En post anteriores se habló de la potencia en altoparlantes para entender mejor la elección del amplificador adecuado según la potencia necesaria. En este post se profundiza en la especificación de potencia de los amplificadores.
En principio hay que reconocer que la potencia es difícil de cuantificar y especificar, en especial con las señales que varían en el tiempo como las de audio. Es importante repasar entonces conceptos como potencia, impedancia, RMS y factor cresta (ver: Impedancia, Factor cresta).
Impedancia: Impedancia (Z)= tensión (V)/corriente (I). Es la oposición al flujo de corriente.
Potencia: P = V * I (mediante la ley de ohm: P = (I^2)*Z y P = (V^2)/Z). Es la cantidad de trabajo por tiempo realizado.
Valor eficaz o RMS: valor de señal continua (igual amplitud en el tiempo) que al circular por una resistencia disipa la misma cantidad de potencia que una señal variable en el tiempo.
Factor cresta: diferencia entre el valor pico y el valor RMS de la señal (figura 1).
Fig 1: Factor cresta de una señal de audio.
Uno de los principales problemas es la determinación de una señal adecuada para realizar las mediciones. Históricamente se realizaban con una onda senoidal continua, generalmente a 1 Khz, esto se debe a que es una señal cíclica y repetible en el tiempo, cuyos valores RMS y pico son conocidos, además fáciles de calcular. Una onda senoidal presenta un factor de cresta de 3 dB, es decir que el valor eficaz es 0,707 veces el valor pico. El problema es que puede resultar poco representativa de las señales de audio.
Si se sustituye la onda senoidal por un ruido rosa de mismo nivel pico se debe subir 9 dB para producir el mismo nivel RMS con ambas señales. Esto se debe a que el ruido posee generalmente un factor cresta de 12 dB (9 dB más que la onda senoidal). Es decir que para lograr el mismo nivel RMS sin recortar la señal, un amplificador debe poder reproducir picos de 16 veces el valor eficaz para el ruido rosa, y solamente 2 veces para las ondas senoidales.
Fig 2: tren de pulsos senoidales.
Hoy en día la mayoría de los fabricantes especifica la potencia utilizando un tren de pulsos (como la norma EIAJ). Esto es una onda senoidal que es encendida y apagada cíclicamente (burst sine wave). Este tipo de señal es fácil de generar, medir y representa un poco mejor las características transitorias (impulsivas) de las señales de audio que en general se reproducen (gran amplitud, corta duración). De esta manera se especifica un nivel RMS 3 dB por debajo del máximo alcanzado.
En general los amplificadores que se utilizan son de tensión constante. Esto quiere decir que la tensión a la salida (siguiendo a la señal de entrada) no se ve afectada por la impedancia que se conecte, lo que varía es la corriente. Por cada reducción a la mitad de la impedancia circula doble de corriente y por ende se desarrolla el doble de potencia. Pero en la realidad hay un límite de corriente pasado el cual el amplificador: A) baja la tensión de salida, B) entra en protección, C) se quema. Ese límite es el que dicta la impedancia mínima que se puede conectar, que en general es de 4 o 2 ohms.
Ing. Eduardo Sacerdoti
Investigación & Desarrollo – Equaphon