¿Cuáles son las diferencias entre los altavoces pasivos, activos y amplificados?


Da igual si escuchas música en vivo en un local, la banda sonora de una película en un cine o disfrutas de unas canciones con tus auriculares: el sonido proviene de unos altavoces. Esto es algo que comprende todo el mundo. Sin embargo, diseñar altavoces que produzcan un sonido preciso y agradable se puede hacer de diferentes maneras. Hay altavoces pasivos, altavoces activos y altavoces amplificados. Al ver descritos estos diseños y su tecnología, es bastante habitual encontrar términos erróneos. Por eso, vamos a aclarar un poco la parte técnica.

Antes de centrarnos en los detalles de cada tecnología, debemos aclarar algunos elementos de nuestras explicaciones. En primer lugar, este artículo da por sentado que, en todos los diseños mencionados, tenemos una fuente de sonido con una señal a nivel de línea —el nivel más común en equipamiento profesional es de +4 dBu, mientras que en equipos para consumidores es de -10 dBV. En el siguiente dibujo, los niveles de línea aparecen en verde, mientras que las señales a plena potencia, posteriores al amplificador (a muchas decenas de decibelios), se muestran en color marrón.

El altavoz pasivo

Los ingenieros de audio daneses Peter L. Jensen y Edwin Pridham fabricaron los primeros altavoces de bobina móvil en 1915 en Napa, California, EE. UU. Inventaron el que comúnmente se conoce como diseño de altavoz pasivo, que se sigue utilizando y que muchas empresas fabrican en todo el mundo, como QSC (ver nuestra Serie E).

Los altavoces pasivos están formados por una caja, uno o más transductores y una red pasiva de división de frecuencias. No necesitan alimentación por red eléctrica —la alimentación que proviene de los enchufes de pared (230 V, 110 V, etc.)—, pues sus transductores funcionan con componentes eléctricos pasivos y fuerzas electromagnéticas. Reciben una señal de nivel de línea amplificada (en color marrón más abajo) de un amplificador de potencia autónomo. El amplificador de potencia aumenta la señal de nivel de línea de la fuente de sonido o el preamplificador hasta un nivel de señal adecuado para el transductor. A continuación, la red del divisor de frecuencias pasivo, que se encuentra dentro de la caja, divide la señal en diferentes bandas de frecuencia —normalmente dos o tres— antes de enviarla a los transductores correspondientes.

Imagen 1 - Diagrama simplificado del flujo de señal de un altavoz pasivo.

Hay que tener en cuenta que la salida del amplificador y la potencia admisible del altavoz pasivo deben coincidir perfectamente para alcanzar un rendimiento óptimo. Un amplificador demasiado débil no podrá mover el altavoz para que alcance su máximo rendimiento y distorsionará la señal de audio antes de que el altavoz llegue siquiera a su punto más alto. En cambio, un amplificador demasiado potente puede sobrecargar el divisor de frecuencias del altavoz pasivo y los transductores, provocando distorsión y la rotura del transductor.

El altavoz activo

Los primeros altavoces activos los diseñaron a mediados de los años 60 empresas como JBL y Klein & Hummel, y poco después Altec y Meyer Sound. El diseño de un altavoz activo incluye al menos una caja, al menos un transductor, una red de divisor de frecuencias activa, y amplificadores independientes y dedicados a cada una de las bandas que divide la red de divisor de frecuencias.

Un altavoz activo está diseñado para recibir una señal de nivel de línea de una fuente de sonido o preamplificador y amplificarla internamente, además de procesarla. Para hacerlo, hace falta conectarlo a la red eléctrica. Primero, la señal de nivel de línea es separada en bandas de frecuencia diferentes por la red de divisor de frecuencias activa. Luego, cada banda se amplifica por separado a nivel de transductor antes de llegar a cada driver (tweeter, transductor de medios, woofer... dependiendo del diseño).

Imagen 2 - Diagrama simplificado del flujo de señal de un altavoz activo, donde todos los componentes electrónicos están montados dentro de la caja del altavoz, que está conectado a su vez a la red eléctrica.
Imagen 3 - Diagrama simplificado del flujo de señal de un altavoz activo, donde el divisor de frecuencias activo y los componentes de los amplificadores de potencia están separados de la caja del altavoz. Hay que tener en cuenta que los sistemas de PA de grandes espacios utilizan cajas independientes para las bandas de frecuencias agudas, medias y graves. Ninguna caja está conectada a la red eléctrica.

Con esta tecnología, las redes de divisores de frecuencias se pueden optimizar mejor para dividir la señal de sonido con claridad y precisión debido a que no se ven afectadas por problemas de potencia admisible. La separación de la señal de nivel de línea se produce en una amplitud mucho menor que las señales de nivel de transductor. Además, dado que los diseñadores tienen control total en todos los componentes del diseño, cada elemento se puede optimizar para lograr el mejor rendimiento de sonido posible. Un ejemplo de ello es la coincidencia exacta de la impedancia de todas las salidas del amplificador y la impedancia de entrada del transductor.

Hay muchos beneficios técnicos en los diseños activos, como la posibilidad de tener ecualización integrada del driver, circuitería de protección avanzada (disipación térmica, excursión del driver, atenuación electrónica, etc.), así como el procesamiento digital de señales (DSP) mediante el uso de etapas A/D (analógico a digital) y D/A (digital a analógico), tal como presentan los modelos de las series K.2, KLA, KW y CP de QSC.

Los altavoces amplificados

Es frecuente confundir los altavoces amplificados con los altavoces activos. Si los términos “amplificado” y “activo” se utilizan indistintamente para describir diseños de altavoces, especialmente en publicidad, es necesario diferenciar claramente ambas tecnologías.

Técnicamente, los altavoces amplificados son similares a los altavoces pasivos, o utilizan una combinación de tecnologías activas y pasivas. La gran diferencia radica en que el altavoz amplificado no tiene estrictamente amplificadores independientes para cada transductor. Además, la presencia de una red de divisor de frecuencias pasiva es algo que lo diferencia de un diseño de altavoz estrictamente activo. Los inconvenientes propios de las redes de divisores de frecuencias pasivas (no mencionadas en este artículo) son parte del paradigma del altavoz amplificado.

En la imagen número 4, que se muestra a continuación, el diseño del altavoz amplificado funciona de la misma forma que un altavoz pasivo, con la excepción de que hay un amplificador de un solo canal en el interior de la caja. Respecto a los componentes electrónicos y al rendimiento acústico, el altavoz amplificado no difiere de un altavoz pasivo convencional. Estos diseños son habituales en altavoces personales compactos, como los que se utilizan para amplificar dispositivos musicales digitales portátiles.

Imagen 4 - Diagrama simplificado del flujo de señal de un altavoz amplificado, con un amplificador de un solo canal dentro de la caja, lo que hace que el altavoz se deba conectar a la red eléctrica. El diseño electroacústico y el rendimiento son idénticos al de un altavoz pasivo.

En la siguiente imagen (5), el diseño de altavoz amplificado cuenta con un divisor de frecuencias activo, que separa la señal del nivel de línea en dos bandas. Si el canal del woofer tiene un amplificador dedicado previo al transductor (lo que hace que dicho canal sea “activo”), el segundo canal se dividirá una vez más a través de la red de divisor de frecuencias pasiva para crear bandas de frecuencia para el tweeter y el altavoz de medios. Si este diseño de altavoz amplificado de 3 vías precisa de alimentación por red eléctrica, técnicamente es parcialmente activo (canal del woofer).

Imagen 5 - Diagrama simplificado del flujo de señal de un altavoz amplificado, en el que un divisor de frecuencias activo divide la señal en dos bandas. El canal del woofer es activo, con un amplificador dedicado, mientras que el canal del tweeter y del altavoz de medios se divide una vez más mediante una red de divisor de frecuencias pasiva. El altavoz requiere de alimentación por red eléctrica, pero técnicamente no tiene un diseño activo.

Varios monitores de estudio y altavoces de alta fidelidad están diseñados de esta manera para reducir costes, pues tienen solo dos amplificadores, en lugar de una compleja red de divisor de frecuencias activa de 3 vías que lleve las señales a tres amplificadores independientes.

Conclusión

Si tu altavoz y su divisor de frecuencias interno pasivo no está conectado a la red eléctrica, estarás escuchando un altavoz pasivo. A excepción de los sistemas de PA de instalaciones de gran tamaño, si tu altavoz está conectado a la red eléctrica, te conviene saber si tiene un diseño activo real o uno amplificado “híbrido”.

En resumen, todos los altavoces activos requieren de alimentación eléctrica, pero no a todos los altavoces amplificados se les debe llamar “activos”. Ten esto en cuenta y asegúrate de comprar exactamente la tecnología de altavoz que necesitas. Que no te engañen las palabras. ¡Feliz escucha!

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