Especificaciones Técnicas de los Altavoces

Conviene tener un conocimiento claro de las características técnicas de los altavoces que se emplean, con tal que se ajusten a los amplificadores que se utilicen y a las frecuencias que deban reproducir. Las características que normalmente debe especificar el fabricante son la impedancia, la respuesta en frecuencia, la potencia, la sensibilidad, la direccionalidad, y la distorsión por intermodulación.

Impedancia

Se conoce como impedancia la oposición al paso de una corriente eléctrica alterna por parte de un circuito eléctrico. Como la señal de audio tiene ciclos positivos y negativos, su comportamiento es muy parecido al de la corriente alterna, aunque su voltaje varíe constantemente según la propia señal musical. Esto significa que la impedancia en un altavoz no es fija, ya que varía con la frecuencia que reproduce. Así pues, se conoce como impedancia nominal de un altavoz al valor mínimo que ésta presenta, y corresponde al valor más bajo de impedancia que sigue al pico de resonancia (figura 16).

Figura 16

La impedancia se mide en ohmios, y nos indica la habilidad del altavoz para aprovechar la potencia que le entrega el amplificador. Por ejemplo, si una etapa de potencia entrega 100 vatios a 8 ohmios, un altavoz con una impedancia nominal de 8 ohmios puede usar 100 vatios, mientras que otro altavoz con 16 ohmios de impedancia solo podrá utilizar 50 vatios. Por la misma regla de tres se podría pensar que utilizando altavoces con una impedancia de 4 ohmios podríamos extraer del amplificador 200 vatios de potencia; esto es cierto pero no es nada aconsejable. 

Si unimos a un amplificador altavoces con una impedancia más baja que éste aparecerá un flujo excesivo de corriente entre la etapa y los altavoces, debido a la menor resistencia de estos últimos. Ello puede provocar serios daños en los componentes del amplificador, e incluso en el propio motor del altavoz, debido a la sobrecarga.

Las impedancias  más usuales, tanto en altavoces como en etapas, son las de 4, 8 y 16 ohmios. Cuando tengamos alguna duda respecto a la impedancia de algún altavoz, bastará con colocar los terminales de un tester en los bornes del altavoz, y observar la lectura que éste nos da (antes habremos puesto el tester preparado para la lectura de baja impedancia); el resultado corresponderá con la impedancia nominal del altavoz.

Respuesta en frecuencias

La banda de paso (o respuesta en frecuencias) de un altavoz nos informa sobre el comportamiento de un altavoz según las frecuencias que reproduzca; dicho de otro modo, es la extensión del espectro sonoro que un altavoz es capaz de reproducir sin distorsión apreciable.

De hecho, el espectro que abarcan todas las frecuencias audibles es demasiado amplio para que un sólo altavoz proporcione una reproducción adecuada, ya que esto equivaldría a una respuesta que cubriera todo el espectro sin distorsión. Por esto, tanto en los sistemas profesionales como en los domésticos, se trabaja con diversos altavoces, cada uno de los cuales se destina a reproducir un margen de frecuencias concreto. Una curva de respuesta en frecuencias de un sistema de altavoces se especifica, por ejemplo, de la siguiente forma: 40 Hz.-18000 Hz. (+/-3 dB). Esta indicación nos informa que estos altavoces reproducen todas las frecuencias comprendidas entre estos valores, con una desviación máxima de 3 decibelios respecto a la señal de audio original. (Figura 17)

Figura 17

Esta curva nos ilustra sobre la forma específica como los altavoces responden a la señal de audio. Cuanto más recta sea la curva, mayor será la fidelidad de los altavoces a la señal musical. Los picos y los valles que muestre esta curva son los responsables de la coloración musical.

Un pico en las altas frecuencias producirá una respuesta sonora más brillante, mientras que un pico en el extremo de los tonos bajos proporcionará una respuesta más contundente sobre estas frecuencias.

Un valle -o caída- de la curva de respuesta en la zona de las frecuencias medias acarreará una respuesta pobre de las voces, pudiendo llegar a hacerse ininteligibles. Todos estos fenómenos de coloración musical son indeseables en unos buenos altavoces, ya que "interpretan" la señal de audio según su curva de respuesta en lugar de reproducirla fielmente; no obstante, la existencia de pequeños valles o picos en la curva de cualquier altavoz es normal, mientras no exceda los limites prefijados.

Directividad

Este parámetro nos muestra las características direccionales que un sonido toma al ser irradiado desde el altavoz, respecto a una frecuencia determinada. En general los sonidos graves tienen tendencia a repartirse en todas direcciones, mientras que los más agudos se concentran en torno al eje del altavoz. (Fig 18)

Figura 18

Como norma general se especifica el ángulo de difusión vertical y el horizontal respecto al eje del altavoz. Cuando se trata de una caja que contiene varios altavoces distintos es conveniente conocer la directividad de cada uno de los altavoces por separado; para saber con precisión cual será la cobertura real de estas cajas según frecuencias.

Un sistema para mostrar gráficamente la característica direccional de un altavoz es el mostrado en la figura 19. Siguiendo las líneas de respuesta en frecuencias obtendremos un idea muy clara sobre el comportamiento del altavoz a todas las frecuencias, y de como decrece la intensidad de éstas conforme el oyente se aleja del eje longitudinal del altavoz. Con esta gráfica se obtiene una detallada información sobre la dispersión desde tres ángulos distintos; por ello es bastante utilizada en los altavoces destinados a sistemas de potencia.

Figura 19

Otro método muy usual para describir la directividad de un altavoz es mediante el diagrama polar. En la figura 20 se muestra la cobertura vertical y horizontal de un altavoz, tomando como base tres frecuencias distintas, para así tener una información más exacta del comportamiento de éstos.

Figura 20

Sensibilidad

La sensibilidad de un altavoz puede ser expresada de diversas maneras, si bien la más usual es en decibelios SPL a un metro delante del altavoz, que recibe una señal de audio de 1 Vatio. Lo cierto es que pueden darse algunas diferencias en la forma de mesurar este parámetro, dependiendo del fabricante, ya que según el caso el micrófono se coloca a un metro de uno u otro altavoz (Cuando se trata de una caja con varios altavoces); variando entonces el valor obtenido.

También es interesante, para tener una idea clara de como se ha obtenido la lectura de la sensibilidad, conocer el tipo de señal que se ha inyectado en el altavoz; ya que si bien suele ser sinusoidal de una frecuencia determinada también puede abarcar una banda amplia de frecuencias, y en ambos casos los resultados son distintos.

En cualquier caso es necesario que se especifique el voltaje de esta señal y la impedancia con que se trabaja, para así poder calcular con precisión la potencia del altavoz.

Un incremento de 3 dB en la sensibilidad de un altavoz es similar a doblar la potencia de la amplificación. Si tenemos dos altavoces, y uno de ellos tiene una sensibilidad 3 dB superior al otro, el más sensible precisará de la mitad de potencia en amplificación que el segundo para obtener el mismo nivel de potencia acústica, mesurada en el eje del altavoz. Es interesante, pues, que la sensibilidad del altavoz sea lo más elevada posible, para obtener con la misma potencia de amplificación una mayor presión sonora.

Potencia

Este dato nos indica el valor máximo de potencia electrónica que un altavoz puede admitir, sin que éste sufra desperfectos. No obstante, algunos fabricantes mencionan en sus folletos unas potencias superiores a las que en realidad poseen: Los conceptos "potencia musical", "potencia de pico" o "potencia continua" pueden confundir al usuario, ya que los valores que toman estas "potencias" difieren notablemente entre sí.

 

• Potencia continua. Se refiere a la potencia media consumida por el altavoz; es la potencia eléctrica que puede recibir, de forma continuada, la bobina de un altavoz sin que ningún componente del mismo deje de funcionar correctamente. Es el valor más fiable de potencia, y también el que da una cifra más baja.

• Potencia del programa. Es la potencia máxima que entrega el altavoz cuando reproduce una serie de ondas senoidales que guardan cierta similitud con un programa musical. Este valor suele ser mayor que el de potencia continua, pero desafortunadamente no existe un programa estándar para realizar esta mesura, y cada fabricante utiliza sus mediciones distintos tipos de ondas, haciendo imposible la comparación entre altavoces de diversos fabricantes.

• Potencia de pico. Se refiere a la potencia máxima que un altavoz puede entregar durante un lapso de tiempo muy corto, y así reproducir correctamente señales transitorias muy breves que pueden ser más potentes que el resto del programa musical. La potencia de pico (o de cresta) está limitada por la excursión que pueda efectuar el diafragma, o por la capacidad del motor en el altavoz. La cifra de esta potencia siempre es más elevada que la continua, con un valor aproximado del doble de esta última; así un altavoz que entregue 100 W de potencia continua (ó eficaz) puede llegar a entregar 400 W de potencia de pico durante unos breves instantes.

• Potencia EIA. Utilizando una señal que reproduce un ruido conteniendo varias frecuencias se mide la potencia EIA. Las frecuencias que componen este ruido son muy parecidas a las que contiene una señal musical, y están especificadas por la EIA (Electronic Industries Association). Esta cifra está muy cercana al nivel de la potencia continua. Así, un altavoz que entregue 100 W EIA tendrá la misma potencia que otro que entregue 400 W de pico. Los valores de potencia que tenga un altavoz nos indican cual es el tipo de amplificador más conveniente para trabajar en conjunto. Un amplificador con escasa potencia (en comparación con el altavoz) no tendrá suficiente capacidad para que los altavoces trabajen a pleno rendimiento; si se fuerza al máximo el potenciómetro del amplificador para obtener el volumen deseado aparecerán armónicos que no están en el programa original, y pueden perjudicar el motor del altavoz. Por otro lado, un amplificador demasiado potente puede originar en los altavoces movimientos del diafragma excesivos, que pongan en peligro la integridad de los mismos.

• Potencia RMS. Las siglas RMS son la abreviación de Root Mean Square (Promedio de la raíz cuadrada); y se utiliza para describir el nivel de una señal de audio. Su valor corresponde al promedio de los voltajes que se originan cuando una onda senoidal pasa por un altavoz. La potencia RMS coincide, en la práctica, con la potencia continua. Es pues una cifra fiable para conocer las prestaciones de cualquier altavoz.

Distorsión por intermodulación. Distorsión armónica. La señal musical es muy compleja, y en todo sistema de amplificación es preciso que los sistemas de altavoces puedan reproducirla sin añadir ni excluir frecuencias. Puede suceder que según las condiciones con que esté trabajando, dos o más frecuencias presentes en el programa original generen otras frecuencias extras que no estaban antes, y que al no ser múltiplos de los tonos musicales originarios generan una distorsión.

A esto se le llama distorsión por intermodulación; y suele ocurrir cuando un diafragma se mueve en los límites de su excursión, o cuando la bobina del altavoz está saturada debido a un exceso de señal.

Puede suceder también que debido a la propia estructura del altavoz, éste genere frecuencias que no son múltiplos de la señal musical; a este tipo de distorsión se le denomina armónica. Este tipo de distorsión suele aumentar a medida que disminuye la frecuencia; no es pues una distorsión de tipo lineal, aunque para representarla se utiliza un porcentaje, tal como se hace también para representar la distorsión por intermodulación. Así pues un altavoz que presente una distorsión armónica de un 0'05% es preferible a otro que acredite un 0'30% en el mismo parámetro.

Carles P. Mas