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En la gran mayoría de los amplificadores, sobre todo en audio, nos encontramos que no conseguimos amplificar las señales de entrada con un sólo dispositivo o etapa amplificadora, necesitamos colocar varias etapas una detrás de otra, para conseguir finalmente una señal lo suficientemente grande en tensión y con la suficiente intensidad de suministro de intensidad, como para "atacar" los altavoces con la potencia requerida.

En esta entrada veremos cómo se realiza el planteamiento de las sucesivas etapas para conseguir una correcta amplificación. También nos ocuparemos de los principales problemas que surgen al unir unas etapas con otras: ¿Qué pasa con la transferencia de tensión? Y ¿Cómo afecta la Impedancia de una etapa sobre la siguiente?

Echaremos mano, como en otras ocasiones, del Canal de Youtube Electrónica FP, con ese profesor tan enrollado que nos hace entretenido el aprendizaje de los conceptos de electrónica.

Amplificador multietapa

Modos de acoplamiento entre etapas amplificadoras

+INFO:

• Previos y amplificadores || Life in Technicolor
   
• Clases de amplificador y la clasificación de amplificadores ~ Tutoriales de electrónica básica
   
• Polarización de transistores y polarización de transistores ~ Tutoriales de electrónica básica

¡¡Bendito Viernes!!, te dices a ti mismo al llegar a casa después de una semana de órdago. El plan que tienes para el fin de semana promete. De momento, la tarde de hoy la vas a dedicar a echarte una buena siestecita. Has tomado esta decisión, ya que estás solo y la intensidad del sonido no supera los 10 decibelios. La verdad es que así da gusto. El sofá te espera y lo único que queda por hacer es echar al gato.

Después de este ratito de descanso llega el momento de hacer planes para esta noche. Mantienes una conversación telefónica que no supera los 30 decibelios. Sin embargo la persona con la que hablas está en medio de un grupo de gente en el que hay conversaciones cruzadas y está soportando una intensidad sonora de 50 decibelios.

Has quedado en una hora, por lo tanto hay que darse una duchita y acicalarse. La noche promete, ya que hay prevista sesión de cine y después concierto. El plan tiene muy buena pinta. Mientras te preparas, qué mejor que coger el móvil, abrir Spotify y elegir una de tus listas preferidas. 80 decibelios directos a tus tímpanos; ahí es nada. Pero bueno, hay que poner el pabellón auditivo a tono.

Sales a la calle y el tráfico por la avenida es complicado al caer la noche, como siempre a esas horas. Y ya para colmo aparece de la nada la moto a toda pastilla, con sus 100 decibelios dándolo todo. Menos mal que la situación no dura mucho, ya que empieza a ser realmente molesta.

Estás superando con creces la medida de 55 decibelios que recomienda como máximo la Organización Mundial de la Salud. ¡Anda!, pero si eso ya lo habías superado antes con Spotify a pleno funcionamiento. Bueno, lo vamos a pasar por alto, ya que sarna con gusto no pica, como diría el otro.

No es que seas muy fan de Star Wars, pero bueno, habrá que adaptarse a la mayoría. Te hubiera apetecido mas echar unas risas con los ocho apellidos catalanes, pero, la verdad es que una vez que empieza la película impresiona ver cómo llena la pantalla el Halcón Milenario soltando por sus motores 140 decibelios. Pero ojo, no vayas a creértelo, porque como bien sabrás el sonido no se transmite en el espacio exterior. ¿Por lo tanto, que intensidad tenemos? ¿0 decibelios? Luego te lo cuento, no te preocupes.

Después de echar unas cañitas con tus amistades llega la traca final: concierto en la discoteca a 120 decibelios del ala. No, lo de 120 decibelios no es el nombre del grupo. Es la intensidad sonora que está llegando a tus oídos. Aquí es donde entran en juego los logaritmos, ya que sin ellos sería imposible establecer una escala que nos ayude a medir la intensidad del sonido.

Sí señor, los logaritmos, a parte de para otras muchas cosas en nuestra vida diaria, nos sirven para poder medir y establecer los diferentes niveles de intensidad de cualquier sonido. ¿Pero, existe el silencio absoluto? La respuesta es no, o por lo menos para los logaritmos, ya que al medir la intensidad del sonido utilizando una escala logarítmica es imposible partir de cero. La razón es muy simple; el logaritmo de cero no existe.

Menuda tarde-noche de Viernes que has echado. Ha llegado la hora de meterse en el sobre. Volvemos a los 10 decibelios. Benditos logaritmos.

No puede ser… Sábado, 8 de la mañana, el eficiente operario del Ayuntamiento está taladrando para hacer un agujero en medio de la calle, justo debajo de tu ventana. Otra vez la tubería que pasa por tu calle ha decidido romperse. Te acaban de despertar 110 decibelios en lo mejor del sueño. Y ya ni te cuento lo de tu vecino, con la aspiradora a 70 decibelios, dejando el suelo del piso como los chorros del oro.

No sé cómo se las apañan las matemáticas, pero siempre acaban fastidiándote de una forma u otra, ¿o no?

Leído en:

• Star Wars, "El Despertar de los Logaritmos" | sacitàmetaM

+INFO:

• Gráfico: Sonidos típicos y contornos de igual sonoridad

La Ganancia de un amplificador

La Ganancia es la proporción entre el nivel de salida y el nivel de entrada. La Ganancia entonces se expresa en "veces", lo que no tiene unidad; si la Ganancia expresa el nivel de salida respecto de un nivel específico referencia (que no tiene porqué ser la unidad de medida) entonces se dice que la Ganancia es de x veces sobre el valor de referencia.

Ganancia en Tensión

Si tratamos de tensión de salida de un amplificador, Vout, comparándola con la tensión de entrada, Vin, tendríamos la Ganancia en Tensión:

                     Vout       donde ΔV es la Ganancia en Tensión
         ΔV =  ———
                      Vin

Ganancia en Intensidad

Si comparamos la intensidad de salida un amplificador, Iout,  frente a la intensidad de entrada, Iin, tendríamos la Ganancia en Intensidad:

                     Iout       donde ΔI es la Ganancia en Intensidad
         ΔI =  ———
                      Iin

Ganancia en Potencia

Si comparamos la potencia de salida de salida, , respecto de la potencia de entrada, lo que tendríamos sería la Ganancia en Potencia:

                     Pout       donde ΔP es la Ganancia en Potencia
         ΔP =  ———
                      Pin

Veamos cómo nos lo cuentan desde el Canal de Youtube ElectrónicaFP :

Decibelios

El decibelio es una unidad logarítmica que nos permite representar de una manera cómoda el cociente o proporción entre diferentes valores muy dispares entre sí. Este tipo de representación se utiliza cuando el parámetro a considerar (nivel de Ganancia, tensión, potencia, nivel de sonido, etc) puede tener variaciones muy amplias, por ejemplo, desde 1 hasta 1.0.0000.0000 y queremos representarlo con un número más sencillo.

También hay que tener en cuenta que nosotros, como animales, hemos evolucionado de modo que no captamos los valores de los parámetros como nivel de luminosidad, de sonido, de presión, etc de modo lineal: el doble de cantidad luz no lo sentimos sino como un poco más de luz; lo mismo pasa con el sonido: para  que valoremos el doble de nivel de presión sonora de un fenómetro sotre otro hay que casi multiplicar por 10 el valor real del nivel de presión sonora de referencia. El decibelio es una forma de expresar una magnitud física que nosotros, como humanos, valoraremos de una forma más natural.

Luego, el decibelio es una comparación entre 2 magnitudes:

• la magnitud a evaluar; por ejemplo la potencia P2
• la referencia para evaluar la magnitud; puede ser otra P1 o una de referencia PREF

Si la magnitud que deseamos expresar es Potencia eléctrica:

                                   P2      ΔP [dB] es el Incremento/Ganancia en Potencia
   ΔP [dB] = 10 x log ——-                 expresado en dB, que tiene P2 sobre P1
                                   P1

¿Y porqué ponemos el 10x en lugar de poner el log… nada más? pues porque la fórmula sin el x10 nos daría Belios, y el Belio es una cantidad de valor muy muy grande; por lo que se utiliza normalmente multiplicado x10, que entonces serían deciBelios, dB.

Si ponemos una PREF como valor P1, entonces obtendríamos el Nivel de Potencia de P2 referido a PREF; ahora ya no es un valor relativo, sería un valor cuantificable de potencia espresado en dB.

Pues lo mismo podemos hacer con muchos otros parámetros físicos, en nuestro caso relacionados con la electrónica o el sonido:

Si la magnitud que deseamos expresar es Voltaje eléctrico

                                  Vout      ΔV [dB] es el Incremento/Ganancia en Tensión
   ΔV [dB] = 20 x log ——–                 expresado en dB, que tiene Vout sobre Vin
                                  Vin

Atento a que con voltaje (e intensidad) se pone x20 en lugar de x10, como se pone con potencia.

Y así podríamos hacer lo mismo con la Intensidad eléctrica, la Potencia del Nivel Sonoro, etc. 

Pero veamos cómo nos lo explican desde el Canal de Youtube ElectrónicaFP:

+INFO:

• Fórmulas y apuntes sobre decibelios – Life in Technicolor
   
• Calcular la equivalencia de decibel-voltio [dBV] <—> decibel-milliwatt [dBm] • Ingeniería eléctrica • Conversión de los valores en dBm, dBV, Watts y Otras Unidades • Calculadora compacta