Unidad Didáctica 5 Estructura de la señal 1

Unidad Didáctica 5
Estructura de la señal 1
1.
Introducción a la señal de audio analógica
2.
Niveles de señal
- Baja impedancia
- Alta impedancia
- Señal de línea
- Señal de cascos
- Señal de carga
3.
Transmisión de señales analógicas (Balanceadas
y desbalanceadas)
4.
Los conectores y cableado en la sonorización
- Conexionado de carga
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ESTRUCTURA DE LA SEÑAL DE AUDIO
Cómo vimos en Acústica Física el sonido se produce gracias a compresión y enrarecimiento
del aire. De esta manera si tomamos como ejemplo un Onda simple senoidal periódica es fácil
encontrar la analogía con la Corriente Alterna.
La Corriente Alterna (AC) al
contrario que la Corriente
continua (DC) circula en los dos
sentidos lo que la hace idónea
para la transducción acústicoeléctrica. Podemos comprobar
como la amplitud de la onda
acústica es convertida en voltaje
y conceptos como Frecuencia y
Periodo se repiten.
La AC que conocemos a nivel
eléctrico de consumo posee un
voltaje de 220V y 50Hz. La señal
de audio como ya sabemos
suele ser una onda eléctrica
compleja no periódica (varias
frecuencia en juego que no se
repiten en el tiempo). Además su
voltaje varía en función del tipo
de señal de audio que hablemos
(micrófono, línea, instrumento,
carga, etc…)
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ESTRUCTURA DE LA SEÑAL DE AUDIO
Es importante saber que cuando hablamos del voltaje de la señal de audio no es un voltaje
constante. Para hacer mediciones de voltaje con polímetros es necesario saber que la señal de
audio debe ser una onda senoidal periódica , generalmente se ha tomado siempre 1KHz, de no
ser así la medición se antoja sumamente compleja.
También hay que distinguir entre diferentes tipos de valores de voltaje. Si observamos la figura
anterior de la señal eléctrica. Tenemos un valor de pico máximo 10V y otro de mínimo -10V.
(10V es simplemente un ejemplo no hay que relacionarlo con ningún tipo de señal de audio) El valor pico de la señal
sería 10V. Mientras que el Valor pico a pico sería 20V.
El valor RMS es el valor del voltaje o corriente en C.A. que produce el mismo efecto de
disipación de calor que su equivalente de voltaje o corriente en C.D. Su cálculo es:
Valor RMS= Valor de Pico X 0.707
OJO: Estos valores han sido utilizados siempre
por la industria de audio para intentar firmar sus
especificaciones a la alza por lo que hay que tener
muy claro los conceptos para distinguir los buenos
productos comerciales. De igual manera los
voltajes no son iguales para todas la frecuencias,
conviene saber esos valores a que tipo de señal
eléctrica están referenciados (señal musical, ruido
rosa, onda simple)
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ESTRUCTURA DE LA SEÑAL DE AUDIO
Como ya se explico en Acústica Física en el mundo del Audio utilizamos más el dB que los
valores de voltaje o watios. Puestos a equiparar Onda Acústica con Onda eléctrica. Presión
sonora (Amplitud) se corresponde con voltaje y Potencia Sonora es más análoga a la potencia
eléctrica). Con esta analogía un incremento del doble en Voltaje y SPL será 6dB de
incremento; en cambio, un incremento del doble de Potencia Eléctrica o sonora será un
incremento de 3dB. Como ya se comentó anteriormente cualquier dB del que hablemos debe
tener un valor referenciado que nos debe ser indicado. (En dB de SPL está tan estandarizado el valor de 20µPa
para el valor mínimo de audición que no es necesario indicarlo aunque siempre cabe la discusión de si son curvas ponderadas o no)
Los valores más utilizados en la industria del audio en voltajes son:
Abreviatura
Nivel de Referencia
dBV
1V
dBu
0.775V (Europa)
dBv
0.775V (USA)
dBm
1milivatio
dBA
dB SPL, respuesta de ponderación A
Como en sistemas de audio es más común entenderse en voltajes o SPL y no en potencias
esta sería una tabla con sus coeficientes de multipliación
dB
Factor de multiplicación
0
+3
+6
+20
1
√2
2
10
+60
1000
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ESTRUCTURA DE LA SEÑAL DE AUDIO
Niveles de señal
Ya hemos visto como se comporta eléctricamente la señal de audio; pero, no sólo existe un tipo de señal de
audio. La señal que sacamos de un amplificador, de un micrófono, de un instrumento eléctrico o de un
reproductor de CD son todo señales de audio pero que tienen diferentes niveles eléctricos (voltajes)
Señales de Baja impedancia Low-Z (Señal microfónica)
Son las señales de audio que mandan la mayoría de los micrófonos profesionales. Suelen tener una
impedancia de salida de 150Ωy las entradas de los equipos que recepcionan este tipo de señales suelen tener
una impedancia de entrada de1.5KΩ. Los pocos milivoltios de una señal de micrófono han de ser amplificados
hasta el nivel de línea para poder ser operados por cualquier equipamiento de audio. Para ello se hace
necesario el uso de los conocidos previos de micros. Un previo de micrófono es un amplificador con una
ganancia (Gain o Trim) de amplificación que es capaz de elevar la señal microfónica a nivel de línea.
Señales de Alta impedancia Hi-Z (Señal de instrumento)
Las señales de los instrumentos como guitarras y bajos eléctricos así como algunos teclados dan salidas con
este tipo de señales. Sus impedancias de salida suelen ser de unos 15KΩy un voltaje de aproximadamente un
voltio con lo que aunque el voltaje es similar a una señal de línea no nos permitiría conectarlo ni a la entrada de
línea ni de micrófono. Necesitaríamos una entrada de unos 500KΩy las impedancias de entrada de micrófono y
línea oscilan entre de 1.5 y 15KΩrespectivamente, lo que las hace inapropiadas. Este tipo de señales también
se puede conocer como señal de instrumento y verse rotulada de tal manera en equipos electrónicos. Para
poder introducir estas señales en entradas de baja impedancia ( previos de micrófono) se hace necesario el
uso de una D.I. Box que no es más que un adaptador de impedancias que permite convertir una señal de alta
impedancia en una de baja y además con la peculiaridad de balancear una señal desbalanceada.
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ESTRUCTURA DE LA SEÑAL DE AUDIO
Niveles de señal
Señales de línea
La señal de línea profesional ya hemos comentado que posee un voltaje de +4dBu y es el tipo de señal con el
que trabajan la mayoría de los equipos profesionales. Las impedancias de entrada de este tipo de señales
suelen ser de unos 15KΩ. Existe también la señal no profesional -10dBV con menor voltaje. Por eso algunos
equipamientos de audio permiten seleccionar entre estos dos estándares.
Señales de amplificación de cascos
Para mandar señal a unos auriculares es necesario tener una ganancia para poder regular el nivel con el que
queremos escuchar esa señal. La impedancia normal de uno auriculares es de unos 50Ω, aunque algunos
auriculares de 600Ωnos permiten escuchar por los cascos niveles de línea.
Señal de carga
Es aquella señal que va desde un amplificador a un altavoz, en función de la potencia del amplificador y de su
sensibilidad de entrada y ganancia nos encontraremos voltajes diferentes. Es obvio pensar que este tipo de
señales tendrán más voltaje que todas las demás. Esto se desarrollará en unidades posteriores.
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ESTRUCTURA DE LA SEÑAL DE AUDIO
Conceptos de la señal de audio
Relación señal ruido
Indica la relación entre el nivel nominal de la señal de audio y el ruido residual de fondo de la señal. Se
cuantifica en dB cuanto mayor sea este margen mejor relación señal ruido tendrá nuestra señal. Lo podemos
encontrar como S/R o SNR. Mucho equipamientos de audio utilizan este concepto en las especificaciones de
sus equipos, formatos de grabación, cualquier tipo de amplificador de señal, etc.
Rango dinámico
Es la diferencia entre el voltaje máximo de la señal antes de su saturación y el voltaje mínimo superado el ruido
de fondo. Cuanto mayor sea esta diferencia mejor rango dinámico tendrá esa señal
Headroom
Llamamos Headroom a la diferencia entre el nivel nominal de la señal y el nivel justo antes de llegar a la
distorsión. Cuanto mayor Headroom tenga el equipo más rango dinámico en la señal podemos tener y
determinará la calidad de nuestro equipo.
dBFs (Decibelios full scale)
Es utilizado en la señal de audio digital y sobretodo en los equipos de registro digital. El 0dBFs sería nuestro
nivel máximo antes de la saturación y se indicarían en dB negativos las señales con menor voltaje. Por eso es
importante en concepto diferente de 0dB en el mundo digital.
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Conceptos de la señal de audio
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ESTRUCTURA DE LA SEÑAL DE AUDIO
Conceptos de la señal de audio
Distorsión armónica.
Se entiende por distorsión armónica el resultado de lo que denominamos falta de linealidad de un equipo, la
señal eléctrica que tenemos no es exactamente la misma que la que nos encontramos al de la cadena de
audio. La distorsión armónica introduce en la señal una serie de armónicos que no se encontraban en la señal
original, la mayoría de los equipos generan en mayor o menor medida este tipo de distorsión en la señal de
audio. Se suele medir por porcentaje tipo THD 0.1% @ 1Khz.
Respuesta en frecuencia
Hace relación a dos conceptos, el margen de frecuencias que abarca una señal de audio y como “colorea” esa
señal original a la señal devuelta cualquier equipo electrónico. La fidelidad sería la linealidad en todo el margen
de frecuencias. De aquí el concepto Hi-fi (Alta fidelidad)
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ESTRUCTURA DE LA SEÑAL DE AUDIO
Transmisión de señales analógicas (lineas balanceadas y no balanceadas)
Líneas no balanceadas o desequilibradas
Es utilizada en equipos domésticos de audio aunque podemos encontrarlo en el mundo profesional en algún
determinado caso. Esta señal está compuesta por un camino de ida y otro de retorno para la señal de audio ,
siendo el camino de retorno la malla exterior que cubre el cable de ida y lo apantalla mediante interferencias.
Con este tipo de líneas no podremos hacer tiradas largas de cable porque se inducirá demasiadas
interferencias muy perceptibles en la señal de audio. Existe una mejora de la señal no balanceada y es
incorporar dos hilos interiores uno para el camino de ida y otro para el de vuelta y así dejar libre la malla para
que cumpla su verdadera función, además esta malla sólo está conectada a un extremo para no alterar la
señal de audio.
Líneas balanceadas o equilibradas
Rechaza mejor las interferencias que las lineas no balanceadas. Estas líneas la forman dos conductores
interiores cubiertos por una malla, en cada extremo nos encontraremos o un transformador equilibrador o un
equilibrador electrónico. Como la señal circula por ambos conductores con un desfase de 180º cualquier
interferencia inducida se inducirá de igual manera en ambos conductores al enfasarse es señal (modo común)
será rechazada en la entrada del equipo. A este método se le denomina rechazo al modo común (CMR).
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LOS CONECTORES y CABLEADO EN LA
SONORIZACIÓN
Diferenciaremos entre distintos conectores destinados a:
- Conexionado de carga
- Conexionado de audio
-Línea
-Micrófono
-Instrumento
- Conexionado eléctrico de tensión
-Monofásico
-Trifásico
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CONEXIONADO DE CARGA
La señal de carga es aquella que va desde un amplificador a un altavoz. Evidentemente esta señal
posee mayor voltaje que el estándar se señal de audio +4dBu. Al llevar mayor voltaje no se hace
necesario el apantallamiento del cableado y sólo serán necesarios dos cables conductores + y -.
Podemos decir que el conector actualmente más universal es el llamado Speakon. Lo solemos
encontrar tanto en la salida de los amplificadores como en las entradas de las cajas acústicas. No es el
único conector porque en realidad cualquier conector que nos permita dos contactos será válido para
conectar este tipo de señales. Aunque es cierto que Speakon de Neutrik y en algún caso EP de
Amphenol en sus versiones de 2,4,6 y 8 polos (1, 2, 3, 4 señales de carga) es el estándar de la industria
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CONEXIONADO DE CARGA
Ep-8 de Amphenol
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CONEXIONADO DE CARGA
Existen otros tipos de conectores vinculados a las señales de carga pero cada día son menos los
fabricantes que optan por ellos. Los llamamos Bornas dónde en el pueden entrar cable pelado (puntas
libres) o Bananas
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CONEXIONADO DE CARGA
Es posible encontrarnos algún equipo que utilice conectores más utilizados en las señales de audio como
conectores de carga, sobretodo en equipamiento muy antiguo o no profesional. Es muy poco común
encontrarlo hoy en día en el mundo profesional.
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CONEXIONADO DE CARGA
CABLEADO
Un cable tiene impedancia (oposición a la corriente eléctrica en función de la frecuencia), capacitancia (se
comporta en cierta medida como un condensador) e inductancia (se comporta como una bobina). Sin embargo,
hace unos años un artículo del AES concluyó que las diferencias entre cables eran muy pequeñas en cuanto a
capacitancia e inductancia, y sólo reconocía la importancia de la impedancia. Es interesante saber que la tirada
de cable con señal cargada no puede tener tiradas tan largas porque las impedancias de carga suelen ser 4 u
8Ω.
Por lo tanto lo más importante es la sección del cableado, descartando cable excesivamente caro.
Relación de la estandarización AWG con el área en mm²
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CONEXIONADO DE CARGA
CABLEADO
Con cuatro conductores podré llevar
dos señales de carga
Con dos conductores podré llevar una
señal de carga
Con seis conductores podré llevar tres
señales de carga
Es normal encontrarse el color negro como negativo y el rojo como positivo pero
lo importante es que los colores se correspondan en iguales polos de los ambos
conectores.
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