15 de febrero de 2008

Conceptos Técnicos: Divisor Resistivo - Parte II

La segunda parte del articulo de Carlos "Indio" Gauvron sobre Divisor Resistivo.

Un viejo y querido amigo alemán:
Georg Simon Ohm (Parte II)

Otra aplicación que puede resultar útil es la de sumador. Mi reproductor de DVD tiene una salida estéreo con conectores RCA, el televisor tiene entrada de audio mono (RCA), para oír los dos canales del estéreo debo juntarlos, pero si los uno directamente, el nivel de la señal resultante, en los pasajes de alta sonoridad, satura la entrada con la consecuente distorsión.
Solución: un sumador desbalanceado como el de la figura.En este caso las resistencias son iguales para conseguir, en concepto de niveles, la mitad de cada canal y que la suma sea igual a cualquiera de las entradas. Como las señales que se manejan son de línea los valores de las resistencias pueden ser del orden de 1000 ohms.

Ahora veamos la siguiente situación: tengo un amplificador de potencia en un sitio y a 68m del mismo coloco el parlante con sus característicos 8 ohms . Se puede deducir que la carga de 8 ohms  del parlante sería R2. La resistencia del cable que hace la conexión es R1. El cable tiene una sección determinada (supongamos 0,25mm², típico cable espléndidamente económico para parlantes, con vivos colores rojo y negro) y está elaborado con cobre electrolítico (cable común) que debido a su resistividad ρ= 0,0175 mm²/m va a tener una resistencia de:

No es una cifra muy alentadora, estamos perdiendo más de la mitad de la tensión en el cable; entonces como somos gente inteligente y vivaracha, vamos a calcular qué sección deberíamos usar para obtener una pérdida de 0,5 dB como máximo.

Ahora que sabemos la resistencia del cable (calculado en la izquierda) que necesitamos para llegar al valor de atenuación buscado, procedemos a calcular la sección del mismo.
Cable gordito, pero, en esa longitud la otra opción es pasar a línea de parlantes con transformadores y por sólo un parlante no vale la pena.

Todos sabemos que en los equipos actuales la salida de un dispositivo se puede conectar a varias entradas en paralelo sin que esto provoque una atenuación sensible. Nuevamente nos auxiliamos de nuestro divisor resistivo y vemos qué sucede.

Las impedancias de salida de línea de los equipos están en el orden de los 100 ohms y las de entradas en 30000 ohms. Esta diferencia nos garantiza que la señal se desarrolle casi en su totalidad en el receptor y la caída sobre la impedancia de salida sea mínima.

Para verificar esto miremos la siguiente figura:La pérdida de señal debido a esta típica configuración es de:
Ahora bien, si la salida la conectamos en paralelo a varias entradas la impedancia reflejada en R2 va a ir disminuyendo acorde a la cantidad de equipos conectados.

Si nos permitimos una atenuación máxima de 1 dB, entonces deberíamos ver reflejada una impedancia de:

Como están conectados en paralelo y asumimos a todos con la misma impedancia de 30 k, entonces la cantidad de equipos a conectar serían:


Como ven, tiene su ventaja esta diferencia de impedancias con que se fabrican los equipos actuales. En épocas pretéritas la impedancia de entrada y salida de los dispositivos era de 600, que fueron heredados de las líneas telefónicas. Ésta se comporta como una línea de transmisión y tiene sus ventajas cuando las longitudes de los cables se hallan en el orden del cuarto de longitud de onda transmitida.

En el caso del audio analógico, necesitaríamos un cable entre el reproductor de CD y el amplificador de 3km para empezar a observar los fenómenos de líneas de transmisión; nada que se vea fácilmente en un living.

El ejemplo anterior tiene una visión antagónica con respecto a la impedancia de los micrófonos y la impedancia de entrada de los preamplificadores. Debido a la necesidad de alta ganancia en las etapas de preamplificación y el nivel de tensión de ruido por la resistencia de los micrófonos es que éstos se hacen de baja impedancia (generalmente 150 ohms).

Si conecto un micrófono a dos preamplificadores (cuya impedancia de entrada es de 1500 ohms, la impedancia que vería el transductor sería 750 ohms, esto acarrea dos problemas:

> Por un lado la atenuación extra (-1,6 dB comparado con los -0,8 dB de uso normal) que necesitamos compensar con más ganancia y el consiguiente aumento de ruido.
> Por otro lado (exclusivo para micrófonos capacitivos) la exigencia del amplificador de salida al ver una carga tan baja con el consecuente aumento de distorsión.

En último término si analizan con sumo cuidado las impedancias de modo común en las entradas balanceadas y confirman desbalances en las líneas (debido a suciedad de contactos, conectores en mal estado, apareamiento deficiente de las resistencias de phantom, etc.) se puede calcular cuánto de la señal de ruido, que es de modo común, pasa a ser diferencial y se verá amplificada con el consiguiente deterioro de la relación señal ruido.

Espero que haya servido para esclarecer algunas pequeñas cosas que tenemos cotidianamente frente a nosotros y no le prestamos la debida atención.

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