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Associando alto-falantes (ART623)

Publiquei diversos artigos sobre esse tema ao longo de minha carreira. Trata-se de um tema sempre atual, que é consultado por todos que pretendem associar alto-falantes num sistema de som. Como manter a impedância, como calcular a potência dividida? Esses temas são complementados neste artigo sendo sugerido que o internauta consulte os outros disponíveis sobre o tema.

Analisaremos neste artigo a maneira de se usar diversos alto-falantes em conjuntos, para obter o máximo rendimento e também não correr o risco de causar danos a esses alto-falantes e aos amplificadores.

Além da potência máxima que os alto-falantes podem suportar, duas informações são de grande importância quando vamos ligá-los em conjunto: a faixa de freqüências que reproduzem e a sua impedância.

Conforme mostra a figura 1, existem alto-falantes que reproduzem faixas específicas de freqüências, ou seja, graves, médios e agudos.

 

Diversos auto-falantes para reproduzir sons graves, médios e agudos.
Diversos auto-falantes para reproduzir sons graves, médios e agudos.

 

Isso significa que, uma primeira maneira de se associar alto-falantes num conjunto consiste em se combinar dois ou três tipos deles de modo que toda a faixa de freqüências seja coberta.

Uma primeira maneira consiste em se usar um extended range com um tweeter, conforme mostra a figura 2.

 

Associação de um
Associação de um "tweeter" com um "extended range"

 

No entanto, para que esses dois alto-falantes sejam usados corretamente é preciso agregar um filtro que separe os sinais das freqüências que eles devem reproduzir, conforme mostra a mesma figura.

Os filtros podem ser comprados prontos ou ainda elaborados pelo próprio instalador. Uma maneira muito simples de se obter um filtro consiste simplesmente em se bloquear as baixas e médias freqüências que chegariam ao tweeter usando um capacitor polarizado ou par de capacitores em oposição, conforme mostra a figura 3.

 

Filtro capacitivo para o tweeter.
Filtro capacitivo para o tweeter.

 

Se sinais de baixas e médias freqüências chegarem ao tweeter eles podem causar a sobrecarga desse componente transformando-se em calor e com isso também causando uma perda no sistema.

Os valores dos capacitores dependem da potência e da impedância do tweeter ficando tipicamente entre 2,2 µF e 22 µF para as aplicações comuns.

Uma outra maneira de se aumentar a eficiência do filtro consiste em se agregar em série com o alto-falante de médios e graves uma bobina para impedir que o agudos cheguem até ele, conforme mostra a figura 4.

 

Filtros para o tweeter e extended range.
Filtros para o tweeter e extended range.

 

O valor da bobina, ou seja, número e tipo de fio, depende de diversos fatores tais como a impedância do alto-falante, potência do amplificador etc.

Uma forma mais sofisticada de se fazer a separação dos sinais ocorre quando usamos três alto-falantes, conforme mostra a figura 5.

 

Separação dos sons por meio de três alto-falantes.
Separação dos sons por meio de três alto-falantes.

 

Nesse caso, temos um filtro em série com o tweeter para bloquear os graves e médios, um filtro passa faixas em série com o mid-range para deixar passar apenas os médios e finalmente um filtro passa baixas em série com o woofer, para deixar passar apenas os graves.

Esse tipo de filtro divisor de freqüências pode ser adquirido pronto, mas pode ser implementado com capacitores e indutores, conforme mostra a figura 6.

 

Colocação dos filtros para os três alto-falantes.
Colocação dos filtros para os três alto-falantes.

 

Os valores dos componentes usados dependem da potência do amplificador e das impedâncias dos alto-falantes usados.

De qualquer forma, os alto-falantes para as diversas faixas nunca devem ser ligados sem os filtros aos amplificadores, pois além da sobrecarga que causam ao amplificador, eles mesmos podem sofrer danos irreversíveis.

 

Ligações Série e Paralelo

Da mesma forma que outros componentes eletrônicos, os alto-falantes podem ser ligados em série e em paralelo para haver uma distribuição do som. O modo como eles são ligados vai determinar as características do sistema e, portanto como o som vai se distribuir.

Na figura 7 temos as ligações série e paralelo de dois alto-falantes, as quais servem de ponto de partida para nossas explicações.

 

Ligações série e paralelo.
Ligações série e paralelo.

 

Na ligação em série as impedâncias dos alto-falantes se somam. Por exemplo, dois alto-falantes de 4 ? se comportam como um de 8 a a potência se distribui igualmente entre eles. se as impedâncias forem diferentes, a distribuição do som não será igual.

Por esse motivo, ao ligar alto-falantes em série deve-se cuidar para que sejam todos iguais.

Na ligação em paralelo, a impedância ficará dividida. Se dois alto-falantes de 8 ? forem ligados em paralelo, a impedância final obtida será de 4 ?.

Podemos ligar diversos alto-falantes num sistema, conforme mostra a figura 8. Nela temos as impedâncias resultantes.

 

Exemplos de ligações de auto-falantes num sistema.
Exemplos de ligações de auto-falantes num sistema.

 

Veja que em todos os sistemas é muito importante observar as fases dos alto-falantes.

Veja que é importante que todos os alto-falantes sejam iguais para que não haja uma distribuição desigual da potência. Por exemplo, num sistema como o da figura 9, um alto-falante receberá maior potência e por isso seu som será mais intenso.

 

Ligações com auto-falantes desiguais.
Ligações com auto-falantes desiguais.

 

Além de ser desagradável aos ouvidos, isso pode causar a sobrecarga desse alto-falante que recebe maior intensidade de sinal.

 

Linhas de Distribuição

Um problema que ocorre na conexão de muitos alto-falantes a um sistema e esses alto-falantes se espalharem por uma grande região, é o comprimento do fio.

Um fio muito longo representa uma resistência em série com o alto-falante, conforme mostra a figura 10.

 

O fio comprido é uma resistência em série com o auto-falante.
O fio comprido é uma resistência em série com o auto-falante.

 

Como a impedância do alto-falante é muito baixa, mesmo uns poucos ? do fio já representam um valor suficientemente alto para causar uma divisão da potência.

Dessa forma, a potência que fica na resistência do fio se transforma em calor e é perdida. Esse fato pode ser facilmente constatado num sistema de muitos alto-falantes, como o da figura 11, em que o último da série recebe uma potência muito menor.

 

Perda do som ao longo do cabo num sistema com muitos auto-falantes.
Perda do som ao longo do cabo num sistema com muitos auto-falantes.

 

Uma maneira de se evitar esse problema nas instalações em que o som deva ser distribuído entre muitos alto-falantes como, por exemplo, pelos quartos de um hotel, consiste no uso de transformadores, conforme mostra a figura 12.

 

Uso de trafos para evitar a perda do som ao longo do cabo.
Uso de trafos para evitar a perda do som ao longo do cabo.

 

Existe uma padronização para as linhas de distribuição que devem ter uma impedância de 600 ? e até mesmo alguns amplificadores possuem uma saída nessa impedância.

Nesse sistema pode-se até colocar controles de volume individuais nas caixas, conforme mostra a figura 13.

 

Controle de volume individual para auto-falantes.
Controle de volume individual para auto-falantes.

 

De qualquer forma, num sistema doméstico, quando os alto-falantes devem ficar um pouco mais longe que o normal de um amplificador, sempre recomenda-se o uso dos fios apropriados. Esses fios devem ser os mais grossos possíveis e de boa qualidade.

Acrescente-se ao comprimento do fio, além das perdas, as modificações da qualidade que ocorrem devido à sua indutância, conforme mostra a figura 14.

 

Um par de fios longos representa indutâncias e capacitâncias associativas.
Um par de fios longos representa indutâncias e capacitâncias associativas.

 

Um par de fios longo representa uma indutância e uma capacitância que tanto afetam os sinais graves como agudos. em outras palavras a qualidade do som que chega ao alto-falante fica alterada no seu percurso.

Para se evitar esse problema existem cabos especiais de áudio adquiridos em casas especialidades que reduzem os efeitos da capacitância e da indutância, além de possuírem menor resistência.

Eles devem ser os preferidos de que é exigente com o som. Para que o leitor tenha uma idéia existem cabos de altíssima qualidade, com ouro na sua composição e que custam nada mais, nada menos do que mil dólares o metro...

Nesse ponto alertamos ainda que os sinais de vídeo são diferentes dos sinais de áudio. A faixa de freqüências dos sinais de vídeo está em torno de 4,5 MHz enquanto que os sinais de áudio vão de poucos hertz até uns 20 kHz nos sistemas comuns.

Essa diferença faz com que as tecnologias usadas nos cabos para esses sinais sejam diferentes. Os cabos de vídeo não são apropriados à condução de sinais de áudio e vice-versa. Tenha cuidado na aquisição.

 

Conclusão

Trabalhar com muitos alto-falantes num sistema exige conhecimento. O modo como devem ser ligados, que tipo de filtro conectar e os cabos são alguns elementos que entram em jogo.

Quando se trata de som profissional ou mesmo uma distribuição por um ambiente muito grande, os cuidados devem ser redobrados.

O que vimos nesse artigo é apenas uma breve introdução ao modo como os alto-falantes devem ser usados.

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