Alto-falantes: Instrumentação para ouvir

alto-falantes

Os alto-falantes são fundamentais para nossa experiência musical. Desde o início da década de 1920, os alto-falantes têm sido o método padrão de reprodução de sinais de áudio. Com o surgimento da conectividade sem fio, processamento de sinal digital, recursos de várias salas, alto-falantes inteligentes e alto-falantes ativos de emergência, nossa experiência auditiva é transformada em uma experiência imersiva. Neste texto examinaremos alguns dos principais aspectos de projeto de próxima geração que envolvem alto-falantes.

Alto-falantes ativos

Muitos projetos atuais de alto-falante são unidades ativas. No projeto de alto-falante ativo, a amplificação de áudio, o processamento do sinal e a filtragem são todos conduzidos dentro do próprio gabinete do alto-falante. Em um sistema bidirecional, existem dois amplificadores de áudio: um para a unidade de acionamento de média/baixa frequência (woofer) e outro para a unidade de acionamento de alta frequência (tweeter). O sinal de entrada é dividido em duas bandas de frequência distintas por filtros eletrônicos (crossovers), cujas saídas fornecem os dois amplificadores. Este sistema oferece muitas vantagens sobre o alto-falante passivo tradicional. Primeiro, os próprios componentes de crossover são menores, mais baratos e mais precisos do que seus equivalentes passivos. Os amplificadores funcionam dentro de um espectro de frequência mais limitado, reduzindo a distorção de intermodulação. O uso do processamento de sinal digital (DSP) e conectividade sem fio é generalizado nesses projetos. As unidades também podem ser unidas para que se possa ouvir em várias salas. Sua faixa de frequência de saída, estendida e controlada, pode fornecer uma resposta de graves vigorosa sem danificar a unidade de acionamento. Por fim, muitos podem transmitir música diretamente a partir dos serviços de streaming disponíveis atualmente, e apresentam uma série de entradas digitais e analógicas.

Inovações para amplificadores

Amplificadores classe D oferece amplificação de áudio altamente eficiente, além de baixo consumo de energia e tamanho reduzido. Tradicionalmente, essa tecnologia, usada em carros e dispositivos portáteis, era considerada inferior em termos de qualidade de áudio às suas opções lineares (classe A, classe AB). No entanto, os avanços no DSP e o aumento da velocidade do transistor tornaram esse tipo de amplificador uma proposta mais atraente, e agora é comum em projetos ativos modernos.

Compensação para sala com DRC - digital room compensation

Em uma sala sem tratamento, as ondas sonoras - dependendo da frequência - ricocheteiam nas paredes ou são absorvidas por móveis macios, enquanto as ondas refletidas podem colidir umas com as outras. Como resultado, algumas frequências podem parecer aumentadas enquanto outras podem parecer atenuadas, e o ouvinte pode ouvir uma versão muito colorida do áudio. O posicionamento dos alto-falantes dentro da sala, principalmente no que diz respeito aos limites da sala, pode ter um efeito significativo nisso. Uma técnica para superar esse problema é usar o DSP no projeto para compensar a interação da sala com o áudio, conhecido como compensação de sala digital (DRC). O processo envolve uma análise das características e design sônicos da sala e implementação de filtros adequados para mitigar esses efeitos. Muitas unidades ativas podem funcionar dessa maneira e existem várias unidades adicionais de DRC disponíveis para aquelas que não o fazem. A combinação de DRC, posicionamento inteligente dos alto-falantes e algum tratamento básico de som pode fazer uma enorme diferença.

Projetando o gabinete

O principal objetivo do gabinete é fornecer suporte rígido para as unidades de acionamento em todas as frequências (Figura 1). O gabinete deve evitar responder às vibrações da unidade de acionamento; com efeito, deve evitar ser a própria unidade de acionamento. Existem desafios em termos de materiais utilizados, peso e custo do projeto final. Aparelhos e câmaras são freqüentemente usados ​​para diminuir a probabilidade de vibrações.

alto-falantes
Figura 1: O design do gabinete é importante para um suporte rígido para evitar vibrações. (Fonte da imagem: Nerthuz - Shutterstock.com)

Além disso, o som produzido pela unidade de acionamento à medida que o cone avança está fora de fase entre a frente do cone e a parte traseira. Portanto, é importante que o ouvinte não ouça esse sinal traseiro, a menos que as câmaras invertam sua fase dentro do gabinete do alto-falante antes de ser projetado para a frente. Alguns projetos apresentam formas cônicas invertidas atrás das unidades de acionamento para atenuar esse som indesejado para o ouvinte. O uso de tubos de extensão de baixo, ou tubos montados na parte frontal do gabinete (defletor), também são comuns. Eles produzem ressonâncias em frequências mais baixas para estender o alcance do gabinete além do tamanho natural.

Unidades de acionamento

O alto-falante dinâmico é a unidade de acionamento mais comum encontrada como um transdutor para frequências médias/baixas. Um ímã permanente (geralmente neodímio), uma bobina de voz, um quadro ou cesto e um cone de alto-falante estão incluídos nessa unidade de acionamento. O cone precisa ser muito leve para não apresentar inércia (resistência ao movimento); Além disso, ele precisa ser rígido; qualquer distorção na superfície do cone pode colorir o áudio produzido. Historicamente, tem havido uma variedade de materiais cônicos, desde papel tratado (muito leve) até alumínio (rígido) e materiais cerâmicos. Mais recentemente, os fabricantes empregaram materiais aeroespaciais, geralmente com uma textura de bola de golfe para permitir uma passagem suave do ar.

Os transdutores de alta frequência (tweeters) podem se dividir em dois tipos principais. A variedade dinâmica é construída como sua contraparte baixa/média, mas usando diferentes materiais otimizados para resposta de alta frequência em sua construção. Às vezes, os fabricantes podem usar diamantes sintéticos para o material da cúpula. Este material é extremamente rígido e também leve, por isso não entorta e pode empurrar o ar com eficiência. No entanto, os diamantes sintéticos são cultivados em fornos de 1.500°C e são caros de produzir. Outros tweeters incluem tipos de fita. Eles apresentam um diafragma de metal ultrafino (a fita) suspenso em um campo eletromagnético. Como o peso desse tipo de diafragma é desprezível, ele pode responder até à menor sutileza e, assim, produzir uma imagem muito detalhada do áudio de alta frequência recebido. A desvantagem desse tipo de tweeter é sua impedância muito baixa, exigindo que um transformador seja compatível com o amplificador. Eles são caros e também delicados.

Adicionando Tudo Junto

Os alto-falantes continuam no centro do nosso prazer de ouvir música, e os projetos ativos, com streaming embutido e recursos de várias salas, estão se tornando comuns na esfera de áudio doméstica. A compensação da sala digital e o controle inovador do driver podem ajudar um pequeno alto-falante a obter um som realmente grande. A arquitetura ativa fornece ao projetista controle sobre parâmetros importantes, como escolha da unidade de acionamento, proteção e posicionamento de recursos no domínio digital/analógico, permitindo a otimização do circuito nessas áreas, com o benefício estético adicional de redução de cabos.

Artigo escrito originalmente por Tony Ives para Mouser Electronics: Speakers Instrumental to Listening. Traduzido por Equipe Embarcados.

Fonte da imagem de destaqye: viperagp - stock.adobe.com

Licença Creative Commons Esta obra está licenciada com uma Licença Creative Commons Atribuição-CompartilhaIgual 4.0 Internacional.

Receba os melhores conteúdos sobre sistemas eletrônicos embarcados, dicas, tutoriais e promoções.

Hardware » Alto-falantes: Instrumentação para ouvir
Talvez você goste:
Comentários:

Deixe um comentário

avatar
  Notificações  
Notificar

Séries

Menu