Conceptos Fundamentales de Acústica y Equipos de Audio

Fenómenos Ondulatorios del Sonido

Reflexión

Parte de la onda sonora será reflejada con un ángulo igual al incidente. La cantidad reflejada dependerá del grado de absorción del material sobre el que incide.

Refracción

Es el cambio de dirección que experimenta una onda sonora al pasar de un medio a otro con diferente velocidad de propagación.

Difracción

Fenómeno que ocurre cuando un haz de ondas sonoras que se propaga encuentra a su paso un obstáculo o una abertura. La onda tiende a rodear el obstáculo o a propagarse a través de la abertura.

Interferencias

Son los efectos que se producen cuando sonidos procedentes de diversas fuentes o reflexiones coinciden en un punto, sumándose o restándose sus amplitudes.

Absorción sonora

Se produce cuando una onda sonora choca con una superficie u obstáculo. Parte de la energía de la onda es absorbida por el material, y la onda reflejada tiene menor amplitud.

Resonancia

Se produce al aplicar una excitación (como un golpe) a un material. Este tiende a vibrar a una frecuencia natural o dominante, que generalmente se amortigua rápidamente.

Tipos de Conexión de Audio

Líneas no balanceadas

Se usan normalmente en equipos de audio domésticos y semiprofesionales. Utilizan un conductor para la señal (ida) y otro para el retorno (masa o referencia).

Líneas balanceadas

Rechazan de manera más eficiente las interferencias electromagnéticas que las no balanceadas o asimétricas. Utilizan tres conductores: dos para la señal (uno con polaridad invertida) y una malla como masa.

Alimentación fantasma (Phantom Power)

Utiliza los propios conductores de señal en una línea balanceada para suministrar corriente continua y alimentar micrófonos de condensador u otros dispositivos.

Conceptos Eléctricos y de Componentes

Impedancia

Informa sobre la oposición que presenta un componente (como un altavoz) al paso de la corriente alterna a una determinada frecuencia. Es crucial para la correcta adaptación entre amplificadores y altavoces.

Frecuencia de resonancia

Frecuencia natural característica de vibración de los elementos mecánicos de un transductor, como el diafragma de un altavoz o micrófono.

Filtro divisor de frecuencia (Crossover)

Circuito electrónico que separa las frecuencias del espectro de audio para entregar cada gama (graves, medios, agudos) al altavoz apropiado (woofer, midrange, tweeter) que pueda reproducirla con mayor rendimiento. Existen filtros paso bajo, paso alto y paso banda.

Etapas de Amplificación y Procesamiento

El preamplificador

Dispositivo electrónico cuya función es seleccionar, controlar (volumen, tono), amplificar, atenuar y/o corregir las señales débiles que provienen de diferentes fuentes (micrófonos, reproductores, instrumentos, transductores electroacústicos, fuentes analógicas o digitales) para enviarlas con la amplitud y características adecuadas al amplificador de potencia.

Selector de entradas

Parte del preamplificador que permite elegir la fuente de sonido deseada y adapta la entrada del circuito a las características específicas (nivel, impedancia) de dicha fuente.

Preamplificador adaptador de impedancias y nivel

Circuito específico, a menudo parte del preamplificador general, que tiene como función adaptar la impedancia y el nivel de una señal de entrada particular para entregar una señal de amplitud idónea a la etapa siguiente o al preamplificador principal.

Preamplificador RIAA

Tipo específico de preamplificador que se encuentra en la entrada 'Phono' (para tocadiscos). Se encarga de dos funciones esenciales: 1) Amplificar la señal extremadamente débil proveniente de la cápsula fonocaptora y 2) Aplicar la curva de ecualización RIAA inversa para corregir la modificación de frecuencias realizada durante la grabación del disco de vinilo.

Ecualización RIAA

Estándar de ecualización utilizado en la grabación y reproducción de discos de vinilo. Durante la grabación, se atenúan las frecuencias bajas y se realzan las altas. En la reproducción, el preamplificador RIAA invierte este proceso (realza graves y atenúa agudos) para restaurar el balance tonal original y reducir el ruido superficial del disco.

Amplificador de potencia (Etapa de potencia)

Componente o etapa final del sistema de audio cuya función es amplificar la señal de nivel de línea (generalmente unos cientos de milivoltios o pocos voltios) proveniente del preamplificador a un nivel de potencia (vatios) suficiente para mover los conos (membranas) de los altavoces y producir sonido audible.

Relación señal/ruido (SNR - Signal-to-Noise Ratio)

Parámetro que mide la diferencia, generalmente en decibelios (dB), entre el nivel de la señal de audio deseada y el nivel del ruido de fondo (siseo, zumbido) generado por el propio amplificador u otro componente electrónico. Un valor más alto indica un mejor rendimiento (menos ruido).

Clases de Amplificadores de Potencia

Amplificador Clase A

Se caracterizan porque los transistores (o válvulas) de la etapa de salida conducen corriente durante todo el ciclo de la señal de audio. Tienen un consumo de corriente elevado y constante desde la fuente de alimentación, independientemente de si hay señal en la entrada o no. Ofrecen alta fidelidad y baja distorsión, pero son muy ineficientes energéticamente (gran parte de la energía se disipa como calor).

Amplificador Clase B

Se caracterizan porque cada transistor (o grupo de transistores) de salida solo conduce corriente durante medio ciclo (positivo o negativo) de la señal de audio. No circula corriente en reposo (sin señal). Son mucho más eficientes que la Clase A, pero pueden introducir 'distorsión de cruce' en el punto donde un transistor deja de conducir y el otro empieza.

Amplificador Clase AB

Es la clase más común en audio de alta fidelidad. Combina características de la Clase A y B. Los transistores de salida conducen durante más de medio ciclo de la señal, pero menos de un ciclo completo. Una pequeña corriente de reposo circula constantemente para minimizar o eliminar la distorsión de cruce de la Clase B, manteniendo una eficiencia mayor que la Clase A.

Configuraciones de Transistores

Amplificador Darlington (Par Darlington)

Configuración especial de dos transistores bipolares (BJT) conectados directamente de tal manera que actúan como un único 'supertransistor'. Se caracteriza por una ganancia de corriente (β o hFE) extremadamente elevada (producto de las ganancias individuales), una impedancia de entrada muy alta y una impedancia de salida baja. Usualmente se conectan en configuración de seguidor de emisor (o colector común), proporcionando una ganancia de tensión muy próxima a la unidad (ligeramente inferior a 1).