Fundamentos de Electrónica: Distorsión, Audio Digital y Sistemas de Control

Tipos de Distorsión en Amplificadores

• Distorsión No Lineal: Se produce por el **diodo de emisor** y afecta principalmente a los **preamplificadores**. Su corrección se basa en hacer trabajar el **transistor** en su **zona más lineal** mediante el ajuste de un **potenciómetro** entre la base y masa.
• Distorsión por Armónicos: Causada por la generación de **múltiplos y submúltiplos en frecuencia** de la señal original. Se evita mediante el uso de un **filtro subsónico**.
• Distorsión de Cruce: Ocurre en los **amplificadores de potencia** debido a un **desequilibrio en las ganancias** de los dos transistores en configuración de **simetría complementaria**. Se corrige ajustando el **potenciómetro** en la base de ambos transistores.
• Distorsión por Intermodulación: Resulta de la **superposición de varias frecuencias** que interactúan entre sí, generando nuevas frecuencias (armónicos y sumas/diferencias) que no estaban presentes en la señal original.
• Distorsión de Entrada (por desadaptación de impedancias): Se produce cuando no hay una **adaptación de impedancias** adecuada entre la fuente y la entrada del amplificador, lo que resulta en una **atenuación de la señal**.
• Distorsión por Corte o Saturación (Recorte): También conocida como **distorsión de recorte**, ocurre por un **desplazamiento del punto de trabajo** del transistor, llevando la señal a los límites de la región activa (corte o saturación).

Conceptos Fundamentales de Audio Digital

¿De dónde viene la palabra digital?

Proviene de la palabra **dígito**, que significa **número**. Por lo tanto, **digital** se refiere a datos representados en forma numérica.

¿Cuál es la diferencia entre un LP y un CD?

La información en un **LP (Long Play)** se almacena en formato **analógico**, mientras que en un **CD (Compact Disc)** se almacena en formato **digital**.

¿Qué es la frecuencia de muestreo?

Es el **número de veces por segundo** que se mide una **señal analógica** para convertirla a formato digital. Es un parámetro clave en el proceso de **muestreo** y **codificación**.

¿Qué son los bits?

Un **bit** (binary digit) es la **unidad mínima de información** en sistemas digitales, representando un 0 o un 1.

¿Qué es determinado por los bits?

El **número de bits** utilizados para representar una muestra determina la **resolución** o **definición de la señal** digital, es decir, la cantidad de niveles de amplitud que se pueden distinguir.

¿Qué hace el DAC?

El **DAC (Digital-to-Analog Converter)** es un dispositivo que **convierte una señal digital en una señal analógica**.

¿Qué es el MSB?

El **MSB (Most Significant Bit)** es el **bit más a la izquierda** en una palabra digital y posee el **mayor peso** o valor posicional, siendo el más significativo.

¿Cuál es el objetivo de un sistema de 18 a 20 bits?

El objetivo de un sistema con una **resolución de 18 a 20 bits** es lograr una **mayor precisión** en la reproducción de la señal y capturar un porcentaje muy elevado de la **información original**.

Tecnología de CD y Corrección de Errores

¿Cuál es el objetivo de un sistema de 1 bit, tal y como la cadena de bits?

El objetivo de un sistema de **1 bit** (como en la modulación **Delta-Sigma**) es minimizar la **pérdida de información** y simplificar el diseño del convertidor, utilizando una alta frecuencia de muestreo para compensar la baja resolución.

¿Por qué el CD no gira a una velocidad fija, como el LP?

El **CD** no gira a una velocidad angular fija (CAV - Constant Angular Velocity) como el LP, sino a una **velocidad lineal constante (CLV - Constant Linear Velocity)**. Esto se debe a que los datos se leen a una velocidad constante, y como la pista de datos es una **espiral**, las secciones más cercanas al centro requieren una **mayor velocidad angular** que las secciones más alejadas para mantener la velocidad lineal de lectura constante.

¿Por qué se usa el sobremuestreo?

El **sobremuestreo** se utiliza para **evitar defectos** como el **aliasing**, simplificar el diseño de los **filtros analógicos** de reconstrucción y capturar la **máxima información** posible de la señal original, mejorando la relación señal/ruido.

¿Por qué se usan 2 DACs?

El uso de **dos DACs** (uno por canal estéreo) en sistemas de audio de alta fidelidad permite una **mejor separación de canales**, reduce la **diafonía** y contribuye a una **reproducción más real**, con mayor **profundidad** y **naturalidad** en la imagen sonora.

¿Cuál es la parte más vulnerable de un CD?

La parte más vulnerable en la cadena de reproducción de un CD es el **conversor Digital-Analógico (DAC)**, ya que su rendimiento es crítico para la calidad final del audio.

¿Qué sucede en los decodificadores de corrección de errores de un CD?

• A: Ningún error

  Si no hay ningún error en la palabra de entrada, los **cuatro síndromes** serán iguales a **0**. Los **28 símbolos** presentes en la salida del decodificador **C1** se escriben nuevamente en la **RAM sin cambios**.

• B: Un error

  Si hay **un fallo**, este se **corrige**, y los **28 símbolos de salida corregidos** se escriben en la **RAM**.

• C: Dos o más errores

  Si aparecen **dos o más símbolos erróneos**, los **28 símbolos** se escriben en la **RAM sin corregir**, pero se activa una **señal de aviso (flag)** que indica que estos símbolos **no son fiables**.

Modulación de Señales y Servosistemas

Ventajas e Inconvenientes de la Modulación AM y FM

Modulación FM (Frecuencia Modulada)

• Ventajas:
  • Es posible una **alta calidad de audio**.
  • La **interferencia** puede ser **suprimida fácilmente**.
• Inconvenientes:
  • **Rango limitado** (necesarios transmisores de relé).

Modulación AM (Amplitud Modulada)

• Ventajas:
  • Apropiado para **recepción a largas distancias**.
• Inconvenientes:
  • **Calidad de audio limitada** (no apta para Hi-Fi).
  • **Susceptible a interferencias**.

¿Cuándo se hace inestable un Servosistema?

Un **servosistema de segundo orden** se vuelve inestable cuando presenta un **desplazamiento de fase de 180°** en el punto donde la **ganancia (G) es igual a 1**. Si no se toman las precauciones adecuadas (como la compensación de fase), el sistema oscilará y se hará **inestable** cada vez que la ganancia alcance la unidad en esa frecuencia.