Você já se perguntou o que
r realmente acontece se você usar um alto-falante de impedância diferente com um crossover de alto-falante? É uma ótima pergunta!
Como se vê,
a impedância do alto-falante (Ohms) faz diferença no modo como um cruzamento de alto-falante funciona e afeta o som. Vou explicar tudo em detalhes de uma forma que qualquer um possa entender.
O que é um crossover de alto-falante? O que um cruzamento faz?
Principal: Um crossover de alto-falante estéreo de carro típico, com as partes principais rotuladas. Inferior: Um crossover de alto-falante estéreo doméstico típico, que é extremamente semelhante. (Eles são normalmente instalados dentro do gabinete do alto-falante) Ambos usam capacitores e indutores para formar filtros de crossover e controlar o som enviado para tweeters, alto-falantes de médio porte ou woofers para obter a melhor qualidade de som de áudio. Os crossovers de alto-falante são frequentemente chamados de crossovers “passivos” porque passam sinais sem a necessidade de uma fonte de alimentação, ao contrário dos crossovers eletrônicos (“ativos”). Eles trabalham usando
passivo componentes:capacitores e indutores.
Um crossover de alto-falante é um circuito elétrico que usa indutores e capacitores para filtrar um sinal de alto-falante e dividi-lo entre 1 ou mais saídas. As saídas dependem da resposta de frequência dos alto-falantes usados. Eles são diferentes dos crossovers eletrônicos, pois em vez de serem conectados ao caminho do sinal (cabos RCA, por exemplo), os crossovers dos alto-falantes são conectados à saída de amplificadores ou estéreos. Os alto-falantes são então conectados às conexões de alto-falante do crossover.
Um dos tipos de crossover de alto-falante mais comuns em uso hoje:Um crossover de alto-falante de 2 vias de segunda ordem com saídas de tweeter e midrange/woofer. Os indutores são representados com o símbolo “L” e os capacitores com o símbolo “C”. Os crossovers de alto-falante funcionam para separar o som enviado para determinados alto-falantes para melhorar o som, diminuir a distorção e controlar como os alto-falantes são usados. Por exemplo, eles bloqueiam graves que os tweeters não conseguem produzir e agudos que um woofer não consegue produzir bem. Indutores e capacitores têm algumas propriedades realmente interessantes (e muito úteis!) quando um sinal de áudio elétrico flui através deles:
- Indutores são bobinas de fio que têm mais resistência (chamada de impedância, neste caso) a um sinal de alta frequência do que a um sinal de baixa frequência. Portanto, eles filtram frequências de som mais altas quando conectados em série.
- Os capacitores têm mais “resistência” a um sinal de baixa frequência do que um mais alto quando em série. Quanto menor a frequência, menos sinal pode passar.
Quando um capacitor ou indutor tem um sinal aplicado a ele além de uma certa faixa de frequência chamada
frequência de cruzamento, frequência de canto, ou
frequência de corte, a quantidade de sinal que ele permite passar é reduzida, fazendo com que ele aja como um filtro.
Isso significa que o alto-falante receberá cada vez menos o sinal do alto-falante que queremos bloquear, reduzindo a saída de volume para essa faixa de som indesejada. É importante entender que
a frequência com que isso acontece depende da impedância do alto-falante (carga de Ohms) conectado. Ordens de cruzamento de alto-falantes (inclinações) e designs
Quando usado em série com um tweeter, um crossover filtra graves prejudiciais e distorcidos que ele não consegue suportar . Quando usado sozinho, um único capacitor é um crossover de 1ª ordem (estágio único) com uma inclinação de -6dB por oitava – o nível mais básico. Os crossovers vêm em designs diferentes para diferentes tipos de adaptação de áudio e níveis de desempenho, mas todos funcionam da mesma maneira básica. Eles são projetados com “ordens”, ou estágios, que, quando adicionados, tornam sua filtragem ainda melhor para impedir que sons indesejados cheguem aos alto-falantes.
Por exemplo, aqui está uma lista de cruzamentos de pedidos comuns que você verá com frequência:
- 1ª ordem:Não muito íngreme -16dB/oitava), consiste em um único capacitor ou indutor em série com o alto-falante.
- 2ª ordem:melhor filtragem de -12dB/oitava, usando DOIS componentes para cada alto-falante.
- 3ª ordem:ainda melhor, com filtragem de -18dB/oitava, usando TRÊS componentes para cada alto-falante.
Os filtros de crossover são sempre múltiplos de 6 decibéis (dB) devido à forma como os componentes funcionam. Uma ordem de crossover “mais íngreme” (mais alta) significa apenas que é mais eficaz em bloquear a faixa de frequências de som que não queremos alcançar o alto-falante.
O que é impedância do alto-falante? Como funciona a impedância do alto-falante?
A impedância do alto-falante é o total quantidade de resistência que um alto-falante tem devido à resistência de sua bobina de fio e a indutância do loop da bobina de fio. A impedância é classificada em unidades de resistência chamadas Ohms. Assim como você não pode ter um curto-circuito em uma bateria, um amplificador ou estéreo precisa de
algum quantidade de impedância de carga do alto-falante para limitar a quantidade de corrente elétrica que o rádio ou amplificador tenta fornecer.
Ao contrário de um fio reto que vai de um ponto a outro quando você liga a energia, o enrolamento do fio da bobina de voz forma um laço que tem uma propriedade elétrica chamada
indutância. A indutância é um pouco diferente da resistência, pois muda conforme a frequência muda. Chama-se
reatância indutiva. Para quase todos os alto-falantes, isso significa que a impedância real (a resistência total) realmente muda um pouco à medida que a música toca.
Quando nos referimos à impedância dos alto-falantes, na maioria das vezes estamos nos referindo à categoria (faixa geral de Ohms) do alto-falante usado para combinar com amplificadores estéreo domésticos ou automotivos. Medições de resistência, em unidades de
Ohms , às vezes são mostrados usando o símbolo grego Omega:
“Ω” Como funciona a impedância do alto-falante?
Quando um sinal musical (composto de corrente alternada) aciona um alto-falante, ele cria campos magnéticos à medida que a corrente elétrica flui através da bobina de voz de fio bem enrolado. O interessante é que uma bobina de fio desenvolve campos magnéticos ao seu redor que resistem ao fluxo de corrente quando isso acontece.
É daí que vem a parte dependente da frequência da impedância de um alto-falante.
(Isso também acontece com outros dispositivos elétricos, como motores, bobinas de vela de ignição do motor e muito mais. Eles também lidam com a resistência elétrica à medida que a corrente alternada (CA) é aplicada.)
O que acontece se eu usar um alto-falante de impedância diferente em um crossover?
Diagrama mostrando o que acontece quando você altera a carga Ohm do alto-falante conectado a um crossover:crossover shift ocorre. Isso significa que, como foi projetado para uma impedância de alto-falante diferente, a frequência em que funciona muda. Deslocamento cruzado ao usar alto-falantes de impedância diferentes
Como mencionei anteriormente, os crossovers de alto-falante são baseados em peças (capacitores e indutores) que funcionam como filtros de acordo com a carga do alto-falante ao qual estão conectados. Por isso,
quando você altera a impedância do alto-falante, altera a frequência de cruzamento e o som. Você pode notar vários problemas depois de fazer isso:
- Um som “áspero” de woofers ou alto-falantes de médio porte. Os tweeters podem soar distorcidos e começar a “separar” em um volume mais baixo do que costumavam.
- Uma qualidade “fina” e fraca para a música.
- Lacunas nas faixas de som que você deveria ouvir.
Os cruzamentos de alto-falante só podem ser usados com a impedância do alto-falante eles foram projetados ou não terão o mesmo som. Por exemplo,
usar um crossover de alto-falante doméstico de 8 Ohm com um alto-falante de carro de 4 Ohm não funcionará corretamente. Isso porque os valores das peças foram escolhidos para apenas uma impedância. Quando você muda isso, muda drasticamente a frequência de cruzamento!
O que acontece com um crossover quando reduzo a metade da impedância do alto-falante?
Quando você altera a impedância do alto-falante conectado a um crossover de alto-falante, pode alterar significativamente a frequência de corte do crossover. Como uma regra geral:
- Reduzir pela metade a impedância do alto-falante (ex.:8ohms para 4 ohms) dobra a frequência de cruzamento (ex.:3,5kHz vai para 7kHz)
- Dobrar a impedância do alto-falante (por exemplo:8 ohms para 16 ohms) reduz pela metade a frequência de cruzamento (por exemplo, 3,5 kHz vai para 1,75 kHz)
Não queremos isso porque permite que os alto-falantes recebam uma faixa de som para a qual não são adequados e soam mal. No caso de tweeters, graves e médios são ruins porque não conseguem produzi-los corretamente. Na verdade, após um certo nível de potência, os
tweets podem ser danificados quando pressionados por frequências graves. Da mesma forma, muitos woofers não podem produzir sons de alta frequência bem e podem soar terríveis.
Normalmente, se você alterar a carga de Ohms do alto-falante, terá que substituir o crossover do alto-falante também para corresponder à carga de Ohms. No entanto, existe uma solução alternativa que oferece alguma esperança…
Como posso usar alto-falantes com impedância diferente? É possível?
A boa notícia é que
é possível usar uma impedância de alto-falante diferente com um crossover de alto-falante para o qual não foi projetado! Existem alguns compromissos que você terá que fazer, no entanto.
Como combinar uma impedância de alto-falante diferente com um crossover
Isso é realmente muito simples! Para combinar uma impedância de alto-falante com um crossover:
- Caso nº 1:alto-falante com impedância mais baixa: Você pode adicionar um resistor em série com o alto-falante para trazer a carga total de Ohms até o que o crossover precisa. Você precisará de um resistor com gerenciamento de energia suficiente (chamado de resistor de “potência”) para evitar o superaquecimento (veja abaixo).
- Caso nº 2:alto-falante com impedância mais alta: Você pode adicionar um resistor em paralelo com o alto-falante para reduzir a carga total de Ohms para o que o crossover precisa.
Exemplos:
- Você pode usar um alto-falante de 8 ohm com um crossover de 4 ohm conectando um resistor de 8 ohm em paralelo com ele. O resultado final é 8 Ohms/2 =4 ohms que o crossover verá.
- Você pode usar um alto-falante de 4 ohm com um crossover de 8 ohm conectando-o em série com um resistor de 4 ohm. O resultado final será um total de 8 ohms visto pelo crossover.
O que é um resistor de potência?
Exemplos de resistores de potência comumente usados com alto-falantes. Ao contrário dos minúsculos resistores usados na eletrônica, eles podem lidar com muito mais energia e não queimam devido ao calor. Eles estão disponíveis em fornecedores de eletrônicos, incluindo varejistas de componentes de alto-falantes. Um resistor de potência é apenas um resistor de tamanho maior que pode lidar com muito mais energia e calor do que os pequenos comumente usados em placas eletrônicas. Eles também são bastante baratos (US $ 5 ou mais por 2 a 4 em um pacote) e são comumente usados para projetos de alto-falante personalizados.
Para sistemas de alto-falantes,
recomendo usar um com uma potência de 25 watts ou mais para ter certeza. No entanto, para aparelhos de som automotivos, muitas vezes você pode usar cerca de 10W a 15W.
As desvantagens de usar resistores para combinar com um crossover
Como eu disse anteriormente, não é sem compromisso. Você terá que conviver com algumas coisas, dependendo do caso com o qual está lidando:
- Adicionar um resistor em série com um alto-falante reduzirá a potência e o volume máximos disponíveis para ele. No caso de um alto-falante de 4 ohm e um resistor de 4 ohm, isso significa que você perderá 3 dB de volume ( um pequeno quantidade), mas a potência sempre será 1/2 do que costumava ser.
- Adicionar um resistor em paralelo com um alto-falante significa que a energia será dividida entre os dois. No caso de um resistor de 8 ohms em paralelo com um alto-falante de 8 ohms, cada lado receberá 1/2 da potência anteriormente enviada para um alto-falante. (Ex.:um amplificador de 50 W agora forneceria 25 W no máximo ao alto-falante)
Normalmente, eu recomendaria usar o crossover correto, mas se você estiver “em apuros”, esta solução é uma ótima maneira de fazer seus alto-falantes funcionarem e ainda soarem bem.
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