quinta-feira, 11 de maio de 2017

Circuito Amplificador , Filtro Ativo e Crossover para Subwoofer

Para quem é aficionado por som de qualidade esse artigo é uma maneira de obter um áudio de alta fidelidade em seu sistema de subwoofer caseiro.

Sonorização é o hobby de muitos, então aqui vai algumas informações e dicas sobre subwoofer. 

Este circuito é um filtro “cross over” e um filtro ativo, o  filtro ativo foi especialmente projetado para melhorar e filtrar o sistema de som de subwoofer, ou seja, sistemas que respondes frequências de 20Hz e 20KHz para frequências de 20Hz a 100Hz.

Para quem quer intender, o auto-falantes  subwoofer é um tipo de alto-falante usado para reproduzir frequências baixas, ou seja de sons graves e  sub-graves, que trabalham em uma frequência abaixo de 45Hz.

O seu nome é por conta do Subwoofer estar abaixo, ou seja,”sub”  da frequência de reprodução dos auto-falantes woofers.

Para trabalhar nessa faixa de freqüência, o cone do auto falante precisa movimentar grandes quantidades de ar, por esse motivo os seu cone tem um diâmetro grande, além disso ele tem que se mover mais, com isso ele tem que ter uma excursão do cone maior e mais ampla, cerca de 4mm a 20mm de amplitude.

O subwoofer tem seu compromisso acústico entre a resposta em freqüência e o tempo de resposta em função do tamanho do seu cone.

Se tomarmos um cone grande, sua excursão movimenta grandes quantidades de ar e gera alta pressão sonora (SPL) em frequências sub-graves (<30Hz).

Por outro lado, seu tempo de resposta é maior devido à maior massa móvel do conjunto, fazendo com que sons graves rápidos (bumbos, tambores, notas rápidas) fiquem embolados.

Para cones pequenos ocorre o oposto destes efeitos.

Assim, o desafio dos fabricantes é buscar um cone pequeno e leve que consiga detalhar os graves sem embolar, mas com potência e excursão linear altíssimas para alcançar frequências sub-graves e não prejudicar a resposta em freqüência.

Lista

R1, R2 resistor 47kΩ x 1/8 Watts

R3, R4 resistor 4,7KΩ x 1/8 Watts

R5, R6 resistor 100Ω x 1/8 Watts

P1 = 47kΩ potenciômetro logarítmico

C1 a C3 capacitor 100nF x 100 volts

IC1, IC2 circuito integrado LM741

O subwoofer é um alto-falante que só reflete o som de baixa frequência e esse  filtro vai garantir que o subwoofer só receba realmente o som de baixa frequência.

O circuito é usado entre a fonte de sinal que pode ser  um rádio, um mixer, um CD e o amplificador de som.

Este é um filtro ativo, que é bem melhor do que os filtros passivos, que são geralmente montados por trás do amplificador.

O circuito é mono, porque as frequências baixas para ambos os canais são iguais.

O ouvido humano não pode determinar a direção deste tipo de som.

O funcionamento do filtro para Subwoofer

O primeiro circuito integrado, um amplificador operacional 741 é utilizado como um amplificador e misturador.

O ganho é ajustável pelo P1.

Em seguida, o sinal é aplicado a um segundo amplificador operacional 741, com um filtro Butterworth.

A tensão de alimentação deve ser Simétrica, + e – 12 -15 volts.

Se você quiser um som de melhor qualidade substitua os dois LM741  por um NE5532.

Lembre-se que a pinagem é diferente, veja nas imagens abaixo a pinagem dos dois amplificadores operacionais, o LM741 e o NE5532.

A imagem do layout da placa de Circuito Impresso do Filtro para Subwoofer deve ser impressa com uma resolução de 150DPI , que vai dar um tamanho aproximado de  33×33 mm.

O crossover deve ser instalado quando um sistema de áudio recebe um subwoofer, se a sua resposta de freqüência se estende para baixo o suficiente, tudo bem, mas um filtro como o acima é necessário para cortar qualquer freqüência acima de, digamos, 150Hz.

Este circuito de crossover para subwoofer pode ser utilizado com um sinal de saída de um amplificador de no máximo 50 watts.

O sinal para o subwoofer pode simplesmente ser aproveitado a partir de um dos sinais da linha stereo, esse é um filtro passa-baixo de 1ª ordem, com variável de entrada (P1) e freqüência de corte presettable (P2).

O sinal proveniente do alto-falante é aplicado ao terminal de LSP.

Um divisor de tensão R1-R2-P1 foi desenvolvido  para ser utilizado com o sinal de um amplificador de potência média de cerca de 50 watts.

A frequência de cruzamento de saída da rede pode ser variada entre 50 Hz e 160 Hz, com P2.

Os valores de R3, P2, e C1, são calculados baseado em que o amplificador do subwoofer  ligado K1 tenha uma resistência de entrada padrão de 47kΩ.

Se este valor for inferior, o valor C1 terá de ser ligeiramente aumentado.

É aconselhável abrir o volume do amplificador do subwoofer completamente e ajustar o nível  do som  com  P1.

isto assegura que a entrada do amplificador subwoofer não seja sobrecarregada ou danificada. 

Certifique-se que o terra da linha de sinal do alto-falante esteja ligado ao terra do amplificador de subwoofer.

Se a inversão de fase é necessária, este é o melhor feito por inverter os fios para o subwoofer.

Vamos ver um exemplo de amplificador para subwoofer, como explicamos, mesmo em sistemas de som estéreo o amplificador do auto-falante subwoofer é mono.

Neste exemplo é usado o circuito integrado TDA2040 que é um amplificador de áudio de 20 watts.

O TDA2040 é um  amplificador de áudio integrado monolítico que opera em modo Classe AB.

Ele tem uma excelente qualidade de áudio e tem uma potência de saída de 22 watts com auto-falantes de 4Ω ou 12 watts com auto-falantes de 8Ω.

Uma grande vantagem do TDA2040 são seus circuitos de proteção contra curto-circuito e desligamento térmico.

É necessário um dissipador de calor no TDA2040 e sua alimentação é feita com 12 volts DC, essa tensão de alimentação não é Simétrica.

Acima você pode ver a pinagem do TDA2040.