Motor e suspensão · Distorção
O que é Xmax, como calcular o Xmax geométrico, por que a excursão explode nos graves e quais não linearidades transformam excursão em distorção.
Todo alto-falante tem um limite de quanto o cone pode se deslocar mantendo o comportamento linear. Esse limite é o Xmax — e, nos graves, ele costuma ser atingido muito antes do limite de potência da bobina.
Xmax geométrico
A força do motor depende de quanto da bobina está dentro do campo magnético do gap. Enquanto a mesma quantidade de espiras permanece no gap, o Bl fica praticamente constante. O Xmax geométrico mede essa folga:
Bobina mais alta que o gap
Solução mais comum: bom Xmax com custo baixo, mas parte do fio fica fora do campo, reduzindo eficiência.
Bobina mais curta que o gap
Bobina leve e muito linear, porém exige gap alto e conjunto magnético maior — mais caro.
Xmax de datasheet varia de critério. Alguns fabricantes informam o geométrico, outros somam parte da franja magnética ou usam critérios de distorção. Na análise de grandes sinais (Klippel), por exemplo, os limites são definidos quando o Bl cai a 82% do valor de repouso ou a compliância cai a 75%. Compare sempre pelo mesmo critério.
Por que a excursão explode nos graves
Para manter o mesmo SPL, a aceleração do cone precisa ser a mesma. Como aceleração = excursão · (2πf)², cada vez que a frequência cai uma oitava a excursão necessária quadruplica (+12 dB/oitava). Por isso são os graves profundos que levam o cone ao limite. O volume que ele consegue deslocar dentro do Xmax é:
Vd é o que realmente determina o SPL máximo em baixas frequências. Um cone maior com Xmax menor pode deslocar menos ar do que um cone menor de longo curso.
As não linearidades que geram distorção
| Fonte | Origem física | Sintoma típico |
|---|---|---|
| Bl(x) | Bobina saindo do campo magnético | Distorção harmônica e intermodulação; assimetria gera 2ª harmônica e deslocamento DC |
| Kms(x) | Suspensão e centragem endurecendo | Distorção de 3ª harmônica perto da ressonância |
| Le(x) | Indutância variando com a posição | Intermodulação entre graves e médios |
| Doppler | Cone em movimento reproduzindo médios | Intermodulação em sistemas full-range de longo curso |
Anéis de curto-circuito (de cobre ou alumínio) no conjunto magnético reduzem a variação de Le e a distorção nos médios. Simetria entre top plate e polo reduz a assimetria de Bl.
Xmax, Xmech e danos
Limite linear
Acima dele a distorção cresce rapidamente, mas sem dano imediato.
Limite mecânico
Bobina batendo no fundo, centragem esticada ao máximo: risco de dano físico.
Filtro passa-altas
Corte abaixo da Fb (dutada) ou da faixa útil evita excursão sem ganho de som.
Confirme na bancada
Distorção vs. nível e deslocamento medido revelam o Xmax real. Veja o guia de REW.
Atenção na caixa dutada: abaixo da sintonia o duto deixa de carregar o cone e a excursão cresce ainda mais rápido. É a situação clássica de woofer danificado por sinal subsônico.
Resumo
- Xmax geométrico = (bobina − gap) / 2; confira o critério do datasheet.
- A excursão quadruplica a cada oitava abaixo da ressonância.
- Vd = Sd · Xmax define o SPL máximo em graves.
- Bl(x), Kms(x) e Le(x) são as principais fontes de distorção; filtre o subsônico.
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