UNIDAD DE TRABAJO Nº2. INSTALACIONES DE MEGAFONÍA UNIDAD DE TRABAJO Nº2.1. Descripción de Componentes. Simbología FILTROS Introducción. En el tema de ALTAVOCES, el apartado 2.4 hacia referencia a los “tipos de altavoces según su utilidad” para obtener un sonido de alta calidad. Pues bien, mediante la asociación de varios componentes (bobinas y condensadores) y aprovechando las características de respuesta a la corriente alterna, se obtienen unos circuitos denominados “Filtros de frecuencia”. TIPOS DE FILTROS

Filtro Paso Bajo. Filtro Paso Alto. Filtro Paso Banda. Filtro Elimina Banda.

Filtro Paso Bajo. Permite el paso de las frecuencias inferiores a una frecuencia crítica, denominada frecuencia de corte (fc).

Filtro Paso Alto. Permite el paso de las frecuencias superiores a una frecuencia crítica, denominada frecuencia de corte (fc).

Filtro Paso Banda. Dispone de dos frecuencias de corte, una inferior (fci) y otra superior (fcs), que definen el margen que se transferirá desde la entrada a la salida. A menudo dispone de una frecuencia de resonancia (fo).

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Filtro Elimina Banda. Dispone de dos frecuencias de corte, una inferior (fci) y otra superior (fcs), que definen el margen que serán bloqueadas. A menudo dispone de una frecuencia de resonancia (fo).

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Filtros divisores de frecuencia. Con ellos, se consiguen “separar” la gama de frecuencias (graves, medios, agudos) que deben reproducir cada uno de los altavoces y además “igualar” las curvas de respuesta y de impedancia, trabajar las rotaciones de fase y conseguir “un mayor rendimiento” en la calidad de la reproducción del sonido. Estos filtros se realizan teniendo en cuenta la frecuencia de corte (fc) del altavoz, que es aquélla en la que el altavoz disminuye su “presión acústica”. También se tendrá en cuenta la frecuencia de resonancia (fr) del altavoz, ya que llegado ha este punto, se produce también una atenuación debido a la “falta de flexibilidad de la suspensión” del altavoz. Deben evitarse frecuencias de corte inferiores (fci) de los altavoces a las recomendadas por el fabricante del filtro, ya que la potencia que debe soportar el altavoz en ese caso será mayor. En general, se utilizan como filtros divisores de frecuencia los filtros pasivos y los filtros activos. Nosotros sólo estudiaremos los “filtros pasivos”. Filtros Pasivos. Están constituidos por componentes inductivos y capacitivos (bobinas y condensadores) que consiguen discriminar las señales que deben reproducir los altavoces en función de su frecuencia. Consiguen un mayor rendimiento en la calidad de la reproducción del sonido. Se intercalan entre la salida del amplificador y los altavoces. Normalmente están alojados en el interior de las “cajas acústicas”. Funcionan a baja impedancia y alta potencia.

Figura 2. Diagrama de bloques de un filtro pasivo.

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2.1.

Características de los Filtros Pasivos.

2.1.1. Número de vías. -. Filtros de dos vías. -. Filtros de tres vías. 2.1.1.1. Filtros de dos vías. Los filtros de dos vías son de “resistencia constante”, donde la impedancia Ro es constante e igual a √ L/C para “todo el espectro de audio”. Ro = √ L/C = CONSTANTE La “frecuencia de cruce” (crossover) se produce cuando Xl = Xc = Ro. Utilizan dos altavoces (dos vías) graves y agudos. Los hay con una “pendiente de atenuación” de “6 dB/octava”. Figura 2.1.1.1. (6dB).

a)

b)

Figura 2.1.1.1. (6dB) a) Circuito de un filtro divisor de frecuencias paralelo de dos vías para las frecuencias de graves y de agudos con una pendiente de 6 dB/octava. b) Circuito de un filtro de dos vías conectando a los altavoces en serie.

Existen otros con una “pendiente de atenuación” de “12 dB/octava”. Figura 2.1.1.1. (12dB).

Figura 2.1.1.1. (12dB) a) Circuito de un filtro divisor de frecuencia paralelo de dos vías para las frecuencias de graves y agudos con una pendiente de 12 dB/octava. b) Circuito de un filtro de dos vías conectando a los altavoces en serie.

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2.1.1.2. Filtros de tres vías. Utilizan tres altavoces (tres vías) graves, medios y agudos. Los filtros de tres vías se utilizan generalmente para HI-FI. Tienen dos “frecuencia de cruce” (crossover). Los hay con una “pendiente de atenuación” de “6 dB/octava”. Figura 2.1.1.2.(6dB).

Figura 2.1.1.2. (6dB) a) Circuito de un filtro divisor de frecuencias paralelo de tres vías para las frecuencias de graves, medios y agudos con una pendiente de 6 dB/octava. b) Circuito de un filtro de tres vías conectando a los altavoces en serie.

Existen otros con una “pendiente de atenuación” de “12 dB/octava”. Figura 2.1.1.2. (12dB).

Figura 2.1.1.2. (12dB) a) Circuito de un filtro divisor de frecuencia paralelo de tres vías para las frecuencias de graves, medios y agudos con una pendiente de 12 dB/octava. b) Circuito de un filtro de tres vías conectando a los altavoces en serie.

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2.1.2. La frecuencia de cruce o transición (crossover). Se considera como la frecuencia cuya amplitud es un 70,7 por 100 del valor de la amplitud máxima “Vmáx” de la señal tratada, o lo que es lo mismo, 0,707. Vmáx. En este punto, la potencia de la señal se reduce un 50% y esto corresponde a una caída de -3dB en la ganancia de la señal. En la figura 2.1.2. los puntos donde la señal disminuye -3dB son la frecuencia de corte inferior “fi” y la frecuencia de corte superior “fs”.

Figura 2.1.2. Curva de respuesta de un circuito de filtro pasivo donde se representan las frecuencias de corte inferior “fi” y frecuencia de corte superior “fs” que tienen una amplitud igual al 70,7% de la amplitud máxima.

Los filtros de dos vías tienen una frecuencia de cruce. En la figura 2.1.2.a. siguiente tiene el valor de 2 KHz.

Figura 2.1.2.a. Curvas de respuesta complementarias de un filtro de dos vías para graves y agudos; que dispone de una frecuencia de cruce.

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Los filtros de tres vías tienen dos frecuencia de cruce la correspondiente entre la banda de graves y medios (500 a 800 Hz) y la correspondiente que hay entre la banda de medios y agudos (4 a 5 KHz) según se aprecia en la figura 2.1.2.b. siguiente.

Figura 2.1.2.b. Curva de respuesta de un filtro de tres vías para graves, medios y agudos; que dispone de dos frecuencias de cruce.

Hay que indicar, que cuando las vías del filtro son dos, los altavoces utilizados para graves y agudos deberán cubrir una banda más amplia en su respuesta de frecuencias que cuando se trate de filtros de tres vías; como se aprecia en las figuras anteriores. 2.1.3. La pendiente del filtro. No hay que confundir la “atenuación de un filtro” a la “frecuencia de cruce”, que está normalizada en –3 dB, con el concepto de “pendiente de un filtro”, el cual se expresa en decibelios por octava (dB/octava).

Figura 2.1.3. Curvas de respuesta de varios tipos de filtros paso-bajo y paso-alto con diferentes grados de atenuación.

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En la figura 2.1.3, en el filtro paso-alto la “frecuencia de cruce” es de 1 KHz atenuándose el filtro en –3 dB, pero la “pendiente del filtro” toma valores de 6, 12,18 hasta 48 dB/octava. El filtro cuanta “mayor pendiente” tiene, atenúa “más rápidamente”, por tanto, será “más selectivo”, al poseer un “ancho de banda más estrecho”. 2.1.4. La impedancia de carga. Como los valores de las inductancias (bobinas) y de las capacidades (condensadores) del filtro están calculados para conseguir una “frecuencia de cruce” concreta para un valor exacto de impedancia del altavoz. Si se modifica la impedancia del altavoz, el filtro no desarrolla como es debido la función para la que ha sido previsto.

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