Aprovecha tu inversión: Tecnologías de altavoces de audio para coche que reducen distorsión

Recientemente hablamos de la diferencia entre altavoces buenos y excelentes. En resumen: al elegir excelentes, obtienes mayor manejo de potencia, potencial de mayor salida y claridad dramáticamente mejorada, gracias a reducción de distorsión. En esta entrega de Bang for Your Buck, veremos dos tecnologías de altavoces que reducen distorsión. Artículo tras bambalinas real de cómo funcionan los altavoces.

Flujo de corriente y campos magnéticos

Según ley de Lenz, cuando corriente fluye por conductor, se crea campo magnético alrededor. Al mismo tiempo, al mover conductor a través de campo magnético, se crea corriente en el conductor.

En altavoz, la bobina móvil (voice coil) es bobina de alambre alrededor de un bobinado o former. Corriente de amplificador fluye por este conductor y crea campo magnético alrededor. Usamos esta propiedad para mover altavoz dentro/fuera de cesta. Cuando polaridad del campo magnético es misma que imán fijo, campos similares se repelen y altavoz avanza. Cuando polaridad invierte, altavoz es atraído y se mueve hacia atrás.

Desafortunadamente, con corriente alterna, comportamiento de campos magnéticos puede jugar en contra. Cuando polaridad de corriente invierte, tiene que luchar contra campo magnético que creó. Piensa en momentum. Si canicas ruedan por suelo, cuesta energía cambiar dirección. Esta oposición al cambio en flujo de corriente se llama inductancia. El momentum eléctrico resiste deseo de crear nuevo campo magnético de polaridad opuesta.

Gestión de inductancia de bobina móvil

Cantidad de inductancia en bobina móvil está determinada por varios factores: tamaño de conductor, geometría, número de capas, proximidad a placa superior (top plate) y pieza polar (pole piece), por nombrar algunos.

¿Cómo causa distorsión la inductancia? Como ves en diagrama, cuando bobinado (rojo) está en reposo, está centrado en placa superior (verde). Cono baja, más bobina junto a imán (azul) y pieza polar (rosa). Cono sube, menos cono cerca de pieza polar. En diseño convencional, cambios de proximidad al acero de pieza polar causan cambios en inductancia. Al disminuir inductancia, hay menos oposición a flujo de corriente alta frecuencia y aumento de rendimiento en agudos. Cambios en rendimiento basados en posición del cono resultan en distorsión.

Imagen muestra inductancia de bobina relativa a posición en altavoz. Curva roja: altavoz convencional. Curva azul: altavoz con anillo de cortocircuito (shorting ring) de aluminio en base del T-yoke. Sin anillo, altavoz tiene características inductivas dramáticamente diferentes según posición del cono.

Gráfico muestra respuesta en frecuencia de altavoz sin anillo (rojo) y con anillo (azul). Inclusión de anillo mejora dramáticamente rendimiento en agudos. Mejoras adicionales en linealidad logradas incluyendo tapa de cobre en parte superior del T-yoke.

Al comprar altavoces excelentes, busca tapas reductoras de inductancia en todos (subwoofers, medios, tweeters), y en altavoces grandes (subwoofers, medios) donde haya espacio en conjunto motor, busca presencia de anillo de cortocircuito.

Comparando números de inductancia

Si no podemos determinar si altavoz tiene diseño que mitiga cambios inductivos, ¿podemos ver especificaciones? Dan pista. Woofer 6.5" sin tapa o anillo puede tener inductancia 0.7-1.1 mH, mientras con estas tecnologías estará cerca de 0.1-0.2 mH. En sonido, criterios de diseño iguales, driver con menor inductancia tendrá mejor rendimiento en agudos y menos distorsión.

No linealidades de suspensión de altavoz

Propósito de la araña (spider/damper): mantener bobina móvil centrada lateralmente en entrehierro entre placa superior y pieza polar, y ayudar a retornar cono a reposo al quitar señal.

Elegir rigidez perfecta (compliance) para masa de cono y frecuencia resonante deseada es uno de los mayores equilibrios en diseño. Si araña muy rígida, frecuencia resonante puede ser demasiado alta y eficiencia sufrir.

Variedad de materiales, tamaños y geometrías. Araña es muelle. Algunas diseñadas para compliance lineal, otras progresivo. Importante: por variaciones en altura de bobinado y diseño de cesta, algunas incluyen labio de montaje desplazado. Se llama araña acopada (cupped spider). Esta copa/espaciador permite araña fijarse a former por encima del bobinado, y conectar a chasis manteniendo bobina centrada verticalmente en entrehierro magnético.

Gráfico muestra compliance de suspensión de dos altavoces 6.5" según posición de cono. Rojo: altavoz con araña acopada. A 6.5mm viaje interior, suspensión 25% más rígida que a 6.5mm exterior. Azul: altavoz similar con araña plana. Aunque compliance global diferente, comportamiento adelante/atrás casi idéntico.

Qué buscar en araña

En última instancia, queremos araña ejerza misma fuerza sobre cono y bobina al moverse adelante o atrás desde reposo. Fuerza no debe cambiar según dirección. Imagina distorsión de altavoz reproduciendo onda seno donde cono no se mueve igual atrás que adelante para misma corriente. Evita altavoces con arañas acopadas.

Escucha diferentes tecnologías de altavoces en persona

Próxima vez que vayas a tu especialista local a escuchar altavoces nuevos, elige dos precios muy distintos y escucha misma porción de canción en cada. Volumen razonablemente alto, posiciónate al otro lado de la habitación. Alterna hasta determinar diferencias.

Luego, añade tercera opción, precio y características intermedias. Misma comparación con nueva y caras. Tras escuchar, pide ver muestra de cada y correlaciona características de diseño discutidas con rendimiento. No solo gran forma de audicionar productos, sino de aprender qué hace mejor una tecnología o diseño.