Os crossovers podem definitivamente ser um pouco confusos quando você está tentando obter o melhor som possível. Certamente não ajuda que alguns fabricantes de alto-falantes não forneçam informações claras ou úteis!
Neste artigo fácil de entender, vou explicar:
- Noções básicas importantes de crossovers de alto-falante
- Como determinar a frequência de cruzamento do alto-falante que você precisa
- Como saber a frequência de vários tipos de crossovers de alto-falante que você gostaria de usar
- Tabelas de frequência de cruzamento úteis que você pode usar imediatamente
Continue lendo para saber o que você precisa saber para um som melhor.
O que faz um crossover de alto-falante? Por que eles são úteis?
Os crossovers de alto-falante têm várias funções com o objetivo principal de melhorar a qualidade do som:
- Bloqueie frequências de som indesejadas que os alto-falantes não podem produzir bem (e que causam distorção ou podem danificá-los).
- Divida um sinal musical para enviar certas partes do som ao alto-falante mais adequado para ele.
Por exemplo, os tweeters são sensíveis aos graves e não podem produzir frequências de médios, por isso não queremos acioná-los com graves do subwoofer
especialmente com alta potência. Um crossover de alto-falante torna possível o bloqueio desses graves prejudiciais (e causadores de distorção).
Da mesma forma, outros tipos de alto-falantes, como woofers ou subwoofers, soam absolutamente
horríveis quando você os dirige com frequências mais altas que são mais adequadas para um tweeter. Da mesma forma, podemos usar um crossover de passagem baixa para filtrar (bloquear efetivamente) essa faixa indesejada de som para um som limpo e agradável.
Isso é especialmente importante para subwoofers, pois eles são projetados e funcionam melhor apenas com graves puros. Nesse caso, um crossover de passagem baixa é usado e definido para uma frequência de corte mais baixa para obter aquele ótimo som que você ama.
Os crossovers de alto-falante são muito, muito comuns em muitos sistemas de alto-falantes domésticos ou de carros, especialmente gabinetes de alto-falante de 2 vias ou conjuntos de alto-falantes de componentes.
Como funcionam os cruzamentos de alto-falantes?
Os crossovers de alto-falante funcionam usando um comportamento interessante encontrado em capacitores e indutores:
- Os capacitores passam frequências mais altas com mais facilidade (à medida que a frequência diminui, sua oposição ao fluxo de eletricidade aumenta). Isso se deve a um princípio chamado reatância capacitiva.
- Os indutores passam frequências mais baixas com mais facilidade (à medida que a frequência aumenta, sua oposição ao fluxo de eletricidade aumenta). Isso ocorre devido à reatância indutiva.
Capacitores e indutores podem ser usados juntos para criar filtros mais eficazes, bem como dividir o som na faixa de som produzida por um alto-falante. Isso é extremamente comum em sistemas de alto-falantes de áudio doméstico ou automotivo de 2 vias.
Usando fórmulas matemáticas, os designers de crossover podem escolher os valores de parte corretos necessários para um determinado crossover de alto-falante que é mais adequado para os alto-falantes a serem usados.
Por exemplo, quando frequências musicais mais baixas (graves) passam por um filtro passa-altas, a resistência total é muito alta, o que significa que há muito pouca saída para o alto-falante. Quando frequências mais altas estão presentes, a resistência é muito menor e esses sinais passam para o alto-falante sem problemas.
Os alto-falantes têm diferentes faixas de som para os quais são mais adequados, também conhecidos como
resposta de frequência . Essa limitação é usada quando os cruzamentos são projetados.
Qual é o ponto de cruzamento do alto-falante?
O ponto de cruzamento do alto-falante é normalmente chamado de
frequência de cruzamento , geralmente escrito como “
Fc .”
O ponto de cruzamento do alto-falante é a frequência de corte além da qual as frequências de áudio são impedidas de alcançar os alto-falantes. Em termos técnicos, a frequência de cruzamento é encontrada usando o ponto de -3 decibéis (dB) da saída de um circuito de cruzamento.
Em termos de energia elétrica, o ponto de redução de volume de 3dB é a frequência na qual a potência do alto-falante é reduzida em 1/2. Passada a frequência de cruzamento (o ponto -3dB), a saída diminuirá cada vez mais quanto mais longe do corte estiver a frequência do som. Por exemplo, para um crossover passa-alto de -6dB por oitava, se a frequência de corte for 1kHz:
- O alto-falante terá uma saída de -3dB a 1kHz.
- A uma oitava de distância (500Hz), a saída será de -6dB.
- Em frequências ainda mais distantes, a saída será de quase 0 decibéis.
Os cruzamentos não são perfeitos em como funcionam
Em um mundo perfeito, os crossovers bloqueariam 100% do som que você não deseja alcançar os alto-falantes além desse ponto. No entanto, os crossovers não são perfeitos. Eles
atenuam , ou reduzir, a saída de som além da frequência de crossover. Por causa disso, eles têm uma inclinação suavemente curvada que você pode visualizar em um gráfico.
Os declives de cruzamento são descritos em termos de sua inclinação, que descreve o quão eficazes eles são no bloqueio de frequências sonoras.
Eles são listados em termos de dB por oitava e sempre são múltiplos de 6dB. Isso porque os crossovers usam estágios, ou seções, cada um dos quais usa um único capacitor ou indutor com uma redução de 6dB para cada seção.
Observação: Uma oitava é uma maneira de descrever um determinado ponto ou uma faixa de frequências de áudio. Uma oitava é a metade ou o dobro de uma frequência e geralmente são marcadas em frequências padrão.
Exemplo:60Hz, 120Hz…1KHz, 2KHz, etc.
O que são cruzamentos de 1ª, 2ª e 3ª ordem?
Os crossovers de ordem superior usam seções adicionais de capacitor e indutor juntas que são “empilhadas” para um corte mais eficaz. O cruzamento de ordem superior usa matemática ligeiramente diferente, mas a operação básica é exatamente a mesma.
- Os crossovers de -12dB/oitava são alguns dos mais comuns e são um bom compromisso entre o bloqueio de frequências de áudio e o custo das peças. Muitos amplificadores automotivos ou domésticos com crossover eletrônico integrado oferecem uma inclinação de 12 dB.
- Os cruzamentos de -6 dB/oitava são o mínimo para usar e não são tão eficazes quanto os outros.
- -18dB e crossovers de ordem superior são muito mais acentuados em seu corte, mas não são necessários em muitos casos.
Quando se trata do ponto de cruzamento para os próprios alto-falantes, depende de várias coisas diferentes, como você verá abaixo.
Como determinar a frequência de cruzamento para alto-falantes
Existem algumas maneiras de dizer quais frequências de crossover você deve usar com alto-falantes:
- A resposta de frequência do alto-falante encontrada nas especificações, se fornecida.
- O tipo e o tamanho dos alto-falantes que você tem (tweeters x woofers, cones pequenos x cones grandes etc.).
- Recomendações do fabricante.
Em muitos casos, você acabará usando 2 ou mais das coisas acima para obter os melhores resultados. Para ajudar a manter as coisas organizadas, dividirei as informações abaixo em 2 tipos, dependendo do tipo de crossover de alto-falante usado.
1. Encontrando a frequência de cruzamento para cruzamentos de primeira ordem (em linha)
Os bloqueadores de graves, como são chamados, são um tipo de crossover em linha de 1ª ordem (estágio único) usado com tweeters ou alto-falantes menores para bloquear graves. Se você não souber a frequência de cruzamento, poderá calculá-la usando apenas um pouco de matemática. Os crossovers de primeira ordem usam um único capacitor ou indutor em linha. Alguns dos usos mais comuns são:
- Usando um capacitor em linha para tweeters ou um capacitor grande para bloquear graves em alto-falantes pequenos.
- Usando um indutor embutido para filtrar os agudos para um alto-falante de médio porte.
Para saber qual frequência você precisa (supondo que você ainda não saiba qual é), você pode começar verificando a classificação de resposta de frequência do alto-falante nas especificações. O problema aqui é que os fabricantes de alto-falantes às vezes listam as frequências que um alto-falante pode
tecnicamente produzir, não a faixa real de som que eles podem produzir
bem. Usando um gráfico de resposta de frequência
Quando você tem um gráfico de resposta de frequência disponível, você pode ver a faixa de som que um alto-falante pode ou não produzir bem (como uma saída de volume de som muito mais baixa na parte inferior do gráfico mostrado aqui). Escolha uma frequência de cruzamento longe dessa faixa de resposta ruim. Se você tiver a sorte de ter um gráfico de resposta de frequência com os alto-falantes que gostaria de usar, poderá ver as áreas em que eles têm uma saída ruim. Estas são as áreas que você deve evitar. Para fazer isso, escolha uma frequência de cruzamento fora desse intervalo.
A partir do exemplo acima, podemos ver que o tweeter mostrado tem uma boa saída até algo abaixo de 2 kiloHertz (2kHz). Sabendo que vamos querer escolher uma frequência de crossover que seja de pelo menos 2kHz ou superior.
Usando frequências de cruzamento recomendadas
Alguns fabricantes incluem uma faixa de frequência recomendada para uso. Nesse caso, é fácil usar isso como uma diretriz. Para o exemplo ilustrado acima, você escolheria uma frequência de cruzamento de pelo menos 3,5 kHz, que é muito comum.
O que observar
Infelizmente, muitos fabricantes listam a resposta de frequência (alcance) dos alto-falantes com base na faixa de som que eles podem produzir, mas não produzem
bem. Por exemplo:
- Pequenos alto-falantes full-range ou midrange podem ser listados com desempenho tão baixo quanto 35Hz (faixa de graves de baixo nível). No entanto, pequenos alto-falantes quase nunca podem produzir bem as regiões de graves mais baixos.
- Altifalantes de médio porte ou woofers de uso geral podem ser listados como suportando frequências altas na faixa de agudos (tweeter). Por exemplo, 4kHz ou até mais. No entanto, alto-falantes de woofer ou midbass quase nunca funcionam bem para altas frequências.
Em ambos os casos, ignore essas classificações de resposta de frequência mais altas incomuns e verifique o gráfico de resposta, se fornecido.
Como algumas frequências de crossover são tão comuns, fiz uma tabela (listada abaixo, na próxima seção) que facilita o trabalho para você. Você pode usá-los como um guia na maioria dos casos.
2. Encontrar a frequência de crossover para crossovers de 2ª ordem ou superiores (sistemas de alto-falantes de 2 vias ou maiores)
No caso de sistemas de alto-falantes de 2 ou 3 vias, é um pouco mais complicado, mas não muito. Neste caso, é um compromisso entre o crossover certo para o woofer
e o tweeter.
Para sistemas de alto-falantes de 2 ou 3 vias, a frequência de cruzamento correta é um ponto médio que permite que ambos trabalhem juntos sem uma lacuna no som produzido. Em outras palavras, você vai querer escolher uma frequência de crossover que permita que ambos funcionem em sua faixa ideal.
Exemplo de crossover de alto-falante de 2 vias
Na imagem de exemplo acima, você pode ver alguns alto-falantes típicos junto com o intervalo de uso recomendado. Para determinar o crossover de alto-falante que precisamos, podemos escolher um que seja uma combinação de:
- Abaixo da frequência máxima recomendada para o woofer.
- Acima da frequência mínima recomendada ou especificada para o tweeter.
Neste caso, como muitas vezes acontece, este seria um ponto médio em torno de 3.000 Hertz ou 3.500 Hertz. Podemos usar qualquer um deles, pois as peças de crossover prontas provavelmente estão disponíveis para compra, facilitando a montagem de nosso próprio sistema de alto-falantes.
Sistemas de alto-falantes de 3 vias
Os sistemas de alto-falantes de 3 vias são semelhantes aos de 2 vias, com a diferença de que o cruzamento do meio (midrange) é do tipo passa-banda. Semelhante a um conjunto de alto-falantes de 2 vias, escolheremos uma frequência de crossover intermediária na faixa de trabalho do midrange vs tweeter e do midrange vs woofer também. (Veja minhas recomendações abaixo)
Qual é uma boa frequência de crossover para alto-falantes? Diretrizes e tabela
A boa notícia que mais das vezes, você ficará bem usando as frequências de corte mais comuns listadas abaixo com base no tamanho ou tipo de alto-falante. Isso ocorre porque os alto-falantes e os sistemas de alto-falante são usados com tanta frequência da mesma maneira que as frequências de corte mais comuns geralmente se aplicam.
Você pode determinar as frequências de crossover para seus alto-falantes, tanto de carro quanto de áudio doméstico, usando as tabelas que forneci abaixo.
Tabela de frequência de cruzamento de alto-falante estéreo doméstico
| Tipo/sistema de alto-falante | Frequência de cruzamento |
|---|
| Subwoofer | 80Hz baixo passa. (Recomendação de som THX também) |
| Colunas frontais do tipo principal/torre (pequenas) | 60 a 80Hz passa-alta. Funciona melhor com um subwoofer para complementá-los. |
| Colunas frontais do tipo principal/torre (grandes) | Passa-alta de 40 – 60Hz. |
| Som central ou surround (pequeno) | Passa alta de 100-120Hz. Esses tipos de alto-falantes são muito ruins para graves. |
| Som central ou surround (médio/grande) | Passa alta de 50-60Hz. |
| Colunas de parede ou mini-satélite | Passa alta de 100-120Hz. |
| Sistemas de alto-falantes de 2 vias | 3kHz a 3,5kHz. Frequência de cruzamento muito comum |
| Sistemas de alto-falantes de 3 vias | 3,5kHz (médios/agudos) e 500Hz (médios/woofer) |
Tabela de frequência de cruzamento do alto-falante estéreo do carro
| Tipo/sistema de alto-falante | Frequência de cruzamento |
|---|
| Subwoofers | Passa baixa de 70-80Hz |
| Frente/traseira full-range ou componentes | ~56-60Hz high pass para bloquear graves baixos |
| Tweeters | Passa alta de 3-3,5kHz |
| Altifalantes de médios ou woofer (principais) | 1kHz-3,5kHz para bloquear sons de alcance do tweeter |
| Sistemas de alto-falantes de 2 vias | 3kHz a 3,5kHz. Frequência de cruzamento muito comum |
| Sistemas de alto-falantes de 3 vias | 3,5kHz (médios/agudos) e 500Hz (médios/woofer) |
Algumas orientações gerais são:
- Para pequenos alto-falantes domésticos ou de carro (4″, 5 1/4″, 6 1/2″, etc.), use um crossover passa-alta em torno de ~56-60Hz ou mais para bloquear graves graves. Isso ajudará a evitar distorções e você poderá acionar os alto-falantes com mais potência e volume com excelente clareza de som.
- Os subwoofers precisam de um sinal de graves puro que você pode realizar usando um crossover passa-baixa em torno de 70 a 80Hz.
- Os tweeters geralmente são bons para cerca de 3 kHz ou mais, portanto, as frequências de corte de 3 kHz ou 3,5 kHz geralmente são ótimas opções.
Como encontrar a frequência de cruzamento de um cruzamento de alto-falante
E se você já tiver um crossover de alto-falante, mas não souber qual é a frequência de crossover? A boa notícia é que, em muitos casos, você pode descobrir o que é com base no valor da peça e na impedância do alto-falante.
Para isso, você precisa saber:
- O valor de um capacitor (em Farads) ou bobina indutora (em Henries) para um único cruzamento em linha (“1ª ordem”).
- Para cruzamentos de 2 vias ou outros alto-falantes, é muito semelhante, mas requer um pouco mais de investigação.
Como determinar a frequência de cruzamento do alto-falante
1. Cruzamentos de capacitores ou indutores de ordem única (em linha)
Usando as fórmulas mostradas acima, você pode calcular a frequência de cruzamento para um determinado alto-falante. Para crossovers em linha passa-alta ou passa-baixa, podemos calcular a frequência se conhecermos os Ohms do alto-falante e a capacitância ou indutância. É o mesmo processo em ambos os casos.
Exemplo 1
Impedância do alto-falante =8Ω, capacitor =47 microFarads. Fc =1/(2 x 3,14159 x 8 x 0,000047) =
423Hz (cerca de 400Hz). Exemplo #2
Impedância do alto-falante =4Ω, indutor =4 miliHenries (0,004H). Fc =4/(2 x 3,14159 x ,004) =
159Hz (cerca de 150Hz).
2. Cruzamentos de 2 ou 3 vias
Os crossovers de 2 e 3 vias são um pouco diferentes por vários motivos. Infelizmente, como existem tipos diferentes e, às vezes, os fabricantes têm designs ou recursos diferentes, eles podem ser
muito difícil de descobrir às vezes.
Em outras palavras, não há ótimo maneira de descobrir a frequência de corte para um cruzamento de 2 ou 3 vias. No entanto, muitas vezes há algumas coisas que você pode fazer para descobrir a frequência de cruzamento aproximada e obtê-la dentro do “estágio”. Vou usar um de 2 vias como exemplo, pois são muito comuns e porque os de 3 vias são muito semelhantes, mas com uma seção de cruzamento adicional.
Usando equipamento de teste para determinar uma frequência de cruzamento de alto-falante
Se você tiver a sorte de ter equipamentos de teste como um osciloscópio e um gerador de sinal à mão, poderá aplicar uma entrada de sinal no lado da entrada com alto-falantes ou resistores do mesmo valor de Ohms anexados. Mude gradualmente a frequência do gerador de sinal e observe o ponto em que o sinal de saída começa a diminuir.
Quando a saída de tensão diminui em 1/2, esse é o ponto de 3dB e você encontrou a frequência de cruzamento. Infelizmente, a maioria das pessoas não tem acesso a equipamentos de teste, então eles precisam de uma abordagem diferente.
Usando uma calculadora de crossover de alto-falante e “suposições educadas”
Gastei muito
muito de tempo tentando descobrir vários crossovers de alto-falante que eu possuo e, infelizmente, como eles podem variar tanto, pode ser
extremamente difícil descobrir sua frequência de cruzamento. Existem várias razões pelas quais:
- Alguns crossovers reduzem o volume no tweeter adicionando um resistor em linha. Isso afeta o valor das partes usadas porque a impedância do alto-falante altera o funcionamento de um crossover.
- As peças instaladas em um crossover nem sempre têm seus valores impressos nelas.
- Diferentes designs de cruzamento (Linkwitz-Riley, Butterworth, Bessel etc.) usam valores diferentes.
- Pode ser difícil descobrir o design de um crossover apenas olhando para ele.
- Alguns crossovers de 2 ou 3 vias misturam tweeter de 2ª ordem e crossovers de woofer de 1ª ordem no mesmo design.
Meu conselho é tentar escolher a melhor frequência de cruzamento entre as que eu forneci anteriormente e inserir os valores de Ohms do alto-falante e partir daí.
Um bom (e simples, fácil de seguir) crossover de alto-falante para usar é este:https://www.erseaudio.com/Second-Order-2-Way
Como usar a calculadora de cruzamento
Por exemplo, comece com um número inteiro como 3.000 Hz para um cruzamento de 2 vias para a frequência inicial de “melhor palpite”. Clique no botão necessário para calcular os valores de crossover dos alto-falantes para as diferentes frequências de crossover.
Verifique um dos valores do capacitor (geralmente aqueles na parte superior da placa de circuito são para o tweeter) e altere a frequência de crossover em várias centenas de Hertz se estiver inicialmente
way off para o valor do capacitor resultante mostrado nos valores calculados.
Depois de fazer isso, tente alterar o crossover de 3.000 Hz para 2.500 Hz ou 3.500 Hz se o valor do capacitor mostrado for muito diferente. Quando não estiver muito distante, comece a alterá-lo mais de perto (por exemplo, altere-o em 250Hz de cada vez ou até 100Hz).
Depois de chegar relativamente perto, você deve ter uma ideia melhor de qual é a frequência de cruzamento aproximada. Observe que, se eles estiverem usando um resistor em série com a saída do tweeter, você deve adicioná-lo à caixa de entrada de impedância do alto-falante (Ohms), porque isso faz a diferença em duas vezes mais.
(
Observação: por causa dos diferentes designs disponíveis, você pode precisar selecionar Linkwitz-Riley, Butterworth, Bessel ou Chebechev e experimentá-los também, se disponíveis)
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