Por John Meyer
Abril 2005

Algunos fabricantes están ahora produciendo altavoces autoamplificados, como Meyer Sound ha hecho desde 1995. Pero, con esta tendencia, el tema de la clasificación de potencia de los amplificadores ha comenzado a sufrir de una considerable confusión y desinformación. Para que los usuarios tengan una idea de las verdaderas capacidades de los altavoces autoamplificados, se debe clarificar el tema. Este artículo tiene la intención de llevar información clara y sólida a esta discusión con la esperanza de que los usuarios tengan un mejor entendimiento de los amplificadores de potencia, para que sean mas capaces de evaluar los productos. Quizás el término mas común que es necesario aclarar es "watts pico," una forma popular de expresar la potencia de un amplificador.

En la comunidad de la ingeniería, el método aceptado de generar una clasificación de la potencia de audio producida por un amplificador es conectarlo a una carga conocida, aplicar una señal de onda sinusoidal continua a sus entradas y monitorear el comportamiento de su salida bajo tal carga. Es importante tener esto en cuenta para examinar la definición y medición de "potencia."

La definición de potencia eléctrica instantánea es bastante sencilla: P = EI, donde P = potencia instantánea en watts, E = diferencia de potencial en volts y I = corriente en amperes. Sin embargo, esta definición es mínimamente útil para nosotros en una aplicación de audio porque las fuentes de audio no son pulsos instantáneos, ni las cargas de audio son puramente resistivas.

Una onda sinusoidal es el elemento mas sencillo del que están conformadas las señales de audio en el mundo real, haciendo que sean mas apropiadas como señales para realizar mediciones de un sistema de audio. Para una fuente de voltaje sinusoidal, la potencia, aunque es medida en watts, se define como "potencia promedio." La medición conocida como RMS (media cuadrática por sus siglas en Inglés) es un método de usar el voltaje y la corriente para calcular la potencia promedio.

Por ejemplo, si vemos la voltaje de una onda sinusoidal en las terminales de salida de un amplificador de potencia, encontraremos que el voltaje RMS es el voltaje pico (E_pico) dividido entre la raíz cuadrada de 2. Si medimos la corriente RMS de una onda sinusoidal producida por el amplificador, veremos que, similarmente, es la corriente pico (I_pico) dividida entra la raíz cuadrada de 2.

Multiplicando ambos obtenemos:

(E _pico /(raíz de 2) * (I _pico /(raíz de 2) = (E _pico * I _pico)/2

que es la potencia promedio para una onda sinusoidal.

Cuando un amplificador es clasificado en watts RMS, esta es una forma corta de decir "watts promedio obtenidos por el método RMS." Si se usa una señal que no sea una onda sinusoidal, se debe usar un medidor que utilice un voltaje RMS "real’ para obtener la potencia promedio correcta.

Entonces, ¿qué es potencia pico? Potencia pico es un caso especial donde P_pico = E_pico * I _pico. Para una onda sinusoidal, esto es siempre dos veces la potencia promedio. Un gran problema de usar esta clasificación, sin embargo, es que muchos amplificadores de potencia no pueden mantener la potencia pico por mas de unos cuantos milisegundos.

El método estándar de probar un amplificador de potencia es observar si la fuente de poder puede mantener una potencia pico continua es conectar todos los canales del amplificador a resistencias de carga, alimentar la entrada del amplificador con una onda cuadrada y monitorear el voltaje pico en las salidas. Casi todos los amplificadores experimentarán una "caída" en la potencia de salida bajo estas condiciones de operación.

Ahora, tener un amplificador de potencia que produzca el doble de la potencia continua con una onda sinusoidal es difícilmente necesario para reproducción de música, pero algunas señales musicales producen onda cuadradas de corta duración u ondas grandes casi sinusoides. Asi que, ¿cuánto tiempo deberá un amplificador de potencia ser capaz de mantener la reproducción de una onda cuadrada o una onda sinusoidal a su amplitud total?

Recientemente, Meyer Sound hizo mediciones de un bien conocido subwoofer de dos parlantes de 18 pulgadas que salió al mercado con un amplificador de potencia. El riel de alimentación de la fuente de poder del amplificador descansaba a 160 volts cuando este no estaba en operación (sin señal de audio presente). Usando este voltaje del riel de alimentación, podríamos calcular que la potencia pico instantánea para una carga (resistiva) de 4 ohm es:

E²/R = 160²/4 = 6,400 watts por canal

De esta forma, podríamos afirmar que este amplificador tiene mas de 12,000 watts de potencia pico. Esta es una clasificación muy impresionante para publicarse, pero, ¿es real? Los ingenieros de Meyer Sound operaron el sistema con una sola nota de batería de 40 milisegundos de duración. El riel de alimentación del amplificador de potencia se desplomó de 160 volts a 80 volts mientras se reproducía la nota. Esta caída de 80 volts en el nivel de salida actúa como un compresor de audio. Los transductores usados en este sistema eran muy poco lineales, lo que producía una gran cantidad de distorsión del segundo armónico.

Esta combinación de caída en la salida del amplificador y transductores no lineales impone su distintiva característica sonora sobre las señales que reproduce, evitando una reproducción precisa de algunas señales. Esto presenta una severa limitación para los usuarios, ya que el altavoz solo puede sonar bien con señales que son complementadas por dicha característica sonora, como es el caso de una batería con microfonía cercana demasiado amortiguada.

Con la tecnología actual, no es necesario limitar la calidad de la reproducción de un sistema de sonido para obtener un sonido subjetivamente deseable. La mejor solución para obtener tal sonido es no usar un altavoz como un procesador creativo, sino tener un sistema de altavoz lineal capaz de reproducir con precisión cualquier señal musical y entonces usar procesamiento digital para crear compresión, distorsión u otros efectos creativos que sean necesarios.

Alimentados con la misma señal de batería, el subwoofer de ultra-alta potencia 700-HP de Meyer Sound produjo mayor nivel sonoro, mientras que el sonido fue una reproducción fiel del sonido seco de la señal original. El 700-HP, es por tanto, capaz de reproducir una batería procesada con compresión de la misma forma que una completamente seca y sin procesamiento.

Las investigaciones de Meyer Sound han descubierto que, para poder reproducir música sin comprimir la señal, el amplificador de potencia deberá ser capaz de mantener la reproducción de una onda sinusoidal a su amplitud total (i.e. cuando la amplitud pico de la señal sinusoidal alcanza la máxima fluctuación de voltaje sin saturación) bajo la carga determinada por al menos 500 milisegundos. Meyer Sound se refiere a la potencia promedio durante estos 500 milisegundos como "potencia instantánea real" (potencia burst real). La potencia pico de salida deberá durar al menos 100 milisegundos para poder ser útil para reproducción musical. Todos los altavoces Meyer Sound autoamplificados deben cumplir con este criterio, y esta clasificación será incluida en las fichas técnicas de estos productos. Hasta ahora, Meyer Sound no ha publicado especificaciones relacionadas con la potencia pico instantánea.

Habiendo dicho lo anterior, nos vemos en el punto de preguntar como deberá medirse un altavoz autoamplificado para producir una clasificación útil y significativa.

Meyer Sound planea crear un conjunto de archivos sonoros en un formato estándar que contiene señales de impulsos (burst signals) que permitirán a los usuarios probar altavoces autoamplificados mediante un sonómetro estándar. Estos archivos serán publicados para descargarse en el sitio web de Meyer Sound. Las señales propuestas serán de duración suficiente para la ponderación "rápida" del sonómetro para que este léa correctamente la presión sonora de salida del altavoz.

Esperamos que este artículo sirva para demistificar el tema de las clasificaciones de potencia en amplificadores y lleve a un método mas uniforme de obtener y especificar clasificaciones de amplificadores para sistemas de altavoces autoamplificados. Un buen sonido es el resultado de una aplicación hábil de dispositivos de audio de alta calidad, y las habilidades necesarias solo pueden obtenerse cuando se entiende y dispone de información clara y concreta.