Es sabido que múltiples parlantes pueden conectarse a la misma salida de un amplificador. En principio la conexión se puede realizar de dos maneras, en serie o en paralelo.
La corriente máxima que debe entregar el amplificador está dictada por la impedancia total que presenta la carga (y por la tensión aplicada), a su vez la impedancia resultante de una carga compuesta por varios componentes depende de cómo se realice la conexión entre ellos. Si se entiende a la impedancia como a la oposición al flujo de corriente (ver Impedancia), a menor impedancia mayor corriente y viceversa. Para hacer los cálculos exactos se utiliza la Ley de Ohm: I=V/Z, donde I es la corriente, V es la tensión aplicada y Z la impedancia.
De esta manera las condiciones extremas serían:
– Impedancia infinita (sin carga), no fluye corriente. 0=V/∞
– Impedancia cero (cortocircuito), fluye la mayor cantidad de corriente. ∞=V/0
A menor impedancia el amplificador tiene que entregar mayor corriente para mantener la misma tensión. Esto quiere decir que va a trabajar más exigido, dado que debe desarrollar mayor potencia (P=V*I).
Fig 1: Canilla y balde.
Una manera de ejemplificar el trabajo de un amplificador es con el agua. Supongamos que con una canilla se llena un recipiente. Las paredes del recipiente son la impedancia, y la presión que ejerce el agua es análoga a la tensión. De esta manera una pared rígida (impedancia infinita) no deja fluir al agua. Si se realiza una perforación al recipiente, el agua empieza a salir en proporción al tamaño del agujero, la perforación entonces es análoga a la carga (impedancia) conectada al amplificador. Si la canilla (fuente) es capaz de reponer el agua que sale del recipiente, se va a mantener la presión.
Ahora se realiza otra perforación idéntica a la anterior. La impedancia total disminuye (hay menos oposición al flujo de agua), y la canilla tiene que trabajar más para poder mantener el recipiente lleno (misma presión). Si se siguen agregando perforaciones, va a llegar un momento en el que la canilla no va a ser capaz de mantener lleno al recipiente (mantener la presión), y este se va a vaciar. Es decir que hay mayor flujo de agua (consumo) del que la fuente (canilla y recipiente) puede entregar.
Es por esto que los amplificadores especifican la impedancia mínima a la que pueden trabajar, y los parlantes una impedancia nominal. Es importante entonces conocer cuál es la impedancia resultante que »ve» el amplificador al conectar varios parlantes.
Fig 2: Parlantes en serie.
Cuando se realiza una conexión en serie la misma corriente pasa por un parlante antes de pasar por los otros (figura 2). La impedancia total resulta de la suma de cada impedancia individual, esto quiere decir que si tenemos cuatro componentes de 8 ohms, el amplificador »ve» 32 ohms en sus bornes. La tensión aplicada se va a dividir proporcionalmente a la impedancia de cada parlante, si todos presentan la misma, se divide de igual manera.
Este tipo de conexión es rara vez usado, dado que presenta tres inconvenientes. El primero es que, dado que la impedancia es alta, para poder desarrollar potencia son necesarias tensiones altas. Supongamos que cada parlante de 8 ohms soporta 100 Watts, el amplificador debe entregar 400 Watts en total. Para desarrollar esa potencia en una carga de 32 ohms se necesitan alrededor de 112 Volts RMS, un valor bastante elevado para cualquier amplificador. Por otro lado si uno de los parlantes falla y su bobina se »abre», todos los demás van a dejar de funcionar también. Por último hay que tener en cuenta que las especificaciones de los parlantes, y en especial la frecuencia de resonancia, pueden variar de parlante a parlante alrededor del 10%. Esto quiere decir que la zona de impedancia máxima va a estar en diferente lugar (observar figura 4) y esto se traduce en que la tensión aplicada no se va a dividir de igual manera en todos los parlantes, en especial en la zona cercana a la frecuencia de resonancia.
Fig 3: Parlantes en paralelo.
Por otro lado en las conexiones paralelas se aplica la misma tensión a todos los parlantes y se divide la corriente en proporción a las impedancias de cada uno (figura 3). La impedancia resultante que »ve» el amplificador viene dada por:
Si todas las impedancias son iguales (como sucede generalmente), el resultado se puede calcular dividiendo la impedancia de un altoparlante con la cantidad total de parlantes conectados. De esta manera si se conectan cuatro parlantes de 8 ohms en paralelo, el amplificador se carga con 2 ohms. Esta metodología es una de las preferidas dado que si se »abre» (no igual si se produce un cortocircuito) uno de los componentes el resto sigue funcionando sin problema. Es importante comprobar que el amplificador pueda trabajar a la impedancia y potencia que se requiere, caso contrario se puede dañar al equipo, además de que el rendimiento no va a ser el esperado. Por ejemplo si se cuenta con cuatro parlantes de 8 ohms que soportan 400 Watts, se necesita una potencia que entregue 1600 Watts en 2 ohms. Hay que tener en cuenta que esto implica una corriente RMS de 28 Amperes.
Hay que recordar que la impedancia de los altoparlantes varía con la frecuencia, y es común que en ciertas frecuencias sea menor a la impedancia nominal, por ejemplo en la figura 4 se observa que entre 400 y 900 Hz la impedancia es menor a 7 ohms.
Fig 4: Impedancia de un altoparlante de 8 ohms nominales.
Fig 5: Configuración paralelo-serie.
Por último, hay situaciones en las cuales debido al amplificador o a los parlantes, se debe hacer una combinación serie-paralelo o paralelo-serie de los componentes. En la figura 5 se observa un tipo de conexión que resulta útil para mantener una impedancia que no sea tan alta como en una serie, ni tan baja como el paralelo. Simplemente hay que poner en paralelo a la serie de dos parlantes. De hecho, si todos los componentes son de la misma impedancia el resultado que »ve» el amplificador es el mismo que el de un parlante solo. Por ejemplo si cada parlante es de 4 ohms, el resultado total sigue siendo 4 ohms. En este caso, es fácil ver que si uno de los parlantes se »abre», sólo dos van a seguir funcionando.
Fig 6: Configuración serie-paralelo.
Otra opción sería poner en serie dos parlantes en paralelo (figura 6). De esta manera la impedancia resultante también es la misma que la de los componentes individuales (en caso de ser iguales). Pero en este caso, si uno de los altoparlantes falla siguen funcionando los tres restantes.
Hay que tener la precaución de estudiar cómo es la distribución de potencias en el caso de que se »abra» uno de los parlantes. Suponiendo que se tienen parlantes de 8 ohms y se aplica una tensión de 8 Volts RMS, la corriente total que circula por el sistema es de 1 Amper y cada parlante disipa 2 Watts. Ahora si uno de los parlantes »desaparece», la impedancia total pasa a ser de 12 ohms y van a circular 0,666 Amperes. El problema es que por una de las bobinas circula toda la corriente del sistema, siguiendo con el ejemplo pasa de disipar 2 a 3,55 Watts de potencia, esto es un incremento del 77%. Mientras que los parlantes en paralelo disipan 0,9 Watts cada uno.
Si analizamos las diferencias de las dos configuraciones desde el punto de vista acústico (teniendo en cuenta que el parlante soporta el incremento de potencia del 77%), la configuración de la figura 6 presenta una presión total 2,5 dB mayor a la de la figura 5.
Ing. Eduardo Sacerdoti
Investigación & Desarrollo – Equaphon