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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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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.
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| Respuesta original |
Fase de la respuesta original |
Puntos a destacar
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.
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| 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.
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| 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
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| 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. |
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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.
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| 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. |
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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
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| 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.
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. |
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Los cambios a realizar con estos:
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| 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.
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.
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| 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.
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| 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. |
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| 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.
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| Esquema final del filtro a 1.5kHz 3er orden Butterworth |
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:
