Principios básicos de funcionamiento de los altavoces: - Características: potencia, sensibilidad, rendimiento, impedancia - Tipos de altavoces: dinámicos, electrostáticos, piezoeléctricos, etc. - Filtros de crossover - Bocinas - Cajas acústicas - Auriculares

1. Altavoces
Enrique Alexandre (@e_alexandre)

2. Pongámonos de acuerdo...
• Altavoz (“driver”): Transductor que transforma energía eléctrica en energía
acústica o sonido.
• Altavoz ó Pantalla (“loudspeaker”): Sistema con uno o más transductores en
una caja, con o sin crossover

3. Un poco de historia...
• 1877: Erns Siemens patenta el primer transductor dinámico de bobina móvil
• 1925: Rice y Kellog establecen los principios básicos del altavoz de bobina
móvil.
• 1926: Rice y Kellog empiezan a comercializar el altavoz “Radiola”

4. Características de los
altavoces

5. Características de los altavoces
• Potencia eléctrica
• Sensibilidad
• Rendimiento
• Respuesta en frecuencia
• Directividad
• Impedancia

6. Potencia eléctrica
• Se refiere a la cantidad de potencia eléctrica que puede manejar el altavoz sin
deteriorarse
• Cada fabricante la mide como le interesa:
• Potencia nominal: La más restrictiva. Cuánta potencia eficaz puede
soportar el altavoz en régimen permanente
• Potencia de programa: Potencia medida con una señal parecida a la
música. No hay una forma normalizada de medirla.
• Potencia de pico: Cuánta potencia puede soportar el altavoz en un
intervalo muy corto de tiempo.

7. Potencia eléctrica (II)
• Si el amplificador tiene menos potencia que el altavoz:
• No podré desarrollar las prestaciones del altavoz
• Si el amplificador tiene más potencia que el altavoz:
• Se puede destruir el altavoz:
• Por sobrecalentamiento (si se excede la potencia nominal)
• Por sobreexcursión (si se excede la potencia de pico)

8. Sensibilidad
• Representa lo mismo que para los micrófonos: la capacidad del altavoz para
convertir energía eléctrica en acústica
• Se suele especificar como dB a 1m para 1W (normalmente a 1000Hz)
• Aumentar 3dB la sensibilidad equivale a multiplicar por dos la potencia
del amplificador!!

9. Rendimiento
• Relaciona la potencia acústica radiada con la eléctrica de entrada
• Suele ser muy bajo:
• La mayor parte de la energía eléctrica se disipa en forma de calor
• Rendimientos típicos en torno a 1-5%
• 1% rendimiento -> 100W de potencia eléctrica nos dan 1W de potencia
acústica.

10. Respuesta en frecuencia
• Es exactamente lo mismo que para los micrófonos
• Se distinguen varios tipos:
• Subwofer: Entre 20 y 100 Hz (de 6 a 18’’)
• Woofer: entre 100 y 500 Hz (6 a 18’’)
• Midrange: entre 500 y 3000 Hz (de 4 a 6’’)
• Tweeter: por encima de 3 kHz (1 a 5’’)
• Para cubrir todas las frecuencias, en una misma caja se suelen montar varios
altavoces (vías)

11. Altavoz de tres vías
os entre 2,5 y 10 cm (1 a 5”). Son muy r´ıgidos y poseen una
emiesf´erica para aumentar la difusi´on. Al igual que los altavoces
rados por la parte trasera.
Figura 6.3. Respuesta en frecuencia de un sistema de tres v´ıas
con filtro de cruce.

12. Directividad
• Una vez más, es el mismo concepto que para los micrófonos.

13. Impedancia nominal
• De alguna manera tiene que ver con la cantidad de potencia que va a ser
capaz el amplificador del altavoz.
• Si tenemos un amplificador con una potencia de 100W para 8Ω:
• Si el altavoz que conectamos tiene una impedancia de 8Ω, podrá extraer
100W del amplificador
• Si el altavoz tiene una impedancia de 16Ω, sólo podrá extraer 50W. Los
otros 50W se pierden.
• Si el altavoz tiene una impedancia de 4Ω, el limitador de corriente del
amplificador evitará que podamos obtener 200W, para evitar daños.

14. Specifications:
System:
Frequency Range (-10 dB): 80 Hz - 20 kHz
Frequency Response (+/- 3 dB): 100 Hz - 18 kHz
Power Capacity1
: 150 W
Sensitivity2
: 87 dB SPL, 1 W 1 m (3.3 ft)
Maximum SPL3
: 108 dB continuous, 114 dB peak
Directivity Factor (Q)2
: 6.0
Directivity Index (DI): 7.8 dB
Nominal Impedance: 4 ohms
Crossover Frequency: 4.2 kHz
Overload Protection: Full-range SonicGuard™ power limiting to
protect network and transducers
Transducers:
LF Driver: 135 mm (5.25 in) low frequency loudspeaker
HF Driver: 19 mm (.75 in) polycarbonate dome tweeter
Input Connectors: Spring-loaded terminals
Enclosure:
Enclosure Material: Polypropylene Structural Foam
Finish: Black (C1Pro) or White (C1Pro-WH)
Dimensions: 235 mm x 159 mm x 143 mm
(9.3 in x 6.3 in x 5.6 in)
Net Weight (each): 1.8 kg (4 lb)
Shipping Weight (pair): 4.6 kg (10 lb)
Included Accessories: Mounting Bracket Assembly
Optional Accessories: MTC-1A ultra-duty mount bracket
MTC-8 heavy-duty mounting bracket
1
IEC Standard, full bandwidth pink noise with 6 dB crest factor; 2 hour duration.
2
Average 1 kHz to 10 kHz
3
Calculated based on power rating and sensitivity, exclusive of power compression.
tion in
the
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15. Tipos de altavoces
Según su rango
Según su funcionamiento

16. Según su principio de funcionamiento
• Dinámicos
• Electrostáticos
• De cinta
• Piezoeléctricos

17. Altavoces dinámicos
Imán
Suspensión
Diafragma
Tapa polvo
Araña
Bobina Entrehierro
Chasis

18. Altavoces electrostáticos
nd.
ncia, se trata de un condensador plano de grandes dimensiones con una
que se aplica una diferencia del potencial proporcional a la se˜nal que se
ducir.
n dos tipos de altavoz electrost´atico: los de una sola placa (single-ended) y
s (push-pull). El primer tipo, que es el m´as sencillo, consiste en una placa
n diafragma m´ovil, ambos separados por unos espaciadores aislantes, como
n la Figura 6.27a. El segundo tipo, que es el m´as habitual, consiste en dos
s, en el centro de las cuales se encuentra el diafragma m´ovil (Figura 6.27b).
Figura 6.27. Secci´on de un altavoz electrost´atico t´ıpico, a) Sen-
cillo, b) Sim´etrico.

19. • No lleva caja acústica -> Se evitan coloraciones debidas a resonancias
• Masa del diafragma mínima: -> La respuesta en transitorios es muy buena
• Distorsión muy baja
• Respuesta en frecuencia muy plana
• Poca radiación en bajas frecuencias
• Rendimiento muy bajo. Si se sitúa cerca de la pared se reduce todavía más.
• Muy alta directividad incluso a frecuencias no muy altas
• Son necesarios amplificadores especiales
• Muy, muy caros
Altavoces electrostáticos: ventajas e inconvenientes

20. Altavoces de cinta
• Similares a los micrófonos de cinta: El sonido se produce por la vibración de
un diafragma muy ligero dentro de un campo magnético
• Se usan casi exclusivamente para medias y altas frecuencias

21. Altavoces piezoeléctricos
• Efecto piezoelétrico: ciertos cristales se deforman al aplicarles una tensión.
ChasisCristal piezoeléctrico
Diafragma
Guardapolvo
-
+
-
+

22. Altavoces piezoeléctricos
• Se utilizan sobre todo en relojes, móviles y como tweeters en equipos baratos
• Son muy resistentes a la sobrecarga
• Se pueden utilizar sin crossover
• Suelen producir más distorsión
• Su respuesta en frecuencia suele estar más limitada

23. Altavoces planos

24. Altavoces de plasma

25. Crossovers

26. Crossovers
• Para reproducir de forma apropiada un margen amplio de frecuencias se
suelen combinar varios altavoces y cajas.
• Los altavoces de bajas y de altas frecuencias no se pueden conectar tal cual:
• Las bajas frecuencias pueden dañar al tweeter
• Las salidas de cada uno podrían no sumarse de forma coherente
• Para esto se utilizan los filtros de crossover

27. Crossovers
Graves
Agudos
Frecuencia
de cruce
Graves
Agudos
Frecuencia
de cruce
Medios
Dos vías
Tres vías

28. Crossovers pasivos
• Están compuestos por componentes pasivos: bobinas, condensadores y
resistencias.
• Requisitos:
• Deben ser capaces de aguantar voltajes altos.
• Ejemplo: Un amplificador de 250W sobre un altavoz de 8 ohmios puede
producir un nivel pico a pico de 127 voltios.
• Deben presentar unas pérdidas de inserción bajas.
• Ejemplo: Un crossover con unas pérdidas de inserción de 1dB, si se
conecta a un amplificador de 100W, reduce la potencia efectiva del
amplificador a 79W.

29. Crossover pasivo
Amplificador
Agudos
Graves
Medios42mH
6.63µF
8Ω
8Ω
Crossover 3kHz

30. Crossovers activos
• Al contrario que los pasivos, van colocados antes del amplificador de potencia
Se necesita un amplificador de potencia por canal.
• Para un sistema doméstico resultan demasiado caros.
• Se utilizan principalmente en sistemas profesionales, donde pueden llegar a
ser más económicos que los pasivos

31. Crossover activo
Amplificador
graves
Agudos
Graves
Medios
Amplificador
agudos
Crossover

32. Bocinas

33. Bocinas
• Se usan para compensar la baja eficiencia de los altavoces:
• Altavoz normal: 1% a 5%
• Con bocina: 10% al 50%
• Además, permiten controlar la directividad
• Problemas:
• Peor respuesta en frecuencia
• Problemas a bajas frecuencias

34. Cajas acústicas

36. ¿Por qué necesito utilizar una caja?
• El diafragma no sólo radia hacia la parte frontal, sino también hacia atrás.
• Cortocircuito acústico:
• A bajas frecuencias las ondas frontal y trasera se pueden sumar, llegando a
cancelarse
• Se reduce mucho la respuesta del altavoz en graves

37. Caja cerrada
• Es la solución más simple
• Problemas:
• Frecuencias de resonancia debidas a la caja
• Evitar dimensiones iguales o múltiplos
• Aumento de la rigidez del altavoz, debido a la
compliancia del aire -> pérdida de graves
• Caja más grande o introducir material
absorbente

38. Caja abierta
• Se hace un agujero a la caja para que el aire se
pueda mover del interior al exterior.
• Si se diseña bien, se pueden llegar a compensar las
frecuencias que el altavoz no es capaz de emitir.
• Mayor capacidad de potencia que las cajas cerradas
• Niveles de distorsión controlables
• Más difíciles de diseñar

39. Cajas de radiador pasivo
• Son cajas abiertas en las que el agujero se sustituye
por un altavoz sin bobina ni imán (radiador pasivo).
• Tienen menos problemas de resonancias que las
abiertas
• Se pueden hacer más pequeñas
• Son más sencillas de diseñar
• Tienen peor respuesta a transitorios
• Tienen peor respuesta en graves

40. Sistemas paso banda
• Es una caja cerrada o abierta a la que se acopla una segunda caja
• La segunda caja actúa como “resonador”

41. Auriculares

42. Según el tipo de transductor
• Dinámicos
• Electrostáticos
• Ortodinámicos
• Armadura balanceada

43. Auriculares electrostáticos

44. • Circumaurales
• Supra-aurales
• De botón
• Intraaurales
Según su forma

45. Según la caja acústica
• Abiertos
• Cerrados