ANÁLISIS DE LAS PROAC 2.5 CLÓNICAS

Análisis en profundidad del filtro y modificaciones.

En principio suenan bien, son unas pantallas de gama alta con drivers de excelente calidad.

El filtro es de 3er orden a 3kHz, necesario para eliminar los efectos del pico de SPL causado por la resonacia del woofer, el Scan-Speak 18W8535. La respuesta final es plana, pero se producen ciertas interacciones todavía, ya que aunque la respuesta sea plana se produce pérdida de nitidez en el sonido de los medios agudos, y a medida que aumenta el SPL se hace más evidente

El filtro es un diseño de muy alta gama. Quien lo diseñó tuvo en cuenta muchos factores que no son obvios a primera vista. No responde a niguna Q estándar (Bessel, Buterworth), pero es bastante alta, condición necesaria para hacer trabajar cómodamene a los dos drivers juntos.El pico de resonancia del diafragma rígido del woofer debe eliminarse, y esta es una buena manera.

El tweeter tiene una frecuencia de resonancia de 800Hz aproximadamente. Su respuesta decae hacia los 2 kHz, por lo que posiblemente dejará de comportarse como un pistón rígido, su fase variará. Debe tener un margen antes de esa frecuencias para trabajar los agudos cómodamente.

Todos los problemas de estas pantallas vienen de ahí. Para convercerse, se muestra un análisis de frecuencias de una obra especialmente escandalosa. El momento en el que el sonido se hacía insoportable coincide cuando se reproduce la banda con el pico de resonancia del diafragma del SS18W8535

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RESPUESTA DEL FILTRO ORIGINAL.

Nos centraremos en la banda 200-20.000Hz. ya que es la mayor de interés para el filtro. De 200Hz hacia abajo las interacciones con la sala de audición y la única contribución del woofer, sin interacción con los componentes del filtro, hacen que esta banda no sea importante para analizar el filtro.El fltro original se muestra a continuación:

Filtro del altavoz de agudos

Filtro del altavoz de graves

La respuesta de este filtro se muestra a continuación.

Respuesta original

Fase de la respuesta original

 

Puntos a destacar

  • El propio filtro compensa la baja respuesta en graves del Scan-Speak
  • Desde aquí se ve cual es el problema principal. La resonancia el diafragma de carbono del Scan-Speak. La gran atenuación en la banda de filtrado, el filtrado de 3er orden con alta Q,...
  • Los filtros no se cortan a -3dB si no a menos dBs. De esta manera, la fase se asemeja a lo que podría dar un filtro de 2º orden.
  • La Q de ambos filtros es mayor que la de Butterworth, y en el de graves es bastante notable.

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DETALLE DE LAS RESISTENCIAS EN PARALELO

Surgieron numerosas dudas acerca de la función de las resistencias en paralelo, las de 47Ohm. No responden a nada estándar.

Veámos que sucede sin ellas.

Respuesta individual con y sin ellas

Respuesta de la suma en ambos casos

Tienen a suavizar la Q del filtro, y el rizado al final de la banda. En la suma total se aprecia un fenómeno curioso. La cancelación en el punto de corte es menor con la resistencia, lo que quiere decir que la fase también varía, aunque esto puede deducirse de la bajada en la Q.

Fase individual con y sin resistencias

Fase de la suma

Se puede obvservar que la misión de las resistencias es más obvia en la fase. En el woofer (verde claro) su presencia es muy notable. Añade un desfase de unos 45º. En agudos su presencia es bastante escasa en lo que muestra la gráfica, pero como se vé luego en la suma total también se desplaza otros 45º. La fase de la suma cambia, pero no es perceptible a esas frecuencias.

En resumen. Al hacer esto, la fase emperora pero la respuesta mejora, y un desfase de 45º a esas frecuencias no es perceptible.

Una Q más baja suele proporcionar también una impedancia más plana. Veámoslo

Impedancia, gráfica logarítmica.

Impedancia, gráfica lineal

Aquí también tiene un significado. El la gráfica logarítmica se vé lo que pasa con la resistencia en paralelo con la bobina de 1.8mH. La impedancia sin resistencia sube hasta infinito (lógico, es un filtro de paso bajo, es su modo de funcionar, presentar una impedancia dependiente de la frecuencia).

Con la resistencia en paralelo con la bobina, a muy altas frecuencias la bobina es un circuito abierto, y la corriente pasa por la resistencia. De ahí hay un condensador a tierra, que se comporta como un cortocircuito a alta frecuencia. Tenemos un camino desde la entrada hasta tierra con una resistencia de 50Ohm, y se ve que cuando f tiende a valores mayores, la impedancia se queda en 50Ohm.

Esto tiene consecuencias muy buenas en cuanto a la estabilidad del conjunto amplificador-cable-altavoz, ya que el amplificador no verá una carga reactiva a través de un cable capacitivo y no se pondrá a oscilar.

En la gráfica lineal se vé cómo reducir la Q reduce también las variaciones bruscas en la impedancia de cada filtro.

A la derecha se muestran los resultados. Con las resistencias la impedancia es más constante, especialmente en la banda ultrasónica, donde en vez de tender a infinito se queda en 50Ohm.

En la banda de filtrado tiene consecuencias importantes, como que la mínima impedancia es de 7,3Ohm en vez de 5,9Ohm. Esto en ningún momento es peligroso, pero no conviene exprimir a un amplificador.

Se vé a todas luces que las Proac necesitan un amplificador de transistores. La enreversada impedancia, muy distante de algo constante no sería atacada bien desde un válvulas.

Impedancia del conjunto

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RRESPUESTA DE LA MODIFICACIÓN BASADA EN EL CONDENSADOR DE 8u5F

Circula una modificación con fama por internet, consiste en cambiar el condensador de 7uF por un de 8u5. Es una variación de un 20%, en un filtro de 3er orden. Puede tener consecuencias importantes... o no... en el fondo no es mucho más que la tolerancia habitual de un condensador.

Respuesta con el condensador de 8u5F

Fase con el condensador de 8u5F

Aquí están los resultados. Realmente no hay grandes cambios, pero se va vislumbrando el problema. Dicen que con esta modificación el sonido tiene más limpieza. Y se está eliminado un poquito de lo que reproduce el woofer muy cerca del pico de resonancia de su diafragma. La diferecnia en la fase de poner el de 7u al de 8u5 son 23º, la cosa está alrededor de 1dB de SPL.

Los cambios son bastante leves pero sí son esperanzadores. Se puede subir el valor de ese condensador hasta que el sonido sea más limpio. Pero ahora viene el problema de la impedancia. ¿Hasta dónde se puede aumentar el condensador sin que sea peligroso para el amplificador?

A la derecha se muestran los resultados. Se vé que baja la impedancia, consecuencia de aumentar el valor de un condensador conectado a tierra.

La impedancia no llega a tener un valor mínimo menor que antes, con lo cual es perfectamente saludable para el amplificador.

Pero aún así el sonido poco definido en los alrededores de 3kHz persiste.

Impedancia comparada con 7uF y 8u5F

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MODIFICACIÓN POR EXCESO: CONDENSADORE DE 15u EN VEZ DE 7uF

Ya que se vislumbra la dirección del rediseño, se decide hacer una prueba que descarte definitivament si aumentar el valor de este condensador es viable o no.

Se sustituyte el condensador de 7uF por uno de 16uF. Lo primero es ver si será viable para el amplificador, que Z no descienda de 2 Ohm

Impedancia comparada con 7uF y 15uF

Respuesta con el condensador de 15F

las impedancias originales son la granate (Scan-Speak solo) y verde oscuro (conjunto), y las modificados, en azul claro (Scan-Speak solo) y el total en azul oscuro. La impedancia alcanza un valor mínimo de 4,5Ohm, cosa que puede soportar el amplificador.

En la gráfica de la derecha se ve la respuesta que produce este filtro. El pico es bastante grande, ahora ya no queda disimulado.

El sonido poco definido y áspero desaparece bastante, pero claro, se pierde completamente una banda de la música, la que dá caracter al sonido de instrumentos de viento, soprano, guitarra eléctrica, percusión...

Ahora el problema ya está conocido de sobra: es el pico de resonancia del woofer.

Solución, bajar la frecuencia de corte de 3000Hz a lo menos posible.

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MODIFICACIÓN DE LA RESPUESTA EN AGUDOS

Esto es un inciso en el buen camino hacia la claridad en el sonido.

Se estaban usando condensadores Hovland. Tienen un timbre especial y el resultado era que se perdían los agudos extremos. Con otros condensadores MKP esto no pasaba. El caso es que surgión una modificación para dar un toque de brillantez a la música.

Ésta modificación la puede aplicar cualquiera que desee un sonido más brillante, tirando a estilos como jazz, rock, tecno,...

Consiste en un "bypass" controlado de la resistencia de atenuación del tweeter.

Modificación en la respuesta de agudos

Los cambios a realizar con estos:

Modificación del filtro

Se quita la resistencia de 5Ohm y en su lugar se coloca una de 10Ohm. En paralelo con ella, un condensador de 3u3F y la resistencia de 5Ohm que acabamos de quitar.

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MODIFICACIÓN GENERAL DEL FILTRO REUTILIZANDO LOS COMPONENTES ORIGINALES.

Retomamos ahora el tema que nos ocupa, conseguir más definición en los medios.

La solución que hemos apuntado antes era rehacer el filtro. Tratamos de rehacerlos reutilizando los componentes originales, ya que era una prueba. Los valores de bobinas, etc... daban la posibilidad de hacer un filtro de 3er orden Butterworth a 1500Hz, y así se hizo.

Sobre la integridad del tweeter, hay que decir que en principio la potencia total del sistema baja, pero está en todo momento protegido por el filtrado tan duro, y se le puede poner a un buen volumen sin riesgo.

Respuesta del filtro 3er orden a 1.5kHz

Respuesta comparada con el original

Vemos que el aumento en la planicie de la respuesta es bastante importante. Esto se aparecia mejor a la derecha. Desaparece el pico de los 3kHz, y ahora lo cubre el tweeter.

También la banda de entre 500 y 800Hz tiene más presencia, lo que le ayuda mucho en la voz de soprano, Ahora tiene verdadero carácter.

Fase comparada con el original

Impedancia del conjunto comparada

La fase de la suma mejora notablemente con respecto al original. Es mucho más constante, se mantiene alrededor de 70º pero no cambia, lo que hará que el group delay sea muy uniforme.

La impedancia cambia, como es lógico. La forma es completamente la esperada de un 3er orden Butterworth. El valor mínimo es de 5.5Ohm, lo que mantiene fuera de riesgo al amplificador. También esta impedancia es más constante que la del original.

La gráfica de la derecha habla por sí sola. La impedanciad de cada filtro es más constante así. Se decidión dejar a última hora la resistencia de 47Ohm tal y como está en el filtro original, por los avances que conlleva a alta frecuencia y sobre la estabilidad.

 

Impedancia de cada filtro

Pero el problema ahora es el habitual de tener el tweeter cruzado tan abajo, no porque sea un tweeter, sino porque el Scan-Speak D2010 es un tweeter de 1,25mm de diámetro, que está preparado para funcionar con una frecuencia de corte de 4kHz en vez de 1,5kHz.

Mientras el volumen está controlado, el tweeter está controlado. El sonido áspero desaparece y la claridad es muy alta. Suenan como nunca habían sonado. Pero la distorsión del tweeter es ovbia a alto volumen.

A continuación se muestra el esquema del filtro final. El problema es el tweeter, pero con la solución sugerida en la conclusión puede funcionar muy bien.

Esquema final del filtro a 1.5kHz 3er orden Butterworth

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CONCLUSIÓN

La conclusión es que ya no se puede hacer más con un filtro pasivo. Con biamplificación y un filtro de 4º orden, o un filtro digital se podría sacar más partido a las Proac 2.5, pero mi conclusión es que es un ejemplo de cúando dos altavoces no enlazan correctamente.

Es obvio que los altavoces son de lo mejor en su rango, y desde luego el filtro original es la mejor opción, y quiero añadir mérito al diseñador por la cantidad de trucos utilizados, como la ecualización del woofer, el filtro de altaQ suavizada con resistencias, la fase...

Pero no enlazan. Hay una zona que queda en manos de la nada. Para jazz, blues, está bien, pero los violines de una orquesta no llegan a tener toda la transparencia requerida.

Así que las soluciónes propuestas son:

  • Cambiar el tweeter por otro de más diámetro y menos distorsión a 1500Hz. El Scan-Speak D2905/9500 es el candidato idóneo. En todo caso, el timbre de las cajas no será igual, el extemos agudo del T2010 no es fácilmente alcanzable.
  • Dependiendo del tipo de música, dejar el filtro original..
  • Emplear un filtro activo que permita corregir los picos y maximizar el corte fuera de banda.

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análisis de las Proac 2.5 - PCPfiles en www.pcpaudio.com