Filtros de Áudio: O funcionamento e classificação dos alto-falantes – Parte 4

No tutorial anterior, discutimos a classificação e o princípio de funcionamento dos microfones. Aprendemos que o microfone é um transdutor de entrada que converte ondas sonoras em sinais elétricos. Esses sinais de áudio são então amplificados por um pré-amplificador e transferidos para uma unidade de áudio principal.

A unidade pode incluir um amplificador e/ou circuito de filtro, ou ter circuitos que se conectam a um computador para salvar e armazenar o áudio. O áudio amplificado ou armazenado é reproduzido usando outro tipo de transdutor – um alto-falante.

Um alto-falante é um tipo de transdutor de saída que converte um sinal elétrico em um sinal de áudio. Os alto-falantes são normalmente colocados em um gabinete ou caixa retangular ou quadrada, embora existam muitos tipos de caixas.

O gabinete e o alto-falante

Você pode questionar a necessidade de um gabinete ou caixa para acomodar um alto-falante, mas é um elemento importante desse tipo de transdutor.

Os alto-falantes produzem som por meio de um diafragma, uma membrana fina semelhante a papel que se move para frente e para trás na presença de uma onda sonora (você se lembrará do diafragma do tutorial sobre microfones). Agora, tA superfície frontal de um alto-falante, que normalmente tem o formato de um cone, produzirá uma onda sonora de alta pressão de ar. No entanto, a superfície posterior deste cone reduz a pressão do ar.

O som gerado pelos alto-falantes dianteiro e traseiro é o mesmo, apenas a fase difere – o som de frequência mais baixa (vindo de trás) produz um comprimento de onda maior do que o som de alta frequência (vindo de frente). A onda sonora de frequência mais baixa difratará mais, essencialmente cancelando as ondas frontal e traseira, o que silencia a frequência grave.

Então é por isso que sempre há a necessidade de encapsular adequadamente os alto-falantes. Mas o formato desta caixa afeta a qualidade do som (discutido abaixo).

Existem também diferentes tipos de alto-falantes/transdutores, que produzem diferentes tipos de frequências de áudio. Cada transdutor é chamado de driver e o gabinete é conhecido como alto-falante.

Como um único alto-falante é incapaz de fornecer uma gama completa de frequências de áudio, um alto-falante oferece unidades de driver para suportar as frequências. Essencialmente, um driver de alto-falante é um componente eletroacústico que faz um alto-falante funcionar.

As três unidades de driver diferentes incluem:

1. Tweeter – para faixas de alta frequência
2. Driver de médio alcance – para faixas de frequência média
3. Woofers – para faixas de baixa frequência

Tipos de alto-falantes
Os alto-falantes podem ser classificados de várias maneiras diferentes, inclusive com base na amplificação, construção e caixa.

Amplificação
Em termos de amplificação, existem alto-falantes passivos e ativos.

• Alto-falantes passivos – não possui amplificadores de potência integrados e, portanto, deve ser conectado a um amplificador de potência externo para obter saída de alta potência. A maioria dos alto-falantes disponíveis no mercado são passivos, o que permite seu tamanho pequeno.
• Alto-falantes ativos – incluem um amplificador de potência embutido para sons de alta e baixa frequência. Muitas vezes chamados de alto-falantes amplificados, esses ativos fazem jus ao seu nome e são normalmente pesados ​​e volumosos. Como resultado, eles são usados ​​com menos frequência do que alto-falantes passivos.

Construção

A classificação dos alto-falantes com base em sua construção inclui alto-falantes convencionais, eletrostáticos e de fita.

Alto-falantes convencionais – o tipo mais comum de alto-falante. Consiste em uma bobina de voz conectada a um diafragma e um ímã permanente. Quando uma corrente elétrica oscilatória passa pela bobina, ela cria uma força magnética, graças ao ímã permanente. Isso gera um movimento mecânico no diafragma, que produz ondas sonoras.

Alto-falante eletrostático – projetado com seu diafragma entre duas placas metálicas rígidas e perfuradas. O diafragma, que é uma folha metálica fina, tem carga oposta às placas metálicas perfuradas. Como resultado, cada placa atrai o diafragma com uma força igual e oposta à força total no diafragma, que é zero.

No entanto, esta força muda quando um sinal de áudio é aplicado às placas metálicas. Assim, quando a placa 'A' é mais positiva que a placa 'B', o diafragma se move em direção à placa 'A' e vice-versa. Cada vez que um sinal de áudio muda de sinal, ele causa um movimento push-pull entre o diafragma e as placas. Essa “flexão” produz som.

Esses tipos de alto-falantes respondem menos a sinais de baixa frequência e tendem a ser pesados ​​e caros. Não é de surpreender que eles sejam usados ​​com menos frequência do que os alto-falantes convencionais.

Alto-falantes de fita – composto por uma fita metálica alta e fina (normalmente alumínio), que fica suspensa entre duas placas magnéticas. Quando um sinal de áudio é aplicado à fita, ele é repelido e atraído pelas placas magnéticas (semelhante à forma como as placas do alto-falante eletrostático reagem com seu diafragma).

Isso gera uma vibração que produz som. Esses tipos de alto-falantes também respondem menos aos sinais de baixa frequência, mas, como a fita é muito leve, responde rapidamente a qualquer mudança de sinal.

Invólucro

Os alto-falantes também podem ser classificados com base no tipo de caixa ou gabinete que possuem e existem cinco tipos comuns: fechados/selados, com portas, ar livre, passagem de banda e caixas de linha de transmissão.

Fechado ou selado (suspensão acústica) – um invólucro hermético, de modo que quando o motorista se move para frente e para trás, a pressão do ar mudará continuamente. Isso aumenta a pressão no diafragma, fazendo com que ele se mova para frente e para trás rapidamente – produzindo um áudio nítido e preciso.

Portado (bass reflex) – esse tipo de gabinete possui um furo na frente, que equaliza a pressão dentro e fora do driver. Embora não exija energia extra para funcionar, normalmente resulta em uma saída de áudio menos limpa ou clara. Mas este tipo de caixa tem menos distorção em comparação com outras caixas.

Ar livre (defletor infinito) – o woofer é montado em um defletor, que isola a onda frontal da traseira. O defletor ou prancha se estende tanto que mesmo a onda mais longa nunca consegue alcançar a onda frontal. Como este sistema não pode ser implementado na prática, o invólucro de ar livre é normalmente uma caixa grande e selada que requer baixa potência e tem pouca distorção.

Passe de banda – o alto-falante é colocado em um gabinete e o som emana das portas integradas. Existem diferentes tipos de gabinetes passa-banda, dependendo da ordem (como o 4º, o 6º e assim por diante).

EUem um passa-banda de 4ª ordem, por exemplo, um lado do alto-falante é colocado em um gabinete fechado enquanto o outro lado está em um gabinete com portas. Neste caso, o woofer soa mais alto que o bass reflex, mas tem uma resposta de frequência mais estreita.

Linha de transmissão (labirinto acústico) –a onda traseira deste alto-falante passa por um labirinto complexo (um caminho de rede irregular), que tem comprimento fixo e amortece o som. Isso permite maior controle e uso da energia do alto-falante, proporcionando uma resposta forte e de baixa frequência que pode atingir a faixa subsônica (>45Hz).

Buzina – este gabinete envolve um invólucro em forma de chifre que se estende de um diâmetro estreito a um largo, facilitando o trânsito das ondas sonoras pelos alto-falantes. Idealmente, o tamanho da buzina neste gabinete deve ser adequado à faixa de frequência da saída de áudio. Por exemplo, uma frequência maior deve usar uma buzina maior.

A caixa da buzina é mais adequada para tweeters e drivers de médio alcance. Para drivers de woofer, gabinetes de corneta dobrada podem ser usados ​​e ocupam menos espaço.

Estes são os tipos mais comuns de caixas usadas para alto-falantes, porém existem várias outras opções disponíveis. Os exemplos incluem gabinetes dipolo, parede, push-pull, quarto e onda cônica e outros.

No próximo tutorial, aprenderemos sobre os fundamentos dos filtros de áudio.