Tabelas de atenuação de falantes e filtros

Tabelas de atenuação de falantes e filtros

Tabela de Atenuação

Atenuadores L-pad

Atenuação em Decibéis Valores de Resistores para cargas de

dB 8 Ohms 4 Ohms

RS RP RS RP

2.5 2.1 22.9 1.0 12.6

3.0 2.3 19.4 1.2 9.0

3.6 2.7 15.6 1.4 7.8

4.0 3.0 13.7 1.5 6.4

5.0 3.5 10.3 1.8 5.1

6.0 4.0 8.0 2.0 3.2

7.0 4.4 6.5 2.2 3.2

8.0 4.8 5.3 2.4 2.6

RS = Resistor em Série ; RP = Resistor em ParaleloObs.: A atenuação deve ser utilizada em médios ou tweeter, através de resistores de fio ou cerâmicos com 10 a 30 watts. A atenuação pode ser feita nos alto-falantes da parte de trás do veículo, principalmente nos tweeters com uma ateuação de 3dB ou mais.

Tabelas de Filtros 6 dB/Oitava

Passa-alta Passa-baixa

6 dB/Oitava para Alta Frequência 6 dB/Oitava para Baixa Frequência

Frequência 4 ohms 8 ohms

Hertz L C L C

80 8.2mH 500uF 16mH 250uF

100 6.2mH 400uF 12mH 200uF

125 5.0mH 320uF 10mH 160uF

150 4.0mH 260uF 9.0mH 130uF

200 3.5mH 200uF 6.8mH 100uF

260 2.5mH 150uF 5.0mH 75uF

400 1.6mH 100uF 3.3mH 50uF

600 1.0mH 70uF 2.0mH 35uF

800 0.8mH 50uF 1.6mH 25uF

1000 0.6mH 40uF 1.2mH 20uF

1500 0.4mH 25uF 0.8mH 13uF

2000 0.3mH 20uF 0.6mH 10uF

3000 0.2mH 13uF 0.4mH 6.6uF

4000 0.15mH 10uF 0.3mH 5uF

5000 0.12mH 8uF 0.25mH 4uF

6000 0.1mH 6.6uF 0.20mH 3.3uF

8000 0.8mH 5uF 0.16mH 2.5uF

10000 0.06mH 4uF 0.12mH 2uFL = Indutor (bobina) ; C = capacitor despolarizado

valores dados em "miliHenry" e "microFarads"

12 dB/Oitava

Passa-alta Passa-baixa

12 dB/Oitava para Alta Frequência 12 dB/Oitava para Baixa Frequência

Frequência 4 ohms 8 ohms

Hertz L C L C

80 11mH 330uF 22mH 180uF

100 9mH 270uF 18mH 135uF

125 7mH 220uF 14mH 110uF

150 6.0mH 180uF 12mH 90uF

200 4.5mH 140uF 9mH 70uF

260 3.5mH 100uF 7mH 50uF

400 2.2mH 70uF 4.5mH 35uF

600 1.5mH 50uF 3.0mH 25uF

800 1.0mH 33uF 2.0mH 15uF

1000 0.9mH 27uF 1.8mH 13uF

1500 0.6mH 18uF 1.2mH 10uF

2000 0.45mH 14uF 0.9mH 7uF

3000 0.3mH 10uF 0.6mH 4.6uF

4000 0.225mH 7uF 0.45mH 3.5uF

5000 0.18mH 5.6uF 0.36mH 2.8uF

6000 0.15mH 4.6uF 0.30mH 2.3uF

8000 0.11mH 3.5uF 0.25mH 1.7uF

10000 0.09mH 2.8uF 0.18mH 1.4uFL = Indutor (bobina) ; C = capacitor despolarizado valores dados em "miliHenry" e "microFarads"

Fonte: Catálogo JKR / Iasca / Revista AudioCar

Veja no artigo de Crossovers :- o que é uma oitava

- cálculo de componentes

Qual a tensão que devo utilizar?

Frequências de corte típicas

Falante Frequência de corte Capacitor

midrange 4" (4 Ohms) 400Hz passa-alta 100uF

midbass 5" (4 Ohms) 260Hz passa-alta 150uF

midbass 6 " (4 Ohms) 180Hz passa-alta 220uF

tweeter (4 Ohms) 5000Hz passa-alta 10uF

driver para corneta (8 Ohms) 1000Hz passa-alta 22uF

super-tweeter (8 Ohms) 6000Hz passa-alta 3.3uF

woofer 800Hz passa-baixa

subwoofer 100Hz passa-baixa

subwoofer (mais qualidade) 60Hz passa-baixa

Como associar atenuadores com filtro?

A sequência dos componentes deve ser:- amplificador

- filtro (passa-alta ou passa-baixa ou passa-banda) - atenuador (L-pad)

- falante

Crossovers

18/04/2006 - Corrigida explicação de OITAVA. Corrigido valor de atenuação nas oitavas a partir de fc. 29/06/2008 - Corrigido fórmula do cálculo de Tensão RMS (valor multiplicado por 0,707)

Devido a fatores físicos como peso do conjunto móvel, rigidez da suspensão, centragem da

bobina, etc, um só falante não consegue reproduzir toda a gama de frequência audível. Por exemplo: um subwoofer que possue um cone razoavelmente pesado, uma área grande, portanto maior volume de ar para deslocar e uma rigidez relativamente forte, fica impossiblitado de reproduzir frequências altas como 2000Hz que equivale a 2000 ciclos por segundo, ou seja, o cone vai e volta 2000 vezes por segundo. Para contornarmos esses fatores físicos, somos obrigados a usar vários falantes específicos para cada faixa de frequência de tal forma que o subwoofer trabalhe até 100Hz, midbass de 100 a 1000Hz, midrange de 1K a 5KHz e tweeter acima de 5KHz. Dividindo as frequências do sinal musical em várias faixas estaremos obtendo o maior rendimento dos falantes e também protegendo-os de frequências indesejáveis. Ex: o tweeter e midrange não podem receber frequências baixas com risco de danificar os mesmos.

Ordem do crossover e sua atenuação Os crossovers são classificados por ordem: 1a ordem, 2a, 3a,.... As ordens são definidas em função de sua atenuação :

1a ordem atenuação de 6dB/oitava




... ... Ter uma atenuação maior significa um corte mais brusco na frequência de corte (fc) , portanto, mais preciso será o crossover.

O que é uma oitava?

A expressão "oitava" significa o dobro ou a metade de uma frequência (fc) . Dada uma frequência fc, a próxima oitava será 2fc, de posse desse valor, multiplicamos novamente por 2 para achar a próxima oitava, 2*2fc = 4fc, e assim por diante. Para achar a oitava inferior, dividimos a frequência por 2, portanto fc/2 , de posse desse valor, dividimos por 2 para achar a oitava anterior, (fc/2)/2 = fc/4. Exemplo, se tomarmos por base, a frequência de 1000Hz, suas oitavas superiores são: - 2000Hz, 4000Hz, 8000Hz, 16000Hz E suas oitavas inferiores: - 500Hz, 250Hz, 125Hz, 62Hz, 31Hz Um filtro passa-baixa de 12dB/oitava significa que a cada oitava, há uma atenuação de 12dB. Como na frequência de corte há uma atenuação de -3dB, uma oitava acima da frequência de corte teremos (-3dB - 12dB) = -15dB. Uma oitava acima teremos mais 12dB de atenuação, resultando em -27dB.

Já um filtro com atenuação 6dB/oitava, teremos -6dB a cada oitava da fc. Portanto em uma oitava acima (2fc), teremos -9dB, pois já temos -3dB em fc. Temos -15dB a 4fc, -21dB a 8fc, -27dB a 16fc e assim por diante.

A título de curiosidade, a faixa de frequência audível possui 10 oitavas (40, 80, 160, 320, 640, 1280, 2560, 5120, 10240, 20480). A oitava foi criada para expressar o intervalo entre as 12 notas musicais.

Passa-baixa de 1a ordem (6dB/oitava) Passa-baixa de 2a ordem (12dB/oitava)

A rigor, as frequências passantes sofrem uma perda de 0,5dB e não exatamente 0dB. A frequência de corte é o ponto de -3dB do gráfico.

Frequência de corte e desvio de fases

Para saber em que frequência fazer o corte nos crossovers de falantes médios e agudos, basta verificar com o fabricante qual a frequência de ressonância, sabendo este valor, o corte do crossover deve estar a no mínimo uma oitava acima, isto é, acima do dobro da frequência de ressonância para evitar alteração no som nessa faixa de atuação do falante.

Para cada ordem do crossover, isto é, para cada 6dB/oitava, as fases dos falantes ficam afastados em 90 graus, portanto é normal e correto que num crossover de 12dB/oitava, o tweeter seja ligado invertido.

Capacitores

No alto, um capacitor Bipolar e os outros, capacitores eletrolíticos

O capacitor ou condensador tem a propriedade de aumentar sua impedância gradativamente para valores abaixo de sua frequência de corte, isto é, vai bloqueando as frequências baixas deixando passar as frequências acima de sua fc (frequência de corte). O valor nominal dos capacitores são expressos em Faraday ou pela letra 'F'. Para uso em sinais de áudio aonde a forma de onda é alternada (varia de uma tensão positiva até uma tensão negativa) é necessário o uso de capacitores despolarizados.

Capacitores eletrolíticos, que são polarizados, explodem quando submetidos a tensões negativas. Mas muitas vezes você tem a mão somente capacitores eletrolíticos, então saiba "despolarizá-los", basta ligar os terminais negativos de dois capacitores eletrolíticos iguais e use os terminais positivos para interligar o amplificador e o alto-falante, veja a figura ao lado. Agora você tem um capacitor "despolarizado" mas com metade do valor! Ex: ligando dois capacitores eletrolíticos de 220uF em série (terminal negativo com negativo) você terá um equivalente de 110uF. Como você pode observar, ligando 2 capacitores em série (como na figura acima), o equivalente é a metada deles e a fórmula geral é: 1/Ceq = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + ...ou simplificando: 1/Ceq = (C1+C2)/(C1*C2) Ceq = (C1*C2)/(C1+C2)ou quando utilizado 2 valores iguais: Ceq = C/2 (onde C é o valor de um dos 2 capacitores de igual valor) A tensão suportada resultante de uma associação série será a mínima tensão dos capacitores. Isto é, se associar dois capacitores de 25 Volts, a tensão máxima suportada pelo conjunto será 25Volts.

Capacitores em paralelo A Associação de capacitores em paralelo, resulta na soma das capacitâncias, nesse caso, deve-se tomar cuidado em ligar positivo com positivos e negativos com negativos: Ceq = C1 + C2 + C3 + ..... Mas este método não serve para som aumotivo, uma vez que precisamos de capacitores despolarizados.

A associação de capacitores não altera a ordem do crossover, isto é, sempre um filtro composto somente por um capacitor ou um conjunto deles, será de 6dB/oitava.

Divisor de frequência Passa-Baixa O mais simples é composto por uma bobina ou indutor em série com o falante O indutor é composto por fio de cobre envernizado enrolado em torno de um núcleo que pode ser o ar, ferrite ou outro material e seus valores são expressos em Henrys (H). Ele tem a propriedade de dificultar gradativamente a passagem das frequências acima da fc (frequência de corte é definida no ponto de -3dB ) na proporção de 6dB/oitava e deixa passar as baixas frequências, isto é, sons graves, portanto seu principal uso é em subwoofers. Sua frequência de corte pode ser calculada através da expressão:

[R]=Ohms; [L]=Henry; [fc]=Hertz A tabela abaixo serve para termos uma base sobre os valores dos indutores.

falantes: 4 ohms 2 ohms 8 ohms

Frequência (Hertz) L L L

80 8.2mH 4.1mH 16mH

100 6.2mH 3.1mH 12mH

125 5.0mH 2.5mH 10mH

150 4.0mH 2.0mH 9.0mH

200 3.5mH 1.6mH 6.8mHTabela de indutores para filtro passa-baixa de 1a ordem.

L = Indutor (bobina), valores dados em "miliHenry"

Esse tipo de circuito é o mais simples dentro da classe de filtro passa-baixa sendo considerados de 1a ordem com atenuação de 6dB/oitava. Um crossover passa-baixa de 2a ordem pode ser esquematizado da seguinte forma.

Crossover passa-baixa de 2a ordem (12dB/oitava)

O valores dos componentes são estes abaixo e podem tanto ser utilizados no filtro passa-alta quanto no passa-baixa.

Frequência 4 ohms 2 ohms 8 ohms

Hertz L C L C L C

80 11mH 330uF 5.6mH 700uF 22mH 180uF

100 9mH 270uF 4.5mH 550uF 18mH 135uF

125 7mH 220uF 3.5mH 450uF 14mH 110uF

150 6.0mH 180uF 3.0mH 375uF 12mH 90uF

200 4.5mH 140uF 2.3mH 281uF 9mH 70uF

260 3.5mH 100uF 1.7mH 220uF 7mH 50uF

400 2.2mH 70uF 1.1mH 140uF 4.5mH 35uF

600 1.5mH 50uF 0.75mH 100uF 3.0mH 25uF

800 1.0mH 33uF 0.56mH 68uF 2.0mH 15uF

1000 0.9mH 27uF 0.45mH 55uF 1.8mH 13uF

1500 0.6mH 18uF 0.3mH 36uF 1.2mH 10uF

2000 0.45mH 14uF 0.22mH 28uF 0.9mH 7uF

3000 0.3mH 10uF 0.15mH 19uF 0.6mH 4.6uF

4000 0.225mH 7uF 0.11mH 14uF 0.45mH 3.5uF

5000 0.18mH 5.6uF 0.09mH 10uF 0.36mH 2.8uF

6000 0.15mH 4.6uF 0.075mH 9.3uF 0.30mH 2.3uF

8000 0.11mH 3.5uF 0.056mH 7uF 0.25mH 1.7uF

10000 0.09mH 2.8uF 0.045mH 5.6uF 0.18mH 1.4uFTabela de componentes para filtros passa-baixa e passa-alta de 2a ordem.

L = Indutor (bobina) ; C = capacitor despolarizado valores dados em "miliHenry" e "microFarads"

Fonte: Catálogo JKR

Filtro Passa-Alta Na sua forma mais simples é geralmente composto por um capacitor em série com o falante.

A frequência de corte ( fc) é dada por: Onde [R]=Ohms; [C]=Faraday; [fc ]=Hertz O capacitor deve ser despolarizado, veja acima como fazer isso com capacitores eletrolíticos que tem polaridade (terminal positivo e negativo), pois o capacitor estará trabalhando com tensões contrárias à polaridade do capacitor e pode até ococrrer a explosão do capacitor (como uma bombinha estourando), portanto deve-se usar capacitores não polarizados

(veja acima como despolaziar capacitores eletrolíticos). A tabela abaixo demonstra alguns valores:

falante: 4 ohm 2 ohm 8 ohm

Frequência (Hertz) C C C

100 400uF 800uF 200uF

125 320uF 640uF 160uF

150 260uF 530uF 130uF

200 200uF 400uF 100uF

260 150uF 300uF 75uF

400 100uF 200uF 50uF

600 70uF 140uF 35uF

800 50uF 100uF 25uF

1000 40uF 80uF 20uF

1500 25uF 50uF 13uF

2000 20uF 40uF 10uF

3000 13uF 25uF 6.6uF

4000 10uF 20uF 5uF

5000 8uF 16uF 4uF

6000 6.6uF 13uF 3.3uF

8000 5uF 10uF 2.5uF

10000 4uF 8uF 2uFTabela de capacitores para filtros passa-alta de 1a ordem.

C = capacitor despolarizado, valores dados em "microFarads"

Capacitor e falante em série constituem um filtro passa-alta de 1a ordem com atenuação de 6dB/oitava. Abaixo podemos ver um exemplo de filtro de 2a ordem (12db/oitava) bem como os valores de seus componentes.

Esquema de um crossover passa-alta de 2a ordem (12dB/oitava)

O valores dos componentes são os mesmos da tabela dada para o crossover passa-baixa de 2a ordem. Tensão dos capacitores

Para saber qual a tensão, devemos saber a potência aplicada ao alto-falante, bem como a impedância nominal do falante.Vamos utilizar a fórmula de potência para saber a tensão sobre o falante.

P = PotênciaV = Tensão de picoR = resistência do falante

Vrms = Tensão RMS equivalente a uma Tensão Contínua

Por exemplo: um amplificador que fornece 100W para falante de 4 Ohms nominal (Re=3.6 Ohms Resistência DC).

Tensão de pico = 18,97 VoltsTensão RMS = 13,41 Volts

Você precisará de capacitores que suportem 13 Volts. Mas vamos utilizar 100% de margem de erro, portanto, capacitores de aproximadamente 25 Volts.

Filtro Passa-Banda É constituído pela associação do filtro passa-alta com o passa-baixa, o resultado é a atenuação das altas e baixas frequências deixando passar somente um grupo das mesmas. Geralmente utilizados nos midbass, woofers e midranges, isto é, para trabalhar em frequências média graves.

Crossover passivo de 3 canais

Comercialmente encontramos crossovers passivos para kits de 2 ou 3 vias que nada mais são que 3 filtros incorporados em um mesmo invólucro. São 3 filtros com suas entradas em paralelo e suas saídas independentes que devem ser ligados nos respectivos falantes, tweeter, midrange e midbass no caso de um crossover de 3 vias.

Depois de tudo isso, você quiser montar seu próprio indutor/crossover, pode tentar mandar fazer em alguma loja de transformadores da Rua dos Andradas, paralela a st efigenia.

Crossover Passivo vs. Ativo

Filtro passivo é o filtro constituído somente de componentes discretos (capacitores, indutores, resistores) que não necessitam de fonte de alimentação externa sendo passível de perda da potência fornecida e capaz de trabalhar sob altas potências. O crossover ativo já necessita de uma fonte de alimentação externa, trabalha com sinal de baixa intensidade, tem maior controle na atenuação e pode ter as frequências de corte controladas mas fica mais susceptível a ruídos. Por trabalhar com sinais de baixa intensidade não podemos ligá-los diretamente ao falante sem o intermédio de um amplificador. Nesse caso teremos que ter um amplificador para cada faixa de frequência dividida pelo crossover como segue o esquema abaixo: Podemos também utilizar o crossover passivo para dividir a frequência entre midrange e tweeter.

texto produzido por Marcelo S. Motitsuki Todos os direitos autorais reservados

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Tabelas de atenuação de falantes e filtros