Eterna pregunta, cuanta potencia ha de tener un amplificador?

Eterna pregunta para la cual la respuesta siempre es difusa, ¿Cuanta potencia ha de tener el amplificador que elijamos para nuestros altavoces? ¿Por qué, después de tantos años de ciencia del audio, no hay una respuesta unívoca?

La razón es que los baremos necesarios en los que se debe basar esta respuesta, tampoco son unívocos… potencia RMS, potencia de pico, impedancia reactiva del altavoz, distorsión lineal y no lineal… son parámetros complejos, que engloban muchos detalles, y que por desgracia, no hay compromiso entre los fabricantes para medirlos en base a los mismos estándares y métodos.

Como debido a esto, no se puede dar una respuesta sencilla, rápida y univoca que resuelva esta duda por los siglos de los siglos para cualquier combinación de amplificador y altavoz, os proponemos mejor sacar conclusiones viendo un interesante experimento que se presentó en 1982 en la 71 Convención de la Sociedad de Ingeniería de Audio (AES). Los autores fueron los entonces estudiantes de ingeniería finlandeses Ilpo Martikainen y Ari Varla, con la colaboración del conocido Dr. Matti Otala. A continuación, presentamos un resumen del estudio, cuya conclusión puede aclarar muchas dudas.

ESTUDIO: SOBRE LA IMPEDANCIA DE LOS ALTAVOCES SOMETIDOS A SEÑALES TRANSITORIAS
Aut: Ilpo Martikainen, Ari Varla
1982, Finlandia

Introducción

Este trabajo experimental analiza la interacción del amplificador con el altavoz. Concretamente las relaciones entre el voltaje y la corriente instantáneos que circulan para señales amplificadas a diferentes potencias.

El problema de muchos amplificadores para suministrar toda la potencia a bajas frecuencias, nos llevó a investigar cómo se ve el altavoz desde el punto de vista del amplificador, cual es la máxima corriente de pico que demanda un altavoz, y cómo está relacionada con la impedancia nominal anunciada por el fabricante para ese altavoz. Para analizar esto, se realizaron una serie de medidas, primero con señales musicales con mucha carga de sonidos graves, y posteriormente con señales cuadradas filtradas paso-bajo.

Mediciones

Se midió la corriente consumida por los altavoces en cada instante transitorio, para cada señal de voltaje dada por el amplificador. La división del voltaje medido, entre la corriente medida en cada instante transitorio, nos daba la IMPEDANCIA INSTANTÁNEA (Zal), o sea, la impedancia real que esta presentando el altavoz en cada instante transitorio. Como es lógico, esta impedancia en cada instante, no es la misma que la nominal que dan los fabricantes, que suele ser de 4 Ohms u 8 Ohms comúnmente.

Como se ve en los resultados, para los diferentes altavoces medidos, hay 3 columnas. La primera, muestra la impedancia nominal del altavoz (dada por el fabricante). La segunda muestra la resistencia en serie del altavoz, y la tercera muestra la minima impedancia transitoria medida en este experimento (Zal).

Como se vé, en varios casos la mínima impedancia transitoria, muchas veces es casi la mitad de la impedancia nominal e incluso que la resistencia en serie.

Explicación de los resultados

Estos resultados no coinciden con las tipicas graficas de impedancia dadas por los altavoces, ya que estas se suelen tomar para señales senoidales, estacionarias, una vez se han establecido en su oscilación. En cambio, este experimento mide los resultados instantáneos para señales transitorias, justo para los momentos de arranque en el movimiento de un altavoz, o de cambios bruscos de dirección.

Ante esta situación, y debido a su comportamiento eléctrico-capacitivo, el altavoz demanda picos altos de corriente, para vencer las fuerza inerciales y poder ejecutar su movimiento tal como indica el voltaje del amplificador. Por lo tanto, el resultado es que, por un instante, el altavoz demanda más corriente de la nominal, y por lo tanto, su impedancia es más baja transitoriamente. Si el amplificador no puede ofrecer esta corriente transitoria, el altavoz no se moverá como indica la señal original.

Conclusiones

Siete sistemas de altavoces, representando diferentes diseños, fueron medidos en términos de su relación corriente/voltaje instantáneos. A ciertas frecuencias en ciertos instantes, absorben significativamente más corriente de la que podría suponerse en base a la impedancia “nominal” especificada. Por lo tanto, obviamente, se deduce que los amplificadores elegidos con la misma potencia que la potencia nominal aceptada por los altavoces, no podrán suministrar en todo su potencial los requerimientos de los altavoces.

Como veis, este estudio ayuda a ver la diversidad de resultados que se obtienen al hacer estas mediciones en diferentes altavoces, pero que todos tienen en común un consumo de corriente, en los instantes transitorios, superior al que podría suponerse en base a la impedancia nominal anunciada por al fabricante. Por lo tanto, puede extraerse lo que muchas veces dice la experiencia, y es que la sobre-amplificación muchas veces es beneficiosa. Incluso se podría deducir que la potencia del amplificador ha de superar el doble de la sugerida por la impedancia del altavoz en la mayoria de los casos.

Pero esto no tiene que conducirnos tampoco al error de pensar que cuanto más potencia RMS declare un fabricante, el amplificador sea mejor en esta entrega de corriente. Primero, porque lo que se deduce es que con solo doblar la potencia, ya podría ser suficiente, y segundo, porque todavía quedarán por aclarar todos esos factores que comentábamos al principio del artículo, y que no ayudan a esclarecer estos parámetros ofrecidos por los fabricantes: ¿Potencia RMS declarada por el fabricante del amplificador? ¿Medida en base a que criterios de distorsión? ¿Medida en impedancia resistiva o reactiva?, etc, etc

Parece que todavía esta lejos el día en que los fabricantes se sometan a unos estándares de medición de parámetros comunes. Mientras tanto, lo que si podemos generalizar es lo siguiente: “cualquier altavoz de impedancia reactiva, puede requerir hasta el doble de corriente transitoria de la que podría deducirse de su impedancia nominal. Por lo tanto, el amplificador ha de ser capaz de cubrir esa demanda, para moverlo con más analogía a la señal original”

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Acerca de Diego Ena

Desde siempre he tenido un gran interés por los fundamentos y curiosidades del sonido. Durante mis estudios tuve la suerte de poder hacer una especialización sobre audio, y aunque no me dedico profesionalmente a ello, a día de hoy sigo siendo un gran aficionado. Con este blog espero aportar mi granito de arena a la afición por el interesante mundo del sonido.

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