Para otimizar os recursos de desempenho de um alto-falante, ele deve operar dentro da faixa de frequência para a qual foi projetado. Um woofer ou subwoofer não poderá reproduzir com precisão as altas frequências. Um tweeter se autodestruirá se você pedir para tentar reproduzir frequências graves. Por esse motivo, usamos sistemas de alto-falantes de três e quatro vias na maioria dos veículos. Isso significa usar redes de cruzamento.
O objetivo de um crossover é dividir as frequências que passam por ele. Vamos nos aprofundar nos benefícios e desvantagens dos crossovers comumente usados em conjuntos de alto-falantes de componentes de sistemas de áudio automotivo.
Como funciona uma rede passiva cruzada
Uma rede de crossover passiva é um componente ou grupo de componentes que é instalado nos fios do alto-falante entre um amplificador e um alto-falante. O comportamento desses componentes atenua porções do sinal que vão para o próprio alto-falante. Quatro componentes são comumente usados em redes passivas:capacitores, indutores, resistores e dispositivos de proteção.
A combinação e a configuração desses componentes são usadas para criar uma rede de filtros passa-baixa, passa-alta ou passa-faixa. Os resistores são usados para atenuar a saída de dispositivos ou, às vezes, usados como parte de um circuito de correção de impedância dependente da frequência chamado rede Zobel. Alguns fabricantes incluem lâmpadas, diodos ou alguma forma de resistores de temperatura positiva para limitar a quantidade de tensão que um tweeter recebe. Redes ativas completamente passivas estão disponíveis (mas isso foi um
longo tempo atrás).
Como funciona um crossover ativo
Um crossover ativo é um dispositivo que modifica um sinal de áudio antes do amplificador. Funciona apenas em sinais de nível de linha ou pré-amplificador. Os crossovers ativos combinam amplificadores operacionais, resistores e capacitores para alterar diferentes faixas de frequência do sinal. Ao contrário das redes passivas, os crossovers ativos podem ser projetados para aumentar o nível do sinal, mas apenas no caso de filtros energizados. As redes ativas geralmente incluem outras funções, como controles remotos de nível e circuitos de reforço de graves.
Benefícios dos cruzamentos passivos
Vale a pena notar que cada rede passiva é projetada para funcionar em uma frequência específica para um alto-falante específico. Se você mudar o alto-falante, o filtro não responderá da mesma maneira. Em alguns casos, se a impedância do alto-falante for significativamente diferente daquela para a qual a rede foi projetada, o alto-falante pode ser danificado ou partes da rede podem ser danificadas.
As redes passivas são fáceis de usar. Você passa um fio do seu amplificador para a entrada da rede e, em seguida, conecta cada alto-falante à saída. Além de montar a rede em um local seco e livre de vibração, isso é tudo que você precisa considerar.
Algumas redes passivas incluem alguma forma de atenuação do nível de saída. A maioria usa um interruptor de duas ou três posições. Alguns usam jumpers. Uma rede extremamente sofisticada pode incluir um L-pad variável ou potenciômetro para recursos de ajuste fino extremos.
Os crossovers passivos permitem dividir a potência de um único canal de amplificador para acionar dois alto-falantes diferentes. Menos canais de amplificador podem reduzir drasticamente o custo do sistema, pois você só precisa de um par de canais de amplificador para executar um conjunto completo de alto-falantes.
Limitações de cruzamentos passivos
Como uma rede de crossover passiva é projetada para uma frequência específica, uma vez que as peças são escolhidas e montadas, não há como alterar essa frequência sem introduzir peças novas ou adicionais.
Projetar um crossover passivo pode ser um pouco complexo. As redes mais simples contam com algumas suposições básicas sobre a impedância de cada alto-falante na frequência de cruzamento. Projetar uma rede que compense a carga reativa complexa que os alto-falantes criam à medida que se movem é difícil. Requer software de modelagem computadorizado e uma maneira de medir a impedância e a resposta de frequência do alto-falante em diferentes níveis de acionamento.
Os crossovers passivos de alta qualidade são projetados para uma distância e ângulo específicos entre o woofer e o tweeter. Se a rede for projetada para que os alto-falantes fiquem distantes, aproximar os alto-falantes fará com que os sinais sejam somados incorretamente. Mesmo mudando o ângulo de um alto-falante pode ter um efeito dramático na resposta de frequência no ponto de cruzamento.
As redes de crossover passivas têm limitações na quantidade de energia que podem suportar. Os campos magnéticos criados em um indutor têm um limite. A tensão aplicada a um capacitor também tem um limite. As redes de crossover podem superaquecer e falhar se muita energia for enviada a elas.
As redes de crossover passivas consomem energia. Usar um sistema de alto-falantes com uma rede passiva não é tão eficiente quanto um usando uma rede de filtro ativa. A eficiência geral da rede crossover depende de sua complexidade e da qualidade dos componentes usados na rede.
As redes de crossover passivas são um pouco suscetíveis a ruídos. Se você passar um fio com um sinal CA passando pelo indutor em uma rede passiva, a rede poderá facilmente captar esse sinal e adicioná-lo ao sinal de áudio. Escolher um local seguro para montar redes de crossover passivas é importante.
Benefícios de Crossovers Ativos
A maioria das redes de crossover ativas são ajustáveis. Isso significa que, girando um botão ou movendo uma chave, você pode alterar a frequência de cruzamento. Essa flexibilidade torna os crossovers ativos adequados para uso com praticamente qualquer sistema de alto-falantes. A maioria dos crossovers ativos também inclui controles de nível, para que você possa ajustar facilmente o nível do midrange e do tweeter para compensar diferentes locais de montagem.
Os crossovers ativos não se importam com a potência dos seus amplificadores porque eles processam o sinal antes de entrar no amplificador. Os crossovers ativos também não são muito sensíveis às variações de temperatura, de modo que podem ser muito precisos o tempo todo. Se um dos canais do amplificador em um sistema de crossover ativo for cortado, a distorção afetará apenas esse canal único.
Desafios dos cruzamentos ativos
Como os crossovers ativos são universais em design, ser capaz de definir as frequências de crossover com precisão pode ser um desafio. As etiquetas nos potenciômetros são notoriamente imprecisas. A maioria dos crossovers ativos tem inclinações de atenuação fixas. Você não pode alterar essas inclinações para compensar as características de resposta ou variações de posicionamento. A menos que o fabricante do alto-falante o forneça, ou você tenha uma vasta experiência em medir a resposta eletromecânica e acústica do conjunto de alto-falantes, saber em que frequência cruzar os alto-falantes pode ser difícil. Muito baixo e você corre o risco de danificar o tweeter. Muito alto e você obtém distorção dos médios. Muitas combinações de alto-falantes também requerem a sobre ou sub-volta das frequências de crossover para produzir uma resposta plana.
Um crossover ativo requer um canal de amplificador dedicado para cada alto-falante. Esses requisitos extras de canal podem aumentar o custo do projeto de um sistema.
A solução perfeita
Se não houver limite para o seu orçamento, a solução de crossover ideal para um conjunto de alto-falantes é um crossover ativo com um Digital Processador de som realizando a filtragem. Um DSP oferecerá frequências de crossover ajustáveis, e a maioria oferece inclinações e alinhamentos de crossover ajustáveis.
Não importa o que você escolher, é uma boa ideia passar algum tempo com um RTA de alta resolução para garantir que seu sistema esteja configurado para a resposta mais suave e plana possível na frequência de cruzamento.
