ESPECIFICANDO O AMPLIFICADOR

25 02 2007 Homero Sette Silva

Na hora de escolher o amplificador adequado para alimentar um alto-falante geralmente o senso

comum deixa a desejar e, para evitar dissabores e prejuzos, precisaremos tecer algumas consideraes tcnicas a esse respeito.

Em primeiro lugar devemos ter em mente que a musica um sinal muito peculiar, possuindo um fator de crista, ou seja, o cociente entre a potncia de pico (musical) e a potncia mdia (erradamente chamada de RMS) tipicamente igual a 10, conforme a tabela abaixo. Isto significa que os picos so muito elevados, mas o valor mdio pequeno, como podemos depreender da figura ao lado.

Assim, um amplificador de 1000 Watts por canal, reproduzindo um programa musical tpico, vai entregar apenas 100 Watts de potncia mdia. Isto, para um falante de 500 Watts vai representar um risco de queima muito pequeno.

Mas, ao tentar obter mais Watts RMS do seu amplificador ele ir distorcer severamente se os limitadores do prprio amplificador (ou de algum perifrico) no reduzirem a amplitude do sinal evitando, assim,

a distoro. Se elevada distoro acontecer a vida dos alto-falantes estar sendo colocada em grande risco, pois estes iro aquecer excessivamente (devido sobrecarga produzida pelo contedo harmnico, gerado pela distoro) e ficaro submetidos a enormes aceleraes (pois o ceifamento do sinal aproxima-o de uma onda quadrada) o que resultar em grandes esforos mecnicos aplicados no conjunto mvel, podendo provocar a quebra do cone, dentre outros graves problemas.

Exemplificando com um sinal senoidal, se elevarmos o ganho do amplificador at o pico do sinal de sada tornar-se igual tenso de alimentao interna do circuito e, se da em diante continuarmos aumentando o ganho, a amplificao linear deixar de existir e o sinal mudar de forma, tendendo para uma onda quadrada. Esta situao representa uma distoro harmnica extrema.

Como podemos observar, na figura ao lado, enquanto o sinal senoidal, e a onda triangular, variam suavemente de amplitude, a onda quadrada d saltos abruptos. Em uma onda quadrada perfeita o tempo de transio de um valor positivo, para outro negativo, nulo.

Associando esse comportamento a um alto-falante isso obrigaria o cone a trocar de uma posio extrema, para outra, em um tempo nulo, o que exigiria a aplicao de uma acelerao infinita.

Mesmo um sinal aproximadamente quadrado imporia grandes aceleraes ao cone, o que se traduziria em enormes esforos aplicados ao mesmo, pois fora igual ao produto massa (do conjunto mvel) vezes acelerao.

Tipo de programa

Fator de Crista restrito / amplo

Em dB Em vezes

Potncia mdia Obtida de um Amp. de 100W

Onda Quadrada 0 / 0 1 / 1 200 / 200 W Senoide pura 3 / 3 2 / 2 100 / 100 W Onda Triangular 5 / 5 3 / 3 67 / 67 W Rudo rosa 9 / 9 8 / 8 25 / 25 W Aplauso ou Musica muito comprimida

9 / 10 8 / 10 25 / 20 W

Rock pesado (mdio grave de guitarra)

10 / 12 10 / 16 20 / 12,5 W

Ax (graves) 10 / 14 10 / 25 20 / 8 W Ax (mdio grave) 12 / 15 16 / 32 12,5 / 6,5 W Pop, Rock comum 12 / 15 16 / 32 12,5 / 6,5 W Jazz, 15 / 20 32 / 100 6,5 / 2 W Orquestra 10 / 30 10 / 1000 20 / 0,2 W Voz humana falada 15 / 15 32 / 32 6,5 / 6,5 W

Esta fora excessiva pode vincar o cone, quebr-lo e at mesmo arrancar a bobina da forma !

Alm disso, a distoro harmnica implica na gerao de componentes senoidais (mltiplas da fundamental), inexistentes na informao original que fica, assim, dotada de mais energia, o que vai elevar acentuadamente a temperatura da bobina, que poder no resistir ao esforo trmico. Para fins de comparao, podemos afirmar que uma onda quadrada, com o mesmo valor de pico de uma senoide (conforme representamos graficamente), possui uma potncia mdia igual ao dobro daquela fornecida pela senoide, considerando cargas resistivas de mesmo valor.

Como ultimo argumento diremos que ondas quadradas, de grandes amplitudes, tendem a fazer com que a bobina colida com a arruela inferior do falante, o que geralmente destri o conjunto mvel.

No sentido oposto, quando a bobina sai do conjunto magntico, perde o efeito benfico da dissipao que as massas de ferro adjacentes propiciam. Assim, durante todo um semi ciclo do sinal a temperatura da bobina subir acentuadamente, por falta de dissipador. Esse efeito pode ser observado no colar escurecido, presente na parte superior do enrolamento (prximo ao cone), comum em falantes submetidos a sobre cargas.

Como esta distoro harmnica, ocasionada pelo ceifamento do sinal, ocorre com mais facilidade em

amplificadores de menor potncia, devemos ter em mente que, em aplicaes profissionais, onde o usurio precisa obter o mximo possvel dos falantes, o melhor trabalhar com amplificadores de potncias maiores que a especificada no falante.

Tentar proteger os transdutores, trabalhando com amplificadores de potncia igual ou menor que a especificada pelo fabricante dos falantes costuma produzir, no mbito profissional, um resultado oposto: a queima quase imediata dos transdutores.

Para que voc tenha uma "pegada" forte (punch) no seu sistema de som, sem o risco de distoro harmnica excessiva, preciso que seus amplificadores tenham potncia suficiente.

Vejamos como determinar esse valor.

Os falantes Selenium, aps um teste de duas horas, suportando a potncia RMS especificada (produzida por um sinal de rudo rosa), so submetidos a um programa musical variado, com potncias de pico (valor mximo) atingindo at quatro vezes a potncia RMS especificada para o falante, declarada na ficha tcnica do mesmo.

Se, no seu sistema de som, existir um processador digital, com os limiters devidamente programados e capazes de atuar adequadamente, voc poder trabalhar com um headroom de 6 dB (quatro vezes a potncia mdia). Assim, um falante 15SW2P, especificado para 600 Watts poder ser ligado, com segurana, a amplificadores capazes de fornecer at 2400 Watts para cada um (8 Ohms). No caso de quatro falantes por canal (operao em dois Ohms) o amplificador deveria ser capaz de fornecer at 9600 Watts por canal.

Conforme podemos concluir, a grande maioria dos nossos sistemas esta sub dimensionada, necessitando de um oportuno up grade, que trar maior confiabilidade e mais qualidade para o PA.

Ateno: muitos processadores digitais possuem limiters que no funcionam adequadamente, no sendo capazes de atuar com a rapidez necessria, deixando os picos, que deveriam ser barrados, passarem

Sub Woofers SELENIUM - 8 Ohms Parmetros Alumnio Injetado

Dimetro Nominal 18 15 Modelo 18SW1P 18SW2P 18SW3P 15SW1P 15SW2P Programa Musical (W) 1600 1200 1600 1600 1200 Potncia RMS (W) 800 600 800 800 600 Impedncia () 8 8 8 8 8 SPL 1 W @ 1m 97 95 96 96 93 Resp.Freqncia @ -10 dB 30 a 2500 38 a 1000 37 a 2000 30 a 2500 40 a 1200 livremente. Um dos melhores limitadores existe no processador de menor custo do mercado: o

DCX2496, da Behringer. Caso no exista um processador adequado em seu sistema, voc poder trabalhar, seguramente, com

um headroom de 3 dB (especificado no catlogo como Potncia Musical), escolhendo um amplificador capaz de fornecer at o dobro da potncia RMS especificada para cada falante.

Assim, no caso de quatro falantes 15SW2P, por canal, o amplificador deveria ser capaz de fornecer

at 4800 Watts por canal, em 2 Ohms, resultado de 2 x 600 x 4. Os valores de potncia aqui sugeridos so vlidos desde que o programa no seja excessivamente

comprimido (baixo fator de crista) e o sistema no apresente distoro elevada. Muitos amplificadores possuem limiters internos que funcionam bem na faixa de graves (baixas

freqncias), mas no conseguem proteger contra os picos em freqncias mais altas, como os sinais de mdio-graves para cima. Assim, para headroons elevados, em freqncias mais altas, torna-se indispensvel o uso de limiters externos ao amplificador.

No caso de drivers e tweeters, quando crossovers ativos so utilizados, devido maneira

como as normas de medio mandam proceder durante os testes, a potncia especificada deve ser multiplicada por um fator (emprico) de reduo, igual a 0,4.

Modelos de Drivers D250-X DT150 D210Ti D408Ti D3305Ti D4400Ti Impedncia () 8 8 8 8 8 8 Corte Min Rec 12dB/Oit (Hz) 500 4000 2000 800 800 800 CROSSOVER PASSIVO Potncia RMS (W) 75 40 60 100 75 100 Freq. Corte a 12 dB/Oit (Hz) 500 2000 1500 800 800 800 Potncia RMS (W) 100 75 80 125 125 Freq. Corte a 12 dB/Oit (Hz) 1000 4000 2000 1200

1200

CROSSOVER ATIVO Potncia RMS (W) 30 16 24 40 30 40 Freq. Corte a 12 dB/Oit (Hz) 500 2000 1500 800 800 800 Potncia RMS (W) 40 30 32 50 50 Freq. Corte a 12 dB/Oit (Hz) 1000 4000 2000 1200

1200

Resumindo: se o programa musical for tpico (fator de crista igual a 10 ou maior) e no houver

distoro significativa no sistema (mesa, equalizador, crossover, amplificador), a potncia mdia (RMS) correspondente ser muito baixa (tipicamente um dcimo da potncia mxima que o amplificador poder aplicar em cada falante) e no haver risco de danificar a bobina por excesso de temperatura, mesmo trabalhando com amplificadores capazes de fornecer o dobro da potncia media especificada para cada falante.

Ento, sempre deveremos usar amplificadores com o dobro da potncia do falante, certo ? Errado !

Os conceitos acima enunciados precisam ser perfeitamente entendidos para evitar o uso inadequado

dos mesmos. Em primeir