El proceso de reproducir un
sonido que previamente ha sido grabado es fascinante: primeramente hace falta
un micrófono que traduzca las vibraciones de la voz, instrumentos, etc.
mediante los movimientos de una membrana, en una señal eléctrica
que queda registrada en un soporte (magnético=cinta, digital=CD, MD,
etc). Posteriormente, ese soporte sera
leído por una fuente de sonido, generando otra vez la misma (idealmente)
señal eléctrica que grabó el micro.
Dado que la membrana del micro es muy fina y
pequeña para poder vibrar deprisa, sus movimientos generaran una
onda eléctrica pequeña, suficiente para ser manejada por los
grabadores, lectores, etc. De lo anterior se deduce, pues, que la
señal entregada por el lector sera muy débil en
términos de voltaje (y potencia por tanto) como para mover un altavoz,
el cual es el encargado de traducir otra vez la señal eléctrica
en ondas de presión mecanica (sonido), según podemos ver
en el artículo sobre los altavoces. Y es aquí donde entra
en juego el amplificador, ya que las demandas de potencia eléctrica en este último paso son muy grandes.
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Para profundizar mas en el tema de los
amplificadores y entender sus características, defectos, etc. deberemos
comprender previamente cómo funcionan en esencia estos aparatos.
Cómo funciona un amplificador:
Una etapa de potencia o amplificador es un aparato que recibe una señal
de entrada y la agranda varias veces para entregar a lasalida la misma
señal que a la entrada (teóricamente) pero ampliada. Es muy
importante reseñar que, dado que el amplificador es la última
etapa antes de los altavoces, este aparato se encarga de
“manipular” la señal tal como le viene, con todas las
modificaciones que le hayamos causado (sobrecarga de bajos, agudos, etc).
Por eso, lo mejor es entregarle la señal lo
mas pura posible.
El componente principal de un amplificador es el
transistor. Un transistor es un elemento
electrónico activo que tiene tres electrodos: base, colector y
emisor. Emisor y base se conectan a la entrada y emisor y colector a la
salida (altavoz).
El transistor se encarga de, consumiendo una corriente, entregar un voltaje en la salida que es igual al original pero
multiplicado varias veces según una relación lineal dada por la
curva propia del
mismo. Dicha curva tiene una zona de linealidad muy amplia, pero llega un momento en el cual se “satura” y por mucha
intensidad que le demos no sera capaz de “amplificar”
mas la señal. En ese momento se
dara el fenómeno del
“clipping” o recorte de la señal. De
éste ya hablamos en el apartado de los altavoces y dimos cuenta de lo
nocivo que es para los altavoces.
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Un transistor como
el descrito anteriormente conforma una etapa de amplificación. Por
ejemplo, el amplificador de un teléfono tiene
un solo transistor, pero una etapa de car audio tendra muchas; por lo
tanto, tendra transistores “en cascada”. Existe un problema con esto, dada la gran cantidad de calor
generado por los transistores y que provoca la necesidad de grandes disipadores
de calor y altas temperaturas de funcionamiento.
Por otro lado, lógicamente, cuanto mayor sea la calidad (y, habitualmente,
precio) de los componentes de la etapa de potencia, mayor sera la
potencia que podra dar y ademas con un menor grado de
distorsión.
En realidad, los modernos amplificadores no tienen este
tipo de transistores “prehistóricos”, sino transistores
MOSFET (Metal Oxid Semiconductors Field Effect Transistors), pero no es
éste el foro indicado para entrar en tanta profundidad y para nuestros
propósitos nos valdra con lo anteriormente explicado.
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Necesidad de amplificación externa
- Amplificador interno de
las fuentes (Circuito Integrado). Dado que el CI de la fuente como
maximo recibira los 14,4V nominales que suele entregar la
batería con el coche en marcha (el alternador), ese sera el tope
que tengan los autorradios a la hora de amplificar la señal que reciben.
Es por ello que la potencia que pueden entregar es muy
limitada y siempre provocan distorsión a unos 3/4 de su volumen
maximo. El problema es que la gente suele cometer el error
de pensar que tiene que cambiar los altavoces cuando lo que esta
fallando es la amplificación. Se puede decir, sin temor a equivocarnos, que sonara mucho mejor un autorradio
con amplificación externa y losaltavoces de serie (siempre dentro de un
orden de coherencia en los W nominales de cada) que el mismo autorradio de
serie con unos altavoces excepcionales.
- amplificadores
externos: los amplificadores o etapas de potencia externos suelen incorporar el
SMPS (Switching Mode Power Supply) que es basicamente un
transformador encargado de elevar el voltaje y poder, de esta manera, acceder a
niveles de entrega de potencia impensables en los anteriores.
Es por esto que estos componentes son imprescindibles cuando se desea un nivel de potencia tal que se permita una escucha limpia y
sin distorsiones a un volumen interesante, o bien unos graves potentes (que
requieren mucha potencia).
Descripción de un amplificador
- Canales: Una
etapa de potencia puede tener desde 1 hasta 5 canales. Las
mas normales son las de 2 (izquierdo-derecho) y las de 4
(izquierdo/derecho delanteros e izquierdo/derecho traseros).
Normalmente cada canal manejara un altavoz, aunque en casi todos los
amplificadores modernos también es posible manejar un altavoz
“puenteando” dos canales, obteniendo
de esta forma un canal cuya potencia es la suma de los otros dos.
La impedancia de un altavoz de car audio suele ser de
4 Ohmios (salvo casos puntuales de subwoofers con doble bobina que pueden
alcanzar 2 Ohmios) y normalmente las etapas de potencia suelen soportar cargas
(impedancias) de hasta 2 Ohmios estéreo y 4 Ohmios mono. Algunas,
de alta gama (p.ej, Orion) y especialmente indicadas
para mover baterías de subs y entregar altas intensidades, pueden
manejarhasta 1Ohmio mono, con lo cual es posible conectar 4 subs en paralelo a
la etapa de 1 canal. Hay que indicar que, según
disminuye la impedancia conectada al ampli, aumentara la intensidad que
éste entrega y por tanto la potencia. Pero
también aumenta la distorsión THD (Total Harmonic Distortion) que
generara.
A continuación podemos ver un ejemplo de implantación:
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Esquema de 2 etapas de 2 canales: dos canales con los altavoces delanteros y
los otros dos con los subs (no puenteados)
- ganancia: he
aquí uno de los conceptos mas desconocidos y controvertidos del mundo del
car audio. Mucha gente considera la ganancia como un “volumen” y cree que con la
misma puesta a tope conseguira la maxima potencia del ampli. Bien, eso es falso.
La ganancia no determina el maximo voltaje (potencia) que puede
alcanzar un amplificador, sino que sirve para ajustar
los voltajes de la salida RCA del autorradio y de salida del ampli.
Dado que actualmente hay autorradios con salidas de previo con voltajes
desde 1V hasta 4V (y algunas hasta de 9V), los amplificadores deben tener un
ajuste de “sensibilidad” para la señal de entrada para
llegar al voltaje maximo para el que estan
diseñados. Pongamos un ejemplo: un
amplificador con el ajuste de ganancia marcado entre 1V (max) y 4V
(mín). Es importante darse cuenta de que la
ganancia (“sensibilidad”) estara al maximo para
entrada de 1V y a la inversa.
Si a ese amplificador leconectamos una unidad con salida de 1V con la ganancia
al mínimo, y subimos el volumen al maximo, no sera capaz
de dar la maxima potencia que podría. No habra
distorsión, pero estaremos desaprovechando potencia.
Si a ese mismo ampli le conectamos una unidad con salida de 4V y dejamos
la ganancia como esta, el voltaje entregado a la salida al maximo
volumen del autorradio (y por tanto la potencia) sera mayor y
alcanzara la maxima potencia que es capaz de dar. Si no modificamos la señal de entrada con realces de graves
desde la unidad, o loudness, etc. no habra distorsión.
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Y a la inversa, si colocamos la ganancia al maximo (menor sensibilidad
de entrada) y le conectamos la unidad de 1V, lo mas probable (si la
señal de entrada es plana) es que al 100% del volumen no haya
distorsión y el ampli esté entregando la maxima potencia,
que sera la misma que en el ejemplo anterior con la de 4V. Al
conectar la unidad de 4V, la “sensibilidad” del ampli es muy grande
e intentara dar un voltaje a la salida tal que los transistores
entraran en su zona de no linealidad, con lo que el voltaje de salida
sera recortado, apareciendo el temido efecto “clipping”,
totalmente perjudicial para los altavoces, y que no es lo mismo que la
distorsión.
Por eso nunca de debe poner por defecto la ganancia al maximo, por la
creencia deque la etapa dara mas potencia, sino investigar
qué voltaje de salida tiene nuestro autorradio para el maximo
volumen y empezar probando con ese ajuste en el ampli,
Como hay otros parametros que influiran en que haya
distorsión (loudness conectado, mucho grave con el ecualizador, etc),
deberemos posteriormente ajustar finamente la ganancia de la siguiente
forma: Subir el volumen del autorradio hasta 2/3 del volumen
maximo. Subir la ganancia hasta que notemos distorsión, en ese momento bajamos un punto la misma. A partir de ese punto, iríamos subiendo el volumen y bajando la
ganancia intentando mantener ese punto de no distorsión, hasta llegar al
volumen maximo. Hay gente que recomienda no llegar hasta el
volumen maximo, pero particularmente yo en mi coche lo tengo así
y puedo llegar al tope de volumen sin un apice
de distorsión audible.
En realidad, a nivel profesional y competición, este proceso debe
hacerse con osciloscopios, etc
- filtros: los
amplificadores suelen llevar incorporados filtros activos o crossovers. En una
etapa de 4 canales suele haber un filtro para los
delanteros y otro para los traseros. Un filtro tiene 3
posturas: pasa altos (HP), pasabajos (LP) o inactivo. En
la primera posición, dejara pasar todas las frecuencias
superiores a una determinada por una rueda ajustable que esta al lado.
Este tipo de filtros se utiliza para altavoces que no sean
de subgraves, con un corte en aprox. 100-150Hz, de forma que al subir mucho el
volumen los altavoces de 5 ” o 6,5” no
tengan que reproducir frecuencias para las que no estan preparados (
