1.1 Amplificacion y Limitacion de Altavoces

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  • AMPLIFICACIN Y LIMITACIN DE ALTAVOCES

    1Pepe Ferrer (pferrer@focus.es)

  • EL OHMIO (TAMBIN OHM) ES LA UNIDAD DE MEDIDA DE LA RESISTENCIA QUE OPONENLOS MATERIALES AL PASO DE LA CORRIENTE ELCTRICA Y SE REPRESENTA CON LA LETRAGRIEGA (OMEGA).

    EL OHMIO SE DEFINE COMO LA RESISTENCIA QUE OFRECE AL PASO DE LA CORRIENTEELCTRICA UNA COLUMNA DE MERCURIO (HG) DE 106,3 CM DE ALTO, CON UNA SECCINTRANSVERSAL DE 1 MM2, A UNA TEMPERATURA DE 0 CELSIUS.

    ESTA LEY RELACIONA LOS TRES COMPONENTES QUE INFLUYEN EN UNA CORRIENTEELCTRICA, COMO SON LA INTENSIDAD (I), LA DIFERENCIA DE POTENCIAL O TENSIN (V)Y LA RESISTENCIA (R) QUE OFRECEN LOS MATERIALES O CONDUCTORES.

    LA LEY DE OHM SE PUEDE EXPRESAR MATEMTICAMENTE EN LA SIGUIENTE FRMULA OECUACIN:

    I= V / R / V=I R / R= V / I

    2Pepe Ferrer (pferrer@focus.es)

  • PARA CALCULAR LA POTENCIA QUE CONSUME UN DISPOSITIVO CONECTADO A UNCIRCUITO ELCTRICO SE MULTIPLICA EL VALOR DE LA TENSIN, EN VOLT (V),APLICADA POR EL VALOR DE LA INTENSIDAD (I) DE LA CORRIENTE QUE LO RECORRE(EXPRESADA EN AMPERE).

    PARA REALIZAR ESE CLCULO MATEMTICO SE UTILIZA LA SIGUIENTE FRMULA:P = V I

    EXPRESADO EN PALABRAS: POTENCIA (P) ES IGUAL A LA TENSIN (V) MULTIPLICADAPOR LA INTENSIDAD (I).COMO LA POTENCIA SE EXPRESA EN WATT (W), SUSTITUIMOS LA P QUE IDENTIFICALA POTENCIA POR SU EQUIVALENTE, ES DECIR, LA W DE WATT, TENEMOS TAMBINQUE: P = W, POR TANTO,

    W = V I

    EXPRESADO EN PALABRAS: WATT (W) ES IGUAL A LA TENSIN (V) MULTIPLICADA PORLA INTENSIDAD (I).

    3Pepe Ferrer (pferrer@focus.es)

  • SI OBSERVAMOS LA FRMULA W = V I VEREMOS QUE EL VOLTAJE Y LAINTENSIDAD DE LA CORRIENTE QUE FLUYE POR UN CIRCUITO ELCTRICO SONDIRECTAMENTE PROPORCIONALES A LA POTENCIA; ES DECIR, SI UNO DE ELLOSAUMENTA O DISMINUYE SU VALOR, LA POTENCIA TAMBIN AUMENTA ODISMINUYE DE FORMA PROPORCIONAL.

    V = W / I / I = W / V

    ENTONCES PODEMOS DEDUCIR QUE, 1 WATT (W) ES IGUAL A 1 AMPERE DECORRIENTE ( I ) QUE FLUYE POR UN CIRCUITO, MULTIPLICADO POR 1 VOLT (V) DETENSIN O VOLTAJE APLICADO.

    TAMBIN PODEMOS CALCULAR LA POTENCIA COMO:

    W= I R / W = V / R

    EL VOLTAJE COMO: V = W R

    Y LA INTENSIDAD COMO : I = W/R

    4Pepe Ferrer (pferrer@focus.es)

  • EL COCIENTE ENTRE EL VALOR DE PICO Y EL VALOR PROMEDIO DE UNA SEAL DESONIDO LE LLAMAMOS FACTOR DE CRESTA

    EL MENOR FACTOR DE CRESTA POSIBLE ES 3dB (ONDA SENOSOIDAL)

    EL FACTOR NOS INDICAR LA CAPACIDAD MEDIA DE POTENCIA EN NUESTROSAMPLIFICADORES Y POR LO TANTO UN VALOR DECISIVO EN EL CLCULO DE CONSUMOELCTRICO.

    +Pk

    -Pk

    VALOR PICO 1

    VALOR RMS 0,707

    FACTOR DE CRESTA = 3 dB (1,414:1)

    +Pk

    -Pk

    VALOR RMS 0,25

    VALOR PICO 1

    FACTOR DE CRESTA = 12 dB (4:1)5

    Pepe Ferrer (pferrer@focus.es)

  • EL VALOR EFICAZ (RMS) DE UN ONDA SINUSOIDAL ES: Ao / 2

    EL VALOR RMS ES EL QUE PRODUCE EL MISMO EFECTO CALORFICO QUE SUEQUIVALENTE EN CORRIENTE CONTINUA.

    EL VALOR EFICAZ (RMS) DE UNA MAGNITUD VARIABLE EN EL TIEMPO, SE DEFINECOMO LA RAIZ CUADRADA, DE LA MEDIA DE LOS CUADRADOS DE LOS VALORESINSTANTNEOS

    EJEMPLO: SI LA TENSIN ES 230V AC (VALOR EFICAZ) ESTA PRODUCE LA MISMATENSIN QUE 230V CC, Y SU TENSIN DE PICO VENDR EXPRESADA COMO EL VALORRMS X 2. ES DECIR: 325V AC

    PODEMOS CUANTIFICAR EL NIVEL DE LA TENSIN EN UN MOMENTO DADO,APLICANDO LA FRMULA:

    Vt = Vo . Sin (2ft)

    6Pepe Ferrer (pferrer@focus.es)

  • Pepe Ferrer (pferrer@focus.es) 7

    ONDA SENOSOIDAL (FTC / EIA) : EN AMBOS SU FACTOR DE CRESTA ES DE 3dB,ES DECIR, TIENEN UNA RELACIN 1,414: 1 EN VOLTAJE Y UNA RELACIN 2:1 ENPOTENCIA. SON LOS ESTANDARES HABITUALES QUE UTILIZA LA INDUSTRIA PARAEL CLCULO DE POTENCIA DE LOS AMPLIFICADORES.

    RUIDO ROSA (AES2-1984): RUIDO ROSA MODIFICADO, QUE LA INDUSTRIAUTILIZA PARA LOS CLCULOS DE POTENCIA DE LOS ALTAVOCES, SU FACTOR DECRESTA ES DE 6dB, ES DECIR TIENE UNA RELACIN 2:1 EN VOLTAJE Y UNARELACIN 4:1 EN POTENCIA.

    RUIDO ROSA: REPRODUCE TODAS LAS FRECUENCIAS AUDIBLES, DESDE 20Hz A20KHz, CON IGUAL ENERGA POR OCTAVA, Y SU FACTOR DE CRESTA ES 12dB, ESDECIR TIENE UNA RELACIN 4:1 EN VOLTAJE Y UNA RELACIN 16:1 EN POTENCIA.

    MSICA: AFORTUNADAMENTE NUESTRO TRABAJO CONSISTE EN REPRODUCIRMSICA, Y NO ONDAS SENOSOIDALES O RUIDO ROSA, SU FACTOR DE CRESTAOSCILA APROXIMADAMENTE ENTRE 16dB/20dB, ES DECIR TIENE UNA RELACIN6,3 / 10 : 1 EN VOLTAJE Y UNA RELACIN EN POTENCIA DE 40 / 100 : 1.

  • EL NIVEL O LA AMPLITUD DE LA TRANSMISIN, SE EXPRESA COMUNMENTE ENDECIBELIOS

    EL DECIBELIO ES UN SISTEMA DE ESCALA LOGARITMICA

    PARA LAS ECUACIONES DE POTENCIA SE USA LA FORMULA:NIVEL RELATIVO(dB)= 10 LOG POTENCIA 1/POTENCIA 2

    PARA LAS ECUACIONES RELACIONADAS CON EL VOLTAJE Y LA PRESION SONORA:NIVEL RELATIVO(dB)= 20 LOG NIVEL 1 / NIVEL 2

    TAMBIEN PODEMOS RELACIONAR EL DECIBELIO CON UN ESTANDARFIJO, AL CUAL LLAMAMOS 0dB

    CUALQUIER NIVEL QUE SE ENCUENTRE POR ENCIMA DEL VALOR DE REFERENCIATENDR VALOR POSITIVO (+dB) Y POR DEBAJO (-dB)

    8Pepe Ferrer (pferrer@focus.es)

  • Pepe Ferrer (pferrer@focus.es) 9

    DECIBELIO VOLTAJE / PRESIN POTENCIA

    24 dB 15,85 : 1 250 : 1

    20 dB 10 : 1 100 : 1

    18 dB 8 : 1 64 : 1

    12 dB 4: 1 16 : 1

    6 dB 2 : 1 4 : 1

    3 dB 1,414 : 1 2 : 1

    0 dB 1 : 1 1 : 1

    -3 dB 0,707 : 1 0,5: 1

    -6 dB 0,5 : 1 0,25 : 1

    -12 dB 0,25: 1 0,063 : 1

    -18 dB 0,125 : 1 0,016 : 1

    -20 dB 0,1 : 1 0,01 : 1

    -24 dB 0,063 : 1 0,004 : 1

  • 1.- EL AMPLIFICADOR SUMINISTRA LA CORRIENTE DICTADA POR EL VOLTAJE DESALIDA Y POR LA IMPEDANCIA DE LA BOBINA Y PONE EL ALTAVOZ ENMOVIMIENTO.

    2.- EL AMPLIFICADOR AMPLIFICA EL VOLTAJE DE ENTRADA Y LA RESISTENCIA QUEEJERCE EL ALTAVOZA CREA LA POTENCIA

    3.- LOS AMPLIFICADORES TOMAN SEALES BALANCEADAS DE NIVEL DE LINEA YSACAN SEALES NO BALANCEADAS DE NIVEL DE ALTAVOZ

    4.- LA IMPEDANCIA MNIMA DETERMINA EL NUMERO DE ALTAVOCES QUEPUEDEN CARGARSE EN LOS TERMINALES DE SALIDA

    5.- LA GANANCIA DE VOLTAJE ES UNA MEDICIN DEL VOLTAJE DESALIDA EN RELACIN AL DE ENTRADA

    10Pepe Ferrer (pferrer@focus.es)

  • 1. IMPEDANCIA: ES LA RESISTENCIA (OPOSICIN) QUE PRESENTA CUALQUIERDISPOSITIVO AL PASO DE UNA CORRIENTE ALTERNA.LA IMPEDANCIA DE ENTRADA DE UN AMPLIFICADOR DEBE SER AL MENOS DE10 K.

    2. FACTOR DE AMORTIGUAMIENTO: INDICA LA RELACIN ENTRE LA IMPEDANCIA NOMINAL DEL ALTAVOZ Y LA IMPEDANCIA DE SALIDA DEL AMPLIFICADOR

    3. POTENCIA DE SALIDA: ES LA CANTIDAD DE ENERGIA QUE SE PUEDEINTRODUCIR EN LA ETAPA DE POTENCIA ENTES DE QUE DIOSTORSIONE ENEXCESO.

    POTENCIA MXIMA: POTENCIA MXIMA EFICAZ, O POTENCIA MEDIA ARGIMEN CONTINUO ES LA POTENCIA ELCTRICA REAL VERIFICABLE CONINSTRUMENTOS QUE PUEDE PROPORCIONAR LA ETAPA DE SALIDA DURANTEUN MINUTO A UNA FRECUENCIA DE 1 KHZ SOBRE LA IMPEDANCIA NOMINALESPECIFICADA POR EL FABRICANTE Y VIENE DADA POR LA EXPRESIN :

    PO= VO (RMS)/ZO.

    11Pepe Ferrer (pferrer@focus.es)

  • POTENCIA MXIMA TIL: LA POTENCIA EFICAZ ESTA LIMITADA POR LA DISTORSINDEL EQUIPO, YA QUE ESTA CRECE CON LA POTENCIA, DE MODO QUE SE ESPECIFICA LAPOTENCIA TIL A UN NIVEL DE DISTORSIN NOMINAL, COMO 1, 2 5% (10%EN AMPLIFICADORES DE BAJA CALIDAD) O MENOS DE 0.25% EN OTROS DE ALTACALIDAD, ESTA MEDIDA ES INFERIOR A LA ANTERIOR.

    POTENCIA DE PICO:. POTENCIA MXIMA IMPULSIVA (UN PICO DE SEAL'), QUE PUEDE SOPORTAR CADA CIERTO TIEMPO EL AMPLIFICADOR ANTES DE DETERIORARSE.HAY QUE ESTAR ALERTA A ESTE DETALLE Y TENER EN CUENTA QUE LA POTENCIA DE PICO DE UN AMPLIFICADOR ES 1,4142 (RAZ CUADRADA DE 2, ONDA SINUSOIDAL, FACTOR DE CRESTA 3dB) VECES SU VALOR DE VOLTAJE NOMINAL, ESTO ES DEBIDO A LA SEAL DE PRUEBA QUE UTILIZAN LOS FABRICANTES.

    ES IMPORTANTE TENER EN CUENTA QUE UN AMPLIFICADOR NO TIENE FACTOR DE CRESTA, SI NO QUE ES EL FACTOR DE CRESTA DE LA SEAL INTRODUCIDA LA QUE DETERMINARA SU POTENCIA EFICAZ.

    ASUMIMOS QUE UN AMPLIFICADOR TIENE 3dB DE VALOR DE PICO, PERO COMO VEMOS SE DEBE AL USO DE SEALES SINUSOIDALES COMO SEAL DE PRUEBA.

    12Pepe Ferrer (pferrer@focus.es)

  • Pepe Ferrer (pferrer@focus.es) 13

    4.- RELACION SEAL RUIDO: HACE REFERENCIA AL VOLTAJE DE RUIDO RESIDUALA LA SALIDA Y SE EXPRESA EN dB

    5.- ACOPLAMIENTO: INDICA LA FORMA EN QUE EL AMPLIFICADOR ESTA CONECTADOAL ALTAVOZ

    SI TOMAMOS COMO EJEMPLO UN AMPLIFICADOR DE 1000 W @ 8 , SEGUN LASESPECIFICACIONES DE UN FABRICANTE, SABREMOS QUE SU VALOR DE PICO SER2000W, PUES USARAN UNA SEAL DE PRUEBA DE 3dB.

    PERO SI USAMOS RUIDO ROSA AES2-1984 CUYO FACTOR DE CRESTA ES 6dB SUVALOR PICO SER 2000W, PERO SU POTENCIA EFICAZ SER: 2000W / 4 = 500W

    CON RUIDO ROSA, FACTOR DE CRESTA 12dB, SU VALOR PICO SEGUIR SIENDO2000W, PERO AHORA SU POTENCIA EFICAZ SER: 2000W / 16 = 125W

    Y CON MSICA CON UN FACTOR DE CRESTA DE 20dB, SU POTENCIA EFICAZ SEREDUCE A 2000W / 100 = 20W

    ES FCIL ENTENDER PORQU LA INDUSTRIA UTILIZA UNA ONDA SENOSOIDALCOMO SEAL DE PRUEBA

  • 5.-RESPUESTA EN FRECUENCIA: CALCULA EL LMITE DENTRO DEL CUAL EL AMPLIFICADOR RESPONDE DE IGUAL FORMA (RESPUESTA PLANA) A LAS FRECUENCIAS (20 A 20.000 HZ) CON UNA POTENCIA MUY BAJA.LA RESPUESTA EN FRECUENCIA EN LOS AMPLIFICADORES SE MIDE EN dB TOMANDO COMO REFERENCIA LA POTENCIA DE 1 VATIO CON UNA IMPEDANCIA DE 8 OHMIOS. PARA OBTENER UNA PTIMA RESPUESTA EN FRECUENCIA, STA DEBE ESTAR EN TORNO A 5 dB POR ENCIMA (+ 5 dB) O POR ABAJO (- 5 dB).MUCHOS FABRICANTES, EN LUGAR DE USAR SLO LAS AUDIOFRECUENCIAS, PARA PROTEGER A LOS AMPLIFICADORES DE PERTURBACIONES SUPRASNICAS O SUBSNICAS, LO QUE HACEN ES MEDIR LA RESPUESTA EN FRECUENCIA PARA UNA BANDA DE FRECUENCIAS SUPERIOR (GENERALMENTE DE 12 A 40.000 HZ). EN ESTE CASO UNA RESPUESTA EN FRECUENCIA PTIMA DEBE ESTAR EN TORNO A 3 dB POR ENCIMA (+ 3 dB) O POR ABAJO (- 3 dB).

    6.-RESPUESTA DE FASE: INDICA LA RELACIN EN LA FASE ENTRE LAS F