Crossovers · Projeto de sistemas
Como funciona o crossover passivo, qual a diferença entre 1ª e 2ª ordem, Butterworth e Linkwitz-Riley, e como calcular capacitores e indutores para um sistema de 2 vias.
Nenhum alto-falante reproduz bem de 20 Hz a 20 kHz. Woofers são bons em graves e médios; tweeters, em agudos. O crossover é o circuito que divide o sinal entre eles, entregando a cada um apenas a faixa que ele reproduz bem e protegendo o tweeter das baixas frequências.
Como o crossover passivo funciona
O crossover passivo fica entre o amplificador e os alto-falantes e usa dois componentes básicos, que reagem de forma oposta à frequência:
Deixa passar os agudos
Sua reatância cai com a frequência. Em série com o tweeter, forma um filtro passa-altas.
Deixa passar os graves
Sua reatância sobe com a frequência. Em série com o woofer, forma um filtro passa-baixas.
A ordem do filtro define a inclinação do corte: 1ª ordem atenua 6 dB por oitava, 2ª ordem 12 dB, 3ª ordem 18 dB e assim por diante. Quanto maior a ordem, mais o tweeter fica protegido e menor a faixa em que os dois alto-falantes tocam juntos.
1ª ordem: simples, mas exigente
Um capacitor no tweeter e um indutor no woofer. As fórmulas, para uma carga resistiva R na frequência de corte f:
É barato e tem boa resposta de fase, mas a inclinação suave faz o tweeter receber bastante energia abaixo do corte. Por isso exige tweeters robustos e cortes mais altos.
2ª ordem: Butterworth x Linkwitz-Riley
Com dois componentes por via (indutor e capacitor), a 2ª ordem é a mais usada em sistemas de 2 vias. Os dois alinhamentos mais comuns diferem no comportamento no ponto de cruzamento:
| Alinhamento | No ponto de corte | Fórmulas | 8 Ω · 3 kHz |
|---|---|---|---|
| Butterworth (Q = 0,707) | Cada via −3 dB; a soma gera leve elevação (~+3 dB) | C = 0,1125 / (f·R) L = 0,2251 · R / f |
C ≈ 4,7 µF L ≈ 0,60 mH |
| Linkwitz-Riley (Q = 0,5) | Cada via −6 dB; a soma fica plana | C = 0,0796 / (f·R) L = 0,3183 · R / f |
C ≈ 3,3 µF L ≈ 0,85 mH |
Atenção à polaridade: em filtros de 2ª ordem, as duas vias saem 180° defasadas no corte. Por isso o tweeter costuma ser ligado com a polaridade invertida. Veja os valores calculados no tópico Crossover de 2ª ordem: Butterworth x Linkwitz-Riley e como testar a polaridade em teste com pilha.
Como escolher a frequência de corte
- Pelo tweeter: corte pelo menos 2 vezes acima da Fs do tweeter em 2ª ordem (3 vezes ou mais em 1ª ordem).
- Pelo woofer: acima de certa frequência o woofer começa a ficar diretivo e a “quebrar” (break-up). Uma referência é a frequência em que o comprimento de onda se iguala ao diâmetro efetivo do cone: para um woofer de 6,5″ (≈ 13 cm efetivos), cerca de 343 / 0,13 ≈ 2,6 kHz.
- Na prática: sistemas de 2 vias com woofer de 5″ a 6,5″ costumam cruzar entre 2 e 3,5 kHz.
Por que as fórmulas não bastam
As fórmulas consideram que o alto-falante é um resistor de 8 Ω. Ele não é: a impedância tem um pico na ressonância e sobe nos agudos por causa da indutância da bobina (Le). Na prática, o filtro calculado no papel corta em outra frequência. Três ajustes resolvem a maior parte dos problemas:
Compensa a indutância
Resistor + capacitor em paralelo com o woofer achatam a impedância. Valores iniciais: Rz ≈ 1,25 · Re e Cz = Le / Rz².
Equaliza a sensibilidade
Tweeters costumam ter sensibilidade maior que o woofer. Um divisor resistivo atenua o tweeter sem alterar a carga vista pelo filtro.
Qualidade importa
Capacitores de polipropileno no caminho do sinal, indutores com núcleo de ar ou baixa resistência DC e potência adequada nos resistores.
Confirme o resultado
Meça a resposta de cada via e a soma. O guia de REW para iniciantes mostra como começar.
Resumo
- 1ª ordem: simples e barata, mas exige tweeter robusto.
- 2ª ordem Linkwitz-Riley: soma plana no corte, tweeter com polaridade invertida.
- Escolha o corte respeitando a Fs do tweeter e a diretividade do woofer.
- Compense a impedância real (Zobel), ajuste níveis (L-pad) e meça.
Montando um crossover e travou em algum valor? Poste os dados dos alto-falantes no fórum de Dúvidas Técnicas.
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