¿Un amplificador mejora la calidad del sonido?

El sonido de calidad es agradable al oído, y por eso muchos dispositivos incorporados en un sistema de audio buscan producir un gran sonido. Entonces, ¿los amplificadores son uno de los componentes que hacen que el audio suene tan atractivo?

Un amplificador mejora la calidad del sonido de varias formas. Los amplificadores están fundamentalmente hechos para modular el volumen, pero también pueden afectar la linealidad y el tono del sonido. En general, la calidad del sonido depende del tipo de amplificador, configuración, factores externos como la acústica de la sala, entre otros.

En este artículo abordaremos algunos temas relacionados con esta pregunta en más detalle, incluyendo qué es un amplificador y su función, cómo funciona, los tipos de amplificadores y cómo varios factores afectan la calidad del sonido. Finalmente, hay algunos consejos para obtener mejor sonido de tu sistema de audio.

Definición y funciones de un amplificador

Un amplificador (también conocido informalmente como "amp") es un dispositivo o componente electrónico que aumenta la potencia, voltaje o corriente de una señal.

Alimentado por una fuente de energía eléctrica, un amplificador toma la pequeña señal eléctrica aplicada en su terminal de entrada, la amplifica y produce una señal proporcionalmente mayor en su terminal de salida.

Para simplificar, en el caso de un amplificador de sonido, por ejemplo, el amplificador toma el sonido en su entrada y produce un sonido más fuerte en su salida, intentando reducir distorsiones lo máximo posible.

Un amplificador puede ser un dispositivo/equipo distinto, o un circuito eléctrico dentro de otro dispositivo.

Tipos de amplificadores

Los amplificadores se encuentran en casi todos los dispositivos electrónicos, así que hay bastantes tipos. También hay varias formas de clasificarlos.

Según el tipo de señal de entrada: Voltaje, Corriente y Potencia

Hay diferentes señales que un amplificador puede modular. Si la señal de entrada es en voltaje, la ganancia del amplificador es una ganancia de voltaje produciendo mayor voltaje.

Una señal de entrada de corriente significa que el amplificador produce una corriente de salida elevada.

Los amplificadores también pueden producir potencia de salida amplificada como producto del voltaje y corriente de la fuente de entrada.

Según configuración de circuito y método de operación: Clase A, B, AB y C.

Diferentes clases de amplificadores de audio tienen configuraciones de circuito y métodos de operación variables. Esta clasificación diferencia amplificadores basándose en:

• Ganancia del amplificador (cuánto se amplifica una señal)
• Linealidad/fidelidad (qué tan precisamente la señal de salida se parece a la de entrada)
• Niveles de distorsión de señal (cuánto se altera la señal original)
• Eficiencia (cuánto desperdicio de energía se experimenta durante la amplificación)

Clase A se considera la mejor clase porque probablemente suenan mejor. Producen la mejor linealidad, baja distorsión de señal y alta ganancia. La desventaja es que son grandes, pesados e ineficientes. Su ineficiencia se debe a su pérdida continua de potencia, lo que también genera mucho calor.

Clase B se diseñó para superar los defectos de la clase A. Por tanto, los amplificadores clase B son más baratos, más eficientes (~70%) y funcionan más fríos. Desafortunadamente, ofrecen mala linealidad y cierto nivel de distorsión.

Clase AB (como su nombre sugiere) ofrece una combinación de la eficiencia de la clase B (50-70%) y la gran linealidad de la clase A.

Clase C tiene la mejor eficiencia alrededor del 80%, pero la peor linealidad y fuerte distorsión.

Teniendo en cuenta todos estos factores, cada clase tiene sus pros y contras. Aquí un resumen:

Clase de amplificador	Eficiencia aproximada	Pros	Contras
A	~15-35%	Baja distorsión de señal Alta ganancia	Grande y pesado Ineficiencia = producción de calor
B	~70%	Eficiencia relativamente alta	Mala linealidad Potencial distorsión de cruce
AB	~50-70%	Más eficiente que Clase A Baja distorsión de señal	Eficiencia buena, pero no excelente
C	~80%	Gran eficiencia	Peor linealidad Alto nivel de distorsión

Según la señal que se amplifica

Amplificadores de Frecuencia de Audio (A.F. Amplifiers): Amplifican señales de audio dentro del rango de audición humana, 20 Hz a 20 kHz. Incluso así, algunos amplificadores Hi-Fi pueden amplificar señales hasta 100 kHz mientras otros A.F. tienen límite superior de 15 kHz. Se usan para operar altavoces.

Amplificadores de Frecuencia Intermedia (I.F. Amplifiers): Se usan para amplificar señales de voltaje de radio, TV o radar antes de que la información de audio o video sea desmodulada.

Amplificadores de Radiofrecuencia (R.F. Amplifiers): Amplifican la potencia de señales de radio de baja frecuencia. Son amplificadores sintonizados cuya frecuencia de operación es controlada por el circuito sintonizado. Los R.F. tienen bajo ruido y algunos tienen poca o ninguna ganancia.

Amplificadores de Banda Ancha (Wideband Amplifiers): Se usan en dispositivos que requieren medir señales en un amplio rango de frecuencias, ej. osciloscopios.

Amplificadores Ultrasónicos: Tipo de amplificador de audio. Amplifican ondas ultrasónicas entre 20 kHz y ~100 kHz. Se usan en ecografías, sistemas de control remoto, limpieza ultrasónica, etc.

Amplificadores de Video: Tipo de amplificador de banda ancha. Amplifican señales de video que llevan información de imagen en TV, video y sistemas de radar. El ancho de banda varía según el uso. Para TV, 0 Hz a 6 MHz; en radar, mucho más amplio.

Amplificadores de Acoplamiento Directo (DC Amplifiers): Amplifican señales de muy baja frecuencia como voltajes DC (0 Hz). Se usan comúnmente en instrumentos de medición y sistemas de control eléctrico.

Amplificadores Buffer: Tienen ganancia de uno, no amplifican la señal. Se usan para aislar circuitos entre sí para que la operación de uno no afecte al otro. Sirven como dispositivos de adaptación de impedancia ya que su entrada tiene alta impedancia y salida baja.

Amplificadores Operacionales (op-amp): Un op-amp es un amplificador de voltaje con alta ganancia. Tiene entrada diferencial y salida single-ended. Los op-amps están entre los dispositivos electrónicos más usados hoy. Se usan en dispositivos industriales, de consumo y científicos.

¿Cómo funciona un amplificador?

Hay tres conexiones clave en un amplificador que le permiten funcionar:

1. Una fuente de energía
2. Una conexión de entrada desde la fuente de señal (ej. micrófono)
3. Una conexión de salida al altavoz

El amplificador obtiene su alimentación de la fuente, ej. un enchufe de pared. La corriente eléctrica se envía a un sistema tipo válvula conocido como transistor. El transistor es un resistor variable que controla la cantidad de corriente a través del circuito basado en la señal recibida de la fuente a través de la conexión de entrada.

Cuando la fuente de entrada libera una señal, el transistor baja su resistencia, fluye corriente, el sonido se amplifica y una señal mayor se envía a la conexión de salida. Cuanto mayor la señal de entrada, más corriente fluye y mayor amplificación.

La señal amplificada enviada a la conexión de salida es lo que oyes a través del altavoz como sonido fuerte.

La cantidad de amplificación se calcula obteniendo la relación entre la señal de salida y la de entrada. Esto se conoce como ganancia del amplificador. Por ejemplo, ganancia de 3 significa que el amplificador triplica el tamaño de la señal de entrada.

Para cada amplitud de entrada (básicamente volumen), un amplificador produce un aumento correspondiente en la salida. Pero los amplificadores no pueden amplificar señales indefinidamente.

Hay un rango de amplitudes que cada amplificador puede trabajar según su potencia nominal. En su límite superior, el volumen de entrada producirá el nivel máximo de salida y nada más.

Intentar entregar una señal de salida más allá de su capacidad máxima resulta en recorte (clipping). Esto aumenta la distorsión y afecta la calidad del sonido.

Factores que afectan la calidad del sonido

La buena calidad de sonido es la suma de varios factores, y ninguno puede producir por sí solo la calidad deseada.

Factores internos

Cada dispositivo en un sistema de audio, por ejemplo, impacta las características del sonido producido. Ya sea micrófonos, mesa de mezclas, altavoces, cableado o amplificador, cada componente debe ser de alta calidad.

En el caso del amplificador (foco principal), la calidad varía según la marca. Algunas marcas son superiores y funcionan mejor. Conocer las mejores marcas te acerca un paso más a sonido de alta calidad (con todos los demás factores constantes).

La clase del amplificador también importa. Como vimos, diferentes clases tienen ganancia, linealidad, distorsión y eficiencia variables. Amplificadores con alta linealidad producen salidas que se parecen más a la entrada. Esto es un aspecto de calidad de sonido.

La ganancia también varía entre clases. El sonido amplificado será mayor en algunos amplificadores y menor en otros.

Basándonos en estos factores, los amplificadores clase A y AB son tu mejor apuesta para gran calidad de audio.

Factores externos

Factores externos se refieren al entorno donde se escucha el sonido. Aquí también, cada variable afecta las características del sonido. Por ejemplo, forma de la habitación, tamaño, temperatura y humedad.

Veamos los factores externos más importantes que afectan la calidad del sonido.

Acústica de la sala

La acústica de la sala se refiere a cómo se comportan las ondas sonoras en un espacio cerrado o sala de escucha.

Mientras la gente gasta mucho en los mejores sistemas de sonido, menos tienen en cuenta la importancia de la acústica para producir sonido de alta calidad. Los objetos en una habitación, muebles y superficies impactan cómo sonará tu audio al reproducirse en ese espacio.

La preocupación principal es cómo el sonido rebota o se refleja en varios objetos y superficies. Diferentes objetos a distancias variables reflejarán el sonido en diferentes momentos. Estas reflexiones pueden distorsionar la claridad del sonido.

Por ejemplo, muebles de madera, suelos, paredes y ventanas de cristal reflejarán la mayoría de sonidos de alta frecuencia. Además, algunos objetos duros también pueden vibrar y convertirse en fuente de ruido interferiendo con el sonido principal.

Por otro lado, superficies suaves como cortinas gruesas de lana y alfombras también afectan la calidad. Estas superficies absorben la mayoría de bajas frecuencias resultando en efecto de sonido amortiguado.

La solución es crear un entorno acústico con buen equilibrio de superficies absorbentes y reflectantes. Si la habitación tiene muchas reflexiones, considera añadir alfombra en suelo de madera o colgar tapices en paredes. En configuraciones formales, paneles de absorción portátiles.

Para mejor comprensión, aquí un vídeo explicando cómo funciona el sonido en habitaciones:

https://www.youtube.com/watch?v=JPYt10zrclQ

Tamaño de la habitación

El tamaño de la habitación donde está tu sistema también afecta la calidad. El tema principal es el tiempo de reverberación.

El tiempo de reverberación mide cuánto tarda el sonido en desvanecerse o decaer. Se expresa como RT60, el tiempo que tarda el sonido en caer 60 decibelios por debajo del nivel directo. Tiempos de reverberación largos afectan la calidad superponiéndose al sonido original.

Espacios grandes con paredes y techos grandes crean más reflexiones y aumentan el tiempo de reverberación. Lo contrario ocurre en habitaciones pequeñas.

El tiempo de reverberación óptimo también depende del propósito de la sala. Para sala destinada a actuaciones musicales, tiempo largo (2.0+ segundos) es preferido. Para discursos o charlas, tiempo bajo (menos de 1.5 segundos) se requiere.

Otra forma en que el tamaño afecta la calidad es la potencia necesaria para llenar el espacio con sonido. Para habitación grande, se necesitará sistema más potente. Por el contrario, audio en habitación pequeña con sistema menos potente sonará mejor que en espacio expansivo.

Humedad

La humedad es el nivel de retención de humedad en el aire. Aunque en pequeño grado, los niveles de humedad y temperatura pueden afectar la calidad del sonido.

La ciencia del sonido revela que el sonido requiere un medio para viajar. En una sala, el aire es el medio. Cuando el aire es húmedo, hay dos medios: aire y agua (aunque no en estado líquido).

El impacto dependerá de la calidad del sistema y tipo de sonido. Como la humedad afecta la densidad de la atmósfera, el impacto se sentirá en señales de media y alta frecuencia porque dependen de energía de rayos. Las bajas frecuencias son relacionadas con presión y no se impactan tanto.

¿Cómo afecta la humedad al sonido? Cuanto más húmedo el aire, más denso el medio; las ondas sonoras se ralentizan.

Aunque es un impacto real, la diferencia no es fácilmente perceptible, especialmente si hay múltiples canales con mucha energía. Solo un oído muy entrenado y que ya domine otras acústicas reconocerá el impacto de la humedad.

Consejos para obtener mejor sonido de tu sistema de audio

Hemos visto factores que afectan la calidad de sonido. Para mejorarla, aquí un resumen de consejos fáciles de implementar.

Revisa tu equipo

Cuando la calidad no sea de tu agrado, lo primero es evaluar los componentes de tu sistema. Empieza por cables y alambres. ¿Están los altavoces cableados "en fase"? Mira cada altavoz y busca fallos obvios como espuma podrida.

Si todo parece bien pero la calidad sigue pobre, considera actualizar tu equipo a dispositivos de alta calidad.

Trabaja en la acústica de tu sala

Si puedes conseguir una sala apartada para escuchar música, es un plus. Puedes ajustar la configuración para la mejor acústica.

Reduce las superficies duras para no obtener demasiadas reflexiones que distorsionen. "Suaviza" la sala, pero no te pases o el audio sonará antinatural por absorción excesiva.

Posiciona correctamente tus altavoces

Altavoces estéreo o multicanal requieren colocación óptima para producir excelente sonido.

Primero, asegúrate de que no estén directamente en el suelo. Ponlos en soportes. Esto mejora la fidelidad. También asegúrate de que estén firmemente montados para minimizar vibraciones que creen ruido no deseado. Luego, crea distancia entre los altavoces y la pared trasera.

Tómate tiempo para organizar tu sala y encontrar la configuración perfecta. Prueba y error también es estrategia para lograr gran calidad.

Ajusta la configuración de sonido en tu receptor/amplificador

El sistema de menú en la mayoría de receptores/amplificadores estéreo permite ajustar diferentes características y funciones de sonido. Presta atención a la salida de graves, tamaño de altavoz y volumen. Son los más importantes para crear tu sonido preferido.

Conclusión

Aunque el trabajo principal de un amplificador es amplificar señales, también puede afectar la calidad, como la precisión de su salida respecto a la entrada (fidelidad) y cuánto elimina distorsión.

Incluso así, la calidad de sonido de cualquier sistema no depende solo del amplificador, sino de todos los componentes y factores externos donde se reproduce el audio. Todos estos factores, bien optimizados, resultan en sonido de alta calidad según preferencia del usuario.