En un sistema de audio , el factor de amortiguación da la relación entre la impedancia nominal del altavoz y la impedancia de la fuente. Solo se utiliza la parte resistiva de la impedancia del altavoz. También se supone que la impedancia de salida del amplificador es totalmente resistiva. La impedancia de la fuente (que se ve por el altavoz) incluye la impedancia del cable de conexión. La impedancia de carga (impedancia de entrada) y la impedancia de la fuente (impedancia de salida) se muestran en el diagrama.
El factor de amortiguación es:
Resolviendo para :
Explicación
En los sistemas de altavoces , el valor del factor de amortiguación entre un altavoz particular y un amplificador particular describe la capacidad del amplificador para controlar el movimiento no deseado del cono del altavoz cerca de la frecuencia de resonancia del sistema de altavoces. Por lo general, se usa en el contexto del comportamiento del controlador de baja frecuencia, y especialmente en el caso de los controladores electrodinámicos, que utilizan un motor magnético para generar las fuerzas que mueven el diafragma .
Los diafragmas de los altavoces tienen masa y su entorno tiene rigidez . Juntos, forman un sistema resonante , y la resonancia del cono mecánico puede ser excitada por señales eléctricas (por ejemplo, pulsos ) en frecuencias de audio. Pero un controlador con una bobina móvil también es un generador de corriente, ya que tiene una bobina unida al cono y la suspensión, y esa bobina está sumergida en un campo magnético. Por cada movimiento que haga la bobina, generará una corriente que será vista por cualquier equipo conectado eléctricamente, como un amplificador. De hecho, los circuitos de salida del amplificador serán la carga eléctrica principal del "generador de corriente de bobina móvil". Si esa carga tiene baja resistencia, la corriente será mayor y la bobina móvil se verá forzada a desacelerar con más fuerza. Un factor de amortiguación alto (que requiere una impedancia de salida baja en la salida del amplificador) amortigua muy rápidamente los movimientos de cono no deseados inducidos por la resonancia mecánica del altavoz, actuando como el equivalente a un "freno" en el movimiento de la bobina móvil (como un cortocircuito a través de los terminales de un generador eléctrico rotatorio hará que sea muy difícil girar). Generalmente (aunque no universalmente) se piensa que es deseable un control más estricto del movimiento de la bobina móvil, ya que se cree que contribuye a un sonido de mejor calidad.
Un factor de amortiguación alto indica que un amplificador tendrá un mayor control sobre el movimiento del cono del altavoz, particularmente en la región de graves cerca de la frecuencia resonante de la resonancia mecánica del controlador. Sin embargo, el factor de amortiguación en cualquier frecuencia particular variará, ya que las bobinas de voz del controlador son impedancias complejas cuyos valores varían con la frecuencia. Además, las características eléctricas de cada bobina móvil cambiarán con la temperatura; Los niveles altos de potencia aumentarán la temperatura de la bobina y, por lo tanto, la resistencia. Y finalmente, los cruces pasivos (hechos de inductores, condensadores y resistencias relativamente grandes) se encuentran entre el amplificador y los controladores del altavoz y también afectan el factor de amortiguación, nuevamente de una manera que varía con la frecuencia.
Para amplificadores de potencia de audio , esta impedancia de fuente(también: impedancia de salida ) es generalmente menor que 0,1 ohmios (Ω), y desde el punto de vista de la bobina móvil del controlador, es casi un cortocircuito.
La impedancia de carga nominal del altavoz (impedancia de entrada) de suele rondar entre 4 y 8 Ω, aunque hay disponibles otros altavoces de impedancia, a veces tan bajos como 1 Ω.
El circuito de amortiguación
El voltaje generado por la bobina móvil fuerza la corriente a través de tres resistencias:
- la resistencia de la propia bobina móvil;
- la resistencia del cable de interconexión; y
- la resistencia de salida del amplificador.
Efecto de la resistencia de la bobina móvil
Este es un factor clave para limitar la cantidad de amortiguación que se puede lograr eléctricamente, porque su valor es mayor (digamos entre 4 y 8 Ω típicamente) que cualquier otra resistencia en los circuitos de salida de un amplificador que no usa un transformador de salida (casi todos los amplificador de estado sólido en el mercado masivo).
La corriente de retorno de un altavoz no solo se disipa a través del circuito de salida del amplificador, sino también a través de la resistencia interna del propio altavoz. Por lo tanto, la elección de diferentes altavoces dará lugar a diferentes factores de amortiguación cuando se combinan con el mismo amplificador.
Efecto de la resistencia del cable
El factor de amortiguación se ve afectado en cierta medida por la resistencia de los cables de los altavoces. Cuanto mayor sea la resistencia de los cables de los altavoces, menor será el factor de amortiguación. Cuando el efecto es pequeño, se llama puenteo de voltaje . >> .
Impedancia de salida del amplificador
Los amplificadores de estado sólido modernos, que usan niveles relativamente altos de retroalimentación negativa para controlar la distorsión, tienen impedancias de salida extremadamente bajas, una de las muchas consecuencias de usar retroalimentación, y pequeños cambios en un valor ya bajo cambian el factor de amortiguación general en solo un pequeño, y por lo tanto, cantidad insignificante.
Por lo tanto, los valores altos del factor de amortiguación, por sí mismos, no dicen mucho sobre la calidad de un sistema; la mayoría de los amplificadores modernos los tienen, pero no obstante varían en calidad.
Los amplificadores de tubo suelen tener relaciones de retroalimentación mucho más bajas y, en cualquier caso, casi siempre tienen transformadores de salida que limitan qué tan baja puede ser la impedancia de salida. Sus factores de amortiguación más bajos son una de las razones por las que muchos audiófilos prefieren los amplificadores de válvulas. Llevado aún más lejos, algunos amplificadores de válvulas están diseñados para no tener NFB en absoluto.
En la práctica
Los amplificadores de estado sólido modernos típicos con retroalimentación negativa tienden a tener factores de amortiguación altos, por encima de 50 y, a veces, por encima de 150. Los factores de amortiguación altos tienden a reducir la medida en que un altavoz "suena" (experimenta una oscilación no deseada a corto plazo después de un impulso de potencia). se aplica), pero se sobrestima fácilmente la medida en que los factores de amortiguación superiores a aproximadamente 20 ayudan a este respecto; Habrá una resistencia interna efectiva significativa, así como algo de resistencia y reactancia en redes cruzadas y cables de altavoz. [1] [2] Los amplificadores más antiguos, además de los triodos modernos e incluso los amplificadores de estado sólido con baja retroalimentación negativa tenderán a tener factores de amortiguación más cercanos a la unidad, o incluso menos de 1 (factor de amortiguación muy bajo / amplificadores de alta impedancia de salida se aproximan a las fuentes de corriente ).
Una gran cantidad de amortiguación del altavoz no es necesariamente mejor, [3] por ejemplo, una mera diferencia de 0,35 dB en los resultados de la vida real entre un factor de amortiguación alto (100) y medio (20). [4] Algunos ingenieros, incluido Nelson Pass, afirman que los altavoces pueden sonar mejor con una amortiguación eléctrica más baja. [5] Un factor de amortiguación más bajo ayuda a mejorar la respuesta de graves del altavoz en varios decibelios (donde la impedancia del altavoz sería máxima), lo cual es útil si solo se usa un solo altavoz para todo el rango de audio. Por lo tanto, algunos amplificadores, en particular los amplificadores antiguos de los años 50, 60 y 70, cuentan con controles para variar el factor de amortiguación. Si bien tal "mejora" de los graves puede agradar a algunos entusiastas, representa una distorsión de la señal de entrada.
Un ejemplo de un amplificador clásico con un control de amortiguación es el Accuphase E-202, que tiene un interruptor de tres posiciones descrito en el siguiente extracto de su manual del propietario: [6]
- "Speaker Damping Control mejora las cualidades tonales características de los altavoces. El factor de amortiguación de los amplificadores de estado sólido es generalmente muy grande e ideal para amortiguar los altavoces. Sin embargo, algunos altavoces requieren un amplificador con un factor de amortiguación bajo para reproducir un sonido rico y con mucho cuerpo. El E-202 tiene un Control de amortiguación de altavoz que permite elegir entre tres factores de amortiguación e induce el máximo rendimiento potencial de cualquier altavoz. El factor de amortiguación con una carga de 8 ohmios se vuelve más de 50 cuando este control se establece en NORMAL. Asimismo, es de 5 en En la posición MEDIA y 1 en la posición SUAVE. Permite elegir el sonido del altavoz que se prefiere ".
Por el contrario, en la amplificación de alta fidelidad moderna, la tendencia es separar la señal de graves y amplificarla con un amplificador dedicado. A menudo, los amplificadores para graves se integran con el gabinete del altavoz, una configuración conocida como subwoofer activo. En una topología que incluye un amplificador dedicado para graves, el factor de amortiguación del amplificador principal no es relevante, y el del amplificador de graves también es irrelevante si ese amplificador está integrado con el altavoz y el gabinete como una unidad, ya que todos esos componentes son diseñado en conjunto y optimizado para la reproducción de graves.
La amortiguación también es una preocupación en los amplificadores de guitarra (una aplicación en la que la distorsión es deseable) y una amortiguación baja puede ser mejor. Numerosos amplificadores de guitarra tienen controles de amortiguación y la tendencia a incluir esta función ha ido en aumento desde la década de 1990. Por ejemplo, el amplificador estéreo Marshall Valvestate 8008 montado en rack [7] tiene un interruptor entre el modo "lineal" y "Valvestate":
- "Selector lineal / Vstate. Deslícelo para seleccionar el rendimiento lineal o de estado de válvula. El modo de estado de válvula proporciona armónicos cálidos adicionales más la riqueza del tono, que es exclusivo de la etapa de potencia de estado de válvula. El modo lineal produce un tono de alta fidelidad muy definido que proporciona un carácter diferente al sonido y se adapta a ciertos estilos modernos de "metal" o aplicaciones de megafonía ".
En realidad, se trata de un control de amortiguación basado en la retroalimentación de corriente negativa, que es evidente en el esquema, [8] donde el mismo interruptor está etiquetado como "Modo de potencia de salida: corriente / voltaje". El modo "Valvestate" introduce una retroalimentación de corriente negativa que aumenta la impedancia de salida, reduce el factor de amortiguación y altera la respuesta de frecuencia, de manera similar a lo que ocurre en un amplificador de tubo. (Al contrario de lo que se afirma en el manual, esta topología de circuito ha aparecido en numerosos amplificadores de guitarra de estado sólido desde la década de 1970).
Ver también
Notas al pie
- ^ Toole, Floyd E. (febrero de 1975). "Amortiguación, factor de amortiguación y malditas tonterías" (PDF) . AudioScene Canadá : 16-17.
- ^ Augspurger, George L. (enero de 1967). "El debate del factor amortiguador" (PDF) . Mundo de la electrónica . Empresa editorial Ziff-Davis.
- ^ Elliott, Rod (20 de enero de 2010). "Impedancia y cómo afecta a los equipos de audio" . ESP . Consultado el 15 de febrero de 2016 .
- ^ "Factor de amortiguación" . Consultado el 15 de febrero de 2016 .
- ^ Pasa, Nelson. "1 Amplificadores de fuente de corriente y controladores sensibles / de rango completo" (PDF) . Consultado el 15 de febrero de 2016 .
- ^ "Amplificador estéreo integrado Accuphase E-202" (PDF) . Consultado el 22 de agosto de 2011 .
- ^ "Manual de amplificadores de potencia Marshall Valvestate" (PDF) . Consultado el 22 de agosto de 2011 .
- ^ "Marshall 8008 Valvestate Schematic" (PDF) . Consultado el 22 de agosto de 2011 .
Referencias
- Julian L Bernstein, Audio Systems p364, pub John Wiley 1966
enlaces externos
- Radio Electronics - Diciembre de 1954 y enero de 1955, DJ Tomcik, Missing Link in Speaker Operation
- Clásicos de audio legendarios de Marantz. Ben Blish, factor de amortiguación
- Adictos al audio. Universidad AV. Tecnología de amplificador. Dick Pierce, factor de amortiguación: efectos sobre la respuesta del sistema
- ProSoundWeb. Salón de estudio. Chuck McGregor, ¿Qué es la amortiguación de altavoces?
- Salida de 8 ohmios y entrada de 150 ohmios: ¿qué es eso?