NIVEL DE LÍNEA
Es el nivel de una
señal de audio utilizada para transmitir señales analógicas entre los equipos
de audio. Se presenta como un cociente de voltajes expresado
en decibelios (con un voltaje de
referencia), estos valores dependerán en el nivel de línea usado.
Nivel de línea ‘doméstico’: Se mide en dBV, con un
nivel nominal estandarizado de -10 dBV (que corresponde a 0’3162 VRMS).
Se usa para dispositivos de consumo desbalanceados de alta impedancia.
El nivel 0 decibel volts (dBV) se define como el que
corresponde a una onda senoidal
cuya tensión eficaz sea de 1 V. Esa tensión senoidal de 1 VRMS
aplicada a una resistencia de 1
kΩ implicaría una potencia de 1 mW,
o lo que es lo mismo 0 decibel miliwatts (dBm) o 0 dBV. Los dBV y los dBm coinciden sólo si la carga es de 1 kΩ.
Si asociamos 0 dBV a 0 dBm (1 mW) está claro que -10 dBV
corresponderá a -10 dBm (0’1 mW, realmente muy poca potencia), pero sólo valdría
considerando impedancia de 1 kΩ y señal senoidal.
Sobre cualquier otro tipo de carga o señal serían otros
valores de potencia en mW, pero siempre -10 dBV sería 10 veces menos potencia
que 0 dBV. Si la carga rondara los 100 Ω (cuanta menor carga mayor potencia en
una relación que es lineal) volveríamos a tener 1 mW: la carga ha bajado diez
veces, y por tanto la potencia ha subido en esa misma proporción. Si la carga
fuera de 10 kΩ tendríamos una potencia de sólo 0’01 W.
-10 dBV corresponden
a una onda senoidal de 0’316 VRMS,
dicha tensión desarrolla una potencia de 0’1 mW cuando la carga es de 1000
Ω.
Nivel de línea profesional (señal balanceada): Se
mide en dBu, con un nivel nominal estandarizado de +4 dBu (que corresponde a
1’228 VRMS) en EE.UU. o de +6 dBu (que corresponde a 1’546 VRMS)
en Alemania (RDA).
El dBm unloaded (dBu) es una unidad de medida de voltaje
tomada sin tener en cuenta la impedancia del circuito. Aunque se ha definido
como la tensión de 0’775 VRMS que, aplicada sobre un circuito con
impedancia de 600 Ω (que puede
ser o no), genere un 1 mW (0 dBu).
Esta unidad se
utilizaba en los estándares de los primeros teléfonos, que usaban fuentes y
cargas de 600 Ω, y median la potencia disipada en dBm. En los equipos de audio
modernos ya no se usan cargas de 600 Ω, y son medidos en dBu.
Debido a que la impedancia no se conoce, la potencia no se
define, y la medida es una medida en dB no real, pero muy útil, ya que la
interpretación libre de este tipo de decibelio lo hace un método comúnmente
utilizado en la industria.
+4 dBu corresponden
a una onda senoidal de 1’228 VRMS,
dicha tensión desarrolla una potencia de 2’51 mW cuando la carga es de
600 Ω.
Signal-to-noise ratio (SNR): +4dBu implica un nivel
de voltaje casi unas 4 veces más fuerte que -10dBV. Y por tanto corresponderá a
una potencia unas 16 veces más fuerte (una diferencia de aprox. 12 dB entre
ambos niveles). El nivel de línea profesional implica mayor potencia, entonces,
tiene una relación señal-ruido (relación entre la potencia de la señal con la
potencia del ruido de fondo) mejor; esto es, hay más señal que ruido (más
separación entre ellos - Una relación mayor que 1:1 (mayor que 0 dB) indica más
señal que ruido), en cambio, en el doméstico la relación señal-ruido es más
pequeña. Esta relación implica que, cuando se quiera aumentar el volumen,
aumentaremos la señal y el ruido en la misma proporción; con una relación baja
el ruido solapará más la señal que en una relación alta.
Los conceptos de relación señal a ruido y rango dinámico
están estrechamente relacionados. El rango dinámico mide la relación entre la
señal sin distorsión más fuerte en un canal y la señal mínima discernible, que
para la mayoría de los propósitos es el nivel de ruido. SNR mide la relación
entre un nivel de señal arbitrario (no necesariamente la señal más potente
posible) y el ruido. La medición de las relaciones de señal a ruido requiere la
selección de una señal representativa o de referencia. En ingeniería de audio,
la señal de referencia suele ser una onda sinusoidal en un nivel nominal o de
alineación estandarizado, como 1 kHz a +4 dBu.
Potencia en los niveles de audio: Muchas veces nos
interesa de los sistemas su potencia más que su puro nivel de amplitud o
voltaje, porque es la potencia la que habla del trabajo que desarrollamos con
esos sistemas. Pero cuando hablamos de señales la cosa cambia. Una señal en sí
no tiene ‘potencia’. La señal, entendida como la ‘forma’, está, en nuestro
caso, definida por el voltaje que representa al sonido. Cuando hablamos de niveles
de señal y de interconexión de sistemas es normal por tanto que nos interesemos
por los voltajes, mientras que cuando hablamos de la capacidad de un sistema
para generar acciones nos interesa más la potencia.
Las unidades dBV y dBu no miden relaciones entre potencias, están
definidas como relaciones entre voltajes. Nos hablan del voltaje nominal de la
salida. Sólo conociendo la impedancia de la carga que vaya a usarse podrían
hacerse correspondencias a potencias.
El nivel de línea está estandarizado, para el
resto de niveles (mic, inst, etc) no hay un estándar y se deberá acudir a las
especificaciones de cada producto.
NIVEL DE MICRÓFONO
Es considerado de baja impedancia e indica el nivel a la
salida del micrófono sin ser preamplificado. La señal de salida del micrófono
es bastante débil, entre -60 dBV (0’001 VRMS) y -20 dBV (0’1 VRMS);
depende del tipo de transductor que tenga el micrófono.
Estas señales deben ser amplificadas a un nivel para que
puedan ser aplicadas a otros equipos de audio (ser usado como nivel de línea).
Primero se preamplifica y se envía esta señal, normalmente, a un mezclador para
ser mezclado junto a otras señales (música, más micros, etc.) y luego sale de
la mesa y se lleva al amplificador de potencia, el cual amplifica a otros nuevos
niveles adecuados (nivel de potencia) para hacer funcionar unos auriculares o
altavoces.
NIVEL DE TOCADISCOS (PHONO)
Como el de micrófono, es de baja impedancia y se considera
el nivel a la salida del fonocaptor sin ser preamplificado. El nivel de phono,
entonces, depende del transductor que posea el tocadiscos; así pues, puede ir
de -23 dBV (0’071 VRMS) a -9 dBV (0’354 VRMS) en cápsulas
de cristal (piezoeléctricos), o ser de -60 dBV (0’001 VRMS) en
cápsulas de bobina móvil (dinámico), entre otros tipos como el de imán móvil (dinámico)
o de condensador.
Aunque son similares en nivel a las señales de los
micrófonos, tienen una curva de ecualización radicalmente diferente y, por lo
tanto, deben convertirse a nivel de línea con un preamplificador phono o
mediante la ecualización RIAA (que permite mayores tiempos de grabación y
mejora la calidad del sonido).
NIVEL DE INSTRUMENTO
Las señales de los instrumentos basados en las pastillas
como captadores del movimiento de las cuerdas (guitarras, bajos eléctricos) dan
salidas de alta impedancia no balanceadas. Su nivel está entre el nivel de
micrófono y el nivel de línea, y puede variar desde 1 mVRMS (-60
dBV) hasta 1 VRMS (0 dBV), dependiendo de la pastilla.
Para poder introducir esta señal en entradas de baja o media
impedancia (nivel de línea o micrófono) se hace necesario el uso de una caja de
inyección (DI box). Esto es un dispositivo electrónico que permite transformar
una señal no balanceada en una señal equilibrada de baja impedancia para ser
transportada por una línea balanceada (el proceso puede ser reversible).
Algunas pastillas
consiguen un nivel de salida alto utilizando imanes muy potentes, que producen
más flujo magnético y, por lo tanto, una salida mayor. Esto puede ser
perjudicial para la calidad del sonido porque los imanes tienden a atraer las
cuerdas, lo cual hace que su amplitud decrezca demasiado rápidamente (el sonido
se apaga pronto). Otras cápsulas de alta señal tienen una bobina con más
espiras. Sin embargo, esto aumenta la impedancia de salida, lo cual puede
afectar a las frecuencias altas si la cápsula no se aísla con un amplificador-seguidor
(buffer).
NIVEL DE POTENCIA
El preamplificador actúa sobre la tensión de la señal de
entrada (micrófono, instrumento) para que alcance el nivel de línea. El
preamplificador proporciona una ganancia de voltaje de 10 mV a 1V, pero no
ofrece una ganancia de intensidad significante.
La relación entre el
nivel de salida y el de entrada es la ganancia, expresada en decibelios (indica
el grado de amplificación de una señal).
Luego, una vez niveladas las señales, estas se envían como
señal de entrada a otro equipo; generalmente, una etapa de potencia (que
aumenta el nivel de la señal) y que ya emite nivel de potencia.
