Altavoces: Funcionamiento y Componentes

Funcionamiento Básico

El altavoz es un transductor electroacústico que convierte una señal eléctrica en una onda de presión acústica. Su funcionamiento es idéntico al de los micrófonos, pero a la inversa.

Componentes Clave

• Parte electromagnética: Imán y bobina móvil.
• Parte mecánica: Cono, suspensión y montaje de la bobina móvil.
• Parte acústica: Transmite la energía sonora al recinto de audición.

Especificaciones Técnicas de los Altavoces

Sensibilidad

La sensibilidad se define como la presión sonora que produce el altavoz a 1 m de distancia en su eje con una señal de 1 W de potencia.

Respuesta en Frecuencia

La respuesta en frecuencia describe el comportamiento del dispositivo ante las diferentes frecuencias del espectro de audio (20 Hz a 20 kHz). Las variaciones se miden en dB. Los altavoces o drivers se clasifican en:

• Woofer: Graves
• Midrange: Medios
• Tweeter: Agudos

Impedancia

La impedancia representa la carga del altavoz para el amplificador. La mayoría de los altavoces utilizan una bobina, haciendo que la impedancia varíe con la frecuencia. Se distinguen:

• Pico de resonancia
• Zona útil (plana)
• Zona de disparo de impedancia

Potencia

• Mínima potencia audible: Potencia mínima a 1 kHz para generar una señal audible.
• Potencia nominal (RMS): Potencia que soporta de forma continua sin perder calidad.
• Potencia de pico: Potencia instantánea máxima que soporta sin deteriorarse.

Directividad

La directividad describe la variación de la sensibilidad en función de la dirección de propagación del sonido respecto al eje del altavoz. Varía con la frecuencia.

Distorsión

La distorsión es la diferencia entre la señal aplicada y la señal de salida.

Recintos Acústicos

Los recintos acústicos (cajas acústicas o trompetas) mejoran el comportamiento del altavoz, solucionando el problema de emisión de potencia hacia delante y hacia atrás (cortocircuito acústico).

Tipos de Recintos

• Baffle infinito: Aislamiento total para evitar cortocircuitos acústicos.
• Caja abierta: El diseño busca evitar el cortocircuito acústico alargando el camino de la onda sonora posterior.
• Caja cerrada: Aislamiento completo. Se puede optimizar haciendo la caja muy grande o añadiendo material absorbente.
• Bass Reflex: Caja cerrada con un agujero para la salida de la onda sonora posterior.
• Caja con radiador pasivo: Similar a Bass Reflex, pero sustituye el agujero por un cono pasivo.

Tipos de Altavoces

Según el Transductor

• Dinámicos: Los más utilizados. Partes: cono, campana, yugo, imán, bobina, araña, tapa antipolvo, cables y bornes.
• Electrodinámicos: Similar al dinámico, pero el campo magnético lo genera un electroimán.
• Electrostáticos: Sistema de tres placas paralelas. Inconvenientes: reducción del nivel de señal y elevada impedancia.
• Piezoeléctricos: Funcionan con la deformación de cristales piezoeléctricos al aplicar tensión. Inconvenientes: fragilidad, no reproducen toda la gama de frecuencias y bajo rendimiento.

Según la Radiación

• Radiación directa: El diafragma radia directamente al aire (los más comunes).
• Bocina: Adapta la impedancia del diafragma a la del aire, mejorando el rendimiento. Se usan en sonorización profesional.

Según los Elementos Acústicos

• Membrana metálica
• Membrana cónica de cartón
• Aire comprimido

Según la Banda de Frecuencias

• Uso general
• Especiales para tonos graves: Frecuencia de resonancia muy baja. Los altavoces para graves tienen mayores dimensiones.
• Especiales para frecuencias medias: Frecuencia de resonancia no superior a 200 Hz y frecuencia de corte entre 6 y 8 kHz.
• Especiales para tonos agudos: Frecuencia de resonancia entre 1000 y 4000 Hz, frecuencia de corte sobre 20 kHz.

Conexiones y Crossovers

Conexiones de Altavoces

Considerar la potencia nominal y de pico, la impedancia de cada unidad y la salida del amplificador. La impedancia de salida del amplificador debe coincidir con la impedancia total de los altavoces conectados.

Trompetas

Las trompetas o bocinas adaptan la impedancia acústica del cono a la del aire, mejorando la transferencia de potencia y modificando el diagrama de radiación.

Crossovers

Para separar las señales en sistemas multivía, se utilizan crossovers (filtros).

Crossover de 2 vías

• Filtro pasabajos para el woofer
• Filtro pasaaltos para el tweeter

Crossover de 3 vías

• Filtro pasabajos para el woofer
• Filtro de paso de banda para el midrange
• Filtro pasaaltos para el tweeter

Tipos de Crossovers

• Pasivos: Basados en bobinas y condensadores.
• Activos: Incluyen elementos amplificadores.

Tipos de Filtros

• Primer orden: Más baratos y sencillos, separación de bandas poco efectiva.
• Segundo orden: Más completos, mejor separación de bandas.