Quer você esteja ouvindo música ao vivo em um local, a trilha sonora de um filme em um cinema ou curtindo algumas músicas com seus fones de ouvido, o som vem de alto-falantes. Isto é algo que todos entendem. Entretanto, o projeto de alto-falantes que produzem um som preciso e agradável pode ser feito de diferentes maneiras. Há alto-falantes passivos, alto-falantes ativos e alto-falantes amplificados. Ao analisar as descrições desses projetos e sua tecnologia, é bastante comum encontrar termos enganosos. Portanto, vamos esclarecer um pouco a parte técnica.


Antes de nos concentrarmos nos detalhes de cada tecnologia, devemos esclarecer alguns elementos de nossas explicações. Em primeiro lugar, este artigo assume que, em todos os projetos mencionados, temos uma fonte sonora com um sinal de nível de linha - o nível mais comum em equipamentos profissionais é +4 dBu, enquanto em equipamentos de consumo é -10 dBV. No desenho abaixo, os níveis das linhas são mostrados em verde, enquanto os sinais pós-amplificador de potência total (a muitas dezenas de decibéis) são mostrados em marrom.


 O alto-falante passivo


Os engenheiros de áudio dinamarqueses Peter L. Jensen e Edwin Pridham fizeram os primeiros alto-falantes de bobina móvel em 1915 em Napa, Califórnia, EUA. Eles inventaram o que é comumente conhecido como design de alto-falantes passivos, que ainda está em uso e é fabricado por muitas empresas ao redor do mundo, como a QSC (veja nossa Série E).


Os alto-falantes passivos consistem em uma caixa, um ou mais transdutores e uma rede de divisão de freqüência passiva. Eles não necessitam de energia elétrica - a energia que vem de tomadas de parede (230 V, 110 V, etc.) - já que seus transdutores operam com componentes elétricos passivos e forças eletromagnéticas. Eles recebem um sinal de nível de linha amplificado (marrom colorido abaixo) a partir de um amplificador de potência autônomo. O amplificador de potência amplifica o sinal de nível de linha da fonte sonora ou pré-amplificador para um nível de sinal adequado para o transdutor. A rede crossover passiva dentro do recinto divide o sinal em diferentes bandas de freqüência - tipicamente duas ou três - antes de enviá-lo aos condutores apropriados.



 Figura 1 - Diagrama simplificado do fluxo de sinal de um alto-falante passivo.


Observe que a saída do amplificador e a potência permitida do alto-falante passivo devem ser perfeitamente ajustados para atingir o desempenho ideal. Um amplificador muito fraco não será capaz de conduzir o alto-falante ao pico de desempenho e distorcerá o sinal de áudio antes mesmo que o alto-falante atinja seu ponto mais alto. Por outro lado, um amplificador que é muito potente pode sobrecarregar o crossover do alto-falante passivo e os drivers, causando distorção e quebra do driver.


 O alto-falante ativo


Os primeiros alto-falantes ativos foram projetados em meados dos anos 60 por empresas como JBL e Klein & Hummel, e pouco depois pela Altec e Meyer Sound. Um projeto de alto-falante ativo inclui pelo menos um gabinete, pelo menos um driver, uma rede de crossover ativa, e amplificadores separados e dedicados para cada uma das bandas divididas pela rede de crossover.


Um alto-falante ativo é projetado para receber um sinal de nível de linha de uma fonte sonora ou pré-amplificador e amplificá-lo e processá-lo internamente. Para isso, é necessário que esteja conectado à rede elétrica. Primeiro, o sinal de nível de linha é separado em diferentes bandas de freqüência pela rede divisora de freqüência ativa. Então, cada banda é amplificada separadamente no nível do transdutor antes de alcançar cada condutor (tweeter, transdutor de médio alcance, woofer... dependendo do design).




Figura 2 - Diagrama simplificado do fluxo de sinal de um alto-falante ativo, onde todos os componentes eletrônicos são montados dentro da caixa do alto-falante, que é conectada à rede elétrica.



 


Figura 3 - Diagrama simplificado do fluxo de sinal de um alto-falante ativo, onde o crossover ativo e os componentes do amplificador de potência estão separados da caixa do alto-falante. Observe que os sistemas PA de grandes instalações utilizam caixas separadas para as bandas de alta, média e baixa freqüência. Nenhuma das caixas está conectada à rede elétrica.


Com esta tecnologia, as redes divisoras de freqüência podem ser melhor otimizadas para dividir o sinal sonoro de forma clara e precisa, pois não são afetadas por problemas de potência permitidos. A separação dos sinais em nível de linha ocorre em uma amplitude muito menor do que os sinais em nível de transdutor. Além disso, como os projetistas têm controle total sobre todos os componentes do projeto, cada elemento pode ser otimizado para obter o melhor desempenho sonoro possível. Um exemplo disso é a correspondência exata entre a impedância de todas as saídas do amplificador e a impedância de entrada do transdutor.


Há muitos benefícios técnicos para projetos ativos, tais como a possibilidade de ter equalização integrada do driver, circuito de proteção avançado (dissipação de calor, excursão do driver, atenuação eletrônica, etc.), bem como processamento de sinal digital (DSP) através do uso dos estágios A/D (analógico para digital) e D/A (digital para analógico), conforme apresentado nos modelos das séries K.2, KLA, KW e CP do QSC.


Alto-falantes amplificados


Alto-falantes amplificados são freqüentemente confundidos com alto-falantes ativos. Se os termos "amplificado" e "ativo" são usados indistintamente para descrever projetos de alto-falantes, especialmente na publicidade, é necessário diferenciar claramente entre as duas tecnologias.

Tecnicamente, os alto-falantes amplificados são similares aos alto-falantes passivos, ou utilizam uma combinação de tecnologias ativas e passivas. A grande diferença é que o alto-falante amplificado não possui amplificadores estritamente separados para cada transdutor. Além disso, a presença de uma rede crossover passiva é algo que a diferencia de um projeto de alto-falantes estritamente ativo. Os inconvenientes inerentes às redes divisoras de freqüência passivas (não mencionados neste artigo) fazem parte do paradigma do alto-falante amplificado.


Na imagem número 4, mostrada abaixo, o projeto do alto-falante amplificado funciona da mesma forma que um alto-falante passivo, com a exceção de que há um amplificador de canal único dentro do invólucro. Em termos de desempenho eletrônico e acústico, o alto-falante amplificado não é diferente de um alto-falante passivo convencional. Tais designs são comuns em alto-falantes pessoais compactos, como aqueles usados para amplificar dispositivos de música digital portáteis.




Figura 4 - Diagrama simplificado do fluxo de sinal de um alto-falante amplificado, com um amplificador de um canal dentro da caixa, o que significa que o alto-falante deve estar conectado à rede elétrica. O projeto e desempenho eletro-acústico é idêntico ao de um alto-falante passivo.


Na figura abaixo (5), o projeto do alto-falante amplificado tem um divisor de freqüência ativo, que separa o sinal de nível de linha em duas bandas. Se o canal woofer tiver um amplificador dedicado a montante do driver (tornando esse canal 'ativo'), o segundo canal será novamente dividido através da rede divisora de freqüência passiva para criar bandas de freqüência para o tweeter e o alto-falante de médio alcance. Se este projeto de alto-falante amplificado de 3 vias requer energia elétrica, ele é tecnicamente parcialmente ativo (canal de woofer).


 


Figura 5 - Diagrama simplificado do fluxo de sinal de um alto-falante amplificado, onde um divisor de freqüência ativo divide o sinal em duas bandas. O canal woofer está ativo, com um amplificador dedicado, enquanto o tweeter e o canal de médio alcance é novamente dividido por uma rede divisora de freqüência passiva. O alto-falante requer energia elétrica, mas tecnicamente não é um projeto ativo.


Vários monitores de estúdio e alto-falantes de alta-fidelidade são projetados desta forma para reduzir custos, já que eles têm apenas dois amplificadores, em vez de uma complexa rede de 3 vias ativa que transporta os sinais para três amplificadores separados.


 


Conclusão


Se seu alto-falante e seu crossover passivo interno não estiverem conectados à rede elétrica, você está ouvindo um alto-falante passivo. Com exceção dos sistemas PA de grande instalação, se seu alto-falante estiver conectado à rede elétrica, você vai querer saber se é um projeto realmente ativo ou um "híbrido" amplificado.


Em resumo, todos os alto-falantes ativos requerem energia elétrica, mas nem todos os alto-falantes amplificados devem ser chamados de "ativos". Tenha isto em mente e certifique-se de comprar exatamente a tecnologia de alto-falante que você precisa. Não deixe que as palavras o enganem - escuta feliz!


 


 Artigo do QSC por Christophe Anet.