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: