1.1 Amplificacion y Limitacion de Altavoces

AMPLIFICACIÓN Y LIMITACIÓN DE ALTAVOCES

Pepe Ferrer (pferrer@ ([email protected] focus.es)

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EL OHMIO (TAMBIÉN OHM) ES LA UNIDAD DE MEDIDA DE LA RESISTENCIA QUE OPONEN LOS MATERIALES AL PASO DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA Y SE REPRESENTA CON LA LETRA GRIEGA Ω (OMEGA). EL OHMIO SE DEFINE COMO LA RESISTENCIA QUE OFRECE AL PASO DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA UNA COLUMNA DE MERCURIO (HG) DE 106,3 CM DE ALTO, CON UNA SECCIÓN TRA RAN NSV SVER ERSSAL DE 1 MM2, A UN UNA A TE TEMP MPER ERA ATU TURA RA DE 0º CE CELS LSIU IUS. S. ESTA LEY RELACIONA LOS TRES COMPONENTES QUE INFLUYEN EN UNA CORRIENTE ELÉÉCT EL CTRI RICA CA,, COM OMO O SO SON N LA INT INTENS ENSID IDAD AD (I), LA DIF IFER EREN ENC CIA DE PO POTE TEN NCI CIA AL O TE TEN NSI SIÓ ÓN (V (V)) Y LA RESI QUEE OF OFRE RECE CEN N LO LOSS MA MATE TERI RIAL ALES ES O CO COND NDUCT UCTOR ORES ES.. RESISTEN STENCIA CIA (R) QU LA LEY DE OHM SE PUE UEDE DE EX EXPR PRES ESAR AR MA MATE TEMÁ MÁTI TICA CAME MENT NTEE EN LA SI SIGU GUIE IEN NTE FÓRM RMUL ULA AO ECUACIÓN:

I= V / R /

V=I R

/

R= V / I

Pepe Ferrer (pferrer@ ([email protected] focus.es)

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PARA CALCULAR LA POTENCIA QUE CONSUME UN DISPOSITIVO CONECTADO A UN CIRCUITO ELÉCTRICO SE MULTIPLICA EL VALOR DE LA TENSIÓN, EN VOLT (V), APLICADA POR EL VALOR DE LA IN INTE TENS NSID IDAD AD (I (I)) DE LA CORRIENTE QUE LO RECORRE (EXPRE (EX PRESAD SADA A EN AMPERE). PAR ARA A RE REAL ALIZ IZAR AR ES ESEE CÁL CÁLCU CULO LO MA MATE TEMÁ MÁTI TICO CO SE UT UTILI ILIZA ZA LA SI SIGUI GUIEN ENTE TE FÓ FÓRM RMUL ULA: A: P=V•I EXPRES EXPR ESAD ADO O EN PALA ALABR BRAS: AS: PO POTE TEN NCI CIA A (P (P)) ES IG IGU UAL A LA TE TENS NSIÓ IÓN N (V (V)) MU MULLTIP IPLI LICA CAD DA POR PO R LA IN INTE TENS NSID IDAD AD (I (I). ). COMO LA POTENCIA SE EXPRESA EN WATT (W), SUSTITUIMO MOSS LA “P” QU QUEE IDE IDENT NTIF IFIC ICA A LA POTENCIA POR SU EQUI UIV VALENTE, ES DE DEC CIR, LA “W” DE WATT TT,, TE TENE NEMO MOSS TAM AMBIÉ BIÉN N QUE: P = W, PO POR R TAN ANTTO, W=V•I EXPRESADO EXPRES ADO EN PALAB ALABRAS RAS:: WATT (W (W)) ES IG IGU UAL A LA TE TEN NSIÓ IÓN N (V (V)) MU MULLTIP IPLLIC ICA ADA PO POR R LA IN INTE TENS NSID IDAD AD (I (I). ). Pepe Ferrer (pferrer@ ([email protected] focus.es)

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SI OBSERVAMOS LA FÓRMULA W = V • I VEREMOS QUE EL VOLTAJE Y LA INTENSIDAD DE LA CORRIENTE QUE FLUYE POR UN CIRCUITO ELÉCTRICO SON DIRECTAMENTE PROPORCIONALES A LA POTENCIA; ES DECIR, SI UNO DE ELLOS AUMENTA O DISMINUYE SU VALOR, LA POTENCIA TAMBIÉN AUMENTA O DISMINUYE DE FORMA PROPORCIONAL.

V=W/I

/

I=W/V

ENTONCES PODEMOS DEDUCIR QUE, 1 WATT (W) ES IGUAL A 1 AMPERE DE CORRIENTE ( I ) QUE FLUYE POR UN CIRCUITO, MULTIPLICADO POR 1 VOLT (V) DE TENSIÓN O VOLTAJE APLICADO. TAMBIÉN PODEMOS CALCULAR LA POTENCIA COMO:

W= I² R / W = V² / R EL VOLTAJE COMO:

V =√ W R

Y LA INTENSIDAD COMO : I =√ W/R

Pepe Ferrer ([email protected])

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EL COCIENTE ENTRE EL VALOR DE PICO Y EL VALOR PROMEDIO DE UNA SEÑAL DE SONIDO LE LLAMAMOS FACTOR DE CRESTA •

•

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

EL FACTOR NOS INDICARÁ LA CAPACIDAD MEDIA DE POTENCIA EN NUESTROS AMPLIFICADORES Y POR LO TANTO UN VALOR DECISIVO EN EL CÁLCULO DE CONSUMO ELÉCTRICO. •

VALOR PICO 1 VALOR PICO 1

+Pk

VALOR RMS 0,707

+Pk

VALOR RMS 0,25

-Pk -Pk

FACTOR DE CRESTA = 12 dB (4:1) FACTOR DE CRESTA = 3 dB (1,414:1)

5

•

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

EL VALOR RMS ES EL QUE PRODUCE EL MISMO EFECTO CALORÍFICO QUE SU EQUIVALENTE EN CORRIENTE CONTINUA. •

EL VALOR EFICAZ (RMS) DE UNA MAGNITUD VARIABLE EN EL TIEMPO, SE DEFINE COMO LA RAIZ CUADRADA, DE LA MEDIA DE LOS CUADRADOS DE LOS VALORES INSTANTÁNEOS •

EJEMPLO: SI LA TENSIÓN ES 230V AC (VALOR EFICAZ) ESTA PRODUCE LA MISMA TENSIÓN QUE 230V CC, Y SU TENSIÓN DE PICO VENDRÁ EXPRESADA COMO EL VALOR RMS X √2. ES DECIR: 325V AC •

PODEMOS CUANTIFICAR EL NIVEL DE LA TENSIÓN EN UN MOMENTO DADO, APLICANDO LA FÓRMULA: •

V t = V o . S i n ( 2Πft) Pepe Ferrer ([email protected])

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

RUIDO ROSA (AES2-1984): RUIDO ROSA MODIFICADO, QUE LA INDUSTRIA UTILIZA PARA LOS CÁLCULOS DE POTENCIA DE LOS ALTAVOCES, SU FACTOR DE CRESTA ES DE 6dB, ES DECIR TIENE UNA RELACIÓN 2:1 EN VOLTAJE Y UNA RELACIÓN 4:1 EN POTENCIA. •

RUIDO ROSA: REPRODUCE TODAS LAS FRECUENCIAS AUDIBLES, DESDE 20Hz A 20KHz, CON IGUAL ENERGÍA POR OCTAVA, Y SU FACTOR DE CRESTA ES 12dB, ES DECIR TIENE UNA RELACIÓN 4:1 EN VOLTAJE Y UNA RELACIÓN 16:1 EN POTENCIA. •

MÚSICA: AFORTUNADAMENTE NUESTRO TRABAJO CONSISTE EN REPRODUCIR MÚSICA, Y NO ONDAS SENOSOIDALES O RUIDO ROSA, SU FACTOR DE CRESTA OSCILA APROXIMADAMENTE ENTRE 16dB/20dB , ES DECIR TIENE UNA RELACIÓN 6 , 3 / 1 0 : 1 EN VOLTAJE Y UNA RELACIÓN EN POTENCIA DE 4 0 / 1 0 0 : 1. •


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EL NIVEL O LA AMPLITUD DE LA TRANSMISIÓN, SE EXPRESA COMUNMENTE EN DECIBELIOS •

•

•

•

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 ESTANDAR FIJO, AL CUAL LLAMAMOS 0dB •

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


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DECIBELIO

VOLTAJE / PRESIÓN

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


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1.- EL AMPLIFICADOR SUMINISTRA LA CORRIENTE DICTADA POR EL VOLTAJE DE SALIDA Y POR LA IMPEDANCIA DE LA BOBINA Y PONE EL ALTAVOZ EN MOVIMIENTO. 2.- EL AMPLIFICADOR AMPLIFICA EL VOLTAJE DE ENTRADA Y LA RESISTENCIA QUE EJERCE EL ALTAVOZA CREA LA POTENCIA 3.- LOS AMPLIFICADORES TOMAN SEÑALES BALANCEADAS DE NIVEL DE LINEA Y SACAN SEÑALES NO BALANCEADAS DE NIVEL DE ALTAVOZ

4.- LA IMPEDANCIA MÍNIMA DETERMINA EL NUMERO DE ALTAVOCES QUE PUEDEN CARGARSE EN LOS TERMINALES DE SALIDA 5.- LA GANANCIA DE VOLTAJE ES UNA MEDICIÓN DEL VOLTAJE DE SALIDA EN RELACIÓN AL DE ENTRADA


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1. IMPEDANCIA: ES LA RESISTENCIA (OPOSICIÓN) QUE PRESENTA CUALQUIER DISPOSITIVO AL PASO DE UNA CORRIENTE ALTERNA. LA IMPEDANCIA DE ENTRADA DE UN AMPLIFICADOR DEBE SER AL MENOS DE 10 KΩ. 2. FACTOR DE AMORTIGUAMIENTO: INDICA LA RELACIÓN ENTRE LA IMPEDANCIA NOMINAL DEL ALTAVOZ Y LA IMPEDANCIA DE SALIDA DEL AMPLIFICADOR 3. POTENCIA DE SALIDA: ES LA CANTIDAD DE ENERGIA QUE SE PUEDE INTRODUCIR EN LA ETAPA DE POTENCIA ENTES DE QUE DIOSTORSIONE EN EXCESO. POTENCIA MÁXIMA: POTENCIA MÁXIMA EFICAZ, O POTENCIA MEDIA A RÉGIMEN CONTINUO ES LA POTENCIA ELÉCTRICA REAL VERIFICABLE CON INSTRUMENTOS QUE PUEDE PROPORCIONAR LA ETAPA DE SALIDA DURANTE UN MINUTO A UNA FRECUENCIA DE 1 KHZ SOBRE LA IMPEDANCIA NOMINAL ESPECIFICADA POR EL FABRICANTE Y VIENE DADA POR LA EXPRESIÓN : •

PO= VO (RMS)²/ZO. Pepe Ferrer ([email protected])

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POTENCIA MÁXIMA ÚTIL: LA POTENCIA EFICAZ ESTA LIMITADA POR LA DISTORSIÓN DEL EQUIPO, YA QUE ESTA CRECE CON LA POTENCIA, DE MODO QUE SE ESPECIFICA LA POTENCIA ÚTIL A UN NIVEL DE DISTORSIÓN NOMINAL, COMO 1, 2 Ó 5% (10% EN AMPLIFICADORES DE BAJA CALIDAD) O MENOS DE 0.25% EN OTROS DE ALTA CALIDAD, ESTA MEDIDA ES INFERIOR A LA ANTERIOR. •

POTENCIA DE PICO:. POTENCIA MÁXIMA IMPULSIVA (UN PICO DE SEÑAL' ), 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 (RAÍZ CUADRADA DE 2, ONDA SINUSOIDAL, FACTOR DE CRESTA 3dB) VECES SU VALOR DE VOLTAJE NOMINAL, ESTO ES DEBIDO A LA SEÑAL 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 SEÑAL 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 SEÑALES SINUSOIDALES COMO SEÑAL DE PRUEBA. •


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SI TOMAMOS COMO EJEMPLO UN AMPLIFICADOR DE 1000 W @ 8 Ω , SEGUN LAS ESPECIFICACIONES DE UN FABRICANTE, SABREMOS QUE SU VALOR DE PICO SERÁ 2000W, PUES USARAN UNA SEÑAL DE PRUEBA DE 3dB. •

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

CON RUIDO ROSA, FACTOR DE CRESTA 12dB, SU VALOR PICO SEGUIRÁ SIENDO 2000W, PERO AHORA SU POTENCIA EFICAZ SERÁ: 2000W / 16 = 125W •

Y CON MÚSICA CON UN FACTOR DE CRESTA DE 20dB, SU POTENCIA EFICAZ SE REDUCE A 2000W / 100 = 20W •

ES FÁCIL ENTENDER PORQUÉ LA INDUSTRIA UTILIZA UNA ONDA SENOSOIDAL COMO SEÑAL DE PRUEBA •

4.- RELACION SEÑAL RUIDO: HACE REFERENCIA AL VOLTAJE DE RUIDO RESIDUAL A LA SALIDA Y SE EXPRESA EN dB 5.- ACOPLAMIENTO: INDICA LA FORMA EN QUE EL AMPLIFICADOR ESTA CONECTADO AL ALTAVOZ Pepe Ferrer ([email protected])

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5.-RESPUESTA EN FRECUENCIA: CALCULA EL LÍMITE 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 ÓPTIMA RESPUESTA EN FRECUENCIA, ÉSTA DEBE ESTAR EN TORNO A 5 dB POR ENCIMA (+ 5 dB) O POR ABAJO (- 5 dB). MUCHOS FABRICANTES, EN LUGAR DE USAR SÓLO LAS AUDIOFRECUENCIAS, PARA PROTEGER A LOS AMPLIFICADORES DE PERTURBACIONES SUPRASÓNICAS O SUBSÓNICAS, 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 ÓPTIMA DEBE ESTAR EN TORNO A 3 dB POR ENCIMA (+ 3 dB) O POR ABAJO (- 3 dB). 6.-RESPUESTA DE FASE: INDICA LA RELACIÓN EN LA FASE ENTRE LAS FRECUENCIAS MEDIAS CON RESPECTO A LAS ALTAS O LAS BAJAS. ESTE DESFASE(ADELANTAMIENTO O RETRASO) EN EL ESPECTRO DE AUDIOFRECUENCIAS (20 – 20.000 HZ) NO DEBERÍA SER SUPERIOR A LOS 15º, PARA QUE NO SE PRODUZCA DISTORSIÓN O CANCELAMIENTOS DE LA SEÑAL. HEMOS DE TENER EN CUENTA QUE A PARTIR DE UNA DIFERENCIA DE 45º EMPEZAMOS A TENER PERDIDA DE NIVEL Pepe Ferrer ([email protected])

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7.- GANANCIA: ES LA RELACION ENTRE LA POTENCIA DE SALIDA Y LA POTENCIA DE ENTRADA Y SE EXPRESA EN dB, ( 10 VECES EL LOGARITMO DECIMAL DEL COCIENTE ENTRE POTENCIAS.(SI SE RELACIONA TENSIONES SERÁ VEINTE VECES EN LUGAR DE 10 DEBIDO A QUE LA POTENCIA ES PROPORCIONAL AL CUADRADO DE LA TENSIÓN) SI LA POTENCIA DE SALIDA ES 40W. Y LA ENTRADA ES DE 20 W. LA RELACIÓN SERÁ: 10 LOG 40/20 = 3 dB SI LA TENSIÓN DE SALIDA ES 4V Y LA DE ENTRADA ES 2V. LA RELACIÓN SERÁ : 20 LOG 4/2 = 6 dB dBw: LA W INDICA QUE EL DECIBELIO HACE REFERENCIA A WATIO. 1W = 0dBw dBm: CUANDO EL VALOR EN WATTS ES MUY ELEVADO SE UTILIZA EL mW. 1mW = 0dBm dBV: LA V INDICA VOLTIOS Y REFERENCIA A 1V = 0dBV dBu: ESTA REFERENCIADO A 0,775v = 0dBu (ES LA TENSION APROXIMADA QUE APLICADA A UNA IMPEDANCIA DE 600Ω DISIPA UNA POTENCIA DE 1mW) Pepe Ferrer ([email protected])

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8.-SENSIBILIDAD: INDICA LA CANTIDAD DE FLUJO ELÉCTRICO NECESARIO DE ENTRADA PARA PRODUCIR LA MÁXIMA POTENCIA DE SALIDA. LA SENSIBILIDAD VIENE INDICADA POR dBu A UNA DETERMINADA IMPEDANCIA. EL dBu EXPRESA EL NIVEL DE SEÑAL EN DECIBELIOS Y REFERIDO A 0,7746 V RMS. (AL HACER REFERENCIA A VOLTIOS, EN MUCHOS MANUALES, PRINCIPALMENTE NORTEAMERICANOS, EN LUGAR DE dBu USAN dBV). ASÍ, 0,7746 VRMS EQUIVALDRÁN A 0 dBu, ó -2,21dBvolts 9.-DISTORSIÓN: LA DISTORSIÓN (DISTORSIÓN ARMÓNICA) DESCRIBE LA VARIACIÓN DE LA FORMA DE ONDA A LA SALIDA DEL EQUIPO, CON RESPECTO A LA SEÑAL QUE ENTRÓ Y SE DEBE A QUE LOS EQUIPOS DE AUDIO, NO SÓLO LOS AMPLIFICADORES, INTRODUCEN ARMÓNICOS EN LA SEÑAL. LAS CAUSAS DE ESTA DISTORSIÓN PUEDEN SER MÚLTIPLES. EN EL CASO DE LOS AMPLIFICADORES, LA MÁS USUAL ES LA SOBRECARGA A LA ENTRADA, ES DECIR, SOBREPASAR LA POTENCIA RECOMENDADA POR EL FABRICANTE, LA DISTORSIÓN ARMÓNICA TOTAL, DEBE SER, COMO MÁXIMO DE 0,1 % THD(TOTAL HARMONIC DISTORTION)


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10.-DIAFONÍA: LA DIAFONÍA INDICA QUE EN UN SISTEMA ESTÉREO UN CANAL DE AUDIO, AFECTA AL OTRO. LA DIAFONÍA DEPENDE DE LA FRECUENCIA ASÍ HABLAREMOS DE QUE LA DIAFONÍA ES SOPORTABLE CUANDO ESTE EN TORNO A 50 DB PARA GRAVES Y AGUDOS Y 70 DB PARA LOS TONOS MEDIOS. PARA ELIMINAR PROBLEMAS DE DIAFONÍA, LOS AMPLIFICADORES CUENTAN CON RECTIFICADORES , CONDENSADORES DE FILTRO. ADEMÁS, MUCHOS FABRICANTES INTRODUCEN FUENTES DE ALIMENTACIÓN INDEPENDIENTES PARA CADA CANAL, LO QUE RESULTA MUY EFECTIVO.


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CAPACIDAD DE POTENCIA DEL AMPLIFICADOR LA CAPACIDAD DE POTENCIA DEL AMPLIFICADOR SERA MAYOR SI LA DURACION DE LA SEÑAL DE ENTRADA ES 1 MILISEGUNDO, EN LUGAR DE 1 HORA (OBVIAMENTE LO QUE NOSOTROS QUEREMOS REPRODUCIR NO DURA 1mS. LA CAPACIDAD DE POTENCIA DEL AMPLIFICADOR SERA MAYOR SI LA SEÑAL DE ENTRADA SOLAMENTE COMPRENDE 1 KHZ(UNA SOLA FRECUENCIA), EN LUGAR DE "PINK NOISE" O MUSICA/VOZ LA CAPACIDAD DE POTENCIA DEL AMPLIFICADOR SERA MAYOR SI EL VALOR DE IMPEDANCIA DE ENTRADA DEL TRANSDUCTOR(IMPEDANCIA DE CARGA) ES 1 Ω EN LUGAR DE 8 Ω. LA CAPACIDAD DE POTENCIA DEL AMPLIFICADOR SERA MAYOR SI EL NIVEL DE DISTORSION ARMONICA ACEPTADO ES 1% EN LUGAR DE 0.1% (Y COMO YA SABEMOS, LA DISTORSION ES AUDIBLE DESDE APROXIMADAMENTE 1%).


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PARA ESTANDARIZAR LA MANERA DE REALIZAR LAS MEDICIONES DE CAPACIDAD DE POTENCIA DE LOS AMPLIFICADORES UN ORGANISMO LLAMDO FTC (FEDERAL TRADE COMISSION) ESTABLECIO QUE LOS AMPLIFICADORES DEBERÁN MEDIRSE UTILIZANDO UNA SEÑAL DE BARRIDO DE ENTRADA DE 20 HZ A 20 KHZ,POR UN PERIODO DE TIEMPO PROLONGADO, Y CUYA DISTORSION SEA MENOR A 1%. LA ILUSTRACION MUESTRA UNA TABLA DE CAPACIDAD DE POTENCIA DE UN AMPLIFICADOR PROFESIONAL.

MODELO: LAB GRUPPEN FP 13000 Pepe Ferrer ([email protected])

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NUMBER OF CHANNELS: PEAK TOTAL OUTPUT BOTH CHANNELS DRIVEN : PEAK OUTPUT VOLTAGE PER CHANNEL: MAX. OUTPUT CURRENT PER CHANNEL: MAX. OUTPUT POWER 2Ω 4Ω 8Ω 16 Ω

2 13000 W 195 V 58 ARMS 6500 W 4400 W 2350 W 1200 W

PERFORMANCE WITH GAIN: 35 DB AND VPL: 195 V THD 20 HZ - 20 KHZ FOR 1 W <0.1% THD AT 1 KHZ AND 1 dB BELOW CLIPPING <0.05% SIGNAL TO NOISE RATIO >112 DBA CHANNEL SEPARATION (CROSSTALK) AT 1 KHZ >70 dB FREQUENCY RESPONSE (1 W INTO 8 Ω) +0/-3 dB 6.8 HZ - 34 KHZ INPUT IMPEDANCE 20 KΩ INPUT COMMON MODE REJECTION, CMR 54 dB OUTPUT IMPEDANCE @ 100 HZ 19 m Ω OUTPUT SLEW RATE INTO 8 OHMS 20 V/ms Pepe Ferrer ([email protected])

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ALTAVOCES EN LA INDUSTRIA SE HA OPTADO POR BAUTIZAR DE DIVERSAS FORMAS LOS ASPECTOS RELACIONADOS CON LA DURACION DE LA SEÑAL DE PRUEBA. EXISTE LA SIGUIENTE CLASIFICACION:

1. CONTINUOUS . LONG TERM . RMS :(SEÑAL DE PRUEBA DE LARGA DURACION. MAYOR A 1 HR). ESTA MEDICON PROPORCIONA EL VALOR DE POTENCIA MAS BAJO. 2. PROGRAM . MUSIC: (SEÑAL DE PRUEBA CON CARACTERISTICASMUSICALES, ESTA MEDICION PROPORCIONA UN VALOR DE POTENCIA 3 dB MAYOR (EL DOBLE DE POTENCIA) QUE LA MEDICION CONTINUOUS/PROGRAM/RMS. 3. PEAK . SHORT TERM:(SEÑAL DE PRUEBA DE CORTA DURACIONMENOR A 0.1 SEG). ESTA MEDICION PROPORCIONA EL VALOR DE POTENCIA MAS ALTO 6 dB MAYOR (CUATRO VECES MAS POTENCIA) QUE LA MEDICION CONTINUOUS/PROGRAM/RMS. LA AUDIO ENGINEERING SOCIETY RECOMIENDA PARA LA ESPECIFICACIÓN DE LOS COMPONENTES DE ALTAVOZ EL USO DE RUIDO ROSA MODIFICADO (AES2-1984) , QUE TIENE UN FACTOR DE CRESTA DE 6dB, (2 VECES VOLTAJE, 4 VECES POTENCIA) Pepe Ferrer ([email protected])

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COMO EN EL CASO DE LOS AMPLIFICADORES, LOS ALTAVOCES NO TIENEN FACTOR DE CRESTA SINO QUE ES LA SEÑAL DE PRUEBA ELEGIDA POR LOS FABRICANTES LA QUE DETERMINARÁ EL VALOR PICO Y EL VALOR EFICAZ, EN ESTE CASO UTILIZAN UNA SEÑAL DE PRUEBA DE 6dB DE FACTOR DE CRESTA, POR ESTE MOTIVO LA DIFERENCIA ENTRE LA POTENCIA CONTINUA Y LA POTENCIA DE PICO ES DE 4:1 LAS DIFERENTES SEÑALES DE PRUEBA UTILIZADAS POR LA INDUSTRIA PARA EL CÁLCULO DE POTENCIA DE ALTAVOCES Y AMPLIFICADORES PUEDEN LLEVARNOS A CONFUSIÓN, PERO HEMOS DE ENTENDER QUE EN LAS ESPECIFICACIONES TÉCNICAS LOS AMPLIFICADORES TENDRÁN 3dB PARA SU VALOR PICO Y 6dB LOS ALTAVOCES, POR LA SEÑAL DE PRUEBA DIFERENTE QUE UTILIZAN UN ALTAVOZ CUYA POTENCIA PICO SEA 1000W, SU POTENCIA CONTINUA SERÁ 1000W / 4 = 250W CON UNA SEÑAL DE PRUEBA RUIDO AES DE 6 dB. EL MISMO ALTAVOZ REPRODUCIENDO MÚSICA CON UN FACTOR DE CRESTA DE 20dB, SU POTENCIA CONTINUA SERÁ 1000W/100 = 10W PERO EN AMBOS CASOS SU POTENCIA PICO SERÁ 1000W. Pepe Ferrer ([email protected])

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SENSIBILIDAD ES LA MEDICION DEL NIVEL SONORO (EN dB SPL) QUE PUEDE PRODUCIR UN ALTAVOZ A CIERTA DISTANCIA AL OPERAR A DETERMINADA POTENCIA. LA SENSIBILIDAD GENERALMENTE SE MIDE A UNA DISTANCIADE UN METRO Y CON UNA POTENCIA DE 1 WATT (2.82 VOLTS @8 Ω, . 2 VOLTS @ 4 Ω). CADA VEZ QUE SE DUPLICA LA POTENCIA EL NIVEL SONORO (SPL) AUMENTA 3 dB. EJEMPLO UN ALTAVOZ QUE TIENE UNA SENSIBILIDAD 1W@1m DE 100 dB Y UNA POTENCIA CONTINUA DE 500W CUAL SERA SU MAXIMO OUTPUT RMS Y PICO? RMS= (10 LOG 500) + 100 = 127 DB. PEAK=(10 LOG 2000) + 100 = 133 DB


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AJUSTE DE LIMITADORES EL AJUSTE DE LOS LIMITADORES ES COMPLEJO. INVOLUCRA FACTORES RELACIONADOS CON POTENCIA (COMO GANANCIA DE VOLTAJE Y SENSIBILIDAD DE ENTRADA DEL AMPLIFICADOR,ASI COMO CAPACIDAD DE POTENCIA AES/ANSI Y FTC) Y FACTORES RELACIONADOS CON CONTROLES DE DINAMICA (THRESHOLD, RATIO, ATTACK Y RELEASE) DE COMPRESORES Y LIMITADORES.

1.- CONVERSION DE MAXIMA CAPACIDAD DE POTENCIA EN MAXIMA CAPACIDAD DE VOLTAJE POTENCIA = (VOLTAJE)² / IMPEDANCIA

VOLTAJE = √ POTENCIA X IMPEDANCIA


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2.- DETERMINANDO LA GANANCIA DE VOLTAJE DEL AMPLIFICADOR:

LA GANANCIA DETERMINA LA RELACION ENTRE LA ENTRADA Y LA SALIDA EN UN CIRCUITO. LA GANANCIA PUEDE SER EXPRESADA COMO FACTOR DE MULTIPLICACION (X) O EN DECIBELIOS (dB). COMO FACTOR DE MULTIPLICACION, GANANCIA = VOLTAJE DE SALIDA / VOLTAJE DE ENTRADA EJEMPLO: UN AMPLIFICADOR RECIBE 1V DE SEÑAL A SU ENTRADA Y SALE DE EL CON UNA SEÑAL DE 40V.

FACTOR DE MULTIPLICACIÓN = VOLTAJE DE SALIDA / VOLTAJE DE ENTRADA X= 40/ 1 = 40 EN dB:

20 LOG 40 = 32 dB


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3.- SENSIBILIDAD DE ENTRADA Y GANANCIA DE VOLTAJE CONTRARIO A LO QUE SE PIENSA, LOS AMPLIFICADORES DE POTENCIA NO PRODUCEN WATTS. LOS AMPLIFICADORES DE POTENCIA MULTIPLICAN LA SEÑAL DE ENTRADA DETERMINADO NUMERO DE VECES (DETERMINADO POR EL FACTOR DE MULTIPLICACION). ES EL VOLTAJE DE SALIDA DEL AMPLIFICADOR A TRAVES DE LA IMPEDANCIA DE CARGA DEL ALTAVOZ LO QUE SE TRADUCE EN POTENCIA. EL MAXIMO VOLTAJE DE ENTRADA QUE UN AMPLIFICADOR PUEDE RECIBIR SE CONOCE COMO SENSIBILIDAD DE ENTRADA. SI SE EXCEDE EL MAXIMO VOLTAJE DE ENTRADA, ENTONCES SE EXCEDERA LA CAPACIDAD DEL AMPLIFICADOR POR LO QUE SE PRODUCIRA DISTORSION NOTORIA. POR LO TANTO SI SE DIVIDE LA MAXIMA CAPACIDAD DE VOLTAJE ENTRE LA GANANCIA DE VOLTAJE (COMO FACTOR DE MULTIPLICACION) SE OBTIENE EL MAXIMO VOLTAJE DE ENTRADA (EN OTRAS PALABRAS LA SENSIBILIDAD DE ENTRADA).

SENSIBILIDAD = CAPACIDAD DE VOLTAJE / FACTOR MULTIPLICACION Pepe Ferrer ([email protected])

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EJEMPLO: CALCULAR LA SENSIBILIDAD DE ENTRADA DE UN AMPLIFICADOR QUE PROPORCIONA 1000W. DE POTENCIA MAXIMA A UNA IMPEDANCIA DE ENTRADA DE 8Ω CON UNA GANANCIA DE VOLTAJE DE 32 dB. 1. CONVERSION DE MAXIMA CAPACIDAD DE POTENCIA EN MAXIMA CAPACIDAD DE VOLTAJE:

Vmax = √1000W x 8Ω = 89,44 V 2. CALCULO DE LA SENSIBILIDAD DE ENTRADA DEL AMPLIFICADOR

SENSIBILIDAD= Vmax / FACTOR DE MULTIPLICACIÓN PUESTO QUE LA GANANCIA DE VOLTAJE VIENE DADO EN dB, DEBEMOS CALCULAR EL FACTOR DE MULTIPLICACIÓN: 32/20

32 dB= 20 LOG ( F.M.) / F.M.= 10 ES DECIR EL FACTOR DE MULTIPLICACIÓN ES : 40 Pepe Ferrer ([email protected])

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POR LO TANTO, SENSIBILIDAD DE ENTRADA DEL AMPLIFICADOR DE ENTRADA ES: SENSIBILIDAD = 89,44V/ 40 = 2,23V ES DECIR CUANDO EL AMPLIFICADOR RECIBE UNA SEÑAL DE 2,23V, EL VOLTAJE DE SALIDA CORRESPONDERÁ A 89,44V QUE CON UNA IMPEDANCIA DE 8Ω EQUIVALDRA A UNA POTENCIA DE 1000W ESTO SIGNIFICA QUE PARA NO EXCEDER LA CAPACIDAD DE POTENCIA DEBEMOS LIMITAR LA SENSIBILIDAD DE ENTRADA DEL AMPLIFICADOR EN 2,23V. O LO QUE ES LO MISMO DEBEMOS COLOCAR EL UMBRAL DE LIMITACIÓN DE NUESTRO PROCESADOR EN: dBu= 20 LOG 2,23V/0,775V = 9,18 dBu EN CASO DE QUE SE ENVIE MAS VOLTAJE AL AMPLIFICADOR ESTE PRODUCIRÁ DISTORSIÓN Y ASI MISMO MAS VOLTAJE DE SALIDA, QUE A SU VEZ SE PRODUCIRÁ MAYOR POTENCIA Y MAYOR TEMPERATURA ( LO QUE PUEDE COMPORTAR LA ROTURA DEL ALTAVOZ).


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A ESTE AMPLIFICADOR SE LE CONECTA UN ALTAVOZ QUE TIENE UNA POTENCIA CONTINUA DE 500W A 8 Ω: CAPACIDAD DE VOLTAJE = √ 500W *8Ω: 63,34V

SENSIBILIDAD DE ENTRADA = 63,34V / 40x = 1,58V (6,18 dBu) ES DECIR NECESITAMOS LIMITAR LA SALIDA DE NUESTRO PROCESADOR PARA QUE EL AMPLIFICADOR NO RECIBA MAS DE 1,58V A SU ENTRADA. NORMALMENTE NUESTRO AMPLIFICADOR TENDRÁ MAS CAPACIDAD DE POTENCIA QUE NUESTRO ALTAVOZ, POR LO QUE DEBEMOS CALCULAR LA SENSIBILIDAD DE ENTRADA DE NUESTRO ALTAVOZ PARA EL CALCULO DE POTENCIA.


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4.- ACOPLAR LA CAPACIDAD DE POTENCIA LA CAPACIDAD DE POTENCIA (AES/ANSI) DE UN ALTAVOZ PUEDE SOPORTAR PICOS DE CORTA DURACION DE 6dB MAYORES A LA CAPACIDAD CONTINUA, ES DECIR CUATRO VECES SU CAPACIDAD DE POTENCIA ( SEÑAL DE PRUEBA: RUIDO ROSA AES2-1984, QUE TIENE UN FACTOR DE CRESTA DE 6dB.)

10 LOG 4 = 6dB ASI MISMO LA CAPACIDAD DE POTENCIA FTC DE UN AMPLIFICADOR PUEDE SOPORTAR PICOS DE DOS VECES SU POTENCIA CONTINUA ( 3dB BARRIDO DE ONDA SENOSOIDAL)

10 LOG 2 = 3dB ESTO SIGNIFICA QUE PARA QUE UN AMPLIFICADOR PUEDA DESARROLLAR LA POTENCIA DE PICO DE UN ALTAVOZ, LA CAPACIDAD DE POTENCIA CONTINUA FTC DEL AMPLIFICADOR DEBE SER EL DOBLE DE LA POTENCIA CONTINUA DEL ALTAVOZ Pepe Ferrer ([email protected])

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5.- CONTROL DE DINAMICA THRESHOLD: DETERMINA EL UMBRAL MINIMO NECESARIO PARA REALIZAR LA COMPRESIÓN, NORMALMENTE INDICADO EN dBu. •

RATIO: DETERMINA EL NIVEL DE COMPRESIÓN QUE SE REALIZARÁ UNA VEZ SOBREPASADO EL UMBRAL DE COMPRESIÓN.NORMALMENTE INDICADO COMO UNA RELACIÓN NUMERICA 2:1, 4:1, 10:1 O INF. •

ATTACK: DETERMINA EL MOMENTO EN QUE UNA VEZ SUPERADO EL UMBRAL DE LIMITACIÓN ESTE EMPEZARÁ A ACTUAR, NORMALMENTE EXPRESADO EN MILISEGUNDOS. •

RELEASE: DETERMINA EL TIEMPO EN QUE DEBE DEJARSE DE PRODUCIR LA COMPRESIÓN UNA VEZ ESTA A DEJADO DE SUPERAR EL UMBRAL, NORMALMENTE INDICADO EN SEGUNDOS. •

PARA PODER PROTEJER NUESTROS ALTAVOCES SE RECOMIENDA UTILIZAR UN RATIO SUPERIOR A 10:1 Pepe Ferrer ([email protected])

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SIGUIENDO CON EL EJEMPLO ANTERIOR: POTENCIA FTC DEL AMPLIFICADOR 1000W @ 8Ω POTENCIA PICO DEL AMPLIFICADOR: 2000W @ 8Ω GANANCIA DE VOLTAJE 32DB (40X) MAXIMA CAPACIDAD DE VOLTAJE: 89,44V SENSIBILIDAD DE ENTRADA: 2,23 (9,18 dBu)

POTENCIA CONTINUA DEL ALTAVOZ: 500W @ 8 Ω POTENCIA DE PICO: 2000W @ 8Ω MAXIMA CAPACIDAD DE VOLTAJE: 63,24V SENSIBILIDAD DE ENTRADA: 1,58V (6,19 dBu) SI TOMAMOS COMO REFERENCIA PARA EL CALCULO DE LA LIMITACIÓN LA SENSIBILIDAD DE ENTRADA DEL ALTAVOZ 1,58V, ESTE NUNCA SOBREPASARÁ LA POTENCIA DE 500W POR LO QUE PERDEREMOS 6 dB DE DINAMICA.

SI TOMAMOS COMO REFERENCIA LA SENSIBILIDAD DE ENTRADA DEL AMPLIFICADOR (2,23V), ESTE SUPERARÁ DURANTE PERIODOS LARGOS LOS 500W QUE SON LA POTENCIA CONTINUA DEL ALTAVOZ, Y PUEDE PRODUCIR LA ROTURA DEL MISMO. Pepe Ferrer ([email protected])

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NUESTRA MEJOR ELECCIÓN ES TOMAR EL VALOR DE REFERENCIA DE LA SENSIB ILIDAD DE ENTRADA DE NUESTRO ALTAVOZ. (6dB MENOS DE DINAMICA)

EL ATTACK RESUELVE EL PROBLEMA, PUES ESTE DETERMINARÁ EL TIEMPO EN QUE EL COMPRESOR VA EMPEZAR A ACTUAR. ES DECIR SI EL VALOR DE ATTACK ES 0ms, LA POTENCIA NUNCA EXCEDERÁ DE 500W, PERO SI POR EL CONTRARIO MODIFICAMOS EL VALOR (EJ. 100ms), ESTE PERMITIRÁ QUE EN ESE PERIODO DE TIEMPO (100ms) EL LIMITADOR NO ACTUE Y EL AMPLIFICADOR PUEDA LLEGAR A PICOS DE 2000W, Y MANTENER UNA DINAMICA DE 6 dB, MIENTRAS QUE PERMITIRA QUE LA MAYORIA DEL TIEMPO LA POTENCIA NO EXCEDA DE 500W, MANTENIENDO A SALVO NUESTRO ALTAVOZ. NORMALMENTE SE RECOMIENDA UNA VALOR DE ATTACK DE ENTRE 10 Y 100 ms Y UN VALOR DE RELEASE DE ENTRE 5 A 10 VECES EL VALOR DE ATTACK.


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CALCULADOR DE LIMITACIÓN DE EAW


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PREVENIR EL FRACASO DE UN ALTAVOZ, NO ES UNA FUNCIÓN DEL TAMAÑO DE AMPLIFICADOR NI DE LA POTENCIA NOMINAL DEL MISMO. PREVENIR EL FALLO DEPENDE DE OPERAR UN SISTEMA DE AUDIO PARA NO LLEVAR EL ALTAVOZ MÁS ALLÁ DE SUS LÍMITES. SI UN SISTEMA DE AUDIO SE OPERA INCORRECTAMENTE, EL FRACASO DE UN ALTAVOZ PUEDE OCURRIR INCLUSO CON UN AMPLIFICADOR DE TAMAÑO MUY POR DEBAJO DE LA TASA DE ENERGÍA DEL ALTAVOZ. POR EL CONTRARIO, SI UN SISTEMA DE AUDIO SE EJECUTA CORRECTAMENTE, EL FRACASO DE UN ALTAVOZ PUEDE EVITARSE INCLUSO CON UN AMPLIFICADOR DE TAMAÑO MUCHO MAYOR DE LA POTENCIA CONTINUA DEL ALTAVOZ

PARA UN CORRECTO FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA AUDIO SE DEBE SER CONSCIENTE DE LOS TIPOS DE SEÑALES DE AUDIO QUE SE REPRODUCE, CONTROLAR LOS NIVELES DE SALIDA Y OPERAR TODOS LOS EQUIPOS ELECTRÓNICOS PARA QUE NINGÚN RECORTE ELECTRÓNICO SE PRODUZCA DENTRO DE LA CADENA DE LA SEÑAL.


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EJEMPLOS DE FUNCIONAMIENTO INCORRECTO: 1. REALIMENTACION SOSTENIDA DE LOS MICRÓFONOS 2. EXCESO DE ECUALIZACION MÁS ALLÁ DEL RANGO OPERACIONAL DEL ALTAVOZ 3. PERMITIR EL RECORTE ELECTRÓNICO EN CUALQUIER PARTE DE LA CADENA ELECTRÓNICA INCLUYENDO LA CONSOLA DE MEZCLAS, EQUIPO DE PROCESAMIENTO DE SEÑAL O LOS AMPLIFICADORES DE POTENCIA. 4. LLEVAR AL ALTAVOZ A UN PUNTO DE DISTORSIÓN EVIDENTE. 5. LA REPRODUCCIÓN DE TONOS SOSTENIDOS, COMO NOTAS DE SINTETIZADOR, A PLENA POTENCIA DE SALIDA. CADA UNO DE LOS EJEMPLOS ANTERIORES FÁCILMENTE PUEDE RESULTAR EN DAÑOS O FRACASO DE UN ALTAVOZ INDEPENDIENTEMENTE DE LA POTENCIA NOMINAL DEL ALTAVOZ O EL TAMAÑO DE LA AMPLIFICADOR UTILIZADO. ES RESPONSABILIDAD DEL OPERADOR DEL SISTEMA DE AUDIO QUE TODOS LOS EQUIPOS EN EL SISTEMA ESTEN OPERADOS DENTRO DE SUS CAPACIDADES.ESTA ES LA ÚNICA MANERA DE GARANTIZAR QUE LOS ALTAVOCES NO TRASPASEN SUS LÍMITES AL PUNTO DE DAÑO O FRACASO.


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CALCULO DE LA POTENCIA ELECTRICA DE UN AMPLIFICADOR LA POTENCIA ELECTRICA QUE NECESITA UN AMPLIFICADOR DEPENDERÁ DEL FACTOR DE CRESTA DE LA SEÑAL INTRODUCIDA.

TOMAMOS PARA ESTE EJEMPLO UNA AMPLIFICADOR 1000W @ 8 Ω CON UNA SEÑAL MUSICAL CON UN FACTOR DE CRESTA DE 12 dB,(ruido rosa) ( EL FACTOR DE CRESTA DE UNA SEÑAL MUSICAL EN DIRECTO ES DE ALREDEDOR DE 16/20dB. SABEMOS QUE EL VOLTAJE NECESARIO SERÁ: V = √ 1000W 8Ω = 89,45V TAMBIEN SABEMOS QUE EL AMPLIFICADOR SOPORTARÁ UN PICO DE VOLTAJE DE 3 dB 89,45 x 1,414 = 126,50 V = 2000 W SI TENEMOS UN VALOR DE PICO DE 126,50V CON UN FACTOR DE CRESTA DE 12 dB (4:1), SU VALOR MEDIO SERÁ: 126,50V / 4 = 31,62 V SI TOMAMOS W= V² / Ω = 125 W O LO QUE ES LO MISMO EL VALOR MAXIMO DE POTENCIA DEL AMPLIFICADOR ES 2000W, 12 dB ES UNA RELACION EN POTENCIA DE 16:1 POR LO QUE 2000W / 16 = 125W Pepe Ferrer ([email protected])

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SI TOMAMOS UNA SEÑAL MUSICAL CON UN FACTOR DE CRESTA DE 6 dB,(ruido AES)

SABEMOS QUE EL VOLTAJE NECESARIO SERÁ: V = √ 1000W 8Ω = 89,45V TAMBIEN SABEMOS QUE EL AMPLIFICADOR SOPORTARÁ UN PICO DE VOLTAJE DE 3 dB 89,45 x 1,414 = 126,50 V = 2000 W SI TENEMOS UN VALOR DE PICO DE 126,50V CON UN FACTOR DE CRESTA DE 6 dB (2:1), SU VALOR MEDIO SERÁ: 126,50V / 2 = 63,25 V SI TOMAMOS W= V² / Ω = 500 W O LO QUE ES LO MISMO EL VALOR MAXIMO DE POTENCIA DEL AMPLIFICADOR ES 2000W, 6 dB ES UNA RELACION EN POTENCIA DE 4:1 POR LO QUE 2000W / 4 = 500W Y SI TOMAMOS UN FACTOR DE CRESTA DE 3dB (1,414:1 ONDA SENOSOIDAL)

VALOR MEDIO: 126,50V / 1,414 = 89,46V

W= V² / Ω = 1000W

EL MINIMO FACTOR DE CRESTA DE UNA SEÑAL QUE PUEDE SER AMPLIFICADO ES 3dB Y ESTE DARÁ LA RELACIÓN MÁXIMA DE CONSUMO ELECTRICO. Pepe Ferrer ([email protected])

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1.1 Amplificacion y Limitacion de Altavoces

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