La "distorsión" es una característica importante de los componentes de audio y suele encontrarse en las especificaciones de los productos de altavoces (parlantes), amplificadores y otros equipos utilizados en el estudio o en aplicaciones de refuerzo del sonido. Lamentablemente, los términos se utilizan a menudo de manera descuidada y se omite información adicional importante. El presente artículo tiene por objeto proporcionar claridad sobre los términos, los métodos de medición y su correcta aplicación.
A veces la distorsión es intencional - el sonido "suave" de los amplificadores de válvulas es legendario, por ejemplo. A diferencia de los amplificadores de transistores, los amplificadores de válvulas producen principalmente componentes de distorsión de número par que se acercan armónicamente al tono fundamental y, por lo tanto, suenan bastante agradables para los humanos.
Sin embargo, cuando se trata de grabar, distribuir y finalmente reproducir el discurso o la música lo más inalterado posible, las distorsiones adicionales que no estaban presentes en el "sonido en vivo" son indeseables. La clasificación y la medición de estas distorsiones no deseadas se examina a continuación.
Distorsión lineal vs. no lineal
Hablamos de distorsión lineal de un objeto de prueba cuando la señal de entrada en la salida cambia de amplitud o fase, pero no se crean nuevas frecuencias.
Sin embargo, con las distorsiones no lineales se generan nuevos componentes de frecuencia. Las distorsiones no lineales son lo que normalmente se entiende por "distorsión".
La señal original señal lineal distorsionada señal no lineal distorsionada
Distorsiones armónicas vs. no armónicas
Las distorsiones no lineales se dividen a su vez en distorsiones armónicas y no armónicas. En el caso de las distorsiones armónicas, se consideran todos los múltiplos enteros de la frecuencia fundamental. Esto produce la clásica medida de distorsión - la THD (Distorsión Armónica Total). En las aplicaciones especiales se considera también la suma de algunos armónicos específicos. Las distorsiones no armónicas producen componentes de señal cuyas frecuencias no son iguales a múltiplos enteros de la frecuencia fundamental. Es el caso de las distorsiones de intermodulación (IMD), por ejemplo.
Espectro de distorsión armónica
Factor de distorsión vs. distorsión de intermodulación
Las mediciones del factor de distorsión (THD) están muy difundidas y son fáciles de medir, pero tienen un gran inconveniente para los instrumentos con un ancho de banda de análisis estrecho. En el caso de las señales de prueba con altas frecuencias, las distorsiones armónicas están rápidamente fuera del rango de medición. Aquí es donde ayuda un sistema de medición con un gran ancho de banda de análisis o la medición de las distorsiones de intermodulación. Para las mediciones IMD, se envían dos o más ondas sinusoidales con frecuencia y amplitud independientes al sistema bajo prueba. En un sistema distorsionador no lineal se generan sumas y diferencias de múltiplos enteros de todas las frecuencias de entrada. Las distorsiones se distribuyen así en todo el ancho de banda del análisis.
Métodos de medición y cálculo
Las distorsiones se representan casi siempre como relaciones de los voltajes de señal y de distorsión. Las unidades típicas son % o dB. Las señales pueden provenir de fuentes eléctricas o acústicas.
Hay dos métodos de cálculo comunes para el THD. THD según el IEEE se calcula a partir de la relación entre la distorsión y la oscilación fundamental y se utiliza principalmente en los EE.UU. El THD según el método IEC se calcula a partir de la relación entre las distorsiones y la suma de la señal original y se usa casi en todas partes fuera de los EE.UU. Los sistemas de medición más antiguos suelen medir el ruido de la señal además de las distorsiones. Esto resulta en el valor de THD+N (N para el ruido (Noise)). En cualquier caso, es muy importante especificar el ancho de banda de análisis, ya que esto tiene una influencia decisiva en el resultado.
Hay tres métodos principales utilizados para las mediciones de intermodulación. El método MOD al IEC60268/3 utiliza dos tonos con frecuencias y amplitudes seleccionables. Se miden los productos de intermodulación del 2º al 5º orden. DFD (Difference Frequency Distortion) y CCIF funcionan de manera similar, pero aquí las dos frecuencias están muy cerca la una de la otra y tienen la misma amplitud. El método DIM (Intermodulación Dinámica) se utiliza a menudo en pruebas de amplificadores y utiliza una señal de onda cuadrada más una frecuencia de modulación adicional.
Espectro DFD (Difference Frequency Distortion)
¿Medir con qué?
Con sistemas de medición más sencillos, la medición de la distorsión se limita normalmente a THD+N. Para los análisis multicanal y más complejos, se requiere un sistema moderno con un amplio ancho de banda y rápidos procesadores de señal como el Analizador de Audio FX100. Junto con el software de PC FX-Control, todos los tipos de distorsión relevantes pueden ser medidos rápida y fácilmente de acuerdo con los estándares.
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