AMPLIFICADOR


Indice:

1.- El Amplificador profesional o etapa de potencia, ¿qué es?

2.- Vídeo Práctica: Configuración de un Amplificador profesional o Etapa de potencia.

3.- El Amplificador profesional, lo que también debes saber.

4.- Glosario.

5.- Conclusión.

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1.- El Amplificador profesional, ¿qué es?

Un Amplificador profesional o Etapa de Potencia, es un equipo de sonido cuya función es aumentar la potencia (tensión e intensidad) de la señal de audio.

Etapa-de-potencia-qsc-usa-400
Figura 1: Amplificador profesional (Etapa de potencia)  QSC USA 400

Un amplificador profesional o etapa de potencia se diferencia de un amplificador doméstico en que el primero es más simple, apenas tiene controles o selectores, pero a cambio entrega mucha potencia ( a partir de 100 vatios) y tiene sistemas de refrigeración que le permiten funcionar a potencia máxima durante muchas horas. En el amplificador profesional lo que se busca es potencia y estabilidad , a veces en detrimento de la calidad.

Un amplificador doméstico tanto Hi-Fi¹ como High-End¹ posee más entradas (phono, radio, micro,auxiliar, CD, etc) , un selector de entradas, corrector de tono¹, unos 100 W de potencia máxima y otras funciones adicionales. Su características relativas al ruido  suelen ser mejores que las de los amplificadores profesionales.

Amplificador-Hi-Fi
Figura 2: Frontal de amplificador doméstico  Hi-Fi
Esquema de bloques de un amplificador
Figura 3: Esquema de bloques de un amplificador doméstico (Sistemas de RTV – Emilio Felix Molero- Ed. Mc. Graw Hill )

En la figura 3 vemos como un amplificador doméstico contiene un bloque llamado amplificador de potencia, realmente es una etapa de potencia con un máximo de 100 vatios.

2.- Vídeo Práctica: Configuración de un Amplificador profesional o Etapa de Potencia

Configuración de una etapa de potencia QSC USA 400, donde se muestran los modos de funcionamiento stereo, paralelo y puente mono. Además se indica como se puede conseguir el modo paralelo en una etapa de potencia DAS E2 sin microswitch  de configuración.

 

 

En el siguiente enlace se puede descargar la Ficha de Prácticas que utilizan mis alumnos de Formación Profesional de la rama de Telecomunicaciones. En ella, previo a la práctica, realizan los esquemas de montaje y la resolución de cuestiones preparatorias. Tras su revisión, proceden al montaje de la práctica y toma de medidas y/o datos.

Enlace a  Práctica  Etapas de potencia   

Video Informe destacable  Curso 17 18

 

3.- El Amplificador profesional o Etapa de Potencia, lo que también debes saber

Veamos las características que debemos conocer en una etapa de potencia, tomaré como ejemplo la QSC USA 400 usada en la vídeo práctica.

característica qsc usa 400
Figura 4: Caraterísticas de la etapa de potencia QSC USA 400

Potencia de salida  (output power):    El fabricante nos da tres valores de potencia eficaz (RMS)¹ para un altavoz de 8 ohmios:

  • 110 W para el estándar FTC¹, siendo este el más restrictivo
  • 125 W para el estándar EIA¹, equipos con menos calidad
  • 400 W para el modo puente mono¹ (bridged mono), en las mismas condiciones  que EIA pero haciendo trabajar los dos canales del amplificador como uno solo.

Dynamic Headroom:  expresa, en decibelios, la razón entre la potencia de salida máxima que un amplificador puede producir en cortos períodos de tiempo (décimas o algún segundo) y la potencia RMS.

En el QSC USA 400 es de 1,9 dB lo que indica que la potencia máxima puede alcanzar es casi el doble de la RMS (el doble serían 3 dB).

Distorsión:  Hay dos tipos de distorsión a tener en cuenta en un amplificador: Distorsión armónica Total (THD)¹ y distorsión por InterModulación (IM)¹en nuestro amplificador el fabricante da la distorsión por  intermodulación indicando que es menor del 0,1 % según el estándar de medida establecido por la SMPTE (Society of Motion Picture Televisión Engineers), es un buen valor. En el caso que nos hubiera dado la distorsión THD también debería ser menor de 0,1% para una etapa de potencia como esta.

Respuesta en frecuencia: indica la variación de la amplificación respecto a la frecuencia. En la QSC USA 400 se da de dos formas:

  • 20 Hz – 20 KHz ±0,1dB  -> se mantiene constante la amplificación en este rango de frecuencia con solo una variación de ±0,1dB, ciertamente está muy bien.
  • 8 Hz – 60 KHz  -3dB      -> al ampliar el rango de frecuencia se amplia la variación, indicando que en 8 Hz y 60 KHz decae 3 dB. Esto es un valor normal. El que se amplíe el rango de frecuencia por encima de 20 KHz (límite audible humano) es para reducir el THD, ya que a estas frecuencia tan elevadas hay armónicos que deben ser amplificados para que no se modifique el timbre¹ del sonido original.

Factor Damping o  de amortiguamiento: es el cociente entre la impedancia del altavoz conectado al amplificador y la impedancia de salida de la etapa de potencia (décimas de ohmio).

Fig. 5 : Influencia del cable en el factor de amortiguamiento y la perdida de potencia.

Este factor establece la capacidad del amplificador de frenar al altavoz cuando cesa la señal aplicada, de forma que no se quede vibrando a su frecuencia de resonancia, esto hace que el sonido sea más limpio, que queden espacios temporales libres de sonido. Un ejemplo de alto amortiguamiento es cuando estamos en un pub con la música alta, hablamos con otra persona y se nos entiende perfectamente.

Su valor está influenciado por la longitud y sección del cable utilizado, así como de la impedancia de la caja acústica conectada. Un valor por debajo de 20 no se debe permitir, se aconseja un valor por encima de 50.

Se puede permitir una pérdida de potencia de un 10% en el cable y no lo notaremos mucho, pero si el factor de amortiguamiento es menor de 20, la calidad del sonido se verá muy afectada, escucharemos un sonido muy aglutinado, con poca nitidez.

Relación señal/ruido: Relación entre el nivel de  señal máxima sin distorsionar y el ruido de fondo generado por el amplificador:

S/N  =  20 * log (Señal máx.  / ruido)

105 dB es un buen valor, en Hi-End se obtienen valores  de 115 o 120 dB.

Fig. : Relación S/N, Head room  y  Rango Dinámico en un preamplificador

Sensibilidad de entrada: es el nivel de tensión eficaz (VRMS) que se necesita aplicar en la entrada del amplificador para obtener la potencia máxima (nominal) en la salida, manteniendo los controles de nivel de entrada al máximo.

El valor que nos da el fabricante en nuestro ejemplo es de 1,2V con un altavoz de 8 ohmios, si se le aplicaran más de 1,2V, saltarían las protecciones térmicas. Para que esto no suceda se instala un limitador en su entrada, este dispositivo puede venir de forma independiente o estar incluido en el equipo que proporciona  la señal a la etapa de potencia como puede ser un ecualizador o un filtro activo (crossover).

Los limitadores se ajustan mediante un potenciómetro que muestra el nivel de la limitación den dBu, por lo que hay que hacer la conversión del nivel en voltios de la sensibilidad de entrada a dBu, esto se haría así:

dBu  =  20 log V  / 0,775

Siendo V la tensión en voltios de la sensibilidad de entrada de la etapa de potencia.

Hagámolos para una sensibilidad de entrada de 1,2 V:

dBu  =  20 log 1,2  / 0,775  = 3,79

Ajustaríamos, por tanto el potenciómetro del limitador a 3,5 dBu (un poco menos).

Impedancia de entrada: Es la carga que ofrece el amplificador al mezclador. Debe ser de al menos 10 KΩ, de forma que si se necesita que un mezclador excite, digamos, a 10 amplificadores en paralelo (algo frecuente en instalaciones de megafonía), la carga total será 10 KΩ / 10 = 1 KΩ que es todavía una carga cómoda para el mezclador.

 

características amplificadores DAS
Figura 6: Características de amplificadores profesionales DAS serie E.

La figura 5 muestra otro ejemplo de características de amplificadores de potencia de la marca DAS, veamos algunos detalles:

  • Tienen muy buen valor de distorsión THD y de intermodulación.
  • El factor damping disminuye con la impedancia de carga.
  • La relación señal/ruido podría ser mejor  (92 dB).

4. Glosario.

Hi-Fi: High Fidelity o alta fidelidad, son equipos de sonido de uso doméstico, habitualmente de tipo modular que cuidan mucho sus características para ofrecer un sonido de alta calidad.

High-End: Equipos como los Hi-Fi, también para uso en el hogar, pero con una características de calidad superiores a estos. Son lo mejor y más caro del mercado doméstico, destinados a audiófilos que buscan el mejor sonido.

Corrector de tonoAjustes ubicados en el amplificador doméstico, que realzan o atenúan tanto los graves (frecuencias bajas) como los agudos (frecuencias altas), consiguiendo adecuar el sonido a las preferencias del usuario.

Potencia eficaz (RMS): la indicación RMS viene de Root Mean Square o valor cuadrático medio. Es la potencia máxima que es capaz de entregar el amplificador de forma continua, se utiliza para compararla con otros amplificadores. Algunos fabricantes, intentan confundir al comprador aportando valores de potencia máximos o de pico, superiores al RMS que no sirven para comparar potencias entre equipos de diferentes marcas.

FTC: Estándar establecido por la Comisión Federal de Comercio, que requiere que el fabricante indique la potencia media nominal (RMS) que entrega el amplificador con ambos canales sonando a la vez, y dentro del rango de frecuencia anunciado como estándar (por lo general de 20 Hz a 20 kHz), sin superar un límite de distorsión armónica total (THD), usualmente 0.1%. También deben cumplir con una cierta desviación máxima de fase eléctrica y mantener acotado el ruido de fondo en un nivel especificado.

EIA: Estándar establecido por la Asociación de Industrias Electrónicas, refleja la potencia de salida de un solo canal sonando en una banda de frecuencias medias, por lo general de 1 kHz, con 1% de distorsión armónica total (THD). Esta norma infla la potencia  entre 10 y 20% más que el estándar FTC.

Modo puente mono: es una configuración de la etapa de potencia en la que se hace trabajar a los dos canales como si de uno sólo se tratara. Se consigue una gran potencia, más que la suma de ambos canales y se conecta un único altavoz, generalmente entre las bornas positivas de ambos canales.

Distorsión armónica Total (THD): La forma de la onda entregada por un amplificador difiere ligeramente de la aplicada a la entrada, esto es debido a que el amplificador modifica su timbre¹ (nivel de sus armónicos). La distorsión armónica total mide, en % , esta variación. Un valor menor de 0.1 % está bien para una etapa de potencia. Para amplificadores Hi-Fi  y Hi-End se manejan valores inferiores a 0,05 % .

Distorsión por Intermodulación (IM): Si introducimos en un amplificador dos tonos puros (ondas senoidales) de frecuencias f1=1000Hz y f2=100Hz en la salida tendremos estos tonos y además los armónicos suma y diferencia, es decir:

f1,    f2,    f1+f2,     f1-f2 ,    2(f1+f2),    2(f1-f2),    3(f1+f2),    3(f1-f2), …

La distorsión por intermodulación mide en % el nivel de estos productos de modulación, tomando como referencia el nivel de los tonos f1 y f2. Un valor menor de 0.1 % está bien para un amplificador profesional.

Timbre: Cualquier  sonido de frecuencia f1 puede descomponerse en una serie de tonos puros (ondas senoidales) con frecuencia múltiplo del sonido original  (f1, 2f1, 3f1, etc.), a estos tonos se les llama armónicos, y la suma de todos ellos define el timbre de ese sonido.

5.- Conclusión

Para adquirir un amplificador, posiblemente el parámetro menos importante sea la potencia del mismo, hay que mirar con lupa todos los parámetros que hemos visto en este artículo, comparar y luego decidir.

No todas las etapas de potencia disponen de configuración en modo puente y modo paralelo; el modo paralelo puede conseguirse mediante conexiones externas, pero es muy conveniente que la etapa tenga las entradas duplicadas. El modo puente (bridge) es interno, y no puede conseguirse con cableado.

Recordad que el amplificador y su pareja la caja acústica deben estar bien compaginados para dar el mejor sonido. La impedancia de la caja acústica no debe ser menor que la que recomienda el fabricante del amplificador y la potencia eficaz (RMS) de la caja acústica debe ser un 20 % superior a la potencia eficaz del amplificador.

Un Saludo.

leandrogg68

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FILTRO PASIVO


Indice:

1.- Filtro Pasivo, ¿qué es?

2.- Vídeo Práctica: Funcionamiento de un Filtro Pasivo

3.- Filtro Pasivo, lo que también debes saber

4.- Conclusión

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1.- Filtro Pasivo, ¿qué es?

Un filtro pasivo es un circuito electrónico compuesto de resistencias, bobinas y condensadores (componentes electrónicos pasivos) cuya misión es dividir el sonido en varias bandas de frecuencia, como graves, medios y agudos para después aplicarlas a sus correspondientes altavoces.

Viene  en el interior de la caja acústica, o externo si es para instalaciones de sonido en vehículos.

Filtro pasivo en caja acústica reducido
Figura 1: Filtro pasivo interno en la tapa de una caja acústica.

2.- Vídeo Práctica: Funcionamiento de un  Filtro Pasivo

Vídeo en el que realizo el montaje de dos filtros pasivos, uno de 2 vías y otro de 3. Se visualiza la curva de respuesta en frecuencia de cada vía en un analizador de espectro de audio (RTA) Behringer  Ultracurve DSP 8024

En el siguiente enlace se puede descargar una Ficha de Prácticas más elaborada que utilizan mis alumnos de Formación Profesional de la rama de Telecomunicaciones. En ella, previo a la práctica, realizan los esquemas de montaje y la resolución de cuestiones preparatorias. Tras su revisión, proceden al montaje de la práctica y toma de medidas y/o datos.

Enlace a  Práctica “Cajas acústicas y filtros pasivos

Video Informe destacable Curso 15-16

3.-  Filtro Pasivo, lo que también debes saber

Un filtro pasivo recibe la señal de la Etapa de potencia, por lo que ya está amplificada, al contrario de lo que sucede con un filtro activo el cual recibe una señal de bajo nivel (nivel de línea¹) de la mesa de mezclas. La entrada del filtro siempre va conectada al +1 y -1 del conector speakon, por tanto los terminales +2 y -2 de dicho conector quedan sin conectar.

Filtro pasivo pf115 cenital-reducida
Figura 2: Filtro pasivo de caja acústica DAS PF 115 usado en la vídeo práctica

¡ Ojo !  tanto las entradas, como las salidas (vías) del filtro pasivo tienen polaridad (positivo y negativo) que se debe respetar al conectar  los altavoces o el conector speakon.

Algunos filtros pasivos, como el mostrado en la figura 2 llevan unas lamparas de 12 voltios, como las que se colocan para iluminar las matrículas de los coches, que hacen de fusible, fundiéndose antes que la bobina de los altavoces. Es normal que cuando se aplique la potencia nominal a la caja acústica se enciendan.

Filtro pasivo de 3 vias - reducido
Figura 3: Filtro pasivo de tres vías usado en la vídeo práctica

En un filtro pasivo de tres vías como el de la figura 3, dispondremos de tres filtros básicos:

  • Filtro paso bajo para la vía de graves
  • Filtro paso banda para la vía de medios
  • Filtro paso alto para la vía de agudos

Este tipo de filtro pasivo, como los de las figuras 1, 2 y 3  es de primer orden¹. Uno de  segundo orden llevaría mas componentes electrónicos. Cuando deseamos un filtro de 2º orden o superior, se suele recurrir a un filtro activo.

Si  eres de los que busca nota y quieres ver como se monta un filtro pasivo de dos vías en una instalación de sonido en vehículo aquí tienes el vídeo donde lo explico (minuto 0′:50”), si sólo buscas el aprobado, ya sabes 🙂

Si no te has aburrido con el video anterior y quieres ver como va conectado un filtro pasivo en el interior de una caja acústica DAS DS 108, en este otro vídeo la destripo para enseñártelo (minuto 9′:52”).

Aclaraciones

Nivel de línea: una señal se considera que tiene un nivel de línea cuando ronda los 0 dBu que son 0,775 voltios de tensión eficaz. Equipos que entregan nivel de línea son: todo tipo de reproductores, mesas de mezclas, TV, móvil, etc, es decir todos aquellos que no sean un tocadiscos, un micrófono o una etapa de potencia.

Orden de un filtro: es la atenuación  en la salida del filtro a partir de la frecuencia de corte. Se mide en dB/octava. Un filtro de primer orden será de 6 dB/octava, uno de segundo orden: 12 dB/octava, uno de tercer orden: 18 dB/octava y así sucesivamente (saltos de 6 dB).

Orden de un filtro pasivo paso bajo
Figura 4: Orden de un filtro paso bajo

Vemos en la figura 4 como la pendiente de caída del filtro aumenta con el número de orden. Un orden superior es más deseable, pero el filtro será mas caro.

4.- Conclusión

En sonido profesional los filtros pasivos los encontraremos en el interior de las cajas acústicas  y si las vamos a utilizar en sistemas multiamplificados debemos anularlos para acceder directamente desde el conector speakon a los altavoces interiores.

Si eres un  friki del audio en vehículos también tendrás que poner filtros para que tu sonido tenga la calidad que buscas. Si tienes money pondrás un filtro activo y si no, pues varios pasivos que cuestan menos y también hacen su función. Piensa que cuando se pone un filtro activo luego hay que amplificar cada una de las vías, por lo tanto necesitas más etapas de potencia.

Un Saludo.

leandrogg68

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