LoudSpeaker LAB 3.1.2

Transcripción

1 Septiembre 2004 LoudSpeaker LAB INTRODUCCIÓN Introducción a LoudSpeaker LAB 3.0 Contrato de Licencia Requisitos Cosas que debe saber Página 1 de 116

2 Introducción: Introducción a LoudSpeaker LAB 3 Gracias por haber adquirido LoudSpeaker LAB 3, espero que disfrute el programa. Qué puede hacer? Mediciones en el dominio temporal y de la frecuencia (Impulso, respuesta de frecuencia e impedancia). Diseño y simulación de filtros de cruce Diseño y simulación de cajas. Para que pueda comenzar a usar el programa dispone de unos tutoriales que le facilitarán el aprendizaje. Box Design [Diseño de Cajas Acústicas] X-Over Design [Diseño de Filtros de Cruce] Measurement [Mediciones] Introducción: Contrato de Licencia -Copyright: El presente documento, junto con el software descrito en el mismo, se proporciona con licencia y solo se podrá usar o copiar de conformidad con las cláusulas de la licencia. Excepto en aquellos casos permitidos por la licencia, no se podrá reproducir ninguna parte de este documento, ni se podrá almacenar en un sistema de búsqueda automática, ni ser transmitido, de ninguna forma ni a través de ningún medio, ya sea electrónico, mecánico, grabación o cualquier otra, sin el previo permiso por escrito de Grenander Software Workshop. El presente documento describe el programa LoudSpeaker LAB 3 para Microsoft Windows 98/NT4 o una versión superior. Grenander Software Workshop se reserva el derecho de mejorar, ampliar, y revisar sus productos sin notificación previa. -Licencia: El programa no se puede instalar y usar en más de un ordenador de forma simultánea, para lo cual habrá de obtener más licencias. Póngase en contacto con el autor de LoudSpeaker LAB 3 para obtener más información sobre licencias múltiples. - Responsabilidad del autor: La información incluida en el presente documento se ofrece exclusivamente para su uso informativo, podrá ser modificada sin notificación, y no se debe considerar un compromiso de Grenander Software Workshop. Grenander Software Workshop no asume ningún tipo de responsabilidad por los errores o imprecisiones que puedan aparecer en el documento. Además, Grenander Software Workshop no se responsabiliza de las pérdidas de beneficios, pérdidas de datos o altavoces destruidos, etc., que hayan sido causadas por el uso del software y o hardware LoudSpeaker LAB 3. -Asistencia Técnica: En caso de que el CD esté dañado, envíelo junto con su dirección de correo en un sobre y le enviaremos un nuevo CD o disquetes (véase la dirección más abajo). Si encuentra un error o tiene una idea que podría mejorar el programa puede ponerse en contacto con nosotros de cualquiera de las formas indicadas abajo. Si encontramos que esa información es útil, puede conseguir un descuento en la siguiente actualización del software. Página 2 de 116

3 -Correo: GSW - Johny Grenander Briljantgatan 63 SE V:A FROLUNDA SWEDEN / SUECIA -Teléfono: +46(0) Correo electrónico: johny@wavecapture.com -Asistencia en la WEB: Introducción: Requisitos Estos son los requisitos mínimos del sistema: Sistema Operativo Windows 95 CPU Pentium 120 Gráficos 800x600, 16 bit color Tarjeta de sonido 16 bit, Estéreo full-duplex, véase Supported hardware [Hardware soportado] Sistema recomendado: Sistema Operativo Windows 2000 SP3 / Windows XP CPU Pentium III 1 GHz, Athlon 1GHz o superior Gráficos 1024x768, 16 bit color o superior Tarjeta de sonido 24 bit, Estéreo full-duplex, véase Supported hardware [Hardware soportado] Introducción: Cosas que debe conocer El simulador de filtros de cruce no admite los filtros de paso-alto o paso-bajo de un orden superior a 2. Tan pronto como se solucione este problema se proporcionará una actualización gratuita en la cual la x- over guide [Guía de filtros de cruce] tendrá unos parámetros de orden hasta un máximo de orden 10 en lugar de orden El simulador de filtro activo y el motor de diseño aún no están finalizados. Se le proporcionarán en forma de actualización gratuita tan pronto como sea posible. 2- En la vista preliminar, el modo paisaje no se muestra correctamente. 3- La activación del retardo en el osciloscopio [oscilloscope] aún no funciona correctamente. Página 3 de 116

4 Interfaz de Usuario (Vista General) El Área de trabajo Menús Barra de herramientas Parámetros Globales Apariencia Página 4 de 116

5 Interfaz de Usuario: El Área de trabajo La interfaz de usuario está construida como aplicación MDI, lo que permite múltiples vistas al mismo tiempo. Microsoft ya no lo recomienda pero creo que esta es la única forma de trabajar con mediciones y diseños al mismo tiempo. Hay una barra de herramientas [toolbar] que proporciona un sencillo acceso a las funciones, por ejemplo hacer una medición solo con un clic sobre la flecha verde. En la parte inferior se encuentra la barra de estado que muestra el valor bajo el cursor del ratón en una ventana de gráfico. Otra característica es la ventana de herramienta Nivel [Level] que se puede ampliar con el botón >>, apareciendo el mezclador de la tarjeta de sonido. Truco #1: Haga clic siempre con el botón derecho del ratón cuando el ratón se encuentre sobre una ventana, es la forma de acceder a las funciones específicas de la ventana. Página 5 de 116

6 Interfaz de Usuario: MENÚS -FILE / [ARCHIVO] El menú archivo se usa para guardar, abrir e imprimir archivos. New Box Design Crea un nuevo diseño de cajas X-Over Crea un nuevo diseño de filtro de cruce Open Open in window Save Abre un archivo del programa Abre un archivo del programa en la ventana superior (sustituye el contenido actual). Guarda el contenido de la ventana superior Save as Guarda el contenido de la ventana superior con un nuevo nombre de archivo Save special Limits file Guarda una curva de frecuencia o curva de impedancia como archivo de límites Sweep table Guarda una curva de frecuencia o curva de impedancia como tabla de barrido (solo se guarda la frecuencia) Measurement settings Guarda los parámetros actuales de medición, esto se usa para presets [preselecciones] Import Importa archivos de otros programas o de versiones anteriores de LspLAB Export Exporta el contenido de la ventana superior en formato texto Presets Selecciona una preselección (1 a 10) y crea una medición con esos parámetros Edit Presets Edita las preselecciones 1 a 10 Global Settings Los parámetros globales [Global settings] afectan a la apariencia y otras opciones generales. Page Setup Print Preview Print Monochrome print mode Selecciona la impresora y otras opciones de impresora Abre la ventana de vista preliminar que muestra la ventana superior tal como aparecería sobre papel. Imprime la ventana superior actual Desactiva los colores al imprimir (ahorro de tinta). Exit Sale del programa... Lista con los últimos archivos abiertos. Página 6 de 116

7 -EDIT / [EDICIÓN] El menú edición presenta las funciones de portapapeles Undo Copy Deshace la última operación de la ventana si es posible. La memoria del comando deshacer es ilimitada pero si carga de nuevo el archivo se perderán los datos del comando deshacer. Copia los contenidos de la ventana superior al portapapeles para que puedan ser pegados en otros programas como MS Word como mapa de bits (si se trata de un gráfico) -SHOW / [VER] Aquí encontrará las funciones del interfaz de usuario. Toolbar Statusbar Toolbar options Restore toolbar Update Comprueba si la barra de herramientas está visible Comprueba si la barra de estado está visible Selecciona los iconos que aparecen en la barra de herramientas Carga la última configuración de iconos de la barra de herramientas que se guardó al salir del programa Hace que se vuelvan a dibujar todas las ventanas. -BOX DESIGN / [DISEÑO DE CAJAS] Aquí se encuentran las funciones relacionadas con el diseño de cajas New box design Simulator settings Inicia un nuevo ciclo de diseño de cajas. Parámetros globales del sistema simulador / analizador de cajas. Database Abre la base de datos de altavoces. -X-OVER / [FILTRO DE CRUCE] Aquí encontrará las funciones relacionadas con los filtros de cruce. Guide Simulator settings Esta función abre una guía / asistente que le ayudará a crear un nuevo diseño de filtros de cruce. Aquí podrá crear los parámetros globales del simulador/ analizador de filtros de cruce. Calculators L-Pad Diseño rápido de una red de atenuación L-Pad Zobel network Diseño rápido de una red Zobel Inductor Diseño rápido de un inductor. Página 7 de 116

8 -MEDICIONES El corazón del programa, las funciones de medición. Do Measurement Stop Measurement Inicia una medición. Si ya se ha seleccionado una preselección, la medición se realizará con esos parámetros. Detiene una medición (parecido a un botón de pánico). Instruments LCR Meter El medidor de LCR se abrirá y podrá realizar mediciones sobre inductores, etc... Function Generator Abre el generador de funciones. Oscilloscope Se abrirá el osciloscopio, iniciándose inmediatamente. Spectrum Analyzer Se abrirá el analizador de espectros, iniciándose inmediatamente. RTA Se abrirá el Analizador en Tiempo Real [Real Time Analyzer] (RTA), iniciándose inmediatamente. Microphone Calibrator Se abrirá el cuadro de diálogo del calibrador del micrófono para que pueda calibrar un micrófono. Settings Levels Podrá configurar las mediciones. Este comando abre el cuadro de diálogo de niveles que podrá estar abierto continuamente (recomendado). --Switches / [Botones] Show QC limits result window Show small measurement window Open impulse window Replace impulse in top window Cuando está activado, se abrirá la ventana de resultados de límites después de realizar una medición. En lugar del cuadro de diálogo grande, aparecerá un pequeño cuadro indicador de progreso al realizar las mediciones. Tampoco requiere confirmación. MLS [Secuencia de máxima longitud], las mediciones de impulso abrirán una ventana de impulsos, por defecto. Cuando se realizan mediciones cíclicas, la medición reemplazará el impulso actual. Esto quiere decir que la ventana principal no se llenará de otras ventanas. Open frequency response window MLS, las mediciones de impulso abrirán la ventana de respuesta de frecuencia. Append frequency curve to top window La ventana superior con la curva de frecuencia añadirá la nueva curva en cada medición dentro de la misma ventana. Replace frequency curve in top window La ventana superior con la curva de frecuencia reemplazará la última curva con una nueva cada vez que se realice una medición. Cyclic measurement Se seguirán realizando las mediciones cíclicas hasta que pulse detener medición [stop measurement]. Tenga en cuenta que ha de haber seleccionado "Show small measurement window" para que este comando funcione. Página 8 de 116

9 - CALCULADORA Una variedad de calculadoras. Add Curves Subtract Curves Multiply Curves Divide Curves Average Curves Merge Curves Thiele-Small Parameters Time-Window Suma dos curvas de frecuencia. Resta dos curvas de frecuencia. Multiplica dos curvas de frecuencia. Divide dos curvas de frecuencia Halla la media entre dos o más curvas de frecuencia Combina dos o más curvas de frecuencia que pueden ser ambas curvas de campo cercano o curvas de campo lejano Calcula los parámetros thiele-small de dos curvas de impedancia importadas. Una simple calculadora de ventana temporal. -VENTANA Funciones de ventana. Tile Vertically Tile Horizontally Cascade Arranged Icons Close All Abre en mosaico vertical todas las ventanas abiertas (de lado a lado) Abre en mosaico horizontal todas las ventanas abiertas (de arriba abajo) Abre en cascada todas las ventanas abiertas. Organiza todas las ventanas minimizadas. Cierra todas las ventanas abiertas (la aplicación preguntará si desea guardar). -AYUDA Que es donde esta Ud. Página 9 de 116

10 Interfaz de Usuario: BARRA DE HERRAMIENTAS Interfaz de Usuario: PARÁMETROS GLOBALES Aquí es donde elimina esa pantalla de inicio tan irritante, etc., también podrá modificar la temperatura ambiente, la imagen de fondo y el directorio temporal. Página 10 de 116

11 Interfaz de Usuario: APARIENCIA El cuadro de diálogo de apariencia de la derecha es siempre el mismo pero en la izquierda se adapta para el gráfico actual al cual quiere modificar los colores. Cambiará el color haciendo clic sobre el cuadro de color, apareciendo entonces un cuadro de diálogo de selección de color. Podrá siempre restaurar los colores iniciales haciendo clic sobre el botón Restore [Restaurar] en la caja en la que esté trabajando. Página 11 de 116

12 TUTORIALES Diseño de cajas Acústicas Filtros de cruce Mediciones Página 12 de 116

13 Tutoriales: Diseño de cajas Acústicas - Introducción Por el momento podrá diseñar tres tipos de cajas acústicas: cajas cerradas, bass-reflex y paso-banda. El cuadro de diálogo es similar en todos los tipos de cajas, que se describe a continuación. Este es el cuadro de diálogo de diseño de cajas en el cual el selector de curva se encuentra en la parte superior derecha y debajo de la imagen de la caja se encuentra el selector del tipo de sistema. Existen muchos tipos de curva para escoger y los nombres de las curvas son claros y fáciles de entender. Los parámetros del simulador se describen a continuación. Bajo el selector del tipo de sistema se encuentra el selector del altavoz. Solo ha de hacer clic sobre Select driver [Seleccionar altavoz] si desea escoger otro altavoz o añadir uno nuevo. Como puede observar aparecen los tres parámetros importantes del altavoz seleccionado: fs, Vas y Qts. Página 13 de 116

14 También podrá añadir un filtro paso-alto de primer o segundo orden al sistema. Esto será útil si desea limitar la excursión del cono o simplemente diseñar un sistema de orden impar o de mayor orden como por ejemplo una caja bass-reflex de sexto orden. Podrá introducir el tamaño de la caja acústica. Cuando aparece la curva SPL, también aparecerá el incremento de difracción de la caja acústica, en forma de curva de puntos. Esto está causado por el efecto en el que la longitud de onda es inferior al ancho de la caja acústica y el altavoz va de una radiación de 4pi a 2pi, lo que implica un aumento de la amplitud de 6 db. La simulación de cavidad es un efecto interesante que es evidente en salas pequeñas o en coches. La cavidad origina un aumento de 12 db/octava hacia frecuencias más bajas, y el volumen de la cavidad establece la frecuencia en la cual comienza. La curva aparece como una línea de guiones cuando se selecciona SPL. Compare las curvas de la siguiente figura 1. Fig. 1 Ejemplo de diferentes parámetros de ganancia de cavidad. Página 14 de 116

15 Al seleccionar caja cerrada aparecerá este cuadro de sintonización. En la parte superior izquierda se encuentra el selector de sintonización, una forma rápida de comenzar es escoger Butterworth (Qtc=0.7071) y luego seleccionar User [Usuario]. Ahora podrá introducir el volumen VB que desee. También existe un campo llamado Fill [Relleno], que es la cantidad de material de relleno de la caja. En el caso de las cajas cerradas normales el valor normal es el 100%, obteniendo entonces un valor de Q más bajo, lo que implica que se puede reducir el tamaño de la caja para obtener el mismo QTC. También podrá seleccionar el número de altavoces. Si este fuera un número par se podrá seleccionar modo Isobaric, lo que implica que los altavoces se montan uno contra otro en conjunto y el efecto reduce a la mitad el VAS. De esta forma el volumen de la caja se puede dividir a la mitad. Además existe un selector de conexión eléctrica; por el momento las opciones son en paralelo o en serie. Si los conecta en paralelo se incrementa la eficiencia al mismo voltaje pero también se incrementa la carga, de forma que ha de tener en cuenta la curva de impedancia. Este es el cuadro de diálogo de sintonización para una caja bass-reflex, dispone de todos los elementos que aparecen en la de una caja cerrada junto con un nuevo cuadro para los parámetros Vent [Ventilación] y QL. Podrá introducir los datos de FB (frecuencia de sintonización), DV (diámetro de aberturas de ventilación), LV (longitud de aberturas de ventilación), número de aberturas de ventilación y montaje, en el cual 0 flange [0 brida] indica que solo hay un agujero en la caja acústica. QL es la pérdida de Q y su valor suele ser 7 en cajas normales, pero si ha creado una caja estanca y fuerte se pueden prever otros valores superiores (por supuesto lo podrá medir con un barrido de impedancia). Tenga en cuenta que en las cajas bass-reflex el relleno no debería ser el 100% si no más bien alrededor del 10-20%. Y otra cosa; si el gráfico dice No Simulation [Sin simulación] esto podrá estar causado por una longitud negativa de las aberturas de ventilación (LV). El diámetro de las aberturas de ventilación (DV) se ha de seleccionar de forma cuidadosa puesto que una abertura pequeña sonará como un silbido a una SPL alta. Este es el cuadro de diálogo de sintonización para una caja paso de banda. Este sistema dispone de dos cajas y la única fuente de radiación al exterior son las aberturas de ventilación, de forma que habrá de introducir VBF, es decir el volumen de la caja sobre la que se montan las aberturas de ventilación, y VBR que es la caja cerrada sobre la que se monta el altavoz. El volumen de relleno para la caja cerrada Página 15 de 116

16 debería ser del 100% y 10-20% para la caja bass-reflex. En el resto de cuestiones es bastante similar a una caja bass-reflex en lo que respecta a los parámetros de aberturas de ventilación, etc -Notas: Cuando haya introducido un valor, ha de presionar la tecla enter o tab para recalcular los valores. - Descripción de los parámetros VB Volumen de la caja en litros. VBF Volumen de la caja bass-reflex en sistemas de paso de banda, en litros. VBR Volumen de la caja cerrad en sistemas de paso de banda, en litros. Fill Porcentaje de relleno de la caja, % Fill F Porcentaje de relleno de la caja bass-reflex en sistemas de paso de banda, % Fill R Porcentaje de relleno de la caja cerrada en sistemas de paso de banda, % QL Pérdida de Q, normalmente se encuentra alrededor del 7 aunque es mejor un número mayor FB Frecuencia de sintonización de aberturas de ventilación, Hz DV Diámetro de las aberturas de ventilación, cm LV Longitud de las aberturas de ventilación, cm # Vents Número de aberturas de ventilación en los sistemas bass-reflex. # Flange Si es igual 0, hay una abertura en la parte frontal de la caja, 1 es igual a una abertura de ventilación en la caja y 2 es igual a una abertura que va en ambas direcciones. Fc Resonancia del sistema de caja cerrada, Hz QTC Q del Sistema de caja cerrada alpha Proporción del volumen de la caja, Vas / Vb H Proporción de sintonización de las aberturas, fb / fs alphat Proporción total del volumen de la caja en sistemas de paso de banda Hc Proporción de sintonización de las aberturas en sistemas de paso de banda. Página 16 de 116

17 Tutoriales: Diseño de cajas Acústicas: Caja cerrada Se puede diseñar una caja cerrada en cuatro sencillos pasos, como podrá ver a continuación: Fases de diseño 1. Haga clic en Select driver [Seleccionar altavoz] y seleccione del altavoz que desea usar, en este caso Scan-Speak 18W/ Escoja una sintonización, en este caso Butterworth 3. Introduzca el tamaño de la caja acústica a la derecha, ancho 180 mm y altura 300 mm. 4. La curva resultante ha de ser la misma que arriba. Página 17 de 116

18 Tutoriales: Diseño de cajas Acústicas: Bass-Reflex Podrá diseñar una caja bass-reflex en cuatro sencillos pasos. Fases de diseño 1. Haga clic en Select driver [Seleccionar altavoz] y seleccione el altavoz que desea usar, en este caso Scan-Speak 18W/ Seleccione una sintonización, en este caso QB3 & SQB3 QL=7 3. Introduzca el tamaño de la caja acústica a la derecha, ancho 180 mm y altura 300 mm 4. La curva resultante debería será la misma que arriba. Página 18 de 116

19 Tutoriales: Diseño de cajas Acústicas: Caja Paso Banda Podrá diseñar una caja paso de banda en cuatro sencillos pasos. Fases de diseño 1. Haga clic en Select driver [Seleccionar altavoz] y seleccione el altavoz que desea usar, en este caso Scan-Speak 18W/ Seleccione una sintonización, en este caso 2º orden 6 db 3. Introduzca el tamaño de la caja acústica a la derecha, ancho 180 mm y altura 300 mm 4. La curva resultante debería será la misma que arriba. Página 19 de 116

20 Tutoriales: Diseño de cajas Acústicas: Base de Datos de Altavoces Esta es una base de datos que almacena los parámetros de Thiele-Small (T/S) del driver del altavoz. En versiones anteriores éstas se almacenaban en archivos independientes, lo cual no es una forma eficaz de almacenamiento. A partir de ahora los datos de driver del altavoz son gestionados como bases de datos. Podrá insertar nuevos datos de driver del altavoz o bien de forma manual o bien realizando una medición y calculando los valores. Seleccione un driver en el árbol de la izquierda, así podrá seleccionar el driver del altavoz para su diseño de caja o bien editar los datos y luego hacer clic en el botón Add/Update [Añadir / Actualizar]. Si desea crear una nueva entrada en la base de datos, haga clic en New [Nuevo] e introduzca los datos. Tenga en cuenta que solo ha de introducir 2 de los valores de Qms, Qes y Qts puesto que son dependientes entre ellos. Lo mismo sucederá con los valores de Sd, Vd y Xmax. El campo de comentarios no es necesario pero ha de introducir el Fabricante [Manufacturer] y el Modelo [Modelo]. Podrá importar archivos de driver del altavoz de su anterior versión de LoudSpeaker LAB 1 & 2 haciendo clic en Import Dir. [Importar altavoz] y se insertarán en la base de datos todos los archivos de driver del altavoz que se encuentren. También podrá importar los archivos uno a uno haciendo clic sobre Import File [Importar archivo]. Parámetros de Thiele-Small: fs Vas Qms Qes Qts Sd Vd Xmax Revc Levc Frecuencia de resonancia en aire libre, Hz Volumen de aire equivalente de la suspensión, litro Q mecánico Q eléctrico Q total Área efectiva de radiación del cono, cm² Volumen de excursión, litro Excursión máxima (Nota: valor RMS de excursión unidireccional), ±mm Resistencia de CC de la bobina móvil, Ohmios Inductancia de la bobina móvil 1 khz), mh Página 20 de 116

21 Truco: Si desea compartir los parámetros de Thiele-Small con otros usuarios de LspLAB 3, cree una caja cerrada y guarde el archivo. Cuando el nuevo usuario cargue el archivo, los parámetros de Thiele-Small se importan de forma automática a la base de datos del otro usuario. Nota: Al medir los parámetros de Thiele-Small hay otros datos que también se almacenan, por ejemplo la inductancia de la bobina móvil a 1 khz, 5 khz, 10 khz y 20 khz, que se emplean para simular un diseño de cajas. Tutoriales: Diseño de cajas Acústicas: Inmediatos Parámetros TS Es un sina simple ventana donde Ud. Solo tiene que introducir fs, Vas y Qts Tutoriales: Diseño de cajas Acústicas: Parámetros de Simulador de Cajas Página 21 de 116

22 Aquí es dónde introducirá los parámetros del simulador de cajas. Simplemente se trata de la frecuencia de inicio y parada y la longitud visible de respuesta de impulso o transitoria. Además tiene la opción de forma de mostrar la excursión del cono, cuyo valor por defecto es RMS unidireccional, que significa que es la misma que la variable Xmax introducida. Cuando no se activa, el gráfico de excursión muestra el valor pico-a-pico. También puede especificar el voltaje de salida (eg) en voltios y la impedancia de salida del amplificador (Rg) en ohmios. Tutoriales: Filtros de Cruce -Introducción LoudSpeaker LAB se puede emplear para diseñar filtros de cruce pasivos y activos. La diferencia entre los filtros pasivos y activos es que los filtros pasivos solo emplean bobinas, condensadores y resistencias mientras que los filtros activos emplean amplificadores para simular las bobinas. Los filtros pasivos tienen la ventaja de que su construcción es más barata mientras que los filtros activos requieren un amplificador para cada unidad de altavoz. Sin embargo, los filtros activos tienen la ventaja de proporcionar un rendimiento optimo independientemente de la impedancia de carga. Para aquellos que no sean expertos se recomienda comenzar con la alternativa pasiva puesto que son más sencillos. Hay ayuda para los tres tipos de filtros que siguen: Paso-bajo Este filtro solo deja pasar frecuencias inferiores a una frecuencia determinada, se emplea para los altavoces de graves. Paso de banda - En altavoces de frecuencias medias, solo dejará pasar las frecuencias en un rango de frecuencias determinado. Paso-alto Este filtro solo deja pasar frecuencias superiores a una frecuencia determinada, se emplea para los altavoces de agudos. - Propiedades del filtro Un filtro puede cortar con diferentes pendientes (véase figura 1), lo que se denomina orden del filtro. LoudSpeaker LAB puede usarse para diseñar filtros desde el 1er orden hasta el 4º orden. Es habitual decir que un filtro de primer orden corta con 6dB por octava y para cada incremento de orden se añaden 6 db, de forma que para un filtro de tercer orden el corte se encuentra en 18 db por octava. Pero esto solo se cumple en el caso de los filtros Butterworth, puesto que se puede manipular los valores de los componentes y así obtener diferentes características de amortiguación (véase figura 2.). Un Butterworth de segundo orden tiene una pendiente de 12 db/octava pero para un Bessel de segundo orden la pendiente inicial se encuentra alrededor de los 10 db aunque finalmente alcanza los 12 db, este filtro también tiene una mejor respuesta transitoria. Si desea una pendiente más inclinada tenemos la familia Chebyshev, su desventaja es que su respuesta transitoria es bastante mala. Página 22 de 116

23 Fig. 1: Efecto de diferentes ordenes, 1er orden a 4 orden de filtro Butterworth sintonizado a 1 khz. Fig. 2: Efecto de diferentes sintonizaciones, Bessel, L-R, Butterworth y Chebyshev, pico de 1 db. -Respuesta de fase Uno de los principales problemas a la hora de diseñar sistema de altavoces múltiples es cómo conseguir una buena respuesta de fase. Pongamos que decide usar un filtro Butterworth de segundo orden en un filtro de cruce bidireccional. Cuando suma sus curvas de respuesta obtendrá una gran Página 23 de 116

24 cancelación en la frecuencia de cruce. Esto viene causado por la diferencia de fase y se soluciona invirtiendo la polaridad de uno de los altavoces. Pero cuando obtiene un pico de 3 db en la frecuencia de cruce, la solución será emplear un filtro Linkwitz-Riley (L-R). La suma en la frecuencia de cruce con un filtro L-R es 0 db, lo que supone que ahora tendrá una curva de frecuencia plana, en teoría. Los filtros Butterworth de primer y tercer orden suman 0 db en la frecuencia de cruce. -Situación de los altavoces No solo el filtro influye en la suma de la respuesta, la colocación de los altavoces también afecta a la respuesta de fase. Esto viene causado por los diferentes centros de fase acústica o el alineamiento temporal de los distintos altavoces. Si los altavoces se montan en un frente de caja plano, el sonido del altavoz de agudos llegará primero a tu oído, por eso existe un parámetro denominado dl. El parámetro dl es la distancia entre los centros de fase acústica y se usa como compensación en la simulación. La curva de respuesta del sistema final proporciona la respuesta de frecuencia medida real. Véase How to obtain dl [Cómo obtener dl] para obtener más información sobre el centro de fase acústica. -Estos son las diferentes sintonizaciones de filtros disponibles Linkwitz-Riley - Da como resultado una suma plana perfecta (este filtro solo puede se emplea con ordenes pares). Bessel - Tiene la mejor respuesta transitoria Butterworth - Tope más plano, la suma no es perfectamente plana. Experimente, pero yo recomiendo comenzar con Linkwitz-Riley (L-R). -Filtros en práctica Aquí tenemos dos cruces pasivos, como podrá ver se construyen con bobinas y condensadores. Fig. 3: Un filtro de cruce bidireccional de 1er orden. Página 24 de 116

25 Fig. 4: Un filtro de cruce bidireccional de segundo orden. Como puede observar el cruce de primer orden (figura 3) es muy simple, solamente un componente para cada altavoz. Desafortunadamente, solo hay unos pocos drivers de alta frecuencia en el mercado que puedan hacer un corte suave (6 db/octava). Pero un filtro de segundo orden (figura 4) aumenta el aguante de potencia por dos para los drivers de frecuencias altas. Como puede observar la polaridad de la unidad de paso alto se invierte, si no habría una inclinación en la frecuencia del cruce (esto solo sería preciso para los cruces de segundo orden, pero solo si los altavoces tienen el mismo centro de fase acústica). Fig. 5: Un filtro de cruce activo bidireccional de 1er orden. Página 25 de 116

26 Fig. 6: Un filtro de cruce activo bidireccional de 2º orden. Las ilustraciones anteriores corresponden a cruces activos, como puede observar cada sección tiene un amplificador operacional y en lugar de una bobina se usa un circuito R-C. La ventaja de emplear esta solución es que las curvas de impedancia del altavoz no afectan a la función de transferencia de los filtros. El amplificador operacional en las secciones de filtro activo se pueden reemplazar con otras soluciones propias por medio de transistores o válvulas (o tubos para los americanos). Pero si los construye con un amplificador operacional debería usar al menos NE5534 o NE5532, que tienen un nivel bajo de ruido. -Red Zobel Fig. 7: Una red Zobel Puesto que la bobina móvil tiene una impedancia ascendente causada por la inductancia esto afectará a la función de transferencia del filtro. Se puede eliminar este incremento de la impedancia mediante una red zobel (véase figura 7) que aplana la curva de impedancia. Esto solo será necesario en los cruces pasivos, y puede ser omitido en el caso de los altavoces de agudos puesto que tienen una inductancia de bobina móvil baja (Levc). Pero si emplea un D-Amplifier podría ser necesario puesto que este tipo de amplificador tiene una bobina de salida. -L-Pad: Página 26 de 116

27 Fig. 8: Una red L-Pad. Las redes L-Pad se usan para igualar las diferentes sensibilidades de los altavoces. Por ejemplo, tenemos un altavoz de graves con una sensibilidad de 90 db y un altavoz de agudos con 92 db, se podrá diseñar un L-Pad para el altavoz de agudos que atenuará el nivel en 2 db. El resultado es una respuesta de frecuencia plana. No se debe usar en los altavoces de graves puesto que habría grandes pérdidas en las resistencias. En este caso sería una mejor solución emplear un cruce activo. -Trucos Cuando monte cruces pasivos en sobre una placa de circuito impresa (PCB) debería pegar el componente al PCB. Si no lo hace el componente se soltará después de algún tiempo de uso. No use condensadores electrolíticos bipolares puesto que se secarían y sufrirían después de años de uso. Emplee plástico o polipropileno. Use bobinas con alambre grueso puesto que la resistencia en serie elevará el Q de un altavoz. El resultado es una mala respuesta transitoria. Intente usar altavoces con la misma sensibilidad, puesto que los cruces menos complejos suelen tener en un sonido más aireado o neutral. Cuando mida los altavoz para usar en un simulador de cruces no ha de medir hasta 10 Hz si la frecuencia del cruce es de 300 Hz. Es suficiente medir hasta 200 Hz, lo que resulta en un solapamiento razonable. Tutoriales: Filtros de Cruce: Filtro de Cruce Pasivo Como ejercicio diseñaremos un sistema bidireccional, que se compone de un altavoz de graves y un altavoz de agudos (la marca y modelo que se desee), lo que requerirá ciertas mediciones para conseguir una simulación precisa. Se recomienda leer el tutorial far field measurement tutorial [Tutorial medición de campo lejano] y el impedance tutorial [Tutorial Impedancia] antes de continuar. -Paso 1 Ajuste los parámetros de medición [measurement settings] a modo impedancia seleccionando primero Log Sine Sweep [Barrido Senoidal Logarítmico] con un tiempo de barrido de 0,1 segundos por octava y luego establezca la frecuencia de inicio a 10 Hz y la frecuencia de parada a 20 khz con una resolución de 48 puntos por octava. Una vez que haya hecho esto, ajuste el analizador [analyzer] en impedancia [impedance] y haga clic sobre Apply. Si no está calibrada [calibrated] ha de hacerlo ahora. 1. Monte los altavoces en la caja que vayas a usar. 2. Mida la impedancia del altavoz de graves y guárdela en el disco con el nombre LF-Z.llz. 3. Mida la impedancia del altavoz de agudos y guárdela en el disco con el nombre HF-Z.llz. -Paso 2 Ahora hemos de medir las curvas SPL [SPL curves] del altavoz. En measurement settings [parámetros de medición], seleccione White MLS con una longitud de puntos y una frecuencia de inicio de 100 Hz y una frecuencia de parada de 20 khz, y una resolución de 48 puntos por octava. Ahora ajuste el analizador [analyzer] en respuesta de frecuencia [frequency response] y establezca la ventana temporal en 5 ms, Inicio en Normal. La ventana FFT debería estar en ½Hanning y debería usar el menos 4 medias previas. 1. Conecte el micrófono y colóquelo a una distancia de un metro de la caja acústica orientado hacia en el eje entre los altavoces, e indique los niveles. 2. Conecte el altavoz de graves y realice una medición, guárdela con el nombre LF-SPL.llf. Página 27 de 116