11 - Adaptación de impedancias

Resumen:

Adaptado del curso "Fundamentos de equipos de son, amplificación e adaptación das etapas de saída" de Xosé Manoel Gómez García.

• A impedancia é a oposición que ofrece a bobina do altofalante ao paso do sinal eléctrico de corrente alterna. O seu valor depende da frecuencia, pero dáse o seu valor para a zona plana da gráfica. Exprésase en ohmios (Ω) e represéntase ca letra Z.
• Os seus valores mais habituais son: 2, 4, 8, 16 e 32 ohmios.
• A impedancia do altofalante debe coincidir ca impedancia de saída da unidade central.

Adaptación de impedancias

Cuando se conecta el altavoz a la salida de la etapa de potencia, el acople óptimo se consigue cuando la impedancia del altavoz y la del amplificador son iguales. En ese caso la potencia obtenida es la máxima posible.

Cuando la impedancia del altavoz es mayor que la impedancia del amplificador, la potencia entregada por el amplificador disminuye.

Si ocurre lo contrario, cuando la impedancia del altavoz es menor que la del amplificador, la potencia entregada aumenta por encima de las posibilidades del amplificador, aumenta la intensidad, aumenta la disipación de calor, y se produce avería en el amplificador:

La avería será más rápida cuanto mayor sea la diferencia de impedancias.

Conexión en serie

Cuando se conectan altavoces en serie, la impedancia total o equivalente es igual a la suma de las parciales, y debe ser igual a la impedancia de salida del amplificador. Debe evitarse este tipo de conexión porquesi  se produce una avería en un altavoz, dejarán de sonar todos.

Conexión en paralelo

Se aplica lo mismo que con resistencias.

Reparto de potencia

Tanto en la asociación serie como paralelo, cuando todos los altavoces son de igual potencia, la potencia se reparte por igual entre todos.

En caso de asociación de altavoces de distintas impedancias, si están en serie recibirá más potencia el de más impedancia y si están en paralelo recibirá más potencia el de mayor impedancia.

1- Conexionado de altavoces y adaptación prohibida

Indica lo que sucede en cada una de las siguientes situaciones:

1. Con dos altavoces de 8Ω cada uno.
2. Con dos altavoces de 4Ω cada uno.
3. Con dos altavoces de 2Ω cada uno.

2- Potencia entregada en falla de altavoz

Tenemos un amplificador de 50W, 8Ω. Los altavoces que se conectan al amplificador son de 32Ω cada uno.

Contesta:

1. Potencia entregada por cada altavoz.
2. ¿Qué sucede cuando se corta la bobina de uno de los altavoces? Razona tu respuesta:

• • Dejan de funcionar los cuatro altavoces.
  • Entre los tres altavoces restantes se entregan 50W.
  • Se avería el amplificador.
  • Entre los tres altavoces restantes entregan menos de 50W.

3- El caso del MP3 de marca

La impedancia típica en auriculares de botón "in-ear" es de 16ohm

Una marca de reproductores de música fabrica sus equipos con una impedancia de salida de 16ohm y elevada potencia. Los reproductores de esa marca se suministran con auriculares de 32ohm. Los clientes informan de niveles de volumen suficientes con los auriculares de fábrica.

• ¿Qué tipo de desadaptación tenemos?
• ¿Qué ocurrirá cuando se conecten unos auriculares de marca blanca?

Recuerda las leyes de Ohm y Watt:

$$V=I\cdot R$$

$$P=\frac{V^2}{Z} \Longleftrightarrow{} V=\sqrt{P\cdot Z}$$

Ten muy en cuenta que la salida de una etapa de potencia de audio es a tensión constante. Cambiando la impedancia varía la “I”, varía la “P”, pero no la “V”.

4- Alimentación de amplificadores

Calcula la tensión continua de una fuente de alimentación simétrica para un amplificador que va a conseguir 400W_RMS con impedancia de salida de 4Ω. Considera que se le conecta un altavoz perfectamente adaptado y que se le hace emitir un tono puro a potencia máxima. Calcula la tensión de alimentación simétrica (+-Vcc) que debe recibir el amplificador para ser capaz de manejar esa potencia sin saturar.

Hazle redondeo en múltiplo de 10.

5- Potencia entregada al total y a cada altavoz

Un amplificador de 18W, 8Ω tiene conectado a su salida dos altavoces en serie: uno de 4Ω y otro de 8Ω. Calcula:

• V_RMS (tensión eficaz) que es capaz de entregar a la salida del amplificador. Dibuja esa tensión para una frecuencia de 1kHz.
• Potencia que entrega al total de las cargas.
• Corriente eficaz que atraviesa las cargas.
• Potencia que disipa cada altavoz.

6- Potencia entregada al total y a cada altavoz

Un amplificador de 8W, 4Ω tiene conectado a su salida tres altavoces en paralelo: dos de 16Ω y otro de 8Ω. Calcula:

• V_RMS (tensión eficaz) que es capaz de entregar a la salida del amplificador. Dibuja esa tensión para una frecuencia de 1kHz.
• Potencia que entrega al total de las cargas.
• Potencia que disipa cada altavoz.

7- Conexionado y potencia entregada

Tenemos un amplificador con salida de 4Ω a 100W. Conecta adecuadamente una bocina de 16Ω (50W), dos altavoces de 8Ω (25W) y tres altavoces 4Ω (15W).

Comprueba que la distribución de potencia en cada altavoz no exceda la indicada por el fabricante.

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