FILTRO PASIVO


Indice:

1.- Filtro Pasivo, ¿qué es?

2.- Vídeo Práctica: Funcionamiento de un Filtro Pasivo

3.- Filtro Pasivo, lo que también debes saber

4.- Conclusión

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1.- Filtro Pasivo, ¿qué es?

Un filtro pasivo es un circuito electrónico compuesto de resistencias, bobinas y condensadores (componentes electrónicos pasivos) cuya misión es dividir el sonido en varias bandas de frecuencia, como graves, medios y agudos para después aplicarlas a sus correspondientes altavoces.

Viene  en el interior de la caja acústica, o externo si es para instalaciones de sonido en vehículos.

Filtro pasivo en caja acústica reducido
Figura 1: Filtro pasivo interno en la tapa de una caja acústica.

2.- Vídeo Práctica: Funcionamiento de un  Filtro Pasivo

Vídeo en el que realizo el montaje de dos filtros pasivos, uno de 2 vías y otro de 3. Se visualiza la curva de respuesta en frecuencia de cada vía en un analizador de espectro de audio (RTA) Behringer  Ultracurve DSP 8024

En el siguiente enlace se puede descargar una Ficha de Prácticas más elaborada que utilizan mis alumnos de Formación Profesional de la rama de Telecomunicaciones. En ella, previo a la práctica, realizan los esquemas de montaje y la resolución de cuestiones preparatorias. Tras su revisión, proceden al montaje de la práctica y toma de medidas y/o datos.

Enlace a  Práctica “Cajas acústicas y filtros pasivos

Vídeo Informe destacable Curso 15 16

Vídeo Informe destacable Curso 18 19

3.-  Filtro Pasivo, lo que también debes saber

Un filtro pasivo recibe la señal de la Etapa de potencia, por lo que ya está amplificada, al contrario de lo que sucede con un filtro activo el cual recibe una señal de bajo nivel (nivel de línea¹) de la mesa de mezclas. La entrada del filtro siempre va conectada al +1 y -1 del conector speakon, por tanto los terminales +2 y -2 de dicho conector quedan sin conectar.

Filtro pasivo pf115 cenital-reducida
Figura 2: Filtro pasivo de caja acústica DAS PF 115 usado en la vídeo práctica

¡ Ojo !  tanto las entradas, como las salidas (vías) del filtro pasivo tienen polaridad (positivo y negativo) que se debe respetar al conectar  los altavoces o el conector speakon.

Algunos filtros pasivos, como el mostrado en la figura 2 llevan unas lamparas de 12 voltios, como las que se colocan para iluminar las matrículas de los coches, que hacen de fusible, fundiéndose antes que la bobina de los altavoces. Es normal que cuando se aplique la potencia nominal a la caja acústica se enciendan.

Filtro pasivo de 3 vias - reducido
Figura 3: Filtro pasivo de tres vías usado en la vídeo práctica

En un filtro pasivo de tres vías como el de la figura 3, dispondremos de tres filtros básicos:

  • Filtro paso bajo para la vía de graves
  • Filtro paso banda para la vía de medios
  • Filtro paso alto para la vía de agudos

Este tipo de filtro pasivo, como los de las figuras 1, 2 y 3  es de primer orden¹. Uno de  segundo orden llevaría mas componentes electrónicos. Cuando deseamos un filtro de 2º orden o superior, se suele recurrir a un filtro activo.

Si  eres de los que busca nota y quieres ver como se monta un filtro pasivo de dos vías en una instalación de sonido en vehículo aquí tienes el vídeo donde lo explico (minuto 0′:50”), si sólo buscas el aprobado, ya sabes 🙂

Si no te has aburrido con el video anterior y quieres ver como va conectado un filtro pasivo en el interior de una caja acústica DAS DS 108, en este otro vídeo la destripo para enseñártelo (minuto 9′:52”).

Aclaraciones

Nivel de línea: una señal se considera que tiene un nivel de línea cuando ronda los 0 dBu que son 0,775 voltios de tensión eficaz. Equipos que entregan nivel de línea son: todo tipo de reproductores, mesas de mezclas, TV, móvil, etc, es decir todos aquellos que no sean un tocadiscos, un micrófono o una etapa de potencia.

Orden de un filtro: es la atenuación  en la salida del filtro a partir de la frecuencia de corte. Se mide en dB/octava. Un filtro de primer orden será de 6 dB/octava, uno de segundo orden: 12 dB/octava, uno de tercer orden: 18 dB/octava y así sucesivamente (saltos de 6 dB).

Orden de un filtro pasivo paso bajo
Figura 4: Orden de un filtro paso bajo

Vemos en la figura 4 como la pendiente de caída del filtro aumenta con el número de orden. Un orden superior es más deseable, pero el filtro será mas caro.

4.- Conclusión

En sonido profesional los filtros pasivos los encontraremos en el interior de las cajas acústicas  y si las vamos a utilizar en sistemas multiamplificados debemos anularlos para acceder directamente desde el conector speakon a los altavoces interiores.

Si eres un  friki del audio en vehículos también tendrás que poner filtros para que tu sonido tenga la calidad que buscas. Si tienes money pondrás un filtro activo y si no, pues varios pasivos que cuestan menos y también hacen su función. Piensa que cuando se pone un filtro activo luego hay que amplificar cada una de las vías, por lo tanto necesitas más etapas de potencia.

Un Saludo.

leandrogg68

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ECUALIZADOR GRÁFICO


Indice:

1.- ¿Qué es un Ecualizador Gráfico?

2.- VídeoPráctica

3.- Lo que también debo saber sobre el Ecualizador Gráfico

4.- Conclusión

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1.- ¿Qué es un Ecualizador Gráfico?

Un ecualizador gráfico es un equipo que nos permite ajustar el nivel de ganancia (realce o atenuación) de diferentes bandas de frecuencia (octavas).

 FBQ3102

Fig. 1. Ecualizador gráfico Behringer ultragraph pro FBQ3102

 

Con el ecualizador gráfico podemos corregir la alteración de los niveles de la señal en función de su frecuencia debido a los altavoces utilizados y sobre todo al campo sonoro generado en la sala donde se reproduce el sonido.

2.- VídeoPráctica

En el siguiente vídeo muestro el funcionamiento de un  Ecualizador Gráfico profesional con bandas de 1/3 de octava Behringer Ultragraph Pro FBQ6200.

El ecualizador gráfico mostrado es muy completo, realmente los ecualizadores con los que nos encontramos habitualmente poseen menos funciones que este.

3.- Lo que también debo saber sobre el Ecualizador Gráfico

Para poder realizar su función, un ecualizador gráfico contiene una serie de filtros paso banda de ganancia/atenuación variable.

filtro paso banda de ECUALIZADOR GRÁFICO

Fig. 2. Filtros pasa banda de un ecualizador gráfico

Estos filtros permiten incrementar o atenuar  el nivel de la señal generalmente en unos 12 dB.

La cantidad de filtros del ecualizador gráfico depende de si es del tipo octava o de 1/3 de octava. Un ecualizador de octava posee 10 filtros cuyas frecuencias centrales son :

31 Hz, 63 Hz, 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz,1 kHz, 2 kHz, 4 kHz, 8 kHz y 16 kHz.

En el caso de 1/3 de octava tiene 30 filtros con las siguientes  frecuencia centrales:

25 Hz, 31 Hz, 40 Hz, 50 Hz, 63 Hz, 80 Hz, 100 Hz, 125 Hz, 180 Hz, 200 Hz, 250 Hz, 315 Hz, 400 Hz, 500 Hz, 630 Hz, 800 Hz, 1 kHz, 1k25 Hz, 1k8 Hz,  2 kHz, 2k5 Hz, 3k15 Hz, 4 kHz, 5 kHz, 6k3 Hz, 8 kHz, 10 kHz, 12k5 Hz, 16 kHz y 20 kHz.

El ecualizador de 1/3 de octava es el que se utiliza a nivel profesional, ya que los analizadores de espectro  (RTA) también son de 1/3 de octava y con las mismas frecuencias centrales,  normalizadas por el  ISO (International Organization for Standardization).

Como podeis ver en la figura 2, los filtros se solapan, por lo que cuando queremos aumentar o disminuir el nivel de una banda, modificamos las adyacentes. En un ecualizador de 1/3 de octava sus bandas son más estrechas y se consigue mayor precisión en el ajuste. Si aún queremos más precisión, tendremos que usar un ecualizador paramétrico, en el cual se podrá ajustar la frecuencia sobre la que queremos actuar y su ancho de banda ( factor Q)

Aclaraciones:

Filtro paso banda: Circuito electrónico que permite que un conjunto de frecuencias pueda pasar a través de él. En los ecualizadores se complementa con un amplificador-atenuador, lo que permite realzar o atenuar una banda de frecuencia determinada.

Banda de Octava: Es una banda de frecuencia que está entre dos frecuencias con una relación de 2. Por ejemplo, la banda de octava 6  comprende las frecuencias de 707 a 1414 Hz, siendo su frecuencia central 1000 Hz. Las octavas adyacentes también están espaciadas en una relación de 2, la frecuencia final de cada octava es doble de la inicial.

RTA (Analizador de espector en Tiempo Real): Es un equipo que permite ver y medir el nivel de señal de audio en función de su frecuencia. Se usa fundamentalmente para  analizar la acústica de salas.

Factor Q: es un parámetro de los filtros obtenido con el cociente entre la frecuencia central y el ancho de banda del filtro. Cuanto mayor sea su valor, se dice que el filtro es más selectivo. En los ecualizadores paramétricos es ajustado por el usuario, en los ecualizadores gráficos lo normal es que sea fijo.

4.- Conclusión

Si tienes pensado adquirir un ecualizador ten en cuenta los siguientes detalles:

1º.-  Que sea con bandas de 1/3 de octava

2º.- Que la relación seña/ruido sea de 100 dB o más, para asegurarte que no introduce ruido a tu sonido.

3º.- Si tienes pensado poner un subwoofer y no tienes crossover, que lleve salida de subwoofer.

4º.- Si no tienes Analizador de espectro en tiempo real (RTA) como el Ultracurve de Bheringer o similar es una buena opción el que los potenciómetros deslizantes de ajuste de las frecuencias (faders),  lleven un diodo led que se encienda con más intensidad cuanto mayor sea el nivel de esa frecuencia. Esto te permitirá realizar una ecualización de una sala aunque no con la precisión que da un RTA.

Pensad que podéis tener los mejores equipos del mundo, pero al reproducir el sonido en una sala se van a producir realces y atenuaciones de determinadas frecuencias debido al campo sonoro creado, sin un ecualizador gráfico no se pueden corregir y el sonido será mediocre.

En definitiva, el ecualizador  gráfico  es como la mesa de mezclas, un equipo imprescindible en tu instalación de sonido.

Un Saludo.

leandrogg68

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CAJAS ACÚSTICAS – Impedancia de un Altavoz


Indice:

1.- ¿Qué es la impedancia de un altavoz?

2.- Vídeo y  Práctica.

3.- Lo que también debo saber sobre la impedancia de un altavoz o una caja acústica

4.- Conclusión

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1.- ¿Qué es la impedancia de un altavoz?

Es la oposición  que ofrece la bobina del altavoz al paso de la señal aplicada desde la etapa de potencia y se mide en ohmios

La impedancia de un altavoz varía con la frecuencia, aquí lo puedes ver para la caja acústica DAS SUB 15, la cual es bass reflex, posee un único altavoz y es utilizada como subwoofer:

Curva de impedancia de un altavoz

En esta gráfica observamos que, aunque el fabricante nos diga que la caja tiene una impedancia nominal de 8 ohmios, varía con la frecuencia entre 7 y 150 ohmios.

2.- Vídeo y Práctica.

En el siguiente vídeo puedes ver como se mide la impedancia de una caja acústica para la frecuencia de 1000 Hercios, la comparo con su resistencia y enseño el  interior de una caja DAS 108. Además doy una pequeña explicación de diferentes tipos de cajas acústicas.

A continuación se muestra el Vídeo Informe de un grupo de alumnos de Formación Profesional del centro Salesianos – Cartagena en el que se refleja el procedimiento de realización de la práctica definida:

En el siguiente enlace se puede descargar una Ficha de Prácticas más elaborada que utilizan mis alumnos de Formación Profesional de la rama de Telecomunicaciones. En ella, previo a la práctica, realizan los esquemas de montaje y la resolución de cuestiones preparatorias. Tras su revisión, proceden al montaje de la práctica y toma de medidas y/o datos.

Enlace a  Práctica “Cajas acústicas y  filtros pasivos

3.- Lo que también debo saber de la impedancia de un altavoz o una caja acústica

Siguiendo con el ejemplo de la caja acústica DAS SUB 15, si observamos la gráfica del punto 1, vemos que hay dos picos de impedancia uno en 25  y otro en 95 Hz. El de 25 Hz corresponde con la frecuencia de resonancia del altavoz que lleva esta caja acústica, por debajo de este valor de frecuencia no se puede utilizar la caja acústica.

A la frecuencia de  95 Hz se produce la resonancia de la caja acústica y entre los dos valores máximos de impedancia : 25 Hz y 95 Hz hay un valle aproximadamente en 50 Hz, esta frecuencia es la de resonancia de la puerta (agujero de la caja) bass-reflex, a esta frecuencia se produce la máxima emisión de sonido en baja frecuencia de la caja.

Puesto que la impedancia varía con la frecuencia, esto acarrea dos problemas:

1º. La carga que se está aplicando a la etapa de potencia es variable, lo que hace que el nivel de potencia acústica varíe en función de la frecuencia reproducida. Esto afecta a la curva de respuesta en frecuencia que hace que sea menos plana, cosa que no deseamos.

2º. Si la impedancia baja mas de lo soportado por la etapa de potencia conectada, puede recalentar esta y hacer que salten las protecciones térmicas o romperse si no las lleva.

Esto nos debe preocupar cuando conectamos cajas acústicas en paralelo, ya que su impedancia disminuye a la mitad cuando son dos y a 1/4 cuando son cuatro.

Para saber si un altavoz está roto, simplemente medir con un polímetro en bornas del mismo si da resistencia esta bien, en caso contrario tiene la bobina cortada. Existen repuestos de bobinas para muchos altavoces, coge la marca y modelo de tu altavoz y busca el repuesto en internet, cambiarlo es muy fácil, aquí explico como hacerlo, te ahorrarás un 50 % o más del precio del altavoz.

Algunas cajas acústicas llevan altavoces piezoeléctricos para los agudos, este tipo de altavoz no lleva bobina, su principio de funcionamiento se basa en la propiedad que poseen los materiales  piezoeléctricos de vibrar por dos de sus caras cuando se le aplica señal por las otras dos. Los conoceremos porque pesan muy poco. Al medirlos con un polímetro dan resistencia infinita, pero esto no quiere decir que estén mal. Para comprobarlos usad un medidor de impedancia o aplicarle señal verificando que suenen.

Las cajas acústicas con varios altavoces llevan un filtro pasivo en su interior, algunos llevan unas bombillas de 12 voltios como las que se usan para iluminar la matrícula del coche; hacen de fusible y pueden estar fundidas, en este caso en cualquier tienda de recambios de automóvil las podéis comprar.

Aclaraciones:

Impedancia: oposición eléctrica al paso de la  corriente alterna. La señal correspondiente al sonido se considera corriente alterna. Se mide en ohmios

Resistencia: oposición eléctrica al paso de la corriente continua. Su valor en los altavoces es menor que la impedancia y esta diferencia aumenta para los altavoces de medios y agudos. Se mide en ohmios

Frecuencia de resonancia de un altavoz: frecuencia a la que cuando eliminamos la señal del altavoz tiende a seguir vibrando (25 Hz en el ejemplo de la figura del punto 1)

Frecuencia de resonancia de la caja acústica: frecuencia a la que cuando eliminamos la señal del altavoz la caja acústica tiende a seguir vibrando (95 Hz en el ejemplo de la figura del punto 1)

Bass-reflex: sistema que utilizan la mayoría de las cajas acústicas profesionales en el cual se practica uno o dos agujeros a la caja acústica en forma de tubo que permite que la presión sonora del interior sea evacuada con la fase correcta hacia el exterior, reforzando los graves.

Filtro pasivo: Circuito formado por resistencias, bobinas y condensadores que divide la señal del sonido según su rango de frecuencia. Normalmente tienen 2 ó 3 salidas (vías) que se conectar a los altavoces de graves, medios y agudos. Se ubica  en el interior de la caja acústica.

4.- Conclusión

Los fabricantes de  cajas acústicas,  en sonido profesional, nos van a dar casi siempre el dato de impedancia nominal de 8 ohmios (a 1 KHz), realmente lo que nos debe interesar es cual es la impedancia mínima y a qué frecuencia, este dato también lo dan en la hoja de características (no lo busques por la caja).

Si conectas una única caja a cada canal de la etapa de potencia, no te preocupes por la impedancia; todas las etapas van a soportar la impedancia mínima de la caja acústica. El problema es si pones dos en paralelo (ya sabes que la impedancia baja a la mitad), debes mirar la hoja de características de tu etapa de potencia y si pone que soporta un mínimo de 2 ohmios, pues paz y gloria, pero si el mínimo es 4 ohmios, pues paz pero sin gloria. No pongas la etapa al máximo, déjala a 3/4 de su potencia y listo.

Mas de dos cajas acústicas en paralelo yo no las pondría. La única excepción es que tengas una etapa de 2 ohmios de impedancia mínima y que la etapa tenga protecciones por temperatura. No obstante no abuses de la etapa y no la pongas trabajar a más de 3/4 de su potencia nominal.

Un Saludo.

leandrogg68

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