Impedância do alto-falante

A impedância elétrica é definida como a oposição à passagem de corrente alternada. Sua unidade de medida é ohm, e seu símbolo é a letra maiúscula grega ômega (Ω). Em um alto-falante, a impedância é diferente para cada freqüência, portanto, os fabricantes publicam "curvas de impedância". Estas curvas nos dão uma idéia da impedância nominal do falante, de sua impedância mínima, bem como de suas características de ressonância.Por exemplo, um alto-falante cônico mostrará uma impedância de pico na freqüência ressonante quando medido no ar.

1. Impedância e resistência

Se medirmos um alto-falante com um multímetro, ele nos dará uma leitura diferente, geralmente mais baixa, do que a impedância nominal do alto-falante. Por exemplo, um alto-falante de 8 ohm nos dará uma leitura de 6 ohm. A razão dessas diferenças é que um multímetro do tipo utilizado pelos eletricistas mede a resistência, não a impedância. A resistência é a oposição à passagem de corrente contínua direct current ou DC e tem um único valor, enquanto a impedância é a oposição à passagem de corrente alternada, portanto é uma função da freqüência e tem tantos valores quanto as freqüências em uso. Portanto, a corrente fornecida pelo amplificador a um alto-falante será maior nas freqüências em que sua impedância é menor. Da mesma forma, a corrente fornecida pelo amplificador a um alto-falante será menor nas freqüências em que a impedância é maior.

O multímetro é válido para uma resistência utilizada em filtros passivos ou circuitos eletrônicos, já que sua impedância não varia com a freqüência. Entretanto, não é válido para um alto-falante, uma vez que sua impedância varia com a freqüência.

Poderíamos dizer que, de certa forma, a resistência é a impedância para uma freqüência de 0 Hz, uma vez que 0 Hz corresponde à corrente contínua.

Como uma resposta de freqüência, uma curva de impedância tem magnitude e fase. A parte imaginária da impedância é chamada de reatância. Evitaremos complicar demais este documento e nos concentraremos na magnitude. Um alto-falante também tem impedância mecânica, mas isso é outra questão.

Na figura podemos ver uma curva de impedância (magnitude) de um alto-falante cônico medido no ar (curva vermelha) e outro de uma caixa passiva bass-reflex de duas vias. Ambos teriam uma impedância nominal de 8 ohms. A linha verde reta representa uma resistência de 8 ohm. Podemos ver como a impedância varia com a freqüência, e como ela pode cair em certas freqüências abaixo da impedância nominal. No caso do alto-falante no ar, a impedância cai para 6 ohms a 200 Hz.

Deve-se notar também que, num sistema de som real, o cabo também acrescenta sua própria impedância, que pode ser significativa se o cabo for longo e/ou fino.

2. Medição da impedância

Para medir a curva de impedância, precisamos de um analisador de laboratório que nos permita fazer isso. Estes podem ser seno varridos (medem a impedância em todas as freqüências à medida que varrem) ou usar sinal de ruído (neste caso, medem toda a curva de uma só vez).

Há também medidores de impedância portáteis para instaladores. Estes incorporam um gerador de freqüência, geralmente a 1 KHz, às vezes também em mais freqüências, o que permite uma leitura de impedância nessas freqüências particulares. Se o fabricante nos der o valor da impedância nessa freqüência, ou se olharmos para ele na curva de impedância, podemos verificar se há irregularidades na linha do alto-falante, comparando o valor que devemos obter com o valor dado pelo medidor.

Se você tiver apenas um simples multímetro de eletricista, e a menos que você esteja trabalhando com linhas de transformador, você também pode fazer uma verificação básica da impedância, já que você sabe que a resistência do alto-falante é geralmente um pouco menor do que sua impedância nominal (você terá que adicionar a impedância cabo se você não estiver medindo nos terminais do alto-falante).

3. impedância nominal

Como uma curva de impedância não é prática para trabalhar e calcular, os alto-falantes especificam uma impedância nominal. Isto é normalmente dado como poderes de dois, sendo 2, 4, 8 e 16 ohms os valores mais comuns para o reforço do som. Algumas normas especificam algumas porcentagens que a relação para a impedância nominal pode cair para a impedância mínima, o que significa que mesmo que o fabricante especifique corretamente um alto-falante, diferentes alto-falantes com a mesma impedância nominal podem resultar em cargas substancialmente diferentes para um amplificador, uma vez que, por exemplo, um alto-falante com uma impedância nominal de 8 ohms poderia ter uma impedância de pelo menos 8 ohms, 6,5 ohms ou mesmo 5,5 ohms (este último não atenderia aos padrões usuais), o que significa potências de saída muito diferentes para o amplificador (e, portanto, também diferentes probabilidades de disparar a proteção térmica ao usar vários alto-falantes).

4. Parâmetros extraídos das curvas de impedância

Há muitos parâmetros que são calculados usando curvas de impedância. Por exemplo, os parâmetros Thiele-Small ou parâmetros de baixo sinal - que são usados para o projeto de alto-falantes - são normalmente extraídos das curvas de impedância.

O parâmetro mais básico que pode ser extraído de uma curva de alto-falante do cone de ar (curva vermelha) é a freqüência de ressonância (Fs), ou seja, a freqüência onde ocorre o pico da impedância. Em nosso alto-falante, esta freqüência é de 34 Hz.

A curva azul mostra a resposta de impedância de uma caixa passiva de 2 vias com bass-reflex. A partir dela podemos calcular a freqüência de afinação da caixa (Fb), que corresponde ao vale entre os dois picos de graves. Neste caso, a caixa está sintonizada a 50 Hz.

5. A impedância varia com a temperatura

Um aspecto que não deve ser esquecido com relação à impedância é que ela varia com a temperatura. Isto significa que quando o amplificador fornece energia a um alto-falante e sua bobina fica quente, a impedância aumenta consideravelmente, quanto mais potência o amplificador fornece. Isto significa que o amplificador fornecerá menos potência, um fenômeno chamado "compressão de potência", que resulta em uma redução na pressão sonora, que é tanto maior quanto mais as bobinas superaquecerem. Você pode pensar nisso como uma espécie de 'proteção natural' para uma bobina excessivamente quente, pois faz com que o amplificador lhe forneça menos energia, mas isso reduz os SPLs, de modo que os fabricantes de alto-falantes usam diferentes técnicas de resfriamento para evacuar o calor da bobina móvel para o ar e para as partes metálicas fixas do transdutor.