Los crossovers de audio son un tipo de circuito de filtro electrónico que divide una señal de audio en dos o más rangos de frecuencia, de modo que las señales se puedan enviar a controladores de altavoces que están diseñados para funcionar dentro de diferentes rangos de frecuencia. Los filtros de cruce pueden ser activos o pasivos . [1] A menudo se describen como de dos vías o de tres vías , lo que indica, respectivamente, que el crossover divide una señal dada en dos rangos de frecuencia o tres rangos de frecuencia. [2] Los crossovers se utilizan en gabinetes de altavoces , amplificadores de potencia en electrónica de consumo ( alta fidelidad , sonido de cine en casa y audio para automóviles ) y productos amplificadores de instrumentos musicales y de audio profesional . Para los dos últimos mercados, los crossovers se utilizan en amplificadores de bajos , amplificadores de teclados , cajas de altavoces de bajos y teclados y equipos de sistemas de refuerzo de sonido (altavoces PA, altavoces de monitor, sistemas de subwoofer , etc.).
Los crossovers se utilizan porque la mayoría de los controladores de altavoces individuales son incapaces de cubrir todo el espectro de audio desde las frecuencias bajas hasta las frecuencias altas con un volumen relativo aceptable y ausencia de distorsión . La mayoría de los sistemas de altavoces de alta fidelidad y los gabinetes de altavoces del sistema de refuerzo de sonido utilizan una combinación de múltiples controladores de altavoces, cada uno de los cuales atiende a una banda de frecuencia diferente . Un ejemplo simple estándar es en los gabinetes de sistemas de alta fidelidad y PA que contienen un woofer para frecuencias bajas y medias y un tweeter para frecuencias altas. Dado que una fuente de señal de sonido, ya sea música grabada de un reproductor de CD o la mezcla de una banda en vivo de una consola de audio , tiene todas las frecuencias bajas, medias y altas combinadas, se utiliza un circuito de crossover para dividir la señal de audio en bandas de frecuencia separadas que se pueden enrutar por separado a altavoces, tweeters o bocinas optimizadas para esas bandas de frecuencia.
Los crossovers pasivos [3] son probablemente el tipo más común de crossover de audio. Utilizan una red de componentes eléctricos pasivos (por ejemplo, condensadores, inductores y resistencias) para dividir una señal amplificada que proviene de un amplificador de potencia para que pueda enviarse a dos o más controladores de altavoces (por ejemplo, un woofer y un subwoofer de frecuencia muy baja , o un woofer y un tweeter , o una combinación de woofer-medio-tweeter).
Los crossovers activos se distinguen de los crossovers pasivos en que dividen una señal de audio antes de la etapa de amplificación de potencia para que pueda enviarse a dos o más amplificadores de potencia, cada uno de los cuales está conectado a un controlador de altavoz independiente. [4] [2] Los sistemas de audio de sonido envolvente 5.1 de cine en casa utilizan un crossover que separa la señal de frecuencia muy baja, de modo que pueda enviarse a un subwoofer y luego enviar las frecuencias restantes de rango bajo, medio y alto a cinco altavoces que se colocan alrededor del oyente. En una aplicación típica, las señales enviadas a los gabinetes de los altavoces envolventes se dividen aún más utilizando un crossover pasivo en un woofer de rango bajo/medio y un tweeter de rango alto. Los crossovers activos vienen en variedades digitales y analógicas.
Los crossovers activos digitales suelen incluir procesamiento de señal adicional, como limitación, retardo y ecualización. Los crossovers de señal permiten dividir la señal de audio en bandas que se procesan por separado antes de volver a mezclarlas. Algunos ejemplos son la compresión multibanda , la limitación , la eliminación de esess , la distorsión multibanda , la mejora de graves, los excitadores de alta frecuencia y la reducción de ruido , como la reducción de ruido Dolby A.
La definición de un crossover de audio ideal cambia en relación con la tarea y la aplicación de audio en cuestión. Si las bandas separadas se deben volver a mezclar juntas (como en el procesamiento multibanda), entonces el crossover de audio ideal dividiría la señal de audio entrante en bandas separadas que no se superponen ni interactúan y que dan como resultado una señal de salida sin cambios en frecuencia , niveles relativos y respuesta de fase . Este rendimiento ideal solo se puede aproximar. Cómo implementar la mejor aproximación es un tema de intenso debate. Por otro lado, si el crossover de audio separa las bandas de audio en un altavoz, no hay ningún requisito de características matemáticamente ideales dentro del crossover en sí, ya que la respuesta de frecuencia y fase de los controladores del altavoz dentro de sus montajes eclipsarán los resultados. La salida satisfactoria del sistema completo que comprende el crossover de audio y los controladores del altavoz en su(s) gabinete(s) es el objetivo del diseño. Tal objetivo se logra a menudo utilizando características de filtro de crossover asimétricas no ideales. [5]
En audio se utilizan muchos tipos diferentes de crossover, pero generalmente pertenecen a una de las siguientes clases.
Los altavoces se clasifican a menudo como de "N vías", donde N es el número de controladores en el sistema. Por ejemplo, un altavoz con un woofer y un tweeter es un sistema de altavoces de 2 vías. Un altavoz de N vías normalmente tiene un crossover de N vías para dividir la señal entre los controladores. Un crossover de 2 vías consta de un filtro de paso bajo y un filtro de paso alto . Un crossover de 3 vías se construye como una combinación de filtros de paso bajo , paso de banda y paso alto (LPF, BPF y HPF respectivamente). La sección BPF es a su vez una combinación de secciones HPF y LPF. Los crossovers de 4 (o más) vías no son muy comunes en el diseño de altavoces, principalmente debido a la complejidad involucrada, que generalmente no se justifica por un mejor rendimiento acústico.
En un crossover de altavoces de "N vías" puede haber una sección HPF adicional para proteger el controlador de frecuencia más baja de frecuencias inferiores a las que puede manejar de forma segura. Dicho crossover tendría un filtro de paso de banda para el controlador de frecuencia más baja. De manera similar, el controlador de frecuencia más alta puede tener una sección LPF protectora para evitar daños por alta frecuencia, aunque esto es mucho menos común.
Recientemente, varios fabricantes han comenzado a utilizar lo que se suele denominar técnicas de cruce de "N.5 vías" para los cruces de altavoces estéreo. Esto suele indicar la adición de un segundo woofer que reproduce el mismo rango de graves que el woofer principal, pero que se atenúa mucho antes que este último.
Observación: Las secciones de filtro mencionadas aquí no deben confundirse con las secciones de filtro de 2 polos individuales que componen un filtro de orden superior.
Los crossovers también se pueden clasificar según el tipo de componentes utilizados.
Un crossover pasivo divide una señal de audio después de que es amplificada por un solo amplificador de potencia , de modo que la señal amplificada se puede enviar a dos o más tipos de controladores, cada uno de los cuales cubre diferentes rangos de frecuencia. Estos crossovers están hechos completamente de componentes pasivos y circuitos; el término "pasivo" significa que no se necesita una fuente de energía adicional para los circuitos. Un crossover pasivo solo necesita estar conectado mediante cableado a la señal del amplificador de potencia. Los crossovers pasivos generalmente se organizan en una topología Cauer para lograr un efecto de filtro Butterworth . Los filtros pasivos utilizan resistencias combinadas con componentes reactivos como capacitores e inductores . Es probable que los crossovers pasivos de muy alto rendimiento sean más caros que los crossovers activos, ya que los componentes individuales capaces de un buen rendimiento en las altas corrientes y voltajes a los que se impulsan los sistemas de altavoces son difíciles de fabricar.
Los productos electrónicos de consumo económicos , como los paquetes de cine en casa en una caja de bajo precio y los equipos de música de bajo costo , pueden usar filtros pasivos de menor calidad, a menudo utilizando redes de filtros de orden inferior con menos componentes. Los sistemas de altavoces y receptores de alta fidelidad costosos pueden usar filtros pasivos de mayor calidad, para obtener una mejor calidad de sonido y una menor distorsión. El mismo enfoque de precio/calidad se utiliza a menudo con equipos de sistemas de refuerzo de sonido y amplificadores de instrumentos musicales y cajas de altavoces; un monitor de escenario de bajo precio , un altavoz de megafonía o una caja de altavoces de amplificador de bajos normalmente utilizarán filtros pasivos de menor calidad y precio más bajo, mientras que las cajas de alta calidad y precio alto normalmente utilizarán filtros de mejor calidad. Los filtros pasivos pueden utilizar condensadores hechos de polipropileno , lámina de poliéster metalizada , papel y tecnología de condensadores electrolíticos . Los inductores pueden tener núcleos de aire, núcleos de metal en polvo, núcleos de ferrita o núcleos de acero al silicio laminado , y la mayoría están enrollados con alambre de cobre esmaltado.
Algunas redes pasivas incluyen dispositivos como fusibles , dispositivos PTC, bombillas o disyuntores para proteger los controladores de los altavoces de sobrecargas accidentales (por ejemplo, de sobretensiones o picos repentinos). Los crossovers pasivos modernos incorporan cada vez más redes de ecualización (por ejemplo, redes Zobel ) que compensan los cambios de impedancia con la frecuencia inherentes a prácticamente todos los altavoces. El problema es complejo, ya que parte del cambio en la impedancia se debe a cambios de carga acústica en la banda de paso de un controlador.
Dos desventajas de las redes pasivas son que pueden ser voluminosas y causar pérdida de potencia. No sólo son específicas de la frecuencia, sino también de la impedancia (es decir, su respuesta varía con la carga eléctrica a la que están conectadas). Esto impide su intercambiabilidad con sistemas de altavoces de diferentes impedancias. Los filtros de cruce ideales, incluyendo la compensación de impedancia y las redes de ecualización, pueden ser muy difíciles de diseñar, ya que los componentes interactúan de formas complejas. El experto en diseño de cruces Siegfried Linkwitz dijo de ellos que "la única excusa para los cruces pasivos es su bajo coste. Su comportamiento cambia con la dinámica dependiente del nivel de señal de los altavoces. Impiden que el amplificador de potencia tome el máximo control sobre el movimiento de la bobina móvil. Son una pérdida de tiempo, si la precisión de la reproducción es el objetivo". [6] Alternativamente, se pueden utilizar componentes pasivos para construir circuitos de filtro antes del amplificador. Esta implementación se llama cruce pasivo de nivel de línea.
Un crossover activo contiene componentes activos en sus filtros, como transistores y amplificadores operacionales. [1] [2] [7] En los últimos años, el dispositivo activo más comúnmente utilizado es un amplificador operacional . A diferencia de los crossovers pasivos, que operan después de la salida del amplificador de potencia a alta corriente y en algunos casos alto voltaje , los crossovers activos se operan a niveles que son adecuados para las entradas del amplificador de potencia. Por otro lado, todos los circuitos con ganancia introducen ruido , y dicho ruido tiene un efecto perjudicial cuando se introduce antes de que la señal sea amplificada por los amplificadores de potencia.
Los crossovers activos siempre requieren el uso de amplificadores de potencia para cada banda de salida. Por lo tanto, un crossover activo de 2 vías necesita dos amplificadores: uno para el woofer y otro para el tweeter . Esto significa que un sistema de altavoces basado en crossovers activos a menudo costará más que un sistema basado en crossovers pasivos. A pesar de las desventajas de costo y complicación, los crossovers activos brindan las siguientes ventajas sobre los pasivos:
Los crossovers activos se pueden implementar digitalmente usando un procesador de señal digital u otro microprocesador . [8] Usan aproximaciones digitales a circuitos analógicos tradicionales, conocidos como filtros IIR ( Bessel , Butterworth, Linkwitz-Riley , etc.), o usan filtros de Respuesta de Impulso Finito (FIR) . [9] [10] Los filtros IIR tienen muchas similitudes con los filtros analógicos y son relativamente poco exigentes con los recursos de la CPU; los filtros FIR, por otro lado, suelen tener un orden superior y, por lo tanto, requieren más recursos para características similares. Se pueden diseñar y construir de modo que tengan una respuesta de fase lineal , lo que muchos involucrados en la reproducción de sonido consideran deseable. Sin embargo, existen desventajas: para lograr una respuesta de fase lineal, se incurre en un tiempo de retardo más largo del que sería necesario con un IIR o filtros FIR de fase mínima. Los filtros IIR, que son recursivos por naturaleza, tienen el inconveniente de que, si no se diseñan cuidadosamente, pueden entrar en ciclos límite, lo que resulta en una distorsión no lineal.
Este tipo de crossover es mecánico y utiliza las propiedades de los materiales en un diafragma de controlador para lograr el filtrado necesario. [11] Estos crossovers se encuentran comúnmente en altavoces de rango completo que están diseñados para cubrir la mayor parte posible de la banda de audio. Uno de ellos se construye acoplando el cono del altavoz a la bobina de voz a través de una sección flexible y uniendo directamente un pequeño cono zumbador ligero a la bobina. Esta sección flexible sirve como un filtro flexible, por lo que el cono principal no vibra a frecuencias más altas. El cono zumbador responde a todas las frecuencias, pero debido a su tamaño más pequeño, solo da una salida útil a frecuencias más altas, implementando así una función de crossover mecánico. La selección cuidadosa de los materiales utilizados para el cono, el zumbador y los elementos de suspensión determina la frecuencia de crossover y la efectividad del crossover. Estos crossovers mecánicos son complejos de diseñar, especialmente si se desea alta fidelidad. El diseño asistido por computadora ha reemplazado en gran medida el laborioso enfoque de prueba y error que se usaba históricamente. Con el paso de los años, la conformidad de los materiales puede cambiar, afectando negativamente la respuesta de frecuencia del altavoz.
Un enfoque más común es emplear la tapa antipolvo como un radiador de alta frecuencia. La tapa antipolvo irradia frecuencias bajas, moviéndose como parte del conjunto principal, pero debido a la baja masa y la amortiguación reducida, irradia mayor energía a frecuencias más altas. Al igual que con los conos silbadores, se requiere una selección cuidadosa del material, la forma y la posición para proporcionar una salida uniforme y extendida. La dispersión de alta frecuencia es algo diferente para este enfoque que para los conos silbadores. Un enfoque relacionado es dar forma al cono principal con un perfil y con materiales tales que el área del cuello permanezca más rígida, irradiando todas las frecuencias, mientras que las áreas externas del cono se desacoplan selectivamente, irradiando solo a frecuencias más bajas. Los perfiles y materiales del cono se pueden modelar utilizando software de análisis de elementos finitos y los resultados se predicen con tolerancias excelentes.
Los altavoces que utilizan estos filtros mecánicos tienen algunas ventajas en cuanto a calidad de sonido a pesar de las dificultades de diseño y fabricación y a pesar de las inevitables limitaciones de salida. Los parlantes de rango completo tienen un único centro acústico y pueden tener cambios de fase relativamente modestos en todo el espectro de audio. Para obtener el mejor rendimiento en frecuencias bajas, estos parlantes requieren un diseño de caja cuidadoso. Su pequeño tamaño (normalmente de 165 a 200 mm) requiere una excursión considerable del cono para reproducir los graves de forma eficaz. Sin embargo, las bobinas de voz cortas, que son necesarias para un rendimiento razonable en altas frecuencias, solo pueden moverse en un rango limitado. No obstante, dentro de estas limitaciones, el coste y las complicaciones se reducen, ya que no se requieren filtros.
Así como los filtros tienen órdenes diferentes, también los tienen los crossovers, dependiendo de la pendiente del filtro que implementan. La pendiente acústica final puede estar completamente determinada por el filtro eléctrico o puede lograrse combinando la pendiente del filtro eléctrico con las características naturales del driver. En el primer caso, el único requisito es que cada driver tenga una respuesta plana al menos hasta el punto en que su señal esté aproximadamente -10dB por debajo de la banda de paso. En el segundo caso, la pendiente acústica final suele ser más pronunciada que la de los filtros eléctricos utilizados. Un crossover acústico de tercer o cuarto orden a menudo tiene solo un filtro eléctrico de segundo orden. Esto requiere que los drivers de los altavoces se comporten bien a una distancia considerable de la frecuencia de crossover nominal y, además, que el driver de alta frecuencia pueda sobrevivir a una entrada considerable en un rango de frecuencias por debajo de su punto de crossover. Esto es difícil de lograr en la práctica real. En la discusión a continuación, se discuten las características del orden del filtro eléctrico, seguidas de una discusión de los crossovers que tienen esa pendiente acústica y sus ventajas o desventajas.
La mayoría de los filtros de audio utilizan filtros eléctricos de primer a cuarto orden. Los filtros de órdenes superiores no suelen implementarse en filtros pasivos para altavoces, pero a veces se encuentran en equipos electrónicos en circunstancias en las que su considerable coste y complejidad pueden justificarse.
Los filtros de primer orden tienen una pendiente de 20 dB/ década (o 6 dB/ octava ). Todos los filtros de primer orden tienen una característica de filtro Butterworth. Muchos audiófilos consideran que los filtros de primer orden son ideales para los crossovers. Esto se debe a que este tipo de filtro es "transitorio perfecto", lo que significa que la suma de las salidas de paso bajo y paso alto pasa tanto la amplitud como la fase sin cambios en todo el rango de interés. [12] También utiliza la menor cantidad de partes y tiene la menor pérdida de inserción (si es pasivo). Un crossover de primer orden permite que más contenido de señal que consiste en frecuencias no deseadas pase a través de las secciones LPF y HPF que las configuraciones de orden superior. Si bien los woofers pueden manejar esto fácilmente (además de generar distorsión en frecuencias superiores a las que pueden reproducir correctamente), los controladores de alta frecuencia más pequeños (especialmente los tweeters) tienen más probabilidades de dañarse, ya que no son capaces de manejar grandes entradas de potencia a frecuencias inferiores a su punto de crossover nominal.
En la práctica, los sistemas de altavoces con verdaderas pendientes acústicas de primer orden son difíciles de diseñar porque requieren un gran ancho de banda de controladores superpuestos, y las pendientes poco profundas significan que los controladores no coincidentes interfieren en un amplio rango de frecuencias y causan grandes cambios de respuesta fuera del eje.
Los filtros de segundo orden tienen una pendiente de 40 dB/década (o 12 dB/octava). Los filtros de segundo orden pueden tener una característica Bessel , Linkwitz-Riley o Butterworth según las opciones de diseño y los componentes que se utilicen. Este orden se utiliza habitualmente en filtros pasivos, ya que ofrece un equilibrio razonable entre complejidad, respuesta y protección del controlador de frecuencias más altas. Cuando se diseñan con una ubicación física alineada en el tiempo, estos filtros tienen una respuesta polar simétrica, al igual que todos los filtros de orden par.
Se cree comúnmente que siempre habrá una diferencia de fase de 180° entre las salidas de un filtro de paso bajo (de segundo orden) y un filtro de paso alto que tengan la misma frecuencia de cruce. Y así, en un sistema de 2 vías, la salida de la sección de paso alto suele estar conectada al controlador de alta frecuencia "invertida", para corregir este problema de fase. En los sistemas pasivos, el tweeter está cableado con polaridad opuesta al woofer; en los crossovers activos, la salida del filtro de paso alto está invertida. En los sistemas de 3 vías, el controlador o filtro de rango medio está invertido. Sin embargo, esto generalmente solo es cierto cuando los altavoces tienen una amplia superposición de respuesta y los centros acústicos están alineados físicamente.
Los filtros de tercer orden tienen una pendiente de 60 dB/década (o 18 dB/octava). Estos crossovers suelen tener características de filtro Butterworth; la respuesta de fase es muy buena, la suma de niveles es plana y en cuadratura de fase , similar a un crossover de primer orden. La respuesta polar es asimétrica. En la disposición original D'Appolito MTM , se utiliza una disposición simétrica de los parlantes para crear una respuesta simétrica fuera del eje cuando se utilizan crossovers de tercer orden. Los crossovers acústicos de tercer orden suelen construirse a partir de circuitos de filtro de primer o segundo orden.
Los filtros de cuarto orden tienen una pendiente de 80 dB/década (o 24 dB/octava). Estos filtros son relativamente complejos de diseñar en forma pasiva, porque los componentes interactúan entre sí, pero el software de diseño de optimización de cruce asistido por computadora moderno puede producir diseños precisos. [13] [14] [15] Las redes pasivas de pendiente pronunciada son menos tolerantes a las desviaciones o tolerancias de los valores de las piezas, y más sensibles a la terminación incorrecta con cargas reactivas del controlador (aunque esto también es un problema con los cruces de orden inferior). Un cruce de cuarto orden con un punto de cruce de −6 dB y una suma plana también se conoce como cruce Linkwitz-Riley (nombrado en honor a sus inventores [7] ), y se puede construir en forma activa conectando en cascada dos secciones de filtro Butterworth de segundo orden. Las señales de salida de baja y alta frecuencia del tipo de cruce Linkwitz-Riley están en fase, evitando así la inversión de fase parcial si los pasos de banda del cruce se suman eléctricamente, como ocurriría dentro de la etapa de salida de un compresor multibanda . Los cruces utilizados en el diseño de altavoces no requieren que las secciones de filtro estén en fase; las características de salida suaves se logran a menudo utilizando características de filtro de cruce asimétricas no ideales. [5] Bessel, Butterworth y Chebyshev se encuentran entre las posibles topologías de cruce.
Estos filtros de pendiente pronunciada tienen mayores problemas con el sobreimpulso y el zumbido [16] pero hay varias ventajas clave, incluso en su forma pasiva, como el potencial de un punto de cruce más bajo y un mayor manejo de potencia para los tweeters, junto con una menor superposición entre los controladores, lo que reduce drásticamente el desplazamiento del lóbulo principal del patrón de radiación de un sistema de altavoces de múltiples vías con la frecuencia [7] u otros efectos no deseados fuera del eje. Con una menor superposición de frecuencia entre los controladores adyacentes, su ubicación geométrica relativa entre sí se vuelve menos crítica y permite una mayor latitud en la cosmética del sistema de altavoces o en las restricciones prácticas de instalación (audio en el automóvil).
Los filtros pasivos que generan pendientes acústicas superiores al cuarto orden no son comunes debido a su costo y complejidad. Existen filtros con pendientes de hasta 96 dB por octava en filtros activos y sistemas de gestión de altavoces.
Los filtros de orden mixto también se pueden construir con filtros de paso bajo. Por ejemplo, se puede combinar un filtro de paso bajo de segundo orden con un filtro de paso alto de tercer orden. Estos filtros son generalmente pasivos y se utilizan por varias razones, a menudo cuando los valores de los componentes se encuentran mediante la optimización de un programa informático. Un filtro de paso alto de tweeter de orden superior a veces puede ayudar a compensar el desfase temporal entre el woofer y el tweeter, causado por centros acústicos no alineados.
Existe una clase de filtros de cruce que producen respuestas nulas en las salidas de paso alto y paso bajo a frecuencias cercanas a la frecuencia de cruce. Dentro de sus respectivas bandas de rechazo, las salidas tienen una tasa de atenuación inicial alta, mientras que la suma de sus salidas tiene una respuesta de paso total plana. Sus dos salidas mantienen una diferencia de fase cero constante a lo largo de la transición, mejorando así su rendimiento de lóbulo con controladores de altavoces no coincidentes. [17]
Los crossovers en paralelo son, con diferencia, los más habituales. Desde el punto de vista eléctrico, los filtros están en paralelo y, por tanto, las distintas secciones de filtro no interactúan. Esto hace que los crossovers de dos vías sean más fáciles de diseñar porque, en términos de impedancia eléctrica, las secciones pueden considerarse separadas y porque las variaciones de tolerancia de los componentes estarán aisladas, pero, como todos los crossovers, el diseño final depende de que la salida de los altavoces sea acústicamente complementaria y esto, a su vez, requiere una cuidadosa adaptación en amplitud y fase del crossover subyacente. Los crossovers en paralelo también tienen la ventaja de permitir que los altavoces estén bicableados , una característica cuyos beneficios son muy discutidos.
En esta topología, los filtros individuales están conectados en serie y un driver o una combinación de drivers está conectado en paralelo con cada filtro. Para entender la ruta de la señal en este tipo de crossover, consulte la figura "Crossover en serie" y considere una señal de alta frecuencia que, durante un momento determinado, tiene un voltaje positivo en el terminal de entrada superior en comparación con el terminal de entrada inferior. El filtro de paso bajo presenta una alta impedancia a la señal y el tweeter presenta una baja impedancia; por lo que la señal pasa a través del tweeter. La señal continúa hasta el punto de conexión entre el woofer y el filtro de paso alto. Allí, el HPF presenta una baja impedancia a la señal, por lo que la señal pasa a través del HPF y aparece en el terminal de entrada inferior. Una señal de baja frecuencia con una característica de voltaje instantáneo similar pasa primero a través del LPF, luego del woofer y aparece en el terminal de entrada inferior.
Los filtros derivados incluyen filtros activos en los que una de las respuestas de cruce se deriva de la otra mediante el uso de un amplificador diferencial. [18] [19] Por ejemplo, la diferencia entre la señal de entrada y la salida de la sección de paso alto es una respuesta de paso bajo. Por lo tanto, cuando se utiliza un amplificador diferencial para extraer esta diferencia, su salida constituye la sección de filtro de paso bajo. La principal ventaja de los filtros derivados es que no producen ninguna diferencia de fase entre las secciones de paso alto y paso bajo en ninguna frecuencia. [20] Las desventajas son:
En el caso del punto (1), la situación habitual es que la respuesta de paso bajo derivada se atenúa a un ritmo mucho más lento que la respuesta fija. Esto requiere que el altavoz al que está dirigido continúe respondiendo a señales en la profundidad de la banda de rechazo, donde sus características físicas pueden no ser ideales. En el caso del punto (2), se requiere que ambos altavoces funcionen a niveles de volumen más altos a medida que la señal se acerca a los puntos de cruce. Esto utiliza más potencia del amplificador y puede hacer que los conos del altavoz no funcionen de manera lineal.
Los profesionales y aficionados tienen acceso a una variedad de herramientas informáticas que antes no estaban disponibles. Estas herramientas de medición y simulación basadas en computadora permiten el modelado y diseño virtual de varias partes de un sistema de altavoces, lo que acelera enormemente el proceso de diseño y mejora la calidad de un altavoz. Estas herramientas van desde ofertas comerciales hasta ofertas gratuitas. Su alcance también varía. Algunas pueden centrarse en el diseño de woofers/cajas y cuestiones relacionadas con el volumen y los puertos de la caja (si los hay), mientras que otras pueden centrarse en el crossover y la respuesta de frecuencia. Algunas herramientas, por ejemplo, solo simulan la respuesta de paso del deflector.
En el período anterior a que el modelado por computadora hiciera asequible y rápido simular los efectos combinados de los parlantes, los filtros de cruce y las cajas acústicas, el diseñador de altavoces podía pasar desapercibido una serie de problemas. Por ejemplo, los filtros de cruce de tres vías simplistas se diseñaban como un par de filtros de cruce de dos vías: el de tweeter/medios y el otro, el de medios/woofers. Esto podía crear una ganancia excesiva y una respuesta de "pajar" en la salida de medios, junto con una impedancia de entrada inferior a la prevista. Otros problemas, como una adaptación de fase incorrecta o un modelado incompleto de las curvas de impedancia de los parlantes, también podían pasar desapercibidos. Estos problemas no eran imposibles de resolver, pero requerían más iteraciones, tiempo y esfuerzo que en la actualidad.