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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. Neste artigo vamos mostrar 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.

 

O que é um SubWoofer ?

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 4 mm  a 20 mm 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).

O que é um Sub Woofer
SubWoofer foto: Ebay.com

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. [Wiki]

Filtro para Subwoofer

Filtro para Subwoofer

Lista de Componentes do Filtro para Subwoofer

R1, R2 resistor 47 k Ohms 1/8 Watts
R3, R4 resistor 4,7 K Ohms 1/8 Watts
R5, R6 resistor 100 Ohms 1/8 Watts
P1 = 47 k potenciômetro logarítmico
C1-C3 Capacitor 100 nF x 100 Volts
IC1, IC2 circuito integrado LM 741

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 V.

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.

LM741
LM741
NE5532
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.

PCI Filtro para Subwoofer
Placa de circuito impresso do Filtro para Subwoofer. Via: http://www.amplifiercircuit.info/

 

Crossover Para Subwoofer

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, 150 Hz.

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

Crossover Para Subwoofer
Crossover Para Subwoofer – Autor: T. Giesberts Direitos de Autor: Revista Elektor

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 1 ª 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 temha uma resistência de entrada padrão de 47 k. 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.

Circuito Amplificador usando TDA2040 para 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.

Circuito Amplificador para Subwoofer
Circuito Amplificador para Subwoofer usando TDA2040

 

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 4 ohms ou 12 Watts com auto-falantes de 8 ohms.

PCI amplificador TDA2040
Placa de circuito impresso- PCI /PCB do amplificador TDA2040

 

pinagem TDA2040
Pinagem do CI amplificador TDA2040 . via: www.datasheetdir.com

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 12Volts DC, essa tensão de alimentação não é simétrica. Acima você pode ver a pinagem do TDA2040.

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