dependência com a amplitude máxima e com a freqüência máxima a ser respondida pelo amplificador (ou outro equipamento qualquer de áudio). Veremos alguns exemplos
Exemplo 1:
- Um amplificador tem que responder, para que atinja sua potência máxima, a uma amplitude de 10Vp e possui uma SR = 0,5V/us. Qual a maior freqüência com que ele poderá trabalhar sem exibir distorção por limitação de slew-rate?
A condição é dada por (2.1):
E podemos manipular (1.4) para obter
onde as dimensões são:
slew-rate em Volts/microsegundo: [SR] = V/us,
amplitude máxima = tensão de pico em Volts: [Vp] = V
e freqüência em Hertz: [f] = Hz.
O fator 10^6 que aparece no numerador é necessário para que se possa exibir o resultado nas unidades usuais. Inserindo estes valores em (2.2), obtemos:
Vemos assim que esse amp não poderá responder (em 10Vp) a nenhum sinal com freqüência maior do que 7,96kHz sem sofrer distorção. O procedimento inverso também é válido, pois podemos fixar a largura de banda que julgarmos conveniente e calcular qual a amplitude máxima teríamos disponível, sem distorção, na saída. Manipulando (2.2), obtemos:
Supondo que uma largura de banda de 20kHz nos seja apropriada. Assim como antes, inserimos os valores em (2.3) para obter:
- Não podemos utilizar este amp com uma tensão de saída maior do que 3,98Vp, sob pena de existir distorção no sinal de saída; isto é claro, se quisermos utilizá-lo até uma freqüência de 20kHz.
Vamos agora aplicar estes resultados a amplificadores típicos do áudio profissional.
Exemplo 2:
- Um amp de 1.000Wrms/canal @ 2W será utilizado num trabalho full-range, com banda passante de 20kHz. Qual a slew-rate necessária?
Se ele desenvolve 1.000Wrms @ 2W, então devemos calcular a amplitude máxima de um sinal de teste senoidal presente em sua saída. Manipulando a lei de Ohm, obtemos: 
No entanto a tensão assim obtida é a tensão eficaz ou rms. Nesse caso, nos interessa a tensão de pico (lembrando que as tensões medidas em multímetros comuns sempre são exibidas em valores rms, para um sinal permanente senoidal). Assim devemos multiplicar o resultado por (2)1/2.
Inserindo os dados, obtemos: 
Utilizando diretamente (1.4) 
e inserindo os valores, obtemos: 
Internacionalmente, é recomendado que esse valor mínimo seja multiplicado por 4, obtendo assim: 31,7V/us, mas acredito que o dobro já seja o suficiente para garantir total ausência de distorção por limitação de slew-rate, assim ~15V/us já seria um ótimo valor.
- Através destes exemplos fica claro que slew-rate não é uma especificação do tipo "quanto mais, melhor", basta termos um valor coerente com a aplicação a que se destina o amp (função da amplitude máxima e da freqüência máxima). Um eventual acréscimo não carecerá de qualquer significação[2].
- Tabelas poderão ser elaboradas pelos leitores a fim de verificar a melhor faixa de atuação de seus amps, bem como conferir as especificações de um novo equipamento a ser adquirido, para certificar-se que o mesmo se adequará as suas necessidades. Para tanto, basta utilizar as fórmulas que foram aqui deduzidas, consultar os exemplos resolvidos e praticar um pouco de matemática.
- Para finalizar, devo acrescentar que verifiquei, ao longo de algum tempo, que em alguns comerciais e artigos envolvendo amplificadores tem-se dito que um certo amp possuía um alto slew-rate por empregar uma baixa (ou alta) taxa de realimentação negativa. Esse argumento, naturalmente, não possui o menor fundamento. Neste artigo não daremos uma demonstração rigorosa (quem sabe num artigo futuro), mas podemos, qualitativamente, analisar o fato.
- A realimentação negativa não tem como interferir na taxa de variação ou na largura de faixa para grandes sinais[4]. Até que a tensão de saída varie, não há sinal de realimentação e nenhum benefício (ou sacrifício) devido à realimentação negativa pode ser obtido. Esse simples raciocínio pode ser reforçado com a idéia de que a malha de realimentação só pode amostrar um evento que já ocorreu! Assim a realimentação negativa, tão necessária em outros aspectos, tem pouca influência no domínio temporal.
MEDIÇÃO DE PARÂMETROS THIELE-SMALL
- Antes de iniciar um projeto de construção de sonofletores é necessário conhecer os parâmetros mais importantes do falante que definem o seu comportamento em baixas freqüências.
Esses parâmetros, conforme definidos pela teoria de Thiele-Small, são:
Vas = Volume equivalente do falante
Qts = Fator de Qualidade
fs = freqüência de ressonância.
- Estas grandezas costumam apresentar bastante variação entre marcas e modelos diferentes de falantes, mesmo entre os de igual diâmetro e freqüência de ressonância. Como os projetos de caixas acústicas são sensíveis a mudanças (mesmo reduzidas) nestes parãmetros não é conveniente iniciar algum projeto sem haver antes determinado os valores destas grandezas.
- Também é necessário medi-los quando se pretende usar projetos de construção já prontos e para os quais não haja indicação precisa do modelo e marca do falante apropriado. Nesses casos, conhecendo os parâmetros Vas, Qts e Fs, é possível a adaptação do projeto para extrair o máximo de suas características.
- O emprego em um projeto de qualquer outro falante que não o corretamente especificado através do uso dos parâmetros Thiele-Small, invalida os dados da construção e arrisca os resultados a serem obtidos.
Um pouco de teoria
- Os parâmetros já referidos foram derivados das constantes eletromecânicas dos falantes para facilitar a análise das características dos diferentes falantes, e não podem ser medidos diretamente por instrumentos, excetuando-se a freqüência de ressonância.
- Portanto necessitamos antes determinar outras grandezas e obter Vas e Qts através de cálculos posteriores. Para a determinação de Vas a primeira grandeza a ser medida é a compliância mecânica, Cms .
- A complíância mecânica corresponde ao inverso do que se poderia chamar de rigidez mecânica, grosseiramente correspondendo ao que se poderia chamar de maior ou menor facilidade de movimentação do diafragma do falante. A compliância mecânica Cms é calculada através da aplicação de uma força conhecida sobre o cone do falante e medindo-se o deslocamento resultante.
- O valor de Cms é dado pela relação entre esse deslocamento e a força aplicada, esta podendo ser obtida por meio de uma massa conhecida colocada sobre o diafragma do falante, mantendo-se este na horizontal e com o eixo orientado verticalmente.
Cms = deslocamento/força
ou:
Cms = X/ (9,8 x M’)
onde: X = deslocamento em metros
M' = massa adicionada em quilogramas
- A partir da compliância mecânica Cms é possível calcular a compliância acústica Cas, que corresponde ao valor de Cms multiplicado pelo quadrado da área efetiva do diafragma, ou seja:
Cas = Cms x Sd2
onde Sd corresponde à area efetiva do cone do falante, sendo calculada por meio de seu diãmetro:
Onde d = diâmetro do cone do falante.
Conhecendo Cas, calcula-se o volume equivalente por:
onde: Vas = Volume equivalente em metros cúbicos
= Densidade específica do ar (1,18 Kg/m3)
c= Velocidade do som no ar (aproximadamente 345m/s)
- Existe outro método muito empregado para o cálculo de Vas, o qual consiste no emprego de uma caixa de volume conhecido. Primeiramente mede-se a ressonância do falante ao ar livre e posteriormente na caixa. Este tipo alternativo de determinação de Vas será explicado pormenorizadamente mais adiante e torna-se útil inclusive para verificação do acerto das medições tomadas pelo primeiro método.Muitos autores recomendam este método por ser considerado mais preciso.
Já o valor de Qts é calculado através do levantamento de pontos da curva de impedãncia do falante. Após a determinação da freqüência de ressonância fs procuram-se duas outras freqüências, f1 e f2, uma acima e outra abaixo de fs. Veja a figura 1, que mostra a curva característica de um falante nas vizinhanças da ressonância.
Vamos precisar das seguintes definições:
Re: resistência à corrente contínua da bobina móvel;
Rs: impedãncia (valor análogo à resistência, porém em corrente alternada) do falante na freqüência de ressonância fs;
f1: freqüência abaixo de fs;
f2: a freqüência acima de fs;
As freqüências f1 e f2 são aquelas nas quais a impedância do falante vale:
O fator de qualidade Qts pode ser dividido em duas partes distintas, uma dependente de grandezas mecânicas:
Qms: fator de qualidade mecânico, e outra dependente de grandezas elétricas;
Qes: fator de qualidade elétrico.
O valor de Qms é obtido por:
O valor de Qes é definido por:
Para obtermos Qts podemos relacionar Qms e Qes da seguinte forma:
Portanto, teremos o indice de mérito total, Qts dado por:
