Crossover (elettronica)

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Il crossover è un componente dei diffusori che assolve al compito di ripartire le frequenze che compongono il suono da riprodurre, in modo da ottimizzare la resa e al contempo proteggere gli altoparlanti.

Nella riproduzione musicale, la gamma di frequenze da diffondere è particolarmente critica per diversi aspetti.

Innanzitutto, a seconda del tipo di diffusore utilizzato, è frequente il caso di intermodulazione delle frequenze gravi a scapito di quelle acute: la membrana di un altoparlante che riproduce il suono di un violino dovrà vibrare ad una frequenza elevata, ma se contemporaneamente si aggiunge un contrabbasso ad un livello molto alto, le oscillazioni di breve lunghezza d'onda, necessarie per riprodurre il suono del violino, verranno sovrapposte ad altre di lunghezza maggiore, dando così origine ad una distorsione di fase.

Inoltre, la ripartizione della potenza nei diffusori elettroacustici non è affatto lineare: la potenza necessaria a riprodurre dignitosamente le frequenze gravi ad alto volume, con conseguente spostamento di grandi volumi d'aria, potrebbe distruggere gli altoparlanti a membrana più piccola, destinati alla riproduzione di frequenze elevate e con necessità di muoversi in un volume d'aria estremamente più ridotto.

A questo scopo sono stati ideati i filtri crossover; la loro funzione è quella di suddividere lo spettro sonoro da riprodurre in più porzioni, da destinare a più altoparlanti separatamente, ciascuno con la propria predisposizione meccanica.

Un semplice filtro crossover a due vie, per esempio, potrà avere la frequenza di incrocio a 2 kHz, il canale delle basse frequenze con un filtro passa-basso ad un polo (6 dB / ottava) ed il canale delle frequenze acute a due poli (12 dB / ottava).

Perché questa distinzione?

La diversa pendenza dei due filtri è dettata da ulteriori fattori: l'altoparlante per le frequenze basse, ad esempio, dovrà avere la possibilità di sconfinare nella regione di competenza dell'altoparlante per le frequenze acute, per evitare distorsioni di fase udibili in prossimità della frequenza di taglio del filtro (maggiore è la pendenza del filtro, maggiore la rotazione di fase); d'altro canto, l'altoparlante per gli acuti dovrà essere interessato da una potenza molto bassa per evitare di essere danneggiato dalle basse frequenze, per cui il filtro passa-alto che lo pilota dovrà essere molto selettivo verso le basse frequenze, per proteggerlo.

I filtri crossover esistono sia in forma passiva che in forma attiva.

Il filtro crossover passivo è composto unicamente da componenti passivi: generalmente induttanze, condensatori e resistori, e viene collocato generalmente all'interno del mobile che contiene il diffusore.

Il filtro crossover attivo, invece, è un dispositivo elettronico che seleziona le frequenze quando il segnale audio si trova ancora a basso livello, tipicamente dopo il preamplificatore, e le sue uscite sono connesse a più amplificatori di potenza, eventualmente diversificati a seconda della gamma tonale che sono chiamati ad alimentare. Il grande vantaggio della soluzione a crossover attivo, peraltro molto più costosa dell'altra, consiste nella possibilità di intervenire facilmente sulle impostazioni dei filtri, ottimizzando l'ascolto in funzione dell'acustica del locale, e nella possibilità di isolare tra loro gli amplificatori di potenza, evitando che anche in essi possano verificarsi evidenti fenomeni di intermodulazione.

Infine, nella configurazione a crossover attivo, gli altoparlanti dei singoli canali sono connessi direttamente alle uscite dell'amplificatore, che si presenteranno con un'impedenza minima, aumentando così il fattore di smorzamento e migliorandone la risposta ai transienti.