Enciclopedia de Audio

7/27/2019 Enciclopedia de Audio

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SABER

ELECTRONICAEDICION ARGENTINA

Rep. Argentina - $14

Por: Ing. Horacio D. Vallejo

A m p lific a d o re sPre a m p lific a d o re sEc ua liza d o re sPa rla nte sC a ja s A c stic a sRe p rod uc tore s d e C DEta p a s d e Po te nc iaM inic o m p o ne nte s


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Editado por:

Editorial Quark S.R.L.Herrera 761 (1295) Buenos Aires - Argentina

Mayo de 2000

Director: Horacio D. Vallejo

Produccin: Pablo M. Dodero

Impresin:

Imprenta Rosgal - Montevideo - Uruguay

Queda hecho el depsito que previene la ley

11723

Distribucin en Capital:

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3258, Buenos Aires

Distribucin en el interior:

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Esta obra es una compilacin de temasEsta obra es una compilacin de temas

coordinados por el Ing. H. D. Vcoordinados por el Ing. H. D. Vallejo.allejo.

Enc ic lop e d ia d e A ud io

In t roduccin

Cuando me propuse editar esta obra pens

que deba mantener el espritu del Curso Com-pleto de Audio & Hi-Fi, publicado en 1991 y reedi-tado en 1996. Ambos textos siguen tan vigentescomo en su fecha de aparicin, pero una enci-clopedia debe contener informacin variada ydar detalles de otras obras que permitan ampliarcada tema. En un principio pensamos en incluir loscontenidos de los libros Curso Completo de Audio,Electrnica Aplicada y Equipos de Audio Moder-nos pero decidimos que ello incrementara excesi-

vamente el costo de la obra y que es posible queUd. ya tenga dichos ttulos (o alguno de ellos). Poreste motivo, decidimos confeccionar una guacon abundante contenido y una diagramac ingil que permite el mayor aprovechamiento deespacio; el resultado es este tomo que est leyen-do.Dividimos la obra en cuatro captulos que desta-can los aspectos ms importantes del audio, que

van desde las caractersticas del sonido hasta eldiseo de divisores de frecuencia, sin eludir ampli-ficadores, preamplificadores y todas las etapas re-lacionadas con los equipos convencionales. Tam-bin se incluye un Tomo de Coleccin que pre-senta una Gua de Fallas y Soluciones en Minicom-ponentes, el Service en Etapas de Potencia deAudio y la Construccin de una Etapa de Poten-cia de Audio.Por ltimo, le entregamos uno de los tres libros re-

comendados para ampliar informac in.Dems est decir que si Ud. ya tiene dicho textopuede canjearlo, sin costo, en nuestras oficinas deHerrera 761 (1295), Capital Federal, Argentina, oenviarlo por correo junto con estampillas, paragastos de correo y le enviaremos a su domicilio ellibro que le agrade.

El texto que acompaa esta obra, editado con anterioridad, complementa los conocimientos que pre-

cisa para aprender el tema completamente. Si Ud. ya lo posee, puede cambiarlo en nuestras oficinaspor otro libro a su eleccin; si se toma esa molestia, le obsequiaremos otro texto. Si reside en el in-terior, enve el libro a nuestras oficinas y le remitiremos el que pida a su domicilio.


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1.1 . El o do hum a no y la m sic aLa base de toda seal de audio, cualquiera quesea su origen, su medio de transporte o su platafor-ma analgica o digital, es el odo humano con to-das sus virtudes y con todas sus limitaciones. En lafigura 1 vemos en un corte transversal el aspectode este rgano tan exquisito del cuerpo humano.La respuesta del odo frente a las seales acsti-cas, vocales o musicales, no es del todo parejo.Existen importantes limitaciones en cuanto a la fre-cuencia de los sonidos que llegan a nuestros odosy son captados o no de acuerdo a una curva derespuesta del umbral de audicin. En la figura 2 ve-mos la curva normalizada de este umbral, pero lamisma puede cambiar en forma individual deacuerdo a la edad, el sexo y el entrenamiento deloyente y adems tambin de acuerdo a muchascondiciones ambientales que influyen en formamuy importante en la audicin.

La msica, a pesar de tratarse de una expresinartstica de variaciones infinitas, es sin embargouna de las disciplinas mejor organizadas y con ma-yor contenido matemtico que podemos imagi-

nar. Esto es desde luego imprescindible si analiza-mos el problema ms a fondo, ya que sin esta or-ganizacin interna tan rigurosa sera imposible lo-grar reproducciones musicales fieles al compositora travs de los tiempos y los instrumentos musica lestan variados en diferentes pocas. El secreto deeste aspecto tan riguroso es la escala musical queen la cultura occidental se caracteriza por estardividida en octavas que poseen 12 notas cada

una. En cada octava las notas poseen una fre-cuencia del doble o de la mitad de la anterior oposterior. El punto de partida es la nota LA de 440hertz y las notas se distancian una de otra con unfac tor k que surge de la misma definicin de la oc-tava.

k =122 = 1,059463094359

Con este valor de k y con la frecuencia de refe-rencia f = 440 hertz, la escala central tiene los si-guientes valores de frecuencia en sus notas. La fre-cuencia de las dems notas puede derivarse delos valores indicados de LA = 440Hz y del factor k.En la Tabla 1.1 indicamos la nomenclatura de lasnotas en el sistema italiano, alemn y americano.En la argentina se usa el sistema italiano.

TABLA 1.1. Las no ta s de la esca la m usica l.Nomenc latura del sistema Frecuenc ia en hertz

I ta l ian a A lem an a Am er ica n a F rmu la V a lo r DO C C 440 x k -9 262

DO # C # C # 440 x k -8 277RE D D 440 x k -7 294RE# D# D# 440 x k -6 311MI E E 440 x k -5 330FA F F 440 x k 4 349FA # F# F# 440 x k -3 370SOL G G 440 x k -2 392SOL# G # G # 440 x k -1 415LA A A 440 x k 0 440

Introduccin al Audio

Enciclopedia de Audio 1

I n t rI n t r o d u c c i no d u c c i n

a l A u d i oa l A u d i oLa base de toda seal de audio, cualquiera que sea su origen, su medio de transporte

o su plataforma analgica o digital, es el odo humano con todas sus virtudes y con

todas sus limitaciones. A continuacin, veremos todo lo referente al mecanismo porel cual podemos discernir entre diferentes sonidos.

Cap tu l o 1Cap tu l o 1

Captulo escrito por el Prof. Egon Strauss


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LA# A # A # 440 x k 466SI H B 440 x k 2 494DO C C 440 x k 3 524

En principio todos los sonidos se manifiestan co-mo cambios de presin del aire que nos rodea. En

la presencia de equipos de audio, el odo reaccio-na a las minsculas variaciones de presin queprovienen de un transductor acstico que transfor-ma variaciones de seales elctricas en variacio-nes de presin de aire. Este transductor es el alto-

parlante que forma parteineludible de todo sistemade audio electrnico.

El altoparlante recibeuna seal elctrica, la se-

al de audio, y la transfor-ma en vibrac iones del aireque rodea el parlante yque llena el ambiente enel cual acta. Bajo unpunto de vista tcnico po-demos manifestar que elparlante es un transductorque recibe una seal querepresenta una tensin enfuncin del tiempo y la

transforma en otra expre-sin equivalente que re-presenta una presin enfuncin del tiempo. Estapresin mueve el aire ymover aire parece fcil, elproblema es que todo elproceso descrito debeefectuarse en concordan-cia con las caractersticasdel odo y del cerebro hu-

mano que son en realidadlos destinatarios finales deesta seal de audio y delas vibraciones del aireque producen a travsdel altoparlante.

Si analizamos el proble-ma bajo este aspecto, derepente la situacin secomplica debido a las ca-

2 Enciclopedia de Audio


Figura 1

Figura 2


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ractersticas anatmicamente complejas y fisiol-gicamente delicadas del odo humano y delasombroso alcance que posee.

Si enunciamos nicamente las prestaciones delodo nos parecen bastante simples: el rango defrecuencias se ubica en las 10 octavas y el rango

dinmico, expresado como rango de potenciasrespecto del nivel de presin sonora (SPL = soundpressure level), es del orden de los 110 a 120dB. Sinembargo, si profundizamos la lectura de estos va-lores un poco, veremos que cada octava duplicalas frecuencias de la anterior y que por lo tanto 10octavas implican un rango de 210 = 1024 veces,aproximadamente de 20 a 20.000 hertz. Por otraparte un rango dinmico de 120dB significa una di-ferenc ia de nivel entre el sonido ms dbil y el msfuerte que podemos percibir, de unas 1012 veces,un milln de millones de veces. Estos valores tanelevados en escalas lineales son reducidos por eluso de una escala exponencial en la relacin defrecuencia y octava y de una escala logartmicaen la escala de potencias. Cada 10dB en esta lti-ma escala significa una presin SPL diez veces ma-yor. Para una reproduccin sonora en el hogar sepuede considerar como valor normal en el hogarunos 95dB de SPL y en este caso pueden presen-tarse picos de potencia en pelculas con explosio-nes, choques de automvil y otros efectos sonoros,de 105dB. El valor arriba mencionado de 120dB no

es aconsejable de ninguna manera y puede pro-ducir daos a la capacidad auditiva de las perso-nas. Ms adelante veremos que los niveles de 95 a105dB de SPL pueden lograrse en una sala del ho-gar grande c on potencias de 20 a 35 Watt por ca-nal.

A todo ello se agrega que el aire que debe mo-verse por medio de la actuacin del parlante seexpresa en dimensiones cbicas de litros, lo quetambin implica un incremento exponencial de lapresin necesaria.

1.2 . El o do hum a no y los a l top a rla ntesPara cumplir cabalmente con estos requisitos el

altoparlante debe cumplir ciertas normas cons-tructivas. Veamos entonces como debe estarconstruido el altoparlante bsico para poder ha-cer frente a estas exigencias y sobre todo, cualesson los puntos ms dbiles en este tipo de cons-truccin. En la figura 3 vemos el aspecto de un al-

toparlante, en corte transversal que permite apre-ciar los aspectos constructivos ms importantes deeste componente tan importante.

Se observa la bobina mvil con su soporte comoelemento receptor de la energa elctrica de laseal de audio y adosado a ella el cono que trans-forma esta energa elctrica en energa mecnicay acstica por la interaccin entre el campo mag-ntico del imn c on sus piezas polares y la corrien-te que circula en la bobina mvil. El conjunto debobina mvil, imn y cono es el centro energticodel altoparlante y su rendimiento depende princi-palmente de la interaccin de estos componen-tes. El campo magntico debe ser lo ms fuerteposible para lograr un rendimiento eficiente y paraello se usan materiales especiales que abarcandesde aleac iones metlicas como el Ferroxdure, elAlnico (aleacin de aluminio, nquel y cobalto) yotros, hasta compuestos cermicos totalmente sin-tticos basados en neodimio, estronc io, bario uotros.

Las piezas polares son de acero de a lta calidadque rodean la bobina mvil con su forma de so-porte de diferentes materiales (papel, aluminioetc.) e inducen en el reducido espacio del entrehierro el campo magntico nec esario para los par-

lantes del tipo dinmico.Adosado a la bobina mvil se encuentra el cono

cuyo material cumple la funcin de actuar comopistn en este mecanismo electromecnico acstico. Es ah donde comienza el primer obst-culo aparente del sistema. Si bien se estn usandolos ms diferentes materiales para el cono, el mis-mo no puede responder en forma uniforme y pa-reja ante cualquiera de las ms de mil frecuencias



Fig. 3


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que se pueden presentar en la bobinamvil. Cada frecuencia posee una lon-gitud de onda especfica, resultado dela conoc ida expresin L = v/f, dondeL es la longitud de onda en metros,v es la velocidad de propagacin

del sonido en el aire (unos 340 metros) yf es la frecuenc ia en hertz. En la Tabla1.2 vemos las longitudes de onda apro-ximadas para tonos de diferentes fre-cuencias.

TABLA 1.2. LONGITUD DE ONDA DE DIFERENTES TO-

NOS.

FREC UEN CIA f LO N GITUD DE O N DA L30 hertz (Hz) 11,33 metros (m)50Hz 6,80 m100Hz 3,40 m200Hz 1,70 m400Hz 0,85 m1000Hz 0,34 m4000Hz 0,085 m

En la propagacin, difusin e irradiacin de lasdiferentes frecuencias existe una influencia nota-ble entre la longitud de onda y las dimensiones delcono y de otros accidentes ambientales. Mientrasla longitud de onda es mucho mayor que las di-mensiones del cono, el mismo se comportar co-

mo un pistn verdadero y los tonos de esta fre-cuencia sern irradiados en forma completamen-te homognea y pareja. Sin embargo, cuando lalongitud de onda es comparable c on las dimensio-nes del cono, esta irradiacin puede sufrir inconve-nientes debido a que una parte del cono recibiruna frecuencia, mientras que otra estar recibien-do una frecuencia diferente. Esto produce desdeluego una ruptura en la continuidad acstica, conun efecto audible en la msica irradiada.

En cuanto a los materiales usados para la cons-

truccin del cono, debemos destacar que el ma-terial ms usado en el aspecto histrico y tcnico,sigue siendo el papel, sobre todo con diferentes ti-pos de tratamiento que otorgan mayor o menorgrado de elasticidad o solidez al cono, segn eluso concreto del mismo en woofers o squawkers(tonos graves y medios). Para el uso en los tweetersde tonos agudos, se usa con mucha frecuenciaconos metlicos, algunos con diferentes formas,

no cnicas sino esfricas. No obstante esta formael cono o domo sigue comportndose comopistn para movilizar la masa de aire circundante.En algunos casos se insiste en un comportamientoesfrico, pero esto no es rigurosamente correcto,ya que una esfera debiera expandirse o contraer-se en proporcin a su distancia de la posicin dereposo y ello obviamente no es as. Tanto un co-no como un domo actan como pistones.Con respecto a los domos debemos sealar quelos mismos tienen su bobina mvil adosada al di-metro perifrico del conjunto y no a su centro co-mo las membranas de forma cnica por motivosfcil de visualizar. El domo tiene su zona centralalejada del rea dedicada a la fijacin de la bo-bina mvil. Queda disponible slo el borde externopara la fijacin de esta bobina. Este es uno de losmotivos por el cual el dimetro de los tweeter con

domo rara vez supera 1 pulgada (25 mm).Para reduc ir o eliminar el efecto de ruptura acs-

tica es necesario dividir el rango total audible de10 octavas en subrangos con predominanc ia o ex-clusividad de ciertas frecuencias. Una divisin entres rangos es habitual, tal como vemos en la figu-ra 4. En este caso se designa a los diferentes gru-pos de parlantes con nombres especiales: los par-lantes para frecuencias bajas son los woofer, losparlantes para tonos de frecuencia media son lossquawker, y los parlantes para tonos agudos son los

tweeter. Los lmites entre cada grupo no son valo-res fijos y dependen en gran parte del diseo delequipo, pero los valores ms frecuentes son los si-guientes: el cruce (crossover) entre woofer ysquawker est en los 300 a 600 hertz, mientras queel cruce entre squawker y tweeter est en los2.000 a 4.000 hertz.

Existe un cuarto tipo de parlantes, los subwoofer,cuyo rango de operacin est por debajo de los



Fig. 4


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150 hertz, aproximadamente. Debemos recordarque las nuevas plataformas de msica digital, co-mo el disco DVD y tambin la televisin digital DTV,pueden funcionar con 6 canales discretos (separa-dos) de audio y en este caso uno de estos seis ca-nales lleva exclusivamente la informacin para el

subwoofer.Cuando se usan estos tres o cuatro grupos deparlantes, es necesario alimentarlos con las fre-cuencias que corresponden a su rango de accin.Si un tweeter recibe no slo las frecuenc ias altas, si-no tambin otras mucho ms bajas, pueden intro-ducirse distorsiones muy difciles de esconder acs-ticamente. Para lograr, entonces, una divisin defrecuencia adecuada se recurre a los divisores defrecuencia, que dan paso slo a las frecuenciasdeseadas para cada grupo de parlantes. Se pue-de usar tambin amplificadores separados paracada grupo, lo que mejora an ms el efecto be-neficioso de la divisin de frecuencias, si bien acosto de un precio ms alto del equipo. En unequipo del tipo HiFi o High End, este incrementodel costo es casi inevitable. En algunos casos seusan circuitos de cruce activos y no pasivos parareducir el aspec to costos y como solucin interme-dia.

Cuando se usan varios parlantes en forma con-junta, alimentados de un mismo amplificador osimplemente en forma simultnea, resulta necesa-

rio evitar una interaccin nociva entre el patrn deradiac in de c ada uno de ellos. En estos casos esnecesario tomar en cuenta la polaridad de la co-nexin de la bobina mvil de cada uno de ellos,ya que esta conexin afecta la fase de la sealirradiada. Parlantes conectados con la fase inco-rrec ta influyen en forma muy negativa sobre la ca-lidad y el volumen sonoro del conjunto. Una de lasmedidas aconsejadas en toda instalacin de tea-tro del hogar o de equipos de HiFi, es observar ycontrolar cuidadosamente este aspec to.

Para lograr una reproduccin acstica de altacalidad, es importante tambin tomar en cuentalos gabinetes, dentro de los cuales estn ubicadoslos parlantes, y asimismo las condiciones acsticasdel ambiente dentro del cual actan. En cuanto alos gabinetes acsticos existen diferentes varian-tes, pero todos ellos tienen una funcin bsica queconsiste en separar en forma eficiente la radiacinfrontal de la radiacin posterior del cono del par-

lante. Como ambos tienen fase opuesta, se correel riesgo de efectos de distorsin muy serios si sepretende usar parlantes sin gabinete o baffle. Elefecto final depende de la frecuencia y potenciaen juego, pero para una reproduccin sonora co-rrecta es imprescindible un montaje adecuado de

los parlantes. Para evaluar el comportamientoelctrico, mecnico y acstico de un altoparlanteno es suficiente basarnos en una evaluacin pura-mente emprica por medio de nuestros odos, tam-bin es necesario determinar ciertos parmetrosfuncionales que enumeramos a continuacin. Lohacemos solo a ttulo informativo, debido a que lamayor parte de ingenieros, tcnicos y oyentes nodispone del instrumental necesario para efectuaruna medicin numrica confiable. Sin embargoconsideramos que el conocimiento de estos par-metros puede ser til para la evaluac in compara-tiva de las especificaciones de varios parlantes.

Adems de la gama de frecuencia que el par-lante abarca supuestamente y del SPL (nivel depresin sonora), ya mencionado anteriormente,debemos evaluar los siguientes parmetros: la fre-cuencia de resonancia del parlante en aire libre(Fs), el factor de mrito Q mecnico (Qms), el fac-tor de mrito Q elctrico (Qes), el factor de mritototal calculado (Qts), el volumen de aire que tienela misma compliancia que la suspensin del par-lante (Vas), el factor de fuerza magntica del mo-

tor (BL), la inductancia de la bobina mvil (LE), lamasa mvil (Mmd), la compliancia mecnica(Cm) y la resistencia mecnica (Rm). Muy pocosparlantes son ofrec idos con todas estas carac ters-ticas en forma explcita, pero en caso de ver algu-nas de ellas en algn folleto no est dems de sa-ber de que se trata. En la Tabla 1.3 vemos comoejemplo tpico las especificaciones de un parlantesubwoofer de fabricac in italiana.

TABLA 1.3. Espe c ifica c iones tpicas de un subwoofe r

de 200 mm de dimetro.C ARAC TERISTIC A .....................VALO R ESPEC IFIC AD OFrecuencia de resonancia Fs..........................53,8HzEficiencia Nref....................................................0,46%Q mecnico Qms..................................................4,37Q elctrico Qes.....................................................0,75Q total calculado Qts...........................................0,64Volumen de aire Vas....................................22,7 litrosFactor de fuerza magntica BL......................5,9 NA




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Impedancia de bobina mvil nominal..........4 ohmMasa mvil Mmd..............................................24,6 kgCompliancia Cm............................................0,36 mNResistencia mecnica Rm..............................1,9 kg sSensibilidad E.....................................................88,6dBPotencia mxima Pmax...............................100 Watt

La sensibilidad se mide con una potencia de 1watt a una distancia de 1 metro.

El nivel de la presin sonora (SPL) decrece en 6dBcada vez que se dobla la distancia, de acuerdo ala Ley cuadrtica inversa de los fenmenos natu-rales. Este clculo es sin embargo influenciadotambin por las condiciones ambientales del lugardonde se escucha la msica del parlante. Paraevaluar correctamente todos los factores, es en-tonces ms conveniente medir el nivel SPL por me-dio de un medidor especfico, en lugar de efec-tuar clculos que no toman en cuenta debida-mente todos los factores.

En cuanto a los efectos ambientales, producidospor eventuales rebotes de las ondas sonoras con-tra las paredes del rec into de audicin o de la sa-la de concierto, grande o c hica, el efecto ms se-rio es la reverberacin. La reverberacin puede sertil en algunos casos para reforzar ciertos efectossonoros, como el de la sala de concierto grande ode un ambiente de audicin ntimo, pero en todoslos casos debe tomarse en cuenta para lograr un

efecto musical ptimo. La reverberacin es unefecto natural que se encuentra en muchos luga-res del mundo como atraccin turstica, tanto enlos Alpes europeos como en los Alpes neozelande-ses. Los efectos del eco de la naturaleza puedenser aceptados o no, o pueden resultar atractivos ono, pero cuando estos mismos efectos invaden elhogar del oyente de la buena msica, resulta ne-cesario controlarlos muy cuidadosamente. En unreceptor de radio de automvil, cuya sala de au-diencia tiene apenas las dimensiones de la cabina

del vehculo, la ampliacin del tamao virtual deaudicin puede ser muy favorable y a veces tam-bin en salas de audicin pequeas puede produ-cirse un efecto parecido. Para poder regular elefecto de la reverberacin o del eco natural o ar-tificial existen diferentes mtodos que toman encuenta el tiempo de la reverberac in acstica. Enla figura 5 vemos un listado de los tiempos involu-crados en este proceso. Existen en muchos equi-

pos de audio etapas que permiten introducir un re-tardo artificial en la seal de audio que simula losefectos de la reverberac in propia de ciertos am-bientes y permite recrearlos en prcticamentecualquier otro ambiente.

1 .3. A lta fid e lid a dEn el segmento anterior se mencion varias ve-ces los trminos de ALTA FIDELIDAD y podemosagregar otros pertinentes como HIGH FI y HIGHEND. En un tratado destinado a temas de audio re-sulta imprescindible definir correctamente estostrminos.

La designacin de las diferentes categoras deaudio est perfectamente establecida y normali-zada por normas nacionales e internacionales. Encasi todos los pases existen normas nacionalesque, sin embargo, suelen basarse en normas inter-nacionalmente reconocidas, como las normasalemanas del DIN (Deutscher Industrie Norme-nausschuss), las normas norteamericanas de la EIA(Electronic Industries Association) o las normas delIHF (Institute of High Fidelity). En la Argentina se apli-can las normas IRAM (Instituto de Racionalizacinde Materiales), pero generalmente las mismas indi-can en su texto el origen, que es uno de los antesmencionados. Las normas ms mencionadas entoda la literatura tcnica relativas a equipos de al-ta fidelidad, son las normas DIN 45500 y IEC 268.

Se distinguen en general tres categoras de equi-pos de audio que deben cumplir con las normasespecficas de cada grupo. Se distingue as (a.)Equipos de audio convencionales, (b.) Equipos deaudio de alta fidelidad (HiFi) y (c.) Equipos de au-dio High End. A continuacin se indican las normasms importantes de cada categora.



Figura 5


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(A) EQ UIPO S DE AUDIO C O NV ENC ION ALESEn este tipo de equipos de audio se incluyen

principalmente pequeos amplificadores monau-rales y estereofnicos con una potenc ia menor a 6watts, aproximadamente, y una distorsin armni-ca total (THD) mayor al 1%. La gama de frecuen-

cias que abarcan estos equipos es limitada gene-ralmente al rango de 100 a 10.000 hertz (Hz), con l-mites de 2dB en cada extremo. En esta categoraentran tambin equipos de audiocasete y tocadis-cos con especificaciones similares. Los lmites deWOW (lloro) y FLUTTER (trino) son generalmentemayores al 0,2% y la relacin seal - ruido (S/N) esdel orden de los 40dB o menos.

Los altoparlantes de estos equipos designadoscomo convencionales, se encuentran muchas ve-ces incorporados dentro de los mismos equipos,pero aun con baffles separados, si no cumplencon los dems requisitos de la categora HiFi, queveremos ms adelante, no pueden considerarsede alta fidelidad. Lo mismo debemos afirmar tam-bin con respecto a la potencia de salida, ya queexisten en el mercado numerosos equipos de po-tencia elevada, pero que no cumplen con los de-ms requisitos de la categora HiFi. Un caso tpicoson, por ejemplo, los equipos para disc-jockeysque se destacan generalmente por su elevadapotencia de salida, a veces superiores a los 100 a250 watt de audio y una gran cantidad de contro-

les de entrada para toda clase de reproductoresde grabaciones (discos de todo tipo, casetes, mi-crfonos, etc.), pero que muy pocas veces poseenuna cantidad de parmetros correspondientes alconcepto HiFi. Cuando se usan en la categoraconvencional tocadiscos para discos LP de vinli-co, pueden encontrarse entre los pasadiscos deeste tipo pick-ups con un peso sobre el disco ma-yor a los 2 gramos y con cifras de WOW (lloro),FLUTTER (trino), RUMBLE (retumbo) y HUM (zumbido)muy elevadas y hasta molestas.

(B) EQUIPOS DE AUDIO DE ALTA FIDELIDAD (HIFI)Las normas DIN 45500 y varias otras normas espe-

cifican claramente cules son las condiciones m-nimas para poder considerar un equipo de audioincluido en esta categora. Por cierto, es una cate-gora de muy alto prestigio y muchas veces tam-bin de alto precio. Esto, desde luego, la hacemuy apetecible bajo el punto de vista comercial y

tanto el fabricante y tcnico serio, como tambinel usuario, deben cuidar muy bien que los equiposde audio ofrecidos en esta categora realmentecumplan las condiciones mnimas exigidas y nor-malizadas.

Las condiciones ms importantes se indican a

continuacin. Los equipos de la categora HiFi sonestereofnicos y poseen como mnimo dos cana-les de audio. La potencia de salida es mayor de 2x 6 watts con una THD igual o menor al 2%. La ga-ma de frecuencia con una variacin de 1,5% de-be ser igua l o mejor que 40 a 16.000Hz. La modula-cin cruzada debe ser igual o menor al 3% y la re-lacin seal-ruido (S/N) en 20 watts debe ser igualo mejor que 50dB. La separacin de canales en1000Hz debe ser igual o mejor que 40dB y en la ga-ma de 250 a 10.000Hz debe ser igual o mejor que26dB. La sensibilidad de entrada de baja impe-dancia debe ser igual o mejor que 5 milivolt (mV)sobre 47 kilohm. La sensibilidad de entrada de altaimpedancia debe ser igual o mejor que 500mV so-bre 470 kilohm.

Los parlantes deben estar ubicados en bafflesseparados y deben poseer los tipos de woofer,squawker y tweeter necesarios para cumplir conlos requisitos de respuesta de frecuencia arriba in-dicados.

Debemos recordar, desde luego, que los equiposauxiliares y complementarios de sintonizadores,

pasadiscos, pasacasetes y otros, deben estar enconcordancia con las normas generales y espec-ficas de este sector importante del audio.

Uno de los equipos auxiliares muy importantes eneste aspecto son los ecualizadores los cuales de-ben cumplir tambin con las normas y reglas de lacategora. En un caso tpico se puede lograr efec-tos muy interesantes sobre todo en equipos de ra-dio del automvil de alta fidelidad que permitencrear los ms variados efectos sonoros por mediode los ajustes necesarios. En la figura 6 vemos un

aspecto de estos efectos en un equipo de Alpine



Figura 6


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para radio de automvil de alta fidelidad, que po-see siete diferentes modos funcionales, para poderdisfrutar en las reducidas dimensiones del habit-culo del automvil de los efectos sonoros ms di-versos: dos modos de sala de concierto, dos mo-dos de estadio, efecto de catedral, efecto de dis-

co bailable y el efecto de la msica en vivo y di-recto. Este tipo de procesador puede estar tam-bin presente en equipos estac ionarios del hogar yno est limitado a los equipos mviles de la radiodel automvil.

(C ) EQ UIPO S DE AUDIO HIG H ENDLa categora de mayor calidad y exigencias es

la del High End. Se trata en principio de los equiposque cumplen ampliamente las condiciones de Hi-Fi, pero que adems poseen algunas caractersti-cas y espec ificac iones adicionales.

Por lo pronto, se descartan en esta categora to-das las plataformas que incluyen un proceso decompresin de seal. Esto deja como aprobadonicamente el disco CD (Compact Disc) y elcasete con cinta magntica del tipo DAT (DigitalAudio Tape). Todas las restantes plataformas digi-tales en vigenc ia poseen algn grado de compre-sin de seales y, por lo tanto, quedan descarta-das. Se acepta y se privilegia en esta categora losamplificadores basados en vlvulas ya que po-seen varias caractersticas inherentes que favore-

cen una reproduccin de la ms alta fidelidad.Ms adelante volveremos sobre este tema con to-do detalle y profundidad. Otro rengln que mere-ce una atencin especial en esta categora son los

cables de conexin, debido a que su construcc iny sus dimensiones pueden influir notablemente enla calidad final de la reproduccin sonora. Esto esespecialmente cierto en los cables usados para laconexin de parlantes que en algunos equipos de-ben transportar una corriente de audiofrecuencia

de varias decenas de amperes y por lo tanto de-ben estar debidamente diseados para este fin.Este aspecto es aplicable tambin a los equipos Hi-Fi en general, pero en los equipos High End es sim-plemente ineludible.

1.4 . Alguna s ob servac ione s sob re la s e s pe c ific a c ione s t c n ic a s Una de las primeras indicaciones se suele referir

a la potencia de audio de salida que es expresa-da en WATTS RMS. Esto es muy importante tomaren cuenta debido a que existen varias formas deindicacin de potencia, pero slo la indicada esvlida para equipos de alta fidelidad. En algunoscasos se especifica tambin que esta potencia esla que se obtiene del amplificador durante por lomenos 10 minutos, entregada a una carga especi-ficada y con una distorsin especificada.

En muchos anuncios comerciales se encuentraalguna de las siguientes expresiones: PotenciaRMS, Potencia Musical, P.M.P.O. (Peak Musical Po-wer Output), Potencia Musical de Cresta, PotenciaContinua, Potencia Nominal, Potencia de Recorte,

Potencia Mxima, Potencia con Programa, y otros.En la Tabla 1.4 vemos las definiciones tcnicas deestas y otras designaciones, incluidas algunas eningls y otras en alemn, los cuales son usados en



TABLA 1.4. Espe c ific ac iones sob re pote nc ia de salida en eq uipos de a ud io.

DEFINICION PARA 1 DEFINICION PARA 2 DEFINICION PARA 3POTENCIA RMS POTENCIA MUSICAL POTENCIA MAXIMADEFINICION TCNICA: es la potencia DEFINICION TECNICA: es la potencia DEFINICION TECNICA:que se obtiene al aplicar la tensin que se obtiene si se aplica la es el doble de laeficaz Eeficaz a la resistencia de tensin eficaz con una distorsin potencia musical.carga durante 30 segundos. menor al 5% a la resistencia de carga,

con la tensin de la fuente constante.POTENCIA SINUSOIDAL POTENCIA DINAMICA POTENCIA DE CRESTAPOTENCIA CONTINUA POTENCIA IHF PEAK MUSICAL POWER OUTPUTPOTENCIA NOMINAL POTENCIA con PROGRAMA PMPOPOTENCIA de RECORTE E.I.A. POWER POTENCIA DE PICORMS POWER MUSICAL POWER OUTPUT POTENCIA MUSICAL DE CRESTASinus Dauertonleistung Musikleistung Spitzenmusikleistung


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algunos equipos y a veces en la prensa tcnica.Se observa que las designaciones y sus significa-

dos son varios, motivo por el cual es necesario to-marlas muy en cuenta en su verdadera acepcin.Una letra o una palabra pueden modificar todaslas caractersticas de un equipo, sobre todo en suvalor comercial. Esto es desde luego uno de los

motivos de esta abundancia de trminos que pue-de a veces confundir al cliente. Como regla bsi-ca, pero no exclusiva ni excluyente, el usuario de-be pensar que un equipo que habla de PMPO ensus especificaciones es en principio menos serioque otro que habla de POTENCIA RMS. El trminoPMPO es el ms impresionante de los valores desig-nados, pero tambin el me-nos correc to. En la figura 7 ve-mos los anuncios de tres equi-pos estereofnicos de la mis-

ma marca. Obviamente slouno est dirigido al mercadoprofesional, los otros dos sonpara Doa Rosa, con el res-peto debido que merece es-te trmino. Esto tambin per-mite ilustrar que el solo hechode tener una marca determi-nada, por ilustre que sea, no

garantiza un equipo de mximas espec ificaciones.Estamos convencidos, desde luego, que las mar-cas serias entregan los equipos de acuerdo a susespecificaciones, pero es el consumidor quien de-be decidir si las especificac iones de un equipo de-terminado son los que ms le interesan. Para ilus-

trar este punto de vista sealamos que el equipoque se anuncia con una potencia RMS de 100watt, en PMPO tendra 2,8 veces ms: 280 watt.Con una agravante, que es el porcentaje de la dis-torsin (Total Harmonic Distorsion = THD) de cadauno de estos equipos. Si el equipo de 100 watt RMScumple con la condicin de una THD menor al 1%,puede considerarse de HiFi, pero si no es ste elcaso, no entrara en esta categora. Se observaque en el anuncio de la figura 7 no se menciona elvalor del THD en ninguno de los tres equipos. Elusuario deber interesarse por este valor antes decomprar.

Con respecto a la distorsin armnica total, es in-teresante tambin tomar en cuenta todo el con-

junto del equipo de audio, incluido el reproductorde casetes o discos que se piensa incluir en el mis-mo. Recuerde que un disco CD tiene una distorsinmenor al 0,003% y por lo tanto, conectar el lectorde CD a un amplificador de caractersticas muchomenores va a deslucir el rendimiento del CD en for-ma bastante severa.

Con respec to al rango de frecuencias que debe

cubrir el equipo de audio moderno dentro de unaatenuac in menor al 1,5dB, se indica actualmentelmites de 20 a 20.000 hertz, ya que estos son los va-lores de las actuales plataformas digitales de au-dio. La industria del audio se ha adaptada a estosvalores y la mayora de los equipos excede ligera-mente los mismos.



Figura 7

Figura 8


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En cuanto a la influencia de los controles de to-no, que pueden alterar la respuesta en frecuencia

del equipo o, en su defecto, los ecualizadores gr-ficos o paramtricos que se encuentran en mu-chos equipos o se agregan a los mismos, debemossealar que los mismos pueden afectar el rendi-miento en forma beneficiosa o perjudicial, segnla posicin de sus ajustes. En la figura 8 vemos unalista de las frecuencias de audio, de las ms bajashasta las ms altas, con la indicacin de la influen-cia que tienen en sus valores los diferentes ajustes.Se observa que un exceso o una falta de algunafrecuencia puede afectar la calidad tonal del

equipo en forma bastante pronunciada.

Da tos espe cia les pa ra eq uipo s High EndAlgunos equipos modernos poseen prestaciones

que no estn previstas en las especificaciones ori-ginales de equipos HiFi, pero debido al avancetcnico del rubro audio HiFi y High End, estas pres-taciones son cada vez ms frecuentes en los equi-pos comerciales. De hecho, en la categora HighEnd slo entran como generadores de seal el dis-co C D y la cinta magntica DAT. Los discos MD (Mi-

ni Disc) y DVD (Digital Versatil Disc) no son por aho-ra aceptados porque tienen sistemas de compre-sin de seal y lo mismo sucede tambin con elDCC (Digital Compact casete).

Del lado de los amplificadores y parlantes, slopueden aspirar a la categora High End aquellosque renen las especificaciones ms exquisitas delrubro. Una de las categoras de equipos corres-ponde a los aprobados por el THX (Tomlinson Hol-man Experiment), que es un conjunto de especifi-

cac iones muy espe-ciales en el tema dealta fidelidad y slolos productos quepasan airosamentepor las pruebas queefecta la entidadque representa al

THX, pueden llevareste smbolo. Desdeluego entran en lacategora del HighEnd.

Muchos amplifi-cadores a vlvulaentran tambin en

la categora del HiFi y High End, sobre todo en laactualidad, ya que este tipo de amplificador sue-

le ser diseado expresamente para estas catego-ras. En los captulos siguientes nos ocuparemos deeste tema con detalle y profundidad.

1 .5. La c a de na d e a m pl ific a c in de a ud io Una vez establecidas las normas de equipos de

audio y su divisin en ciertas categoras de calidady prestaciones, podemos analizar ms detenida-mente los componentes que integran una cadenade amplificacin de audio, cualquiera que sea su

categora.En la figura 9 vemos en forma esquemtica una

cadena tpica de amplificac in de audio. El puntode partida en todas las cadenas es una fuente deaudio, ya que el amplificador de audio slo seocupa de amplificar y procesar seales de audio,que, como vimos ms arriba, se extienden de 20 a20.000 hertz, aproximadamente. De esta maneraestos dispositivos de entrada, marcados con (1) enla figura, pueden ser pasadiscos para discos deaudio de toda ndole, incluidos discos analgicos

LP (Long Play) de vinlico, discos digitales CD, MD,DVD y otros, cinta magntica en casetes analgi-cos CC (Compact casete) o digitales (DCC , DAT,etc.) o en carretes abiertos, micrfonos o sintoniza-dores de AM o FM, o eventualmente de TV. Esta l-tima variante tiene especial importancia en las ins-talaciones del Teatro del Hogar. En estas se usamuchas veces simples receptores de seales deaudio y video sin dispositivos de display como tu-bos de imagen o paneles de plasma o similares,



Figura 9


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debido a que las seales de video captadas por elreceptor o provistas por discos de audio/video, co-mo el disco DVD, por ejemplo, son exhibidas pormedio de un proyector espec ial sobre una panta-lla blanca, en forma similar al cinematgrafo.

Una vez que las seales de audio entran a esta

cadena de amplificacin de audio con sus ampli-tudes e impedancias correctas, son elaboradas enel sector (2) que acta como preamplificador ycontrolador, a los efectos de plasmar en formaadecuada y en concordancia con el material en-tregado y el gusto del oyente, las seales de audioen cuanto a volumen y tonalidad. Este ltimo a jus-te se puede efectuar en los equipos sencillos sim-plemente por el clsico control de tono que, enrealidad, slo afecta el recorte de agudos en suversin ms simple o por ecualizadores paramtri-cos o grficos, que dividen la banda de audio envarias sub bandas, que son elaborados en ms oen menos por el ecualizador.

De esta manera se puede acentuar o atenuaralgunas frecuencias o bandas de frecuencia den-tro del espectro de audio y lograr efectos especia-les al gusto del oyente.

Una vez debidamente procesadas, las sealesde audio son llevadas al amplificador de potenciaque las amplifica al nivel deseado en cada caso.El amplificador de audio de potencia puede fun-cionar sobre la base de semiconductores o sobre

la base de vlvulas. Estos ltimos siguen en plenavigencia y son elegidos por un ncleo muy selectode conoisseurs que aprecian debidamente algu-nas de las caractersticas que han permitido quelos amplificadores de vlvula hayan entrada en lacategora del High End.

Mencionaremos aqu, por primera vez en estaobra, algunas de las causas que permiten a las vl-vulas llegar a este lugar de privilegio, pero msadelante analizaremos este tema con mayor de-talle aun. En principio podemos observar que el so-

nido tan agradable y por muchos conocedoresconsiderado dulce, se debe a que los amplifica-dores de vlvulas, cuando producen distorsionespor algn motivo, estas distorsiones son armnicaspares de segundo orden. En cambio en los ampli-ficadores sobre la base de semiconductores, laseventuales distorsiones que se pueden producirbajo las mismas circunstancias son del tipo de ar-mnicas impares. Ahora bien, muchos pasajes de

msica poseen armnicas pares en funcin de sucomposicin e instrumentacin y estas armnicaspares se integran en forma plcida al conjunto dela msica, en cambio la presencia de armnicasimpares puede introducir efectos desagradables ydisonantes al odo musical de la mayora de las

personas. Este efecto es espec ialmente molesto enpasajes prolongados de msica y es muy notabletanto por el oyente especializado c omo por el no-vicio. Debemos aclarar, desde luego, que esteefecto se produce slo en casos muy especiales,pero su presencia induce al amante de la buenamsica a privilegiar el amplificador a vlvulas encontraste con el de semiconductores.

Para dar una idea sobre la creacin de armni-cas en amplificadores a vlvula, podemos indicarque en una etapa amplificadora de un triodo sim-ple, por ejemplo una vlvula 23, la segunda arm-nica tiene una amplitud de 30dB (3,16%), la terce-ra armnica baja a 50dB (0,3%), la cuarta armni-ca baja a 70dB (0,03%) y la quinta armnica tieneuna amplitud imperceptible (menor al 0,01%). Elproblema es ms severo en otros tipos de amplifi-cador y podemos anotar que las armnicas quemayor disonancia producen son la sptima, la no-vena, la dcimo primera, y las armnicas 13, 14,15, 17, 18, 19, 21, 22, 23 y 25. Con una frecuenciafundamental de 250Hz, la a rmnica N 25 tieneuna frecuencia de 6250Hz y es por lo tanto perfec-

tamente audible.En los circuitos de audio basados en transistores

tambin existen, desde luego, motivos para queaparezcan distorsiones en la seal de audio de sa-lida, pero en estos circuitos las causas pueden serdiferentes y las consecuencias tambin. En un cir-cuito de audio tpico pueden usarse circuitos casicomplementarios para lograr una potencia mselevada y lograr un rendimiento mayor de loscomponentes activos. En estos circuitos puedenexistir muy ligeras faltas de continuidad en la ca-

racterstica de transferencia en el punto de cruce,debido a una asimetra inherente en estas etapas.Estas pequeas faltas de continuidad pueden sinembargo manifestarse como distorsiones de arm-nicas impares cuya presencia es sumamente mo-lesta bajo el punto de vista musical y, por lo tanto,muchas personas opinan que el amplificador avlvulas funciona mejor al no producirse distorsio-nes armnicas impares de importancia en estos




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circuitos. Conviene destac ar desde ya, que existenmotivos por los cuales debemos cuidar ms la rea-lizacin de amplificadores de estado slido que lade las vlvulas. Con el cuidado y aumento de cos-to respectivo que ello implica, es factible realizaramplificadores de buena calidad tanto con semi-

conduc tores como con vlvulas, peroconviene saber que con los transistorespueden presentarse problemas cuya solu-cin debe estudiarse muy cuidadosamen-te. El odo humano es muy sensible a las ar-mnicas impares que pueden producir di-

sonancias en la msica y, por lo tanto, elamante de la buena msica tratar deusar el amplificador cuyo sonido le resultems grato.

Para ilustrar la importancia que se asignaa este tema en las marcas de mayor pres-tigio de equipos de audio, vemos en la fi-gura 10 un reproductor de discos CD, enconjunto con un amplificador a vlvulasde la marca Dynaco, que resalta una vezms este aspecto. La tendencia en equi-

pos comerciales, de unir un reproductor de CDcon un amplificador a vlvulas, no es muy difundi-da, pero no nos consta que en la fabricacin deun equipo custom, para un cliente en particular,esta modalidad no tenga una difusin bastanteamplia. FIN


Vlvulas y Semiconductores

Figura 10

V l v u l a s yV l v u l a s y

S e m i c o n d u c t o rS e m i c o n d u c t o r e se sEn este captulo brindamos un merecido homenaje a las vlvulas termoinicas, ver-daderos valuartes de la historia del audio y causantes de los adelantos tecnolgicos

actuales, que han llegado de la mano de semiconductores, de los cuales tambin

hablaremos.

Cap tu l o 2 Cap tu l o 2

2.1. Un poc o d e historiaCuando el 27 de agosto de 1920, a las 21 horas

comenz la primera transmisin comercial de ra-dio El Mundo, desde el Teatro Coliseo de la C iudadde Buenos Aires, con la pera Parsifal de RichardWagner, ya se usaban vlvulas en el transmisor ru-dimentario de Radio Argentina S.A. y semiconduc-tores en los apenas 20 receptores repartidos entreamigos de los organizadores de este evento hist-

rico. Se atribuye generalmente a la estacin KDKA,de Pittsburgh, Estados Unidos, este honor, pero laverdad es que la transmisin de Radio Argentinatuvo lugar 10 semanas antes que la transmisin deKDKA. Lo que sucede es que esta radio de EstadosUnidos tena una licencia y efectivamente fue laque efectu la primera transmisin de una esta-cin con licencia. En cambio, Enrique TelmacoSusini y sus colaboradores en Radio Argentina


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transmitieron sin licencia, debido a que las autori-dades argentinas an no haban implantado el sis-tema de licencias. Cuando ello sucedi finalmen-te en 1923, la primera licencia le fue otorgado aRadio Argentina, pero en esta poca ya existantambin otras estaciones de radio que recibieron

sus respectivas licencias. Tal es as que en 1922 sesum a Radio Argentina otra pionera, Radio Cultu-ra, y en 1925 existan en Buenos Aires ya 12 estacio-nes de radio y 10 ms en el Interior. En 1930 se em-pezaron a organizar las cadenas de radio, entrestas Radio El Mundo, Radio Splendid y Radio Bel-grano.

Los receptores de radio de esta poca fueron si-milares a la radio a galena de 1925, y a la radio avlvulas de 1931. En muchos casos esta ltima es-taba acompaada por un tocadisco a cuerdapara discos de shellac de 78 RPM (revoluciones porminuto). Estos fueron los comienzos prcticos delaudio y de la radio en el mundo, pero bajo el pun-to de vista tcnico-histrico debemos remontarnosa pocas ms tempranas an.

Debemos recordar que los receptores de radio agalena funcionaban sobre la base de un detectorsemiconductor de cristal de galena de sulfuro deplomo (PbS) que, igual que otros semiconductoressimilares, efec tuaba la deteccin de las seales deradio moduladas en amplitud de esta poca.

El desarrollo de vlvulas y semiconductores tiene

sus rasgos paralelos y tambin sus discrepancias.Resulta sin embargo tpico el dicho de uno de lostcnicos de los Laboratorios Bell, el Ing. J . R. Pierce,quien haba sido el que le dio el nombre a l transis-tor y quien manifest que La natura leza aborrece a los tubo s a l vac o. Pierce se refera al hecho queen el mundo en que vivimos no existe el vaco enforma natural, solo es producido por el hombre. Encambio, s existen los conductores y semiconduc-tores en forma natural. El silicio es el material msfrecuente en esta tierra, ya que las montaas y la

arena en la costa del mar, estn constituidos porcompuestos de silicio.

Las objeciones y comentarios sobre procesos defabricacin y obtencin de materia prima no sonsin embargo argumentos valederos cuando debe-mos evaluar las ventajas o desventajas de algnproducto, al menos no por s solos. Los automvilestampoco existen en forma natural, pero nadie vadiscutir su utilidad. El progreso del hombre y de su

civilizacin est basado justamente en aquellosdesarrollos que alejan al hombre de su ambientenatural y lo hacen ms elevado materialmente yespiritualmente que la simple, pero maravillosa,naturaleza que lo rodea. Al menos este autor quie-re creer en esta circunstancia.

Con respecto al nombre del transistor creemosconveniente hacer tambin un pequeo comen-tario. Estamos convencidos de que este nombre esmuy adecuado para establecer la categora delproducto. El nombre del transistor es una conjun-cin de transferenc ia y resistor y se diferenc iapor completo de las designaciones usadas paravlvulas al vaco que tienen nombres que termi-nan en tron, como magnetrn, pliotrn, ke-notrn y otros en clara referencia a los electro-nes que se mueven en el espacio vaco de las vl-vulas. En el caso del transistor se asimila su com-portamiento al gran grupo de componentes, co-mo el resistor, inductor, capacitor, conduc-tor y semiconductor, donde en todos los casosexisten materiales slidos en los cuales se realiza elpasaje de los electrones. Creemos entonces queeste nombre es el adecuado y debemos respetar-lo. En la poca en la cual se daba a conocer elnombre del transistor, una revista tcnica argenti-na trataba de promover una campaa con la in-tencin de modificar este nombre por razones nomuy claras, presuntamente de c arcter lingstico,

pero ante la resistencia de los lectores se aprob elnombre original y el tema muy pronto perdi todointers y actualidad.

2.2. EL MUNDO DE LAS VALVULAS

2.2 .1 . Al co m ienzo e sta ba n los d iodo sEl motor que mueve las vlvulas, es el efecto ter-

moinico descubierto por Edison en 1883. Esteefecto es producido al calentarse un filamento

metlico que despide electrones en este proceso,que forman una nube alrededor de este filamento.Si se conecta una batera entre este filamento yuna plaquita a cierta distancia del filamento, loselectrones que escaparon del filamento son reem-plazados por electrones que provienen de la bate-ra y se establece una corriente entre el filamentoy la placa. Esta disposicin se denomina diodo. Enla figura 1 vemos el esquema de varios tipos de




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vlvulas, entre ellos el diodo de calentamiento di-recto e indirecto y otros tipos de vlvulas que sernexplicados a continuacin. En este caso el fila-mento es llamado ctodo y es conectado al polonegativo de la fuente de tensin, mientras que laplaca es llamada nodo y es conectada al polopositivo de la fuente de tensin.

En muchos casos se usa un mtodo de calefac-cin indirecta en el cual el filamento solo actacomo calefactor y no es el emisor de los electronessino est rodeado de un ctodo que es el emisor.En muchos equipos de audio modernos se usantanto vlvulas con calefaccin directa (el filamen-to acta como ctodo), como indirecta dondeexiste un filamento rodeado por un ctodo exter-no. Los materiales principales para el uso en estasfunciones son los siguientes: filamento usa el tungs-teno o el tungsteno toriado donde el metal deltungsteno posee impurezas de xido de torio que

es sometido a un proceso trmico que ubica losxidos como una capa fina en la superficie deltungsteno. Para las vlvulas de calentamiento indi-recto se usa un ctodo de nquel o una aleacinde nquel, que es cubierto por capas de bario y es-troncio. Estos materiales capacitan el ctodo parauna emisin muy abundante, aun con bajas tem-peraturas y, de esta manera, consume menos co-rriente y prolongan la vida til de la vlvula.

El conjunto de filamento y nodo o filamento,ctodo y nodo est encapsulado en vidrio en un

ambiente al vacio.Los diodos permiten el flujo de la corriente en un

solo sentido, del ctodo al nodo. De esta mane-ra permiten una rectificacin de la corriente alter-na que slo puede c ircular en el semiciclo positivo.Sin embargo, es posible incluir dos diodos en el mis-mo recipiente de vidrio y entonces uno de los dio-dos permite la c irculac in cuando el otro est blo-queado, debido a que son alimentados con co-

rrientes en contrafase. Este sencillo mtodo consti-tuye una rectificacin de onda completa, mien-tras que un diodo nico, slo produce una rectifi-cac in de media onda. El uso de dos diodos en uncircuito de rectificac in de onda completa comoel que vemos en la figura 2, aumenta entonces el

rendimiento del circuito.

La alimentac in de corriente alterna a las placasde ambos diodos se realiza en contrafase, quieredecir que cuando un nodo recibe un semiciclopositivo y conduce, el otro nodo recibe el semici-clo negativo y no conduce. De esta manera se du-plica el funcionamiento de la etapa. En una fre-cuencia de red de 50Hz, el ciclo de trabajo de ca-da nodo es desde luego de esta frecuencia, pe-ro el ciclo de trabajo de la vlvula en conjunto esde 100Hz, ya que se produce conduccin y rectifi-

cacin en ambos semiciclos de la corriente alter-na. El incremento de la frecuencia mejora las con-diciones del filtrado ya que la componente resi-dual de 100Hz se deriva a masa a travs de los ca-pacitores de la fuente con mejor resultado en100Hz que en 50Hz.

Ejemplo de aplicac in: Un capacitor electrolticode 100 F (microfarad) tiene una reactancia ca-pacitiva XC = 1 / 2pfC de 31,8 ohms en 50Hz y desolo 15,9 ohms en 100Hz. Esto facilita el retorno dela componente alterna a masa.

Los diodos permiten una rectificac in de corrien-tes alternas de una gama muy amplia de frecuen-cias, tanto para los 50 hertz (Hz) de la corrienteelctrica domiciliaria, c omo para seales de radio-frecuencia de prcticamente cualquier frecuen-cia. La construccin de los diodos debe adaptar-se, sin embargo, a su frecuencia de uso y puedeser muy distinto para 50Hz que para 10 megahertz(MHz).



Figura 1

Figura 2


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Algunas vlvulas rec tificadoras no poseen un va-co sino contienen en su interior un gas. Estas vlvu-las diodos con gas poseen una resistencia internamuy baja y su salida puede ser ms constante quelas rectificadoras al vaco. Se usan en aplicacionesespeciales.

2.2.2. Los triodosMuy pronto se pens que deba ser posible regu-

lar el flujo de electrones entre ctodo y nodo, lla-mado tambin corriente de plac a. Para este fin seintercala en el camino de los electrones un tercerelectrodo, la grilla, que permite una regulacin dela corriente de placa debido a que una tensin

negativa rechazalos electrones quetienen la mismapolaridad. Encambio una ten-sin menos nega-tiva o cero o posi-tiva ofrece dife-rentes grados derechazo y aun deatraccin paralos electronesemitidos por el

ctodo. En la figura 3 vemos este tipo de construc-cin que da lugar al triodo por el uso de tres elec-

trodos: Ctodo, Grilla y Placa.Mientras la polarizacin de la grilla se mantiene

en el rango negativo, la misma no consume co-rriente alguna y la tensin aplicada a la grilla pue-de ser muy dbil. No obstante, en la placa s existeuna corriente que es funcin de la tensin aplica-

da a la grilla. Esto constituye una amplificacin de latensin de grilla. Cuando esta tensin es una sealde audio o radiofrecuencia, la corriente de placa esun fiel reflejo de esta seal. Tenga en cuenta sin em-bargo, que la tensin de placa es ms alta cuandono hay corriente y ms baja cuando s hay corriente

de placa, debido a la cada de tensin producidaen la resistencia de carga, como vemos en la figura4. Esto significa que la tensin de placa est inverti-da en 180 grados (en contrafase) con respecto a latensin de grilla. La vlvula triodo amplifica e invier-te en la placa la seal aplicada en la grilla. Ambaspropiedades son usadas en diferentes aplicacionesprcticas de las vlvulas.

El comportamiento de cada triodo depende desu construccin interna, la superficie de los electro-dos y sobre todo de la distancia entre ellos. Tam-bin intervienen los valores de tensin de grilla yplaca que permiten usar y la corriente de placaque toleran. Estos factores pueden expresarse enforma matemtica por medio de tres magnitudes:Factor de amplificacin m, Resistencia internaRi y Pendiente S de la vlvula. En algunos ma-nuales de vlvulas se usa las letras gm en lugar deS, pero ambos smbolos significan transconductan-cia o pendiente.

Estos tres parmetros estn relacionados entre spor medio de la siguiente expresin que fue intro-ducida por Barkhausen:

= Ri . S

Se define el factor de amplificacin como la re-lacin de las variac iones en las tensiones de grilla yde placa para lograr el mismo cambio en la co-rriente de placa. Si una variacin de 2 volt en latensin de grilla produce el mismo cambio en lacorriente de placa que un cambio de 40 volt en latensin de plac a, entonces el factor de amplifica-cin m es 20. Se suele expresar esta situac in de la

siguiente manera. = Up / Ug, donde Up es la variacin

en la tensin de placa y Ug es la variacin en latensin de grilla que produce la misma variacinen la corriente de placa Ip.

De lo expuesto surge que m = Ri / S = Up / Ug.Estas relaciones permiten hallar tambin a Ri y a

S de la siguiente manera.Con tensin de grilla constante:



Figura 4

Fig. 3


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Ri = Up / Ip y la pendiente S, tambin llama-da transconductancia y expresada en mA/V, es lasiguiente S = m / Ri = Ip / Ug. En muchos casosla transconductancia es expresada en microsie-mens (S) que es equivalente al mA/V, guardandolas dimensiones. Por ejemplo una transconductan-

cia puede ser de 3 mA/V = 3000 mS = 3000 microm-ho.La transconductancia o pendiente expresa en

cuantos miliamperes (mA) va a cambiar la c orrien-te de placa Ip por cada volt de c ambio en la ten-sin de grilla Ug.

Los valores definidos de m, S y Ri permiten eva-luar el comportamiento de cada vlvula en elpuesto de trabajo en el cual deseamos disponerla.Una vlvula puede funcionar como amplificadorade tensin para incrementar el valor de la ampli-tud de la seal o puede funcionar como amplifica-dora de potencia para lograr el valor de potenciaque necesitamos en un determinado equipo paraexcitar los parlantes y en cada caso se necesitanvlvulas diferentes, adecuadas para esta funcin.Existen otras aplicaciones de vlvulas, como porejemplo su funcin de osciladora, mezcladora oadaptadora de impedancias y en cada caso esnecesario seleccionar cuidadosamente la vlvulaadecuada para esta funcin. El valor de la fre-cuencia de trabajo es, sin duda , tambin un par-metro importante que influye en forma decisiva enla seleccin de cada vlvula.

Los valores de Ri, S y m pueden representarse enforma grfica de tal manera que de este conjuntode parmetros se pueden sacar importantes de-

ducciones so-bre el com-portamientode cada vl-vula en cadafuncin. En lafigura 5 ve-

mos una cur-va tpica pa-ra un triodoamplificadorde tensin. Eneste grficovemos la rela-cin entrecorriente de

placa y tensin de grilla con el valor de la tensinde placa constante. Se observa que slo una par-te de este grfico sigue una lnea recta, la parte in-ferior es significativamente curvo. Esto implica quedebemos hacer trabajar esta vlvula de tal mane-ra, que slo se desarrolle la seal en la parte rec ta

de la caracterstica para evitar distorsiones severas.Se logra este trabajo por medio de una polarizacinadecuada en grilla, de tal manera que el punto detrabajo se ubique en el centro de la parte recta. Enun caso tpico sera en 3 volt, siempre que la sealde entrada aplicada a la grilla tenga una amplitudmenor a 6 volt de cresta a cresta. Un valor de 5 voltcresta a cresta sera adecuado.

Para hallar la ganancia de una etapa a vlvulase puede usar una expresin muy sencilla que esaplicable a cualquier tipo de vlvula. La gananciaG es entonces:

G = (m . Rp) / (Ri + Rp),

Donde G es la ganancia de la etapam es el factor de amplificac inRp es el resistor de carga que se encuentra en

serie c on la PlacaRi es la resistencia interna de la vlvula.

Las magnitudes m y Ri son las que ya habamosvisto ms arriba como parte de la frmula de Bark-

hausen y Rp es un valor que debemos estableceren el diseo de la etapa. En muchos manualessobre vlvulas se indican los valores recomenda-dos para diferentes tensiones de plac a y otras con-sideraciones.

Cuando se usa las vlvulas para amplificar fre-cuencias altas, el valor de la c apac idad interelec-trdica empieza tener importanc ia. Si bien este va-lor es reducido, tal vez de slo 2 picofarad (micromicro farad), este valor puede ser importante enuna frecuencia de 100MHz. Como se sabe, la

reactancia capacitiva en ohms se expresa comoXc = 1 / 2pf. C. En consecuencia un capac itor de10 picofarad tiene una reac tancia capac itiva de159 ohms en 100MHz. A su vez un capacitor de 2picofarad tiene en las mismas condiciones 795ohms. Este valor puede ser significativo en un cir-cuito de radiofrecuencia y, desde luego, va a serms bajo aun en frecuencias ms altas. En muchosamplificadores de audio se usan triodos de poten-



Fig. 5


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cia en la etapa de salida debido a las caractersti-cas excelentes de este tipo de vlvula en esta po-sicin. Los triodos de potencia ms frecuentes son:211, 300B y similares, 3CX300A1, 572, SV572, 811,2A3, SV811-10 y otros.

2.2.3. El tetrodoPara reducir la capacidad interelectrdica envlvulas se introdujo una grilla ms, entre la grillade seal y la placa. Este tetrodo de c uatro electro-dos posee un comportamiento mejor en altas fre-cuencias debido a que se divide la capac idad en-tre placa y grilla en dos capacitores en serie, loque reduce su valor real. En la figura 6 vemos esteefecto de la grilla pantalla, en forma esquemti-ca. En este caso se produce otro fenmeno debi-do a la polaridad positiva de la grilla pantalla. La

misma atrae de nuevo algunos electrones que re-botan de la placa y esto es considerado una emi-sin secundaria de caractersticas indeseadas.

2.2.4. El pe ntodoPara eliminar la emisin secundaria fue necesa-

rio introducir una tercera grilla, la grilla supresora

que tiene polarizac in de ctodo y por lo tanto re-chaza los electrones secundarios, que son emitidospor el rebote en la placa. La grilla supresora impi-de que la grilla pantalla reciba electrones secun-darios. En la figura 7 vemos el aspecto constructivode una vlvula pentodo.

En la figura 8 vemos un circuito bsico con pen-todo. Se observa que solo la grilla y la placa tienenpresenc ia de seal. En el ctodo, en la grilla supre-

sora y en lagrilla panta-lla, las sea-les que pu-diesen pre-sentarse en

estos elec-trodos sondesacopla-das a masamed ian tesendos ca-pacitores oconexionesdirectas amasa. El va-lor capaciti-vo de cadauno de loscapacitoresde desaco-ple debeser tal que constituya una reactancia reducida enla frecuencia de trabajo de la vlvula. En audiofre-cuencias se necesitan valores de capac idad altos,a veces de varios microfarad, que son suministra-dos por capacitores electrolticos, en cambio enRadiofrecuencias se usan valores mucho ms re-ducidos, a veces de cermica o de mica, de

acuerdo al valor de la frecuencia.Tambin debemos recordar que la finalidad ori-

ginal de la introduccin de otras grillas auxiliares,como la grilla pantalla y la grilla supresora, fue la

de reducir la capac idad entre grilla de seal y pla-ca. Efectivamente, esto se logr ampliamente yaque un pentodo tpico de radiofrecuencia slo tie-ne una capacidad de 0,006 picofarad en lugar delos 1,5 a 2 pf que tiene un triodo, una reduccin dems de 300 veces. Recordemos que este aspecto



Figura 6

Figura 7

Figura 8


20/68

es ms importante en radiofrecuencias que en au-diofrecuencias. Se demuestra sin embargo la enor-me versatilidad de las vlvulas en todos los mbi-tos de audio, radio y TV. Tambin indica la impor-tancia que tienen estos factores en el diseo, paraubicar en cada etapa la vlvula ms indicada y

apta y tambin en el service al mostrar la necesi-dad de reemplazar en cada c aso una vlvula conel reemplazo directo o similar recomendado. Nopodemos colocar una vlvula de audio en un lu-gar de una vlvula de radiofrecuencia, si ello noest indicado por el fabricante.

2.3. EL MUNDO DE LOS SEMICONDUCTORES

2.3.1. D iod os y tra nsistoresLos diodos semiconductores fueron conocidos

antes de existir las vlvulas termoinicas, pero eldesarrollo y la comprensin terica del funciona-miento de dispositivos semiconductores tard mu-chos aos en aparecer. Cuando los inventores deltransistor, el primer semiconductor que poda am-plificar, publicaron su invento en 1947, las implican-cias de este invento no fueron reconocidas en for-ma inmediata, pero los hechos convencieron atodas las partes interesadas que estaban en pre-sencia de un dispositivo de gran importancia.

Lo que ms impresionaba a todos fue la diferen-

cia de tamao entre vlvulas y dispositivos semi-conductores de similares prestaciones.

El funcionamiento de los dispositivos semicon-ductores est basado en las propiedades fsicasde los materiales usados, que son materiales sli-dos y no requieren, para su existencia, el vacoque caracteriza a las vlvulas con emisin electr-nica. Este concepto explica los motivos por loscuales se denomina muchas veces esta parte dela Electrnica como de Estado Slido.

Siempre pensamos que la c irculac in de una co-

rriente, tanto en conductores, como la emisinelectrnica en el vacio, es el fruto de electrones enmovimiento, siendo para todos los fines prcticoslos electrones portadores negativos de electrici-dad. Sin embargo, en un anlisis cientfico ms ri-guroso, debemos admitir que pueden existir porta-dores positivos que seran una contraparte positivadel electrn y que se pueden llamar agujeros, deesta manera indican que el agujero es el lugar

donde haba un electrn que no est ms, peroque al desaparecer deja un lugar libre (el agujero)que puede ser ocupado por el primer electrn queviene de paso. Esto sera lo mismo que una cargapositiva que atrae forzosamente al electrn quetiene carga negativa.

Una vez establecidos los conceptos de electro-nes y agujeros como portadores igualmente vli-dos de fenmenos elctricos, la accin interna deltransistor resulta ms fcil de explicar, como vere-mos a continuacin.

Los materiales, en general, podemos dividirlos entres grupos bajo el punto de vista de su comporta-miento frente a la electricidad: conductores, aisla-dores y semiconductores. Aun cuando muchos delos materiales poseen caractersticas bien defini-das como conductores (cobre, aluminio, plata,oro, etc.) o como aisladores (porcelana, vidrio,caucho, materiales plsticos, mica, etc.), hay otrosmateriales en los cuales el grado de conductivi-dad puede ser alterado por medio de la introduc-cin de impurezas. El germanio puro, por ejemplo,es un aislador, pero al introducir impurezas del tipodel boro, aluminio u otros, se obtiene un materialque ya no es un aislador perfecto como el germa-nio puro, pero tampoco se transforma en conduc-tor perfecto. Para ilustrar este concepto podemosmencionar que diferentes materiales poseen dife-rentes valores de resistividad, expresada en ohm-

cm. El germanio puro cristalino posee una resistivi-dad de 60 ohm/cm, la mica, un aislador, tiene 9 x1015 ohm/cm y el cobre un buen conductor tiene1,7.10-6 ohm/cm.

Se c onsidera el germanio c on impurezas, del tipoboro, etc., como semiconductor del tipo p, debi-do a que los materiales mencionados poseen ensu estructura atmica menos electrones que elgermanio y, de esta manera, se producen aguje-ros que atraen electrones. Por otra parte, si las im-purezas agregadas al germanio son de otro tipo

que posee ms electrones que el germanio puro,por ejemplo arsnico o antimonio, se obtiene unmaterial semiconductor del tipo n, en el cual hayun exceso de electrones que fac ilita la c irculac inde una corriente.Tambin, los materiales del tipo n se denomi-

nan donores y los del tipo p, ac eptores.En el transistor y en muchos otros semiconducto-

res en realidad el funcionamiento depende de la




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introducc in de imperfecc iones controladas, cuyoestudio no es objeto de esta obra. Son estas imper-fecciones las que proveen los portadores necesa-rios para el funcionamiento de los semiconducto-res. Las imperfecciones pueden ser impurezas qu-micas, energa radiante o disposiciones atmicas

desordenadas.Quin desee bibliografa detallada sobre los fe-nmenos que se llevan a cabo en los semiconduc-tores puede recurrir al texto: Electrnica Aplica-da, de esta editorial. En esta obra se asume queel lector posee nociones bsicas de estos temas.

En la figura 9 vemos los smbolos que se usan enlos diagramas de circuito y que corresponden a lostransistores bipolares de juntura (BJ T) del tipo P ydel tipo N. Tambin vemos los smbolos circuita-les para diodos semiconduc tores comunes y del ti-po zner.

El transistor de juntura es, bajo todo punto de vis-ta, un dispositivo de amplificacin de corriente,contrariamente a lo que sucede en las vlvulasque bsicamente son amplificadores de tensin.Sin embargo, existen tambin otros tipos de transis-

tores que usan los mismos materiales bsicos en suconstruccin pero, debido a un concepto diferen-

te, sta ofrecen caractersticas similares a las vl-vulas en algunos aspectos. Algunos de estos tran-sistores son los de efecto de campo. En estos tran-sistores no se usa la corriente de juntura para in-yectar portadores en el material semiconductor, si-no por el contrario se hace uso de c ampos elctri-cos, que reemplazan la corriente y que son intrn-secamente efectos de tensiones.

Se destacan entre estos tipos de transistores el

J FET (J unction-gate Field Effect Transistor = transis-tor por efecto de campo en juntura de compuer-ta), el MOS-FET (Metal Oxide Semiconductor FieldEffect Transistor = transistor por efecto de campoen semiconductor de xidos metlicos) y el IGFET(Insulated Gate Field Effect Transistor = transistor

por efecto de campo c on compuerta aislada). Eldenominador comn en estos tres tipos de transis-tores es el efecto de campo que reemplaza la co-rriente de juntura. Debido a esta circunstancia sesuele denominar este tipo de transistor, a veces,unipolares, en contraposicin con los transistoresbipolares convencionales, que habamos tratadosal comienzo de este captulo.

La importancia de los tramsistores de efecto decampo es tan grande que son prcticamente losnicos que se usan en los procesadores de granenvergadura que entran en aplicac iones de c om-putac in y otras similares.

En la figura 10 vemos el esquema bsico de untransistor por efecto de campo que posee treselectrodos externos, Gate (compuerta), Drain(drenaje) y Source (surtidor), similar en este aspec-to al transistor bipolar, pero completamente dife-rente en su construccin y concepto. El diseo delMOS-FET de esta figura corresponde al tipo de trin-chera. Los MOS-FETS ms pequeos en el interior



Figura 9

Figura 10


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de un circuito integrado VLSI (Very Large Scale In-tegration = integracin en escala muy elevada)pueden tener un tamao similar a la 1/75.000 par-te de un cabello humano. Repetimos: 75.000 tran-sistores discretos MOS-FET caben en el ancho deun cabello humano. El diseo del MOS-FET de esta

figura corresponde al tipo planar. En el procesa-miento de seales de audio se usan los MOS-FETsgeneralmente en forma discreta, ya que muchosde los circuitos integrados para audio son dispositi-vos del tipo bipolar.

Estos transistores son muy empleados en c ircuitosintegrados digitales. Debemos indicar, desde lue-go, que las configuraciones en compuertas lgi-cas solo son aplicables a usos digitales y no a unaamplificacin lineal de seales analgicas. Sin em-bargo, esto no es obstculo para usar este tipo deconexionado en procesadores digitales de audioo de cualquier otra seal digital (video, datos,etc.). Para lograr densidades cada vez mayoresen la construccin de transistores MOS es necesa-rio recurrir a un proceso de dimensionamiento lla-mado, en ingls, scaling (reproduccin en esca-la). Este proceso posee, sin embargo, lmites encuanto a varios parmetros, como la extensin desurtidor-drenaje (SDE), la profundidad de la junturay la longitud dela compuerta. El dimensionamien-to de estos parmetros permiti reducir la com-puerta MOS de 10 m en los aos 70 a 0,1 m en

los das ac tuales. Los lmites para este scaling sur-gen de la tabla 2.

Debajo de la profundidad de 2,3 nm de la capatradicional de SiO2 existen lmites fundamentalesdebido al efecto tnel y resulta necesario buscarotros caminos. Tambin longitudes inferiores de 0,1m en la compuerta son inac eptables en la ac tua-lidad. El lmite de una tecnologa de 0,13 m encontraste con la actual de 0,25 m ser alcanzadoen el ao 2002 y con ello terminar el ciclo de la

tecnologa actual. No obstante estas limitacionespara el siglo XXI, se vislumbran nuevas tecnologasy nuevos materiales cuyo desarrollo no est andefinido y cuyo tratamiento escapa el marco de lapresente obra.

El transistor MOS-FET puede usarse tambin en

circuitos analgicos, como transistor de potencia,que tiene las mismas caractersticas que se desta-can en el transistor unipolar por efecto de campo.Entre ellas figuran una impedancia alta en el cir-cuito de entrada, una elevada corriente de con-mutacin y otras caractersticas, como vimos msarriba. Podemos considerar como dispositivo depotencia, aqullos que poseen una capac idad deconmutac in de c orriente de 1 ampere o ms. Re-cuerde que en un transistor bipolar, esta capaci-dad es perfectamente obtenible, pero al preciode una componente de corriente de entrada quepuede llegar al 20% de la corriente total. En eltransistor MOS-FET de potencia, con su elevada im-pedancia de entrada, esta corriente es irrelevan-te. Otro aspecto desfavorable en las etapas depotencia con transistores bipolares es la posibili-dad de un escape trmico, debido a la avalan-cha de portadores que puede presentarse bajociertas circumstancias. En los transistores del tipoMOS-FET este problema no existe. Por todos estosmotivos se utilizan estos transistores en muchosequipos de audio en la etapa de salida de poten-

cia. Entre otros, Motorola y Pioneer propician estatendencia.

El lec tor de be tener en cue nta que co n esta g ua t i-

tulada Enciclopedia de Audio, pretendiendo resu-

m ir la m a yor ca ntida d d e informa cin posible a t inen-

te al AUDIO, tenemos en cuenta que ms detal les

de ca da tem a tra tad o, los pued e enc ontrar en los tex-

tos: Curso Completo de Audio Hi-Fi, Electrnica

Aplicada y Equipos de Audio Moderno (todos de

esta ed itoria l) , uno d e los cua les

se obsequia con esta obra; losotros puede adquirirlos en nues-

tras oficinas o en las principales

libreras de Argentina. Tal como

comentamos en e l pr logo de

esta edicin, intentamos dar un

pa n ta l la z o ge ne ra l a c a da te m a

e indicamos que un desarrol lo

m s de ta lla do pue de e n contrar- se e n la s ob ra s de re ferenc ia . FIN



TABLA 2. Los lmites en el sca ling de transisto res MOS.

CARACTERSTICA LIMITES MOTIVOSEspesor del xido 2,3 nm C orriente de fuga (IGATE)Profundidad de la juntura 30 nm Resistencia (RSDE)Dopado del cana l VT=0,25 V Corriente de fuga (IOFF)SDE en difusin 15 nm Resistencia (RINV)Longitud del canal 0,06 m Corriente de fuga (IOFF)Longitud de compuerta 0,10 m Corriente de fuga (IOFF)


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C ontro les de tonoLos controles de tono son c ircuitos que se encar-gan de modificar la respuesta en frecuencia delamplificador con el objeto de compensar las defi-ciencias de los micrfonos, salas de audio y par-lantes. Si estos elementos fuesen perfec tos, el equi-po reproducira exac tamente la onda acstica ori-ginal y no seran necesarios los controles de tono.

Un control ideal de tonos sera aquel que per-mite variar la ganancia del amplificador paracualquier frecuencia del espectro audible a los l-mites que fije el usuario, de foma tal de conseguiruna respuesta perfectamente plana sin importar larespuesta en frecuencia del transductor de entra-da. El control de tono que se asemeja al idea l, porser casi perfecto, se denomina control de contor-no pero tcnicamente se lo conoce como Ecua-lizador Grfico que utiliza un gran nmero de va-riables (generalmente potencimetros) que ope-ran independientemente sobre partes distintas delespectro audible.

Estos elementos variables suelen ser controlesdeslizantes, tal que su forma relativa para un caso

particular se asemeja bastante a la curva de res-puesta en frecuencia del equipo, lo que permitir

que los parlantes reciban una seal elctrica pla-na para toda la banda de audio.Se debe tener cuidado en la manipulacin de

estos controles, pues puede ocurrir que la sala uti-lizada absorba bastante las seales de baja fre-cuencia y muy poco los tonos altos; en ese caso sedebe realzar los bajos y atenuar los altos. Pero lascircunstancias pueden ser otras y la posicin de loscontroles tambin cambiar. Por lo tanto, en ma-nos de aficionados este tipo de equipos puede noser efectivo ya que un control de contornos profe-sional posee dos elementos de ajuste por cada oc-tava musical lo que hac e un total de ms de vein-te potencimetros para ecualizar la respuesta enfrecuencia de un sistema amplificador.

Para fijar su posicin se deben tener en cuentavarios aspectos, como ser: las carac tersticas de lasala que se est usando y la cantidad de personasen su interior, la disposicin de las cajas acsticas,el tipo de seal que se est amplificando, etc.; si aesto le sumamos el hecho de que la respuesta au-ditiva de todos los oyentes no es la misma, pode-mos deducir que el manejo de este equipo requie-

re de una buena experiencia previa.Un detalle ms a tener en cuenta es que puede

ocurrir que quien maneje el equipo no escuchebien los tonos altos y por eso los realza sin tener encuenta que lo que para sus odos se escucha bien,para el resto de las personas estar recargadoen tonos agudos.

Si se dispone de instrumentos de medida se pue-de conseguir que el ecualizador grfico rinda en

Amplificadores de Audio


A m p l i f i c a d o rA m p l i f i c a d o r e se s

d e A u d i od e A u d i oEn este captulo haremos referencia a los diferentes circuitos que se encargan de

"acomodar" la seal de audio procedente de una fuente de seal definida, para que

pueda excitar una etapa de salida. Tambin describiremos los distintos modelos clsi-cos de las etapas de potencia.

Figura 1

Cap tu l o 3 Cap tu l o 3


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todo su potencial, aunque no se cuente con granexperiencia.

Los controles de tono pueden atenuar o enfati-zar seales de frecuencias determinadas en unrango variable entre 10dB y 20dB. No es necesariocontar con refuerzo o atenuaciones superiores yaque se desea contar con un sistema que corrija larespuesta en frecuencias del amplificador y noque introduzca distorsiones.

Existen dos factores fundamentales que definenal control de tono, a saber: a) frecuencia en lacual el control comienza a operar; b) cantidad derefuerzo o atenuacin que puede suministrar elcontrol para cada frecuencia.

Lo ideal es que estos factores puedan seleccio-narse independientemente, pero esto es caro y s-lo lo utilizan determinados equipos profesionales.

En general se utilizan sistemas cuya ley de varia-

cin de la ganancia con la frecuencia es una rec-ta con pendiente determinada (normalizada), cu-ya frecuencia de inicio de funcionamiento se se-lecciona por el control de mando.

Ejemplo 1Se tiene un control de tono que eleva la ganan-

cia para seales de a lta frecuencia que opera en-tre 5kHz y 10kHz, con una pendiente de 6dB poroctava a partir de la frecuencia de transicin.

Esto quiere decir que cada vez que se duplique

la frecuencia correspondiente a una octava en laescala musical, la gananc ia se duplicar (figura 1).

Un buen control de tono se uti-liza para efectuar pequeas co-rrecciones en la respuesta en fre-cuencia, como por ejemplo real-zar los graves o atenuar un picoen la zona de los agudos.

Cuando los controles de tono

se encuentran en la mitad del recorrido, ningunamodificacin introducen en la respuesta en fre-cuencia; por lo tanto, al efectuar alguna graba-cin, dichos controles deben estar en la posicincentral (no realza ni atena).

Los controles de tono deben disearse para que

el movimiento en el control de agudos no modifi-que la respuesta en bajos y viceversa.Existen dos tipos bien definidos de controles de

tono:

a ) C ontrol Pasivob) Control Act ivo

La red pasiva se conecta entre dos etapas am-plificadoras, que trabajan con un nivel de sealelevado (1 volt), mientras que la red activa formaparte de un lazo de realimentacin del preamplifi-cador.

C ontro les de tono pa sivosLos controles pasivos de tono consisten en un

conjunto de resistores y capacitores asoc iados (losresistores generalmente son potencimetros) queatenan en general todas las frecuencias paraluego enfatizar una porcin del espec tro audible,ya que, atenundose esta zona menos que al res-to,se logra realzar la porcin de frecuencia enfati-zada.

Un control pasivo de tono por pasos consiste enseleccionar un capacitor por medio de una llaveselectora; luego en funcin del capacitor elegido,variar la constante RC del circuito y con sta, larespuesta en frecuencia de la relacin eo/ei de lafigura 2.

Si se desea que la variacin en la respuesta delcontrol sea continua, en lugar de cambiar capaci-tores se utiliza un potencimetro como elementode ajuste, lo cual permite un rango de operacinpreviamente establecido (figura 3).

En este caso, al variar R, vara la frecuencia detransicin del filtro; es de construccin sencilla y

econmica.Si se desea mantener constante

la frecuencia de transicin (puntoen que comienza a ac tuar el filtro)y variar la pendiente de atenua-cin, al filtro de la figura anteriorse le realiza una pequea modifi-



Figura 2

Figura 3


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cac in que consiste en intercalarun resistor variable en serie con Cque controlar la pendiente deatenuacin del filtro (figura 4).

En el circuito mostrado, la fre-cuencia de transicin est dada

por R1 y C mientras que R2 definela pendiente de atenuacin delcircuito. Por ejemplo, si R2 = sesupone que el circuito no atena ninguna frecuen-cia ya que no hay camino a masa para ningunaseal. Si R2 = 0 ohm, la pendiente de a tenuac inla define R1 y C (figura 5).

En este circuito la frecuencia de transicin secalcula mediante la siguiente frmula:

1ft =

6,28 x C x R1

Donde:ft = Frecuenc ia de transicin en hertzC = Capac idad en faradR1 = Resistencia conectada en serie con la

seal dada, en ohm

Debemos tener en cuenta que en esta frmulaR1 ser la suma de R1 y la resistencia interna de lafuente generadora de seal.

Para obtener la pendiente de operacin desea-da se utiliza la grfica mostrada para este tipo decircuitos, donde R2 se calcula a partir del valor deR1 y de la pendiente elegida. Para dar un casogeneral, en la grfica se han dibujado los valoresexpresados en multipolos de ft.

Ejemplo 2Calcule la frecuencia de transicin y la pendien-

te de atenuacin de un filtro pasivo pasa bajos

con los siguientes datos:

R1 = 31.800 ohmR2 = 10.600 ohmC = 0,01Fft = frecuencia de transicin; es

el punto en que comienza a tra-bajar el filtro.

Reemplazando valores:

1ft = 500Hz

6,28 . 31.800 . 0,01 . 10-6

R2 10.600 1Pte = = = 12dB/octava

R1 31.800 3

Corresponde a un filtro con una atenuacin de12dB por octava con una frecuencia de transicinde 500Hz.

Ejemplo 3Este mismo anlisis puede efectuarse con una

red pasiva pasa altos (rechaza bajos), donde de-be colocarse un circuito RC en el camino de la se-al con constante de tiempo variable, pues el ca-

pacitor ofrece menor impedancia en la medidaque aumenta la frecuencia de trabajo.Para entender el funcionamiento de este filtro,

sea el siguiente circuito pasa altos (figura 6).En este circuito, si R2 = 0, la atenuacin es cons-

tante para todas las frecuencias y proporcional ala relacin:

R1R1 + Rt

mientras que para R2 = , la pendiente de ate-nuacin para bajas frecuencias es mxima, yaque C define el paso de la seal (figura 7).

En este circuito existe una prdida de insercinque es distinta, segn la frecuencia de que se tra-te, dependiente de la posicin del cursor de R2. Osea que el circuito atenuar ms o menos segnsea el valor de R2.

En los grficos vistos, la atenuacin est expresa-



Figura 4

Figura 5


26/68

da en dB y se calcula me-diante la siguiente frmula:

eoAt = 20 log

ei

Nos preguntamos ahora,c m o se p ue d e e fe c tua r un a rre g lo pa ra te ne r e n un m ism o c ircui to e l cont ro l de grave s y a gud os sin que e l mo vim ie nto de un co ntro l a fe cte la re spue s- ta del otro?,

Q u v a lo r e s e le g i r e mos c omo f r e c ue nc ia s de tra nsic in d e se nd os filtros?

En la curva de respuesta en frecuencias del filtropasabajo estudiado, se observa que con mximapendiente de atenuacin existe una disminucinen la ganancia de 25dB entre las frecuencias ft y16ft, pero:

qu f re c ue nc ia e le g imo s c o m o f t? Si ftg (frecuencia de transicin del control de

graves) es superior a los 200Hz dejaramos pasar lasfrecuencias bajas hasta esta frecuencia y se intro-

duciran sucesivas atenuacioneshasta llegar a 25dB por debajode la ganancia nominal parauna frecuencia superior a los3.200Hz.

Es peligroso amplificar (refor-

zar) en exceso frecuencias supe-riores a los 200Hz pues si bienpueden parecer muy agradables los tonos gravesemitidos por una orquesta, la voz humana se tornapastosa, como si el que hablara tuviera la cabezametida dentro de una c aja, lo cual quita fidelidadal sistema de audio, pues cualquier oyente se da-ra cuenta de esta situacin. Por lo tanto, no con-viene reforzar en demasa tonos bajos superiores alos 200Hz. La voz humana tambin adquiere mati-ces desagradables cuando se refuerzan tonosagudos por debajo de 1.000Hz.

Es decir, en principio conviene fijar las frecuen-cias de transicin de la siguiente manera:

ftg = frecue nc ia de transicin d e g raves = 200Hzfta = frec uenc ia de transicin d e a gud os = 1000Hz

Esto quiere decir que el control de graves tienerespuesta plana hasta 100Hz (ft/2) y atena la ga-nanc ia para frecuencias superiores, mientras que elcontrol de agudos produce una atenuac in de se-ales hasta una frecuencia de 2.000Hz (2 ft), punto

a partir del cual no hay atenuacin (figura 8).Si se desea una diferencia bien apreciable en el

tono al variar los controles de graves y agudos, sinimportar demasiado la fidelidad de la voz humanase sube ftg una octava y se baja una octava fta,es decir: ftg = 400hz y fta = 500Hz.

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