¿Cómo funcionan los altavoces y cómo los maneja tu PC?

Los altavoces son un elemento de la vida cotidiana que muchas veces pasa desapercibido precisamente porque están entre nosotros desde hace muchísimos años pero, ¿alguna vez te has preguntado cómo es su funcionamiento? ¿Y cómo hace el PC para manejar la señal de audio que escuchamos a través de los altavoces? En este artículo te lo vamos a contar todo.

La tecnología de los altavoces es la piedra angular de la industria del audio ya que le da servicio a todo, desde el sistema de sonido de tu coche hasta los diminutos auriculares Bluetooth que usas para escuchar música. Aunque la mayoría de la gente no conozca los entresijos de su diseño, saber cómo funcionan realmente puede marcar la diferencia entre comprar un sistema de altavoces correcto o incorrecto, y también es sumamente valioso cuando pretendes reparar un altavoz que no funciona.

¿Cómo funcionan unos altavoces de PC?

Los fundamentos de la tecnología de los altavoces no han cambiado en los últimos 100 años, igual que habitual conector TRSS (conocido como jack). El altavoz dinámico de 1924 de Edward Kellogg y Chester Rice sigue siendo la tecnología más utilizada en la actualidad, aunque obviamente ha habido algunos avances en tecnología y calidad desde entonces.

Primer altavoz

El principio fundamental de la tecnología de los altavoces de PC es la transferencia de energía de un estado a otro; para ser más específico, transformar las ondas eléctricas que el PC envía a los altavoces (y esto es extrapolable a cualquier otro dispositivo de reproducción de audio) a ondas de presión sonora en el aire para que tus oídos puedan detectarlas.

El mecanismo utilizado para lograr esto es bastante simple: hay un cono en el altavoz que vibra, empujando y tirando del aire para crear las ondas de sonido. La conversión de energía eléctrica a mecánica se produce a través de una combinación de bobinas electromagnéticas y un imán unidos al cono; esta bobina mueve el cono del altavoz hacia delante y hacia atrás a medida que su campo electromagnético cambia con la corriente eléctrica que lo atraviesa.

Altavoces

Sin embargo, los altavoces requieren mucha más potencia para empujar y tirar del aire para producir sonido que la de los electrones que se mueven por el cable de señal. Por lo tanto, unos altavoces necesitan un amplificador para impulsar la señal eléctrica que les envía el PC, de baja potencia, a un estado de mayor potencia para impulsar los altavoces. Los amplificadores de estado sólido modernos aumentan la corriente para producir suficientes vatios de potencia, mientras que los amplificadores de válvula más antiguos directamente operan a altos voltajes.

Los altavoces domésticos y de menor potencia siempre incluyen un amplificador incorporado, garantizando así una transferencia de energía óptima para el altavoz. No obstante, los altavoces de alta fidelidad y más potentes a menudo requieren un amplificador externo, lo cual requiere que se preste especial atención a la potencia de salida y a la adaptación de la impedancia de los altavoces para asegurarse de que la configuración funcione correctamente.

Tweeters y subwoofers

Obviamente, no todos los altavoces suenan igual. Un factor importante en el sonido de un altavoz depende del tamaño de las bobinas: si te preguntas por qué unos pequeños auriculares in-ear o el altavoz inteligente Amazon Echo suenan «a poco» y carecen de empuje, es porque tienen un controlador diminuto que no puede cubrir grandes longitudes de onda, necesarios para las bajas frecuencias, o que no tienen potencia en su amplificador para reproducirlas sin distorsión.

Existe una razón por la que el tamaño del altavoz afecta a la frecuencia de los sonidos que es capaz de producir. Los altavoces más pequeños se mueven fácil y rápidamente sin requerir demasiada energía, lo cual los hace ideales para altas frecuencias; los conos más grandes pueden mover más aire y extenderse para cubrir longitudes de onda más grandes de las frecuencias más bajas, las cuales generan los sonidos de graves de baja distorsión. Sin embargo, esto los hace más grandes y pesados, y tardan más en moverse por completo así que requieren una mayor potencia. Este es el motivo por el que los subwoofers siempre son grandes, pesados y con una gran potencia.

En las configuraciones de altavoces más aceptables, encontrarás una combinación de tamaños de cono combinado con circuitos de ecualización cruzada para filtrar la señal. Así, puedes ver conos grandes para bajos potentes conocidos como woofers hasta tweeters pequeños para detalles de alta frecuencia. El cine en casa y las configuraciones de alta fidelidad más grandes también suelen incluir un altavoz de baja frecuencia todavía más grande llamado subwoofer.

No existe una correlación exacta entre el tamaño y la calidad de frecuencias específicas. Por ejemplo, los tweeters vienen en una gran variedad de tipos, desde conos tradicionales hasta cristal piezoeléctrico, conos de cinta y tipos de diafragma electrostático.

El funcionamiento interno de los altavoces

No es solo el tamaño del cono lo que afecta al sonido de los altavoces, sino que todos sus componentes internos pueden marcar una diferencia notable en el sonido, incluyendo hasta el tipo de materiales y la forma de la caja de resonancia dado que el sonido se absorbe y se refleja en el cuerpo del altavoz. El diseño de puertos y radiadores pasivos también contribuye a la respuesta de frecuencia del conjunto.

equipo de sonido

Cada altavoz está construido con los siguientes componentes:

  • Diafragma o cono: al igual que en nuestros cuerpos, esta es la parte responsable de vibrar y mover el aire. Este término se utiliza indistintamente como cono. Los diafragmas de los tweeters pueden estar hechos de una cinta delgada, aunque el plástico de polipropileno es el material más común. Otros materiales incluyen fibra de vidrio, fibra de carbono, aluminio y plástico PET, que afectan al peso y al movimiento del cono.
  • Envolvente: mantiene el diafragma en su lugar mientras que le permite vibrar. Los materiales más frecuentes son caucho (goma) y espuma.
  • Bobina: una bobina de alambre conectada a la parte posterior del diafragma. La bobina móvil reacciona al campo magnético producido entre ella y el imán cuando la corriente enviada por el PC pasa a través de ella. Esto proporciona la fuerza que mueve el cono y produce el sonido. Las bobinas pueden colgar por encima o por debajo del material magnético, lo cual tiene ventajas y desventajas para la masa de la bobina, la sensibilidad y la linealidad del movimiento. Las bobinas suspendidas tienden a reservarse para altavoces de alta gama.
  • Imán: este imán permanente se encuentra detrás del cono de los altavoces e interactúa con el campo magnético cambiante para mover el altavoz. Los diferentes tamaños y materiales de imanes alteran ligeramente las cualidades tonales, y los materiales comunes incluyen el neodimio, ferrita, álnico o cobalto de samario.
  • Caja de resonancia: una caja, generalmente de metal o madera, que contiene todos los componentes de los altavoces mencionados anteriormente.
  • Araña: se coloca entre el diafragma y la caja de resonancia, garantizando que no se toquen.

Diagrama de un altavoz de PC

Si bien el concepto central del diseño de los altavoces es esencialmente el mismo en la gran mayoría de productos de audio, hay mucha variación en estos componentes internos. El propósito del producto, el coste y las opciones de materiales influyen mucho en cómo suenan unos altavoces.