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É seguro utilizar amplificadores na impedância mais baixa?

Por: Marcelo Barros

 

A resposta a esta importante questão está condicionada ao usuário conhecer muito bem as caixas acústicas que pretende utilizar. Aqui abordaremos o assunto passo a passo e ao final deste artigo o leitor estará seguro para respondê-la.

 

1- Usar o amplificador na menor impedância possível é uma prática comum em todo o mundo? Não!

Apesar de muito difundida no Brasil, quase não é praticada fora daqui. No resto do mundo o mais comum é usar todo o sistema à 4Ω, ao invés do nosso "famoso 2Ω”.

 

2- Por que? Qual a razão?

Sistemas à 4Ω proporcionarão uma qualidade sonora melhor do que sistemas à 2Ω – e aqui é importante frisar – isso é verdadeiro qualquer que seja o amplificador usado! Basta verificar que o fator de amortecimento, tão importante em graves, à 4Ω sempre será o dobro do que à 2Ω ... e isto nem depende do amplificador, marca ou modelo – é uma realidade física.

Basta verificar as especificações técnicas de qualquer amplificador (de qualquer marca e tipo) e veremos que a distorção à 4Ω sempre será melhor do que à 2Ω ... e assim por diante.

 

3- Mas qual é o fator mais importante? O que realmente desaconselha essa prática?

A impedância da caixa acústica estar longe de ter um valor fixo é o fator mais importante, pelo qual essa prática é evitada nos mercados mais "cuidadosos".

Qualquer amplificador, quando solicitado ao máximo volume com uma impedância abaixo da sua mínima nominal irá recorrer às suas proteções internas para evitar o pior. O importante é perceber que isso será sempre inevitável, pois, como todos sabemos, quanto menor a impedância, mais corrente (e potência) será solicitada do amplificador – e isso também não depende de marca/modelo.

De modo geral, os bons amplificadores são projetados com uma certa margem de segurança sobre a sua impedância mínima. Os amplificadores Next Pro, por ex., são todos projetados para suportarem, sem ativar proteções, uma impedância 15% menor que a mínima nominal – ou seja: os amps de suportam, numa boa, cargas de até 1,7Ω, sem ativar proteções.

 

4- Essa margem de segurança então basta para que eu use qualquer sistema à 2Ω "a todo volume" sem correr nenhum risco?

Sem analisar individualmente as caixas acústicas não há como garantir! Esse é o principal motivo pelo qual "usar tudo à 2Ω" é evitado fora do Brasil. Se no final das contas a associação de falantes ligado a um mesmo canal estiver abaixo da impedância mínima nominal suportada pelo amplificador (incluindo aí a margem de segurança) ele irá se proteger!

 

5- Mas a impedância de uma caixa acústica não é um valor fixo e previsível, como 8Ω?

Não, está muito longe de ser assim!

 

6- E por que?

Porque os alto-falantes não possuem uma impedância pura e simples, eles possuem uma curva de impedância com respeito a frequência.

Por ora o importante é entender isto: um alto-falante marcado como tendo uma impedância nominal de 8Ω, tem, na verdade, uma curva de impedância com respeito a frequência. Ou seja, para cada frequência ele terá um valor de impedância diferente. Veja essa figura:

 

 

Esta é a curva de impedância e fase (ao ar livre) de um alto-falante comercial de 18” e 8Ω, juntamente com alguns dados (ambos copiados da folha de dados do fabricante - marcações em vermelho do autor).

 

 

Veja a curva azul (a impedância). Repare que ela varia bastante com a frequência, começando com um valor bem próximo de 8Ω à 20Hz e rapidamente subindo e atingindo cerca de 140Ω à 37Hz, para logo novamente diminuir, atingindo o mínimo de 7,2Ω ao redor de 112Hz (o que é confirmado pelos dados publicados). Para frequências acima desta, a impedância novamente sobe.

Por convenção, a impedância nominal de um alto-falante é o valor da impedância no ponto da segunda frequência de ressonância (veja a figura) que neste falante ocorreu em 112Hz. Ou seja, este falante (de marca conceituada) na verdade deveria vir marcado “7,2Ω” e não 8Ω ... porém essa é uma realidade mercadológica.

Portanto, mesmo ainda fora da caixa acústica, este falante já mostra, em pelo menos um ponto, uma impedância mais baixa que a nominal declarada. Ora, se a intenção for usar 4 destes falantes em paralelo com um amp de 2Ω, teríamos que olhar com cuidado para essa região ao redor de 112Hz (que resultaria 1,8Ω)... mas as coisas podem ficar ainda piores quando este falante for colocado em uma caixa acústica (nesse gráfico o falante está ao “ar livre”, sem nenhuma caixa acústica).

Agora vejamos o que acontece quando colocamos um woofer comercial de 12" / 8Ω em uma caixa do tipo bass-reflex (caixa c/ falante frontal e duto). Primeiro vejamos a curva de impedância do falante ao ar livre (não é o mesmo falante do ex. anterior):

 

Woofer "n.2" ao ar livre: |Z|min = 6,5Ω @ 216Hz

 

Vemos que a sua impedância (|Z|) atinge um mínimo de 6,5Ω em 216Hz. Agora a mesma medição, feita com o mesmo alto-falante, mas devidamente montado na caixa acústica:

 

Woofer "n.2" em caixa bass-reflex: |Z|min-1 = 9,2Ω @ 47Hz, |Z|min-2 = 6,5Ω @ 162Hz

 

A primeira coisa que observamos é que, ao ar livre havia somente 1 mínimo na impedância (em 216Hz), mas com o falante dentro da caixa são 2 mínimos (em 47Hz e 162Hz)! Além disso, a frequência do mínimo original mudou. E se a caixa fosse uma band-pass ou uma corneta as coisas seriam ainda mais complicadas!

Se 4 destas caixas fossem associadas em paralelo (supostamente resultando em 2Ω) resultaria na verdade, na região de 160Hz, em 1,6Ω ! É lógico que, se utilizadas com um amp de 2Ω/canal, problemas ocorreriam! Muito provavelmente em passagens fortes na região de 160Hz esse amp iria se proteger de alguma forma. Poderia desarmar, provocar distorção, etc.

Uma possível solução: por sorte, a "região-problema" está fora da faixa normalmente utilizada em graves. A simples escolha de um crossover (o corte passa-baixa) digamos, em 120Hz, já seria suficiente para evitar que se atingisse a região-problema.

Mas infelizmente nem sempre temos tanta sorte... e se esta caixa fosse utilizada em médio-graves? Ou se fosse utilizada com crossover passivo (como uma caixa full-range) cortando para um driver em 1,2kHz? Não haveria escolha: ou tentamos outro modelo de alto-falante, ou usamos apenas 2 ou 3 destas caixas em paralelo ao invés de 4.

E já que falamos em crossovers passivos...

 

7- Crossovers passivos podem afetar esse cenário? Sim, podem.

Considerem agora um terceiro woofer de 12" / 8Ω e um driver de titânio de 2" / 8 Ω. As suas curvas de impedâncias ao ar livre são (medidos separadamente, woofer em verde e driver em magenta):

 

Woofer & driver separados: |Z|min_woofer_verde = 6,4Ω@ 200Hz, |Z|min_driver_magenta = 7Ω@ 3kHz

 

Agora, acoplando este falante e este driver a um crossover passivo de 2 vias, 12dB/oitava e corte de 1,2khz, e medindo a curva de impedância na entrada do mesmo:

 

Woofer & driver c/ crossover passivo: |Z|min_1 = 6,6Ω @ 158Hz, |Z|min_2 = 8.2Ω @ 23kHz

 

Como vemos o crossover passivo afetou bastante os mínimos da impedância, mas nesse caso essas mudanças acabaram por ajudar! A mínima do woofer que era 6,4Ω subiu para 6,6Ω. Já a mínima do driver passou de 7Ω para 8,2Ω, ainda que as frequencias onde esses mínimos ocorriam tenham mudado bastante. Nesse caso foi utilizado um crossover passivo do tipo "simples", ou seja, com apenas o corte e sem nenhum tipo de equalização ou "correção" de resposta. Sempre dê preferência para esse tipo de crossover passsivo! Pois são os que menos afetam a curva de impedância.

Novamente uma associação de 4 destas caixas em paralelo nos deixariam com uma impedância mínima de 6,6Ω/4 = 1,65Ω, um valor bastante abaixo dos 2Ω regulamentares. A solução aqui seria usar, no máximo, 3 destas caixas em paralelo, resultando em uma impedância mínima de 2,2Ω.

 

CONCLUSÃO: para se utilizar os amps nas suas impedâncias mínimas respectivas (como 2Ω po ex.) é imprescindível que se conheça de antemão as curvas de impedância das caixas utilizadas, sob risco de se exceder a capacidade do amplificador e o mesmo ativar alguma proteção - gerando interrupções ou distorções no áudio. Na dúvida, ou na impossibilidade de se realizar essa análise, use sempre uma impedância mais alta.

 


 
 
 
 
 
 
 

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