Amplificadores e Impedância

Uma das leis de Ohm diz o seguinte:

Potência = Voltagem² / Impedância

Ou seja, a potência sempre é calculada em relação a uma voltagem e a uma determinada impedância de carga. Ora, os amplificadores utilizados em áudio produzem uma determinada voltagem quando submetidos a uma impedância (uma caixa acústica ou um conjunto de caixas*), então a fórmula citada pode ser usada para aferir a potência desses aparelhos. 

*os amplificadores não sabem se há uma única caixa acústica ou diversas caixas ligadas a ele. Só enxergam impedância, seja ela de uma só caixa ou a impedância equivalente de um conjunto de caixas.

Vamos dar uma olhada no que acontece com os amplificadores quando variamos a impedância do sistema de caixas acústicas/falantes.

Por exemplo, vejamos um amplificador com saída em 80 Volts sobre uma impedância de 8 Ohms:

Potência = (80V) ² / 8  (Ohms)  = 6400 / 8 = 800 Watts

Mantendo a voltagem constante, só que agora com 4 Ohms:

Potência = (80V) ² / 4  (Ohms) = 6400 / 4 = 1.600 Watts

Agora com 2 Ohms:

Potência = (80V) ² / 2  (Ohms)  = 6400 / 2 = 3.200 Watts

Agora com 1 Ohm:

Potência = (80V) ² / 1  (Ohm)  = 6400 / 1 = 6400 Watts

Então, podemos concluir que:

Quanto menor o valor da impedância encontrada no sistema de caixas acústicas,
maior será a potência obtida do amplificador.

Por outro lado, vamos aumentar a impedância do sistema de caixas para ver o que acontece:

A mesma voltagem, só que agora com 16 Ohms:

Potência = (80V) ² / 16  (Ohms)  = 6400 / 16 = 400 Watts

Agora com 32 Ohms:

Potência = (80V) ² / 32  (Ohms)  = 6400 / 32 = 200 Watts

Agora com 64 Ohms:

Potência = (80V) ² / 64  (Ohms)  = 6400 / 64 = 100 Watts

Com 128 Ohms:

Potência = (80V) ² / 128  (Ohms)  = 6400 / 128 = 50 Watts

Disso podemos concluir também o seguinte:

Quanto maior o valor da impedância encontrada no sistema de caixas acústicas,
menor será a potência obtida do amplificador
.

Em Matemática, isso quer dizer que Impedância e Potência são grandezas inversamente proporcionais. Quando uma aumenta, a outra diminui, e vice-versa.

Disso poderíamos concluir facilmente que a melhor situação é utilizar a impedância sempre a mais baixa possível, através de associações em paralelo. Certo? Não! É importantíssimo saber que existe um limite para a diminuição do valor de impedância (e consequente aumento da potência).

Os amplificadores de áudio são projetados de forma a ter o máximo rendimento em uma determinada impedância mínima, em geral 8 Ohms, 4 Ohms ou 2 Ohms. Se diminuirmos a impedância para valores abaixo desse mínimo (por exemplo, 2 Ohms em um amplificador projetado para 4 Ohms), o amplificador continuará realizando seu trabalho, mas agora fora das condições normais de uso, o que poderá provocar danos ao equipamento.

Por outro lado, não há limites para o aumento da impedância. Entretanto, a potência fornecida pelo amplificador será cada vez menor, muitas vezes inadequada para uma sonorização eficiente.

Conclusão

Juntando estes conhecimentos sobre amplificadores com os conhecimentos adquiridos sobre alto-falantes / caixas acústicas e impedâncias, já podemos perceber que só poderemos extrair o máximo de potência do nosso sistema de uma forma segura com o adequado “casamento” entre o amplificador e as caixas acústicas.

É muito interessante a analogia do casamento! É uma expressão usada corriqueiramente por profissionais: conferir o “casamento das impedâncias”. E está mais do que certo:

- um bom casamento nos permitirá extrair o máximo de eficiência do sistema, sem riscos.
- um casamento em que o valor da impedância das caixas esteja abaixo do mínimo valor indicado para o amplificador possivelmente causará danos ao amplificador.
- um casamento em que o valor da impedância das caixas esteja muito alto trará desperdício de potência do amplificador e, em casos extremos, clipamento e distorções danosas às caixas e/ou alto-falantes.

Mas vamos deixar a parte prática para o próximo artigo. Há ainda muito o que falar sobre o assunto.