Amplificadores, Altavoces y Sistemas de Audio: Fundamentos

El Amplificador

El amplificador aumenta el nivel de la señal aplicada a sus entradas sin alterar las características para distribuirla a los altavoces.

Características del Amplificador

Ganancia: es la relación entre la potencia de salida y la de entrada de la señal.

Potencia de salida: especifica la potencia eléctrica que proporciona a los altavoces sin distorsión.

Respuesta de frecuencia: relación entre el nivel de señal de entrada y el de salida para las frecuencias del amplificador.

Distorsión: evalúa el nivel de las señales no deseadas presentes a la salida de un amplificador.

• Distorsión armónica: cuando a la salida del amplificador aparecen armónicos que distorsionan la señal.
• Distorsión de intermodulación: provocan la presencia de frecuencias a la salida que no están en la entrada.

Relación señal/ruido: es la diferencia en dB entre el nivel de la señal de salida y el nivel de ruido.

Sensibilidad: indica el nivel mínimo de señal aplicada a la entrada que produce la máxima potencia de salida. (dependerá del tipo de entrada del amplificador)

Impedancia de entrada: debe ser lo suficientemente elevada para que exista una buena adaptación de tensión entre la fuente y el amplificador. Más grande, mejor.

Impedancia de salida: impedancia de carga mínima que debe conectarse al amplificador 4Ω u 8Ω. Para evitar pérdidas, la impedancia de salida debe ser muy baja.

Diafonía: se produce en los sistemas que amplifican más de un canal de sonido. Cuanto más alta la diafonía, mejor.

Altavoces

El altavoz es un elemento electroacústico que convierte la señal eléctrica en una señal acústica. Se conecta a la salida de un amplificador para reproducir la señal. Partes de un altavoz: cono, campana, imán permanente, yugo, bobina móvil, araña, tapa protectora, terminales de conexión.

Características de los Altavoces

Sensibilidad: nivel de presión sonora que genera un altavoz a 1 metro de su eje cuando tiene 1W de potencia.

Respuesta de frecuencia: curva que indica el comportamiento del altavoz con la frecuencia, depende de la calidad del altavoz.

Potencia: cantidad de energía por unidad de tiempo en vatios.

Impedancia: representa la oposición que presenta el altavoz al paso de corriente alterna. Es una combinación de la bobina y la resistencia.

Ángulo de cobertura: el ángulo en que la sensibilidad decae 6dB en relación al eje. Son más direccionales con frecuencias altas (agudos).

Rendimiento: relación entre la potencia acústica radiada y la potencia de entrada de un altavoz.

Distorsión: diferencia entre las señales aplicadas al altavoz y las realmente producidas. Son debidas a la falta de uniformidad del campo magnético en el entrehierro.

Tipos de Altavoces

• Altavoz electroestático o de condensador: tiene tres placas; la placa central es un móvil inmersa entre las otras dos placas en un campo eléctrico.
• Altavoz piezoeléctrico: está fabricado por materiales piezoeléctricos que vibran cuando se les aplica una señal eléctrica generando la onda correspondiente.
• Radiación directa: el diafragma radia directamente al aire.
• Radiación indirecta: se intercala un dispositivo entre el diafragma y el aire.
• Altavoces de graves (woofer): frecuencia de resonancia muy baja entre 20Hz y 150Hz.
• Altavoces de medios (squawker): frecuencia de resonancia entre 200Hz y 400Hz.
• Altavoces de agudos (tweeter): altas frecuencias del margen audible (20kHz) 2Hz.

Cajas Acústicas

Proporcionan protección y una sujeción mecánica, y protegen los altavoces de un cortocircuito acústico.

Cortocircuito acústico: Cuando se aplica una señal eléctrica a un altavoz, el diafragma se desplaza. Esto provoca que el nivel de presión sonora que se genera tenga signo diferente en cada lado del altavoz.

Recinto cerrado: En un recinto cerrado, el altavoz se aloja en el interior de una caja completamente cerrada, que evita que las señales radiadas en la parte posterior del altavoz se propaguen.

Cajas bass-reflex: son cajas que reflejan los bajos. Para ello, la caja contiene un ducto, denominado puerto réflex, que tiene por misión extender la respuesta a las bajas frecuencias, aprovechando el sonido que se produce en la parte posterior del altavoz. Las dimensiones del puerto réflex deben ser tales que la onda directa y reflejada por el ducto estén en fase, permitiendo aumentar hasta 3dB el nivel de la señal. En cambio, a frecuencias medias y altas el puerto no actúa.

Columnas acústicas: es la agrupación de varios altavoces de las mismas características, con el objetivo de variar el ángulo de cobertura de un único altavoz. El resultado se comporta como un único altavoz con un ángulo de cobertura vertical menor y más directivo.

Altavoces de bocina: La bocina se intercala entre el aire y la membrana para adaptar la impedancia de ambos.

Proyectores de sonido: Un recinto de forma tubular, equipada con un altavoz de banda ancha de diámetro entre 4” a 7”. Muy directivo y sensibilidad elevada, superior a los 90 dB/w/m y de mediana potencia, 10 a 20W. Hasta 6m de altura.

Filtros de Cruce

Para eliminar las señales de frecuencias inadecuadas que finalmente se aplicarán a cada altavoz.

Filtro Pasa-bajo

Elimina las frecuencias altas de la señal de sonido. Deja pasar las frecuencias bajas.

Filtro Pasa-banda

Solo deja pasar las frecuencias comprendidas entre dos frecuencias determinadas.

Filtro Pasa-alto

Solo permite que a los altavoces de agudos les lleguen las frecuencias altas.

Filtros Pasivos

Se basan en la variación de la impedancia de las bobinas y de los condensadores.

Frecuencia de corte: frecuencia en la que la señal de salida se atenúa 3dB respecto la señal de entrada.

Filtros de primer orden: son los más sencillos y tienen una atenuación de 6dB/octava.

Filtros de dos vías: es necesario un filtro pasa bajo para eliminar altas frecuencias del altavoz de graves y un pasa alto para eliminar bajas frecuencias del altavoz de agudos.

Filtros de tres vías: se divide en tres bandas además de un pasa alto y pasa bajo, necesitamos un pasa banda que elimine el margen de frecuencias aplicado al altavoz de medios.

Respuesta de fase: evalúa el desfase que introduce un filtro entre las señales de entrada y de salida.

Compensación de la respuesta de los filtros pasivos: la impedancia de carga de un filtro de cruce es la propia impedancia que presenta el altavoz. Debe ser constante en el margen de funcionamiento del filtro.

Red de atenuación: la sensibilidad de un tweeter es mayor que la de un woofer, utilizamos redes de atenuación. Reciben el nombre de redes L-pad.

Red de compensación de frecuencia: el objetivo es anular el efecto de la inductancia, para evitar que la impedancia aumente con frecuencia (RED ZOBEL).

Líneas de Transmisión y Conectores

Linea de transmision no balanceada: la señal se transporta a traves de dos conductores, por uno va la señal electrica y por otro sirve para el nivel de señal, se conecta a la masa. 0V.

Linea de transmision balanceada: la señal activa viaja por un hilo y por el otro viaja una señal en contrafase, se transmite de manera diferencial.

Terminales y conectores: XLR; JACK ESTEREO; JACK MONO; DIN; RCA.