Divisores de Frequência Para Alto Falantes (ART1696)

Os alto-falantes comuns não conseguem reproduzir satisfatoriamente todos os sons da faixa de frequência que podemos ouvir. Isso significa a necessidade de usarmos alto-falantes diferentes e com eles circuitos que separam as frequências que cada um pode reproduzir. Como funcionam estes circuitos é o que veremos neste artigo.

Um alto-falante comum de bobina móvel utiliza um cone para produzir as ondas de compressão e descompressão que consistem nos sons, conforme mostra a figura 1.

Figura 1 – Estrutura de um alto-falante comum

Mesmo com o aperfeiçoamento das tecnologias de construção destes alto-falantes com imãs muito poderosos e bobinas com geometria especial, ainda existe uma limitação para a faixa de frequências que cada um pode reproduzir.

As faixas de cada tipo são dadas juntamente com suas especificações, mas o que sabemos é que num alto-falante único, as diversas frequências que normalmente encontramos nos sistemas de som, são geradas em regiões diferentes do cone, conforme mostra a figura 2.

Figura 2 – As regiões de reprodução

Observe que os graves são reproduzidos justamente na região de maiores dimensões, daí os alto-falantes maiores reproduzirem melhor esta faixa de frequências.

No entanto, na prática, é muito melhor contarmos com alto-falantes especialmente construídos para cada faixa de frequências, conforme mostra a figura 3.

Figura 3 – Os tipos de alto-falantes

Conforme mostra a figura, temos os tweeters que reproduzem as altas frequências que correspondem aos sons agudos.

Temos os mid-ranges, cuja finalidade é reproduzir as médias frequências ou médios.

Finalmente, temos os woofers que são os alto-falantes de baixas frequências, ou seja, os graves.

Para separar os sinais das diversas faixas existem muitas configurações possíveis, algumas simples e outras sofisticadas que envolvem muitos componentes.

Para o caso dos agudos, temos um tipo de filtro simples muito usado que consiste na ligação de um capacitor despolarizado em série com o tweeter, conforme mostra a figura 4.

Figura 4 – Filtro de agudos

Podemos usar dois capacitores eletrolíticos em oposição ou então um capacitor especialmente projetado para esta função que é despolarizado.

Filtros mais elaborados utilizam indutores e capacitores.

Enquanto os capacitores deixam passar tanto mais facilmente um sinal quanto mais alta seja a sua frequência, para os indutores temos o comportamento inverso conforme mostra a figura 5.

Figura 5 – Características de indutores capacitores

Os capacitores apresentam então uma reatância capacitiva Xc que decresce com a frequência e os indutores uma reatância indutiva que aumenta com a frequência.

Na figura 6 temos um filtro separador mais elaborado que utiliza capacitores e indutores.

Figura 6 – Filtro de dois canais

Os capacitores deixam passar os agudos para o tweeter e os indutores deixam passar os graves para o mid-range que é um alto-falante de médios e graves.

Na figura 7 temos o aspecto real da montagem.

Figura 7 – O filtro de dois canais

O indutor pode ser feito enrolando-se umas 200 espiras de fio 28 ou mais grosso, conforme a potência do amplificador num bastão de ferrite.

Este filtro tem uma característica que é mostrada na figura 8.

Figura 8 – Característica do filtro

O ponto em que as curvas de cada alto-falante se cruzam é denominado crossover ou cruzamento.

É importante observar que quando ligamos dois alto-falantes de 8 ohms em paralelo, a impedância apresentada pelo conjunto passa a ser de 4 ohms.

Isso não ocorre quando usamos dois alto-falantes de 8 ohms, mas com filtros separadores.

Conforme mostra a figura 9, a impedância do conjunto é mantida.

Figura 9 – A manutenção das impedâncias

Para três canais, podemos contar com o filtro mostrado na figura 10.

Figura 10 – Filtro de 3 canais

Neste filtro, temos a separação dos graves, médios e agudos para alto-falantes correspondentes.

Os valores do capacitores e as características dos indutores dependem da impedância dos alto-falantes e da potência do amplificador.

Na figura 11 temos o aspecto da montagem, cujos detalhes podem ser encontrados em diversos artigos deste site.

Figura 11 – Aspecto da montagem

Nas casas especializadas em alto-falantes e equipamentos de som podemos contar com filtros separadores prontos, como o mostrado na figura 12.

Figura 12 – Filtro separador comercial

Este tipo de filtro já especificado para a potência do amplificador com que vai ser usado e tem duas ou três saídas para os altos falantes.