REDES ZOBEL: Correção de impedância

DEFINIÇÃO:

Como todos nós sabemos no nosso som tem a bendita impedância dos alto-falantes que CISMA em ter que ser igual ( para um melhor funcionamento ) à impedância do nosso amplificador.
Beleza até ai grande coisa, sabemos também que no som existem diversas frequências de trabalho dos auto-falantes, sendo que cada um deles feito para determinada "faixa" dessa gama ( to tentando caprichar hein ).
Ai tem um problema: agente faz a associação de tudo corretamente , nos mínimos detalhes sórdidos que os estaladores de lojas não fazem né ? mas tem um detalhe que quase ninguém sabe(eu não sabia juro mesmo):
Como as bobinas dos alto-falantes são do tipo indutora, a impedância aumenta de acordo com a frequência.....AHN?!?!?!?
blz vamos tentar explicar melhor

Temos um gráfico tosco que mostra suposta relação entre impedância e frequência em um woofer de 17cm:

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olhando no gráfico vemos :
1-aumentado a frequência, aumenta-se a impedancia ( obvio isso olhando-se da esquerda pra direita né?)
2- A impedancia minima do falante ( Re ), neste caso é aproximadamente 5,5 ohms.

A rede zobel faz com que a impedancia que cresce, fique numa forma mais plana possivel em toda sua frequencia de trabalho, deixando que a alimentação( amplificador) veja somente essa impedancia e nao as variações q podem gerar ruidos e tantas coisas mais
algo mais ou menos assim

curva de frequencia x impedancia "normal" de um falante

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curva de frequência x impedância "corrigida" de um falante pela rede zobel

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Dúvida que pode surgir é o porque deste pico de impedância não ser corrigido. Isto se deve ao fato dele não estar localizado na banda passante da malha divisora, em resumo a zobel não consegue "igualar" a impedância num pico, isso é possível de ser feito utilizando-se uma MALHA RLC, da qual não vou falar aqui.

COMO FAZER UMA REDE DESSAS
A Rede zobel é colocada em paralelo ao alto-falante e adicionamos dois elementos: 1 Capacitor e 1 Resistor

precisamos de duas contas
primeiro precisamos dimensionar o resistor, o que é bem simples a conta é a seguinte
R=1,25xRe, onde Re é a impedância do falante
moleza né?

agora o capacitor que da mais trabalho
C= Le/R2, Le é a indutância do seu falante ( em henries), essa bendita Le que é o problema afinal nem sempre é informada...então podemos usar o valor de 100 microfarads para o capacitor que na maioria das vezes funciona perfeitamente (isso se não houver a informação do Le)

pronto temos todos os valores necessários então a ligação fica assim

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temos nossa rede zobel calculada.....
a adoção da rede melhora a resposta nas frequências desejadas e consequentemente aumenta a qualidade do áudio

























Fonte [Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar este link]

Informação mais que útil. Obrigado senhor cacabest.   

Cacabest, Só complementando pois o assunto é um pouco mais complexo.
A simples resistência lá do circuito de corrente contínua passa a chamar-se impedância, se no mesmo circuito for aplicada corrente ou tensão alternada, ou seja, frequência variável.
Quando ligamos uma pilha num Falante podemos medir ai: Tensão, corrente e resistência puramente ôhmica.
Quando for aplicado corrente ou tensão alternada. Teremos agora a impedância. Lembrando teorias de corrente alternada:
O capacitor adianta a corrente em relação à tensão e o indutor o oposto, atrasa a corrente em relação à tensão. Vão aparecer outros parâmetros também tais como frequência, fase, tipo de onda, etc.
O falante, aquele de 8 ohm.....em funcionamento se transforma em uma carga mista: indutiva, capacitiva e resistiva.
Não me refiro ao Divisor de frequências ou crossover, que possui estes mesmos componentes.
E sim somente o falante ligado diretamente ao Amplificador. Ai o bicho pega, isso sem levar em conta divisores, etc.
Para facilitar o estudo, prever o rendimento ou eficiência utiliza-se o modelo Equivalente matemático.
Na figura 2 o modelo e na figura 1 o valor da impedância ao longo da frequência.
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Homero Sette traduziu o livro chamado Caixas Acústicas e Auto Falantes, de Vance Dickason.
A complexidade na área se da devido estar trabalhando com mais de uma área da física.
Eletricidade e acústica e tudo mais que envolve ambas as áreas, que é assunto muito extenso.
Na área de eletroacústica ou acústica temos o Auto Falante trabalhando já acoplado a algum
Sistema de sonofletor, justamente para amenizar efeitos na transformação eletro mecânica.
E efeitos no acoplamento acústico (ar, no ambiente de audição).
Sabendo que a impedância varia com a frequência em função da parte indutiva do modelo.
Vamos ter então vários valores de impedância para o mesmo falante. Página 2, vários valores de Le:
Le @ Fs (indutância da bobina em Fs) 4,143 mH
Le @ 1 kHz (ind. da bobina em 1 kHz) 1,321 mH
Le @ 20 kHz (ind. da bobina em 20 kHz) 0,471 mH
Falante ou mesmo o sistema caixa + falante não possuem resposta plana em todo o spectro ou mesmo parte dele.
Aqui um exemplo do quanto é trabalhoso, vejam como fica um simples crossover 12db/oitava.
Em compensação vejam o resultado fig: 23 (rede passiva) e fig: 25 (passiva + equalização gráfica com tabela de correção).
Link: [Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar este link]
Sou suspeito em falar e indicar o site como material de referência e estudos na área de Eletro Acústica.
O Vitório é amigo de longa data e profissional muito dedicado. Link:  http://www.eam.com.br/    (Downloads).
Aqui um vídeo do Guru do Áudio do tempo da Revista Nova eletrônica o (CCDB) Cláudio César Dias Baptista:
Ficava contando os dias aguardando o lançamento da próxima revista, para ler os artigos, que saudade!
Pra quem acha que sabe tudo sobre falantes e caixas:
[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar este link] vídeo completo caixas acústicas e autofalantes.
Aqui parte do vídeo:     [Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar este link]
Lembrando os vídeos são bem antigos e o CCDB não trabalha mais com áudio. ok!

Continuando:
Se a Le (impedância) varia com a frequência há de se admitir então que haverá mais de uma
Impedância ou frequência a corrigir. Principalmente o pico na frequência de ressonância.
E a característica do aumento da impedância em função do aumento da frequência.
Veja que “Le” é a medida da indutância e essa diminui com o aumento da frequência.
Então porque a impedância aumenta?
Lembra do modelo matemático quando o Auto Falante tornou-se uma carga Mista.
A indutância ou Reatância indutiva é apenas uma delas.
Para atenuar o pico da Fr (frequência de ressonância) é utilizado filtro RLC em série.
O problema é que a Fr é de baixa frequência necessitando capacitores e indutores de valor elevado.
Isso implica em maior espaço físico e maior custo.
O efeito de aumento da impedância com a frequência esse é suavizado com o a rede Zobel.
Resistor em série com capacitor tudo isso em paralelo com o falante como descrito anteriormente.
O problema é saber qual a melhor frequência a escolher para o cálculo. Veja esse falante:
[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar este link]
A “Le” na Fr (pico na frequência de ressonância) vai ser atenuada com filtro RLC em série.
Sobram então valores de “Le” nas frequências de 1khz e 20khz para calcular.
Citei um Woofer e não um Sub, justamente por ter a faixa mais estendida. No caso responde até 4.5kHz.
Então qual o valor de “Le” colocar na formula para cálculo “Le” em 1khz ou “Le” em 20khz?
Se analisarmos que 4.5kHz é o final da faixa e que está mais próximo de 1khz, utilizaria então esse valor.
Fica mais difícil ainda se tomar como exemplo um falante FullRange indo até 6khz.
Se a curva de resposta fosse afetada linearmente poderíamos fazer uma regra de três e achar o valor
Aproximado de “Le” para 4.5kHz, ou para 6khz no caso do FullRange, mas não é!
Acredito que a melhor maneira e medir e levantar a curva principalmente mais ou menos no meio da faixa de
resposta do Auto Falante a ser utilizado. Ou entre a Fc mais baixa e a Fc mais alta da via em que será utilizado.
De posse desse valor então calcular a rede Zobel. Isso é um pensamento meu. Não sei se é de todo correto!
Ao final de tudo caberá um teste de medição dos parâmetros e outro ouvindo o sistema montado, teste decisivo para verificar os efeitos.É nesse ponto que foco como em outro tópico:
Selecionem um repertório de qualidade para teste, que contenha diversos tipos de instrumentos, vozes, etc.
Assim talvez possa perceber alguma diferença.

Valeu Carlos pela complementação, muito mais claro e detalhado agora.

CarlosVot escreveu:Continuando:
Se a Le (impedância) varia com a frequência há de se admitir então que haverá mais de uma
Impedância ou frequência a corrigir. Principalmente o pico na frequência de ressonância.
E a característica do aumento da impedância em função do aumento da frequência.
Veja que “Le” é a medida da indutância e essa diminui com o aumento da frequência.
Então porque a impedância aumenta?
Lembra do modelo matemático quando o Auto Falante tornou-se uma carga Mista.
A indutância ou Reatância indutiva é apenas uma delas.
Para atenuar o pico da Fr (frequência de ressonância) é utilizado filtro RLC em série.
O problema é que a Fr é de baixa frequência necessitando capacitores e indutores de valor elevado.
Isso implica em maior espaço físico e maior custo.
O efeito de aumento da impedância com a frequência esse é suavizado com o a rede Zobel.
Resistor em série com capacitor tudo isso em paralelo com o falante como descrito anteriormente.
O problema é saber qual a melhor frequência a escolher para o cálculo. Veja esse falante:
[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar este link]
A “Le” na Fr (pico na frequência de ressonância) vai ser atenuada com filtro RLC em série.
Sobram então valores de “Le” nas frequências de 1khz e 20khz para calcular.
Citei um Woofer e não um Sub, justamente por ter a faixa mais estendida. No caso responde até 4.5kHz.
Então qual o valor de “Le” colocar na formula para cálculo “Le” em 1khz ou “Le” em 20khz?
Se analisarmos que 4.5kHz é o final da faixa e que está mais próximo de 1khz, utilizaria então esse valor.
Fica mais difícil ainda se tomar como exemplo um falante FullRange indo até 6khz.
Se a curva de resposta fosse afetada linearmente poderíamos fazer uma regra de três e achar o valor
Aproximado de “Le” para 4.5kHz, ou para 6khz no caso do FullRange, mas não é!
Acredito que a melhor maneira e medir e levantar a curva principalmente mais ou menos no meio da faixa de
resposta do Auto Falante a ser utilizado. Ou entre a Fc mais baixa e a Fc mais alta da via em que será utilizado.
De posse desse valor então calcular a rede Zobel. Isso é um pensamento meu. Não sei se é de todo correto!
Ao final de tudo caberá um teste de medição dos parâmetros e outro ouvindo o sistema montado, teste decisivo para verificar os efeitos.É nesse ponto que foco como em outro tópico:
Selecionem um repertório de qualidade para teste, que contenha diversos tipos de instrumentos, vozes, etc.
Assim talvez possa perceber alguma diferença.

Parabéns pela explanação.
O documento abaixo tem o detalhamento bem completo de tudo o que foi dito aqui.
Vale a pena uma lida só para conhecimento.
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Essa assunto muito me interessa e tenho pesquisado bastante sobre o assunto.

Recentemente descobri um fabricante que deixa disponível esta tabela com os valores dos resistores e capacitores para que compra seus drivers e ou full range. Segue o link

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E também uma calculadora que ajuda no calculo destes valores.

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Agora no meu caso. Tenho um woofer 8MG600 da JBL e não tem o valor do Re para o modelo que tenho de 8 Ohm, tentei entrar em contato com o suporte da JBL e não me passaram este valor.
Como fazer ?