Condensadores para Filtros o redes de cruces en sistemas pasivos de altavoces. Crossover.

En esta entrada voy a intentar resumir las características más importantes de los condensadores utilizados en las redes de cruce o filtros pasivos para sistemas de altavoces. Cualquiera que sea aficionado o experto en el tema sabrá que existe un mundo un poco ambiguo y poco riguroso creado para confundir al aficionado y conseguir que éste realice grandes desembolsos de dinero en equipos y equipamiento que quedan totalmente dentro de la duda en la mejora final del sonido obtenido. Evidentemente a la hora de sentarte delante de un equipo de música compuesto por varios elementos, la experiencia que sentimos depende de muchos factores que van desde los formatos de grabación y procedimientos de masterización en los estudios de grabación, hasta la calidad final de los altavoces que empleamos para escuchar la música así como las propias características de la sala donde se encuentra el sistema de audio y equipos electrónicos utilizados para reproducirla.

Es cierto que existe un mercado sobre saturado de verdades a medias y falsas conclusiones técnicas, de la carencia de conocimientos electrónicos y acústicos de los aficionados al audio se aprovechan las marcas comerciales de equipos HIFI y HIEND para, en pocas palabras, confundir y sugestionar al consumidor a realizar compras de equipos a precios desorbitados y fuera de toda lógica desde el punto de vista de la ingeniería, que no podemos olvidar, este mundo del audio y de los audiophilos no existiría sin que los ingenieros no hubieran realizado su trabajo de desarrollo e investigación, sin que las matemáticas se apliquen y que la física se cumpla.

Sin entrar en más detalles de este dudoso mundo del HIEND, dentro de la cadena de música existe un circuito electrónico al cual muchos aficionados no hacen mucho interés, encargado de dividir el espectro de frecuencias que conforma la HIFI en bandas o vías para aplicarlas después a los respectivos altavoces que intentarán los pobres (ya que son traductores muy poco eficientes) en reproducir de la mejor forma posible, estos circuitos son las redes de cruce o filtros pasivos o cross-ver.

Las redes de cruce o filtros son circuitos electrónicos con una complejidad elevada, controlar todos los aspectos técnicos que deben gestionar no es tarea fácil. Cumplen con la función de separar las frecuencias, compensar impedancias, intentar mantener la impedancia constante en todo el rango de frecuencias, atenuar la señal para altavoces de mayor sensibilidad, etc. Hay que tener muchos aspectos en cuenta, como retardos de grupo, orden del filtro (pendiente de atenuación), comportamiento global filtro-altavoz, etc.

Principalmente los filtros pasivos están compuestos por bobinas, condensadores y resistencias, en esta entrada hablaremos un poco sobre los condensadores.

Condensadores:

Antes de nada definamos algunas características de ellos, que por mala suerte, no lo hacen componentes ideales, con lo cual se presentan tolerancias  provocando pérdidas y efectos parásitos indeseados en las redes de cruces de nuestro caros altavoces.

Estas características fundamentales son; sin entrar en demostraciones matemáticas complejas:

- ESR: resistencia serie: límite la impedancia total siendo una magnitud muy importante que modifica la atenuación del mismo.

- ESL: inductancia serie: a partir de cierta frecuencia tiende a comportarse como una bobina aumentando su impedancia y esto no es muy bueno.

- Resistencia paralelo la cual determina su autodescarga, evidentemente trabajando con señales alternas no conviene que sea muy elevada.
- Capacidad.- esta es su valor que lo define como condensador, poco que decir sobre ello, solo tener en cuenta que sean de tolerancias bajas.
- Voltaje de perforación.

Visto las tres características principales de los condensadores que pueden influir negativamente en su función de carga y descarga (hago aquí un inciso para recordar que eso es lo único que hace un condensador, cargarse y descargarse).

Podemos hacer una primera clasificación de éstos, dependiendo de las características del dieléctrico (vamos a ver solo los que se suelen utilizar para fines filtros pasivos para altavoces, existen más tipos pero para otras aplicaciones):

- Electrolíticos.

- Polímeros.

-----Condensadores electrolíticos:-----

Fabricados con dos capas de metal enrolladas entres sí y con un papel impregnado de líquido electrolito  entre ellas. Este líquido con el tiempo se va secando y el condensador va perdiendo características eléctricas.

Para los filtro de audio se utilizan los no polarizados ya que como se comprenderá se utilizan señales alternas y no continuas, por este motivo no se pueden utilizar los polarizados.

Presentan elevados efectos parásitos.

Se emplean en filtros de baja calidad.

----Condensadores de polímeros:-----

Son varios los polímeros utilizados para su fabricación  (cosas de ingeniería química):

- Polipropileno (MKP).

- Poliester (MKT).

- Policarbonato (MKC).

- Politetrafluoretileno (teflón).

- Poliestireno.

Los condensadores MKP son muy utilizados en los filtros de calidad ya que tiene una absorción dieléctrica muy baja.

Es cuestión de cambiar un condensador electrolítico que esté filtrando las altas frecuencias de un Tweeter por uno MKP y se notará una mejora muy significativa de los agudos.

Los MKC tienen una excelente calidad precio/factor de potencia. Una opción muy válida cuando no se quiere desembolsar altos precios por los condensadores MKP.

Los de teflón son los que presentan menor absorción dieléctrica, por lo cual son ideales para los filtros o redes de cruce, solo que hay un pequeño inconveniente, son muy caros. 

Como puede intuirse el mundo de los condensadores para filtros pasivos es de difícil elección pero en mi opinión cuando se quiere una red de cruce o filtro pasivo de calidad hay que prestar atención en los siguientes aspectos:

- La capacidad del condensador: determina la frecuencia de corte del filtro.

- Debe tener un bajo valor de ESR y ESL.- fundamental y clave para que su comportamiento sea lineal.

- La tensión de perforación entre las láminas. Importante saber cuales van a ser los picos de tensión a los que va a estar sometido durante su funcionamiento (dependerá de la potencia del amplificador) para que no se acaben perforando y dejen de filtrar.

Desde el punto de vista de los filtros pasivos de nuestros altavoces estableceremos el siguiente orden de calidad:

1) Los de  teflón.- son los reyes pero muy caros, muy caros.

2) MKP (polipropileno).- Son los más utilizados en los altavoces de gamas media/alta, presentan las mejores características de forma compensada.

3) MKC (policarbonato).- Más baratos que los anteriores y un poco inferiores con respecto a su comportamiento en el filtrado.

4) Electrolítico bipolar.- No se aconseja en altavoces de gama media/alta, si se utilizan en estos altavoces como mínimo se debe conectar un MKP o MKT en paralelo con él, para mejorar un poco su comportamiento. Estos condensadores se emplean en altavoces de baja calidad.

Resumiendo.- Para unos filtros pasivos o redes de cruce donde el condensador es la pieza clave junto con la bobina (su contrapunto jajaj) montar condensadores de un tipo u otro si influye en la calidad final del sonido (esto no quiere decir que le pueda gustar más o menos), es evidente que un condensador si presenta una absorción dialéctrica muy baja, presentará bajos niveles de ESR y ESL, haciendo que su comportamiento sea más cercano al ideal con el que se diseño el filtro, evitando atenuaciones en ciertas frecuencias que al final no reproducirán nuestro queridos altavoces.

Así que a la hora de decidirse lo correcto es buscar el condensador que presente menos ESR y ESL y los MKP o poli propileno son los mejores situados por debajo de los intocables de teflón.