Crossovers definitivamente podem ser um pouco confusos quando você está tentando obter o melhor som possível. Com certeza não ajuda que alguns fabricantes de alto-falantes não dão informações claras ou úteis!
Neste artigo fácil de entender, explicarei:
Continue lendo para aprender o que precisa saber para som melhor.
Crossovers de alto-falante têm várias funções com o objetivo principal sendo melhorar a qualidade do som:
Por exemplo, tweeters são sensíveis a graves e não conseguem produzir frequências médias, então não queremos acioná-los com graves de subwoofer especialmente com alta potência. Um crossover de alto-falante torna possível bloquear esses graves prejudiciais (e causadores de distorção).
Da mesma forma, outros tipos de alto-falantes como woofers ou subwoofers soam absolutamente péssimos quando você os aciona com frequências mais altas que são mais adequadas para um tweeter. Similarmente, podemos usar um crossover de baixa passagem para filtrar (efetivamente bloquear) essa faixa indesejada de som para som limpo e agradável.
Isso é especialmente importante para subwoofers, pois são projetados para e funcionam melhor com graves puros apenas. Nesse caso, um crossover de baixa passagem é usado e definido para uma frequência de corte mais baixa para obter aquele som incrível que você ama.
Crossovers de alto-falante são muito, muito comuns em muitos sistemas de alto-falantes domésticos ou automotivos, especialmente gabinetes de alto-falante de 2 vias ou conjuntos de alto-falantes de componente.
Crossovers de alto-falante funcionam usando um comportamento interessante encontrado em capacitores e indutores:
Capacitores e indutores podem ser usados juntos para criar filtros mais eficazes, bem como dividir a faixa de som produzida por um alto-falante. Isso é extremamente comum em sistemas de alto-falantes de 2 vias domésticos ou automotivos.
Usando fórmulas matemáticas, projetistas de crossover podem escolher os valores certos de peças necessários para um crossover de alto-falante específico que seja mais adequado para os alto-falantes a serem usados.
Por exemplo, quando frequências musicais mais baixas (graves) passam por um filtro de alta passagem, a resistência total é muito alta, o que significa que há pouquíssima 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 problema.
Alto-falantes têm diferentes faixas de som para as quais são mais adequados, também conhecidas como resposta de frequência. Esta limitação é usada quando crossovers são projetados.
O ponto de crossover do alto-falante é normalmente chamado de frequência de crossover, frequentemente escrito como "Fc". O ponto de crossover do alto-falante é a frequência de corte além da qual as frequências de áudio são bloqueadas de alcançar os alto-falantes.
Em termos técnicos, a frequência de crossover é encontrada usando o ponto de -3 decibéis (dB) da saída de um circuito de crossover. Em termos de potência elétrica, o ponto de redução de volume de 3dB é a frequência na qual a potência para o alto-falante é reduzida pela metade.
Além da frequência de crossover (o ponto de -3dB), a saída diminuirá cada vez mais quanto mais longe da frequência de corte o som estiver. Por exemplo, para um crossover de alta passagem de -6dB por oitava, se a frequência de corte for 1kHz:
Em um mundo perfeito, crossovers bloqueariam 100% do som que você não quer alcançar alto-falantes além desse ponto. No entanto, crossovers não são perfeitos. Eles atenuam, ou reduzem, a saída de som além da frequência de crossover. Por causa disso, eles têm uma inclinação suavemente curva que você pode visualizar em um gráfico.
Inclinações de crossover são descritas em termos de sua inclinação, que descreve quão eficazes são em bloquear frequências sonoras. São listadas em termos de dB por oitava e sempre são múltiplos de 6dB. Isso ocorre porque crossovers usam estágios, ou seções, cada um dos quais usa um único capacitor ou indutor com redução de 6dB para cada seção.
Nota: Uma oitava é uma forma de descrever um certo ponto ou faixa de frequências de áudio. Uma oitava é metade ou o dobro de uma frequência e geralmente são marcadas em frequências padrão.Exemplo: 60Hz, 120Hz…1kHz, 2kHz, etc.
Crossovers de ordem superior usam seções adicionais de capacitor e indutor juntas que são "empilhadas" para um corte mais eficaz. Crossovers de ordem superior usam matemática ligeiramente diferente, mas a operação básica é exatamente a mesma.
Quando se trata do ponto de crossover para os próprios alto-falantes, depende de várias coisas diferentes, como você verá abaixo.
Existem algumas formas de saber quais frequências de crossover você deve usar com alto-falantes:
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.
Bloqueadores de graves, como são chamados, são um tipo de crossover inline de 1ª ordem (único estágio) usado com tweeters ou alto-falantes menores para bloquear graves. Se você não sabe a frequência de crossover, pode calculá-la sozinho usando apenas um pouco de matemática.
Crossovers de primeira ordem usam um único capacitor ou indutor inline. Alguns dos usos mais comuns são:
Para saber qual frequência você precisa (assumindo que você não saiba já qual é), pode começar verificando a classificação de resposta de frequência do alto-falante nas especificações. O problema aqui é que 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.
Quando você tem gráfico de resposta de frequência disponível com os alto-falantes que gostaria de usar, você consegue ver a faixa de som que um alto-falante pode e não pode produzir bem (como volume de som muito menor na parte inferior do gráfico mostrado aqui). Escolha uma frequência de crossover longe desta faixa ruim de resposta.
Se você tem sorte de ter gráfico de resposta de frequência com os alto-falantes que gostaria de usar, pode ver as áreas onde eles têm saída ruim. Estas são as áreas que você vai querer evitar. Para fazer isso, escolha uma frequência de crossover longe desta faixa.
Do exemplo acima, vemos que o tweeter mostrado tem boa saída até algo abaixo de 2 kiloHertz (2kHz). Sabendo disso, vamos querer escolher uma frequência de crossover que seja pelo menos 2kHz ou superior.
Alguns fabricantes incluem uma faixa de frequência recomendada para uso. Nesse caso, é fácil usar isso como diretriz. Para o exemplo acima, você escolheria frequência de crossover de pelo menos 3.5kHz, que acontece ser uma muito comum.
Infelizmente, muitos fabricantes listam a resposta de frequência (faixa) dos alto-falantes baseada na faixa de som que podem produzir, mas não produzem bem. Por exemplo:
Em ambos os casos, ignore estas classificações incomuns de resposta de frequência mais altas e verifique o gráfico de resposta se fornecido.
Como algumas frequências de crossover são tão comuns, fiz uma tabela (listada abaixo, próxima seção) que tira o trabalho para você. Você pode usar estas como guia na maioria dos casos.
No caso de sistemas de alto-falante de 2 ou 3 vias, é um pouco mais complicado, mas não muito. Neste caso, é um compromisso entre o crossover certo para ambos o woofer e o tweeter.
Para sistemas de alto-falante de 2 ou 3 vias, a frequência de crossover certa é um ponto médio que permite que ambos trabalhem juntos sem lacuna no som produzido. Em outras palavras, você vai querer escolher uma frequência de crossover que permita que ambos funcionem em sua faixa ideal.
Na imagem de exemplo acima, você pode ver alguns alto-falantes típicos junto com sua faixa de uso recomendada. Para determinar o crossover do alto-falante que precisamos, podemos escolher um que seja combinação de:
Neste caso, como frequentemente acontece, isso seria um ponto médio em torno de 3.000 Hertz ou 3.500 Hertz. Podemos usar qualquer um, pois peças de crossover prontas provavelmente estão disponíveis para comprar, facilitando montar nosso próprio sistema de alto-falante.
Sistemas de 3 vias são similares a 2 vias, com a diferença sendo que o crossover do meio (médios) é do tipo bandpass. Similar a um conjunto de alto-falante de 2 vias, escolheremos uma frequência de crossover intermediária na faixa de trabalho dos médios vs tweeter e dos médios vs woofer também. (Veja minhas recomendações abaixo)
A boa notícia é que na maioria das vezes você ficará bem usando as frequências de corte mais comuns listadas abaixo baseadas no tamanho ou tipo de alto-falante. Isso ocorre porque alto-falantes e sistemas de alto-falantes são tão frequentemente usados da mesma forma que as frequências de corte mais comuns geralmente se aplicam.
Você pode determinar frequências de crossover para seus alto-falantes, tanto automotivos quanto domésticos, usando as tabelas que forneci abaixo.
| Tipo de alto-falante/sistema | Frequência de crossover |
|---|---|
| Subwoofer | 80Hz passa-baixa. (Recomendação THX também) |
| Alto-falantes frontais tipo torre/main (pequenos) | 60 a 80Hz passa-alta. Funciona melhor com subwoofer para complementá-los. |
| Alto-falantes frontais tipo torre/main (grandes) | 40 – 60Hz passa-alta. |
| Central ou surround (pequenos) | 100-120Hz passa-alta. Estes tipos de alto-falantes são muito ruins para graves. |
| Central ou surround (médios/grandes) | 50-60Hz passa-alta. |
| Alto-falantes de parede ou mini satélite | 100-120Hz passa-alta. |
| Sistemas de alto-falante de 2 vias | 3kHz a 3.5kHz. Frequência de crossover muito comum |
| Sistemas de alto-falante de 3 vias | 3.5kHz (médios/agudos) & 500Hz (médios/woofer) |
| Tipo de alto-falante/sistema | Frequência de crossover |
|---|---|
| Subwoofers | 70-80Hz passa-baixa |
| Full-range frontais/traseiros ou componentes | ~56-60Hz passa-alta para bloquear graves baixos |
| Tweeters | 3-3.5kHz passa-alta |
| Alto-falantes de médios ou woofers (principais) | 1kHz-3.5kHz para bloquear sons de faixa de tweeter |
| Sistemas de alto-falante de 2 vias | 3kHz a 3.5kHz. Frequência de crossover muito comum |
| Sistemas de alto-falante de 3 vias | 3.5kHz (médios/agudos) & 500Hz (médios/woofer) |
Algumas diretrizes gerais são:
E se você já tem um crossover de alto-falante, mas não sabe qual é a frequência de crossover? A boa notícia é que em muitos casos você pode descobrir baseando-se no valor da peça e na impedância do alto-falante.
Para isso, você precisará saber:
Usando as fórmulas mostradas acima, você pode calcular a frequência de crossover para um alto-falante dado.
Para crossovers inline de alta passagem ou baixa passagem, podemos calcular a frequência se soubermos 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 .000047) = 423Hz (cerca de 400Hz).
Exemplo #2
Impedância do alto-falante = 4Ω, indutor = 4 miliHenries (.004H).
Fc = 4/(2 x 3.14159 x .004) = 159Hz (cerca de 150Hz).
Crossovers de 2 e 3 vias são um pouco diferentes por várias razões. Infelizmente, como existem diferentes tipos e às vezes fabricantes têm designs ou recursos diferentes, podem ser muito difíceis de descobrir às vezes. Em outras palavras, não há uma maneira ótima de descobrir a frequência de corte para crossover de 2 ou 3 vias.
No entanto, frequentemente há algumas coisas que você pode fazer para descobrir a frequência de crossover aproximada e chegar no "intervalo aproximado". Usarei um de 2 vias como exemplo, já que são tão comuns e porque os de 3 vias são muito similares, mas com uma seção de crossover adicional.
Se você tem a sorte de ter equipamento de teste como osciloscópio e gerador de sinal à mão, pode aplicar sinal de entrada no lado de entrada com alto-falantes ou resistores do mesmo valor de Ohms conectados. Mude gradualmente a frequência do gerador de sinal e note o ponto onde o sinal de saída começa a diminuir.
Quando a tensão de saída diminui pela metade, esse é o ponto de 3dB e você encontrou a frequência de crossover. Infelizmente, a maioria das pessoas não tem acesso a equipamento de teste, então precisam de abordagem diferente.
Gastei muito tempo tentando descobrir vários crossovers de alto-falante que tive e infelizmente, como podem variar tanto, pode ser extremamente difícil descobrir sua frequência de crossover. Existem várias razões:
Meu conselho é tentar escolher uma frequência de crossover de "melhor palpite" das que forneci antes e inserir os valores de Ohms do alto-falante, então seguir em frente.
Um crossover de alto-falante bom (e simples, fácil de seguir) para usar é este: https://www.erseaudio.com/Second-Order-2-Way
Por exemplo, comece com número inteiro como 3.000 Hz para crossover de 2 vias para frequência inicial de "melhor palpite". Clique no botão necessário para calcular valores de crossover de alto-falante para as diferentes frequências de crossover.
Verifique um dos valores de capacitor (geralmente aqueles no topo da placa de circuito são para o tweeter) e mude a frequência de crossover em várias centenas de Hertz se inicialmente estiver muito fora para o valor de capacitor resultante mostrado nos valores calculados.
Uma vez feito isso, tente mudar o crossover de 3.000 Hz para 2.500 Hz ou 3.500 Hz se o valor de capacitor mostrado for muito diferente. Uma vez que não esteja extremamente fora, comece mudando mais de perto (por exemplo, mude em 250Hz por vez ou até 100Hz).
Quando chegar relativamente perto, você deve ter ideia melhor do que é a frequência de crossover aproximada. Note que se estiverem usando resistor em série com saída do tweeter, você deve adicionar isso à entrada de impedância do alto-falante (Ohms), porque isso faz diferença pelo dobro.
(Nota: devido aos diferentes designs por aí, você pode precisar selecionar Linkwitz-Riley, Butterworth, Bessel ou Chebechev e tentar esses também se disponíveis)
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