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Impedancia del altoparlante

La curva de impedancia de un altoparlante contiene información importante sobre su comportamiento. En este post se analiza una curva típica y se detallan sus principales características.

Un parlante funciona por la combinación de fenómenos eléctricos, mecánicos y acústicos, por lo tanto, en su curva de impedancia se verá reflejado el resultado de la interacción entre todos estos fenómentos. El motor magnético cumple un rol importante, es el elemento que transforma la energía eléctrica en mecánica y viceversa. Por otro lado, la superficie del diafragma transforma movimiento mecánico en presión acústica. En electroacústica, a estos dos elementos se los conoce como transformadores, debido a que relacionan un tipo de energía con otra.

En la imagen se observa una típica curva de impedancia en función de la frecuencia de un altoparlante de bobina móvil. Debajo se muestra el comportamiento de la fase.

z solo

Para corriente continua (DC) la única impedancia visible por el amplificador es la resistencia eléctrica de la bobina móvil. No olvidemos que cualquier conductor, por más bueno que sea, siempre presenta una resistencia eléctrica proporcional a su longitud. Este valor se conoce como Re y es aproximadamente un 30% menor que la impedancia nominal del parlante, es decir, un parlante de 8 Ohms tiene una Re de 5.6 Ohms aproximadamente.

Al principio de la curva (20Hz) se observa un valor cercano a los 10 Ohms y la fase se encuentra rotada en casi 60°. Esto implica que la carga en bornes del amplificador tiene componentes reactivos. El giro de fase es positivo, por lo tanto la impedancia es principalmente inductiva y la tensión adelanta a la corriente. La masa en conjunto con la suspensión mecánica definen una frecuencia de resonancia en donde el parlante alcanza un máximo desplazamiento (ver Qts, Qms, Qes, ¿qué indican? (Parte I)).

z1

La impedancia incrementa a causa de la Fuerza Electromotriz Reflejada (Back EMF). Esta fuerza es consecuencia del parlante actuando como un generador, es decir, la bobina se mueve con velocidad dentro de un campo magnético por lo que genera una diferencia de potencial en sus bornes inversa a la generada por el amplificador (ver Qts, Qms, Qes, ¿qué indican? (Parte II)). En consecuencia, el amplificador ve una impedancia (oposición al paso de la corriente) máxima en ese punto. En resonancia la carga es resistiva pura y la corriente está en fase con la tensión. Desde el punto de vista mecánico, la velocidad del diafragma está en fase con la fuerza generada por el motor magnético. Luego de este punto la fase se vuelve negativa, es decir, la carga es mayormente capacitiva.

Después de la resonancia la impedancia se mantiene relativamente baja y se define la región lineal de funcionamiento del parlante. En esta región el amplificador encuentra poca oposición al paso de la corriente y el altoparlante es capaz de generar presión acústica. Las dimensiones del diafragma comienzan a ser comparables con la longitud de onda y la carga acústica es mayoritariamente activa.

En alta frecuencia la impedancia vuelve a aumentar debido a varios factores: la bobina comienza a actuar como un inductor, la masa mecánica del diafragma se resiste a vibrar y la carga de aire también posee una masa que dificulta el desplazamiento. Luego de un punto la impedancia es tan alta que no puede circular más corriente por la bobina. El parlante en su conjunto actúa como un filtro pasa bajos.

Las características de la resonancia contienen información acerca de las partes del parlante y se utiliza para obtener los parámetros de Thiele Small.

Ing. Facundo Ramón
Investigación & Desarrollo – Equaphon

Facundo Ramón

10 Comments

  1. Cada día aprendo mas gracias a ustedes. No paren de publicar.

  2. Muy bien teorizado. Pero no estoy seguro de que el Altavoz desarrolle tanta impedancia (60 Ohms) a la frecuencia de resonancia. Creo que eso prueba se hace con el altavoz fuera del baffle, en cortocircuito mecánico y con muy poca potencia para no dañar la suspensión. Cuando un wofer de 8 Ohms se pone en un baffle Sealed, la impedancia de resonancia no alcanza ni 25 Ohms, y además la FS sube p.ejemplo de 40 Hz a 50 Hz y con ello la punta se achica y desplaza. En recintos de Bocina Plegada, la membrana del altavoz trabaja mas por una cara que por la otra, sus movimientos son menos locos y la impedancia ligada a la Fs aun baja a menos de 20 Ohms. En bocina plegada, el wofer tiene menos riesgo de alcanzar la X-damage, pero el motor se va a calentar algo mas.
    Un saludo.

    • Hola Jose, gracias por tu comentario. La curva de impedancia mostrada es con el parlante al aire libre. En esta condición, la impedancia en el pico de resonancia puede alcanzar valores mayores a 60 ohms tranquilamente. Si lo colocamos en un gabinete cerrado, la curva de impedancia se modificará un poco y el pico de resonancia aparecerá en frecuencias más altas.
      Saludos!

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