Leer con calma por que es un poco denso, pero vale la pena!
Relación entre el Factor de Amortiguamiento de un amplificador, la impedancia y el cable
En los sistemas de refuerzo sonoro de directo, el factor de amortiguamiento (damping factor) se determina por la longitud y grosor del cable y la impedancia de los altavoces que conectamos al otro lado.
8 Marzo 2011, by Jerrold Stevens
Algún simpático comercial de alguna marca de amplificadores ha entrado en tu oficina para presentarte la nueva bestia de tropocientos-miles de vatios destacando que ademas su factor de amortiguamiento (damping factor) es mayor que un quillón?
Uau! Es más de 10 veces lo del otro comercial! Tiene que ser espectacular! Cierto?
Bueno, como se ha visto anteriormente, depende de cómo lo vayas a usar. Primero definamos que es el factor de amortiguamiento y que significa para nosotros.
El Factor de Amortiguamiento (FA) de un amplificador se define como “la relación entre la impedancia de carga (altavoz y resistencia cable) y la impedancia interna de salida del amplificador”.
Esto indica básicamente la habilidad del amplificador para controlar el altavoz p.e. detener el cono de su movimiento. Es más evidente en frecuencias por debajo de 150Hz donde el tamaño y el peso de los conos es mayor.
Un sistema donde el FA del circuito altavoz/cable/amplificador es muy baja presentará poca definición en graves. Los transitorios en bajas frecuencias como un bombo sonarán blandos en lugar de tener el “punch” que uno quiere en su sistema.
La fórmula para calcular el Factor de Amortiguamiento:
ZL/Zmp + (Rw2)
donde:
ZL = Impedancia del altavoz o altavoces
ZAMP = Impedancia de salida del amplificador
RW = La resistencia del cable (se multiplica por 2 para obtener el total de la resistencia)
Muy pocas hojas de especificaciones dan la impedancia de salida, pero generalmente se puede preguntar al fabricante o se puede calcular dividiendo la impedancia mínima especificada por el Factor de Amortiguamiento.
Por ejempla, si usamos un amplificador con un factor damping de 400 y la mínima impedancia requerida es de 2 Ohms, su impedancia de salida según este cálculo será de 0.005 Ohms.
Veamos diferentes ejemplos para ver qué podemos controlar en el diseño de nuestro sistema de PA para conseguir los mejores resultados. Digamos que tenemos 2 subgraves de 8 Ohm conectados a un amplificador con un FA de 400 con 100 pies (30m) y un cable de 12AWG (3.3mm2) con una resistencia de 0.00159 Ohms/pie por lo que resulta una resistencia total de 0.159 Ohms.
Si ponemos los numeros en la fórmula, obtenemos
4/.005 + (0.159*2) =4/0.323 = 12.38
En este caso, el FA de nuestro sistema es solo 12. La mayor parte de expertos opinan que el FA mínimo para sonido directo debería ser de 20, por lo que necesitamos realizar algunos cambios para aumentar este número.
El elemento crítico en esta fórmula es la parte del “altavoz más la resistencia del cable”. En este caso, la resistencia de 100 pies en un cable 12AWG (3.3mm2) con una carga de 4 Ohms nos da unas pérdidas de 0.7dB, mucho más altas que nuestro objetivo de 0.4dB de pérdidas máximas, probemos con un cable más grueso 10AWG (5.3mm2) con una resistencia de 0.000999 Ohms/pie que para 100 pies (30m) ofrece una resistencia de 0.0999Ohms y conseguiremos nuestro objetivo de 0.4 dB.
Qué ocurre con el FA?
4/.005 + (0.0999 * 2) = 4/0.2048 = 19.53
Vale, ahora estamos muy cerca del 20 que andábamos buscando. También la impedancia del altavoz nos puede dar un gran cambio.
Cuanto mayor es la impedancia del circuito, menor pérdida vamos a tener debida a la resistencia.
Qué ocurre si cambiamos el cableado del sistema y tenemos un altavoz de 8 Ohm en lugar de dos? Si volvemos a poner el cable original de 12 AWG (3.3mm2) y calculamos:
8/.005 + (0.159 * 2) = 8/0.323 = 24.77
Mucho mejor! De hecho, si juegas un poco con los números, verás que en un sistema con una longitud de cable importante, encontrarás que el Factor de Amortiguamiento generalmente será 20 o mayor mientras que las pérdidas serán de 0.4dB o menores.
Qué ocurre si usamos un subgrave autoamplificado? en este caso, el cable de altavoz es probablemente de unos 14AWG (2,1mm2) pero como el amplificador está en la propia caja del altavoz, su longitud es menor de 2 pies (0.60m).
Asumiendo que el fabricante está conectando dos altavoces de 8 Ohm al amplificador, y un cable de 14AWG (2,1mm2) tiene una resistencia de 0.00256 Ohm/pie, tenemos una resistencia de 0.00506 Ohm, y nuestro amplificador tiene un FA de 400 que obtenemos?
4/.005 + (0.00506 * 2) = 4/0.01512 = 264.55
Uau! Ahora sí que hay una diferencia significativa! En este aspecto mejor el uso de subgraves autoamplificados, o por lo menos, poner la amplificación de los subgraves lo más cerca posible de los subs.
Hemos visto las diferencias entre grosor y longitud de cable y las diferencias entre un altavoz o dos para variar la impedancia de la línea.
Que ocurre si usamos un amplificador con un FA mayor, por ejemplo 3000? Con esta diferencia deberíamos tener un FA de nuestro sistema mucho mayor, no?
Asumiendo que este amplificador puede trabajar con cargas mínimas de 2 ohm, buscamos la impedancia de salida: 0.001 Ohm. Si entramos los números a nuestro sistema de un altavoz con un cable de 12AWG (3.3mm2), obtenemos:
8/.001 + (0.159 * 2) = 8/0.323 =m25.08
Mmmm, no hay mucha diferencia.
Ese gran FA del amplificador solo ha incrementado el FA de nuestro sistema en 0.31 respecto el amplificador con un FA de 400.
Y si usamos el amplificador con un FA de 3000 en nuestro sub autoamplificado?
4/.001 + (0.00506 * 2) = 4/0.01112 = 359.71
Si recordamos el cálculo con el amplificador con FA de 400 era 264.55, así que ahora vemos cuando empieza a ser significativo este dato de los amplificadores.
Esencialmente, en los sistemas de refuerzo sonoro donde tenemos una longitud significativa entre el amplificador y el altavoz, el FA del amplificador tiene muy poca incidencia sobre el rendimiento del sistema.
Qué hemos aprendido? En los sistemas de refuerzo sonoro, el FA (damping factor) está gobernado por la longitud y grosor del cable y la impedancia que conectamos en el otro extremo.
Como el factor de amortiguamiento afecta principalmente a frecuencias bajas, debemos mantener nuestras líneas de subgraves lo más cortas posibles y usar un grosor mayor. Debemos mantener alta la impedancia de la carga conectada, mejor un altavoz que dos por cable.
Así pues, es mejor tener un FA del amplificador mayor? Como uno de mis colegas me dijo hace poco “Claro! Si los terminales del altavoz están soldados a la salida del amplificador!” Bueno, quizás exageró un poco, pero sí, importa cuando el cable de altavoz es realmente muy corto!
Por cierto, el factor de amortiguamiento de las etapas MC2 es de 400 y la impedancia mínima 2 Ohm.
Traducción del artículo:
“The Relationship Between Amplifier Damping Factor, Impedance & Cable” de Prosoundweb – Autor: Jerrold Stevens más de 25 años de experiencia en la industria del audio. Hoy trabaja en EAW.
http://www.prosoundweb.com/article/understanding_the_relationship_between_amplifier_damping_factor_impedance_c/
http://grupoadagio.es/pro/2013/06/17/cables-impedancias-y-factores-de-amortiguamiento/
