UT3.1 · Amplificadores de potencia y cajas acústicas

Amplificadores de potencia

La etapa de potencia eleva la señal de nivel de línea hasta el nivel necesario para mover un altavoz no autoamplificado. Una etapa típica tiene dos o cuatro canales, con entradas de línea (XLR o jack) y salidas por speakON o bornes.

• Ganancia. El control de la etapa no sube "el volumen" en sentido práctico: fija cuánta señal de entrada hace falta para llegar a la potencia máxima. La ganancia del sistema se reparte entre mesa, procesador y etapa; lo correcto es que la etapa no esté saturada cuando la mesa trabaja en su nivel nominal.
• Potencia. Se especifica para una impedancia de carga concreta (8, 4 o 2 Ω): la misma etapa entrega más potencia cuanto menor es la impedancia, hasta el mínimo que admite.
• Elección. La regla práctica es una etapa de hasta 1,5 veces la potencia del altavoz. Parece contraintuitivo, pero una etapa pequeña llevada al recorte (clipping) daña el altavoz con más facilidad que una grande usada dentro de sus límites, porque la señal recortada es casi cuadrada y concentra mucha energía en agudos que el tweeter no soporta.
• Impedancia. Nunca hay que cargar la etapa por debajo de la impedancia mínima que admite: se calienta, entra en protección o se avería.

Modos de funcionamiento

1. Estéreo: cada canal amplifica su propia entrada.
2. Paralelo (mono): una sola entrada alimenta los dos canales, que siguen amplificando por separado.
3. Puente (bridge): los dos canales se combinan para mover un solo altavoz con mucha más potencia (del orden del doble de tensión). La etapa "ve" la mitad de la impedancia real del altavoz, así que hay que respetar la impedancia mínima del modo puente, que es mayor.

Cajas acústicas

Un altavoz sin caja sufre cortocircuito acústico: la onda que sale por detrás del cono, en contrafase, anula a la de delante en las frecuencias graves. La caja separa las dos caras.

• Caja cerrada: aísla la parte trasera. Respuesta limpia pero menos eficiente en graves.
• Bass reflex: la caja tiene un conducto (puerto) sintonizado que aprovecha la radiación trasera para reforzar los graves en torno a la frecuencia de sintonía. Más rendimiento, a costa de algo de precisión.

Tipos de altavoz

Según el margen de frecuencias que reproducen: subgraves, graves (woofer), medios y agudos (tweeter). Por eso se combinan en cajas de varias vías, donde un filtro de cruce (crossover) manda a cada altavoz su parte del espectro.

Especificaciones

• Sensibilidad: presión sonora que da el altavoz con 1 W a 1 m. Cada 3 dB más de sensibilidad equivalen a duplicar la potencia de la etapa.
• Impedancia: normalmente 4, 8 o 16 Ω.
• Ángulo de cobertura: ángulo en el que la respuesta cae 6 dB respecto al eje. Un ejemplo habitual es 100° en horizontal y 60° en vertical.
• Potencia acústica necesaria: se calcula a partir del nivel que se quiere en la audiencia, la sensibilidad del altavoz y la distancia (la presión cae 6 dB cada vez que se dobla la distancia, en campo libre).

Directividad

• Proporcional o progresiva: un cono controla la dispersión de las frecuencias cuya longitud de onda es igual o menor que su diámetro. Por encima de esa frecuencia, la cobertura se reduce a la mitad cada vez que se dobla la frecuencia. Por debajo, el altavoz es prácticamente omnidireccional.
• Constante: con una bocina de directividad constante se mantiene el mismo ángulo en todo el rango útil. Las cajas de line array tienen Q constante en horizontal y Q progresivo en vertical.

Pasivo y activo; autoamplificado o no

Son dos preguntas distintas, y confundirlas es un error frecuente:

1. ¿Dónde está el filtro de cruce?
   • Pasivo: bobinas y condensadores, sin alimentación, colocados después de la amplificación. Una sola etapa mueve todas las vías.
   • Activo: la señal se divide en vías antes de amplificar, y cada vía tiene su propio canal de potencia (vías activas).
2. ¿Lleva la amplificación dentro?
   • No autoamplificado: necesita etapa externa.
   • Autoamplificado: lleva etapa (y a menudo procesador) integrada; recibe señal de línea y alimentación eléctrica.

Lo habitual es que las cajas pasivas sean no autoamplificadas y las activas autoamplificadas, pero no siempre coincide: existen cajas autoamplificadas con filtro pasivo y sistemas activos con etapas externas.

Conectores

• speakON: señal de potencia hacia altavoces no autoamplificados. De 2, 4 u 8 polos; con 4 polos se pueden llevar dos vías por un solo cable (sistemas biamplificados).
• powerCON: alimentación eléctrica de equipos (hasta 20 A), con versiones para encadenar la alimentación de varias cajas.

Son parecidos a la vista pero incompatibles a propósito: sus guías están giradas para que no se pueda conectar potencia de altavoz en un zócalo de red ni al revés.

Conexión de altavoces

No autoamplificados: serie y paralelo

• Serie: las impedancias se suman. Dos cajas de 8 Ω = 16 Ω.
• Paralelo: la impedancia baja. Dos cajas iguales de 8 Ω = 4 Ω; en general, Z = Z / n para n cajas iguales.

El paralelo es lo más habitual, y el límite de cajas lo pone la impedancia mínima de la etapa: con cajas de 8 Ω y una etapa estable a 4 Ω, dos por canal.

Un sistema no autoamplificado puede ser de vías pasivas (una etapa y el filtro dentro de la caja) o de vías activas (un crossover activo separa las vías y cada una va a su propio canal de etapa; con speakON de 4 polos basta un cable).

Autoamplificados: encadenar señal de línea

Aquí no se encadena potencia sino señal de línea, y la entrada de una caja autoamplificada tiene una impedancia muy alta (unos 10.000 Ω o más), frente a los 4-16 Ω de un altavoz. Por eso se pueden encadenar muchas.

Para mantener calidad profesional, el número máximo de cajas encadenadas es:

N máx = impedancia de entrada de la caja / (10 × impedancia de salida de la mesa o procesador)

Es la regla del puente de impedancias: la carga debe ser al menos diez veces la impedancia de la fuente para no perder nivel ni respuesta.