

Cada tipo de altavoz está diseñado para trabajar de manera óptima a determinadasfrecuencias.

Para eliminar las señales de frecuencias inadecuadas es necesario primero filtrar lasseñales que finalmente se aplicarán a cada altavoz.

Los filtros que se utilizan para este propósito se denominan filtros de cruce (crossover) ydividen el sonido en 2 ó 3 vías.

CARACTERÍSTICAS DE LOS FILTROS PASIVOSFrecuencia de corte:Frecuencia cuya amplitud es un 70,7 por 100 del valor de la amplitud máxima de la señal

tratada ó lo que es lo mismo, una caída de -3dB.

Este filtro pasivo está compuesto por una L y un C enparalelo (FPB), y por eso, tiene 2 frecuencias de corte.

En caso de filtros pasivos con una sola red pasiva(FPB ó FPA) existirá una sola frecuencia de corte.

En los filtros de 2 vías existe una frecuenciade cruce ó transición, donde la frecuencia decorte superior de la red de graves coincidecon la frecuencia de corte inferior de la red deagudos.

En los filtros de 3 vías existen 2 frecuenciasde cruce, una entre la banda de graves ymedios y otra, entre la banda de medios yagudos.

CARACTERÍSTICAS DE LOS FILTROS PASIVOS

Es la atenuación que presenta un filtro expresado en decibelios/octava.

Como se puedecomprobar, las distintascurvas se cruzan en -3dB(misma frecuencia decorte), pero laspendientes son diferentespara cada una.

Atenúa más el filtro demayor pendiente que, porlo tanto, es el másselectivo al poseer unaancho de banda másestrecho.

Pendiente de un filtro:

FILTROS PASIVOS DE 1º ORDEN

Filtros con pendiente de 6dB/octava (1 red R-C) con 2 vías

C en serie FPA

Un condensador en serie deja pasarlas altas frecuencias y bloquea lasbajas.

L en serie FPB

Una bobina en serie deja pasar lasbajas frecuencias y bloquea lasaltas.

FUNCIONAMIENTO DE UN FILTRO PASO BAJO 1º ORDEN

FUNCIONAMIENTO DE UN FILTRO PASO ALTO DE 1º ORDEN

FUNCIONAMIENTO DE UN FILTRO PASO BANDA DE 1º ORDEN

DISEÑO DE FILTROS DE PRIMER ORDEN

FILTROS DE 2 Y 3 VÍAS DE PRIMER ORDEN

EJEMPLO DE APLICACIÓN

Filtro con pendiente de 12dB/octava (2 redes R-C): más usuales y mejor pendiente.

Dos vías con altavoces conectados enparalelo:

Altavoz de graves: L1 en serie con elaltavoz (FPB) y C1 en paralelo con él(FPA).

Altavoz de agudos: C1 en serie (FPA)y L1 en paralelo con él (FPB).

Dos vías con altavoces conectados enserie:

Altavoz de graves: C2 en paralelocon el altavoz (FPA) y L2 en serie conél (FPB).

Altavoz de agudos: L2 en paralelo(FPB) y C2 en serie con él (FPA).

FILTROS PASIVOS DE 2º ORDEN

FILTROS DE 2 Y 3 VÍAS DE SEGUNDO ORDEN

Filtro de cruce 3 vías de segundo orden

COMPENSACIÓN DE LA RESPUESTA DE LOS FILTROS PASIVOS

La Z de carga de un filtro de cruce es la propia Z que presenta el altavoz.

Un filtro pasivo se diseña para una Z de carga determinada, de manera que si la Z decarga se modifica, las características del filtro también lo harán (atenuación, frecuencia decorte, etc…)

Esto obliga a que la Z del altavoz deba ser constante en el margen de funcionamiento delfiltro, cosa que no es cierta.


En el diseño de filtros para audio se utilizan diferentes estrategias para compensar larespuesta en frecuencia de la Z del altavoz.:

RED DE ATENUACIÓN

La sensibilidad del tweeter normalmente es mayor que la del woofer, por lo que enigualdad de condiciones el primero produce más sonido que el segundo.

Para solucionar este problema se utilizan las redes de atenuación (redes L-Pad), quedisipan parte de la potencia proporcionada por el amplificador.


RED DE COMPENSACIÓN EN FRECUENCIA

El objetivo de esta red es anular el efecto de la inductanciade la bobina, para evitar que la Z aumente con lafrecuencia.

Se denomina red de Zobel y puede eliminarse en losaltavoces de agudos porque la inductancia que tiene labobina es muy baja.

RED DE COMPENSACIÓN DE MÁXIMA Z

El objetivo de esta red es minimizar el efecto de la alta Z de unaltavoz a la frecuencia de resonancia y aprovechar mejor elmargen de frecuencias.

Se denomina filtro notch y se coloca en serie o en paralelocon los altavoces de medios y agudos para eliminar el pico deZ a la frecuencia de resonancia.

EJEMPLO DE LA COMPENSACIÓN DE LA RESPUESTA DE UN FI LTRO

Potencia admisible: el límite de potencia eléctrica que pueden admitir loscomponentes de los filtros determina la potencia eléctrica admisible porel filtro.

Impedancia: las características del filtro (frecuencia de corte y pendiente deatenuación) se cumplen únicamente para una impedancia de cargadeterminada, partiendo de la cual se ha realizado todo el diseño.

Atenuación: hay crossover que llevan incorporada una atenuación opcionalen la vía de agudos; prestación muy útil si tenemos en cuenta que losaltavoces de agudos tienen una mayor sensibilidad que los altavoces degraves.

Ecualización: Hay modelos que incorporan la posibilidad de realizar unaecualización opcional en determinadas frecuencias. Dicha ecualizaciónconsiste en modificar la función de transferencia del filtro de modo que lafrecuencia de corte sea más alta ó más baja (dependiendo del filtro).

CARACTERÍSTICAS DE LOS FILTROS PASIVOS

EJEMPLOS FILTROS PASIVOS COMERCIALES BEYMA

F200: Especificaciones TécnicasTipo 2 víasFrec. Cruce (Hz) 400Potencia admisible (RMS) 300 wImped. BF 8 ohms.Imped. HF 8 ohms.Pendiente 6·12dB/oct. Atenuación HF 0 DbEcualización 0 dB

Tipo paso-altoFrec. Cruce(Hz) 3000Potencia admisible (RMS) 300 w Imped. BF 8 ohms.Imped. HF 8 ohms.Pendiente 18dB/oct.Atenuación HF 0,-3dBEcualización 0 dB


F130: Especificaciones Técnicas


3V HIFI: Especificaciones TécnicasTipo 3 víasFrec. Cruce(Hz) 800-5000Potencia admisible (RMS) 300 wImped. BF 8 ohms.Imped. HF 8 ohms.Pendiente 12·12·6dB/oct.Atenuación HF 0 dBEcualización 0 dB

EJEMPLOS FILTROS

FILTROS DIVISORES DE FRECUENCIA

Filtros pasivos:� Están formados por L y C (Z variable con la frecuencia), dejan pasar una banda del

espectro de audio.� Forman redes pasivas que se sitúan entre el amplificador y los altavoces (se alojan

dentro de las cajas acústicas).� Los más utilizados por ser los más económicos.� Funcionan a baja Z y alta potencia.� Toda la potencia debe pasar a través de ellos, y hace que se pierda potencia.

Filtros activos:� Multiamplificación (cada altavoz tiene su amplificador)� El filtro se sitúa entre el preamplificador y el amplificador de potencia.� Funciona en alta Z y baja potencia.� No maneja potencias elevadas y tiene mayores pendientes de atenuación.� Permiten un ajuste de sus parámetros más importantes de forma independiente.� Aplicaciones profesionales.� Más caros.

RECINTOS ACÚSTICOS Ó CAJAS ACÚSTICAS

Recinto infinito o Bafle perfecto:

� Se denomina así a la instalación realizada de tal forma que la radiación posterior se emiteen un recinto de gran volumen independiente de la estancia donde se desea utilizar suemisión frontal. Es el caso de los altavoces empotrados en techo, huecos de armarios, ..

� En sonorización es muy habitual este montaje, y la calidad de reproducción de tonosgraves sólo depende de la frecuencia de resonancia del altav oz.

RECINTOS ACÚSTICOS Ó CAJAS ACÚSTICASRecinto Cerrado, Bafle cerrado ó Caja acústica:

� Para separar las dos ondas generadas por el altavoz (anterior y posterior) se encierra elaltavoz dentro de una caja cerrada revestida interiormente de material absorbente.

� Esta disposición mejora las condiciones acústicas, aunque reduce el rendimiento.

Una caja acústica puede adoptar muchas formas y estar construida en diversos materialespero su diseño se ajustará a una de estas tres variantes:

a) Caja de Compresión.

No poseen ninguna comunicación conel exterior por lo que el aire atrapadodentro actúa de elemento decompresión, colaborando en lasuspensión del altavoz.

Son muy utilizadas en Alta Fidelidad,dada su amplia y homogénearespuesta en bajas frecuencias.


b) Caja abierta.

� Estas construidas en madera y presentan aberturas o rendijas en su parte posterior.

� Se utilizan algunas veces en sonorización y en cadenas musicales de bajo precio.

� Su respuesta en bajas frecuencias es limitada.


c) Cajas de Graves o Bass-Reflex .

� Estas cajas incorporan una salidade aire, mediante un tubo oconducto que tiene la propiedad deaprovechar parte de la energíaacústica procedente de la caraposterior del altavoz y sumarla a lafrontal.

� Este efecto se utiliza solamenteen bajas frecuencias y permiteconseguir hasta 3 dB supletorios deaumento de eficiencia en unaestrecha gama de frecuencias.

� Se usan en sonorizaciónasociadas normalmente a elevadosniveles de potencia, y en altafidelidad.

COLUMNAS ACÚSTICAS

Una columna acústica es la agrupación de varios altavoces de las mismascaracterísticas, con el fin de variar el ángulo de cobertura. El resultado secomporta como un único altavoz con un ángulo de cobertura vertical menor ymás directivo

Se utiliza en locales con muchareverberación donde no se puede hacerun tratamiento acústico de sus paredes,evitando las reflexiones sobre el techo yel suelo.

PROYECTOR DE SONIDO

Es un recinto de forma tubular, equipado con un altavoz de banda ancha, de diámetrotípico comprendido entre 4” a 7”.

Es un dispositivo muy directivo y de sensibilidad elevada, superior a los 90dB/w/m y demediana potencia, 10 a 20w.

Es un altavoz para posiciones elevadas de hasta 6m de altura y en recintos interiorescon niveles elevados de ruido ambiente.

TROMPETAS Ó BOCINAS

Ventajas de la bocina sobre los sistemasdirectos:

• Mayor rendimiento

• Se utiliza menos potencia eléctrica

• Menores desplazamientos del cono

• Reducción de la distorsión

Inconveniente:

• Mala respuesta a las frecuencias graves(no se utilizan).

• Peor calidad de sonido.

Cuanta mayor apertura tenga su sección transversal desde la garganta hacia laboca, más directivas son y menos atenuación sufrirán las baj as frecuencias.

Los tweeter con bocina se utilizan para adaptar suimpedancia acústica con la del aire, y así, aumentar surendimiento.

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