Considerações sobre o uso de alto-falantes e caixas acústicas excitados por fonte de corrente

Abstract

Os modelos eletromecânico-acústicos de Thiele-Small permitiram um melhor entendimento de alto-falantes e caixas acústicas em regime de pequenos sinais, pois consideram parâmetros lineares. Posteriormente, as não-linearidades da bobina móvel e a dependência de seu comportamento com a freqüência foram incluídas aos modelos. Klippel formalizou o estudo das não-linearidades em regime de grandes potências em função do deslocamento do cone. Paralelamente Mills e Hawksford mostram os benefícios de se excitar alto-falantes com fontes de corrente, mas não apresentam um estudo abrangente mostrando quais seriam os benefícios dessa técnica quando aplicada a diversos tipos de alto-falantes e caixas acústicas. Trabalhos recentes mostram a possibilidades do uso da excitação com fonte de corrente em caixas sintonizadas (vented box), mas cada qual o faz para um caso específico e o amortecimento nos sistemas é feito eletronicamente. Diante de tais fatos, este trabalho apresenta uma análise abrangente da resposta em freqüência de nível de pressão sonora e deslocamento do cone para alto-falantes instalados em baffle infinito, caixas acústicas tipo fechada (closed box), sintonizada (vented box) e band-pass de 4a e 6a ordens; apresenta um novo procedimento de análise que permite tratar separadamente as partes elétrica, mecânica e acústica, para fins de simulação e estudo do comportamento de alto-falantes, instalados ou não em caixas acústicas, para quaisquer alto-falantes e caixas acústicas; apresenta um método de inclusão das não-linearidades para pequenos e grandes sinais aos modelos tradicionais de Thiele-Small; mostra a importância de se considerar o amortecimento acústico em sistemas excitados com fonte de corrente, principalmente em caixas sintonizadas dos tipos bass reflex e band-pass; e analisa objetiva e subjetivamente um sistema caixa fechada excitado por fonte de corrente.

Abstract: The electromechanical-acoustic models of Thiele-Small have allowed a better agreement of loudspeakers and enclosures in small signals behavior. Therefore they consider linear parameters. Later, the nonlinearities of the moving coil and the dependence of its behavior with frequency have been included in the models. Klippel confirmed the study of the nonlinearities in large power behavior in terms of the displacement of the cone. Mills and Hawksford show the benefits of exciting loudspeakers with current sources, but they do not present complete study showing the benefits of this technique when applied the diverse types of loudspeakers and enclosures. Recent works show the possibilities of using a current source in a vented box, but each one is concerned with a specific case with the damping in the systems made electronically. Ahead of such facts, this work presents complete analysis of the frequency response of cone displacement and sound pressure level of the loudspeakers installed in infinite baffle, closed box, vented box and 4th and 6th orders band-pass systems; it presents a new procedure of analysis that allows to separately treat the electrical, mechanical and acoustic parts, for means of simulation and study of the behavior of loudspeakers, installed or not in enclosures, for any type of loudspeakers and enclosures. It presents a method of inclusion of the nonlinearities of small and large signals to the traditional models of Thiele-Small; it shows the importance of considering the acoustic damping in systems excited with current source, in tuned boxes as bass reflex and band-pass systems; and analyzes objective and subjectively a closed box system excited by current source.