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Audiocar - Necesidad de amplificación externa, Descripción de un amplificador, A continuación podemos ver un ejemplo de implantación



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 (




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