En esta oportunidad se tratarán los temas de filtrado AC, aislamiento y reducción de la compresión de corriente
por: Garth Powell
¿Por qué se bloquea el panel de la pantalla digital del sistema AV de las salas de juntas? ¿Cómo minimizo el silbido, el repique y el ruido blanco en nuestro sitio de emisión, escenario o estudio de grabación? Nuestro contratista A/V nos prometió la mejor calidad de sonido e imagen disponible. ¿Por qué se presentan líneas horizontales borrosas que se desplazan por nuestra pantalla de video? ¿Por qué uno de nuestros sitios de emisión presenta sonido limpio y dinámico, pero en el estudio adjunto se presenta un sonido apagado y sin vida, sin importar la forma en que ecualicemos o tratemos el cuarto? Estos son sólo algunos de los problemas comunes que se presentan cuando un sistema profesional de audio y video no incorpora un filtrado AC amplio y avanzado.
Los equipos A/V actuales son más avanzados que nunca y que tienen circuitos electrónicos que son altamente susceptibles a los problemas de la línea AC. Además de este hecho, el suministro de AC actual es extremadamente ruidoso y plagado de ataques diarios de impulsos de voltaje transitorios potencialmente dañinos, y contamos con una solución para fallas de componentes deficiente que presenta un comportamiento intermitente y poco confiable.
En nuestro primer artículo discutimos los problemas con los impulsos y sacudidas de voltajes transitorios, así como los sobrevoltajes sostenidos y la devastación que pueden causar a los actuales circuitos basados en microprocesamiento. En este artículo haremos una revisión de los problemas que pueden presentarse con un ruido de línea AC y los medios para reducirlos, así como para optimizar el desempeño del audio y el video para aplicaciones importantes tales como grabaciones profesionales en estudio y radiodifusión.
Filtrado de la energía AC
En el pasado, el filtrado de AC era considerado como un problema relativamente pequeño. Siempre y cuando el suministro de energía de sus componentes no recogiera ruidos o un transmisor de radio local, el filtrado de AC era suficiente. Esto ya no es válido.
El ruido de AC es mucho mayor que nunca, tanto en amplitud como en ancho de banda. Cuando se acopla en los circuitos críticos, se enmascara y distorsiona la información de bajo nivel e igualmente crea corrupción, interferencias y pérdida de datos. Para un estudio de radiodifusión o una instalación para conciertos que deben suministrar alimentaciones de señal con calidad de estudio, la era digital requiere de circuitos electrónicos extraordinariamente silenciosos. El ruido de AC va en contra de esto, modula la señal y aumenta significativamente el ruido electrónico interno.
El ruido de AC ha aumentado, en parte, por la creciente popularidad del cambio de suministros de energía y los armónicos que retroalimentan hacia nuestra energía AC. Para contrarrestar este problema, los filtros de energía AC de hoy en día deben tener una mayor eficiencia y cubrir un ancho de banda más amplio que antes. El filtro también debe ser linealizado (aunque lamentablemente pocos lo están).
La mayoría de los filtros AC tradicionales se basan únicamente en filtrado o conmutación escalonada de radiofrecuencias específicas a impedancia fija. Muy generalmente, esto puede producir una curva de atenuación del ruido que se asemeja a una cordillera con múltiples cimas y valles. Antes de los esquemas de filtrado, las impedancias asumidas eran constantes, lo cual está muy lejos de ser real. Además, estos diseños no previeron el video y el audio de alta resolución, ni los componentes o computadores DSP en la base de su diseño. Si la reducción del ruido es no lineal (irregular) y está sujeta a fuertes patrones de sonidos que varían con la carga y la dinámica, la “cura” del filtrado AC puede ser peor que la enfermedad.
Un filtro que no es lineal sonará y parecerá discordante por la forma en que oímos y vemos, y la reducción del ruido será inconsecuente. No se puede disminuir el ruido en una octava (revelando así mucha más información); solo se puede incrementar el ruido una octava, y además, se reduce dramáticamente el ruido ½ octava a partir de allí. Esto es parecido a un trabajo deficiente de ecualización de una grabación, un mal diseño de convergencia de altoparlantes o los rojos y verdes vivos con negros y amarillos horribles en una presentación de video.
Aislamiento y corrección del ruido de fondo
Además del aumentado ruido electrónico y la pérdida de resolución que se presentan por el ruido de la línea AC, también debemos preocuparnos por los circuitos de fondo. Aunque los sistemas pequeños y moderados rara vez presentan este problema, las instalaciones complejas más grandes pueden requerir múltiples servicios de 15 a 20 amp, y si existen múltiples rutas de fondo, lo más probable es que se presente un circuito de fondo.Los circuitos de fondo son generalmente la causa de los ruidos que se escuchan en un altoparlante o de las líneas horizontales borrosas que se observan subiendo lentamente por la pantalla de video.
Este problema no es solamente molesto, sino que es inaceptable para su cliente o en cualquier instalación profesional. Desafortunadamente, sin una tecnología apropiada o un esquema de cableado AC esto puede ser muy difícil de reparar. Los circuitos de fondo son causados por una diferencia de voltaje entre la tierra y la línea o la tierra y el neutro, y entre uno o más componentes. Idealmente, cada componente del sistema debería estar conectado a un solo acondicionador AC o cada componente debería estar conectado individualmente a un polo a tierra (la cual debe eliminar el problema), pero eso simplemente no es algo real para muchas instalaciones.
El mejor medio para reparar o, mejor aún, para evitar que esto ocurra, es aislar el video que produce el problema y/o los productos de audio a nivel de la línea con un transformador de aislamiento balanceado y de corriente intensa para evitar las corrientes circulantes (o circuitos de fondo) que pueden presentarse de otra forma.
Además, esta tecnología reduce el ruido de AC hasta un grado aún mayor, permitiendo así el más alto nivel de resolución posible de los componentes de audio y video.
Eliminación de la compresión de corriente
Otro problema exclusivo para muchos teatros, emisoras radiales y para estudios de grabación, es el uso de amplificadores masivos de energía con altoparlantes relativamente ineficientes. Extraer toda la dinámica, el control, la claridad y la precisión de su monitoreo y reproducción de audio requiere un amplificador de alto poder. Las exigencias de la era digital han sobrecargado estos sistemas para producir un rango dinámico mucho mayor e igualmente un ancho de banda de frecuencia mucho más grande, aunque los altoparlantes generalmente son menos eficientes de lo que eran hace 35 o 40 años atrás. Esto ha representado un esfuerzo considerable en amplificadores de alta energía y sub-altoparlantes activos.
Desafortunadamente, los suministros masivos de energía de los amplificadores pueden presentar sobreesfuerzo y puede ocurrir la compresión de corriente. Cuando un amplificador no puede alcanzar la corriente máxima que debe tener bajo demanda, temporalmente se vuelve inestable. Cuando eso ocurre, el sistema deteriora el bajo, la velocidad, la extensión y el control que se esperan obtener de un amplificador superior y ya no se puede confiar en lo que se está monitoreando.
En lugar de reparar este problema, muchos productos de manejo de la energía AC pueden realmente componer este problema aumentando la impedancia o resistencia de AC. Esto evita que el suministro de energía de los amplificadores se auto-restaure con corriente hasta un alcance aún mayor y por esto muchos de los principales fabricantes de amplificadores de energía de alto desempeño y sub-altoparlantes propulsados recomiendan conectar sus productos directamente en el enchufe de pared con energía AC, y prohíben el uso de acondicionadores de energía.
Una forma de reducir este problema es asegurándonos de que los amplificadores de energía posean una línea AC exclusiva que no comparta su carga de corriente con otros componentes o aparatos, y que el cableado sea lo más resistente posible. Una solución incluso mejor es incorporar un acondicionador de energía AC a la Tecnología de Factor de Energía transitoria. Este circuito disminuye realmente la impedancia AC de alta frecuencia y ofrece al mismo tiempo un almacenamiento de corriente máxima de hasta 45 amp (para la duración de inestabilidad de hasta 25mS).
Lo que se logra con esto es asegurarnos de que incluso el amplificador de energía más masivo opere con una eficiencia máxima. 100 vatios por amplificador de energía de canal sonarán como mono-bloques de 300 vatios con mayor precisión, control e impacto profundo. Los amplificadores mono-bloque de 500 vatios pueden ganar entre 5 y 7 decibeles de rango dinámico cuando se utiliza esta tecnología. Los vatios por canal realmente no cambiarán, pero la percepción que se tiene de cómo debe sonar un amplificador de energía está directamente relacionada con su suministro de energía (y la Tecnología de Factor de Energía transitoria hará que el suministro de energía del amplificador funcione a su máxima capacidad).
Manejo de energía: dejó de ser una conveniencia
A pesar de los mejores esfuerzos que realice un instalador talentoso trabajando en conjunto con un experto electricista, el ruido de la línea AC sigue siendo un problema en muchas instalaciones de A/V. El manejo apropiado del cableado, el uso de circuitos exclusivos y la apropiada atención de la conexión a tierra, son pasos esenciales al diseñar un sistema efectivo. Sin embargo, la mayor resolución del contenido actual, combinada con el incremento exponencial del ruido en la línea AC (antes y después del panel de energía) y el deterioro de la rejilla de energía, la protección del punto de uso y el filtrado, actualmente son elementos esenciales de toda instalación. El manejo de energía no debe ser visto como un accesorio o conveniencia, sino como un componente necesario para toda instalación de A/V.
En el siguiente artículo, discutiremos las causas y soluciones para un voltaje de línea inestable (que es un gran problema para los instaladores en muchas regiones de América Latina).
Garth Powell es el ingeniero de ventas senior y diseñador de productos senior de Furman, un proveedor líder mundial de soluciones de manejo de energía. Puede comunicarse con él a través del correo electrónico: [email protected].
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