MEDIDAS ELECTROACÚSTICAS (Analógicas)

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1 Capítulo 8. Medidas electroacústicas (Analógicas) Página 1 8 MEDIDAS ELECTROACÚSTICAS (Analógicas) 1. INTRODUCCIÓN 2. EQUIPOS SUJETOS A LAS MEDIDAS Sistema de audio analógico Previo (3) Ecualizador (4) Etapa de potencia (5) Analizador R&S UP300 (7) Esquemas generales (11) 3. REALIZACIÓN PRÁCTICA / PARÁMETROS Distorsión (THD, THD+N, SINAD) (16) Fidelidad (19) Linealidad (21) Relación S/N (22) Zumbido (24) Diafonía entre canales (26) Distorsión DFD o Intermodulación (28) Rechazo al modo común (CMRR) (30)

2 Capítulo 8. Medidas electroacústicas (Analógicas) Página INTRODUCCIÓN El sonido, como cualquier otra señal eléctrica, sufre diferentes variaciones al pasar un sistema. Aquí el objetivo es, concretamente, analizarlas en un sistema de audio y ser capaces de determinar diferentes parámetros relacionados con el campo de la electroacústica. En esta práctica de medidas trataremos los sistemas de audio analógicos, haremos en una serie de medidas realizadas sobre un conjunto de dispositivos de audio que veremos en detalle más adelante y que componen un sistema de audio. Por otra parte, el analizador Rohde&Schwarz UP300 nos servirá para determinar los diferentes parámetros que se explican en el apartado 3. Siempre que sea posible, las medidas se ajustarán a los procedimientos establecidos en las normativas nacionales o internacionales que son de aplicación en cada caso, y que se pueden encontrar en la Asociación Española de Normalización y Certificación (AENOR). 2.- EQUIPOS SUJETOS A LAS MEDIDAS Sistema de audio analógico Coloquialmente se denomina cadena de audio, a un sistema de audio formado por el conjunto: fuentes de sonido, amplificador (previo, ecualizador y etapa) y altavoces. En nuestro caso, la fuente será el propio analizador (en su función como generador de señal) y como altavoces utilizaremos cargas de 8 ohmios que los emulen para evitar molestias acústicas.

3 Capítulo 8. Medidas electroacústicas (Analógicas) Página 3 Fig.1, Diagrama global de bloques Cabe comentar que, como veréis, en digital el esquema en bloques es bastante similar, si bien varían algunos aspectos como el procesador de audio, con una mayor variedad de opciones. La etapa de potencia en todos los sistemas es analógica Previo: Ecler SAM312 Hay fuentes, como los giradiscos o lo micrófonos, cuyas señales son muy débiles y requieren una ganancia extra para que su señal llegue a 1V, que es el nivel de tensión nominal habitual de entrada al ecualizador o amplificador de potencia. El previo es el sistema encargado de proporcionar a la siguiente etapa la señal en óptimas condiciones (nivel, impedancia, dinámica, ecualización). Cada fuente de sonido requiere un previo específico, ya que las adaptaciones de impedancia así como los niveles de señal y las conexiones pueden variar para cada una de ellas. Por este motivo, las entradas de señal están marcadas: LINE, MIX, MIC... Fig.2, Imagen frontal del SAM312 INPUT (1,2,3): ganancia para ajustar las sensibilidades de entrada (3 vías).

4 Capítulo 8. Medidas electroacústicas (Analógicas) Página 4 TONE CONTROL: proporcionan una ganancia / atenuación de +-15dB para las bandas de 100Hz (BASS), 2kHz (MID) y 10kHz (TREBEL). Ajustable mediante destornillador. No lo usaremos, ya que en la siguiente etapa disponemos de un ecualizador que hará mejor esta función. LEVEL: indicadores de nivel. OUTPUT: control del nivel general de salida. MONITOR: control de volumen de auriculares. Tendremos la misma señal que en las salidas. Fig.3, Imagen trasera del SAM312 OUT: salida principal. Conexión RCA (no balanceada). OUT (L,R): salidas principales, canales izquierdo y derecho. Conexión XLR3 (balanceada). L+R: conmutador que convierte la señal de las salidas en monofónica. Deberá estar siempre desconectado para trabajar con los canales separados. LINE, MIX, MIC: entradas con conexión RCA (atentos al interruptor LINE/MIC, ha de estar conectado para trabajar en linea!). REC: salidas de grabación. En este caso no nos interesan. Nota: El balanceo permite disminuir las interferencias en modo común Ecualizador: Ecler QEM 16-2 El ecualizador es la siguiente etapa después del previo y es un dispositivo electrónico que modifica, a voluntad del usuario, la respuesta en frecuencia del sistema (fidelidad). Está compuesto por un conjunto de filtros variables paso banda conectados en paralelo donde cada filtro tiene una frecuencia central de tal manera que entre todos cubren todo el espectro de audio.

5 Capítulo 8. Medidas electroacústicas (Analógicas) Página 5 Fig.4, Imagen frontal del QEM 16-2 INPUT: reajuste de nivel de cada canal para evitar saturaciones o señales muy pequeñas. FLAT: interruptor que anula el funcionamiento del ecualizador. CLIP: se ilumina para indicar que la salida está 3dB por debajo del recorte. FREQUENCY CONTROL: El QEM 16-2 permite ecualizar 16 bandas de 2 canales diferentes (estéreo). Las bandas cubren todo el rango auditivo (20Hz- 20kHz) en bandas de 2/3 de octava. En cada una de ellas se puede amplificar / atenuar 12dB. Fig.5, Imagen trasera del QEM 16-2 OUTPUT (I,II): 2 salidas principales, conexión XLR3. INPUT (I,II): 2 entradas, conexión XLR3. Las entradas y salidas son balanceadas Etapa de potencia: Ecler MPA 4-80R La etapa de potencia tiene como función proporcionar la potencia necesaria al altavoz, al ritmo de la señal de entrada y ofrecer una impedancia de entrada alta para facilitar el trabajo de la etapa anterior. Fig.6, Función del amplificador

6 Capítulo 8. Medidas electroacústicas (Analógicas) Página 6 El MPA 4-80R está formado por 4 amplificadores de 80W/4ohm configurables mediante los conmutadores situados en el panel posterior, permitiendo múltiples posibilidades de trabajo (ver anexo). Fig.7, Imagen frontal del MPA 80-4R CH (1,2,3,4): volumen de cada canal. CLIP: indicador de recorte. SP: indicador de presencia de señal en la entrada. Fig.8, Imagen trasera del MPA 80-4R INPUT (1,2,3,4): entradas balanceadas con conexión XLR3. (ver anexo) Conm. IN1/IN1+2: entrada mono / estéreo Conm. INx/LINK CHy: entrada x independiente / común con CHy Conm. ST/BRIDGE: amplificador independiente / en puente INPUT STACK: conexión paralela jack para llevar la señal a otros sistemas. Nota: por defecto se trabajará con la configuración 4 amplificadores en mono para 4 entradas mono diferentes, otorgando una potencia de 50W sobre 8ohms de carga. OUTPUT (1,2,3,4): salidas principales. Se pueden puentear para conseguir diferentes combinaciones. REMOTE CONTROL: circuitos VCA incorporados para poder controlar el volumen a distancia. No lo usaremos. Nota: los VCA son amplificadores cuya ganancia es ajustada o controlada al aplicar voltaje (DC) externo. Es utilizado en automatización de consolas para sustituir los movimientos manuales de faders y controles giratorios durante la mezcla.

7 Capítulo 8. Medidas electroacústicas (Analógicas) Página Analizador R&S UP300 El analizador nos servirá para enviar la señal de audio conveniente en cada caso (es decir actuará como generador de señal) y recibir la que sale del sistema o de los equipos concretos que queramos medir (analizador de audio). Mediante el análisis de estas señales, conseguiremos obtener los parámetros correspondientes. El UP300 es un analizador de audio analógico que contiene una gran multitud de aplicaciones relacionadas con el análisis de una señal eléctrica, y que van desde la obtención de diversos parámetros a la representación gráfica de espectros. Más adelante especificaremos cómo analizar en detalle cada parámetro pero de momento nos fijaremos en el menú principal: Fig.9, Imágenes frontal y posterior del R&S UP300 ANL: aquí se encuentra todo lo referente al analizador y todas sus funciones (medición de niveles, frecuencias, FFT, distorsión THD ). GEN: en este apartado el UP300 trabaja como generador. Le podemos indicar el tipo de señal a generar (seno, barrido ), así como sus características (amplitud, frecuencia ). GRAPH: nos permite representar gráficas y sacar datos a partir de ellas. El botón que se encuentra justo debajo sirve para ver la gráfica a pantalla completa. BACK SYS: desde aquí se realizan las configuraciones del equipo, preset, calibraciones y otros servicios que habitualmente no utilizaremos en esta práctica. También sirve para guardar archivos y/o intercambiarlos

8 Capítulo 8. Medidas electroacústicas (Analógicas) Página 8 con un pc o impresora. Sí que es recomendable, al empezar la práctica, hacer un preset para poner el analizador en condiciones iniciales. * Bases de funcionamiento: Si le damos al botón GEN, y nos situamos en el menú FUNCTIONS veremos algo así: En la fila horizontal inferior se encuentra la casilla FUNCTIONS, y pegado a él las funciones activas en ese instante, en este caso ninguna. Nos podremos desplazar por ellas con las flechas. En la fila vertical derecha se encontraran siempre los parámetros modificables de cada función, o las funciones a elegir si estamos sobre FUNCTIONS. Nos podemos desplazar por ellas con las flechas. Para seleccionarlas o deseleccionarlas se pulsa sobre el botón gris que se encuentra a la derecha de cada una. Una vez escojamos una función, aparecerá inmediatamente al lado de la casilla FUNCTIONS. En este caso, vemos como la función seno/ SINE está activada, y si nos desplazamos hasta ella, en la fila vertical podemos modificar su frecuencia, amplitud, etc. Los parámetros introducidos afectaran solamente al canal o canales

9 Capítulo 8. Medidas electroacústicas (Analógicas) Página 9 que estén activos (en la parte superior izquierda de la pantalla el nombre del canal ch 1 o ch 2 que esté activo tendrá el fondo verde. Para cambiarlo solamente es necesario pulsar previamente a la tecla CH1, CH2 o CH1&CH2 ). En el modo analizador (botón ANL) y gráfico (botón GRAPH) el funcionamiento es exactamente igual. Nota muy importante: antes de cada medida se tendrá que ANULAR SIEMPRE LA CONFIGURACION ANTERIOR, tanto la de GEN como la de ANL, pulsando de nuevo sobre lo que está activado. Por ejemplo, si en la pantalla gen functions se ve que hay puesto un seno, hay que desactivarlo pulsando otra vez sobre sine (en la fila vertical) para poder hacer un sweep. Si en cualquier momento se pulsa algo por error, se puede volver atrás mediante ESC CANCEL. Para hacer un reset y que el instrumento quede en condiciones iniciales, pulsar: BACK SYS PRESET Para guardar las gráficas en un dispositivo USB: Back Sys File Print Seleccionar USB Gráfica+parámetros A continuación se muestra la estructura por índices y subíndices de todas las funciones en los tres modos: Generador (GEN): SINE: GEN FREQ PEAK f1=f2 HIGH LEVEL TIME DC OFFSET: FREQ INTERVAL DC OFFSET AMPL HIGH LEVEL AMPL SWEEP: PHASE DIFF LOW LEVEL AMPL MODE NOISE: MOD DIST: MEAS TIME PDF UPPER FREQ PARAM FREQ AMPL LOWER FREQ START MULTISINUS: AMPL RATIO STOP NUMBER OF SINE TOTAL RMS POINTS SPACING DFD: STEP SIZE REF. VALUE UPPER FREQ SPACING AM STATE MAIN FREQ MEAS AM FREQ DIFF FREQ DELAY AM DEPTH TOTAL RMS PARAM AMPL SINE BURST: POLARITY TEST: START

10 Capítulo 8. Medidas electroacústicas (Analógicas) Página 10 DELAY FILTER UNIT STOP POINTS STEP SIZE SPACING MEAS MONITOR: STATE SOURCE VOLUME CONFIG ANALOG: BANDWIDTH COMMON OUTPUT RANGE MODE CONFIG DIGITAL: SAMPLE RATE FS OFFSET VALIDITY BIT NO. OF BITS PROTOCOL Analizador (ANL): RMS DC FREQ: MEAS TIME FILTER AVG MODE AVG FACTOR UNIT CH1 UNIT CH2 REF: VALUE CH1 REF: VALUE CH2 PEAK: MEAS MODE INTERVAL TIME FILTER AVG MODE AVG FACTOR UNIT CH1 UNIT CH2 REF: VALUE CH1 REF: VALUE CH2 QUASI PEAK: INTERVAL TIME FILTER UNIT CH1 UNIT CH2 REF: VALUE CH1 REF: VALUE CH2 RMS SELECTIVE: CENTER FREQ BANDWIDTH FILTER AVG MODE AVG FACTOR UNIT CH1 UNIT CH2 REF: VALUE CH1 REF: VALUE CH2 FFT: FFT SIZE WINDOW TYPE FILTER AVG MODE AVG FACTOR UNIT THD: MEAS MODE HARMONICS FREQ MODE MEAS TIME FILTER POST FFT FFT SIZE WINDOW TYPE UNIT POLARITY: STATUS DFD: MEAS MODE FILTER POST FFT: FFT SIZE WINDOW TYPE UNIT PHASE: MEAS MODE FILTER FREQ MOD DIST: FILTER POST FFT FFT SIZE WINDOW TYPE UNIT PROTOCOL: MEAS TIME SAMPLE RATE: FILTER NO.1 FILTER NO.2 FILTER NO.3 CONFIG ANALOG: BANDWIDTH COMMON INPUT COUPLING RANGE MODE CHANNEL CONFIG DIGITAL: SAMPLE RATE INPUT NO. OF BITS CHANNEL Gráficos (Graph): GRAPH MODE: GRAPH TYPE GRAPH MODE X AXIS: AUTO SCALING Y AXIS: AUTO SCALING CURSORS: X1,X2,Y1,Y2

11 Capítulo 8. Medidas electroacústicas (Analógicas) Página Esquemas generales PREVIO SAM 312 ECUALIZADOR QEM 16-2 ETAPA DE P. M80-4R ANALIZADOR R&S UP300 Fig.10, Visión genérica del conjunto - CONEXIÓN DEL SISTEMA COMPLETO (ESTÉREO): Fig. 11, Visión trasera y cableado del sistema de audio

12 Capítulo 8. Medidas electroacústicas (Analógicas) Página 12 Al medir sobre elementos independientes, habrá que mantener sus condiciones de carga (impedancia que ha de ver a su salida) y poner el nivel de señal adecuado a las entradas para no falsear las medidas. Para ello, se utilizará una placa superior de conexionado que dispone de las entradas y salidas de cada elemento, además de unas conexiones en forma de T (3 bases XLR interconectados pin a pin en paralelo) que nos permitirán variar las configuraciones en cada caso. Cabe decir que algunos conectores no se corresponden con los reales de cada equipo (entrada previo y altavoz), sino que han sido adaptados a los conectores XLR3 para facilitar las conexiones de las distintas configuraciones con el mismo tipo de cable. Fig. 12, Conexión equivalente con la placa superior (para un canal) - CONEXIÓN INDIVIDUAL DEL PREVIO (ESTÉREO): Fig. 13, Visión trasera y cableado del previo Fig. 14, Conexión equivalente con la placa superior (para un canal)

13 Capítulo 8. Medidas electroacústicas (Analógicas) Página 13 - CONEXIÓN INDIVIDUAL DEL ECUALIZADOR (ESTÉREO): Fig. 15, Visión trasera y cableado del ecualizador Fig. 16, Conexión equivalente con la placa superior (para un canal)

14 Capítulo 8. Medidas electroacústicas (Analógicas) Página 14 - CONEXIÓN INDIVIDUAL DE ETAPA (ESTÉREO): Fig. 17, Visión trasera y cableado de la etapa Fig. 18, Conexión equivalente con la placa superior (para un canal) Nota: En el caso de utilizar el segundo canal, las configuraciones son exactamente las mismas, variando tan sólo la localización de las bases BNC, que se encontrarían en la parte trasera del analizador.

15 Capítulo 8. Medidas electroacústicas (Analógicas) Página REALIZACIÓN PRÁCTICA / PARÁMETROS Antes de empezar. Puesta en marcha: para evitar que nos afecten los picos de transitorios, es muy recomendable poner en marcha todos los aparatos siguiendo la siguiente secuencia: fuente de sonido (analizador) 1, previo, ecualizador y finalmente la etapa de potencia. El paro se realizará de manera inversa. Condiciones climáticas: según la normativa UNE-EN Temperatura ambiente: 15 a 35ºC - Humedad relativa: 45% a 75% Las condiciones habituales del laboratorio cumplirán perfectamente estos requisitos. Condiciones nominales: según la normativa UNE-EN ) La f.e.m. (fuerza electromotriz, tensión) de la fuente es la tensión sinusoidal correspondiente a la tensión nominal declarada por el fabricante a una frecuencia de 1 KHz: Para saber cuál es nuestra tensión nominal, hay que fijarse en la sensibilidad 2 de entrada de cada componente del sistema. Se puede comprobar en los datasheets (ver anexo), es habitual un valor de 0dBV (=1VRMS). Para asegurar estar dentro de la zona óptima de trabajo, se escogerá 1.25VRMS como tensión nominal. 2) Posición del control de volumen tal que, una vez introducida la tensión nominal (1.25V), se obtenga la tensión nominal de salida limitada por la distorsión: Según la normativa UNE , el límite de distorsión máxima aceptada es de 0.5%, así que se ajustará las diferentes posiciones del volumen hasta 1 Tarda bastante en ponerse en marcha 2 Recordemos que la sensibilidad corresponde a la tensión que hay que aplicar a la entrada de la etapa para obtener a la salida la potencia nominal declarada por el fabricante.

16 Capítulo 8. Medidas electroacústicas (Analógicas) Página 16 conseguir dicha distorsión (o máxima posible en caso de no llegar). (ver apartado 3.1). Si estamos midiendo el conjunto de los 3 elementos, con los 3 ajustes de volumen al máximo (previo: vol input 1 = 10, output =10; Ecualizador: CH1 Gain =12, FLAT activo; Etapa de potencia: CH1 =10), en estas condiciones la tensión de salida se quedará a unos 17,5V y una distorsión armónica total alrededor de 0,25%. Si queremos medir la condición ajustada con el analizador: - Poner las condiciones descritas de frecuencia y tensión en el generador (GEN). - Escoger en el menú ANL FUNCTIONS las opciones: THD, RMS, FREQ. El resultado de las mediciones aparecerá en la parte superior de la pantalla. Condiciones normalizadas: según la normativa UNE-EN , una vez visto los ajustes de los valores nominales, se reduce la f.e.m de la fuente -10dB referido a su valor nominal para obtener las condiciones normalizadas: 1.25Vef Vin 20 log 10dB = 20 log Vin = 0.4VRMS 1V 1V Estas son las condiciones normales de funcionamiento, y por tanto un punto donde deberíamos obtener buenos parámetros del equipo que estamos probando. 3.1 Distorsión armónica: THD (+N), SINAD. - Definición: Se da la distorsión cuando, excitando el equipo a medir con una señal sinusoidal, ésta sale del sistema con distintos componentes frecuenciales múltiplos de la fundamental (armónicos), tal y como se ve en la fig.19. La amplitud de los armónicos de mayor frecuencia es mucho menor que la amplitud de la onda fundamental, y tienden a cero aunque pueden llegar a ser molestos. La THD (Total Harmonic Distorsion) mide la cantidad de armónicos que el equipo introduce y que no estaban en la señal original.

17 Capítulo 8. Medidas electroacústicas (Analógicas) Página 17 Fig.19, Ejemplo de distorsión armónica - Método de medida: según EN : , en condiciones normalizadas se mide introduciendo un tono de referencia (1kHz) y sometiendo la salida a un filtro que rechace la componente fundamental, quedándonos exclusivamente con los armónicos ( U ' 2 ). Después se obtiene la relación: donde U 2 U ' 2 U 2 100%, o en db: U 20 log U 2 corresponde a la tensión de salida sin aplicar el filtro. También se puede ' 2 medir utilizando un analizador de espectros midiendo los harmónicos. Según UNE , el mayor límite aceptable es 0.5% para equipos de alta fidelidad. Una variante de este parámetro es el THD-N (THD+Noise), que consiste en lo citado anteriormente considerando también el ruido introducido en la señal, que adquiere importancia cuando los armónicos son pequeños. THD = nivel _ arm nicos nivel _ arm nicos+ ruido THD + N = nivel _ total nivel _ total Se entiende por nivel total: Componente fundamental + Armónicos + Ruido Por último, está el SINAD (Signal Including Noise And Distortion), que también lo dan algunos fabricantes en sus datasheets. Es precisamente la inversa de la THD+N, en db:

18 Capítulo 8. Medidas electroacústicas (Analógicas) Página 18 nivel _ total SINAD = 20 log nivel _ armónicos+ ruido Si está expresado en db: SINAD = ( THD + N) - En el analizador: Se genera un tono de 1kHz y se analiza la THD, THD+N o SINAD de salida, que como se verá, dan resultados muy similares. Nota: Recordar ajustar las condiciones iniciales para el conjunto o para cada elemento (según se precie) antes de medir, y anular SIEMPRE las funciones anteriormente activadas en el analizador (si es que las hay) o de lo contrario no podréis aplicar la medida. GEN: FUNCTIONS SINE SINE FREQ: se introduce la frecuencia deseada. 1kHz. SINE AMPL: Amplitud de 0.4V (condición normalizada o normal de ensayo). CONFIG 1 OUTPUT: On CONTROLES DE VOLUMEN: se empieza con la condición normalizada, para después ir probando para diferentes situaciones (Previo y etapa de potencia al máximo y ecualizador a 0dB). ANL: CONFIG 2 (Ch2) INPUT: off. Así solo analizaremos el canal 1. FUNCTIONS FREQ,DC,RMS: permitirá ver los valores de salida. FUNCTIONS THD THD MEAS MODE: THD (All Harmonics), THD+N o SINAD según se quiera. Arriba a la izquierda aparecerá el valor correspondiente, junto al nivel RMS y la

19 Capítulo 8. Medidas electroacústicas (Analógicas) Página 19 frecuencia de salida. La unidad se puede expresar en db o en % pulsando sobre UNIT. Nota: La etapa de potencia amplifica corriente, de ahí que el nivel RMS en voltios varíe poco aún amplificando al máximo. Observar que para THD pequeña (<1%) hay diferencias significativas entre THD y THD+N. A medida que crece la THD, la diferencia GRAPH: GRAPH MODE GRAPH TYPE En Bar graph aparece el tono fundamental y sus armónicos a modo de barras, mientras que en List of values se muestra una lista con los porcentajes de armónicos y frecuencia fundamental, incluyendo el ruido. Los demás tipos de gráficos (spectrum, curve plot,. No están activos para esta medida. Fig.20, Ejemplo de THD * Encontrar la THD, THD+N y SINAD de un sólo canal a través de las cuatro configuraciones posibles. Es aceptable la THD? Varía las posiciones de los controles de volumen 3 y repite el análisis hasta encontrar valores de THD que no cumplan la norma. 3 El control de volumen ajusta la ganancia. Orientativamente los valores de ganancia de tensión de los equipos son: Gv del previo (con las posiciones de control vol =10 y out 10) -5,6dB; Gv ecualizador (con input =0dB) -7dB; Gv de la etapa de potencia (con vol =10) 23dB. En caso de modificar el volumen o el nivel de la señal de entrada los valores pueden variar.

20 Capítulo 8. Medidas electroacústicas (Analógicas) Página Fidelidad. - Definición: aptitud para amplificar igual todas las señales de entrada a diversas frecuencias en una misma banda. En caso contrario, tendremos distorsión de frecuencia. Tendremos que obtener la respuesta frecuencial, que especifica la variación, en función de la frecuencia, de la ganancia de tensión expresada en decibelios, con respecto a su valor para una referencia especificada (1kHz). Es lo que se denomina habitualmente como diagrama de Bode de tensión pero tomando como referencia su valor a 1KHz. Fig. 21. Respuesta frecuencial a diferentes escalas, teniendo en cuenta tan sólo la salida - Método de medida: según EN : , en condiciones normalizadas se hace variar la frecuencia de la fuente de manera continua o por escalones, manteniendo constante la f.e.m. de la fuente. En cada frecuencia se mide la tensión de salida U ' 2 y se calcula la relación en db 20 log U corresponde a la tensión de salida a la frecuencia de referencia (1kHz). ' 2 U 2, donde U 2 También es habitual tomar como referencia la tensión de entrada respecto la de salida. En este caso obtendremos la misma gráfica peo con un desplazamiento vertical (offset). En el primer caso tendremos 0dB a la frecuencia de 1KHz, y en el segundo la ganancia de tensión. El margen útil corresponderá, según UNE , al limitado por las variaciones de +-1.5dB respecto a 1kHz (entrada no ecualizada) o +-2dB (entrada ecualizada)

21 Capítulo 8. Medidas electroacústicas (Analógicas) Página 21 - En el analizador: Se genera un barrido frecuencial y se observa la salida. Anular configuración anterior, tanto la de GEN como la de ANL o hacer un reset. De lo contrario no podremos seleccionar el barrido. CONTROLES VOLUMEN: Recordar ajustar según las condiciones normalizadas (volumen del previo y etapa de potencia al máximo y ecualizador a 0dB. Tensión a la entrada 0,4V) GEN: FUNCTIONS NEXT PAGE SWEEP SWEEP: aquí se puede configurar los parámetros del barrido: MODE: Freq RMS (+Enter) MEAS TIME: Cada cuánto cambia de valor. 10 ms PARAM FREQ START: Valor inicial. PARAM FREQ STOP: Valor final. PARAM FREQ STEP SIZE: Salto de valor. 10Hz (mínimo) PARAM AMPL START: Valor de amplitud. 0.4VRMS (cond.norm.) UNIT: dbr (van referenciados al valor de entrada 0.4VRMS si queremos la gráfica de ganancia. Para aplicar la norma literalmente hay que poner de referencia el valor de la tensión de salida para la frecuencia de 1KHz). CONFIG 1 OUTPUT: On. Hemos de abrir el Ch1 (LEFT-L) CONFIG BANDWITH: Ajustar al máximo (80Hz) ANL: CONFIG 2 (Ch2) INPUT: off. Así solo analizaremos el canal 1. CONFIG BANDWITH: Ajustar al máximo (80Hz) GRAPH: GRAPH MODE GRAPH TYPE: Tipo de representación (Curve plot). 5 (SINGLE): se observará como empieza el espectro del barrido y se para sólo. X/Y AXIS: permite ajustar el rango de escala (MAX/MIN) según interese en cada caso. Puede ser logarítmica (LOG) o lineal. (Si los valores medidos están fuera de la escala, no aparecerá ninguna gráfica. Utilizar el autoescalado de cada eje para situar la gráfica en pantalla)

22 Capítulo 8. Medidas electroacústicas (Analógicas) Página 22 CURSORS: servirán para detectar los valores de corte ( position ). Nota: para modificar cualquier parámetro del barrido, es necesario pararlo primero pulsando stop (tecla 6). * Encontrar la respuesta frecuencial de cada componente por separado y del conjunto a través de un canal. Cuál es el margen útil? Observar cómo se modifica la respuesta con los ajustes de espectro del ecualizador Linealidad. - Definición: cualidad de un amplificador cuya señal de salida varía en la misma proporción para cualquier amplitud de la señal de entrada (ganancia constante). En caso contrario, tendremos distorsión de amplitud. Se puede representar de dos maneras: Fig.22, Formas de representar la linealidad La tensión de entrada para la que se produce una caída de 1dB en la ganancia se conoce como punto de compresión de 1 db. - Método de medida: según EN : , en condiciones nominales se hace variar la amplitud de entrada de manera continua manteniendo constante la referencia frecuencial de 1kHz. En cada amplitud se mide la tensión de salida U ' 2. - En el analizador: Se genera un barrido de amplitud y se observa la salida representada en función de la entrada. Anular configuración anterior, tanto la de GEN como la de ANL.

23 Capítulo 8. Medidas electroacústicas (Analógicas) Página 23 CONTROLES VOLUMEN: volumen del previo y etapa de potencia al máximo y ecualizador a 0dB. GEN: FUNCTIONS NEXT PAGE SWEEP SWEEP: MODE: AMP RMS MEAS TIME: 10 ms PARAM AMP START: Valor inicial. 1mV PARAM AMP STOP: Valor final. 2.5V PARAM AMP STEP SIZE: Salto de valor. 25mV PARAM FREQ START: Valor de frecuencia. 1kHz (cond.norm.) UNIT: V CONFIG 1 OUTPUT: On. Hemos de abrir el Ch1. ANL: CONFIG 2 (Ch2) INPUT: off. Así solo analizaremos el canal 1. GRAP H: Igual que en el caso de la fidelidad. En el ejemplo de la fig.23 se denota cómo el sistema es lineal hasta 1.3V (Vnom). Esto se debe a que al estar en condiciones nominales, a partir de la tensión nominal se da la distorsión máxima de salida aceptable, de ahí el recorte. Por otra parte, en la etapa se puede observar como llega un punto (alrededor de los 2V) donde se enciende la luz roja de clip. En función de cómo estén los controles de volumen de los distintos equipos, el punto de compresión de 1dB estará más alto o más bajo (justificarlo). Fig.23, Ejemplo de linealidad Habitualmente se considera que la linealidad es aceptable hasta el punto de compresión de 1dB.

24 Capítulo 8. Medidas electroacústicas (Analógicas) Página Relación Señal / Ruido (S/N). - Definición: margen que hay entre el nivel de referencia (señal de información S ) y el ruido de fondo ( N ) de un determinado sistema. Este margen se mide en decibelios. Cuanto mayor sea la relación señal ruido mejor calidad tendrá el sistema. Fig24, Ejemplo de relación S/N en un espectro - Método de medida: según EN : , en condiciones nominales se lleva a 0V la f.e.m. de la fuente y se mide la salida correspondiente al ruido (N). Se puede medir para varias posiciones de control y escoger así la situación más desfavorable (N mayor). Finalmente se calcula la relación: S / N = 20 log S N ; donde S corresponde a la tensión nominal de salida limitada por la distorsión (se puede ver al ajustar las condiciones nominales, y suele rondar entre los 17 i 18VRMS de salida en este caso). Hay que especificar posibles ponderaciones 4 (si las hay). Según UNE , se considerará aceptable a partir de un límite de 81dB. La curva de ponderación A (fig.25) es la más utilizada, ya que hace referencia al comportamiento del oído humano. En medidas para sistemas de radio se utiliza la P53 (CCITT). 4 Las ponderaciones son filtros que imitan la respuesta frecuencial de determinados elementos, por ejemplo del oido humano. En el caso que nos ocupa no se utilizan.

25 Capítulo 8. Medidas electroacústicas (Analógicas) Página 25 Fig25, Tabla de ponderaciones - En el analizador: Anular configuración anterior, tanto la de GEN como la de ANL. C ONTROLES DE VOLUMEN: volumen del previo i etapa de potencia al máximo y ecualizador a 0dB. G EN: FUNCTIONS SINE SINE FREQ: 1kHz. SINE AMPL: 0V CONFIG 1 OUTPUT: On ANL: CONFIG 2 (Ch2) INPUT: off. Así solo analizaremos el canal 1. FUNCTIONS THD THD MEAS MODE: LEVEL NOISE: da el valor en V. * Encontrar la relación S/N para distintos ajustes de los controles de volumen.

26 Capítulo 8. Medidas electroacústicas (Analógicas) Página Zumbido. - Definición: Los zumbidos son tonos constantes y molestos que aparecen en algún canal de la etapa o en varios. Se deben a acoplamientos procedentes de los circuitos de alimentación del aparato a la frecuencia de la red o sus armónicos. - Método de medida: según EN : en condiciones nominales (en nuestro caso 1,25V y volumen para producir una THD del 0,5% a la salida o al máximo si no se alcanza dicho valor) y a una frecuencia lo suficientemente elevada (5kHz) para que no moleste en la medida, se miden los picos de armónicos más relevantes situados en múltiplos de 50Hz y se calcula la tensión de salida de zumbido de la siguiente manera: U Z 2 U Z TOTAL = U Z ; donde corresponde a la tensión RMS de pico de cada armónico de la frecuencia de alimentación. Nota: para ganar máxima resolución, habrá que ajustar la resolución del analizador ( Bandwith ) al mínimo para poder ver correctamente los armónicos, además de aumentar el número de puntos de la FFT. - En el analizador: Se genera un tono de 5kHz y se analiza el espectro frecuencial. Anular configuración anterior, tanto la de GEN como la de ANL. CONTROLES DE VOLUMEN: se empieza con los de condiciones nominales, para después ir probando para diferentes situaciones. GEN: FUNCTIONS SINE SINE FREQ: 5kHz. SINE AMPL: 1.25V CONFIG 1 OUTPUT: On (es lo mismo que pulsar la tecla 1 (CH1) cuando está activo el menu GEN).

27 Capítulo 8. Medidas electroacústicas (Analógicas) Página 27 ANL: CONFIG 2 (Ch2) INPUT: off. CONFIG BANDWITH: 22kHz (min) FUNCTIONS FFT FFT FFT SIZE: 8192 puntos. FFT UNIT: V GRAPH: Y AXIS: ajustar al máximo del pico de 5kHz, si no saturaría. Escala logarítmica. X AXIS: ajustar alrededor de 1kHz. Escala lineal. CURSORS Y1: ON CURSORS Y1 POSITION: desde aquí se puede mover el cursor y poder conocer el valor de los picos de los armónicos de 50Hz. Fig27, Ejemplo de medición de zumbido donde se aprecian los armónicos de 50Hz * Analizar el zumbido procedente de la fuente de alimentación sobre el sistema conjunto y obtener la gráfica del espectro. Observar las variaciones para distintas posiciones de los controles de volumen. Un nivel alto de zumbido degradará el valor de la relación S/N, ya que contribuye a aumentar el ruido.

28 Capítulo 8. Medidas electroacústicas (Analógicas) Página Diafonía (Crosstalk-XT). - Definición: Es la aparición indeseada de señal de un canal (o línea de transmisión) en otro. Es decir, se aprecia la señal de una fuente que irrumpe en la que se está escuchando. En un sistema estéreo, es lo que se oye por el canal izquierdo por culpa del acoplamiento del canal derecho i viceversa. Fig28, Ejemplo de diafonía. El nivel más bajo sería el canal que recibe el acoplamiento del otro - Método de medida: según EN : , se tienen que hacer las siguientes cuatro medidas: 1) U A, A : tensión nominal de salida del canal A 2) U : tensión nominal de B.B salida del canal B 3) Se elimina la tensión de entrada del canal A y se mide la de su salida, producida por la tensión de entrada en el canal B (diafonía). 4) Análogamente, se mide U B. A. U A. B Habrá 2 parámetros posibl es a calcular: 1 ) Atenuación de diafonía de A en B: 2) Atenuación de diafonía de B en A: U 20 log U 20 log A, A B, B U U B, A A, B Según UNE , se considerará aceptable si es mayor de 30dB entre 250Hz y 10kHz, y mayor de 40 en 1kHz. Con el volumen ajustado para obtener un tensión de salida a -40dB del máximo.

29 Capítulo 8. Medidas electroacústicas (Analógicas) Página 29 R R Ch.A Generador L L Ch.B Crosstalk Nivel _ chb = 20 log (db) Nivel _ cha Fig29, Ejemplo de medición de diafonía sobre un amplificador - En el analizador: Primero se introduce la tensión nominal por el canal 2 y se analiza la salida del 1. Anular configuración anterior, tanto la de GEN como la de ANL. CONTROLES DE VOLUME N: Configuración conjunto: En condiciones nominales: buscaremos: Vout 19VRMS 19V V ' out 20 log 40dB = 20 log V ' out = 0. 19VRMS 1V 1V Ecualizador: En condiciones nominales: Vout VRMS. Con lo cual,. Con lo cual, buscaremos: 11.25V V ' out 20 log 40dB = 20 log V ' out = 0.11VRMS 1V 1V Previo y etapa de potencia: los dejaremos en condiciones nominales, ya que de otra forma no se apreciaría la diafonía debido a la poca ganancia de tensión que ofrecen. GEN: CONFIG 1 OUTPUT: Off CONFIG 2 OUTPUT: On. Sólo se introduce señal por un canal. FUNCTIONS SINE: se aplica la tensión nominal al canal 2 (RIGHT-R). SINE 2 FREQ: 1kHz SINE AMPLI: 1.25V (cond.nom.) ANL: CONFIG CHANNEL Ch1&2. Para poder analizar los dos canales a la vez. CONFIG 3 INPUT: On. Abrimos los dos canales. FUNCTIONS FREQ,DC,RMS: En Ch1 habrá A B, mientras que en Ch2 B B. FUNCTIONS FFT: para poder ver la gráfica de las salidas (ajustar x axis para verlo mejor y pulsar 3 para ver los dos canales). Unidades en dbv. U. Análogamente, se obtendrá U A, A en Ch1 y U B. A en Ch2. U.

30 Capítulo 8. Medidas electroacústicas (Analógicas) Página 30 * Encontrar la atenuación de diafonía entre ambos canales y compararlos para distintas configuraciones. (Conectar los dos canales al analizador!). Medir para distintas frecuencias. 3.7 Distorsión por diferencia de frecuencias (DFD) o Intermodulación. - Definición: distorsión que aparece en la salida del sistema cuando a la entrada introducimos una señal suma de dos señales sinusoidales separadas por una diferencia de frecuencias específica. Fig30, Ejemplo de señal DFD en la salida - Método de medida: según EN : , en condiciones normalizadas se introducen dos tonos separados por 80Hz pa ra obtener en la U f 1 U f 2 s alida y. A su vez en la salida s e aplican filtros pasa-banda para obtener U, U y U. A partir de aquí, se puede obtener: f 2 f 1 2 f f f f 2 1 1) DFD de 2º orden: U f2 f1 d 2 = 100 o en db, U 2 f2 d 2 U = 20log 2 U f2 f1 f2 U 2 f2 f + U 1 2 f1 f2 2) DFD de 3er orden: d 3 = 100 o U + U 2 f2 f1 2 f1 f2 d 3 = 20log 2 f 2 2 U f2 En el caso del conjunto, el ecualizador debe estar en modo FLAT para que no afecte al espectro. U

31 Capítulo 8. Medidas electroacústicas (Analógicas) Página 31 Nota: Debido a la presencia de dos señales incoherentes en el amplificador, la amplitud pico a pico de la señal resultante es igual a dos veces la de cada una de ellas consideradas por separado. La tensión de salida de referencia se elige, por tanto, igual al doble de Uf2. Fig31, Espectro de salida donde se aprecian los armónicos por DFD - En el analizador: Primero se generan los dos tonos en un mismo canal y se analiza la salida. Anular configuración anterior, tanto la de GEN como la de ANL. CONTROLES DE VOLUMEN: según condiciones nominales. GEN: FUNCTIONS DFD DFD MEAN FREQ: frecuencia central. 1kHz DFD DIFF FREQ: diferencia entre tonos. 80Hz. DFD TOTAL RMS: amplitud de tonos. 0.4V (cond.norm) CONFIG 1 OUTPUT: On. Hemos de abrir un canal. ANL: CONFIG 2 INPUT: Off. Sólo nos interesa el Ch1. FUNCTIONS NEXT PAGE DFD DFD MEAS MODE: d2 (IEC 268) o d3 (IEC 268), según el orden. Arriba a la izquierda se observarán los resultados numéricos, en db o % según UNIT. DFD POST FFT POST FFT ON: para observar el espectro con los armónicos. DFD POST FFT FFT SIZE: 8192 puntos o más (mayor resolución) GRAPH: GRAPH MODE GRAPH TYPE: Spectrum (jugar con la escala para verlo mejor)

32 Capítulo 8. Medidas electroacústicas (Analógicas) Página 32 * Analizar distintas configuraciones y a diferentes frecuencias centrales la DFD producida por dos tonos, y observa en qué zonas aparecen peores resultados. La norma no establece valores mínimos, pero orientativamente podemos considerar aceptables valores por encima de los 70dB. 3.8 Rechazo al modo común (CMRR). - Definición: el CMRR (Common Mode Rejection Ratio) da una idea de la calidad del amplificador para eliminar el ruido o las interferencias en modo común. Hay que recordar la filosofía de los canales balanceados (fig.32), en los que las interferencias son inducidas por dos conductores (+,-) y al encontrarse en el receptor se anulan mutuamente al restarse las señales. A estas interferencias se les denomina señales de modo común. Fig32, Funcionamiento del balanceo de señales Un mal rechazo (ba lanceo) se debe a la diferencia de impedancias internas entre los bornes de entrada y puntos de referencia (asimetría de entrada). - Método de medida: según EN : , en condiciones normalizadas el equipo de ensayo se somete a las siguientes situaciones:

33 Capítulo 8. Medidas electroacústicas (Analógicas) Página 33 1) ; donde Rs corresponde a la resistencia interna del generador (analizador, < 50Ω ) y RL a la impedancia de salida. Fijarse que sólo se analiza un canal (balanceado). Esta es la configuración típica para un canal con cable XLR3. 2) Se ajusta U1 hasta conseguir que U2 se aproxime a U2, o al menos hasta conseguir que su valor sea superior al del ruido o zumbido. Entonces se calcula el CMRR en decibelios. Interesa que sea alto. ' = 20 lo U U 1 2 CMRR g U U 1 2 ' Si el balance fuera bueno, la resta de las dos señales iguales (la misma entra por + y -) tendría que dar un valor próximo a cero (U2 =0) con lo cual el CMRR sería muy alto. - En el analizador: se analiza la salida en las dos situaciones de entrada. Para la situación 2 se utilizará el cable XL3-BNC etiquetado para esta medida en concreto, que irá desde la salida del analizador hacia la entrada del elemento a medir.

34 Capítulo 8. Medidas electroacústicas (Analógicas) Página 34 Fig33, Conexión XLR3 diseñada para medir el CMRR Anular configuración anterior, tanto la de GEN como la de ANL. CONTROLES DE VOLUMEN: según condiciones normalizadas. GEN: FUNCTIONS SINE SINE FREQ: 1kHz. SINE AMPL: 0.4V (cond.norm) CONFIG 1 OUTPUT: On ANL: CONFIG 2 (Ch2) INPUT: off. Así solo analizaremos el canal 1. FUNCTIONS FREQ,RMS,DC: Se obtiene la salida U2. Una vez obtenido U2, se repite la misma medida con el cable etiquetado y se aumenta la entrada U1 hasta conseguir la misma salida (o lo más similar posible) que teníamos antes. * Medir el CMRR en el ecualizador y en la etapa de potencia (en el previo no tiene sentido puesto que la entrada que estamos usando no es balanceada, y por consiguiente tampoco en el sistema conjunto). CUIDADO: Al poner de nuevo el cable normal, la tensión de entrada debe ser <2V!! La norma no establece valores mínimos, pero orientativamente podemos considerar aceptables valores por encima de los 80dB.

35 Capítulo 8. Medidas electroacústicas (Analógicas) Página 35 *. ANEXO. D ATASHEETS Sensibilidad/ Impedancia de entrada Niveles de salida / Carga mínima LINE MIC BAL MIX OUT 1(A) BAL OUT 2(B) Previo SAM 312 0dBV / 50kΩ -50(-30)dBV/ 2.2kΩ 0(-10)dBV/ >20(>6)kΩ 0(+6)dBV / 600Ω1(2)V 0(+6)dBV / 2.2kΩ1(2)V Ecualizador Etapa de P. QEM 16-2 MPA dbv / 10k balanceada 0 dbv / 600 balanceada 0dBV/>20kΩ 1 4Ω WRMS 1 8Ω WRMS 4Ω WRMS 8Ω WRMS 1 ch 8Ω Respuesta frecuencial THD LINE MIC BAL LINE MIC BAL - 10Hz-55kHz -1dB 10 Hz-35kHz -1dB <0.01% <0.02% - 20 Hz - 40 khz db WRMS 20Hz - 30kHz < 0.05% <0.02% MIC >70dB > 50 db >55dB S/N 1kHz LINE MIC BAL >100dB >85dB > 95 db >90dB(1W/4Ω) >60dB Intermodulación - - <0.02% Voltaje phantom +18VDC - Control de tono Consumo Dimensiones BASS MID TREBLE 100Hz ±15dB 2kHz ±15dB 10kHz ±15dB VCA 47-63Hz 18VA 482,6x44mm 195mm VA 524VA (482.6 x 88) x 181 mm 482.6x88x 391mm Peso 2,4kg 3.2 Kg 9.5kg

36 Capítulo 8. Medidas electroacústicas (Analógicas) Página 36 CONFIGURACIONE S DE LA MPA Opciones de entrada: INPUT SIGNALS INPUT SELECTORS MODE ST-BR CH1 CH2 CH3 CH4 CH1-2 CH3-4 4 ampif mono, 4 in mono I1 I2 I3 I4 IN1 IN2 IN3 IN4 ST ST 4 amplif mono, 1 in mono común I IN1 LINK LINK LINK ST ST 4 amplif mono, 1 in stereo común L R - - I1+I2 LINK LINK LINK ST ST 2 amplif stereo, 2 in stereo L1 R1 L2 R2 IN1 IN2 IN3 IN4 ST ST 2 amplif stereo, 1 in stereo común L R - - IN1 IN2 LINK LINK ST ST 2 amplif puente, 2 in mono I1 - I2 - IN1 - IN3 - BR BR 2 amplif pu ente, 1 in mono común I IN1 - LINK - BR BR 2 amplif puente, 1 in stereo común L R - - I1+I2 - LINK - BR BR 1 amplif puente y 2 mono, 1 in stereo I IN1 LINK LINK LINK BR ST 1 amplif puente y 1 stereo, 2 in stereo L1 R1 L2 R2 I1+I2 - IN3 IN4 BR ST 1 amplif puente y 1 stereo, 1 in stereo L R - - I1+I2 LINK LINK LINK BR ST - Opciones de salida: ACTIVE VOL CH1 CH2 CH3 CH4 4 ampif mono CH1, 2,3, amplif stereo CH1,2,3, amplif puente CH1,3 +BRIDGED- +BRIDGED- 1 amplif puente y 2 mono, 1 in mono CH1,3,4 +BRIDGED amplif puente y 1 stereo, 2 in stereo CH1,3,4 +BRIDGED