Capacitor de proteção para tweeter

Calcula o valor do capacitor para um filtro passa-alta de primeira ordem para proteger tweeters de danos por baixas frequências.

Loading calculator...

Fórmula

C = 1 / (2π × f_c × Z_t)

f_c — Crossover frequency (Hz)

Z_t — Tweeter impedance (Ω)

Como Funciona

Um capacitor de proteção de tweeter forma um filtro passa-alta de primeira ordem (rolagem de 6 dB/oitava) que protege o tweeter de sinais de baixa frequência que podem danificar sua pequena bobina de voz. A frequência de cruzamento é definida pela interação do capacitor em série e da impedância nominal do tweeter: f_c = 1/(2π × C × Z_tweeter). Abaixo de f_c, a reatância do capacitor x_C = 1/ (2π FC) é muito maior do que a impedância do tweeter, reduzindo o sinal através do tweeter. Esse é o elemento de crossover mais simples possível — um único capacitor — usado em muitos sistemas de tweeter de dois amplificadores ou adicionais. Crossovers passivos mais complexos adicionam indutores (de segunda ordem, 12 dB/oitava) à seção do woofer e podem incluir redes de compensação para aumento da impedância do tweeter.

Exemplo Resolvido

Tweeter: impedância nominal de 8 Ω. Frequência de cruzamento desejada: 3000 Hz.

Capacitor necessário:

C = 1/(2π × 3000 × 8)

= 1/(150.796)

= 6,63 × 10˚․ F

= 6,63 μF

Valor padrão mais próximo: 6,8 μF (f_c real = 1/ (2π × 6,8 × 10․ × 8) ≈ 2930 Hz)

Reatância a 1 kHz:

Xc = 1/(2π × 1000 × 6,63 × 10․) = 24,0 Ω

(Xc > Z_tweeter a 1 kHz — sinal atenuado)

Rolloff a 100 Hz:

Razão = 3000/100 = 30: 1 em frequência

Atenuação = −20·log․ ․ (30) ≈ −30 dB

Dicas Práticas

✓Use capacitores de filme de polipropileno ou poliéster (tipo MKP, MKT) para obter a melhor qualidade de áudio em crossovers de tweeter. Eles têm menor ESR e melhor desempenho de alta frequência do que os tipos eletrolíticos.
✓Para uma passagem alta de 2ª ordem (12 dB/oitava), adicione um indutor de derivação em paralelo com o tweeter: L = Z/(2π × f_c). A combinação da série C e da derivação L fornece alinhamento a Butterworth (Q = 0,707) quando ambas são projetadas para o mesmo f_c.
✓Verifique se a frequência de crossover corresponde ao controle de potência nominal do tweeter — a 3 kHz com um capacitor de 6,63 μF e um tweeter de 8 Ω, o tweeter recebe a potência total do amplificador acima de 3 kHz. Certifique-se de que o tweeter esteja classificado para a saída de potência do amplificador nessa faixa de frequência.

Erros Comuns

✗Usando a impedância nominal como plana de 8 Ω, a impedância do tweeter aumenta significativamente acima de sua frequência nominal devido à indutância da bobina de voz. A frequência real do filtro pode mudar mais do que a calculada. As redes Zobel podem nivelar a impedância para um comportamento de cruzamento mais preciso.
✗Selecionar uma frequência de cruzamento muito baixa — a maioria dos tweeters de cúpula não deve ser cruzada abaixo de 2—2,5 kHz (alguns até 5 kHz). A frequência de ressonância do tweeter (Fs) deve estar pelo menos uma oitava abaixo da frequência de crossover. Verifique a ficha técnica do tweeter.
✗Usando capacitores eletrolíticos (polarizados) em redes cruzadas — capacitores não polarizados (NP ou eletrolíticos bipolares ou de filme) são necessários para cruzamentos de áudio. Os capacitores eletrolíticos polarizados introduzem distorção e podem falhar sob condições de sinal AC.

Perguntas Frequentes

Por que um crossover de primeira ordem raramente é usado em sistemas de alto-falantes completos?

Um crossover de primeira ordem (6 dB/oitava) tem a distribuição mais suave e o melhor comportamento no domínio do tempo (fase mínima), mas a distribuição lenta significa que o tweeter recebe energia significativa abaixo da frequência de crossover. Para motoristas com faixas de sobreposição estreitas, os crossovers de ordem superior (12 ou 18 dB/oitava) oferecem melhor proteção e menor excitação do motorista fora de sua faixa de operação.

O que é uma rede Zobel e eu preciso de uma?

Uma rede Zobel (um circuito RC em série em paralelo com o tweeter) nivela a impedância crescente do tweeter em altas frequências devido à indutância da bobina de voz. Isso torna o comportamento do filtro cruzado mais previsível. Para aplicações simples de capacitor único de primeira ordem, geralmente é omitido, mas para redes de ordem superior, melhora significativamente a precisão do cruzamento.

Posso usar essa fórmula para indutores de crossover de woofer?

A fórmula equivalente para um indutor passa-baixa de primeira ordem em série com um woofer é L = Z/(2π × f_c). O woofer vê uma variação de −6 dB/oitava acima de f_c. Para 8 Ω e 3 kHz: L = 8/(2π × 3000) ≈ 0,42 mH.

Related Calculators

Audio

Speaker SPL

Calculate speaker SPL at any power and distance from the rated sensitivity (dB/W/m) specification.

Audio

Subwoofer Box

Calculate optimal subwoofer box (sealed and ported) volume and port tuning frequency from Thiele-Small parameters (Vas, Qts, Fs).

Audio

Audio Transformer

Calculate audio transformer turns ratio for impedance matching between source and load, plus secondary voltage and current.

Audio

Audio Amplifier

Calculate audio amplifier output power, efficiency, THD class estimate, SNR, and input sensitivity for Class A, AB, and D amplifiers.

Audio

Speaker Crossover

Calculate passive 2-way speaker crossover component values for 1st order (6dB/oct) and 2nd order Butterworth (12dB/oct) networks.

Audio

Room Modes

Calculate room axial resonant frequencies and Schroeder frequency for acoustic treatment and speaker placement.