Como evitar a distorsión ao usar altavoces de graves?

Causas fundamentais da distorsión nos altavoces woofer

Distorsión térmica provocada polo sobrecalentamento da bobina móbil

O sobrecalentamento das bobinas de voz segue sendo un dos principais culpables dos problemas de distorsión térmica nos altavoces de graves. Cando un amplificador fornece máis potencia da que o altavoz pode soportar termicamente, as temperaturas no interior das bobinas de voz comezan a subir considerablemente, chegando ás veces a superar os 300 graos Fahrenheit (aproximadamente 150 graos Celsius). Nestes extremos, prodúcese compresión térmica xunto con cambios na impedancia. ¿Cal é o resultado? As propiedades eléctricas da bobina modifícanse, o que leva a efectos graduais de compresión de potencia e a niveis máis altos de distorsión harmónica. Ás veces, cando a temperatura se dispara demasiado, a expansión física fai que a bobina entre en contacto coa zona do entreferro do imán. Isto xera todo tipo de sons indesexados que os escoitantes poden percibir como zumbidos ou ruídos ásperos durante a reprodución. A xestión térmica adecuada non consiste simplemente en engadir uns disipadores de calor de metal en calquera lugar. Requírese unha atención minuciosa á cantidade de potencia que se fornece, así como o deseño de sistemas cun mecanismo de refrigeración axeitado integrado dende o principio na súa construción.

Distorsión mecánica debida ao sobreexcursión e á tensión da suspensión

A distorsión mecánica prodúcese cando os graves superan os seus límites de excursión lineal. A sobreexcursión empuja o cono máis aló do seu rango deseñado, provocando tres modos principais de fallo:

• Contacto da bobina móbil coa chapa traseira, producindo distorsión por impacto aguda
• Deformación do espider e do borde máis aló dos seus límites elásticos, reducindo a forza de centrado
• Flexión asimétrica do cono baixo alta excursión, distorsionando a xeometría do frentes de onda

As medicións do transdutor amosan que a distorsión harmónica supera frecuentemente o 10 % en niveis de presión sonora moderados nestas condicións. Cando os sistemas de suspensión non conseguen restituir o cono á súa posición neutra, o movemento non lineal xera artefactos de intermodulación e harmónicos que degradan fundamentalmente a precisión tonal e a fidelidade transitoria.

Adecuación correcta da potencia para un funcionamento fiable do altavoz de graves

Adequación da potencia RMS do amplificador á clasificación RMS do altavoz de graves

Obter a saída RMS dun amplificador que coincida co que o woofer pode soportar en termos de potencia RMS é practicamente esencial se queremos que o noso sistema funcione sen distorsión e dure máis tempo. Segundo observacións do sector, cando estas clasificacións están adecuadamente aliñadas, hai unha redución aproximada do 37 % nas posibilidades de fallos térmicos en comparación coa situación na que os compoñentes non coinciden. Superar continuamente o que o woofer pode soportar fai que as bobinas móviles se quenten rapidamente, o que resulta nunha calidade de son comprimida, nun deterioro da cola que mantén xuntos os compoñentes no interior do transductor e, finalmente, na destrución total. Por outra banda, non fornecer suficiente potencia ao longo do tempo fai que os amplificadores traballen máis durantes eses momentos repentinos de volume elevado, provocando que se saturen e distorcionen gravemente. A mellor práctica continúa sendo igualar as especificacións RMS a impedancias idénticas. Tomemos, por exemplo, este escenario: conectar un amplificador de 500 vatios RMS axustado a 4 ohms a un woofer que tamén está clasificado para 500 vatios RMS a unha resistencia de 4 ohms.

Evitar a desadaptación de impedancia para prevenir a inestabilidade de voltaxe e a distorsión harmónica

Cando hai unha desadaptación entre as impedancias, as saídas do amplificador tenden a volverse inestables, o que afecta tanto a limpeza do sinal como a fiabilidade do equipo ao longo do tempo. Conectar un woofer de 4 ohm a un amplificador que só pode manexar cargas de 8 ohm de forma fiable (ou facer o contrario) leva ao amplificador a zonas nas que non funciona ben. Isto resulta en fenómenos como caídas de voltaxe, respostas frecuenciais estranhas e niveis máis altos de distorsión indeseada no son. Segundo algunhas descubertas recentes dos expertos en Normas de Audio Profesional no seu informe de 2024, asegurar que os valores de impedancia sexan correctos reduce as taxas de fallo relacionadas coa distorsión en aproximadamente un 41 por cento. Antes de instalar calquera sistema, comprobe a clasificación de impedancia que vén de serie co seu woofer, normalmente de 4 ou 8 ohm, e logo escolla un amplificador que indique especificamente que funciona ben con ese tipo de carga sen problemas.

Mellor práctica para previr o recortado e garantir a integridade do sinal

Como os sinais recortados inducen correntes destrutivas semellantes a CC nos altavoces woofer

Cando un amplificador se satura, comeza a recortar (clipping), o que basicamente acha os picos da onda e altera as cruces polo cero. O que ocorre a continuación é bastante daniño, pois a señal actúa dun xeito semellante á corrente continua, empurrando a bobina de voz a un movemento constante sen darlle tempo para arrefriarse adequadamente. A Sociedade de Enxeñería Audiovisual descubriu en 2023 que estas señais recortadas aumentan realmente a temperatura da bobina de voz entre un 20 % e incluso un 30 % comparado co audio limpo normal. E esta acumulación de calor provoca todo tipo de problemas ao longo do tempo, incluíndo a degradación da cola entre as pezas, o cansazo prematuro dos compoñentes chamados «arañas» e a deformación dos bordos. Só a presión térmica pode reducir a saída do altavoz entre uns 3 e 6 decibelios. Polo tanto, se queremos que os nosos altavoces soen ben e teñan unha vida útil máis longa, evitar o recortado (clipping) convértese nunha necesidade absoluta.

• Manter un margen de sobrecarga do amplificador de ±3 dB por encima dos niveis de pico do programa
• Empregar limitadores calibrados á clasificación RMS do woofer, non aos picos do sistema
• Usar a verificación co osciloscopio ao principio da cadea de sinal para detectar o corte antes da amplificación

Un escalonamento adecuado da ganancia estende a vida útil do woofer ata un 40 % e preserva a integridade da resposta transitoria moito máis eficazmente ca a protección reactiva por si soa.

Eliminación práctica da distorsión en altavoces woofer

Escalonamento paso a paso da ganancia: axustar a margen de sobrecarga desde a mesa de mestura ata o amplificador e o altavoz woofer

A correcta xestión dos niveis de ganancia segue sendo unha das mellores formas de manter a distorsión fóra dos nosos sinais de audio ao longo de toda a cadea. Comece polo punto inicial: ao configurar as mesas de mesturación, obxectivo niveis de saída que oscilen entre -6 dBFS e -3 dBFS. Isto deixa unha marxe de seguridade de aproximadamente 3 a 6 dB, o que axuda a evitar picos inesperados máis adiante. A continuación, axuste os controles de ganancia de entrada do amplificador ata que os indicadores de corte (clipping) parpadeen só unha ou dúas veces durante as partes máis sonoras das pistas. Iso indícanos que atopamos o punto óptimo no que o equipo responde adecuadamente sen estar sometido a un esforzo excesivo. Verifique se a potencia media que sae do amplificador coincide realmente coa que o altavoz pode soportar de forma segura. Unha potencia excesiva provoca problemas de calor nos compoñentes, mentres que unha potencia insuficiente pode provocar danos por efectos repetidos de corte. Calquera persoa que traballe en sistemas de son críticos debe comprobar sempre dúas veces estas lecturas de voltaxe en distintos puntos do percorrido, empregando un bo voltímetro verdadeiro RMS. Facer isto garante que o audio limpo viaxe desde a mesa de mesturación ata os altavoces reais.