Extensión del ancho de banda del amplificador de audio

En paralelo con la alta frecuencia, los amplificadores de audio tienen otro error de "falta de velocidad". Los circuitos del amplificador de potencia utilizan la retroalimentación para hacer que Uout siga a Uin, pero amplificado. Cuando la etapa intermedia o de salida del amplificador de potencia atenúa las altas frecuencias, la etapa de entrada intenta conducir con más fuerza para obligar a Uout a seguir los cambios rápidos de Uin. Eso causa fácilmente saturación de saturación en las etapas intermedias. El fenómeno se conocía como distorsión de intermodulación transitoria y fue realmente un problema en el pasado.

Apareció al principio cuando comenzaron a aparecer los amplificadores de audio de transistores producidos en masa. La industria usó transistores de bajo costo que causaron una atenuación grave (en comparación con DC) incluso a unos pocos kHz. Con la retroalimentación, todo parecía bueno cuando el sonido tenía picos de alta potencia solo a bajas frecuencias. Pero los golpes de percusión sonaban apagados. La segunda vez, sucedió lo mismo cuando se empezaron a usar 741 opamps en aplicaciones de audio.

Algunos propellerheads (por ejemplo, Tapio Köykkä) conocieron el problema tan pronto como apareció e incluso lo explicaron bien, pero las grandes compañías de electrónica de consumo los sellaron, por supuesto, los maníacos paranoicos. Afortunadamente, también aparecieron trabajos académicos (por ejemplo, Matti Otala) y hoy son comunes los amplificadores donde cada etapa puede manejar 20kHz o más a plena potencia.

En teoría, con buenos micrófonos se pueden captar sonidos de percusión que tienen una energía sustancial más allá de los 20 kHz. Eso puede causar una distorsión de intermodulación transitoria, si el amplificador puede manejar solo hasta 20kHz. Pero los sistemas comunes de grabación y distribución de sonido digital tienen filtros de paso bajo empinados que eliminan todo lo que supere los 20 kHz, por lo que solo los amplificadores directos de sonido de concierto y algunos sistemas especiales de reproducción de grabaciones de gran ancho de banda pueden beneficiarse de amplificadores con un ancho de banda más alto que 20 kHz.

Además de los aumentos en la posible complejidad y costo, hay muy poco que ganar.

Los humanos que pueden escuchar cualquier cosa por encima de 20 kHz son muy raros, y por encima de 22 kHz casi no existen. Por lo tanto, a menos que su intención sea diseñar un sistema de sonido para su perro, es solo un desperdicio de ancho de banda.

El punto -3dB, que es el estándar utilizado para el ancho de banda, implica que hay una atenuación apreciable de los componentes de frecuencia que realmente podemos escuchar. Por lo tanto, tener algo de ancho de banda adicional para que a 20 kHz tenga menos de 1 dB de atenuación puede justificarse de alguna manera. Pero la respuesta del oído tampoco es constante. A medida que se acerca al extremo superior, su audición es menos sensible e incluso puede tener nulos en la respuesta. Y si no eres un adolescente es muy probable que no tengas ese rango.

Sin embargo, debe tener en cuenta que una C alta (soprano C) está apenas por encima de 1 kHz. La nota más alta en un piano es ~ 4.2kHz. Eso significa que 20kHz es casi 5 armónicos de la nota más alta. Los únicos sonidos que podrían tener un contenido significativo en ese rango alto serían los percusivos (ruidosos / impulsivos).

Pero ¿qué pasa con el material de origen? Los CD de audio estándar y la mayoría del material musical se muestrean a 44 kS / s (para permitir el desbordamiento del filtro), lo que significa que físicamente no hay componentes de frecuencia por encima de 22 kHz, excepto la distorsión y el ruido. Y el filtrado de reconstrucción necesario reduciría este ancho de banda por sí mismo.

Entonces, en conclusión:

• a menos que esté en el audio de alta resolución o alta definición, el material de origen no tiene contenido en ese ancho de banda. Todo lo que haría es amplificar (inaudible) el ruido y la distorsión. Así desperdiciando poder.
• las frecuencias de corte más altas pueden proporcionar una respuesta más plana en el extremo alto, pero también lo haría una respuesta del sistema de orden superior.