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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