AMPLIFICACION y POTENCIA - Parte 2

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REGA BRIO R

       Conceptos básicos de un amplificador

Las tres unidades básicas de la electricidad son el Voltaje (V), la Corriente ("I" mayúscula) y la Resistencia (R). El voltaje se mide en VOLTIOS, la corriente se mide en AMPERIOS y la resistencia se mide en OHMIOS.

Una forma de comprender mejor estos términos es comparándo con un sistema de tuberías de agua.

El Voltaje: equivale a la presión del agua

El Amperaje: equivalente al flujo de agua

La Resistencia: viene ser el tamaño de la tubería.

Hay una ecuación básica en la electrónica que nos muestra cómo se relacionan estos tres términos, el Voltaje, el Amperaje (también llamado Corriente) y la Resistencia. Se dice que el amperaje o corriente es igual al Voltaje dividido por la Resistencia.

Comparemos esta relación con el sistema de tuberías de agua, esto sería igual a tener un tanque de agua a presión conectado a una manguera que se usa para regar.

Ahora imaginemos que a este sistema le aumentamos la presión en el tanque, el resultado va a ser que salga más cantidad de agua. Igual ocurre en la electricidad, si aumentamos el Voltaje tendremos mayor flujo de Corriente, es decir aumenta el Amperaje (mayor cantidad de agua)

¿Y qué pasa si queremos aumentar el diámetro de la manguera y los accesorios en el tanque? La respuesta es obvia, se va a tener mayor cantidad de agua en la salida de la manguera. En un sistema eléctrico es equivalente a disminuir la resistencia por lo tanto se consigue aumentar el flujo de corriente (Amperaje).

La energía eléctrica se mide en vatios (watts). En un sistema eléctrico la potencia (P) es igual al Voltaje multiplicado por el Amperaje (Corriente).

La analogía con el sistema de agua se sigue aplicando. Tome una manguera y diríjala a una rueda hidráulica, tal como la que se utiliza en los molinos de agua. Usted puede aumentar la potencia generada por la rueda hidráulica de dos maneras. 

1) Incrementando la presión del agua que sale de la manguera, esta llega a la rueda hidráulica con más fuerza y la rueda gira más rápido y por lo tanto genera más energía. 

2) Si usted aumenta el caudal de agua, la rueda girará más rápido debido al peso del agua extra que la golpea.

FUENTE DE PODER, CORRIENTE y POTENCIA de un AMPIFICADOR

La potencia vende productos. Desde automóviles hasta amplificadores. Esta potencia puede ser necesaria para pasar a un vehículo en la carretera, para tener la capacidad de ir a alta velocidad de crucero sin que el motor sienta tensión, para tener la posibilidad de disfrutar de música compleja a alto volumen o para escuchar los efectos de una película de acción sin que se note que el amplificador está al máximo. La potencia real hace una diferencia real. 

El "Wall of Sound" de Grateful Dead. En 1974 el grupo utilizaba un sistema que consistía en 89 amplificadores de transistores de 300W cada uno y generando un total de 26,400 vatios. Este sistema contaba con 604 parlantes sin considerar los tweeters.

Desgraciadamente las especificaciones de potencia de salida de los amplificadores no son tan fácilmente comparables y fiables como son los caballos de fuerza. Los vatios de potencia de hoy pueden ser, y a menudo lo son, más una cuestión de apariencia que algo real. Lamentablemente muchos fabricantes juegan con las especificaciones técnicas para que se vean bien en el papel, pero estas cifras no nos da una idea de la potencia verdadera ni muestran las ventajas auditivas para las cuales usted está comprando amplificador.

Esto hoy en día parece ser más importante debido a que las nuevas calificaciones de potencia que ha desarrollado la Comisión Federal del gobierno de EE.UU. de Comercio (FTC) logra que equipos mediocres parezcan más potentes de lo que realmente son.

Conrad Johnson Premier 8A Mono Amps

Muchos fabricantes sacan todos los trucos posibles del libro para poder obtener la más alta especificación de potencia. La forma más fácil para este fin, y la que más se emplea, es utilizar una fuente de potencia (power supply) muy liviana o pobremente fabricada. Este tipo de fuentes de alimentación logra dar una medida de voltaje muy alta cuando se encuentra sin carga o cuando tiene una carga muy fácil, pero el voltaje cae abruptamente cuando se presenta una carga de un parlante complejo, es decir un parlante cuya impedancia es baja. Este pequeño "secreto" es la razón por la que muchos productos no revelan completamente su potencia bajo todas las condiciones de funcionamiento. Muchos amplificadores de "100 watts"  pueden dar sólo una fracción de esa potencia cuando son conectados a un parlante real y/o cuando tienen que reproducir todos los canales al mismo tiempo.

Pero tal vez lo peor es que la mayoría de estos diseños también emplean el "V / I Limiting" que viene a ser un severo diseño del circuito de protección del amplificador el cual produce una calidad de sonido muy delgado, demasiado brillante y carente de textura musical; el típico sonido artificial de las marcas comerciales, filudo y agresivo. Finalmente ya que la potencia es mucho menor a la "prometida", en el momento en que este amplificador se conecta a un par de parlantes reales y se quiere reproducir el clímax de una orquesta, la potencia dinámica que se requiere en ese momento simplemente no está disponible.

Un amplificador bien diseñado por el contrario trata de optimizar su fuente de poder para manejar adecuadamente altavoces del mundo real. Esto significa diseñar e implementar una adecuada fuente de poder de alta corriente. En este tipo de amplificadores se puede dar especificaciones con una carga difícil de 4 ohmios, con todos los canales funcionando al mismo tiempo, reproduciendo el ancho de banda de frecuencia completa (20 Hz - 20 kHz) y con la distorsión nominal. Este método de medición está muy lejos de la exigencia mínima de la FTC que utiliza una carga de 8 ohmios, un sólo canal, con la frecuencia más fácil que es la de 1kHz y sin especificar la distorsión.

El FLUJO DE CORRIENTE QUE VA DEL AMPLIFICADOR HACIA LAS BOBINAS DE LOS PARLANTES ES EL QUE PRODUCE FUERZAS ELECTROMAGNETICAS QUE HACEN QUE LOS CONOS SE MUEVAN, y por lo tanto producen el sonido. Si este flujo de corriente es limitado o disminuido, también lo será la música.

BRYSTON BR60 amplificador integrado de 60W RMS x canal, Muestra 2 transformadores separados, uno por canal

La capacidad que tiene un amplificador para aumentar la potencia a medida que la impedancia baja nos indica qué tanta corriente puede entregar a los parlantes.

Para graficar mejor esta figura volvamos al ejemplo del caño de agua y la manguera. En este ejemplo la presión de agua viene a ser el VOLTAJE, el flujo de agua dentro de la manguera sería la CORRIENTE eléctrica, de tal forma que si ahorcamos o estrechamos la manguera vamos a producir una resistencia (Impedancia) al flujo de agua. Esta analogía puede ser trasladada a un amplificador manejando un parlante: la impedancia del parlante es equivalente a la resistencia que produce la manguera.

Cuanto más baja sea la impedancia del parlante  habrá menos resistencia al flujo de corriente que viene del amplificador y por lo tanto el este tendrá un trabajo más difícil al momento de entregar corriente al parlante.  Es importante saber que cuando la impedancia cae a la mitad, es decir de 8 ohms a 4 ohms, el amplificador necesitará entregar el doble de corriente a los parlantes. Si el amplificador no es capaz de lograr esta tarea como resultado musical vamos a sentir una disminución de la dinámica, incluso distorsión en los picos de la música, habrá una restricción del llamado sonido escénico (soundstage). Asimismo se pierde dramatismo y sensación de realidad en nuestra experiencia auditiva. Por otro lado, cuando escuchamos un amplificador que es capaz de aumentar significativamente su potencia de salida al encontrar una caída de la impedancia, uno va a escuchar una profunda y extendida reproducción de las bajas frecuencias, una dinámica sin límites y un sentido de facilidad y gracia para reproducir los picos de la música, manteniendo los timbres y el tamaño del escenario intactos. Si usted tiene parlantes que por lo general no bajan de 8 ohms es probable que no haya sentido mucho esta característica.

Conrad Johnson MF2550 Amplificador Stereo de estado sólido: 250W RMS por canal

¿QUÉ DEBEMOS CONSIDERAR CUANDO COMPARAMOS LA POTENCIA ENTRE AMPLIFICADORES?

Luego de entender la explicación anterior debemos concluir algunos puntos.

1. Cuando leemos la potencia de los amplificadores en primer lugar debemos estar seguros  que esta sea una Potencia Continua o también llamada RMS, la especificación nunca debe ser Potencia Pico o Power Peak. Un fabricante puede especificar 200 watts pero podría ser que esto haya sido medido solamente durante los picos musicales, tal como ocurre durante los golpes de un bombo, sin embargo no sabremos si el amplificador es capaz de entregar esta potencia continuamente.
2. Debemos asegurarnos que la especificación de potencia  debe indicar cuál es la amplitud de banda dentro de la cual se ha tomada esa medida; esto uno lo puede leer en las especificaciones en inglés con el término de “power bandwith”. Esta describe el rango de frecuencia dentro del cual el amplificador entrega la potencia especificada. Un amplificador que entrega 200 vatios a 1kHz es mucho menos potente que uno que entrega 200 vatios en un rango de frecuencia de 20Hz a 20KHz. Es común ver en un receiver de Audio Video que se especifique una potencia a 1Khz o dentro de un rango de 50Hz a 20KHz.
3. Es importante saber que los amplificadores stereo o multicanal entregan más potencia cuando usan sólo un canal, es por eso que  la especificación debe estar dada con todos los canales funcionando y no solo uno. Debe decir “ambos canales funcionando” o “con todos los canales funcionando”.
4. Así mismo la potencia debe estar especificada dentro de cierto nivel de distorsión. Si ésta no está especificada con el término que se conoce como Total Harmonic Distortion (THD), el dato resulta sospechoso.

NAD C375BEE amplificador integrado de 150W RMS por canal

Por ejemplo una información completa y acertada se leería así:

-          Potencia Continua o RMS: 80W por canal a 8 ohms, ambos canales funcionando, de 20Hz – 20KHz con menos de 0.1% THD”

Esta sería una información de acuerdo a lo que manda la regulación de la Comisión Federal del gobierno de EE.UU. de Comercio (FTC) que busca proteger al usuario de especificaciones engañosas. Sin embargo no todos los fabricantes se adhieren a estas regulaciones, sobre todo aquellos que producen masivamente como ocurre con las grandes marcas comerciales.

Si usted está comprando un amplificador para parlantes con una impedancia nominal de 4 ohms tiene que observar detenidamente cual es la potencia que entrega en ese ohmiaje, asegúrese de leer el término continuo o promedio (continuous o average en inglés) en la especificación de vatios y por supuesto observando la amplitud de banda y el nivel de distorsión para esa medida. Esta información no nos dice que tal suena el amplificador, solo nos indica su potencia real y sus calidades técnicas.

En una siguiente entrega veremos algo más sobre tipo de amplificadores: diseños con transistores, con tubos, híbridos, etc.

McIntosh MC2301 Amplifcadores Monoaurales de tubos: 300W RMS cada uno