Filtros Activos Pasa-Bajos para Subwoofer

Filtros Activos Pasa-Bajos para Subwoofer.

Un filtro paso bajo corresponde a un filtro electrónico caracterizado por permitir el paso de las frecuencias más bajas y atenuar las frecuencias más altas; así todas las frecuencias se pueden presentar a la entrada, pero a la salida solo estarán presentes las que permita pasar el filtro.

Existen 2 tipos de filtros, Filtros Activos (Utilizan amplificadores operacionales y necesitan de una fuente de alimentación, un ejemplo son la mayoría de las consolas de ecualización de audio) y Filtros Pasivos (Utilizan solamente resistencias, capacitores y bobinas, un ejemplo son los crossover para bocinas).

En este post nos enfocaremos en los filtros Activos del tipo “Pasa-Bajos” también llamados “Pasa-Bajas”, para ser utilizados en amplificadores de audio destinados a alimentar Subwoofers.

Lo primero que hay que saber es que las diferentes configuraciones que existen para todos los tipos de filtros activos, ya se encuentran establecidas y comprobadas, por lo cual no se necesita inventar nada nuevo.

Cada configuración (circuito) que veremos en este post, se encuentra fundamentada en los “Filtros de Sallen Key” también llamados “Células de Sallen Key”, las cuales son configuraciones (circuitos) ya definidos y que pueden ser ajustados mediante la aplicación de una formula especifica. (Si deseas leer más sobre los filtros de Sallen-Key da un click aquí). 

También hay que saber que para cada tipo de filtro (pasa-bajas, pasa-medios, pasa-altas) existen algunas variantes que se denominan “orden”.  De esta forma para los filtros pasa-bajas tenemos filtros de Primero, Segundo y Tercer Orden.

La diferencia entre los distintos “ordenes” de los filtros, es la eficiencia con que realizan la discriminación de frecuencias. Observe la siguiente gráfica, en ella se nota claramente el corte de frecuencias para cada orden del filtro.

Como puede observarse  en la gráfica anterior, entre mayor sea el orden del filtro, mas definido es el corte de frecuencias. Usted puede elegir el orden del filtro que mejor se ajuste a sus requerimientos de respuesta en frecuencia, tamaño del circuito y presupuesto disponible.

A continuación se mostrarán los diagramas de los distintos filtros pasa-bajos, también se mostrará la formula aplicable a cada circuito para que usted pueda calcular su propio filtro. Y si lo desea también se incluye una tabla con los valores ya calculados para cada frecuencia desde 80Hz hasta 200Hz.

NOTA 1: Se recomienda utilizar el Amplificador Operacional KIA4558 ya que este es un amplificador de bajo ruido (LNA) ampliamente utilizado en equipos de audio comerciales de buena calidad, sin embargo puede utilizar algún otro como el LM741 ó el TL082, etc…

NOTA 2: Todos los circuitos que se muestran en este post utilizan voltaje simétrico (+/-V). Se recomienda utilizar  +/-9VCD ó   +/-12VCD,  aunque también pueden utilizarse otros voltajes dependiendo de las especificación del Amplificador operacional que desee utilizar.

**** FILTRO PASA-BAJAS DE “PRIMER ORDEN”. ****

El circuito de la imagen anterior corresponde a un filtro activo pasa-bajos de “primer orden”, su fórmula también se observa en la misma imagen. Los términos de la formula son los siguientes:

fc = Frecuencia de corte (Todas las frecuencias debajo de la Frecuencia de corte podrán pasar. Las frecuencias mayores no pasarán)

R = Valor de las resistencias R1 y R2

C = Valor del capacitor C1

Para aplicar la fórmula:

1.- Primero debe establecer un valor de frecuencia de corte.

2.- Posteriormente despeje “R”

3.- A continuación defina un valor comercial para “C” (por ejemplo 100nF), se recomienda utilizar valores menores a 470uF.

4.- Después sustituya los valores anteriores.

5.- Finalmente se resuelve la ecuación para encontrar el valor de “R”.

6.- Comúnmente se obtiene un valor NO COMERCIAL de “R”, por lo que se debe redondear al valor comercial más próximo. Tome en cuenta que en ocasiones es necesario colocar 2 resistencias en serie para obtener un valor más cercano al valor calculado de “R”. Consulte la tabla que se encuentra al final de este post, para seleccionar el valor comercial de resistencias más cercano al valor obtenido en la formula.

A continuación se muestra un ejemplo de las operaciones matemáticas que se describieron en los puntos anteriores:

Listo, ahora ya tiene los valores necesarios (“R” y “C”) para armar su circuito.

Si quiere evitar la resolución de la formula antes mencionada, a continuación se muestra una tabla con valores ya calculados para diferentes frecuencias de corte (para mayor precisión, en algunos casos se requiere colocar en serie dos resistencias como se muestra en la siguiente tabla):

**** FILTRO PASA-BAJAS DE “SEGUNDO ORDEN”. ****

En construcción...

**** FILTRO PASA-BAJAS DE “TERCER ORDEN”. ****

En construcción...

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