L-pad, atenuando a potência enviada para falantes
texto produzido por Marcelo S. Motitsuki
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14/10/2006 - dicas para uso de resistores cerâmicos brancos
08/08/2011 -Correção na fórmula do Rp e inclusão de exemplos

L-pad. O que são, pra que servem e como calcular.


Circuito de um L-pad ligado a um alto falante

Circuito L-pad de casamento de impedância

Um L-pad (Loss Pads, rede de perda) consiste na ligação de um resistor em série e outro em paralelo com um dispositivo destino, é utilizado para atenuar a potência fornecida para um alto-falante ou casar impedâncias entre dois circuitos.

Sua utilização é a mais recomendada por não alterar as características do alto-falante, a alteração na impedância é mínima, o que não ocorre se ligarmos apenas um resistor em série.

As fórmulas de cálculo da rede de atenuação são:


Fig. 1 - Fórmula de cálculo dos resistores do L-pad

Quantos decibéis?

Para saber a atenuação desejada em dB (decibéis) podemos utilizar a fórmula abaixo.
Ex: vamos supor que você queira diminuir de 200 Watts para 160 Watts a potência fornecida para um alto-falante, portanto 200W é a potência de entrada e 160W a potência de saída:


Logo a atenuação desejada será de 0,9dB (ganho de -0,9dB ou atenuação de 0,9dB) para baixar a potência de 200 watts para 160!
A diferença da potência será dissipada em forma de calor através dos resistores.


Casos do quotidiano

Podemos utilizar apenas resistores em série com o falante?
Sim, desde que não exista um filtro passivo ligado a este falante. Note que a impedância percebida pelo amplificador ou cd-player será a impedância do falante mais a resistência do resistor.
Ex: falante de 4 Ohms com resistor de 4 Ohms em série. O amplificador entenderá como um dispositivo de 8 Ohms e o falante receberá metade da potência.


Utilização com outros filtros.
O circuito L-pad pode ser utilizado com outros filtros: filtro passa-alta, passa-faixa, zobel, etc.
Utilizando o circuito L-pad, não precisamos recalcular os filtros que foram feitos para a impedância do falante. Mas se colocássemos um resistor em série para fazer a atenuação, teríamos que refazer os filtros, pois a impedância que o filtro enxergaria seria a do falante mais o resistor em série.

O circuito L-pad deve ficar entre o filtro passa-alta (passa-baixa ou passa banda) e o filtro zobel (que deve ficar o mais próximo do falante). Resumindo, normalmente temos um filtro passa-alta, ligado a um tweeter, então devemos ligar o L-pad entre o filtro e o falante.


Atenuação de tweeters
Os l-pad são muito utilizados para atenuação de tweeters para casar a sensibilidade deste com a sensibilidade do midbass. Também notamos a necessidade de atenuação quando percebemos que os agudos estão se sobresaindo sobre as frequências médias do midbass.

A atenuação pode ser feita tomando por base a sensibilidade dos falantes, vamos supor os seguintes falantes:
- Tweeter 91dB/w/m
- Midbass 88dB/w/m

Notamos que o tweeter é 3dB mais sensível que o midbass, isso fará com que o áudio produzido pelo tweeter seja 3dB mais forte. O que podemos fazer é atenuar o tweeter em 3dB utilizando um Rs de 1 Ohms e um Rp de 10 Ohms. Você pode conferir utilizando o script no final da página.

Genericamente utilizamos uma atenuação de 3dB a 6dB nos tweeters, esses valores devem ser experimentados para ver qual melhor agrada seus ouvidos.

Atenuação de coaxiais e triaxiais
Podemos também utilizar os l-pad para atenuar os falantes traseiros puxando o palco pra frente do carro. Geralmente esta solução é utilizada quando temos falantes traseiros em paralelo com os falantes dianteiros. Neste caso, a atenuação deve ser de aproximadamente 9dB.




Resistores

Os resistores são componentes passivos com dois terminais, não tem polaridade, portanto podem ser ligados de qualquer forma utilizando seus terminais.

Seus valores são dados em Ohms e possuem valores de potência de trabalho.

Em resistores de fio superiores a 5 Watts, os valores são expressos nominalmente como na figura abaixo onde temos um resistor de 22R 5% 10W, que significa que ele é de 22 Ohms +/- 5% e suporta 10Watts.


Fig. 2 - Tipos de resistores (10W, 5W, 5W, 1W, 1/2W e 1/4Watts respectivamente de cima pra baixo)

Fig. 3 - Resistor Cerâmico não indutivo.
Valores comerciais.
Valores
base
x10
x100
x1000
10
100
1K
1M
12
120
1K2
1M2
15
150
1K5
1M5
18
180
1K8
1M8
22
220
2K2
2M2
27
270
2K7
2M7
33
330
3K3
3M3
39
390
3K9
3M9
47
470
4K7
4M7
56
560
5K6
5M6
68
680
6K8
6M8
82
820
8K2
8M2
Tabela 1 - Valores comerciais.
Existem multiplicadores maiores, mas não serão exemplificados aqui


Observação:
Como nos L-Pads, temos que utilizar resistores que suportam potência acima dos 5 Watts, os valores vem expressos nominalmente (Ex: 10R (10 Ohms), 1R5 (1,5 Ohms), etc)

Para utilização em áudio, NÃO UTILIZE OS RESISTORES VERDES, pois eles esquentam muito mais que os resistores cerâmicos brancos.

Qual potência?
Geralmente resistores que aguentam 10 Watts é o suficiente para um L-pad.

Para fazer o isolamento dos terminais, utilize fita isolante de auto fusão ou terminais auto retráteis. Fitas isolantes comuns que não aguentam altas temperaturas NÃO SÃO RECOMENDADAS.
Uma dica é usar 'silver tape' (aquelas fitas cinzas) que são anti-chamas e não derretem.



Fig. 4 - Exemplo de resistores cerâmicos não indutivos


Formulário para cálculo

Colocamos aqui um formulário completo para você calcular os valores dos resistores que deverão ser utilizados em sua rede resistiva:

Cálculo de Resistores Série e Paralelo
Campos de entrada:
Impedância do falante e saída do amplificador ? Ohms
Atenuação desejada ? DB
Potência de saída do amplificador ? Watts
Resultados:
R1 (Rs = Resistor Série) = Ohms
R2 (Rp = Resistor Paralelo) = Ohms
Potência sobre R1 Resistor Série = Watts
Potência sobre R2 Resistor Paralelo = Watts
Alto-falante Potência = Watts
Informação Extra:
Shunt || Alto-falante = Ohms
Corrente de saída do amplificador * = A
Corrente no Resistor Série * = A
Corrente no Resistor Paralelo * = A
Corrente no Alto-falante * = A
Tensão de saída do amplificador * = Volts
Tensão no Resistor Paralelo e Falante * = Volts
Tensão no Resistor Série * = Volts
* valores para o amplificador fornecendo a máxima potência
O Resistor e a potência que são calculados devem ser arredondados para o valor comercial mais próximo. A potência calculada deve ser arredondada para cima, e escolher a potência que deve ser 1,5 vezes acima do valor sugerido .
(The resistor and power values that are calculated should be rounded to the closest available standard value. The power rating should be rounded up, and selecting a power rating that is at least one and a half times the power value calculated is suggested.)


Script original desenvolvido por tweber@webervst.com - http://www.webervst.com/lpad.htm

Como o formulário acima não mostra os valores comerciais dos resistores, colocamos a disposição o script abaixo que faz o cálculo reverso resolvendo pra você a atenuação oferecida pelos resistores que você tem na prática:
Resistor R1 série Ohms
Resistor R2 paralelo Ohms
Impedância do falante Ohms
 
Atenuação dB



Tabela com exemplos práticos

A
(dB)
Z
(ohms)
Rs
(ohms)
Rp
(ohms)
  -3 4 1.17 9.70
  -6 4 2.00 4.02
  -9 4 2.58 2.20
-12 4 3.00 1.34
-15 4 3.29 0.87
  -3 8 2.34 19.39
  -6 8 3.99 8.04
  -9 8 5.16 4.40
-12 8 5.99 2.68
-15 8 6.58 1.73



Referências:
- Willian Santiago - consultor Som&Carro
- Renato Yamane
- Livro Loudspeaker Design Cookbook - Vance Dickason
- tweber@webervst.com - http://www.webervst.com/lpad.htm

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