Amplificadores

La tarea de un amplificador de audio es tomar una pequeña señal y hacerla más grande, sin añadirle ningún tipo de cambio. Esta es una tarea exigente, ya que

un sonido musical generalmente contiene varias frecuencias, todas los cuales deben ser amplificadas por el mismo factor para evitar cambiar la forma de la onda y por lo tanto la calidad del sonido. Un amplificador que multiplica las amplitudes de todas las frecuencias por el mismo factor, se dice que es lineal. Las desviaciones de linealidad conducen a diversos tipos de distorsiones.

Los detalles sobre el funcionamiento de los amplificadores están enmarcados en el campo de la electrónica, pero para los propósitos de audio por lo general, se puede decir que los actuales amplificadores de audio comerciales son tan buenos que rara vez el funcionamiento normal de un amplificador, limita la fidelidad de un sistema de reproducción de sonido. Debe asegurarse de que el amplificador puede proporcionar suficiente potencia para alimentar los altavoces existentes, por lo demás, los amplificadores son normalmente uno de los elementos mas fiables de un sistema de sonido.

Distorsión del Amplificador

Para evitar la distorsión, las amplitudes de todas las frecuencias dentro del rango de funcionamiento del amplificador, deben ser amplificadas por el mismo factor. Un amplificador que satisface este requisito se dice que es perfectamente lineal. Si los picos de la forma de onda se recortan, esto da lugar a lo que se denomina distorsión armónica. Otro tipo de distorsión es la distorsión de intermodulación, que ocurre cuando diferentes frecuencias en la mezcla de señales producen frecuencias suma y diferencia, que no existían en la señal original. La distorsión transitoria ocurre cuando los componentes del amplificador no pueden manejar la velocidad de cambio de la señal, por ejemplo, en los rápidos ataques de percusión. También hay distorsión de intermodulación transitoria (TIM) a los que son susceptibles los circuitos integrados modernos. Para su linealidad, tales circuitos dependen de la realimentación, pero los retardos en esta, pueden causar distorsión de intermodulación en los rápidos transitorios de la señal.

Distorsión Armónica

Un tipo común en la distorsión del amplificador se denomina distorsión armónica. Puede surgir si algún componente del amplificador, recorta los picos de la forma de onda. Una especificación común en los amplificadores de alta fidelidad es la distorsión armónica total. En los amplificadores de alta calidad, esta distorsión puede ser inferior al 1%, o incluso menos de 0,5% desde 20-20.000 Hz.

En el diagrama, la entrada es una sola frecuencia (onda sinusoidal pura), pero la forma de onda de salida está recortada por el amplificador. El resultado es que frecuencias armónicas que no están presentes en la señal original, se producen en la salida (distorsión armónica). Esta distorsión armónica contiene sólo armónicos impares si el recorte es simétrico. Por ejemplo, una onda onda cuadrada geométrica, tiene sólo armónicos impares, y al recortarse la señal, se aproxima mas a una onda cuadrada en lugar de una onda sinusoidal.

El espectro de frecuencias de la derecha se ha medido a la salida de un amplificador particular, impulsado por encima de su potencia nominal. El espectro tiene una salida con una mayor cantidad de armónicos impares que de armónicos pares, pero el hecho de que esten presentes los armónicos pares, sugiere que la distorsión no era simétrica con respecto a la forma de onda.

Un amplificador puede decirse que es lineal si la tensión de salida es estrictamente proporcional a la señal de entrada. Cualquier no linealidad, tales como las derivadas de los mismos dispositivos semiconductores, dará lugar a una distorsión armónica. Tales defectos en el funcionamiento de los dispositivos se pueden minimizar mediante el uso de realimentación negativa en el circuito, siempre que la salida no esté potenciada hasta el punto de saturación.

Los gráficos de los espectros de frecuencia, tales como los aquí ilustrados pueden ser importantes herramientas de diagnóstico y de investigación. La conversión de una señal procedente de un gráfico función del tiempo a un gráfico función de frecuencia se llama análisis de Fourier y un gráfico común de estos, es la Transformada Rápida de Fourier o FFT de la señal.

Distorsión de Intermodulación

La no linealidad en los componentes del amplificador causa una mezcla de componentes de frecuencia que da lugar a la formación de ondas de frecuencias suma y diferencia. Esta distorsión de intermodulación es particularmente problemática en la reproducción de música, ya que genera frecuencias que no estaban presentes en la música original y por tanto son muy notables. La distorsión armónica también puede ser grave, pero al menos el sonido musical, probablemente ya tenían estos armónicos presentes como parte del contenido de armónicos del sonido, por lo que se puede tolerar con un mayor grado que la distorsión de intermodulación.